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Elektronenröhrenanordnung zum Anfachen (Erzeugen, Verstärken, Empfangen)
von ultrahochfrequenten Schwingungen im Bereich der Meter-, Dezimeter- oder Zentimeterwellen
Die Erfindung betrifft Elektronenröhrenanordnungen zum Anfachen (Erzeiigen, Verstärken,
Empfangen) von ultrahochfrequenten Schwingungen im Bereich der Meter-, Dezimeter
oder Zentimeterwellen, bei denen eine Röhre mit ebenen Elektroden die Anfachung
bewirkt und -die Röhre teilweise, nämlich mit der Entladungsstrecke zwischen den
anfachenden Elektroden (Gitter, Anode) in einen Hohlkörper einsetzbar ist und die
anfachenden Elektroden so an den Hohlkörper angeschlossen sind, daß die Kapazität
zwischen den beiden Elektroden zusammen mit dem Hohlkörper den frequenzbestimmenden
Hohlraumresonator bildet.
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Nach der Erfindung wird die Einrichtung so getroffen, daß das Vakuumgefäß
der Röhre aus einem Hohlzylinder oder Ring aus keramischem Material besteht, der
an seinen beiden ringförmigen Stirnflächen (Rändern) mittels eines Glas- oder Emailflusses
hochvakumdicht mit aus elektrisch gut leitendem Material (Kupfer oder Silber) bestehenden
oder auf der dem keramischen Material zugewandten Seite mit Kupfer oder Silber überzogenen
Metallflächen (Drückteilen)ä verschmolzen ist, und die eine der Metallflächen die
Kathode bzw. deren Zuleitungen und eine konzentrisch zur Röhrenachsie angeordnete
hohlzylindrische Elektrode trägt, die an ihrer anderen Stirnfläche als Gitter ausgebildet
ist, und die andere Metallfläche mit einer ebenfalls konzentrisch zur Röhrenachse
angeordneten hohlzylindrischen Elektrode, deren dein Gitter zugekehrte- parallele
Fläche als Anode dient, verbunden ist und daß die Metallflächen an den Stirnflächen
der Röhre zur Auflage der Platten eines Plattenkondensators dienen, die zusammen
mit der Gitterelektrode und der Anode über die ringförmigen Verschmelzungsstellen
den frequenzbestimmenden Hohlraumresonator bilden.
Beim Erfindungsgegenstand
ist daher der frequenzbestimmende Hohlraum, wie es an sich bekannt ist, in zwei
Teilräume unterteilt, von «-elchen der erste die zur Anfachung dienende Entladungsstrecke
enthält, während der andere Teilraum nicht evakuiert ist und unter Atmosphärendruck
stehen kann. Der evakuierte Teilraum hat die Gestalt einer einsetzbaren und die
gesamte Entladungsstrecke umschließenden Patrone.
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Die Ausbildung der zur Anfachung dienenden Entladungsstrecke in Form
einer Patrone bietet wesentliche Vorteile. Sie bringt nämlich eine erhebliche -\-ereinfachung
und hochfrequenztechnisch günstige Gestaltung des Zusammenbaues der Röhre mit dein
Plattenkondensator mit sich und ist weiter mit dein `'orteil verknüpft, daß sich
die Abstimmung des Hohlraumresonators auf eine gewünschte Wellenlänge außerordentlich
vereinfacht, indem z. B. die Feinabstimmung der Anordnung durch Veränderung der
-geotnetrisclieli Abmessungen des unter Atmosphärendruck befindlichen Teilraumes
geschieht.
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' Durch die angegebene Gestaltung der Elektroden wird die zur Erhöhung
des Schwungradeffektes wesentliche Abstandsverminderung an der Stelle der Elektronenströmung
erreicht. Als Hohlraumresonator wird ein Plattenkondensator mit vorzugsweise kreisförinigern
Ouerschnitt der Platten verwendet.
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Die Ausbildung der isolierenden Waiidungsteile der Röhre aus keramischem
Material, vorzugsweise aus einem -.%lagnesiunisilikat enthaltenden Produkt, bietet
den Vorteil leichter Herstellbarkeit einer sehr stabil aufgebauten Röhre.
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Um die Hochfrequenzverluste klein zu hal-, ten, werden alle Leiterteile,
die Hochfrequenz führen, z. D. auch die Metallteile an den Einschmelzstellen von
Gitter und Anode, aus elektrisch gut leitendem Material (Kupfer oder Silber) hergestellt
oder aber mit einem L berzug aus solchem Material versehen.
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Zur weiteren Erläuterung ist in den Ausbildungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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Die Abb. i zeigt die Röhre, die im folgenden wegen ihrer Gestaltung
auch Patrone genannt wird, während die Abb.2 die Zusammenfügung der Röhre mit dem
Plattenkondensator veranschaulicht.
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In der Abb. i stellt i9 einen Zylinder bzw. einen Hohlzylinder oder
Ring aus keramischem Material dar. Dieser trägt mit seinem unteren Rande die Glühkathode
und das Gitter, mit seinem oberen Rande die Anode., und zwar mit Hilfe je eines
der Druckteile 12 bzw. 13. Die Driickteile 12 bzw. 13 bestehen aus einer Einschmelzlegierung
(z. B. einer . geeigneten Nickel-Eisen-Legierung) und sind I mit ihrem äußeren Rande
mit den Rändern f des i9 verschmolzen. Die Anode wird von der (äußeren) Stirnfläche
eines Hohlzylinders io gebildet, der seinerseits an dem Druckteil 13 befestigt ist,
z. D. durch Verschweißen an mehreren Punkten. Der von den Teilen io und
13 begrenzte Raum dient zur Aufnahme der Getterpille 15;
er steht durch
in den Hohlzylinder io vorgesehene Bohrungen 38 mit dem Raum der Entladungsstrecke
in Verbindung. Die Getterpille 15 wird nach dem Herstellen der hochvakuumdichten
Verschmelzungen eingeführt, und zwar durch eine in dem Teil 13 befindliche Öffnung,
die danach durch einen Metallteil 14 abgeschlossen wird, der mit dem Teil
13 durch Schweißen verbunden wird. In dein Druckteil 12 sind die Stromztiführungsdrähte
37 des Heizdrahtes 17 der indirekt geheizten Oaydkathode 18 mittels Glas-Metall-Verschinelzung
hochvakuumdicht eingeschmolzen. Von der Deckfläche eines hohlzylindrischen Teile:
i i, der an dein Druckteil 12 befestigt ist, wird das Gitter 36 gebildet. Als Träger
für die oxydbedeckte Fläche 18 der Kathode dient der aus keramischem Material berstehende
Körper 1b, der die Heizwicklung 17
der Kathode umschließt. Die mit dem keramischen
:'Material verschmolzenen Metallteile, die aus einer F.inschmelzlegierung, z. B.
einer Eisen-Nickel-Legierung, bestehen, sindanden Stellen., an denen sie Hochfrequenzströme
führen, mit einem Cberzug aus elektrisch gut leitendem Material, wie Kupfer oder
Silber, versehen.-Die in Abb. i dargestellte Patrone wird nun gemäß Abb. 2 in Verbindung
mit einem Höhlraumresonator verwendet, der aus einem an seinem Rand hochfrequenzmäßig
kurzgeschlossenen Plattenkondensator (insb. mit kreisförmigen Platten) besteht und
in dessen .Mittelpunkt hzw. Achse ein Spannungsbauch erregt wird. Zu diesem Zweck
wird die Patrone in der Mitte, also in dem erwähnten Spannungsbauch des Plattenkondensators
eingesetzt. Die Platten des Kondensators sind mit 39 und .Mo bezeichnet.
Sie stehen ga@vanisch mit den Teilen 12 und 13 in \-erbindung und gehen kontinuierlich
in die Elektroden (Gitter und Anode) über und bilden mit diesen zusammen den frequenzbestimnienden
Resonator.
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Es waren bereits Elektronenröhrenanordnungen mit Hohlraumresonator
bekannt. bei "denen als anfachende Elektroden (Gitter, Anode) Wandteile des Hohlraumresonators
dienen und diese als Elektroden dienenden Wandteile einen ebenen Plattenkondensator
bilden. Die als Elektroden dienenden Wandteile werden durch die sich daran anschließendeü
übrigen `Vaiidteile zu den Hohlraumresonator
ergänzt, der die Form
eines Plattenkondensators besitzt. Die sich an die als Elektroden dienenden Wandteile
anschließenden Wandteile können dabei einen größeren Abstand voneinander (als die
als Elektroden dienenden Wandteile) besitzen, um durch diese Kröpfung eine Erhöhung
des Schwungradwiderstandes zu erzielen. Indem bei den bekannten Anordnungen :der
gesamte Hohlraumresonator unter Vakuum steht (wobei im übrigen Wandteile des Hohlraumresonators
zur- Bildung der- Vakuumwandung der Röhre dienen), ist, im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand,
die Unterbringung verhältnismäßig großer Metallmassen im Vakuum notwendig und ist
ferner nicht diL Möglichkeit gegeben, die Entladungsstrecke auswechseln oder die
Eigenfrequenz des Hohlraumresonators in einfacher Weise durch Veränderung seiner
Abmessungen festlegen oder einstellen zu können.
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Ferner sind Anordnungen bekanntgeworden, bei denen eine Röhre mit
Glaswandung und ebenen Elektroden in einen Hohlrauinresonator einsetzbar ist, so
daß sie sich teilweise, nämlich mit der Entladungsstrecke zwischen den anfachenden
Elektroden (Gitter, Anode), in dem anzufachenden Hohlraumresonatorbefindet. Dabei
ist ein an seinen häden Stirnflächen durch je eine Metallplatte (Deckplatte) abgeschlossener
Metallzylinder in seiner Mitte mit einer senkrecht zur Achse, verlaufenden, aus
Metall bestehenden Scheidewand versehen, die in der Mitte einen Ausschnitt besitzt,
in welchen die E.lektronenröhr@e in der Weise einsetzbar ist, daß das Gitter in
der Ebene der Scheidewand verläuft. Mit dem Rand des Ausschnittes der Scheidie-.wand
stieht das Gitter durch zwei diametral gegenüberliegende Stromzuführungsdrähte in
Verbindung. Die Anode der Röhre wird von einem Stromzuführungsdraht oder -bolzen
getragen, dessen anderes Ende mit der einen Deckplatte des Metallzylinders hochfrequenzmäßig
verbunden ist, während durch die andere Deckplatte des Metallzylinders die Heizzuleitungen
bzw. Kathodenzuleitungen hindurchgeführt sind..
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Gegenüber diesen bekannten Anordnungen zeichnet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch aus, daß die Zusammenfügung der Röhre mit den außerhalb des Vakuums liegenden
Kondensatorplatten zu dem Hohlraumresonator in Form eines Plattenkondensators und
damit die Auswechselbarkeit der Röhre wesentlich erleichtert ist und der Schwingstrom
von den als anfachende Elektroden (Gitter, Anode) wirkenden Flächenteilen aus nicht
über einzelne Stromzuführungsdrähte oder -bolzen, sondern überall über ausgedehnte
Metallflächen (mit einem großen Leitungsquerschnitt) fließt, gerade auch an den
Einschmelzstellen. Durch Verwendung des Keramikzylinders als Gefäßwandungsteil und
die Verschmelzung der Keramik mit elektrisch gut leitendem Material (Kupfer oder
gar Silber) mittels Glas- oder Emailflusses sind außer großer Stabilität sowohl
verschmelzungstechnisch als auch hochfrequenztechnisch günstige Verhältnisse erzielt.
Von den Mantelflächen der Hohlzylinder, die an der einen Stirnfläche das Gitter
bzw. die Anode bilden, führt der Weg des Schwingstromes über die ringförmigen, elektrisch
gut leitenden Metallflächen, die sich an den Stirnflächen des Keramikhohlzylinders
befinden und mit diesen verschmolzen sind, und geht dann auf die außerhalb des Vakuums
liegenden Metallflächen des Plattenkondensators über, die ebenfalls großen Leitungsquerschnitt
bieten.
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Dadurch, daß die Elektroden (Gitter, Anode) von den einander zugekehrten
parallelen Stirnflächen von Hohlzylindern, deren andere Stirnflächen mit den mit
den Stirnflächen des Keramikzylinders verschmolzenen Metallflächen verbunden sind,
gebildet werden, wird gleichzeitig die vorteilhafte Erhöhung des Schwungradwiderstandes
durch Kröpfung, und zwar in besonders günstiger Weise, erreicht, indem nämlich der
Abstand der den Hohlraumresonator begrenzenden Metallflächen bereits innerhalb der
Röhre einen (beträchtlich) größeren Wert als an der Stelle, wo die Elektronenströmung
übergeht, annimmt. Die zwischen den beiden ringförmigen Einschmelzstellen durch
die An-@vesenheit des Isoliermaterials (Keramik) eintretende Verringerung des Wellenwiderstandes
ist daher unschädlich gemacht.
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-Das geschilderte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft Dreielektrodenröhren
mit einer Glühkathode, einem Gitter- und einer Anode, und zwar werden die angegebenen
Anordnungen vorzugsweise in Bremsfeldschaltung betrieben. Es liegt indessen im Rahmen
der Erfindung, in entsprechender LVeise Systeme auszubilden, die mit mehr als :einem.
Gitter versehen sind. Ebenso. sind Anordnungen nach der Erfindung auch für bzw.
in .anderen Schaltungen, z. B. Rü.ckkopplungsschaltung oder Magnetro,nschaltung,
ausführbar.