DE741857C

DE741857C - Schaltung zum Verstaerken elektrischer Schwingungen

Info

Publication number: DE741857C
Application number: DEP81367D
Authority: DE
Inventors: Julius Otto Strutt Maximiliaan; Kornelis Swier Kno Niederlande
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1939-07-25
Filing date: 1940-10-12
Publication date: 1953-08-03
Also published as: US2293415A; US2315296A; CH217640A; NL65108C; GB624602A; US2293414A; US2314958A; BE440196A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung zum Verstärken elektrischer Schwingungen, bei der eine Entladungsröhre mit wenigstens einer Kathode, einem Steuergitter und einer Anode benutzt wird, wobei die Kathode mit mindestens zwei Zuführungsleitungen versehen ist, von denen eine im Eingangskreis und eine andere im Ausgangskreis liegt.

Es ist eine bekannte, besonders bei Verstärkung sehr kurzer Wellen sich geltend machende Erscheinung, daß die Kathodenleitung einer Hochfrequenzverstärkerröhre dadurch eine erhebliche Dämpfung des Eingangskreises herbeiführen kann, daß die Impedanz der Kathodenleitung für den Gitter- und den Anodenkreis gemeinsam ist. Es ist auch bekannt, diesen Dämpfungseinfluß der Kathodenleitung dadurch zu vermeiden, daß die Kathode mit wenigstens zwei Zuleitungen versehen wird, von denen eine in den Steuergitterkreis und eine andere in den Anodenkreis eingefügt ist. Dabei bleibt jedoch die besonders bei kurzen Wellen erhebliche Eingangsdämpfung durch andere Ursachen, z. B. die endliche Laufzeit der Elektronen, bestehen. Diese Dämpfung ist annähernd proportional zum Quadrat der Fre-

quenz und nimmt somit bei kürzeren Wellen schnell zu. Darum genügt es bei kurzen Wellen nicht, die Dämpfung zufolge der gemeinsamen Impedanz der Kathodenleitung zu eliminieren, sondern es ist erwünscht, die ganze Dämpfung zwischen den Eingangsklemmen der Entladungsröhre aufzuheben oder sogar negativ zu gestalten. In diesem letzteren Fall kann die negative· Dämpfung ίο dazu verwendet werden, die von der vorherigen Verstärkerröhre herbeigeführte Dämpfung und bzw. oder die Dämpfung der zwischen den erwähnten Eingangsklemmen eingeschalteten Impedanzen ganz oder teilweise auszugleichen.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck bei Röhren mit wenigstens zwei Kathodenzuleitungen, von denen eine in den Steuergitterkreis und eine andere in den Anodenkreis gelegt ist, dadurch erreicht, daß zwischen dem Steuergitter und dem Punkt der Kathode, der mit der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist, und zwischen dem Steuergitter und dem nicht mit der Kathode verbundenen Ende der in den Ausgangskreis gelegten Kathodenzuleitung Kapazitäten und in einer oder in beiden der Kathodenleitungen Impedanzen vorgesehen werden, von denen wenigstens eine einen induktiven Charakter besitzt; dabei sind diese Kapazitäten und Impedanzen derart bemessen, daß die Dämpfung zwischen den Eingangsklemmen der Verstärkerröhre nahezu den Wert Null hat oder negativ ist. Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.

In Fig. ι ist eine Verstärkerröhre 1 mit Kathode 2, Steuergitter 3, Hilfselektroden 4 bis 6 und Anode 7 dargestellt. Die Kathode ist mit zwei Zuleitungen versehen, in denen Impedanzen vorhanden sind, die in dieser Figur als Selbstinduktionen L₁ und L_a dargestellt sind. Zwischen dem Steuergitter 3 und dem mit der in den Steuergitterkreis gelegten Kathodenzuleitung verbundenen Punkt 8 liegt die Kapazität C₁. Zwischen dem Steuergitter 3 und dem nicht mit der Kathode verbundenen Punkt 9 der in den Anodenkreis gelegten Kathodenzuleitung liegt eine Kapazität C₂. Die zu verstärkende Eingangsspannung, die zwischen den Eingangsklemmen 10 und 11 angelegt wird, ist mit Vi bezeichnet. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind weder der Eingangs- und der Ausgangskreis selbst noch die Gleichstromspeisequellen dargestellt. Für den allgemeinen Fall sei angenommen, daß die Röhre 1 eine Sekundäremissionskathode enthält, wobei die Steilheit des Stromes der Sekundäremissionskathode als Funktion der Steuergitterspannung gleich —S)₁ ist, und diese Hilfskathode für die zu verstärkenden Schwingungen mit der Zuleitung zum Eingangskreis verbunden ist. Die Fälle, in denen keine Hilfskathode vorhanden ist, können dann aus dem allgemeinen Fall dadurch bestimmt werden, daß ■— S/, = ο angenommen wird.

Die Winkelfrequenz der zu verstärkenden Schwingungen sei ω, die Steilheit des Kathodenstromes als Funktion der Steuergitterspannung S_h genannt. In C₁ ist die Steuergitterkathodenkapazität und in C₂ die Kapazität zwischen dem Steuergitter einerseits und der mit Punkt 9 verbundenen Hiliselektrode bzw. den Hilfselektroden und der Anode andererseits einbezogen. Angenommen wird, daß die Steilheit der mit 9 verbundenen Hilfselektroden vernachlässigbar gering ist.

Die Erfindung nutzt nun die Tatsache aus, daß zwischen der Admittanz F₀, die sich zwischen den Eingangsklemmen 10 und 11 der Entladungsröhre einstellt, und den Größen m, Sj₁, S^, L₁, L₁,, C₁ und C₂ die folgende Beziehung besteht:

F₀ = - ω² [S₄I₁ (C₁ + C₂) + (S₇₁ - S,.) X₂C₂] .

(i)

Diese Impedanz ist negativ und kann durch passende Wähl der Größen L₁, L₂, C₁ und C₂ bei einer bestimmten Röhre dazu verwendet werden, die Dämpfung infolge der Laufzeit der Elektronen und außerdem die durch die vorherige Verstärkerröhre herbeigeführte Dämpfung und bzw. oder die Dämpfung der zwischen den Eingangsklemmen 10 und 11 eingeschalteten Impedanzen ganz oder teilweise auszugleichen. Da annäherungsweise die Dämpfung des Eingangskreises ebenfalls proportional mit oß ist, erfolgt dieser Ausgleich für einen großen Frequenzbereich.

In der Praxis ist hierbei der einfachste Fall, daß die Röhre keine Sekundäremissionskathode enthält und somit — S/, = ο ist, in welchem Fall die Admittanz

F₀ = cj^z Si L₂ C₂

(2)

wird. In diesem Fall ist die Selbstinduktion der Kathodenleitung 8 bis 11 sowie der Wert der Kapazität C₁ unwesentlich, die Entdämpfungswirkung wird dann praktisch nur von der Selbstinduktion L₂ und der Kapazität C₂ sowie der Steilheit S_k bestimmt. Die Kapazität C₂ kann bei einer Dreielektrodenröhre die Anodegitterkapazität, bei einer Vierelektrodenröhre die Anodesteuergitter und Schirmgittersteuergitterkapazität (annäherungsweise somit die Schirmgittersteuergitterkapazität) sein usw., ohne daß absichtlich Sonderkapazitäten vorgesehen sind.

Der Wert von L₀ muß dann erfindungsgemäß mit Rücksicht auf den Wert der

Kapazität C₂ und von S_k derart gewählt werden, daß die Entdämpfungswirkung gemäß Formel (2) gleich oder größer als die Dämpfung zufolge der Laufzeit der Elektronen ist. Eine solche Schaltung ist in Fig. 2 gegeben, wo C₃ einen Entkopplungskondensator bezeichnet.

Auch kann davon ausgegangen werden, daß L₂ die Selbstinduktion der Zuleitung bszeichnet, wobei erfindungsgemäß C₂ durch zusätzliche Kapazitäten derart vergrößert werden muß, daß der Wert von F₀ gemäß Formel (2) gleich der oder größer als die Dämpfung zufolge der Laufzeit der Elektronen ist. Ist die Röhre dagegen mit einer Sekundäremissionskathode versehen, so spie^ len nach Formel (1) die Selbstinduktion L₁ und die Kapazität C₁ jedoch eine Rolle, so daß auf sie Rücksicht genommen werden muß·.

In Fig. 3 ist eine solche Röhre schematisch wiedergegeben. In dieser Figur bezeichnen entsprechende Zeichen entsprechende Teile der Fig. 1 und 2. Ferner bezeichnet hierin 12 die Spannungsquelle für die Sekundäremissionskathode. In diesem Fall (s. auch Fig. 2) kann C₁ beispielsweise die Steuer>gitterkathodenkapazität und C₂ die Schirmgittersteuergitterkapazität sein, ohne daß absichtlich andere Kapazitäten vorgesehen sind. In diesem Fall können L₁ bzw. L₂ erfindungsgemäß derart gewählt werden, daß F₀ gemäß Formel (1) gleich der oder größer als die Dämpfung zufolge der endlichen Laufzeit der Elektronen ist. Auch können wieder für L₁ und L₂ die Selbstinduktionen der Kathodenzuleitungen selbst gewählt werden, in welchem Fäll die Kapazi- " täten C₁ und bzw. oder C₂ durch absichtlich vorgesehene Sonderkapazitäten derart vergrößert werden, daß die begehrte Wirkung nach der Erfindung erreicht wird.

Selbstverständlich könnten in beiden Fällen die Kapazitäten sowie die Selbstinduktionen künstlich vergrößert werden, um die begehrte Wirkung zu erreichen. Durch Vergleich der Formel (1) und der Formel (2) ist ersichtlich, daß sich bsi der Anwendung einer Sekundäremissionsröhre infolge der Steilheit des Sekundäremissionsstromes mit den gleichen Mitteln eine wesentlich größere Entdämpfungswirkung erzielen läßt, als dies bei einer Röhre ohne eine solche Hilfskathode der Fall ist. In den Figuren sind stets die beiden Kathodenzuleitungen auf verschiedenen Seiten der Kathode verbunden. Dies ist jedoch nicht notwendig, aber die beiden Zuleitungen könnten auch z. B. gemeinsam mit einem Punkt der Kathode verbunden werden. Auch ist ersichtlich, daß die Erfindung unbedenklich für Röhren angewendet werden kann, die mit drei oder mehr Kathodenzuleitungen versehen sind, wobei z. B. im Fall dreier Kathodenzuleitungen die dritte für andere Zwecke verwendet wird.

Ein Beispiel dafür ist der Fall, daß eine \^rerstärkerröhre mit direkt geheizter Kathode verwendet wird. Bei einer Verstärkerröhremit direkt geheizter Kathode sind naturgemäß schon zwei Kathodenzuleitungen vorhanden, und zwar die beiden Heizstromleitungen. Im Prinzip kann daher die Schaltung nach Fig. 4 der Zeichnung angewendet werden, bei der die beiden Heizstromleitungen die Rollen der vorhererwähnten Kathodenzuleitungen erfüllen.

In Fig. 4 ist der Eingangsschwingungskreis, dem die zu verstärkenden Schwingungen zugeführt werden, mit 12 und der Ausgangsschwingungskreis, dem die verstärkten Schwingungen entnommen werden, mit 13 bezeichnet.

Über Hochfrequenzdrosselspulen 15 und 16, die einen Kurzschluß der Selbstinduktionen L₁ und L₂ für die zu verstärkenden Schwingungen verhindern, wird der Heizstrom, der einer Batterie 17 entnommen wird, der Kathode 2 zugeführt.

Die Schaltung nach Fig. 4 hat den Nachteil, daß der Widerstand des Glühdrahtes über die Kapazität C₂ und die Selbstinduktionen L₁ und L₂ parallel zu dem Eingangsschwingungskreis 12 gelegt ist, so daß eine unerwünschte zusätzliche Dämpfung des Eingangsschwingungskreises herbeigeführt wird.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch Anwendung einer direkt geheizten Röhre mit drei Kathodenzuleitungen, wie sie in der Fig. 5 und 6 dargestellt ist, behoben.

Bei der Schaltung nach Fig. 5 sind mit dem linken Ende des Glühdrahtes 2 zwei Zuleitungen verbunden, die unterschiedlich in den Eingangskreis und in den Ausgangskreis gelegt sind und in denen die Selbstinduktion L₁ und L₂ angebracht sind. Mit dem rechten Ende des Glühdrahtes ist eine dritte Zuleitung verbunden, die ausschließlich für die Heizstromzufuhr dient und in die eine Hochfrequenzdrosselspule 18 gelegt ist. Die im Ausgangskreis liegende Zuleitung wird als Rückleitung für den Heizstrom verwendet, und zu diesem Zweck ist die Heizstrombatterie zwischen dem von der Kathode abgewendeten Ende der Drosselspule 18 und dem Punkt 9 angeschlossen. In der Regel muß die Heizstrombatterie geerdet werden, wodurch in diesem Fall auch der Ausgangsschwingungskreis 13 für Hochfrequenz an Erde gelegt wird. Die Schaltung kann in diesem Fall beispielsweise auf die in der Figur angegebenen Weise ausgebildet werden, wobei der Ausgangsschwingungskreis und das von der Kathode abgewendete Ende der Drosselspule 18 gemeinsam

an Erde gelegt sind und die Batterie durch einen Kondensator 19 für Hochfrequenz kurzgeschlossen ist. Statt dessen könnte man natürlich auch den Punkt 9 erden. Die Drosselspule 18 muß· für die zu verstärkenden Schwingungen eine beträchtliche Impedanz besitzen, da sonst der Widerstand des Glühdrahtes 2, der noch über die Kapazität C₂, den Kondensator 19, die Drosselspule ι S und die Selbstinduktion L₁ parallel zum Eingangsschwingungskreis gelegt ist, eine Dämpfung auf diesen Kreis ausüben könnte.

Bei der Schaltung nach Fig. 6 wird die in den Eingangskreis gelegte Zuleitung als Rückleitung für den Heizstrom verwendet.

Die Batterie 17 ist zu diesem Zweck zwischen den von der Kathode abgewendeten Enden der Drosselspule 18 und der Selbstinduktion L₁ angeschlossen. Wünscht man die

Batterie zu erden, so wird damit auch der Eingangsschwingungskreis an Erde gelegt.

Die betreffende Erdverbindung kann z. B. auf die in der Figur angegebene Weise in dem von der Kathode abgewendeten Ende der Selbstinduktion L₁ angebracht sein.

Die Schaltung nach Fig. 6 bietet den Vorteil, daß die Drosselspule 18 im allgemeinen eine kleinere Impedanz als bei der Schaltung nach Fig. 5 aufweisen kann. Dem steht entgegen, daß die Erdung des Eingangsschwingungskreises zu einigen Schwierigkeiten Anlaß gibt zufolge der Kapazität, die in der Regel zwischen dem mit der Anode verbundenen Ende des Ausgangsschwingungskreises 13 und der Erde vorhanden ist und die in Fig. 6 mit 20 bezeichnet ist, da, wenn der Eingangsschwingungskreis geerdet ist, ein Teil des Anodenstromes über die Kapazitat 20 nach Erde fließt und von dort über die Selbstinduktion L₁ nach der Kathode, was zu einer Rückwirkung der Ausgangsenergie auf den Eingangskreis Veranlassung gibt und außerdem eine zusätzliche Dämpfung des Eingangsschwingungskreises bewirkt. Wenn der Eingangsschwingungskreis geerdet ist, müssen deshalb zweckmäßig die Anodenzuleitung und der Ausgangsschwingungskreis gegen Erde kapazitiv abgeschirmt werden, wodurch die Kapazität 20 behoben wird. Die Abschirmung muß dabei mit dem Punkt 9 verbunden werden. Bei der Erdung des Ausgangsschwingungskreises, wie sie bei der Schaltung nach Fig. 5 vorgenommen worden ist, erübrigt sich eine solche kapazitive Abschirmung.

Auf die vorherbeschriebene Erscheinung,

daß ein Teil des Anodenstromes über die Kapazität 20 nach Erde fließt, muß beim Zusammenbau einer aus zwei oder mehr Stufen bestehenden Kaskadenschaltung gründlich Rücksicht genommen werden. Während, wie aus vorstellendem hervorgeht, bei einer Schaltung, die aus einer einzigen Verstärkerstufe besteht, sowohl die Erdung des Eingangskreises als auch die Erdung des Ausgangskreises möglich ist, ist dies bei einer Kaskadenschaltung nicht mehr der Fall. Folgt nämlich z. B. auf die in Fig. 6 dargestellte Verstärkerstufe noch eine zweite ähnliche Stufe, so wird der Ausgangsschwingungskreis 13 auf irgendwelche Weise mit dem Steuergitter der folgenden Röhre gekoppelt, und dieses Steuergitter weist stets eine ziemlich beträchtliche Kapazität gegen die Erde auf. Die Kapazität 20 kann in diesem Fall also nicht mehr durch eine Abschirmung behoben werden.

Auf Grund dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß bei einer Kaskadenschaltung wenigstens in den der letzten Stufe vorausgehenden Stufen stets ausschließlich der Punkt 9 an Erde gelegt.

Einige Beispiele von Kaskadenschaltungen nach der Erfindung sind in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt. In diesen Figuren ist auch die Speisung der Röhren angedeutet. Jede der dargestellten Kaskadenschaltungen besteht aus zwei Stufen, und die auch in der ersten Stufe vorkommenden Elemente der zweiten Stufe sind mit Bezugszeichen bezeichnet, die mit einem Akzent versehen sind.

Bei der Schaltung nach Fig. 7 ist in beiden Stufen der Punkt 9 bzw. 9' für Hochfrequenz über einen Kondensator 23 bzw. 23' an Erde gelegt, der für die zu verstärkenden Schwingungen einen Kurzschluß bedeutet.

Parallel zu den Kondensatoren 23 und 23' sind Widerstände 24 und 24' geschaltet, über die der Anodengleichstrom einen Spannungsabfall herbeiführt, der als Vorspannung für das Steuergitter 3 bzw. 3' dient. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Eingangsschwingungskreis und dem Steuergitter ein Gitterkondensator 22 bzw. 22' angebracht, und das Steuergitter 3 bzw. 3' ist über einen hochohmigen Ableitungswiderstand 25 bzw. 25' mit der Erde verbunden.

Die positiven Vorspannungen des Schirmgitters 4 bzw. 4' und der Anode 7 bzw. 7' werden über Widerstand 26 bzw. 26' und 27 bzw. 2.y' zugeführt.

Der Ausgangsschwingungskreis 13 der ersten Stufe bildet gleichzeitig den Eingangsschwingungskreis der zweiten Stufe. Da ausschließlich der Punkt 9' der zweiten Stufe geerdet sein darf, ist das von der Anode 7 abgewendete Ende des Schwingungskreises 13 nicht an Erde gelegt, sondern über einen Kondensator 28 mit dem von der Kathode 2' abgewendeten Ende 21' der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung der zweiten

Stufe verbunden. Der Anodenwechselstrom der ersten Stufe* fließt daher von der Anode 7 über den Kreis 13, den Kondensator 28, die Selbstinduktionen L₁' und L₂ und den Kondensator 23' nach Erde und von dort über den Kondensator 23 und die Selbstinduktion L₂ nach der Kathode 2. Da der Anodenstrom der ersten Stufe annäherungsweise in Gegenphase zu dem Anodenstrom der zweiten Stufe ist, wird die beabsichtigte Verringerung der Eingangsdämpfung der zweiten Stufe von dem Anodenstrom der ersten Stufe unterstützt.

Die Schaltung nach Fig. 7 kann mit einer beliebigen Stufenzahl erweitert werden. Wenn auf die zweite Stufe eine, dritte Stufe folgt, wird die Anode 7' über den Kondensator 22' mit dem Steuergitter der dritten Stufe und das von der Anode 7' abgewendete Ende des Schwingungskreises 13' über den Kondensator 28' mit dem von der Kathode abge~ wendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung der dritten Stufe verbunden. Ist die zweite Stufe auch die letzte Stufe, so kann der Kreis 13' über den Kondensator 28' an Erde gelegt werden.

In Fig. 8 ist eine Schaltung dargestellt, die nur angewendet werden kann, wenn die zweite Stufe auch die letzte Stufe ist. Die erste Stufe dieser Schaltung entspricht praktisch ganz der ersten Stufe der Schaltung nach Fig. 2, mit dem Unterschied jedoch, daß' der Ausgangsschwingungskreis 13 an Erde gelegt ist. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses der Anodenspannungsquelle ist in den Kreis 13 ein Blockkondensator 29 gelegt.

Der Kreis 13 bildet auch den Eingangsschwingungskreis der zweiten Stufe, so daß bei der zweiten Stufe der Eingangskreis geerdet ist. Infolgedessen durchfließt der Anodengleichstrom der zweiten Stufe die- in denEingangskreis gelegte Kathodenzuleitung, so daß das zur Erzeugung der Steuergittervorspannung dienende Netzwerk 3,1, 32 auch in diese Kathodenzuleitung gelegt werden muß. Die erzeugte Vorspannung wird mittels eines Ableitungswiderstandes 30 auf das Steuergitter 3' übertragen.

Der Ausgangsschwingungskreis 13' der zweiten Stufe ist für Hochfrequenz über einen Kondensator 33 mit dem Punkt 9' verbunden.

Der zugängliche Teil der Anodenzuleitung und der Ausgangsschwingungskreis 13' der zweiten Stufe sind mittels eines über eine Leitung 35 mit dem Punkt 9' verbundenen • Schirmes 34 gegen Erde kapazitiv abgeschirmt.

Hierzu ist zu bemerken, daß sich die Abschirmung 34 für den Fall erübrigt, daß die zweite Stufe eine Frequenzumwandlungs-Stufe_r z. B. die Mischstufe eines Uberlageirungsempfängers ist, weil in diesem Fall an der Anode 7' ausschließlich eine Zwischenfrequenzspannung auftritt und daher die Kapazität zwischen der Anode 7' und Erde nicht von einem Hochfrequenzstrom durchflossen wird.

In Fig. 9 ist schließlich eine Schaltung dargestellt, bei der die Stufen völlig voneinander getrennt sind und der Ausgangsschwingungskreis 13 der ersten Stufe mit dem Eingangsschwingungskreis 12' der zweiten Stufe induktiv gekoppelt ist. Die beiden Stufen sind durchaus identisch. Bei beiden Stufen ist der Punkt 9 bzw. 9' für Hochfrequenz geerdet und der Ausgangsschwingungskreis 13 bzw. 13' über einen Kondensator 36 bzw. 36' mit Erde verbunden.

Anstatt einer Induktivkopplung zwischen den Kreisen 13 und 12' könnte auch eine kapazitive Kopplung mittels eines zwischen der Anode 7 und dem Steuergitter 3' angebrachten Kopplungskondensators verwendet werden.

Die Schaltung nach Fig. 9 kann mit einer beliebigen Stufenzahl erweitert werden.

Bei den bisher beschriebenen Schaltungen kann eine weitere Verringerung der Eingangsdämpfung bzw. die gleiche Verringerung der Eingangsdämpfung mittels kleinerer Werte der erwähnten Kapazitäten und Impedanzen dadurch erzielt werden, daß die in den Ausgangskreis gelegte Kathodenzuleitung induktiv mit dem Eingangskreis in solchem Sinn gekoppelt wird, daß eine regenerative Rückkopplung auftritt. Zu diesem Zweck muß (Fig. 10) die Selbstinduktion L₂ mit dem Eingangskreis gekoppelt werden, was mittels einer gegenseitigen Induktion M₁ zwischen den beidenKathodenzuleitungen, mittels einer gegenseitigen Induktion M₂ zwischen der Selbstinduktion L₂ und dem Eingangsschwingungskreis 12, mittels einer gegenseitigen Induktion M₃ zwischen der Selbstinduktion L₂ und einer im Eingangskreis angebrachten zusätzlichen Selbstinduktion 14 oder durch eine Kombination der erwähnten gegenseitigen Induktionen vorgenommen werden kann.

¹ Bei der Schaltung nach Fig. 3, bei der eine Sekundäremissionsröhre angewendet wird und die Ausgangsimpedanz zwischen Anode und Kathode angeschlossen ist, während die Sekundäremissionselektrode für Hochfrequenz mit dem von der Kathode abgewendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist, kann die begehrte Wirkung in gewissen Fällen nicht mehr erreicht werden, wenn die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen über 50 MHz beträgt. Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß dadurch beseitigt werden, daß die Eingangsimpedanz zwischen der Sekundär-

emissionselektrode und der Kathode angeschlossen und die Anode für Hochfrequenz mit dem von der Kathode abgewendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden wird.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3 beruht darauf, daß der Strom der Sekundäremissionselektrode durch die Selbstinduktion L₁ und L₂ hindurch nach der Anode ίο fließt. Ist die Laufzeit der Elektronen vernachlässigbar gegen die Periode der zu verstärkenden Schwingungen, so ist dieser Strom in Phase mit der Wechselsteuergitterspannung, so daß über die Selbstinduktionen L₁ und Lo ein Spannungsabfall auftritt, der gegen "die Steuergitterwechselspannung um 90⁰ voreilt. Infolge dieses Spannungsabfalles fließen über die Kapazitäten C₁ und C₂ Ströme nach dem Steuergitter, die zu der Steuergitterwechselspannung in Phase sind, so daß eine Dämpfungswirkung erreicht wird. Der Strom der Kathode 2, der über die Selbstinduktion L₂ ebenso einen Spannungsabfall herbeiführt, der um 90° gegen die Steuergitterwechselspannung voreilt, wird diese Wirkung unterstützen. Jedoch ist der Sekundäremissionsstrom im allgemeinen wesentlich stärker als der Kathodenstrom, so daß die Wirkung des zuerst genannten Stromes vorwiegt.

Wenn die Laufzeit der Elektronen nicht mehr gegenüber der Periode der zu verstärkenden Schwingungen vernachlässigbar ist, weist der Strom, der von der Sekundäremissionselektrode durch die Selbstinduktionen L₁ und L₂ hindurch nach der Anode fließt, eine Nacheilung gegen die Steuergitterwechselspannung auf. Solange diese Nacheilung 90⁰ unterschreitet, enthält der erwähnte Strom eine Komponente, die in Phase zu dar Steuergitterwechselspannung ist, und die beabsichtigte Wirkung kann somit bei passender Bemessung der Schaltung nach wie vor erreicht werden. Sobald jedoch die Nacheilung 90⁰ überschreitet, was in der Praxis erst der Fall bei Frequenzen oberhalb 50 MHz ist, ist die begehrte Beseitigung der Eingangsdämpfung nicht mehr möglich. Im Prinzip könnte die beabsichtigte Wirkung nun wieder dadurch ereicht werden, daß anstatt der Elemente L₁, L₂, C₁ und C₂ zum Teil Impedanzen anderen Charakters gewählt werden. Dies ist jedoch in der Praxis schwierig mit Rücksicht auf die Anwesenheit der natürliehen Röhrenimpedanzen. Es ist deshalb vorzuziehen, zur Erreichung der beabsichtigten Wirkung die Richtung des die Selbstinduk-" tion L₁ und L₂ durchfließenden Stromes umzukehren.

Letzteres wird erflndungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Schaltung nach Fig. 3 die Anschlüsse der Anode und der Sekundäremissionselektrode vertauscht werden. So entsteht die Schaltung nach Fig. 11, bei welcher der Ausgangsschwingungskreis 13 mit der Sekundäremissionselektrode 5 und das von der Kathode abgewendete Ende der Selbstinduktion L₁ mit der Anode 7 verbunden ist. Der Strom der Sekundäremissionselektrode 5 fließt jetzt in umgekehrter Richtung durch die Selbstinduktionen L₁, L₂ hindurch nach der Anode.

Mit dieser Schaltung kann eine völlige Behebung der Eingangsdämpfung erzielt werden, wenn die Nacheilung des Stromes der Sekundäremissionselektrode zwischen 90 und 270* liegt. Überschreitet diese Nacheilung 270⁰, so muß wieder die Schaltung nach Fig. 3 angewendet \verden.

Bei zunehmender Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen durchläuft man somit abwechselnd Frequenzbereiche, in denen die Schaltung nach Fig. 3 oder die nach Fig. 11 angewendet werden muß.

Claims

P AT E N TA N SP RÜCHE:

i. Hochfrequenzverstärkerschaltung mit mindestens einer Verstärkerröhre, in der die Kathode der Verstärkerröhre mit wenigstens zwei hochfrequenzmäßig vollkommen getrennten Zuleitungen versehen ist, von denen für die zu verstärkenden Schwingungen eine in den Eingangskreis und eine andere in den Ausgangskreis gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuergitter und dem Punkt der Kathode, der mit der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist, und zwischen dem Steuergitter und dem nicht mit der Kathode verbundenen Ende der in den Ausgangskreis eingefügten Kathodenzuleitung Kapazitäten und in einer oder in beiden der Kathodenzuleitungen Impedanzen vorhanden sind, von denen wenigstens eine einen indukth^ren Charakter aufweist, und daß die Kapazitäten und Impedanzen derart bemessen sind, daß die Dämpfung zwischen den Eingangsklemmen der Verstärkerröhre nahezu den Wert Null hat oder negativ ist.
2. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 1, bei der eine Röhre mit einer oder mehreren Hilfselektroden verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität zwischen dem Steuergitter und dem nicht mit der Kathode verbundenen Ende der in den Ausgangskreis gelegten Kathodenzuleitung wenigstens teilweise von der Kapazität zwischen dem Steuergitter einerseits und der Anode und

bzw. oder einer oder mehrerer Hilfselektroden andererseits gebildet wird.
3. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität zwischen dem Steuergitter und dem Punkt der Kathode, der mit der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist, wenigstens teilweise von der Kapazität zwischen ίο dem Steuergitter und der Kathode gebildet wird.
4. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, bei der eine Sekundäremissionsröhre verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäremissionselektrode für Hochfrequenz mit dem von der Kathode abgewendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist.
5. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, bei der eine Verstärkerröhre mit direkt geheizter Kathode verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit wenigstens drei Zuleitungen versehen ist, von denen zwei mit einem der Enden der Kathode verbunden sind und für die zu verstärkenden Schwingungen unterschied-Hch in den Eingangskreis bzw. den Ausgangskreis gelegt sind, während eine dritte Zuleitung mit dem anderen Ende der Kathode verbunden ist und ausschließlich der Heizstromzufuhr dient.
6. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kathodenzuleitung, die ausschließlich der Heizstromzufuhr dient, eine Hochfrequenzdrosselspule gelegt ist.
7. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 6, bei der die in den Ausgangskreis gelegte Kathodenzuleitung als Rückleitung für den Heizstrom benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kathode abgewendete Ende der Hochfrequenzdrosselspule gemeinsam mit dem Ausgangsschwingungskreis geerdet ist und die Heizstromquelle für Hochfrequenz kurzgeschlossen ist.
8. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 5, bei der die in den Eingangskreis gelegte Kathodenzuleitung als Rückleitung für den Heizstrom verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsschwingungskreis geerdet ist und die Kathodenzuleitung sowie der Ausgangsschwingungskreis gegen Erde kapazitiv abgeschirmt sind.
9. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach einemt der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ausgangskreis gelegte Kathodenzuleitung induktiv mit dem Eingangskreis in solchem Sinne gekoppelt ist, daß eine regenerative Rückkopplung auftritt.
10. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kathodenzuleitungen induktiv miteinander gekoppelt sind.
11. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gefkennzeichnet, daß die in den Ausgangskreis gelegte Kathodenzuleitung induktiv mit dem Eingangsschwingungskreis gekoppelt ist.
12. . Hochfrequenzverstärkerschaltung nach den Ansprücheng, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ausgangskreis gelegte Kathodenzuleitung induktiv mit einer in den Eingangskreis gelegten zusätzlichen Selbstinduktion gekoppelt ist.
13. Hochfrequenzverstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die für die Verstärkung von Frequenzen oberhalb 50· MHz eingerichtet ist und bei der eine Sekundäremissionsröhre angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz zwischen der Sekundäremissionselektrode und der Kathode angeschlossen ist und die Anode für Hochfrequenz, mit dem von der Kathode abgewendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung verbunden ist.
14. Entladungsröhre zur Anwendung in einer Schaltung nach den Ansprüchen 5, 6, 7 oder 8, die mindestens eine direkt geheizte Kathode, ein Steuergitter und eine Anode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit wenigstens drei Zuleitungen versehen ist, von denen zwei mit einem Ende der Kathode und eine dritte mit dem anderen Ende der Kathode verbunden sind.
15. Kaskadenschaltung wenigstens zweier Hochfrequenzverstärkerstufen, die je aus einer Hochfrequenzverstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in den Stufen, die der letzten Stufe vorausgehen, ausschließlich das von der Kathode abgewendete Ende der in den Ausgangskreis gelegten Kathodenzuleitung für Hochfrequenz an Erde gelegt ist. ,
16. Kaskadenschaltung nach Anspruch 15, bei welcher der Ausgangsschwingungskreis einer vorigen Stufe auch den Eingangsschwingungskreis der folgenden Stufe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Schwingungskreis für Hochfrequenz nicht geerdet ist, sondern

mit dem von der Kathode abgewendeten Ende der in den Eingangskreis gelegten Kathodenzuleitung der erwähnten folgenden Stufe verbunden ist.
17. Kaskadenschaltung nach Anspruch 15, bei welcher der Ausgangsschwingungskreis der vorletzten Stufe auch den Eingangssehwingungskreis der letzten Stufe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der betreitende Schwingungskreis für Hochfrequenz geerdet ist und der zugängliche Teil der Anodenzuleitung sowie der Ausgangsschwingungskreis der letzten Stufe gegen Erde kapazitiv abgeschirmt sind.
18. Kaskadenschaltung nach Anspruch 15, bei welcher der Ausgangsschwingungskreis der vorletzten Stufe auch den Eingangsschwingungskreis der letzten Stufe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Schwingungskreis für Hochfrequenz geerdet ist und daß die letzte Stufe eine Frequenzumwandlungsstufe ist.
19. Kaskadenschaltung nach Anspruch 15, bei der ganz getrennte Stufen verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsschwingungskreis einer vorausgehenden Stufe induktiv oder kapazitiv mit dem Eingangsschwingungskreis einer folgenden Stufe gekoppelt ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 687 685.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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