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Rückgekoppelter Röhrenverstärker für Dezimeterwellen mit zwei Topfschwingern
Es ist bereits ein rückgekoppelter Röhrenverstärker bzw. Schwingungserzeuger für
sehr kurze elektrische Wellen bekannt, der gemäß Abb. z zwei Topfschwinger T1, T2
enthält. Das offene Innenleiterende des Topfschwingers T1 trägt die Anode A, das
gegenüberliegende entsprechende Innenleiterende des Topfschwingers T2 die indirekt
geheizte Kathode K, während das dazwischenliegende, scheibenförmige Gitter G von
der gemeinsamen Stirnwand W der beiden gleichachsig angeordneten Topfschwinger getragen
wird (Scheibenröhre). Zur Herstellung einer Rückkopplung befinden sich in der gemeinsamen
Stirnwand W eine oder mehrere Öffnungen, z. B. in Form kreisbogenförmiger konzentrischer
Schlitze Sl. Bei dieser bekannten Anordnung befinden sich die Rückkoppelöffnungen
zwangsläufig innerhalb des durch die Glashülle H luftdicht abgeschlossenen Teiles
der Anordnung, also innerhalb der eigentlichen Röhre. Nach dem Abschmelzen der Röhre
ist daher eine Einstellung der Rückkopplung nicht mehr möglich. Die Röhre ist nur
in der Rückkopplungsschaltung verwendbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß
die Rückkopplung frequenzunabhängig ist, während man wegen der Mehrwelligkeit der
Topfschwinger meist wünscht, daß die Rückkopplungsbedingungen nur für die gerade
erwünschte Welle günstig, für alle anderen denkbaren Eigenwellen dagegen möglichst
ungünstig sind. Die gleichen Nachteile bestehen auch, wenn man,
wie
bereits vorgeschlagen, zur Vergrößerung des Rückkoppelgrades durch die Öffnung S1
besondere Koppelstifte aus einem Schwingraum in den anderen hineinragen läßt (Kronenkopplung).
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden,
daß der eine der beiden Topfschwinger R1, Ra (Abb. 2), vorzugsweise der die Anode
A tragende, um den anderen Topfschwinger derart tierumgestülpt ist, daß sein Innenleiter
wenigstens zum Teil durch das Außenrohr R2 des anderen Topfschwingers gebildet wird
und daß in diesem Außenrohr die Öffnung Ö zur Herstellung der Rückkopplung vorgesehen
ist. Hierdurch ist es ohne weiteres möglich, die Rückkoppelöffnung außerhalb der
eigentlichen, luftdicht abgeschlossenen Röhre vorzusehen.' Ferner läßt sich leicht
erreichen, daß sich die Öffnung an einer solchen Stelle des Außenrohres befindet,
daß die Rückkopplung für die gewünschte Welle wesentlich besser ist als für eine
andere, nicht gewünschte Eigenwelle der Anordnung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 wird der zwischen Gitter
G und Anode A der Röhre liegende Schwingkreis im wesentlichen durch die gleichachsigen
Rohre R1, R2 und den einstellbaren Kurzschlußschieber S1 gebildet, wozu jedoch noch
der anodenseitige Teil des metallischen Röhrenkolbens M, der die Anode
A
tragende, durch die Keramikdichtungsscheibe Dl hindurchgeführte zylindrische
Bolzen Z und die Kühlplatte P hinzuzurechnen ist. Der zwischen Gitter und Kathode
liegende Schwingkreis wird zunächst durch die Innenseite des Rohres R2 und durch
den Innenleiter J gebildet, der die Durchführung der Kathode K
durch
die Keramikdichtungsscheibe D2 darstellt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
ist jedoch zwischen R2 und J ein Zwischenrohr R3 gleichachsig angeordnet, so daß
der Kathodenschwingkreis in zwei voneinander entkoppelte Leitungsabschnitte R2,
R$ und R3J aufgeteilt ist. Durch diese Aufteilung wird ermöglicht, daß die Rückkopplung
von dem Anodenkreis nur parallel zu einem Teil des Kathodenkreises erfolgt, was
einen weiteren Freiheitsgrad für die Einstellung der Rückkopplung bedeutet.
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Zur Rückkopplung ist an das der Röhre zugekehrte offene Ende des Zwischenrohres
R3 ein drahtförmiger Leiter angeschlossen, der durch eine in gleicher Höhe befindliche,
etwa kreisrunde Öffnung 0 des Rohres R2 in den Anodentopfschwinger hineinragt und
unter Bildung einer Koppelschleife B mit seinem anderen Ende an die Außenseite von
R2 angeschlossen ist. Das Ersatzschaltbild der dargestellten Anordnung wird dann
durch Abb. 3 wiedergegeben. Cpa und Cak sind die Elektrodenkapazitäten, X. der induktive
Scheinwiderstand des zwischen Gitter und Anode liegenden Topfschwingers, der zusammen
mit Cga einen abgestimmten Schwingkreis für die gewünschte Welle bildet. Xb stellt
den induktiven Scheinwiderstand der Schleife B dar, die mit dem Anodenkreis induktiv
gekoppelt ist. Parallel zu Xb , d. h. zur Schleife B, liegt der Scheinwiderstand
X1 des Leitungsabschnittes R2, R3. In Reihe zu dieser Parallelschaltung liegt der
Scheinwiderstand X2 des Leitungsabschnittes R 3 Jund der Scheinwiderstand Xk der
Kathodendurchführung. Dadurch, daß man X1 und X2 unabhängig voneinander einstellen
kann, und zwar durch Kurzschlußschieber S2 bzw. S3, ist es möglich, günstigste Rückkoppelbedingungen
für die gewünschte Welle zu schaffen, die Kathode also auf das geeignete Wechselpotential
gegenüber Gitter und Anode zu bringen.
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Der Rückkoppelfaktor hängt auch von der Lage der Öffnung Ö gegenüber
der Spannungsverteilung auf dem äußeren Topfschwinger R1 , R2 sowie von der Größe,
der Schleife B ab. Es läßt sich z. B. leicht erreichen, daß die Schleife B sich
in der Spannungsknotenebene e - e der gewünschten Oberwelle A 1 (Spannungsverteilungskurve
el) befindet. Da in dieser Ebene das magnetische Feld ein Maximum hat, ist die Rückkopplung
für die Welle AI sehr stark, während sie für die nicht gewünschte Grundwelle (Spannungsverteilungskurve
ei,) verhältnismäßig gering ist.
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An Stelle einer induktiven Ankopplung kann gemäß Abb. 4 auch eine
kapazitive treten, indem die Koppelschleife B durch einen frei in den Raum des äußeren
Topfschwingers hineinragenden Koppelstift S ersetzt wird. Dieser besitzt eine Kapazität
Cl gegenüber der Innenwand des Rohres R1 und eine Kapazität C2 gegenüber der Außenwand
des Rohres R2 . Hierdurch wird die an dieser Stelle vorhandene Spannung des Anodenkreises
gemäß dem Ersatzschaltbild nach Abb. 5 kapazitiv aufgeteilt. In diesem Fall ist
die Rückkopplung für die kurze Welle Ar klein, während für die längere Welle A"
gute Rückkopplungsbedingungen und damit Selbsterregungsmöglichkeit bestehen. X1
und X2 sind dementsprechend so einzustellen, daß auch sie für All günstigste Rückkopplungsbedingungen
ergeben.
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Man kann die kapazitive Kopplung auch gemäß Abb. 6 so ausbilden, daß
der Koppelstift S' am Rohr R1 galvanisch angeschlossen ist und in den Raum zwischen
R2 und R3 hineinragt. Die Kapazität C2 des Stiftes S' gegenüber R2 liegt parallel
zum Schwingkreis bzw. einem Teil des Schwingkreises, geht also entsprechend dem
Ersatzschaltbild nach Abb. 7 nicht in die Rückkopplung ein. Die Kapazität C3 zum
Zwischenrohr R, bewirkt zusammen mit dem Scheinwiderstand X1 des Leitungsabschnittes
R2, R3 wieder eine Spannungsaufteilung.
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Auch hierbei läßt sich eine selektive Rückkopplung für die Grundwelle
erzielen.