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Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen äußerst hoher
Frequenz, insbesondere von Millimeterwellen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Erzeugung und gegebenenfalls auch zum Empfang von elektrischen Schwingungen
äußerst hoher Frequenz, insbesondere von Millimeter- und kurzen Zentimeterwellen.
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Bei derartig hohen Frequenzen versagen die sonst üblichen Elektronenröhren
bzw. lassen sie sich nicht mit den mit Rücksicht auf die Elektrodenkapazitäten und
die Elektronenlaufzeiten erforderlichen, mikroskopisch kleinen Abmessungen herstellen.
Man hat daher bekanntlich zur Erzeugung von Schwingungen äußerst hoher Frequenz
auf die Funkenstrecke zurückgegriffen und diese sowohl als Einzelfunkenstrecke in
freier Luft oder in einer Schutzatmosphäre oder als sog. Massenstrahler ausgebildet.
Diese Anordnungen weisen den Nachteil auf, daß die Funkenstrecke, die ja nur sehr
kurz sein kann, rasch unbrauchbar wird, indem die Elektroden zusammenfritten. Die
Verwendung von Rührwerken oder Schüttelvorrichtungen, wie sie beim Massenstrahler
öder beim Fritter angewandt worden sind, ergibt ebenfalls noch keine gleichmäßige
Betriebsfähigkeit bzw. bedeutet :sie eine ungewünschte Komplikation der Anordnung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung von
elektrischen Schwingungen äußerst hoher Frequenz, insbesondere von Millimeterwellen,
mittels einer Vunkenstrecke und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ihren einen
offenen Schwingungskreis bildenden; mit den Polen eine Gleichspannungsquelle verbundenen
Elektroden sich eine elektrolytische Flüssigkeit befindet,
aus der
sich beim Stromdurchgang an einer Elektrode eine den Stromdurchgang unterbrechende
Gasblase abscheidet.
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Die weiteren Erläuterungen sollen an Hand der Zeichnung gegeben werden.
In ebb. i bezeichnet i ein Gefäß aus Isolierstof, z. B. Lilas, in welches zwei Elektroden.
: und 3, die vorzugsweise aus Platin bestehen, eingeführt, beispielsweise eingeschmolzen
sind. Die Elektrode 2 besteht aus - einem äußerst dünnen Draht, dessen Durchmesser
bloß einige hundertstel Millimeter beträgt, und ragt nur ganz wenig aus einem sie
umschliel:ienden Glasröhrchen 4. heraus. Statt des Glasröhrchens kann auch ein isolierender
überzog aus Emaille oder einer keramischen Isoliermasse auf dein Elektrodendraht
2 aufgetragen sein, jedoch muß die Stirnseite: des Drahtes frei bleiben. Die Gegenelektrode
3 besteht aus einem dickeren Draht. Der Behälter i ist mit einem flüssigen Elektrolyten
5 gefüllt. Als Elektrolyt kommt z. B. verdünnte Schwefelsäure r Akkumulatorensäure.,
Salpetersäure oder eine Ätzkalilösung in Frage. An die beiden Elektroden wird eine
Gleichspannungsquelle ti derart angeschlossen, daß der Pluspol an der Elektrode
2 liegt. Nach Anschalten der Spannungsquelle b fließt ein Strom durch die Zelle,
wodurch der Elektrolyt zersetzt wird. Es scheidet sich dann an der Elektrode 2 eine
Gasblase ab, die den Elektrolyten aus dem Zwischenraum zwischen den Elektroden verdrängt
und den Gleichstrom unterbricht. Nunmehr tritt innerhalb der Gasblase eine Funkentladung
zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 auf. Zufolge. der Funkentladung zerplatzt
die Gasblase, der Elektrolyt strömt wieder zwischen die Elektroden hinein und säubert
diese, worauf sich dasselbe Spiel von vorn wiederholt. Durcai die Funkentladung
«-erden schwingungsfähige Gebilde in ihrer Eigenfrequenz angestoßen. :31s schwingungsfähige
Gebilde dienen die beiden Elektroden 2, 3 oder die eine davon bzw. Verlängerungen
der eigentlichen Elektroden; sie wirken wie ein in seiner: Grund-oder Oberschwingung
erregter Dipol und strahlen gleichzeitig die erzeugten Schwingungen -aus. Es werden
also elektromagnetische Wellenzüge ausgesendet, wobei die Wellenlänge z. B. nur
Millimeter betragen kann. Die erzeugte Leistung ist zwar nicht groß, jedoch reicht
sie für diejenigenZwecke, für welche Millimeterwellen in Frage komtuen, und mit
Rücksicht auf die ausgezeichnet scharfe Bündelung, die sich bei diesen Wellen erzielen
läßt, für die Praxis völlig aus.
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Wählt man die Verhältnisse so., daß die cinzelrien Wellenzüge in Tonfrequenzrhythinus
aufeinanderfolgen, -dAi: also, daß die Gas- l blasen sich- in diesemhy@hnius bilden
und verschwinden, so erhält man eine toritnoduiierte Schtvingung. Man braucht dann
in den .Stromkreis nur eine Taste ; einzuschalten, tim Morsezeichen oder andere
Telegraphiesignale senden zti können. Ersetzt man die -haste durch ein Mikrophon.
so kann man die Sch-,vingungszüge auch mit Sprache anodulieren, wobei man allerdings
darauf zti achten liat, daß der Welleitzngrhythmus Überhörfrequent ist. Statt das
Mikrophon selbst in den Batteriekreis einzuschalten, kann die Suktindärwicklung
eines hlihi-opbonübertrtt-`ers in den Zellenstromkreis gelegt werden, wc>hei sich
der Gleichspannung (3 die Sprachwechselspannungen überlagern. -Wenn der Eletrolvt
eine grol:)e Dielektrizitätskonstante oder eine verhältnismäl5ig grof,ie Leitfähigkeit
besitzt, muß dafür gesorgt werden, daß die Funkenstrecke bzw. die als frequenzbestimmte
Gebilde dienenden I?lektrodenteile nicht kapazitiv kurzgeschlossen wurden. Dies
lil:')t sich durch die in Abb.2 schematisch ai:gedetttete Ausführung erreichen.
Bei dieser ist nicht der ganze Behälter i mit dem Elektrolyten gefüllt, sondern
es befindet sich lediglich zwischen den Stirnseiten der beiden Elektroden i, ,3
ein kleines Tröpfen. 5 der elektrolytischen Flüssigkeit. Durch Ausstattung der Elektroden
mit konkaven Stirnflächen bzw. dtircü papfförmige Ausbildung der die Elektrode einhüllenden
Isolatoren 4. läLit sich erreichen. daß das Flüssigkeitströpfchen in der Funkenstrecke
liegenbleibt. In diesem Bestreben wird es auch noch durch seine Adhäsion an den
Elektroden unterstützt. In der Abb- 2 ist in den Zellenstromkreis außer dem Schalter
,^ auch noch ein Mikrophon S cinge- i zeichnet. Natürlich kann der Behälter r auch
so klein gemacht -werden, dal") er gerade das Flüssigkeitströpfchen mit den aktiven
1?lektro dentcil.en enthält und die Strahler frei aus ihm herausragen.
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Die mit der erfindungsgemälen Anordnung zu erzielenden äußerst kurzen
Wellen haben die Eigenschaft, sich sehr scharf bündeln zti lassen. Um eine wirklich
scharfe, den lichtoptischen Verhältnissen nahekommende Bündelung zu erhalten, muß
die öffnung des benutzten Reflektors bekanntlich gleich einem Vielfachen der Wellenlänge
sein. Bei Millimeterwellen ist diese Bedingung leicht erfüllbai-, ohne daß der Rellektor
unhandlich groß wird. Es ist möglich, mit einer Gegenstation in eine ungestörte
Verbindung zu treten, ohne daß das bei Funkenstrecken bekanntlich vorhandene breite
Frequenzspektr um stört, da eine so scharfe Bündelung möglich ist, daß eine Störung
von Nachbaranlagen nicht eintritt. Ob das der Gegen-,
Station zugestrahlte
Strahlenbündel monochromatisch ist oder nicht, ist daher völlig be-
langlos,
so daß auch der Selektivitätsmangel der Funkenstrecke seine Bedeutung verliert.
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Der Zusammenbau einer erfindungsgcmäßen Funkenstrecke mit einem Reflektor
g(-staltet sich äußerst einfach, wie Abb. 3 zeigt. Die in dem Gefäß angeschlossene
Funkenstrecke wird in dem Brennpunkt eines parabolischen Reflektors 9 angeordnet.
An der Rückseite oder sonst an einer passenden Stelle des Reflektors ist das Mikrophon
S befestigt. Außerdem ist noch eine Batterie, beis )ielsweise eine Trock:enhatterie
6 und ein Schalter ; , der etwa als Druckschalter ausgebildet ist und durch Federkraft
in die Unterbrechungsstellung gedrückt wird, vorgesehen. Das Ganze läßt sich zu
einem leichten handlichen Gerät zusammenbauen, indem man z. B. die Batterie in einem
Handgriff io unterbringt. Oben oder an der Seite kann noch ein Visier i i vorgesehen
werden, so daß man das Gerät beim Sprechen genau auf die Gegenstation richten kann.
Natürlich kann das Gerät auch auf einem Stativ aufgebaut «-erden.
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Dieselbe Einrichtung kann auch als bekannter Empfänger verwendet werden,
wobei lediglich an Stelle eines :Mikrophons ein Telephon in den Zellenstromkreis
zu legen ist. Beim Empfang kann unter Umständen auf eine besondere Batterie verzichtet
werden, wenn man die beiden Elektroden 2, 3 und die Flüssigkeit 5 in an sich bekannter
Weise so wählt, daß sie ein galvanisches Element bilden.
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Demgemäß wird die Einrichtung umschaltbar ausgebildet, so daß sie
abwechselnd als Sender und Empfänger verwendet werden kann. Bei der Umschaltung
werden lediglich Telephon und Mikrophon gegeneinander ausueg-e,hselt und im Bedarfsfalle
die Batteriespannung geändert, so daß die Batterie leint Senden ganz, beim Empfangen
nur teilweiEe :eingeschaltet ist. Wenn man die Widers;'inde des Mikrophons und des
Telephons passend wählt, kann man auf eine Spannungsumschaltung auch verzichten.