DE763087C - Schaltanordnung fuer Modulation der von einem Magnetfeld-roehrengenerator erzeugten hochfrequenten Wechselspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modulation der von einer Magnetfeldröhre erzeugten Schwingungen.

Es ist bereits bekannt, die Modulationswechselspannung den Schalenspannungen im Gegentakt zu überlagern. Ferner ist es bekannt, die Anodenspannung und das Magnetfeld gleichzeitig zu ändern, doch erfordert diese Art der Modulation bei Verwendung von

ίο Luftspulen zur Erzeugung des Magnetfeldes einen hohen Leistungsaufwand, während bei Verwendung von Spulen mit Eisenkern unerwünschte Verzerrungen bei der Modulation auftreten. Bei einer anderen bekannten Modulationsschaltung für Magnetronröhren wird eine gegenläufige Modulation der Anodenspannung und des Emissionsstromes vorgenommen, derart, daß die Anodenerwärmung im Betrieb konstant bleibt. Dabei kann es leicht zum Abreißen der erzeugten Schwingungen kommen, wenn der Röhre Leistung entzogen wird.

Die Erfindung besteht nun in der Lösung der Aufgabe, die von einem Magnetfeldröhrengenerator erzeugte hochfrequente Wechselspannung derart zu modulieren, daß bei vollem Leistungsentzug und voller Modulation keine Abreißeffekte auftreten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei der Modulation eine Spannung, insbesondere eine

Schalenspannung, sowie der Schalenstrom gleichzeitig derart verändert werden, daß die Neigung des negativen Teiles der für den Schwingbetrieb maßgebenden Kennlinie unverändert bleibt.

Durch diese neue Art. in der eine Spannung und der Schalenstrom gleichzeitig verändert werden, gelingt es. das Abreißen der Schwingungen bei der Modulation auch bei ίο weitgehendem Leistungsentzug aus dem Generator mit großer Sicherheit und in einfacher Weise zu vermeiden.

Die Erfindung beruht auf den folgenden Überlegungen und Erkenntnissen, die an Hand der Figuren näher erläutert werden:

Erteilt man den Anodenschalen eines Zweischlitzmagnetrons bei unterdrückter Schwingung entsprechend der Spannungsverteilung bei Hochfrequenz im Schwingbetrieb verschiedene zu einem Mittelwert symmetrische Spannungen, so erhält man die sogenannten Magnetronkennlinien. Die Spannungsdifferenz gegen den Mittelwert ist gleichbedeutend mit der Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung. Die eine Schale ist gegenüber dem Mittelwert ebensoviel negativ, wie die andere positiv. Die Spannung des Mittelwertes ist die im Schwingbetrieb angelegte Gleichspannung und bestimmt mit dem angelegten Magnetfeld sowie dem Anodenstrom die Form der Kennlinien.

In Fig. ι ist eine solche Kennlinie dargestellt. Sie zeigt den Anodenstrom Ja in Abhängigkeit von der angelegten Schalenspannung E₁ ohne Magnetfeld. Der Kurventeil Ja₁ gibt den Strom in der einen Schale an, und zwar in Abhängigkeit von der Schalenspannung E₁ bzw. —E₁.

Die Stromverteilungskurve der Fig. 1, welche gültig ist, solange kein Magnetfeld wirksam ist, wird deformiert, sobald ein Magnetfeld auf die Ströme einwirkt. Es bilden sich dann Teile mehr oder weniger fallender bzw. mehr oder weniger steigender Charakteristik aus. Für eine nach größeren negativen Werten hin abfallende Spannung erhält man, wie Fig. 2 zeigt, einen Strom, der zunächst bis zu einem Maximum ansteigt.

Dieser Verlauf ist durch den Kurven teil 1 in Fig. 2 gekennzeichnet. Dieses Maximum des Stromes rückt mit wachsendem Magnetfeld in der Richtung nach größerer negativer Schalenspannung und nimmt außerdem einen kleineren Wert an. Dies zeigt ein Vergleich zwischen dem Kurventeil 1 der Fig. 2 und dem Kurven teil 2 der Fig. 3. Für wachsende positive Schalenspannung nimmt der Strom zuerst langsam, dann aber sehr rasch bis zum gesamten Sättigungsstrom der Kathode zu (Kurventeil 3 in Fig. 2 und 4 in Fig. 3). Der Unterschied zwischen einer mit kleinem und einer mit größerem Magnetfeld betriebenen Magnetronröhre geht aus den Fig. 2 und 3 klar hervor.

Aus diesen Charakteristiken erhält man durch Zeichnen der durch Gegentaktschaltung erzeugten Differenzcharakteristik der einzelnen Schalenströme die für den Schwingbetrieb maßgebende Charakteristik. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. Aus den Kurven Za₁ und Ja₉ bzw. Ja₁' und Ja₉' sind zwei Gegentaktcharakteristiken entwickelt worden, welche für zwei verschiedene Stärken des Magnetfeldes gelten, und zwar gilt die Charakteristik Ja' für ein kleineres, die Charakteristik Ja für ein größeres Magnetfeld. Man sieht, daß bis zu bestimmten Spannungsdift'erenzen gegen den Mittelwert die Charakteristik negativ ist; der negative Bereich der Charakteristik ist durch das Strommaximum begrenzt. Für größere Spannungsdifferenzen gegen den Mittelwert wird die Charakteristik wieder positiv. Die Xeigung des negativen Kennlinienteiles, angenähert wiedergegeben durch die Geraden 5 und 6, ist, wie Fig. 4 zeigt, für verschiedene Magnetfelder verschieden groß, der negative Widerstand bleibt also nicht konstant. Die Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung u ändert sich ebenfalls je nach der Lage des Strommaxima.

Aus diesem Verlauf der Gegentaktcharakteristik lassen sich die Verhältnisse im Schwingbetrieb überblicken. Schaltet man an die Anodensegmente ein Resonanzsystem, so wird dieses auf Grund der negativen Charakteristik zu Schwingungen angeregt. Wäre der fallende Teil der Kennlinie unbegrenzt, so würde beim Fehlen einer äußeren Belastung, also einer Dämpfung, die Amplitude der Wechselspannung ins Unendliche wachsen. Durch die Umkehr der Charakteristik in eine positive Richtung wird die Amplitude begrenzt: sie stellt sich so ein, daß die negative Dämpfung des fallenden Kennlinienteiles aufgehoben wird. Eine weitere positive Dämpfung wird nun durch die äußere Belastung in das Schwingsystem gebracht; die Wechselspannung wird daher um einen entsprechenden Betrag kleiner. Die Grenze ist dann erreicht, wenn die positive Dämpfung infolge der Belastung der negativen Dämpfung der Kennlinie entspricht, wenn also der Belastungswiderstand gleich dem durch die Xeigung des fallenden Teiles der Kennlinie definierten negativen Widerstand ist.

Wenn man nun zum Zwecke der Modulation, wie es bisher üblich war, das Magnetfeld oder die Spannung verändert, dann verändert auch das Strommaximum seine Lage bezüglich des Spannungsmittelwertes, ohne aber seine absolute Höhe wesentlich zu verändern. Dadurch, und das ist das Ausschlag-

gebende, wird aber die Neigung des fallenden Kennlinienteiles ebenfalls verändert. Versucht man nun bei vollem oder wenigstens verhältnismäßig großem Leistungsentzug in weiteren Grenzen auszusteuern, dann gibt es beim Modulationsvorgang stets Stellen, wo der Absolutwert des negativen Widerstandes der Röhre kleiner wird als der Widerstand, der durch die Belastung bewirkt wird. Die Röhre

ίο ist dann in diesem Augenblick, wo der angekoppelte Widerstand die Wirkung des negativen Röhrenwiderstandes überwiegt, nicht mehr schwingfähig, die Schwingung reißt ab. Bewirkt man durch irgendwelche Mittel eine Steuerung des Stromes, dann bleibt das Strommaximum wohl in seiner Lage gegen den Spannungsmittelwert unverändert, ändert sich aber wesentlich in seiner Höhe. Dadurch wird aber auch wiederum die Neigung des

ao negativen Teiles der Kennlinie verändert, so daß Abreißeffekte unvermeidlich werden.

Dies zeigt Fig. 5, in welcher eine Charakteristik dargestellt ist, bei der zum Zwecke der Modulation der Strom verändert wird.

Die Neigung der negativen Charakteristik für die Stromkurve Ta ist durch die Gerade 7 angedeutet. Wird nun die Größe des Stromes verändert (Kurve Ta'), dann ändert sich auch die durch die Gerade 8 angedeutete Neigung des negativen Teiles der Kennlinie. Bei voller Aussteuerung muß es also auch in diesem Falle Stellen geben, an welchen der negative Röhrenwiderstand im Verhältnis zum angekoppelten Belastungswiderstand zu klein wird, und die Röhre nicht mehr schwingfähig ist, die Schwingungen also abreißen.

Nach der Erfindung wird nun bei der Modulation eine Spannung, insbesondere eine Schalenspannung, und der Schalenstrom gleichzeitig derart verändert, daß die Neigung des negativen Teiles der für den Schwingbetrieb maßgebenden Kennlinie unverändert bleibt. Dies veranschaulicht Fig. 6. Wenn man von der Charakteristik 9 ausgehend bei der Modulation den Schalenstrom ändert (Kurve 10), dann ändert sich wohl die Größe der hochfrequenten Wechselspannung, aber auch die Neigung der negativen Kennlinie, welche zuerst durch die Gerade 11 gegeben war, nach Änderung des Stromes aber der Geraden 12 entspricht. Daher wird auch eine Spannung, z. B. eine Schalenspannung, in einem solchen Sinne geändert, daß sich eine neue Charakteristik ergibt, deren Neigung wieder durch die Gerade 11 gegeben ist.

Wenn die Modulation durch seitlich angebrachte Platten bewerkstelligt wird, die ein zusätzliches elektrisches Feld in Richtung der Magnetfeldlinien erzeugen, so wird im allgemeinen ebenfalls die Neigung des negativen Kennlinienteiles verändert. Auch in diesem Falle kann aber die Neigung dieses Kennlinienteiles durch gleichzeitige Modulation des Schalenstromes vermieden werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Schaltanordnung für Modulation der von einem Magnetfeldröhrengenerator erzeugten hochfrequenten Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Modulation eine Spannung, insbesondere eine Schalenspannung, sowie der Schalenstrom gleichzeitig derart verändert werden, daß die. Neigung des negativen Teiles der für den Schwingbetrieb maßgebenden Kennlinie unverändert bleibt.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationswechselspannung den Anodenschalen wechselstrommäßig im Gegentakt überlagert wird und daß die Wahl des Arbeitspunktes dadurch erfolgt, daß die Anodenschalen verschiedene Vorspannungen erhalten, die symmetrisch zu einem Spannungsmittelwert liegen.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   Deutsche Patentschrift Nr. 638762;
   französische Patentschrift Nr. 748 674; britische Patentschriften Nr. 438 018,

   452960;

   Hollmann, »Physik und Technik der ultrakurzen Wellen«, Berlin 1936, Bd. 1, S. 292 ff. und S. 252 bis 254.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 9503 4.54