DE764435C - Elektronenroehrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen - Google Patents
Elektronenroehrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen SchwingungenInfo
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- DE764435C DE764435C DEN37296D DEN0037296D DE764435C DE 764435 C DE764435 C DE 764435C DE N37296 D DEN37296 D DE N37296D DE N0037296 D DEN0037296 D DE N0037296D DE 764435 C DE764435 C DE 764435C
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Description
AUSGEGEBEN AM
17. AUGUST 1953
17. AUGUST 1953
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21a4 GRUPPE
N 37296 Villa/21 a*
Julius Pintsch K. G.r Berlin*)
Patentiert im Deutschen Reich vom 20. Oktober 1S34 an Patenterteilung bekanntgemacht am 18. Januar 1945
Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenröhrenanordnungen zum Anfachen (Erzeugen,
Verstärken, Empfangen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen,
insbesondere von Schwingungen einer Wellenlänge .unter ι m, und zwar auf solche Anordnungen,
bei denen ein von elektrisch leitenden Flächen praktisch allseitig begrenzter Hohlraum
(Hohlraumresonator) als Resonator verwendet wird, der die Elektronenströmung der
Röhre umgibt.
Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung so getroffen, daß die als Elektroden dienenden
Wandteile des Hohlraumresonators in der Umgebung eines Spannungsbauches desselben
einen ebenen Plattenkondensator bilden, dessen Aehsenrichtung mit der Richtung der Achse
der Elektronenströmung zusammenfällt.
Bei den bisherigen Anordnungen dieser Art besteht der anzufachende Resonator aus einer so
λ/2 langen konzentrischen Lecherleitung, die
an ihren beiden Enden durch Kurzschluß-
') Von der Patentsucherin ist als der Eründer angegeben worden:
Dr.-Ing. Walter Dällenbach, Bisingen (HohenzoUern)
kapazitäten in Spannungsknoten abgeschlossen ist und deren Außenleiter und Innenleiter auf
einem Teil ihrer Ausdehnung an der Stelle des Spannungsbauches und dessen unmittelbaren
Umgebung als Anode bzw. Gitter wirken. Es handelt sich um eine konzentrische Elektrodenanordnung. Bei der Erzeugung
sehr kurzer Wellen, z. B. in Bremsfeldschaltung, spielen nun die Elektronenlaufzeiten
ίο eine erhebliche Rolle, und es ist daher notwendig, die errechneten Elektrodenabstände
mit großer Genauigkeit herzustellen. Bei konzentrischer Elektrodenanordnung müssen die
zylindrischen Elektroden in ihren Abmessungen sehr genau hergestellt werden, da die
durch vorhandene i\bweichungen bedingten Fehler gegenüber den geforderten Abständen
sich nicht wie bei ebenen Elektroden durch Verschieben der Platten berichtigen lassen.
Außerdem müssen die zylindrischen Elektroden mit großer Sorgfalt zentriert werden, da
ein zu geringer Abstand an einer Stelle zwangsläufig einen zu großen Abstand an anderer
Stelle mit sich bringt. Man kann daher beim Erfindungsgegenstand wesentlich bequemer
den gewünschten Abstand der Wandteile des Hohlraumresonators herstellen, die als Elektroden dienen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dara,us, daß sich der Flächenstrom
(Schwingstrom) auf größere Leitungsquerschnitte insbesondere an den Stellen verteilt,
wo er beträchtlichere Werte annimmt, nämlich nach dem Strombauch (Spannungsknoten)
hin. An der Stelle, wo die Wandteile des Hohlraumresonators als Elektroden dienen
und den ebenen Plattenkondensator bilden, befindet sich ein Spannungsbauch, während
längs des Randes des Resonators ein Spannungsknoten bzw. Strombauch auftritt. Infolge
der geringeren Stromdichte sind die Ohmschen Leitungsverluste entsprechend herabgesetzt.
Das letztere kann noch weiter durch die unten erwähnte torusförmige Ausbildung des Teiles des Resonatorraumes erreicht werden,
der sich an den die Elektroden bildenden Plattenkondensator anschließt.
Da die Elektroden von ebenen Wandteilen des Resonators gebildet werden, kann der
Schwingstrom vom Elektrodenmittelpunkt aus senkrecht zur Achse des die Elektroden
bildenden Plattenkondensators über alle Stellen des Ekktrodenrandes unmittelbar, d. h.
unter Vermeidung von Drahtverbindungen, auf die Innenflächen der übrigen Wandteile
des Hohlraumresonators fließen. Es ist dadurch der hochfrequenzmäßige Anschluß der
Elektroden sehr günstig gestaltet (Vermeidung zusätzlicher Induktivitäten von Anschlußdrähten),
und zwar unter gleichzeitiger j Herabsetzung der Ohmschen Leitungsverluste und Vermeidung der mit Drahtverbindungen
verknüpften Verluststrahlung. Das nachteilige Auftreten von Verluststrahlung ist auch längs
des Umfanges des Resonators vermieden, da der Resonatorraum durch seine elektrisch
leitenden, den Schwingstrom führenden Metallflächen in Spannungskuoten abgeschlossen
und nach außen abgeschirmt ist.
Zweckmäßig wird der Hohlraumresonator axialsymmetrisch bzw. rotationssymmetrisch
zu dem die anfachenden Elektroden bildenden Plattenkondensator bzw. dessen Achse ausgebildet.
Insbesondere dient zur Begrenzung des als Resonator dienenden Hohlraumes ein axialsymmetrisches bzw. rotationssymmetrisches,
metallisches Gehäuse und ein von den Wandungen des Gehäuses umschlossener, ebenfalls achsensymmetrischer bzw. rotationssymmetrischer,
metallischer Körper, um einen möglichst dämpfungsfreien, gegen den Austritt von Verluststrahlung geschlossenen
Resonator zu erhalten. Beide Teile, das Gehäuse und der von dem Gehäuse umschlossene
Metallkörper, können als Elektroden verwendet werden. Der umschlossene Metallkörper
wird deshalb isoliert gegen das Gehäuse abgestützt und erhält durch die Gehäusewand
eine Spannungszuführung. Es bilden einander zugekehrte Oberflächenteile von Gehäuse und umschlossenem Metallkörper in
der Umgebung der Symmetrieachse den Plattenkondensator, der das Elektrodensystem
darstellt.
Die Verwendung von achsensymmetrischen bzw. rotationssymmetrischen Bauteilen erlaubt
eine sehr genaue und einfache Herstellung desselben; insbesondere, lassen sich rotationssymmetrische
Teile durch Drehen sehr genau herstellen. Die symmetrische Anordnung des das Elektrodensystem darstellenden Plattenkondensators
in bezug auf den Resonatorhohlraum ermöglicht die Anfachung des Hohlraumes in der Grundschwingung. Durch
das zwischen den ebenen Elektroden gebildete homogene Feld wird die Anfachung des
Resonators weiterhin verbessert.
Die spezielle Ausbildung des Resonators ist für den Grundgedanken der Erfindung
unwesentlich. Um einen möglichst einfachen und leicht zu berechnenden Resonator zu
erhalten, kann der sich an den Plattenkondensator anschließende Resonatorraum eine
scheibenförmige, torusförmige oder zylindrische Gestalt erhalten. Die Anfachung in
der Grundschwingung erfolgt in der Weise, daß sich zwischen den Wandteilen des Plattenkondensators
ein Spannungsbauch und am Rande des Resonatorhohlraumes ein Spannungsknoten ausbildet. Lm den Resonatorhohlraum
mit einem Strahler oder einem Belastungswiderstand zu verbinden, wird an
der Stelle des sich ausbildenden .Spannungsknotens eine Energieleitung von zweckmäßig
geringem Wellenwiderstand angeschlossen. Diese kann ebenfalls von Oberflächen des
Gehäuses und des umschlossenen Metallkörpers begrenzt werden. Die torusförmige
Gestaltung bietet insbesondere den für die Anfachung wesentlichen Vorteil eines hohen
Schwungrad Widerstandes, indem sich an den
ίο die anfachenden Elektroden bildenden Plattenkondensator
ein im wesentlichen die Selbstinduktion bildender Resonatorteil anschließt, der einen erheblich größeren Wellenwiderstand besitzt als der vom Plattenkondensator
gebildete Resonatorteil.
Da die Richtung der Symmetrie^ bzw. Rotationsachse des Hohlrauinresonators mit
der Richtung der Achse der Elektronenströmung zusammenfällt, besteht die Möglichkeit,
daß die Kathode in Achsenrichtung außerhalb des anzufachenden Hohlraumresonators
angeordnet wird und die von der Kathode kommende anfachende Elektronenströmung
dadurch in den Plattenkondensator hineingelangt, daß seine der Kathode zugewandte
Platte als gitterartige Elektrode ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann dieses Gitter
durch einen einfachen Spalt in der Kondensatorplatte gebildet werden.
Durch diese Anordnung der Kathode ergibt sich wiederum eine erhebliche Vereinfachung
des Aufbaues. Die Kathode kann bequem an der gewünschten Stelle bzw. in dem. gewünschten
Abstand gegenüber der Durchbrechung des Plattenkondesnsators (der Eintrittsstelle
der Elektronenströmung in den Plattenkondensator) angeordnet werden.
Ebenso kann ein Steuergitter, dem ultrahochfrequente Steuerspannungen zugeführt werden
sollen, in dem, Raum zwischen der Durchbrechung des Plattenkondensators und der Glühkathode angeordnet werden. Als Elektronenquelle
kann eine band- oder flachenförmige Kathode dienen. Die Kathode bzw.
die Kathode und das Steuergitter können bequem in einer solchen Entfernung von der
Durchbrechung des Plattenkondensators ange>ordnet werden, daß die Elektronen vor dem
Eintritt in die Durchbrechung des Plattenkondensators eine Wegstrecke durchlaufen,
die für die Anfachung des Hohlraumresonators besonders günstig ist.
Glühkathode bzw. Glühkathode und Steuergitter und gegebenenfalls weitere Hilfselektroden
können ihrerseits in einem metallischen Gehäuse angeordnet sein, das einen zweiten
Hohlraum bildet. Sofern die ultrahochfrequenten Steuerspannungen dem Steuergitter
von dem anzufachenden Resonator (Anfachresonator) her zugeführt werden
sollen, kann dieses innerhalb des von der gesamten Anordnung gebildeten metallischen
Gehäuses geschehen. Der genannte zweite Hohlraum kann durch die Steuerspannungen
je nach Wahl seiner Abstimmung mehr oder weniger stark zum Schwingen angeregt werden,
so daß dementsprechend durch sein ■elektrisches Wechselfeld die Elektronen (auf
ihrem Wege durch den zweiten Hohlraum) gesteuert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Abb. 1 bis 3.
Die Abbildungen zeigen sämtlich Elektronenröhren, bei welchen der Resonator von
Wandungen eines rotationssymmetrischen, metallischen Gehäuses 1 und von Oberflächen
eines von dem Gehäuse umschlossenen ebenfalls rotationssymmetrischen, metallischen
Körpers 2 begrenzt wird. Der als Resonator dienende Hohlraum 3 setzt in radialer Riehtung
den von den Wänden 4 und 5 begrenzten Raum 6 fort bzw. er enthält diesen als Bestandteil.
Die Anfachung erfolgt in dem von einem' homogenen Feld durchsetzten Raum 6.
In den Beispielen der Abb. 1 und 3 ist der Resonatorraum scheibenförmig, in dem Beispiel
der Abb. 2 torusförmig ausgebildet. Die Abb. ι a, 2 a, 3 a und 3 b stellen die Elektronenröhren
im Längsschnitt durch die Rotationsachse dar. Die Abb. ib und 2 b sind
Schnitte senkrecht zur Rotationsachse.
Die Verwendung eines scheibenförmigen Resonatorraumes ermöglicht bei vorgegebener
Wellenlänge eine einfache und genaue Berechnung der Abmessungen des Resonators. Wird der scheibenförmige Hohlraum in der
Weise angefacht, daß sich in der Umgebung der Symmetrieachse zwischen den Wänden 4
und 5 ein Spannungsbauch und am Rande des scheibenförmigen Hohlraumes ein Spannungsknoten
der Schwingung ausbilden, so läßt sich für die elektrische Feldstärke in Funktion des Abstandes von der Rotationsachse
eine Differentialgleichung aufstellen, die durch die Besselsche Zylinderfunktion
nullter Ordnung gelöst wird, die für die Werte a^ = 2,405, a2 = 5,520, a3 =■ 8,654
bis an die Stellen angibt, an denen die· Feldstärke
den Wert Null annimmt. Aus der einfachen Beziehung an = 2 π · -γ läßt sich
dann für die vorgegebene Wellenlänge λ der Radius rn des scheibenförmigen, in der »-ten
Oberwelle schwingenden Zylinderraumes berechnen. Für den Fall der ersten Nullstelle CP1,
was der Anregung des Feldraumes in der Grundschwingung entspricht, ergibt sich dann
ein Radius T1 = 0,383 · λ oder ein Durchmesser
(I1 = 0,766 · λ.
Durch die vorzugsweise radiale Ausdehnung des Resonators erhält das zur Begrenzung
dienende Metallgehäuse 1 eine dosen-
förmige Gestalt und der umschlossene Metallkörper
2 die Gestalt einer flachen Scheibe. Zweckmäßig erhält der scheibenförmige
Metallkörper 2 einen Durchmesser, der nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des
Gehäuses ist. Der von dem Gehäuse begrenzte Hohlraum wird dann in zwei Teilräume 3
und 7 zerlegt, die durch einen engen ringförmigen Spalt 8 miteinander in Verbindung
stehen.
Der Teilraum 7 kann nun vorteilhaft gleich als Energieleitung zur Ankopplung einer
Antenne oder eines Belastungswiderstandes an den Resonator benutzt werden, da nur eine
ganz lose Ankopplung der Belastung an den Resonator nötig ist. Bei zu fester Ankopplung
wird dem Resonator zuviel Energie entzogen, so daß er stark gedämpft wird und an
Leistungsfähigkeit einbüßt. Die lose Ankopplung der Antenne an den Resonator kann
durch die Verstimmung von Energieleitung und Antenne und durch die Wahl eines kleinen
Wellenwiderstandes der Energieleitung relativ zum Resonator erzielt werden. Macht man
von der Verstimmung keinen Gebrauch, so muß der Wellenwiderstand der Energieleitung
sehr klein gewählt werden. Die Energieleitung bildet dann für den Resonator nahezu eine
Kurzschlußkapazität. Eine solche Ausbildung der Energieleitung hat aber den Vorteil, daß
man einen vollkommen einwelligen Resonator von großer Selektivität erhält. Bei den dargestellten
Röhren ist daher der Wellenwiderstand des als Energieleitung benutzten Raumes 7 klein im Vergleich zum Wellenwiderstand
des Resonators gewählt worden. Dies hat man in einfacher Weise durch die Wahl
eines geringen Abstandes der hauptsächlich ebenen Begrenzungsflächen des Raumes 7
erreicht. Der Metallkörper 2 trennt also den von dem Gehäuse 1 umschlossenen Hohlraum
in zwei Teilräume von gleicher oder nahezu gleicher Eigenfrequenz, aber verschieden
großem Wellenwiderstand. Bei den in Abb. 1 und 3 dargestellten Röhren haben die beiden
Teilräume 3 und 7, da sie genau den gleichen Durchmesser haben, die gleiche Eigenfrequenz;
bei der in Abb. 2 dargestellten Röhre stimmen die Eigenfrequenzen nur annähernd überein.
Wird nun der als Resonator dienende Hohlraum 3 in der Grundschwingung angefacht,
wobei also in der Umgebung der Achse ein Spannungsbauch und am Rande an dem Spalt 8 ein Spannungsknoten auftritt, so
bildet sich in dem abgestimmten und als Kurzschlußkondensator wirkenden Raum 7 in
der Umgebung der Achse ebenfalls ein Spannungsbauch aus. Wegen des geringen Wellen-Widerstandes
des Raumes 7 sind die Spannungsamplituden an diesem Spannungsbauch wesentlich kleiner als an dem Spannungsbauch
in dem Resonatorraum 3.
Der nahezu als Kurzschlußkondensator wirkende Teilraum 7 kann nun in folgender
Weise als Energieleitung benutzt werden.
In die den Kurzschlußkondensator begrenzende Gehäusewand ist in der Symmetrieachse
und daher im Spannungsbauch eine öffnung 9 vorgesehen, durch die eine mit der umschlossenen
Elektrode galvanisch verbundene Antenne 10 in den Außenraum ragt. Die Antenne
kann sowohl auf den Resonator abgestimmt als auch gegenüber diesem verstimmt sein.
Da der als Energieleitung benutzte Kurzschlußkondensator im Vergleich zum Resonator
einen geringen Wellenwiderstand aufweist, tritt eine Spannungsreduktion ein. Die Spannungsamplituden
sind an der Stelle der angekoppelten Antenne nur ein Bruchteil der Spannungsamplituden, die zwischen den
Wänden 4 und 5 des Plattenkondensators im Resonatorraum auftreten. Eine zu starke
Belastung des Generators durch den Strahlungswiderstand der Antenne wird also vermieden.
Man erhält dalier einerseits für die Anfachung günstige hohe Steuerspannungen an dem Plattenkondensator und andererseits
nur geringe Wechselspannungen für die Erregung des Strahlers. Durch die richtige
Bemessung des Wellenwiderstandes der Energieleitung und durch die Abstimmung von
Energieleitung und Strahler hat man es in der Hand, den Strahler optimal an den Generator
anzupassen. Durch diese Anpassung wird bei Verwendung der Röhre als Sender eine maximale Leistungsabgabe erzielt. Bei
Verwendung der Röhren als Verstärker oder Empfänger kann in analoger Weise der Verstärkungsgrad
bzw. dieEmpfangsempfindlichkeit zu einem Maximum gemacht werden.
In den dargestellten Beispielen dient die Außenfläche der Gehäusewand, deren Innenfläche
als Teil der Energieleitung benutzt wird, als Gegengewicht für die /./4-Antenne.
Um zu verhindern, daß die Außenfläche des Gehäuses in Resonanz gerät und Streustrahlung
aussendet, ist zur Verstimmung noch ein Rand 11 vorgesehen, durch den die als
Gegengewicht benutzte Gehäusewand verbrei- no tert ist.
Da der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper in derL'mgebung der Symmetrieachse
als Elektrode dient und ein von dem Gehäuse verschiedenes Gleichpotential erhalten
muß, wird er in der Xähe der Knotenlinie des elektrischen Feldes, also in der Nähe
des ringförmigen Spaltes 8, durch Isolierkörper 12 gegen das Gehäuse abgestützt. In
gleicher Weise erhält der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper in der Knotenlinie
des elektrischen Feldes eine Spannungs-
zuleitung 13, die das Metallgehäuse isoliert
durchsetzt. Zur Isolation und zum vakuumdichten Abschluß· dient eine Glas-Metall-Verschmelzung
14.
Die durch die Gehäusewand gebildete Platte 4 des Plattenkondensators ist mit einer
Öffnung versehen, durch die eine zur Anfachung dienende Elektronenströmung in den
Feldraum des Plattenkondensators gelangen kann. Wie aus der Abb. ib zu ersehen ist,
ist dort eine spaltförmige öffnung 15 vorgesehen, in die senkrecht zur Spaltrichtung
dünne Gitterstäbe 16 eingesetzt sind. Dies© Gitterstäbe bestehen zweckmäßig aus einem
bei hoher Temperatur schmelzenden Material, z. B. aus Wolfram oder Molybdän, während
die übrigen Teile der Kondensatorplatten ebenso wie das Gehäuse aus einern Stoff von
großer Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Kupfer oder Silber, bestehen. Bei der in Abb. 2 dargestellten
Röhre ist, wie aus dem Schnitt 26 zu ersehen ist, die Öffnung als ein einfacher
Spalt 17 ausgebildet. Es können ferner die zur Unterteilung der Öffnung dienenden
Gitterstäbe aus flachen und zur Elektrodenfläche hochkant gestellten Stäben bestehen.
Dadurch kann bei Anwendung der Röhren in Bremsfeldschaltung die Rückkehr von Elektronen
aus dem Anfachraum (zwischen Gitter und Anode) in den Raum zwischen Gitter und
Kathode unterdrückt werden.
Je nach der Form der öffnung in der Kondensatorplatte können punktförmigei,
drahtförmige, band- oder flächenförmige Kathoden als Elektronenquelle benutzt werden.
In dem Beispiel der Abb. 1 ist eine drahtförmige direkt zu beheizende Glühkathode
18 als Elektronenquelle vorgesehen. In den Beispielen der Abb. 2 und 3 werden
bandförmige Glühkathoden 19 verwendet. Vorteilhaft lassen sich auch indirekt beheizte
Oxydkathoden verwenden. Da sich die Kathode in Achsenrichtung außerhalb des Resonatorraumes befindet, kann eine Glühkathode
mit großer Oberfläche bequem angewendet werden.
In den dargestellten Beispielen sind die Kathoden alle in Metallgehäusen 20 untergebracht,
die auf eine höhere Eigenfrequenz als die des zur Anfachung gelangenden Resonators
abgestimmt sind. Das Hochfrequenzfeld greift durch die Gitterlücken hindurch in den Git/terkathodenraum hinein. Bei Verstimmung
dieses Raumes bleiben die zwischen Gitter und Kathode auftretenden Wechselspannungen
klein. Koppelschwingungen bzw. Störungen der Anfachung treten in diesem
Fall nicht auf. Ebenso bleiben die Abstrahlungs- bzw. Ableitungsverluste über die
Kathodenziuleitungen sehr klein. Bei den in Abb. ι und 3 dargestellten Elektronenröhren
schließt sich an das Kathodengehäuse 2o< noch ein Glasstutzen 21 zur vakuumdichten Durchführung
der Heizleitungen 22 an. Bei der in Abb. 2 dargestellten Röhre sind isolierte vakuumdichte Durchführungen 23 unmittelbar
am Kathodengehäuse vorgesehen.
Die Anfachung der Röhren kann in beliebiger Schaltung erfolgen. Insbesondere kann
die Bremsfeldschaltung angewendet werden. Das Gehäuse 1 und damit die als durchbrochene
Elektrode ausgebildete Kondensatorplatte 4 erhalten dann eine hohe positive und die von dem Gehäuse umschlossene Elektrode
2 erhält dann eine schwach positive oder eine negative Spannung in bezug auf die
Kathode.
Um eine Raumladesteuerung zu> erhalten,
sind bei der in Abb. 3 dargestellten Elektronenröhre zusätzliche Steuermittel vorgesehen.
Wie aus den zwei zueinander senkrechten Achsenschnitten der Abb. 3 a und 3 b
zu ersehen ist, bestehen, diese zusätzlichen Steuermittel aus zwei parallelen Stäben 24
zwischen der Kathode und der Gitteröffnung, die parallel zu den Elektroden angeordnet
sind. Ihre Steuerspannung erhalten sie von dem Metallkörper 2, mit dem, sie über Verbindungsstege
25 galvanisch verbunden sind. Die Stege können natürlich auch isoliert auf dem Metallkörper 2 aufsitzen- bzw. durch eine
Zuleitung eine besondere Vorspannung erhalten. Da die Verbindungsstege 25 in der Nähe
des Spannungsbauches mit der Oberfläche des Metallkörpers 2 verbunden sind, erhalten die
Steuerelektroden 24 eine Steuerspannung, welche zur Wechselspannung der Bremselektrode
gleichphasig ist.
Die zur Begrenzung des Hohlraumresonators, der Energieleitung und des Kathodenraumes
vorgesehenen Metallwände können auch im vorliegenden Fall im wesentlichen das Vakuumgefäß bilden. Die verschiedenen
zur isolierten Durchführung der Strom- und Spannungszuleitungen vorgesehenen Glas-Metall-Verschmelzungen
müssen dann vakuumdicht sein; zum vakuumdichten Abschluß dient auch der über die Antenne geschobene
Glasstutzen 26 (Abb. 1, 2 und 3), der mit der Gehäusewand verschmolzen ist. no
Die beschriebenen Elektronenröhren zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen
Schwingungen weisen außer den schon erwähnten Vorteilen noch eine Reihe weiterer Vorteile auf. Die Herstellung
und exakte Montage der Röhren bereitet keine Schwierigkeit. Durch die ebene Ausbildung
der Elektroden, insbesondere der durchbrochenen Elektroden, lassen sich Kathoden
mit großer Oberfläche und damit solche mit großer Elektronenemission verwenden. Aus dem gleichen Grunde sind auch indirekt
beheizte Oxydkathoden vorteilhaft zu verwenden, deren Heizleistung trotz großer
Oberflächen klein gehalten werden k_ann. Durch die Verwendung indirekt beheizter
Kathoden, die nahezu keinen Spannungsabfall aufweisen, kann ferner eine wesentlich
günstigere Anfachung als mit direkt beheizten Kathoden erzielt werden. Das Anbringen von
zusätzlichen Steuermitteln in dem Gitterkathodenraum bereitet wegen der leichten
Zugänglichkeit des Kathodenraumes keine Schwierigkeiten. Da ferner das bei Anfächung
in der Bremsfeldschaltung sich hoch erhitzende Gitter unmittelbar in der Gehäusewand angebracht
ist, die Gehäusewand aber aus einem Metall großer Wärmeleitfähigkeit besteht, läßt sich die Wärme vorzüglich ableiten. Die
Belastbarkeit der Röhre ist daher sehr groß. Von Vorteil ist ferner die gedrängte Form
der Röhre insbesondere dann, wenn sie unmittelbar in dem Brennfleck eines Reflektors
untergebracht werden soll. Die Energieleitung zwischen Resonator und Strahler nimmt
nahezu überhaupt keinen zusätzlichen Raum in Anspruch.
Von ausschlaggebender Bedeutung ist aber die mit einer solchen Röhre zu erzielende
kleine Dämpfung des Resonators, die eine hohe Aussteuerung der Elektronenströmung
und damit einen hohen Wirkungsgrad der Röhre bedingt. Durch die Aufrechterhaltung
geringer Temperaturen und durch die Verwendung gut leitender Begrenzungsflächen aus Kupfer oder Silber für den Resonator,
die außerdem auch noch auf Hochglanz poliert werden können, läßt sich der Ohmsche Widerstand
auf ein Minimum herabdrücken. Ferner werden die dielektrischen Verluste, die durch
die Isolierstützen hervorgerufen werden können, wegen der guten Kühlung der Wandungen
und auch wegen der geringen elektrischen Feldstärken in der Umgebung der Knotenlinie
des elektrischen Feldes außerordentlich klein.
Die erfindungsgemäßen Röhren eignen sich besonders zur Anfachung, insbesondere zur
Erzeugung, energiestarker, elektromagnetischer Schwingungen des Dezimeter- und
Zentimetergebietes.
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Claims (19)
- Patentansprüche-ι. Elektronenröhrenanordnung zum Anfachen (Erzeugen, Verstärken, Empfangen) von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen, insbesondere von Schwingungen einer Wellenlänge unter 1 m, unter Verwendung eines von elektrisch leitenden Flächen praktisch allseitig begrenzten Hohlraumes (Hohlraumresonator) als Resonator, der die Elektronenströmung der Röhre umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die als Elektroden dienenden Wandteile des Hohlraumresonators in der Umgebung eines Spannungsknotens desselben einen ebenen Plattenkondensator bilden, dessen Achsenrichtung mit der Richtung der Achse der Elektronenströmung zusammenfällt.
- 2. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator von Wandungen eines achsensymmetrischen, insbesondere 75' rotationssymmetrischen, metallischen Gehäuses und von Oberflächen eines von den Wandungen des Gehäuses umschlossenen, ebenfalls achsensymmetrischen, insbesondere rotationssymmetrischen, metallischen Körpers begrenzt wird und in der Umgebung der Symmetrieachse einander zugekehrte Oberflächenteile des Gehäuses und des Körpers den Plattenkondensator bilden, der das Elektrodensystem darstellt.
- 3. Elektronenröhrenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des Gehäuses durch den von ihm umschlossenen Metallkörper in zwei Teilräume unterteilt wird, von denen der eine den Hohlraumresonator bildet, während der andere Teilraum, der einen (wesentlich) geringeren Wellenwiderstand besitzt und gegebenenfalls gegen die Betriebs frequenz verstimmt ist, einen zum Abschluß des Hohlraumresonators dienenden Kurzschlußkondensator bildet und gleichzeitig als eine zur Verbindung des Hohlraumresonators mit dem Strahler dienende Energieleitung verwendet wird.
- 4. Elektronenröhrenanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Plattenkondensator anschließende Resonatorraum scheibenförmige, zylindrische oder insbesondere torusförmige Gestalt besitzt.
- 5. Elektronenröhrenanordnung nach den Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die plattenkondensatorförmige Energieleitung bildende Teilraum durch einen ringförmigen engen Spalt (8) mit dem Raum des Hohlraumresonators in Verbindung steht.
- 6. Elektronenröhrenanordnung nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein stabförmiger, zweckmäßig eine Viertelwellenlänge langer Strahler an den inneren Leiter (Platte 2) der Energieleitung angekoppelt bzw. galvanisch angeschlossen ist, den Feldraum der Energieleitung durchsetzt und ausdiesem durch ein Loch (9) in der anderen Belegung hinausragt.
- 7. ElektrOnenröhrenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Energieleitung bzw. den Kurzschlußkondensator begrenzende Wand des Gehäuses als Gegengewicht für den Strahler dient.
- 8. . Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß' der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper, der in der Umgebung der Symmetrieachse als Elektrode dient, in der Nähe der Knotenlinie des elektrischen Feldes durch Isolierkörper gegen das Gehäuse abgestützt ist und durch eine die Gehäusewand in der Knotenlinie durchsetzende Spannungszuführung ein von dem Gehäuse verschie- denes Gleichpotential erhält.
- 9. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch .1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der als Resonator dienende Hohlraum in seiner Grund- schwingung angefacht wird, derart, daß er in der Umgebung des in seiner Achse befindlichen Spannungsbauches den die Elektroden bildenden Plattenkondensator enthält, während durch die elektrisch leitenden Flächen längs seines Randes bzw. an der Übergangsstelle in die Energieleitung oder in den Kurzschlußkondensator eine Knotenlinie des elektrischen Feldes ausgebildet ist.
- 10. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische bzw. scheibenförmige, insbesondere in der Grundwelle schwingende Resonatorraum durch Wahl der Abmessungen seines Durchmessers auf die gewünschte Wellenlänge abgestimmt wird.
- 11. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Hohlraumresonators bzw. die durch die Gehäusewand gebildete Platte des die anfachenden Elektroden, bildenden Plattenkondensators mit einer Öffnung versehen ist, durch welche die zur Anfachung dienende Elektronenströmung (in Achsenrichtung von der Kathode her) in den Feldraum des Plattenkondensators gelangt.
- 12. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung aus einem, einfachen Spalt (17, Abb. 2 b) besteht,
- 13. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß' in die Öffnung (gegebenenfalls flache, hochkant gestellte) Gitterstäbe (senkrecht zur Spaltrichtung) eingesetzt sind.
- 14. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen der Stelle des Eintrittes der Elektronenströimung in den Feldraum des Plattenkondensators und der in Achsenrichtung angeordneten Kathode Mittel zur ultrahochfrequenten Steuerung der Elektronenströmung vorgesehen sind, vorzugsweise in Form von Steuerelektroden, die von Stäben (24, Abb. 3) gebildet werden.
- 15. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ultrahochfrequenten Steuerspannungen dem anzufachenden Hohlraumresonator entnommen werden (Rückkopplung).
- 16. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode bz,w. Kathode und Steuerelektrode sich in einem. Metallgehäuse befinden, das einen Hohlraum umschließt, der zweckmäßig auf eine andere, insbesondere eine höhere Eigenfrequenz als der anzufachende Hohlraum (3) abgestimmt ist.
- 17. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der ultrahochfrequenten Spannungen zu den .Steuerelektroden (24, Abb. 3 b) von dem anzufachenden Hohlraum (3) her in den die Kathode en thaitenden zweiten Hohlraum innerhalb des Raumes erfolgt, der von den die beiden Hohlräume bildenden Gehäusen (1, 20) begrenzt wird.
- 18. Elektronenröhrenanordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Wandungen der die Hohlräume bildenden Gehäuse (1, 20) als Teile der Wandung des Vakuumgefäßes dienen.
- 19. Elektronenröhrenianordnung nach Anspruch 2 oder einem, der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß' bei Anwendung der Bremsfeldschaltung der vom Gehäuse (1) des anzufachenden Hohlraumes (3.) umschlossene Metallkörper (2) als Bremselektrode dient.Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:Deutsche Patentschriften Nr. 142 793, 549 °33;französische Patentschrift Nr. 733 154; österreichische Patentschrift Nr. 88091; Zeitschrift »Hochfrequenztechnik und
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEN37296D DE764435C (de) | 1934-10-19 | 1934-10-20 | Elektronenroehrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2128236X | 1934-10-19 | ||
DEN37296D DE764435C (de) | 1934-10-19 | 1934-10-20 | Elektronenroehrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE764435C true DE764435C (de) | 1953-08-17 |
Family
ID=25989165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEN37296D Expired DE764435C (de) | 1934-10-19 | 1934-10-20 | Elektronenroehrenanordnung zum Anfachen von ultrahochfrequenten, elektromagnetischen Schwingungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE764435C (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE142793C (de) * | ||||
AT88091B (de) * | 1916-06-10 | 1922-04-25 | Siemens Schuckertwerke Gmbh | Hochspannungsvakuumapparat aus nicht leitendem Gefäßmaterial. |
DE549033C (de) * | 1925-10-17 | 1932-04-22 | Gen Electric | Schwingungserzeuger mit in der Elektronenroehre angeordneten Schwingkreiselementen |
FR733154A (fr) * | 1931-03-23 | 1932-10-01 | Radio Patents Corp | Perfectionnement aux systèmes à ondes ultra-courtes |
-
1934
- 1934-10-20 DE DEN37296D patent/DE764435C/de not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE142793C (de) * | ||||
AT88091B (de) * | 1916-06-10 | 1922-04-25 | Siemens Schuckertwerke Gmbh | Hochspannungsvakuumapparat aus nicht leitendem Gefäßmaterial. |
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