DE740031C

DE740031C - Wellenleitersystem

Info

Publication number: DE740031C
Application number: DEI59225D
Authority: DE
Inventors: George Clark Southworth
Original assignee: HANS BODO WILLERS
Current assignee: HANS BODO WILLERS
Priority date: 1936-10-07
Filing date: 1937-10-03
Publication date: 1943-10-11
Also published as: FR843966A; US2153728A

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung zur Übertragung von ultrahochfrequenten elektromagnetischen Wellen über eine dielektrische Leitung.

' Es ist für derartige Wellenleitersysteme bereits vorgeschlagen/ worden, in dem Leiter ein Verstärkerröhrensystem mit dem zugehörigen Eingangs- und Ausgangskreis anzuordnen. Durch derartige Anordnungen werden die Grenzen, die für die ,Verwendung von gewöhnlichen Vakuumröhren als Verstärker für sehr hohe Frequenzen vorhanden sind und die in einer unerwünschten Kopplung zwischen dem Gitter und dem Anodenkreis bestehen, welche sich aus der großen Nähe der Gitter- und Anodenzuleitungen in der Glaseinschmelzung oder in anderen Teilen der Röhre ergibt, beseitigt. Die in den Wellenleitern angeordneten Röhrensysteme lassen ' 20 sich so ausbilden, daß eine vollständige Abschirmung des Ausgangskreises gegen den Eingangskreis erzielt wird, wodurch die unerwünschte Kopplung zwischen diesen beiden Kreisen auf einen sehr kleinen Wert herabgesetzt wird. ■ ²S

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wellenleitersystem mit einer Vakuumröhre, deren Gitter zusammen mit der Wandung des Wellenleiters eine Abschirmung zwischen Kathode und Anode bildet, bei dem die beiden Abschnitte des Wellenleiters, zwischen denen das Gitter angeordnet ist, eine Öffnung besitzen, die als Rückkopplungspfad zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangskreis der Vakuumröhre dient.

Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden. Abb. 1 zeigt im Längsschnitt eine innerhalb eines dielektrischen Leitersystems angeordnete Verstärkeranordnung, bei der zur Erzielung einer maximalen Ausgangsleistung mit Hilfe beweglicher Kolben eine Impedanzanpassung vor-

genommen werden kann. Der Wellenleiter 21 endet in der Kammer 31, die den Eingangskreis ('Gitter und Kathode) des Verstärkers enthält. Diese Kammer wird in der Längsrichtung durch den beweglichen Kolben 32 and die Irisblende 33, deren Öffnung und Lage einstellbar ist, begrenzt. Unter diesen Bedingungen können die Abstände vom Heizfaden zur Blende und vom Heizfaden zum Kolben ebenso wie der von der Blende zum Kolben auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Bei richtiger Einstellung dieser Abstände ergibt sich ein Leistungsmaximum zwischen Heizfaden und Gitter und ein Minimum von stehenden Wellen im Wellenleiter 21.

In genau derselben Weise wie die Eingangsimpedanz· an den Wellenleiter, mit dem sie verbunden ist, angepaßt werden kann, läßt sich der Ausgangskreis des Verstärkers an den Leiter 22 anpassen. Dies wird mit Hilfe der Kammer 34 erzielt, die durch den beweglichen Kolben 36 und die einstellbare Blende 35 begrenzt ist.

Bei dieser Ausführung sind die beiden Kammern 31 und 34 vollständig voneinander getrennt bis auf die Kopplung, die durch das Gitter 13 erfolgt. Diese Kopplung ist konstant und im allgemeinen klein; es kann aber trotzdem vorkommen, daß sie uner-• wünschte Schwingungen im Verstärkersystem hervorruft. In solchen Fällen ist eine zusätzliche negative Rückkopplung zur Kompensation erwünscht. Andererseits kann auch eine höhere positive Rückkopplung etwa zur Schwingungserzeugung erwünscht sein. Erfindungsgemäß wird daher, wie dies Fig. 2 zeigt, eine Öffnung, z. B. in Form einer einstellbaren Blende 40, in der die Kammern 31, 34 trennenden Wandung angeordnet. Diese Öffnung- ermöglicht es, daß ein geringer Betrag der verstärkten Energie aus der Kammer 34 in die Kammer 31 zurückfließt und mit der zu verstärkenden Energie vereinigt wird. Ordnet man diese Öffnung so an, daß der Gesamtabstand von der Anode zur Öffnung 40 und von der Öffnung 40 zum Heizfaden einer halben Wellenlänge oder einem Viefachen davon entspricht, so ist es klar, daß der Gitter-Kathoden-Strecke eine Spannungskomponente aufgedrückt wird, die genau gegenphasig zu der durch die Maschen des Gitters selbst rückgekoppelten Komponente ist. Durch geeignete Einstellung der Blendenöffnung kann die Größe dieser Neutralisationsspannung entsprechend eingestellt werden.

Natürlich kann man durch geeignete Bemessung des Abstandes der Blende zu der Elektronenröhre irgendeine beliebige Phasenlage zwischen den verschiedenen auf die Gitter-Kathoden-Strecke rückgekoppelten Komponenten erzielen, und außerdem läßt sich durch geeignete Einstellung der Größe der Öffnung die Größe der Komponenten regeln. Eine derartige Anordnung ermöglicht daher durch geeignete Einstellung

1. vollständige Neutralisation,

2. negative Rückkopplung,

3. positive Rückkopplung und

4. Schwingungserzeugung. Obgleich der dargestellte Verstärker nur

eine Röhre enthält, können zwei oder mehrere Röhren in Parallelschaltung benutzt werden. Eine derartige Anordnung zeigt Abb. 3. bei der zwei Röhren dargestellt sind und bei der zur Verstärkung in richtiger Phase dadurch gesorgt ist, daß die Röhren mit einem Abstand, der 360, 720 usw. elektrische Grade beträgt, angeordnet sind. Auch hier läßt sich eine Kopplung zur Verhinderung des Pf ei fens zwischen Ausgang und Eingang, wie in Abb. 2 dargestellt, vorsehen.

Die Leiterteile 21, 22 können ebenso wie die sich überlappenden Teile irgendeinen gewünschten Querschnitt, wie z. B. kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt, besitzen. Bei Verwendung eines rechteckigen Querschnitts würden sich insbesondere für den Teil, an dem sich die beiden Abschnitte überlappen, gewisse Vorteile ergeben.

Abb. 4 zeigt eine Abänderung der Anordnung nach Abb. 2, die besonders als Oszillator oder Generator von elektromagnetischen Wellen geeignet ist. Zur Erzeugung von Schwingungen ist es notwendig, daß die vorher erwähnten Neutralisationsbedingungen nicht vorhanden sind. Die Abbildung zeigt zwei aneinanderliegende Abschnitte eines dielektrischen Leiters, die sich überlappen und eine gemeinsame Grenzfläche zwischen den beiden Kammern, die durch die beiden Abschnitte und verschiebbare Kolben gebildet werden, besitzen. In diesen beiden Kammern ist in der schon beschriebenen Weise ein Röhrenverstärker mit Eingangs- und Ausgangskreisen angeordnet. Eine Blende 40 stellt die Kopplung zwischen dem Anoden- und dem Gitterkreis her. Diese Blende ist so angeordnet, daß die Phasenverschiebung zwischen den elektrischen Kräften im Gitterkreis und im Anodenkreis näher bei o, 360,

720 Grad als bei 180, 540 Grad

liegt. Außerdem sind die Blenden 33 und 35 der Abb. 1 und 2 durch Kolben 33' und 36' ersetzt, wodurch Ausstrahlungen auf diesem W^Teg vermieden werden und gleichzeitig die Kammern auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmt werden. Dies macht die Anordnung einer Ausgangsleitung zur Leistungsentnahme erforderlich, die aus einem Wellen- leiter 62 besteht. Durch eine einstellbare Blende 61 kann entweder die in den Abschnitt

gelieferte Ausgangsleistung geregelt werden oder eine gute Belastungsimpedanz für den Betrieb der Röhre erzielt werden.

In Abb. 5 ist eine weitere Abänderung der Schaltung dargestellt, bei der zur Erhöhung der Leistung sowie gemäß Abb. 3 an Stelle einer Röhre zwei (oder gegebenenfalls mehrere) Röhren gesetzt sind. Damit diese Röhren phasenrichtig arbeiten, muß ihr Abstand ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge (also η X) sein, wenn sie gleichsinnig angeordnet sind wie gemäß Abb. 4. Wenn sie gegensinnig angeordnet sind (Kathode der einen Röhre auf der Anodenseite der anderen

ig Röhre) muß ihr Abstand eini ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge sein.

Claims

Patentansprüche:

ao i· Wellenleitersystem zur Übertragung

von Wellen über eine dielektrische Leiteranordnung unter Verwendung einer Vakuumröhre, deren Gitter' zusammen mit der Wandung des Wellenleiters eine Abas schirmung zwischen Kathode und Anode bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte des Wellenleiters, zwischen denen· das Gitter angeordnet ist, eine Öffnung besitzen, die als Rückkopplungspfad zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangskreis der Vakuumröhre dient.
2. Wellenleitersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung so angeordnet ist, daß eine negative Rückkopplung entsteht.
3. Wellenleitersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rege-

lung der Amplitude der rückgekoppelten Energie über der Öffnung eine Irisblende angeordnet ist.
4. Wellenleitersystem, nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung so angeordnet ist, daß eine positive Rückkopplung zur Erzeugung von Schwingungen entsteht.
5. Wellenleitersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Wellenleiters zwei gleichartige Vakuumröhren in Parallelschaltung angeordnet sind, die _go gegeneinander um ein ganzzahliges Vielfaches einer Wellenlänge versetzt sind, und daß zwischen den beiden Röhrensystemen eine Öffnung in der Weise angeordnet ist, daß sich eine Rückkopplung ergibt.
6. Wellenleitersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Wellenleiters zwei gleichartige Röhrensysteme angeordnet sind, die in entgegengesetzter Richtung wirken und voneinander um ein ungerades Vielfaches einer halben Wellenlänge versetzt sind, und daß zwischen den beiden Röhrensystemen eine Öffnung in der Weise angeordnet ist, daß sich für jeden Verstärkerkreis eine Rückkopplung ergibt.
7. Wellenleitersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- y₀ kennzeichnet, daß an den Enden der beiden Leiterabschnitte verschiebbare Kolben zur Erzielung einer Impedanzanpassung vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen