DE750155C

DE750155C - Mixing tubes with an inner control grid and an outer oscillator grid

Info

Publication number: DE750155C
Application number: DER102195D
Authority: DE
Inventors: Edward W Herold
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1937-04-28
Filing date: 1938-04-29
Publication date: 1944-12-18

Description

Mischröhre mit einem inneren Steuergitter und einem äußeren Oszillatorgitter Die Erfindung bezieht sieh auf Mehrgitterröhren für überIagerüngsempfänger, bei denen eine im Empfänger selbst erzeugte Frequenz mit einer anderen, beispielsweise der empfangenen Signalspannung, gemischt wird.Mixing tube with an inner control grid and an outer oscillator grid The invention relates to multigrid tubes for overhead receivers which a frequency generated in the receiver itself with another, for example the received signal voltage.

Bei Empfängern mit ÜUberlagerungsempfang müssen Wechselspannungen mit zwei verschiedenen Frequenzen miteinander kombiniert werden, d. h. die Signalspannung mit der einen Frequenz, die mit .der Antenne empfangen und meistens in vorhergehenden Stufen verstärkt wird, muß mit der örtlichen Wechselspannurig mit einer anderen Frequenz, die von einem Oszillator im Empfänger selbst erzeugt wird, gemischt werden, damit eine Zwischenfrequenz, die in der .gleichen Weise anoduliert ist wie die Signalspannung, gebildet wird.For receivers with superimposition reception, AC voltages are combined with each other with two different frequencies, d. H. the signal voltage with the one frequency received with the antenna and mostly in previous ones Steps is reinforced, must with the local alternating voltage with another Frequency generated by an oscillator in the receiver itself, mixed, thus an intermediate frequency that is anodulated in the same way as the signal voltage, is formed.

Die üblichen Verfahren mit Überlagerungsempfang verwenden eine erste Gleichrichter-oder Mischröhre, in der verschiedenen Gittern derselben Röhre die Signalspannung (Eingangsfrequenz) und die im Empfänger selbst erzeugten Schwingungen mit einer v erschiedenen Frequenz, die im Empfänger gewöhnlich durch einen Schwingkreis mit einer besonderen Röhre erzeugt wird, zugeführt werden. Diese Mischung kann mit Hilfe von zwei verschiedenen Röhrentypen bewerkstelligt werden. Die eine Röhre ist die sogenannte Fü nfgittermischröhre (Pentagrid converter), bei der das Oszillatorgitter das innerste Gitter in der Nähe der Kathode und das Signalgitter ein äußeres Gitter ist. Diese Röhre dient sowohl als Mischröhre wie als Oszillatorröhre. Bei dieser Röhre, bei der zwei Aufgaben gleichzeitig gelöst werden müssen, erheben sich verschiedene Schwierigkeiten. Die beiden wichtigsten sind die Raurnladekopplung zwischen dem Oszillator- und dem Signalteil und die Änderung der Oszillato,rfrequenz, wenn auf diese Röhre eine automatische Lautstärkeregelung angewendet wird. Diese Schwierigkeiten wurden bis zu einem gewissen Grade dadurch überwunden, daß man dje Steuerspannungen einem inneren Gitter und die Überlagerungsspannungen einem äußeren Gitter zuführte. Diese Arbeitsweise verhinderte aber, eine Röhre zu bauen. die zugleich als Oszillator- und als Mischröhre arbeitete, weil nämlich die Schwingungen erlöschen würden, wenn das Signal- oder Steuergitter so negativ würde, daß der Elektronenstrom zum Oszillatorteil unterbrochen wird. Für höhere Frequenzen hielt man es daher für zweckmäßig, die sogenannten Geradeausmischröhren zu verwenden, die ein Steuergitter und ein Oszillatorgitter besitzen und wobei die Oszillatorspannungen von einer besondereil Röhre oder von einer besonderen Elektrodengruppe im gleichen Kolben, .die wie eine besondere Röhre arbeitet, geliefert werden.The usual methods of heterodyne reception use a first one Rectifier or mixer tube, in the different grids of the same tube Signal voltage (input frequency) and the vibrations generated in the receiver itself with a different frequency that is usually generated in the receiver by an oscillating circuit produced with a special tube. This mixture can be used with With the help of two different types of tubes. Which is a tube the so-called five-grid mixing tube (Pentagrid converter), in which the oscillator grid the innermost grid near the cathode and the signal grid an outer grid is. This tube serves as both a mixer tube and an oscillator tube. At this Tube, in which two tasks have to be solved at the same time, arise different ones Trouble. The two most important ones are the room loading coupling between the Oscillator and the signal part and the change in the oscillator frequency, if on this tube has an automatic volume control applied. These difficulties were overcome to a certain extent by using the control voltages an inner grid and applied the superposition voltages to an outer grid. These However, the way of working prevented the building of a tube. which at the same time worked as an oscillator and as a mixer tube, because the vibrations are extinguished would if the signal or control grid were so negative that the electron flow to the oscillator part is interrupted. It was therefore considered to be for higher frequencies expedient to use the so-called straight-ahead mixing tubes, which have a control grid and having an oscillator grid and wherein the oscillator voltages are of a particular value Tube or from a special group of electrodes in the same bulb, .which like a special tube works to be delivered.

Als man jedoch zu noch höheren Frequenzen überging, stellte sich heraus, daß auch diese Mischröhre gewisse Nachteile besitzt. .die auf Laufzeiteneffekten beruhen und dadurch hervorgerufen werden, .daß im ersten oder Steuergitter Strom fließen konnte, wenn das zweite oder Oszillatorgitter eine sehr hohe Frequenz führte. Man hat diese Erscheinung darauf zurückgeführt, daß Elektronen periodisch vom Oszillatorgitter zurückgetrieben werden, wenn -dieses Gitter negativ wird, d. h. Elektronen, die sich in dem Raum zwischen Steuer- und Oszillatorgitter befinden, werden zum Steuergitter zurückgetrieben, wenn das Oszillatorgitter negativ ist. Es wurde gleichfalls entdeckt, daß der Eingangswiderstand ,les Steuergitters bei hohen Frequenzen ziemlich niedrig wurde und daß diese sogenannte Laufzeiten aufladung zum größten Teil gleichfalls auf Elektronen zurückgeht, die vom Oszillatorgitter in die Nähe des ersten Gitters zurückgestoßen werden.However, when one went to even higher frequencies, it turned out that this mixing tube also has certain disadvantages. .the on maturity effects are based and are caused by .that current in the first or control grid could flow when the second or oscillator grid carried a very high frequency. This phenomenon has been attributed to the fact that electrons periodically leave the oscillator grid be driven back when this grid becomes negative, d. H. Electrons that are in the space between the control grid and the oscillator grid, become the control grid driven back when the oscillator grid is negative. It was also discovered that the input resistance, les control grid at high frequencies is quite low was and that these so-called runtimes also charge for the most part is due to electrons coming from the oscillator grid near the first grid be repelled.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine verbesserte Mischröhre für Überlagerungsempfänger zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Laufzeiteneffekte praktisch beseitigt sind.It is an object of the invention to provide an improved mixing tube for superimposing receivers in which the runtime effects described above are practically eliminated.

In den bekannten Mischröhren ist die Kathode umgeben von einem Steuergitter, einem Schirmgitter, einem Oszillatorgitter, dem die im Apparat erzeugten -Gberlagerungsschwingungen zugeführt werden, einem zweiten Schirmgitter und einer Anode. Es sind auch Mischröhren mit zwei Schirmgittern zwischen Oszillatorsteuergitter und Anode bekannt. Bei :ehr hohen Frequenzen ist. die Zeit, die die Elektronen von der Kathode bis zur Anode benötigen, lang genug, um zu ermöglichen, daß sich bewegende Elektronen in dein Raum zwischen Steuergitter und Oszillatorgitter befinden. wenn dieses Gitter negativ wird. Derartige Elektronen werden bisweilen von dein negativen Oszillatorgitter zurückgestollen und kehren mit einer nennenswert vergrößerten Geschwindigkeit zum Steuergitter zurück. Gemäß der Erfindung sind bei derartigen Mischröhren mit einem inneren Steuergitter und einem äußeren Oszillatorgitter zwischen den beiden Steuergittern Flächen - mit einem gegenüber den Gittern hoch positiven konstanten Potential so angeordnet, daß sie .die Elektronen, die während der negativen Halbwelle der dem äußeren Steuergitter zugeführten Wechselspannung von diesem zurückgetrieben werden, abfangen oder absaugen und daran hindern, daß sie zum inneren Steuergitter gelangen.In the known mixing tubes, the cathode is surrounded by a control grid, a screen grid, an oscillator grid, to which the superposition vibrations generated in the apparatus are fed, a second screen grid and an anode. There are also mixing tubes known with two screen grids between the oscillator control grid and anode. At: Ehr high frequencies. the time it takes the electrons from the cathode to the anode need long enough to allow electrons to move into your Space between the control grid and the oscillator grid. if this grid is negative will. Such electrons are sometimes released from your negative oscillator grid stalked back and returned at a significantly increased speed to the Control grid back. According to the invention are in such mixing tubes with a inner control grid and an outer oscillator grid between the two control grids Areas - with a constant potential that is highly positive compared to the grids arranged that they .the electrons, which during the negative half-wave of the dem AC voltage supplied to the external control grid is driven back by this, Catch or vacuum and prevent them from reaching the inner control grille.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Röhre läßt sich an Hand der Abbildungen besser verstehen. In Abb. i ist ein Querschnitt eines gemäß der Erfindung aufgebauten Elektrodensvstems dargestellt. Eine Kathode io wird von einem Steuergitter i i, einem Schirmgitter 12, einem Oszillatorgitter 13, einem Schirmgitter 14. und einer Anode 15 umgeben. Ein Bremsgitter 16 kann nötigenfalls noch hinzugefügt werden. Jedes Gitter besitzt einander gegenüber angeordnete Seitenstreben: alle Seitenstreben liegen in einer gemeinsamen Ebene. Bei einer derartigen Anordnung, die einer üblichen Mischröhre entspricht, bewegen sich die Elektronen in zwei oder weniger wohldefinierten Strahlen in entgegengesetzten Richtungen von der Kathode fort, leas durch die Wirkung der Seitenstreben des Steuergitters zustande kommt. Bei normalem Betrieb werden die Elektronen daran gehindert, die Anode 15 zu erreichen, wenn das Oszillatorgitter 13 infolge der angelegten Oszillatorspannung negativ wird, und kehren in den Raum des Steuergitters durch das sich auf hohem positivem Potential befindende Schirmgitter 12 zurück. Diese zurückkehrenden Elektronen bewirken. daß das Steuergitter bei hohen Frequenzen einen sehr geringen Eingangswiderstand aufwei.sf. Außerdem haben einige der Elektronen so viel an Geschwindigkeit gewonnen durch den Wechsel des Oszillatorgitterpotential> während der Zeit, in der sich das Elektron in dem .Raum zwischen Gitter 12 und Gitter 13 aufhielt, daß sie das negative Gitter ii erreichen können.The operation of the tube according to the invention can be better understood with the aid of the figures. Fig. I shows a cross-section of an electrode system constructed in accordance with the invention. A cathode io is surrounded by a control grid ii, a screen grid 12, an oscillator grid 13, a screen grid 14 and an anode 15 . A braking grille 16 can also be added if necessary. Each grid has side struts arranged opposite one another: all side struts lie in a common plane. With such an arrangement, which corresponds to a conventional mixing tube, the electrons move away from the cathode in two or less well-defined beams in opposite directions, which is caused by the action of the side struts of the control grid. During normal operation, the electrons are prevented from reaching the anode 15 when the oscillator grid 13 becomes negative as a result of the applied oscillator voltage, and they return into the space of the control grid through the screen grid 12 which is at a high positive potential. These returning electrons cause. that the control grid has a very low input resistance at high frequencies. In addition, some of the electrons have gained so much speed due to the change in the oscillator grid potential> during the time in which the electron was in the space between grid 12 and grid 13 that they can reach the negative grid ii.

Erfindungsgemäß wird zwischen dem Steuer- und dem Oszillutorgitter und in der Reihe der Seitenstreben ein-Paar von Hilfselektroden 1; angeordnet, die bezüglich des Steuer- und des Oszillatorgitters auf hohem positivem Potential gehalten werden und vorzugsweise ein noch höheres Potential als das Schirmgitter 12 erhalten. Infolge der hohen angelegten Spannung werden die Elektronen auf beiden Seiten in den punktiert angedeuteten gekrümmten Bahnen zwischen Kathode und Anode abgelenkt. Man erkennt daraus, daß die meisten Elektronen beträchtlich dichter an den Seitenstreben vorbeifliegen, als wenn die Elektroden 17, 17 nicht vorhanden wären. Wenn unter diesen Umständen Elektronen zwischen Steuer- und Oszillatorgitter abgebremst werden, dann kehren sie nicht mehr in die Nähe des Steuergitters zurück, sondern in der durch die punktierten Linien angedeuteten Weise zu den Hilfselektroden 17, 17, die das höhere positive Potential besitzen. Diese zurückkehrenden Elektronen sind nur in der einen Röhrenhälfte angedeutet, selbstverständlich findet dies aber auf beiden Seiten statt. Auf diese Weise werden die normalerweise von dem Oszillatorgitter in der negativen Halbwelle zurückgetriebenen Elektronen aus .dem Raum zwischen Steuer-und Oszillatorgitter herausgefegt und unschädlich gemacht, so daß sie keinen Gitterstrom und keinen geringen Steuergittereingangswiderstand erzeugen können. Es sind Mischröhren bekannt, in denen sich zwischen den beiden Steuergittern eine mit der Kathode verbundene elektronendurchlässige Elektrode befindet. Diese ist jedoch nicht imstande, die zum ersten Steuergitter (Eingangssteüergitter) zurückgetriebenen Elektronen aufzunehmen und hat demnach nicht dieselbe Wirkung wie die Hilfselektroden 17.According to the invention, between the control and the oscillator grid and in the row of side struts a pair of auxiliary electrodes 1; arranged the held at a high positive potential with respect to the control and oscillator grids and preferably an even higher potential than the screen grid 12 obtained. As a result of the high voltage applied, the electrons on both sides are in deflected the curved paths between cathode and anode indicated by dotted lines. It can be seen from this that most of the electrons are considerably closer to the side struts fly by than if the electrodes 17, 17 were not present. If, under these circumstances, electrons are braked between the control and oscillator grid then they no longer return to the vicinity of the control grid, but rather in the manner indicated by the dotted lines to the auxiliary electrodes 17, 17, which have the higher positive potential. These returning electrons are only indicated in one half of the tube, but this is of course found held on both sides. This way they are normally controlled by the oscillator grid electrons driven back in the negative half-wave from .the space between control and Oscillator grids swept out and made harmless so that they do not have any grid current and cannot generate a low control grid input resistance. They are mixing tubes known, in which between the two control grids is connected to the cathode electron-permeable electrode is located. However, this is not able to to pick up electrons driven back to the first control grid (input control grid) and therefore does not have the same effect as the auxiliary electrodes 17.

Die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform stellt eine Verbesserung der in Abb. i dargestellten, dar. = Die in Abb. 2 gezeigte Ausführungsform vermeidet besondere Hilfselek troden und die entsprechenden Zuleitungen und ergibt eine einfachere Konstruktion, wobei die kleinen Hilfselektronen mit hohem Potential durch solche mit geringerem Potential, aber viel größerer Fläche ersetzt sind. In dieser Ausführungsform ist wiederum die Kathode 2o umgeben von einem Steuergitter 2i, einem Schirmgitter 22, einem Oszillatorgitter 23, einem Schirmgitter 24, einem Bremsgitter 25 und einer Anode 26. Die Hilfselektroden 27 und 28 sind rinnenförmig ausgebildete Organe, die an der Außenseite des Schirmgitters an den Gitterseitenstreben so befestigt sind, daß zwei einander gegenüberliegende Schlitze für die von der Kathode .ausgehenden Elektronengebildet werden. Diese Form besitzt die gleichen kennzeichnenden Vorteile der Form in Abb. i, ist aber in der Konstruktion einfacher.The embodiment shown in Figure 2 represents an improvement that shown in Fig. i. = The embodiment shown in Fig. 2 avoids special auxiliary electrodes and the corresponding leads and results in a simpler one Construction, whereby the small auxiliary electrons with high potential by such with lower potential but much larger area are replaced. In this embodiment the cathode 2o is in turn surrounded by a control grid 2i, a screen grid 22, an oscillator grid 23, a screen grid 24, a braking grid 25 and a Anode 26. The auxiliary electrodes 27 and 28 are channel-shaped organs which are attached to the side struts on the outside of the screen grille in such a way that that two opposing slots for the .ausgoing from the cathode Electrons are formed. This shape has the same distinctive advantages of the form in Fig. i, but is simpler in construction.

nie bevorzugte Ausführungsform ist in Abb. 3 in einer Röhre mit Metallwandung 30 dargestellt. Das Elektrodensystem ist zwischen zwei Schirmen 31 und 32, die die Glimmerisolierbrücken 33 und 34 tragen, welche ihrerseits die Elektroden isoliert halten und voneinander trennen. Wie man am besten aus Abb. 4 erkennen kann, ist die Kathode 35 röhrenförmig und mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Vorzugsweise sind nur die flachen einander gegenüberliegenden Seiten mit Oxyd bekleidet, was die Bildung von Elektronenstrahlen unterstützt. Die Kathode wird von einem Steuergitter 36 umgeben, dessen Drähte parallel zu den flachen oxydbekleideten Flächen der Kathode verlaufen, während die Seitenstreben 36' sich gegenüber den unbekleideten Kathodenflächen befinden. Das Steuergitter ist seinerseits umgeben von einem Schirmgitter 37, einem Oszillatorgitter 38, einem Schirmgitter 39, einem Bremsgitter 40 und einer Anode 41. Die Abfang- oder Hilfselektroden 42 bestehen aus rinnenförmigen Organen,. die elektrisch mit den Seitenstreben des Schirmgitters verbunden und einander gegenüber angeordnet sind, so daß ein Paar einander gegenüberliegender Schlitze oder Üffnungen gebildet werden, durch die die Elektronenstrahlen von der Kathode zur Anode übergehen. Diese :!£usführungsform stellt eine Verbesserung gegenüber den in den Abb. i und 2 wiedergegebenen dar.The preferred embodiment is shown in FIG. 3 in a tube with a metal wall 30. The electrode system is between two screens 31 and 32, which carry the mica insulating bridges 33 and 34, which in turn keep the electrodes insulated and separate them from one another. As can best be seen in Figure 4, the cathode 35 is tubular and rectangular in cross-section. Preferably only the flat opposite sides are coated with oxide, which supports the formation of electron beams. The cathode is surrounded by a control grid 36, the wires of which run parallel to the flat, oxide-lined surfaces of the cathode, while the side struts 36 'are located opposite the unclad cathode surfaces. The control grid is in turn surrounded by a screen grid 37, an oscillator grid 38, a screen grid 39, a braking grid 40 and an anode 41. The interception or auxiliary electrodes 42 consist of channel-shaped organs. which are electrically connected to the side struts of the screen grid and arranged opposite one another so that a pair of opposed slots or openings are formed through which the electron beams pass from the cathode to the anode. This embodiment represents an improvement over the ones shown in Figs. 1 and 2.

Eine noch andere Ausführungsform ist in Abb. 5 wiedergegeben, bei der das.Oszillatorgitter 44 mit einem Paar einander gegenüberliegender Seitenstreben 45 ausgerüstet ist, die im Elektronenstrom, d. h. .:gegenüber den Schlitzen zwischen den Hilfselektroden 42 angeordnet sind. Diese Streben veranlassen zusätzlich die Primärelektronen, nach dem Verlassen der Kathode gekrümmte Bahnen zu beschreiben, und stellen außerdem sicher, daß vom Oszillatorgitter zurückkehrende Elektronen die festen Schirme der Hilfselekfroden am Schirmgitter treffen. Nur ein Teil -der Elektronenbahnen ist -durch punktierte Linien angedeutet.Yet another embodiment is shown in Fig. 5, at the das.Oszillatorgitter 44 with a pair of opposing side struts 45 is equipped, which in the electron stream, d. H. .: opposite the slots between the auxiliary electrodes 42 are arranged. These strivings also cause the Primary electrons to describe curved paths after leaving the cathode, and also ensure that electrons returning from the oscillator grid hit the fixed screens of the auxiliary electrodes on the screen grid. Only part of the Electron trajectories are indicated by dotted lines.

Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Röhre in .einer üblichen Schaltung ist in Abb.6 dargestellt. Die Schaltung umfaßt einen abgestimmten Kreis mit einer Induktanz 5o und einer veränderlichen Kapazität 51, der zwischen Kathode 35 und Steuergitter 36 geschaltet ist. Die Schirmgitter 37 und 39 sind an eine übliche Spannungsduelle 4o angeschlossen; das Oszillatorgitter 38 ist mit der besonderen Oszillatorröhre 52 verbunden. Der Ausgangsstrom der Anode fließt durch die Primärwindung eines Kopplungstransformators 53.The application of a tube according to the invention in a conventional circuit is shown in Fig.6. The circuit comprises a tuned circuit with an inductance 50 and a variable capacitance 51, which is connected between cathode 35 and control grid 36. The screen grids 37 and 39 are connected to a conventional voltage duel 4o; the oscillator grid 38 is connected to the particular oscillator tube 52. The output current of the anode flows through the primary winding of a coupling transformer 53.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mixing tube with an inner control grid and an outer oscillator grid, each of which has an alternating voltage with different from each other Frequency is supplied and through a screen grid that is positive towards them are separated from each other. characterized in that between the two control grids Areas with a highly positive, constant potential compared to the lattices arranged are that they are the electrons_ generated during the negative Half-wave of the alternating voltage supplied to the outer control grid is driven back by the latter intercept or suction and prevent them from going to the inner control grid reach. -

2. Mixing tube according to claim r, characterized in that as surfaces special flat webs between the side struts preferably lying in one plane of the inner control grid and the screen grid are arranged and upright extend to this level.

3. Mixing tube according to claim r, characterized in that trough-shaped surfaces comprise the screen grid at opposite ends such that two opposing openings or gaps arise between them, in which the electrons can radiate from the cathode to the anode, and that the trough-shaped screens are preferably connected to the screen grid. Mixing tube according to Claim 3, characterized in that, opposite the openings for the electron beams formed by the channel-shaped screens, webs are provided on the outer control grid, which support the deflection of the electrons towards the surfaces. To distinguish the subject matter of the application from the prior art, the following publications were taken into account in the grant procedure: French patent specification ... No. 767 812; LTSA. patents ..... \ Tr. r 896 780, 1 896 785.