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Mischröhre Es ist bekannt, .das Gitter einer Mehrgittermischröhre,
welchem die Eingangswechselspannung (Hochfrequenzspannung) zugeführt wird, als Gitter
mit ungleichmäßigemDurchgriff, insbesondere alsExponentialgitter wie bei einer Exponentialröhre,
auszubilden. Es ist erwünscht, die beschränkte Regelfähigkeit einer derartigen Mischröhre
zu erhöhen, .also -den Regelspannungsbedarf zu erniedrigen. Dies wäre möglich, wenn
man außer der Regelung am Eingangsgitter auch noch in an sich bekannter Weise die
Amplitude der dem Überlagerergitter zugeführten Überlagererwechsel.spannung oder
die Gittervorspannung des Überlagerergitters regeln würde. Beide Regelungsarten
sind schaltungstechnisch umständlich und außerdem schwer durchführbar, .da leicht
Frequenzverwerfun. gen bei der Regelung auftreten. Von den beiden Regelungsarten
erscheint :die Regelung am Überlagerergitter einfach zu sein, ist aber schwieriger
als am Eingangsgitter, weil das Ü.berlagerergitter Strom führt. Außerdeni kommt
durch die Änderung,des Gitterstromes eine Änderung der Dämpfung des Überl.agererschwingungskreises
und damit eine Frequenzverwerfun!g zustande.
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Die Erfindung zeigt .einen neuen, einfacheren Weg, der keinerlei schaltungstechnischen
Aufwand erfordert, sondern im wesentlichen in einer .anderen Ausbildung der Röhre
besteht. Der Erfindung liegt eine bekannte Mischröhre mit einem Gitter für die Eingangswechselspannung,
durch welches zur Verstärkungsregelung der Durchgriff ungleichmäßig ist, und mit
einem in Richtung nach der Anode zu folgenden, nicht geregelten Gitter für die Überlagererwechselspannung
zugrunde.
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Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Mischröhre der Durchgriff durch
das Gitter für die Überlagererwechselspannun.g im gleichen
Sinne
verschieden über die Länge des Gitters wie durch das Eingangsgitter.
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Will man mit einer solchen Mischröhre die angestrebte größere Regelfähigkeit
erreichen, so muß die Überlagererivechselspanntwg nur so groß bemessen werden, daß
bei der Vergrößerung des Aussteuerbereiches des Überlagerergitters während der Herunterregelung
der 'Mischröhre am Eingangsgitter die Überlagererwechselspannung diesen Aussteuerbereich
nur noch teilweise durchsteuert.
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Es ist bekannt, bei einer Röhre mit-Steuergitter, Schirmgitter und
Bremsgitter das Schirm- und das Bremsgitter in derselben Weise mit ungleichmäßiger
Steigung zti wickeln wie das Steuergitter. Hierdurch soll eine störende Raumladung
vor dem Bremsgitter vermieden werden. Diese Röhre ist jedoch keine Mischröhre, sondern
eine normale Verstärkerröhre (Penthode).
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Es ist ferner eine Mischröhre bekannt, bei der durch eine besondere
Wicklungsart der Gitter eine Rückwirkung der Wechselspannung der Hauptanode und
des Steuergittl-rs auf den Oszillatorteil vermieden wird. Sie enthält, von der Kathode
aus gesehen, der Reihe nach ein Oszillatorgitter, ein lsui-zes, als Oszillatoranode
dienendes Gitter, ein erstes Schirmgitter, ein Empfangssteuergitter, ein zweites
Schirmgitter und die Anode. Das Oszillatorgitter ist auf dein Teil, an dein ihm
die Oszillatoranode gegenübersteht, enger gewickelt. Auch das erste Schirmgitter
ist dort enger gewickelt, während das Empfangsgitter dort weiter gewickelt ist.
Das Oszillatorgitter und das Empfangsgitter sind also im Gegenratz zu der Erfindung
in umgekehrter Richtung verschieden eng gewickelt und ferner ist die Reihenfolge
der Gitter umgekehrt. Die bei der Erfindung angestrebte Wirkung kann mit einer solchen
'Mischröhre nicht erreicht I werden.
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Abb. r zeigt eine bekannte Schaltung, in welcher die erfindungsgemäße
Röhre verwendet werden kann. Es ist eine Mischröhre mit vier Gittern dargestellt.
Dein der Kathode zunächstliegenden Gitter wird über den Hochfrecfuenzkreis II die
ankommende Hochfrequenz zugeführt. Das zweite und vierte Gitter sind Schirmgitter,
die auf konstantem Gleichpotential liegen (an Stelle des Vorwiderstandes R ist zunächst
ein Spannungsteiler zu denken). Dem dritten Gitter wird vorn Gitter des eingebauten
Oszillators mit Schwingungskreis O her die ÜberlagererwechseIspannung zugeführt.
In der Anodenzuleitung liegt das Zwischenfrequenzbandfilter Z.
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Besitzt das erste Gitter der Mischröhre einen ungleichmäßigen Durchgriff,
so kann bereits durch Veränderung der Vorspannung Uyl dieses Gitters die Verstärkung
des Misch-, vorganges geregelt werden. Da mit Rücksicht auf die Verzerrungsfreiheit
für die hriiminung der Kennlinie bestimmte Gesetzntäßiglceiten gegeben sind, ist
es aber bei ' einem solchen Verfahren nur möglich, die Verstärkung im Verhältnis
von etwa r :5o zu regeln. Es wird aber eine Regelfähigkeit von i :30o bei iriöglichst
kleiner Regelspannung angestrebt, was erfindungsgemäß auf folgen-,lein Wege erreicht
werden soll: Die Verstärkung in der 'Mischstufe hängt außer von. der Steilheit,
bezogen auf das die Ilochfrequenz führende Steuergitter, auch noch von der Modulation
des vom Eingangsgitter hervorgerufenen Hochfrequenzstromes durch die Überlagerungsfrequenz
ab. Es sind hier grundsätzlich zwei Grenzfälle denkbar, durch die dieser Einfluß
verändert werden kann. Einmal könnte man die Größe der Überlagererwechselspannung
ändern, was sich technisch aber schwer durchführen läßt, oder aber man kann die
Modulierungsfähigkeit der L?berlagerungsfrequenz verändern. Letzteres wäre auch
wieder auf zwei Wegen denkbar, und zwar so, daß man den Arbeitspunkt für die Überlagererwechselspannunb
auch auf einer geeigneten Kennlinie verschieben wurde oder, was sich als am zweckmäßigsten
herausgestellt hat und den Gegenstand der Erfindung bildet, daß man allein durch
geeignete Bein2ssung der verwendeten Röhre erreicht, daß lediglich bei Veränderung
der Vorspannung des ersten Gitters sich die Modulierungsfähigkeit des dritten Gitters
so mitändert, daß bei kleinerer Gittervorspannungdes ersten Gitters (hohe Steilheit)
die Modulationsfähigkeit möglichst groß, dagegen bei großer Gittervorspannung (kleine
Steilheit) des ersten Gitters aber möglichst klein «-ira.
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Uni die Art und Weise zu verstehen, wie dieses Ziel technisch erreicht
wird, denkt man sich, wie es bei Röhren mit ungleichmäßigem Durchgriff üblich ist,
die Röhre in zwei oder i mehrere Teilsysteme zerlegt, die längs der Kathode nebeneinander
angeordnet sind. Bei der Ezponentialröhre sind, wenn man etwa nur finit zwei Teilsystemen
rechnet, ein System mit kleinem Durchgriff und großer Steilheit und das zweite Teilsvstem
finit großem D«rchgriff und kleiner Steilheit vorhanden.
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Bezogen auf das erste Gitter sollen bei der hier betrachteten Mischröhre
die Verhältnisse genau so liegen. Die zusätzliche Regulierfähigkeit, die von den
neuen Röhren verlangt wird und die so beschaffen sein soll, daß keine zusätzlichen
Schaltmittel aufgewandt werden, wird nun dadurch erreicht, daß die Cberlagererwechselspannun.g
auf dem dritten Gitter im Teilsystem mit großer Steilheit und
kleinem
Durchgriff stärk mödulierend .auf den Anodenstrom wirkt, - im Teilsystem mit großem
Durchgriff und kleiner Steilheit aber nur schwach modulierend. Diese verschiedene
Modulation auf dem dritten Gitter wird dadurch. erreicht, daß bei gegebenerÜberl.agererwechselspannung
die Aussteuerbereiche, bezogen auf :die-Spannung U,3 des dritten Gitters, verschieden
sind. Wird bei gegebener Überlagererw echselspannung der Aussteuerbereich von der
Überlagererwechselspannung voll durchgesteuert, so erreicht man einen M odulationsgrad
von zoo°/o. Abb. 2 zeigt für diesen Fall links die Abhängigkeit des Anodenstromes
4 von der Gitterspannung U.3' unten die Gitterwechselspannung und rechts
den entsprechenden Anodenwechselstrom. Ist der Aussteuerbereich aber wesentlich
größer, so erreicht man nur einen kleinen Modulationsgrad (Abb. 3).
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Wenn man sich nun die beiden obenerw=ähnten Teilsysteme wieder zusammengesetzt
denkt, so .bleiben die, beschriebenen Einzelwirkungen im wesentlichen erhalten.
Liegt nämlich am ersten Gitter eine hohe negative Regelspannung, so ist das Teilsystem
mit kleinem Durchgriff praktisch gesperrt. Es tritt also nur die in Abb. 3 gezeigte
Wirkung auf, welche die Herunterregelung der Mischverstärkung unterstützt. Bei kleiner
negativer Regelspannung am ersten Gitter sind dagegen alle Teile dieses Gitters
stromdurchlässig. Daher treten -die beiden in Abb. a und 3 gezeigtenWirkungen gleichzeitig
auf. Da jedoch der größte Anodenstrom in Abb. 2 in bei Exponentialröhren bekannter
Weise wesentlich größer als in Abb. 3 ist, überwiegt die in Abb. 2 gezeigte Wirkung;
bei der die Überlager.erwechselspannun!g den Anodenstrom voll durchsteuert.
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Die verschiedenen Aussteuerbereiche erhält man in der bei Regelröhren
üblichen Weise durch verschiedenen Durchgriff der nachfolgenden Elektroden (bzw.
verschiedenen Zurückgriff der voraufgehenden Elektrode) durch das .dritte Gitter;
praktisch am einfachsten durch verschiedene Steigung des dritten Gitters wie bei
Exponentialröhren.
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Nach :dieser Auseinandersetzung über die prinzipielle Arbeitsweise
des Regelverfahrens ergibt sich das technische Kennzeichen der verwendeten Röhren
folgendermaßen: Eine Röhre, die auf Grund ihrer Durchgriffsbemessungen ähnlich einer
Exponentialröhre in.mehrere Teilsysteme zerlegt werden kann, ist so ausgebildet,
daß das Teilsystem mit kleinem Durchgriff auf dem ersten Gitter auch einen -verhältnismäßig
kleinen Durchgriff und daher .auch kleinen Aussteuerbereich auf dem dritten Gitter
hat, während das Teilsystem mit dem großen Durchgriff. auf .dem. ersten Gitter auch
einen großen Durchgriff und daher .auch großen Aussteuerbereich auf dem dritten
Gitter hat. Entsprechend der technisch üblichen Herstellung eines verschiedenen
Durchgriffes auf dem ersten Gitter durch Herausschneiden einer oder mehrerer Gitterwindungen
kann der Aussteuerbereich auf dem dritten Gitter ebenfalls durch Herausschneiden
einer oder mehrerer Gitterwindungen erreicht werden, und zwar muß nach allem oben
Gesagten diese Windung an der Stelle der Elektronenbahn herausgeschnitten werden,
welche der Lücke auf dem ersten Gitter entspricht.
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Bei den obigen Ausführungen wurde nur vom Durchgriff durch das Überlagerergitter
und seinem Aussteuerbereich gesprochen, jedoch nicht von der Steilheit, wie man
das sonst bei Exponentialgittern gewohnt ist. Es ist nämlich nicht zweckmäßig, beim
Überlagerergitter mit der Steilheit zu rechnen, weil die Oszillatorampl.itude so
:groß ist, daß sie Gebiete sehr verschiedener Steilheit überstreicht, wie Abb. 2
zeigt. Die Einführung des Begriffes .des Aussteuerungsbereiches des überlagerergitters
ist auch einleuchtend, wenn man beachtet, worauf es bei der Mischverstärkung ankommt.
Für die Mischsteilheit ist es nämlich wesentlich, daß die Steilheit der Kennlinie
»Anodenstrom in Abhängigkeit von der Eingangswechselspannung« durch die Überlagererwechselspannung
in möglichst weiten Grenzen verändert wird. Dies wird erreicht, indem .der Anodengleichstrom
vom Überlagercrgitter zwischen Null und seinem Maximum durchgesteuert wird.
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Es gibt auch andere von Regelröhren her bekannte Möglichkeiten, einen
über die Länge des Überl.agerergitters verschiedenen Durchgriff zu erhalten. Man
kann z. B. den Abstand des Überlagerergitters von dem benachbarten Gitter über die
Länge des Gitters verschieden machen. Ganz allgemein kann man sagen, daß gegenüber
der Stelle, an welcher das Eingangsgitter eine größere Steigung der Gitterwindungen
besitzt, das Effektivpotential in der Ebene des überlagerergitters angehoben werden
muß.
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Die Erfindung ist nicht nur bei der in Abb. r dargestellten Mischröhre,
sondern auch bei anderen Typen von Mehrgittermischröhren anwendbar. Die Erfindung
ist ferner nicht nur bei Überlagerungsempfängern., sondern allgemein bei Mischröhren
zur Mischung zweier Frequenzen durchführbar.
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Führt man nach einem anderen Vorschlag der Erfinderin die Schirmgitterspannungen
der Mischröhre, wie in A'bb. x dargestellt, über einen Vorschaltwiderstand R zu,
so steigt die Schirmgitterspannung bei größerer negativer- Vorspannung am ersten
Gitter infolge
des kleineren Schirmgitterstromes und des dadurch
herabgesetzten Spannungsabfalls am Vorschaltwiderstand R an. Eine größere Schirmgitterspannung
bewirkt nun ebenfalls eine Vergrößerung des Aussteuerbereiches, wie sie in Abb.
3 dargestellt ist, und damit eine Herabsetzung der Moduli.erungsfähigkeit. Voraussetzung
hierfür ist, daß die Röhre und die Schirmgitterspannung (durch Wahl des -\Torschaltwiderstandes
R) und die Überlagererwechselspannung so zueinander bemessen sind, daß bei der größten
Schirmgitterspannung fier Aussteuerbereich des Überlagerergitters wie in Abb.3 nicht
voll durchgesteuert wird. Man erhält dann also eine doppelte Regelwirkung.