DE729911C

DE729911C - Ultra-short wave arrangement with circularly deflected cathode ray and subdivided useful electrode

Info

Publication number: DE729911C
Application number: DET52029D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Karl Fritz
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1939-03-29
Filing date: 1939-03-30
Publication date: 1943-01-05

Description

Ultrakurzwellenanordnung mit kreisförmig abgelenktem Kathodenstrahl und unterteilter Nutzelektrode Die Erfindung betrifft eine Ultrakurzwellenanordnung, die insbesondere bei der Fremdsteuerung und Frequenzvervielfachung besondere Vorteile mit sich bringt.Ultra-short wave arrangement with circularly deflected cathode ray and subdivided useful electrode The invention relates to an ultra-short wave arrangement, which have particular advantages, especially when it comes to external control and frequency multiplication brings with it.

Es ist an sich bekannt, zur Fremdsteuerung ultrakurzer Wellen eine Kathodenstrahlröhre zu benutzen, deren Kathodenstrahl durch ein steuerndes Drehfeld kreisförmig abgelenkt wird und auf .eine unterteilte Auffangelektrode auftritt, deren einzelne Segmente stoßartig von den Elektronen getroffen werden, so daß ein an diese Segmente angeschlossenes Schwingsystem zu Schwingungen angeregt wird. Bei der praktischen Durchführung derartiger Anordnungen haben sich nun vor allem zwei Umstände bemerkbar gemacht, die die Brauchbarkeit des Verfahrens wesentlich herabsetzen. Es war nämlichbisherunmöglich, den hohen inneren Widerstand des Kathodenstrahls an den Resonanzwiderstand des \Tutzelektrodenkreises anzupassen, da der letztere bei kurzen Wellen relativ nur sehr klein macht werden konnte. Die zu erzielende Leistung war hierdurch außerordentlich gering. Der zweite Umstand ist der, daß die auf Hochfrequenzpotential liegenden Segmente auf den Kathodenstrahl zurückwirken, so daß dieser auf seinem Wege zu dem einen Segment durch die anderen Segmente abgebogen und gestört wurde. Es traten mit anderen Worten unerwünschte Rückwirkungen des 'N utzsy stems ,auf den Kathodenstrahl auf. Aufgabe der Erfindung ist die L'berwindung dieser Schwierigkeiten.It is known per se to control ultrashort waves externally To use cathode ray tube, whose cathode ray through a controlling rotating field is deflected circularly and occurs on a subdivided collecting electrode, whose individual segments are impacted by the electrons, so that a Oscillating system connected to these segments is excited to oscillate. at The practical implementation of such arrangements have now mainly two Circumstances made noticeable that significantly reduce the usefulness of the method. Namely, it was previously impossible to use the high internal resistance of the cathode ray to adapt to the resonance resistance of the \ Tutzelectrode circuit, since the latter with short waves it could only be made very small. The one to be achieved As a result, performance was extremely poor. The second circumstance is that the segments lying at high frequency potential react on the cathode ray, so that it is bent through the other segments on its way to one segment and was disturbed. In other words, there were undesirable repercussions of the 'N utzsy stems, on the cathode ray. The object of the invention is to overcome these difficulties.

Das Wesen der Erfindung besteht einerseits darin, daß die bei der Magnetfeldröhrenent- Wicklung für ultrakurze Wellen bewälirte@i Prinzipien beim Aufbau voll Schwinggebilden hoher Resonanzschärfe auf die eingangs erwähnten Röhren mit kreisförmig abgelenlztem Kathodenstrahl in Anwendung gebracht werden, so daß Anpassung des Schwinggebildes an den hohen Innenwiderstand des Kathodenstrahls erzielt wird und daß w; iterhin infolge der Kleinheit des vom Kathodenstrahl zu überstreichenden Gebietes Rückwirkungen der Nutzelektroden auf den Kathodenstrahl erst iin allerletzten. Teil der Kathodenstrahlbalin auftreten können, wo sie praktisch keine Störungen mehr verursachen können. Die Eoinbination der beiden die Erfindung bildenden Merkmale ergibt demnach erstmalig eine praktisch durchführbare und gegenüber anderen Fremdsteueranordnungen für Ultrakurzwellen vorteilhafte Anordnung. Die besonderen Vorteile liegen dabei darin, daß die Frequenzvervielfachungszahl durch geeignete Unterteilung der Nutzelektrode beliebig groß gemacht -,werden kann.The essence of the invention is on the one hand that the Magnetron Winding for ultrashort waves maltreated @ i Principles for the construction of fully oscillating structures of high resonance sharpness on the initially mentioned tubes with circular cathode ray cut into use so that adaptation of the oscillating structure to the high internal resistance of the cathode ray is achieved and that w; iterhin as a result of the smallness of the cathode ray the area covered by the repercussions of the useful electrodes on the cathode ray only in the very last. Part of the cathode ray balin can occur where they come in handy can no longer cause malfunctions. The combination of the two created the invention forming characteristics therefore results for the first time in a practically feasible and opposite other external control arrangements for ultra-short waves advantageous arrangement. The special ones The advantages are that the frequency multiplication number by suitable Subdivision of the useful electrode made arbitrarily large - can be.

Die Anregung der Nutzelektroden kann entweder durch direkten Aufprall der Elektronen erfolgen wie bei der eingangs erwähnten bekannten Röhre oder sie kann auf Influenzwirkung beruhen, wie dies bei Kathodenstrahlröhren mit quer allgelenktem Kathodenstrahl an sich ebenfalls bereits bekannt ist. Die erfindungsgemäße Ultrakurz-,v ellenanordnung mit kreisförmig abgelenktem Kathodenstrahl und unterteilter, den Kathodenstrahl auffangender oder durch Influenz angeregter Nutzelektrode ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nutzelektrodensegmente in der Mitte des Ablenkgebietes des Kathodenstrahles unmittelbar gegenüberstehen, derart, daß der vom Kathodenstrahl zu üb--rstreicliende Bereich klein gegen die I#z-atlioderistraiillänge ist und daß die Segmente durch speichenartige Fortsetzungen nach außen hin unmittelbar in ein Schwinggebilde hoher Resonanzschärfe übergehen bzw. dieses Schwinggebilde selbst darstellen.The useful electrodes can be excited either by direct impact of the electrons take place as in the known tube mentioned at the beginning or they can be based on influence, as is the case with cathode ray tubes with transversely all-steered Cathode ray is also already known per se. The ultra-short, v Cell arrangement with circularly deflected cathode ray and subdivided, den This is a useful electrode that collects the cathode ray or is excited by the influence characterized in that the useful electrode segments are in the center of the deflection area of the cathode ray are directly opposite, in such a way that the cathode ray The area to be covered is small compared to the length of the atlioderistraiil and that the segments through spoke-like continuations to the outside directly into a Vibration structure with high resonance sharpness or this vibration structure itself represent.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung seien an Hand der Abbildungen erläutert.Various embodiments of the invention are based on the Illustrations explained.

In Abb. i ist mit i ein Röhrenkolben, mit 2 die Kathode und illit 3 eine Bündelungselektrode bezeichnet. Der gebündelte Elektronenstrahl wird durch die Blende 4 beschleunigt und tritt in ein Ablenksystem 5 ein, dessen Ouerschnitt in Abb. i rechts dargestellt ist und das von einem Steuerdrelifeld gesteuert wird, oder auch nach Art des Dreiphaseninagnetrons selbsterregt arbeiten kann. Hierauf gelangt der kreisförmig abgelenkte Kathodenstrahl in ein Nutzelektrodensvstem 6, das äußerlich völlig einem üblichen Magnetfeldröhrensystem entspricht. Eine Seitenansieht dieses Systems ist in Abb. i recht: eingezeichnet. Das System bestellt aus einzelnen speichenartig angeordneten Segmenten S, S', die abwechselnd an einem von zwei seitlich angebrachten Verbindungsringen 7 und ;' befestigt sind. Es werden hierdurch zwei jeweils miteinander verbundene Segmentgruppen gebildet, die im Gegentakt schwingen und mit Hilfe :des Verbindungsbügels io ein l'% esonanzsvstenl hoher Resonanzschärfe, d. h. großen Resonanzwiderstandes darstellen. Von den beiden Verbindungsringen 7, 7' können die Hochfrequenzspannungen über die Leitung c9 abgenorlirnen werden. Wie m.an sieht, braucht der Kathodenstrahl, unter der Annahme, daß er auf die Stirnflächen der Seginente auftreffen soll. nur einen Kreis zu beschreiben, der durch die einander gegenüberstehenden Enden der -gegrnente bestimmt wird, d.li. einen beliebig kleinen Kreis voll z. E. i bis 2 inne Durchmesser bei etwa 4o nun I_äiige des Kathodenstrahls betragen. Elektronen, die durch das System b hindurchfliegen, werden durch die Auffangelektrode $ abgefangen. Wesentlich bei der dargestellten Anordnung ist der gedrungene Aufbau, der hohe Stromdichten zuläßt und die Anpassung des Nutzelektrodenkreises all den Kathodenstrahlwiderstand erleichtert. Augerdern kann die Röhre in ein starkes longitadinales 1lagnetfeld gesetzt werden, um die Kathode bzw, die Kathodenblende auf das Nutzsvstern elektronenoptisch abzubilden. Die Abbildung hat hierbei vorzugsweise so. zu erfolgen, daß cler Ouerschnitt des Katliodenstralils der Form der Segmentstirnflächen entspricht. Außerdem kann in der Umgebung des Nutz-Vlektrociensvstems ein starkes Magnetfeld angelegt werden, um den Einfluß der durch Sekundäremission ausgelösten Elektronen zu verkleinern.In Fig. I, i is a tubular flask, 2 is the cathode and illit 3 denotes a bundling electrode. The collimated electron beam is through the diaphragm 4 accelerates and enters a deflection system 5, the cross section of which is shown in Fig. i on the right and which is controlled by a control relay field, or can work self-excited in the manner of the three-phase magnetron. On that the circularly deflected cathode ray arrives in a useful electrode system 6, which outwardly corresponds completely to a conventional magnetron system. A side look this system is shown on the right in Fig. i. The system orders from individual Spoke-like arranged segments S, S ', which alternate on one of two sides attached connecting rings 7 and; ' are attached. This makes two each interconnected segment groups are formed that oscillate in push-pull and with the help of: the connecting bracket io a l '% esonanzsvstenl high resonance sharpness, d. H. represent large resonance resistance. Of the two connecting rings 7, 7 ', the high-frequency voltages can be abgenorlirnen via the line c9. As I can see that the cathode ray, assuming that it hits the frontal surfaces the Segin is supposed to hit. just to describe a circle running through each other opposite ends of the -gegrnente is determined, d.li. any small one Circle full z. E. i to 2 inne diameter at about 40 now i_äiige of the cathode ray be. Electrons that fly through system b are caught by the collecting electrode $ intercepted. The compact structure is essential in the arrangement shown, which allows high current densities and the adaptation of the useful electrode circuit to all of these Cathode ray resistance facilitated. The tube can be twisted into a strong longitadinal 1lagnetfeld be set to the cathode or the cathode screen on the utility window map electronically. The figure is preferably like this. to be done that the cross section of the Katliodenstralils corresponds to the shape of the segment end faces. In addition, there can be a strong magnetic field in the vicinity of the useful electrical system applied to the influence of the electrons released by secondary emission to zoom out.

Bei der in Alib. i dargestellten Anordnung findet eine Verdreifachung der Frequenz statt. Statt dessen können auch beliebig hohe Vervielfachuligszahlen erzeugt werden.At the one in Alib. i the arrangement shown is tripled the frequency instead. Any number of multipliers can be used instead be generated.

Eine weitere -Möglichkeit derAusgestaltung des Nutzeleletrodensvsterils ist in Abb. 2 dargestellt. Das System bestellt hier, wie bereits vorgeschlagen, aus ein;rlMetallscheibe dl mit Bohrungen B und Schlitzen S, wobei die Enden der speichenartigen Teile die Nutzelektrodensegmente darstellen, auf die der Elektronenstrahl auftrifft.Another possibility of designing the useful electrode sterile is shown in Fig. 2. The system orders here, as already suggested, made of a; rl metal disc dl with bores B and slots S, the ends of the spoke-like parts represent the useful electrode segments on which the electron beam hits.

Mit großem Vorteil läßt sich bei der beschriebenen Anordnung auch ein Nutzelektrodensvstem verwenden, bei dein jeweils zwischen zwei Hochfrequenz führenden Seginenten ein neutrales Segment liegt. wie es bereits für Magnetfeldröhren vorgeschlagen wurde. Bei der vorliegenden wirkt dieses System in der Weise, dar) der Katliodenstrahl für die Zeiten, die er auf neutralen Segmenten zubringt, in seiner Wirkung auf das Schwinggebilde neutralisiert ist, so daß dieses Schwinggebilde je nach. der Breite der neutralen Segmente ein oder mehrmals durchschwingen kann, bevor es wieder erneut durch den Kathodenstrahl angestoßen wird. Es ergibt sich hierdurch bei gleicher Drehzahl des Kathodenstrahls eine sehr viel höhere Frequenzverv ielfachungsz.ahl. Vorteilhaft werden die neutralen Segmente weniger positiv vorgespannt als die Schwingsegmente, so daß :der Kathodenstrahl vor dem Auftreffen auf die neutralen Segmente abgebremst wird, wodurch die Verlustleistung zwischen den das Schwinggebilde anstoßenden Impulsen herabgesetzt wird.With the described arrangement can also be of great advantage Use a utility electrode system, with your between two high frequencies leading segments is a neutral segment. as it already did for magnetrons was suggested. In the present case, this system acts in the way that) the cathode ray for the times he's on neutral segments brings, is neutralized in its effect on the oscillating structure, so that this Oscillating structure depending on. swing through the width of the neutral segments one or more times before it is hit again by the cathode ray. It results This results in a much higher frequency change at the same speed of the cathode ray multiple number. The neutral segments are advantageously biased less positively than the oscillating segments so that: the cathode ray before hitting the neutral one Segments is braked, whereby the power loss between the oscillating structure initiating pulses is reduced.

Schließlich ist noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in A:bb. 3 dargestellt. Hier besteht das Nutzelektrodensystem 6 (vgl. Abb. i) aus einem Topfkreis, .dessen Innen-und Außenleiter, wie dargestellt, an ihren freien Enden segentartig fortgesetzt sind, so claß sich bei der Ansicht von vorn (Abb. 3) ein Elektrodensvstem ähnlich dem des Systems 6 der Abb. i ergibt. Die Abb. 3 a und 3 b zeigen das Topfkreissystem in den Schnitten a-a und b-b. Die Nutzspannung kann, wie aus Abb. 3 a ersichtlich, durch eine Koppelschleife aus dem Topfkreis entnommen werden.Finally, another embodiment of the invention is shown in A: bb. 3 shown. Here the useful electrode system 6 (see Fig. I) consists of a pot circle, . Its inner and outer conductors, as shown, at their free ends like a segment are continued, the front view (Fig. 3) shows an electrode system similar to that of the system 6 of Fig. i. Fig. 3 a and 3 b show the cup circle system in sections a-a and b-b. The useful voltage can, as can be seen from Fig. 3 a, can be taken from the pot circle by means of a coupling loop.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr können als Nutzelektrodensysterne alle in der ifIagnetfel-dröhrentechnik gebrauchten, mit Schwinggebilden hoher Resonanzschärfe versehenen Systeme Anwendung finden. Die Systemlänge in Richtung des Kathodenstrahls kann beliebig gewähl t wenden.BeiAuftreffendes Strahls auf :die N utz.elektrode genügt selbstverständlich ein scheibenförmiges System; bei Influen:zanregung dagegen ist es vorteilhaft, den Kathodenstrahl auf -einem möglichst langen Weg in Wechselwirkung mit den. Nutzelektroden zu bringen. Auch die Breite der einzelnen Segmente, d. h. die Ausdehnung in der Drehrichtung des Strahls, kann verschieden sein, was insbesondere für die obenerwähnte Anordnung mit neutralen Segmenten gilt, wo durch Verbreiterung .dieser neutralen Segmente ein mehrmaliges Durchschwingen des Schwingungskreises ermöglicht wird. Das utzelektrodensystem kannbeliebig moduliert oder getastet werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, das steuernde System .etwas konisch zu machen, so daß es sich dem Ablenkweg des Kathodenstrahls anpaßt. Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die Nutzelektroden in bekannter Weise so ausgebildet werden können, daß Sekundärelektronen unschädlich gemacht werden, z. B. in Form von Hohlelektroden o. dgl. Die Erfindung ist nicht auf ein einziges utzelektrodensystem innerhalb der Röhre beschränkt. Vielmehr können auch mehrere Systeme vorhanden sein, die durch eine zusätzliche Grobablenkung des .durch das Steuerfeld »fein« abgelenkten Kathodenstrahls nacheinander angeregt werden können. Da der Ablenkwinkel der »Feinablenkung« durch Anwetidung des Eriindungsged,arkens sehr klein ist und die Elektronengescliwindi;gkeit als homogen angenommen werden kann, kann ohne weiteres eine Grobablenkung überlagert werden, wie dies in Abb. d. dargestellt ist. Die Bezugszeichen der Abb.:I entsprechen denen der Abb. i. Es sind zwei Nutzelektrodensysteme 6" und 6v vorhanden, die von dem im gemeinsamen Steuersystem 5 fein abgelenkten Strahl durch Grobablenkung im Ablenkfeld i i nacheinander erregt werden können. Zur gegenseitigen Abschirmung der beiden A.blenkieIder kann eine Blende 12, vorhanden sein. Es ist auf diese Weise möglich, mittels eines einzigen Steuerfeldes mehrere Generatoren gleicher oder verschiedener Frequenz trägheitsfrei umzuschalten, da die Nutzfrequenz j a durch entsprechende Walil der Unterteilung der Nutzelektroden beliebig gewählt werden kann.The invention is not limited to the illustrated embodiments limited, but rather all of them in magnetic field tube technology can be used as useful electrode systems used systems provided with oscillating structures of high resonance sharpness Find. The system length in the direction of the cathode ray can be freely selected Beam on: the useful electrode is, of course, sufficient with a disk-shaped one System; In the case of influencing excitation, on the other hand, it is advantageous to turn the cathode ray on -the longest possible way in interaction with the. Bring useful electrodes. The width of the individual segments, i.e. H. the expansion in the direction of rotation of the beam, can be different, especially for the above-mentioned arrangement with neutral segments applies where by widening these neutral segments repeated oscillation of the oscillation circuit is made possible. The usable electrode system can be modulated or keyed as desired. It can also be advantageous to make the steering system somewhat conical so that it follows the deflection path of the Cathode ray adapts. Finally, it should be noted that the useful electrodes can be designed in a known manner so that secondary electrons are harmless be made, e.g. B. in the form of hollow electrodes o. The like. The invention is not limited to a single electrode system within the tube. Rather, can there may also be several systems, which by means of an additional coarse deflection of the .By the control field »finely« deflected cathode rays are excited one after the other can. Since the angle of deflection of the "fine deflection" is achieved through the use of the invention is very small and the electron velocity can be assumed to be homogeneous a coarse deflection can easily be superimposed, as shown in Fig. d. is shown. The reference symbols in Fig.:I correspond to those in Fig. I. It there are two useful electrode systems 6 "and 6v, which are shared by the one in the Control system 5 finely deflected beam by coarse deflection in the deflection field i i one after the other can be excited. For mutual shielding of the two A.blenkieIder a diaphragm 12 may be present. It is possible in this way, by means of a single Control field several generators of the same or different frequency inertia-free switch, since the useful frequency j a by corresponding Walil of the subdivision the useful electrodes can be chosen arbitrarily.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ultra-short wave arrangement with circularly deflected Cathode ray and subdivided, the cathode ray intercepting or by influence excited `usable electrode, characterized in that the! Usable electrode segments are directly opposite in the middle of the deflection area of the cathode ray, such that the area to be swept by the cathode ray is small compared to the length of the cathode ray and that the segments are directly outward through spoke-like continuations pass into an oscillating structure of high resonance sharpness or this oscillating structure itself represent.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the useful electrode system d.aß in the manner of magnetron systems with spoke-like, in one or more oscillating structures transitional segments is formed, which is arranged so that .the cathode ray enters the system from the side or strikes the end faces of the segments.

3. Arrangement according to claim i, characterized in that the oscillating structure is completely is attached inside the tubular bulb -and the useful voltages through a power line be led to the outside. 4 ..

Arrangement according to claim r and z, characterized in that each between two Sch, ving segments a neutral Segment is arranged.

5. Arrangement according to claim r, characterized in that the electrode segments merge into a pot circle.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that a group of useful electrode segments in the inner conductor, the other merges into the outer conductor of the pot circle.

7. Arrangement according to claim r and 2, characterized in that when the cathode ray strikes the End faces of the segments of this electron-optically bundled so that its cross-section corresponds to the shape of the segments. B. Arrangement according to claim r, characterized by a strong magnetic field in the useful electrode system in order to render it harmless of secondary emission. c). Arrangement according to claim r, characterized in that several -. \ - utility electrode systems are arranged within the tube and the through the control field al) -guided cathode ray superimposed by one of the control deflection Coarse deflection can be swiveled from one system to the other.