DE809079C

DE809079C - Schaltung zur Erzeugung oder Verstaerkung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen

Info

Publication number: DE809079C
Application number: DEP23491D
Authority: DE
Inventors: Gesinus Diemer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1946-08-22
Filing date: 1948-12-04
Publication date: 1951-07-23
Also published as: BE475536A; CH263812A; FR952187A; NL73972C; GB653249A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung oder Verstärkung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen (λ \ 3 m) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, das in bezug auf die Kathode ein negatives oder ein nur wenig vom Kathod«npotential abweichendes Potential hat, eine in bezug auf die Kathode ein positives Potential führende Elektrode (Anode) und eine ίο Sekundäremissionselektrode in dieser Reihenfolge aufweist, wobei die zu übertragenden Schwingungen bzw. von den erzeugten elektrischen Schwingungen abgeleitete Schwingungen dem Steuergitter zugeführt werden.

Es ist bekannt, bei der vorstehend erwähnten Schaltung, soweit sie sich wenigstens auf die Erzeugung von Schwingungen bezieht, eine kapazitive Rückkopplung der Sekundäremissionselektrode auf das Steuergitter anzuwenden.

Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die ao infolge des Vorhandenseins der Röhre parallel zum verwendeten Schwingungskreis oder zu den verwendeten Schwingungskreisen geschaltete Kapazität verhältnismäßig groß ist.

Die Erfindung schafft eine Schaltung der eingangs erwähnten Art, bei der diese Kapazität wesentlich geringer ist.

Gemäß der Erfindung sind das Steuergitter und

die Anode über einen Weg miteinander verbunden, der wenigstens für den Frequenzbereich der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen eine geringe Impedanz aufweist.

Das Steuergitter und die Anode sind vorzugsweise durch eine Kapazität miteinander verbunden. Es soll in diesem Fall dafür gesorgt werden, daß die Leitungen von den Elektroden zur Kapazität eine möglichst kleine Selbstinduktion besitzen. Dies

ίο läßt sich beispielsweise dadurch erzielen, daß die Kapazität innerhalb der Röhre angeordnet wird. Die Elektroden werden vorzugsweise scheibenförmig gestaltet. Durch geeignete Bemessung der Scheiben und deren gegenseitigen Abstandes kann die Eigenkapazität zwischen Steuergitter und Anode so groß gemacht werden, daß keine zusätzliche Kapazität mehr zwischen diesen Elektroden vorgesehen zu werden braucht.

Es ist in vielen Fällen empfehlenswert, die Elek-

ao troden wenigstens hochfrequent mit einem Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentials (Erde) zu verbinden.

Die Spannung der Sekundäremissionselektrode wird in der Regel niedriger als die der Anode ge-

»5 wählt; die Spannung der Sekundäremissionselektrode kann z. B. zwischen ioo und iooöV liegen. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

In Fig. ι bezeichnet 1 eine Tetrode mit einer Kathode 2, einem Steuergitter 3, einer Anode 4 und einer Sekundäremissionselektrode 5. Zwischen dem Steuergitter 3 und der Kathode 2 ist ein Eingangsschwingungskreis 6 vorgesehen, der durch eine Selbstinduktion 7 und die parallel zu dieser Selbstinduktion liegende Nullkapazität gebildet wird. Diese Nullkapazität wird im wesentlichen durch die Röhrenkapazität gebildet. Ein Ausgangsschwingungskreis 8, der ähnlich wie der Eingangsschwingungskreis 6 gebaut ist, liegt zwischen der Anode 4 und der Sekundäremissionselektrode 5. Die zum Ausgangskreis 8 gehörige Selbstinduktion 9 kann beispielsweise mit der Selbstinduktion 7 des Eingangsschwingungskreises 6 gekoppelt sein. Wird die Schaltung zur Verstärkung von Schwingungen angewendet, so kann diese. Kopplung besser weggelassen werden. Der negative Widerstand, der unter Umständen zwischen den Elektroden 4 und 5 auftreten kann, hat eine entdämpfende Wirkung auf den Kreis 8. Wird die Schaltung als Verstärker benutzt, sq ist der Kreis 8 jedenfalls so weit zu dämpfen, daß Oszillieren vermieden wird. Wird die Schaltung als Oszillator angewendet, so kann jedoch das Auftreten dieses negativen Widerstands benutzt werden.

In der Figur sind die Schwingungskreise als Spulen dargestellt, die eine bestimmte Nullkapazität besitzen; in der Praxis können diese Kreise zweckmäßig als abstimmbare Lechersysteme oder als Hohl raum resonatoren ausgebildet sein.

Gemäß der Erfindung sind das Steuergitter 3 und die Anode 4 über einen Kondensator 10 miteinander verbunden. Der Kondensator 10 hat eine solche Kapazität, daß der Verbindungsweg zwischen dem Steuergitter 3 und der Anode 4, wenigstens für den Frequenzbereich der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen, eine geringe Impedanz aufweist.

Liegt der erwähnte Frequenzbereich zwischen 30000 und 300 MHz, so kann der Wert der Kapazität 10 zwischen 5 und 100 pF liegen, wobei der höchste Frequenzwert dem niedrigsten Kapazitätswert entspricht.

Die Verbindungskapazität IO muß jedenfalls eine Admittanz besitzen, die, wenigstens für den fragliehen Frequenzbereich, klein im Verhältnis zu den Röhrenadmittanzen ist.

Für eine gute Wirkungsweise der Schaltung ist es erwünscht, daß die Spannung der Anode die der Sekundäremissionselektrode übersteigt. Die gitterförmige Anode 4 wird vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Drähte, Stäbe oder Platten, aus denen sie aufgebaut ist, von der Kathode aus gesehen im Schatten der entsprechenden Drähte, Stäbe oder Platten des Steuergitters 3 liegen. Bei der^Anwendung als Oszillator genügt es häufig bereits, wenn Anode und Steuergitter je eine einzige öffnung aufweisen, wobei diese öffnungen in Flucht miteinander liegen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung liegt parallel zum Eingangsschwingungskreis 6 nahezu ausschließlich die Steuergitter-Kathodenkapazität der Röhre 1, während parallel zum Ausgangsschwingungskreis 8 nur die Anode-Sekundäremissionselektrodenkapazität wirksam ist. Bei der bekannten Schaltung, bei der die Sekundäremissionselektrode kapazitiv auf das Steuergitter rückgekoppelt ist, die Anode und die Kathode kapazitiv mit einander verbunden sind und der zur Erzeugung der Schwingungen dienende Schwingungskreis zwischen der Anode und der Sekundäremissionselektrode angebracht ist, liegt hingegen parallel zu diesem Kreis die Summe der Kapazitäten: Steuergitter-Kathodenkapazität + Steuergitter-Anodenkapazität + Anode-Sekundäremissionselektrodenkapazität. Bei der erfindungsgemäß ausgeführten Schaltung ist die Nullkapazität also wesentlich geringer. Dies ist insbesondere von Wichtigkeit, falls man mit der Schaltung Schwingungen möglichst kleiner Wellenlänge zu erzeugen oder zu verstärken wünscht.

Bei der Erzeugung von Schwingungen werden die beiden Kreise induktiv miteinander gekoppelt, wobei die Sekundäremissionselektrode und die Kathode in entgegengesetzter Phase in Schwingung geraten. '

Die vorliegende Schaltung bietet außerdem den weiteren Vorteil, daß die von der Röhre auf den Eingangsschwingungskreis ausgeübte Dämpfung für bestimmte, im Ultrakurzwellenbereich liegende Frequenzbereiche günstiger als bei der bekannten Schaltung ist.

In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, die in großen Zügen der Schaltung nach Fig. 1 entspricht. Diese Schaltung eignet sich insbesondere zur Erzeugung von Schwingungen. Es ist nur ein Schwingungskreis n vorhanden, der zwischen der Ka-

tliode 2 und der Sekundäremissionselektrode 5 vorgesehen ist und durch die Selbstinduktion 12 und die parallel zu dieser Selbstinduktion liegende Nullkapazität gebildet wird, die im wesentlichen aus den in Reihe geschalteten Röhrenkapazitäten Steuergitter-Kathodenkapazität und Anode-Sekundärcmissionskapazität besteht. Bei dieser Schaltung ist somit die parallel zum Kreis geschaltete Röhrenkapazität gering.

Fig. 2 zeigt ferner, wie die Gleichspannungen den verschiedenen Elektroden zugeführt werden. Die negative Gitterspannung wird über einen Widerstand 13 dem Steuergitter zugeführt. Die Anodengleichspannung wird über eine Hochfrequenzdrosselspule 14 der Anode zugeleitet, während die Spannung für die Sekundäremissionselektrode über eine Hochfrequenzdrosselspule 15 zugeführt wird. Die Kathode ist über eine Hochfrequenzdrosselspule 16 mit der Erde verbunden. Ein Trennungskondensator 17 ist in dem Kreis der Sekundäremissionselektrode in Reihe mit der Selbstinduktion 12 enthalten.

Bei einer praktischen Ausführung kann der | Kreis 11 durch ein zwischen der Sekundäremissions- j elektrode und der Kathode vorgesehenes ausschiebbarcs Lechersystem 18 gebildet werden, wie in Fig. 3 näher dargestellt ist. Das offene Lechersystem 18 hat eine elektrische Länge von V2I; die Hochfrequenzdrosselspulen 15 und 16 sind in einem elektrischen Abstand von ¹A λ, von den betreffenden Elektroden ab gerechnet, auf das Lechersystem angeschlossen. Der wirkliche Abstand zwischen den Anschlußpunkten der Hochfrequenzspulen und den Elektroden ist natürlich in der Regel kleiner als Vu. Der Trennungskondensator 17 kann jetzt entbehrt werden.

Es ist bei dieser Schaltung erwünscht, daß die Röhre derart gebaut ist und die Kapazitäten SteuergitterrKathodenkapazität und Anode-Sekundäremissionselektrodenkapazität sich infolgedessen derart verhalten, daß sowohl der Steuergitter-Kathodenraum als auch der Anode-Sekundäremissionselektrodenraum völlig ausgesteuert werden. Bei der praktischen Ausführung einer für die vorliegende Schaltung geeigneten Tetrode wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß der Abstand zwischen der Kathode und der Sekundäremissionselektrode und somit die Laufzeit der Elektronen möglichst klein ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß die Anode und das Steuergitter als parallele Metallscheiben ausgebildet werden, die gegenüber der Kathode mit einer oder mehreren öffnungen versehen sind, und zwar vorzugsweise in der Weise, daß die öffnungen, von der Kathode aus gesehen, in gleicher Flucht liegen. Sind die Metallscheiben in hinreichend kleinem Abstand voneinander angeordnet, so können sie selbst die Kapazität 10 bilden.

Claims

Patentansprüche.-

i. Schaltung zur Erzeugung oder Verstärkung von elektrischen Ultrahochfrequenzschwingungen (λ ( 3 m) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, das in bezug auf die Kathode ein negatives oder ein nur wenig vom Kathodenpotential abweichendes Potential hat, eine in bezug auf die Kathode ein positives Potential führende Elektrode (Anode) und eine Sekundäremissionselektrode in dieser Reihenfolge aufweist, wobei die zu übertragenden Schwingungen bzw. von den erzeugten elektrischen Schwingungen abgeleitete Schwingungen dem Steuergitter zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter und die Anode über einen unabgestimmten Weg miteinander verbunden sind, derwenigstens für den Frequenzbereich der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen eine geringe Impedanz aufweist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter und die Anode mittels einer Kapazität miteinander verbunden sind.
3. Schaltung zur Erzeugung von Schwingungen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten miteinander verbundenen Elektroden wechselstrommäßig mit einem Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentials (Erde) verbunden sind.
4. Schaltung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichvor- go spannung der Sekundäremissionselektrode niedriger als die der Anode ist.
5. Schaltung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichvorspannung der Sekundäremissionselektrode zwisehen 100 und 1000 V Hegt.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zwischen der Sekundäremissionselektrode und den erwähnten miteinander verbundenen Elektroden als auch zwischen diesen Elektroden und der Kathode je ein auf die Frequenz der zu übertragenden oder der erzeugten Schwingungen abgestimmter Schwingungskreis vorhanden ist, wobei diese Schwingungskreise gegebenenfalls miteinander gekoppelt sind.
7. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, insbesondere zur Erzeugung von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sekundäremissionselektrode und der Kathode ein auf die zu erzeugenden Schwingungen abgestimmter Schwingungskreis vorgesehen ist.
8. Schaltung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Kreise als Hohlraumresonatoren ausgebildet sind.
9. Für eine Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignete Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und eine Sekundäremissionselektrode in dieser Reihenfolge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhrenhülle zwischen der Anode und dem Steuergitter ein Kondensator vorgesehen ist.
10. Entladungsröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator

durch zwei parallele in kurzem Abstand isoliert voneinander angeordnete, mit einer oder mehreren öffnungen versehene Metallscheiben gebildet wird, diealsAnodeund Steuergitter wirksam sind. ii. Entladungsröhre nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine Admittanz hat, die in bezug auf die Röhrenadmittanzen klein ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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