DE739807C - Einrichtung zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen nach dem Prinzip der Pendelrueckkopplung - Google Patents

Einrichtung zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen nach dem Prinzip der Pendelrueckkopplung

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DE739807C
DE739807C DEA91024D DEA0091024D DE739807C DE 739807 C DE739807 C DE 739807C DE A91024 D DEA91024 D DE A91024D DE A0091024 D DEA0091024 D DE A0091024D DE 739807 C DE739807 C DE 739807C
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electrode
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DEA91024D
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Dr-Ing Fritz Luedi
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Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
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Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D11/00Super-regenerative demodulator circuits
    • H03D11/02Super-regenerative demodulator circuits for amplitude-modulated oscillations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen nach dem Prinzip der Pendelrückkopplung Zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen verwendet man häufig Bremsfeld- und Magnetrongeneratoren, die in bekannter Weise nach dem Superregenerativverfahren betriebien werden. Die geringe Leistung dieser Röhren erlaubt jedoch euch nur geringe Ausgangsspannungen zu erhalten, die daher für die meisten noch besonders verstärkt werden müssen. Wesentlich größere Ausgangsleistungen beim Empfang ultrahochfrequenter Wellen werden nun bei einer Einrichtung zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen nach dem Prinzip der Pendelrückkopplung mittels laufzeitgesteuerter Schwingröhre dadurch erhalten, daß erfindungsgemäß diese Röhre mit einem der Geschwindigkeits,-steuerungdienenden Gitberpaar und einem von ihm durch einen Laufraum getrennten Gitterpaar für die Auskopplung der Elektronenenergie ausgerüstet ist, welche an ein gemeinsames Schwingsystem angeschlossen sind, daß sich hinter den Auskoppelgittern eine die Demodulation des zu empfangenden Sichwingungsvorganges durch Geschwindigkeitsaussoreierung bewirkende Elektro,deneinrichtungbefindet und daß die Pendelspannung, mit deren Frequenz die den Empfangssignalen entsprechend erregten Schwingungen unterbrochen werden, dazu benutzt wird, den Strahlstrom unter Konstanthaltung der effektiven Beschleunigungsspannung periodisch hinsichtlich seiner Intensität zu ändern.
  • Es sind bereits Laufzeitröhren bekannt, die ebenfalls nach denn Prinzip der Pendelrückkopplung arbeiten und bei. denen. ebenfalls eine Geschwindigkeitsaussortierung der Elektronen @statefmdet. Bei diesen dient ein und dieselbe- Elektrode zur Ilerbeiführung der Rückkopplung, zur Beeinflussung des Elektronenstrahles mit der Pendelfrequenz und zur Gleichrichtung. Demgegenüber besitzt die Erfindung,den Vorteil der sauberen Trennung dieser verschiedenen Vorgänge, welches sich hauptsächlich in der leichteren Einstellbarket der Arbeitsbedingungen und in höherer Empfangsgüte äußert. Außerdem besitzt die vorliegende Erfindung den weiteren Vorteil, daß sie nur eineinziges, mit dem Elektrodensysbem organisch verbundenes Schwingsystem besitzt.
  • Es wurde für Ultrakurzwellengeneratoren; auch bereits vorgeschlagen, die Steuer- und Auskoppelelektroden an einen gemeinsamen Schwingkreis anzukoppeln. Die Verwendung dieser Maßnahme erweist sich nun bei einem Empfänger gemäß vorliegender Erfindung als besonders vorteilhaft, denn dadurch bleiben die entstehenden elektrischen Verluste sehr klein. Auch läßt sich der Wert des Rückkopplungsfaktors in weiten Grenzen verändern. Zudem gestattet der einheitliche Schwingkreis einen einfachen Aufbau und eime einfache Abstimmung.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der schematischen Darstellung in Fig. I und 2 der Zeichnung näher erläutert.
  • In den Fig. I und 2 ist I die Röhre; welche als Generator mit laufzeitgesteuertem Elektronenstrahl arbeitet. Die Kathode 2 wird vorzugsweise durch den von der Heizbatterie 3 gespeisten Faden q. indirekt geheizt. Der emittierte Elektronenstrahl wird durch die auf positivem Potential gehaltene Beschleunigungselektrode 5 beschleunigt und gelangt darauf zwischen die beiden Elektroden des Steuergitters 6. Diese beiden Elektroden werden vorzugsweise so. nahe aneinander angeordnet, daß die Laufzeit des Elektronenstrahles zum Durchlaufen der Steuergitter 6 klein ist gegenüber der halben Periodendauer dez Schwingung, auf welcher sich die Röhre i selbsterregt. In den Steuergittern 6 erhält der Elektronenstrahl entsprechend der selbsterregten Schwingung eine mit ultrahochfrequenter Periode verlaufende Geschwindigkeitsmodulation. Die dadurch hervorgerufene Laufzeitsteuerung erzeugt am Ort der Auskoppelgitter 7 Elektronenpakete, welche an den beiden Auskoppelelektroden wieder Wechselspannungen der ultrahohen. Frequenz hervorrufen. Dabei ist es günstig, wenn die Laufzeit zwischen den beiden Auskoppelelektroden ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Periodendauer der erzeugten ultrahochfrequenten Schwingung beträgt. Durch richtige Einstellung des Beschleunigungspotentials läßt sich dies stets Leerreichen. Am besterstellt man die Beschleunigungsspannung so ein, daß diese Laufzeit gleich der halben Periodendauer wird. Die Auskoppelgitter 7 sind an einen elektrischen, auf die zu erzeugende Eigenfrequenz abgestimmten Resonator 8 angeschlossen, der in Fig. i beispielsweise aus einem Hohlraumresonator an sich bekannter Bauart besteht, an weichen mittels der Koppelschleife 9 die Empfangsantenne I o und mittels der Koppelschleife I I eine an die Steuerelektroden 6 geführte Leitung 12 angekoppelt ist. In der Fig. 2 besteht der Resonator 8 aus einem beidseitig in Strombäuchen abgeschlossenen Lechersystem, an welches die Steuer- und Auskoppelelektroden sowie die Empfangsantenne I o unmittelbar angeschlossen sind. In beiden Schaltbildern ist die Kathode 2 an einen auf der negativen Seite liegenden Abgriff der Hochspannungsquelle 1q., die Beschleunigungselektrode 5, die Steuergitter 6 und die Auskoppelgitter 7 dagegen sind an einen der gewünschten Beschleunigungsspan-' nungentsprechenden positiven Abgriff gelegt. Der Anode 13 wird im allgemeinen ebenfalls ein bezüglich der Kathode positives Potential erhalten. Wegen der äußeren Rückkopplung zwischen den Auskoppelgittern 7 und den Steuergittern 6 wird sich die Röhre i nahe mit der Eigenfrequenz des Resonators 8 selbsterregen.
  • Bei der Anwendung des Superregenerativverfahrens zur Demodulation ist es allgemein zur Erzielung großer Ausgangsleistungen erforderlich, daß diejenige Elektrode, in deren Stromkreis die demodulierten Spannungen abgegriffen werden sollen, bei schwingendem Generator einen Strom führt, der möglichst stark von demjenigen bei nichtschwingendem Generator abweicht. In den üblichen Generatoren wird eine solche Abweichung der betreffenden Ströme durch die nicht linearen Teile der Kennlinie der benutzten Röhren sichergestellt. In Röhren, die mit Laufzeitsteuerung eines Elektronens'trahle's arbeiten, gelangen jedoch stets gleich viele Strahlelektronen, ideale gitterförmige Beschleunigungssteuer- und Auskoppelelektroden vorausgesetzt, auf die Anode, so daß die Anzahl Elektronen im Zeitmittel bei schwingenden und nichtschwingendem Generator dieselbe ist. Um trotzdem einen Superregenerationseffekt zu erhalten, sieht man nun nach den Auskoppelelektroden eine Vorrichtung vor, welche eine Geschwindigkeitsaussortierung der Elektronen vornimmt und die Strahlelektronen je nach ihrer Geschwindigkeit auf zwei. verschiedene Elektroden verteilt. Bei nichtschwingendem laufzeitgesteuertem Generator haben die Elektronen alle dieselbe Geschwindigkeit und werden daher nur von einer der genannten Elektroden aufgefangen, während die andere stromlos bleibt. Schwingt dagegen der Generator, so werden weitaus die meisten Elektronen wegen der Abgabe ihrer kinetischen Energie im Induktor stark verzögert, so daß nun die zweitgenannte Elektrode einen hohen Stromanteil erhält. Deventsprechend sinkt dann natürlich der Stromanteil der ersten Elektrode. Im Stromkreis einer der beiden Elektroden kann man folglich eine Widerstandsanordnung einschalten, an welcher die demodulierten Schwingungen mit verhältnismäßig hoher Leistung abgenommen, werden können. Die mit der Hilfsfrequenz periodisch erfolgende Erfüllung und Nichterfüllung der Selbsterregungsbedingungen des rückgekoppelten Generators könnte hierbei in üblicher Weise, d. h. durch Änderung der effektiven Beschleunigungsspannung stattfinden. Weil aber die Beschleunigungsspannung bei laufzeitgesteuerten Elektronenstrahlen in die Phasenbedingung der Rückkopplung eingeht, würde sich eine äußerst mangelhafte Selektivität ergeben. Außerdem verursacht eine periodische Änderung der Beschleunigungsspannung im Rhythmus der Hilfsfrequenz kontinuierlich sich ändernde Strahlgeschwindigkeiten, so daß die oben beschriebene Vorrichtung zur Geschwindigkeitsaussortierung nicht den gewollten optimalen Endeffekt zeigt. Aus diesen Erwägungen heraus ist es blessier, unter Konstanthaltung der effektiven Beschleunigungsspannung lediglich die Intensität des durch den Induktor fließenden Elektronenstrahles mit der Hilfsfrequenz periodisch zu ändern. Zur nur periodischen Erfüllung der Rückkopplungsbedingung ist die Amplitude der Hilfsschwingung so groß zu nehmen, daß mindestens einmal innerhalb ihrer Periode die Intensität des Elektronenstrahles während eines Zeitabschnittes, der ein Mehrfaches der Dauer einer Periode der selbsterregten ultrahochfrequenten Schwingurig beträgt, praktisch auf den Wert Null herabgesetzt ist. Wie dies in den Fig. I und z der Zeichnung angegeben ist, kann dies am besten mittels seines besonderen, zwischen Kathode z und. Bieschleunigungselektrode 5 liegenden weiteren Gitters 17 erreicht werden, welches über die Sekundärwicklung 'eines Hochfrequenztransformators I8 von dem die Hilfsschwingung erzeugenden Oszillator 15 die erforderlichen Steuerspannungen erhält, welche den zu beschleunigenden Elektronenstrom in der verlangten Weise periodisch steuert. Das Steuerelement 17 erhält vorzugsweise durch die Batterie 14 eine negative Vorspannung gegen-Über der Kathode a des laufzeitgesteuertem Ultrahochfrequenzgenerators I. In der Fig. I ist der Hilfsoszillator 15 vollständig, in Fig. z nur schematisch wiedergegeben.
  • Die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsaussortierung besteht in Fig. I dann, daß die Anode 13 über den Transformator 16 eine Vorspannung erhält, die gegenüber der Bieschleunigungsspannung negativ ist. Die Anode I3 wirkt also als Bremselektrode. Bei nichtschwingendem Generator nimmt die Anode 13 den gesamten Elektronenstrahl auf, während bei schwingendem Generator ein großer Teil der durch die Auskoppelgitter 7 hindurchgelaufenen Elektronen vor der Anode 13 umkehrt und auf die benachbarte Auskoppelelektrode gelangt. Der Anodenstrom wird daher bei schwingendem Generator geringer, so daß an der Sekundärwicklung des Transformators I6 die nach dem Superregenerativverfahren demodulierten Schwingungen abgenommen werden können.
  • In der Fig. a ist zur Geschwindigkeitsaussortierung hinter den Auskoppelgittern 7 ein zum Elektronenstrahl senkrecht orientiertes Magnetfeld M vorgesehen, welches z. B. mittels eines Permanentmagnets erzeugt ist. Das Magnetfeld lenkt die raschen Elektronen nur wenig ab, so daß sie auf die Anode 13 fliegen. Die langsamen Elektronen werden jedoch stark abgelenkt und gelangen auf die zweite Elektrode i g, in deren Stromkreis der Transformator 16 eingeschaltet ist, an dessen Sekundärwicklung die demodulierten Schwingungen abgenommen sind. In dieser Anordnung fließt bei nichtschwingendem Generator durch die Elektrode I9 fast kein Strom, während bei schwingendem Generator wegen der Energieabgabe der Strahlelektronen im Induktor der Strom durch die Elektrode I9 stark zunimmt. i In den beiden beschriebenen Ausführungen ist es besonders vorteilhaft, daß die effektive Beschleunigungsspannung sowohl von der Hilfsschwingung des' Oszillators 15 wie auch von den demodulierten Schwingungen unabhängig ist, so daß die Anwendung des Superregenerativverfahrens zur Demodulation modulierter ultrahochfrequenter Wellen mit bestem Wirkungsgrad möglich ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Empfang ultrahochfrequenter Wellen nach dem Prinzip der Pendelrückkopplung mittels laufzeitgesteuerter Schwingröhre, dadurch gekennzeichnet, daß diese Röhre mit einem der Geschwindigkeitssteuerung dienenden Gitterpaar und einem von ihm durch einen Laufrauen getrennten Gitterpaar für die Auskopplung der Elektronenenergie ausgerüstet ist, welche an ein gemeinsames Schwingsystem angeschlossen sind, daß sich. hinter den Auskoppelgittern eine die Demodulation des zu empfangenden Schwingungsvorganges durch Geschwindigkeitsaussortierung bewirkende Elektrodeneinrichtung befindet und daß die Pendelspannung, mit deren Frequenz die den Empfangssignalen entsprechend erregten Schwingungen unterbrochen werden, dazu benutzt wird, den Strahlstrom unter Konstanthaltung der effektiven Beschleunigungsspannung periodisch hinsichtlich seiner Intensität zu ändern. z. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß durch die der Demodulation mittels Geschwindigkeitsaussortierung dienende Elektrodeneinrichtung der Elektronenstrahl auf mindestens zwei Elektroden verteilt -wird und im Stromkreis wenigstens einer dieser Elektroden eine Impedanzanordnung eingeschaltet ist, an welcher die den empfangenen Ultrahochfrequenzwellen aufmodulierten Schwingungen abgegriffen werden. 3. Einrichtung nach, Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Hilfsschwingung so groß genommen ist, daß mindestens einmal innerhalb ihrer Periode die Intensität des Elektronenstrahles während eines Zeitabschnittes, der ein Mehrfaches der Dauer einer Periode der selbsterregten ultrahochfrequenten Schwingungen beträgt, praktisch auf den Wert Null herabgesetzt ist. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschwingung zwischen die Kathode des Generators und eine vor der Beschleunigungselektrode befindliche Elektrode angelegt ist. 5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsaussortierung ein hinter den Auskoppelelektroden angeordnetes, wenigstens n.äherungsweise senkrecht zur Richtung des Elektronenstrahles ausgerichtetes Magnetfeld benutzt. 6. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsaussortierung eine hinter den Auskoppelgittern in der Richtung des Elektronenstrahles angeordnete Bremselektrode verwendet, welche ein Potential gegenüber der' Kathode des Generators ,erhält, das geringer ist als die Beschleunigungsspannung.
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