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Anordnung zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen ultrakurzer
Wellenlänge mittels einer Elektronenröhre Im Ultrakurzwellengebiet führt die Unmöglichkeit,
mit konzentrierten Abstimmelementen zu arbeiten, dazu, daß man Ahstimmkreise mit
verteilten Induktivitäten und Kapazitäten verwendet. Bekannte Anordnungen dieser
Art sind etwa die Paralleldrähte, die sogenannten Lecherleitungen, als deren Abart
die konzentrischen Leitersysteme, bei denen der Innenleiter meist ein dünner Hohlzylinder
und der Außenleiter ebenfalls ein Hohlzylinder mit größerem Durchmesser ist, angesehen
«-erden kann. Das konzentrische Leitersystem hat gegenüber den gewöhnlichen Parallelleitern
den Vorzug, da.ß bei entsprechendem Anschluß an eine Spannungsquelle der äußere
Leiter geerdet werden kann, wodurch die sonst hei Paralleldrahtleitungen auftretenden
Strahlungsverluste vermieden werden (Erdunsymtn.etrisches System). Will man bei
der Erzeugung elektrischer Schwingungen mittels einer Elektronenröhre ein konzentrisches
Leitersystem als Schwingungskreis in der Dreipunktschaltung verwenden, so führt
der Anschluß dieses konzentrischen Schwingungskreises an Gitter und Anode, deren
in Betrieb auftretende Wechselpotentiale je einen gegenüber dem Kathodenpotential
in der Hauptsache symmetrischen, d. h. also erdsymmetrischen Schwingungsverlauf
haben, dazu, daß der koaxiale Schwingungskreis in erdsymmetrische Schwingungen gerät,
so da.ß der unter anderen
Voraussetzungen vorhandene Vorteil der
kö,axialen Leitung in Gestalt der kleineren Strahlungsdämp-fung verlorengeht.
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Aus dem Prinzipschaltbild z ist der Sachverhalt ersichtlich. Die Gitter-
I und Anodenspannungszuführungen 2 sind jeweils in einem Spannungsknoten der Leiterangeschlossen.
In dieser Schaltung führt der äußere Leiter ebenfalls Hochfrequenzspannung gegen
Erde bzw. Kathode, und der koaxiale Schwingungskreis ist somit als erdsymmetrisches
Schwingungssystem anzusehen; da auf dem Außenleiter des Ko@axialkreises Hochfrequenzströme
fließen, ergibt sich somit der nachteilige Umstand, daß der Schwingungskreis stark
strahlungsgedämpft ist; ferner bedeuten die zwischen anderen Geräteteilen und dem
Außenleiter dann, auch vorhandenen kapazitiven Wirkungen eine Beeinflussung der
Abstimmung des Kreises.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, -eine Anordnung zur Erzeugung
von elektrischen Schwingungen ultrakurzer Wellenlänge mittels einer Elektronenröhre
und. eines aus einem konzentrischen Leitersystem bestehenden Schwingungskreises
zu schaffen; die von den angeführten Nachteilen frei ist, obwohl der Schwingungskreis
an zwei solche Röhrenelektroden angeschlossen werden soll, deren in Betrieb auftretende
Wechselpotentiale einen gegenüber dem Kathodenpotential im Prinzip symmetrischen,
also erdsymmetrischen Schwingungsverlauf haben. Die erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht in folgender Schaltung: die genannten Röhrenelektroden werden mit
den Leiterenden des koaxialen Schwingungskreises verbunden; es wird ein Abschirmmantel
vorgesehen, der elektrisch mit der Kathode verbunden ist und den koaxialen Schwingungskreis
mindestens entlang eines Endstückes an dem mit den Röhrenelektroden verbundenen
Ende konzentrisch einhüllt; zwischen dem Abschirmmantel und dem Außenleiter des
koaxialen Schwingungskreises ist ein den Abschirmmantel und den Außenleiter elektrisch
verbindender wandförmiger Abschlußkörper angebracht, durch den ein weiterer vom
Außenleiter und Abschirmmantel gebildeter koaxialer Schwingungskreis entsteht; dieser
ist in Bezug auf die Arbeitsfrequenz durch die Einstellung des wandförmigen Abschlußkörpers
in Bezug auf den Außenleiter so abgestimmt, daß Rückkopplungsbedingungen erfüllt
werden, die zur Erzielung eines günstigen Schwingleistungs-vvirkungsgrades der Röhre
erforderlich sind.
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Es kann sich also um eine Triode oder Penthode in der Dreip,unktschaltung
oder gegebenenfalls um eine Laufzeitröhre mit geteiltem Anodenblech, die sogenannte
-Hab-annröhre, handeln. Bekanntlich weist das Gitter einer normalen gittergesteuerten
Verstärkerröhre wechselstrommäßg einen Potentialverlauf auf, der -gegenüber dem
der Anode der Röhre gegenphasig ist; der Größe nach ist jedoch das Anodenwechselpotential
größer als das. Gitterwechselpotential; was in der üblichen vorgenannten Dreipunktschaltung
zur Erzielung günstiger Rückkopplungsbedingungen bei der Einregulierung des neutralen
Punktes des an Anode und Gitter angeschlossenen Schwingungskreises berüclm#sichtigt
wird. Bei der Habannröhre sind die Wechselpotentiale an den Anodenblechteilen größen-
und phasenmäßig genau symmetrisch.
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Die gekennzeichnete Ausführung der Röhrengeneratoranordnung ermöglicht
nun in vorteilhafter Weise, diegenannten, in der Hauptsache erdsymmetrisch schwingende
Potentiale führenden Röhrenelektroden mit den Leiterenden des konzentrischen Leitersystems
zu verbinden, wodurch sich die erfindungsgemäße Anordnung bereits gegenüber ähnlichen
Röhrengeneratoren:, bei denen ebenfalls `koaxiale durch einen besonderen konzentrisch
angeordneten Metallmantel abgeschirmtes Schwingungskreise Verwendung finden, unterscheidet.
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Die günstige Wirkungsweise der neuen Gen.eratöranordnung ist durch
den mit der Kathode elek -trisch verbundenen Abschirmmantel bedingt, der den Schwingungskreis
mindestens entlang eines Endstückes an dem mit den Röhrenelektroden verbundenen
Ende konzentrisch einhüllt und der in der- gekennzeichneten Weise durch einen wandförmigen
Abschluß:körper zu einem Schwingungskreis geformt abstimmbar ist. Ein solcher abstimmfähiger
Abschirmmantel hat, wenn er durch entsprechende Einstellung des wandförmigen Abschlußkörpers
in Bezug auf den Außenleiter für die Arbeitsfrequenz auf Sperrkreiswirkung abgestimmt
ist; die Eigenschaft, ein unsymmetrisches konzen: trisches Kabel an dem betreffenden
Ende in ein erdsymmetrisch schwingendes Parallelleitersystem zu verwandeln. Dieser
das Ende eines konzentrischen Kabels umhüllende als Sperrkreis abgestimmte Abschirmmantel
ist hinsichtlich dieser seiner Wirkung als sogenannter .1/q.-Sperrtopf bereits bekannt.
Von seiner Eigenschaft wird in der Antennenanpassungstechnik Gebrauch gemacht, da
es sich hierbei in der Regel darum handelt, das erdunsymmetrische Energiekabel an
einen erdsymmetrisch schwingenden Dipol anzuschließen.. Wird der Topfboden bzw.
der wandförmige Abschluß-oder Abstimmkörper des Abschirmmantels auf dem Außenleiter
des konzentrischen Leitersystems hin und her bewegt, d. h. dem Außenleiterende genähert
oder von diesem etwas entfernt, so. verändert sich das GrÖßenverhältnis der am Ende
des konzentrischenLeitersystems auftretendenWechselpotentiale.
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Von diesem besonderen Effekt wird der Erfindung zufolge im Einblick
darauf sinngemäß Gebrauch gemacht, daß es, wenn ein konzentrisches Leitersystem
als Schwingungskreis in einer Generatorschaltung Verwendung findet, insbesondere
darauf ankommt, die mit den Röhrenelektroden -verbundenen Enden des Leitersystems
hinsichtlich der beim Schwingen des Kreises auftretenden Wechselpotentiale so zu
beeinflussen, daß das Größenverhältnis dieser in der Hauptsache erdsymmetrisch schwingenden
Wechselpotentiale den. Arbeitsbedingungen der Elektronenröhre günstigst angepaßt
ist. Der aus dem konzentrischen Leitersystem bestehende Generatorschwingungskreis
kann
also grundsätzlich erdunsymmetrisch schwingen (was die Vermeidung von Strahlungsverlusten
bedeutet) ; durch den - Sperrtopf bzw. den abgestimmten Abschirmma.ntel wird erreicht,
daß die mit den Röhrenelektroden verbundenen Leiterenden erdsymmetrisch schwingende
Wechselpotentiale führen, und zwar entsprechend der einregulierten Einstellung des
Sperrtopfbodens bzw. des besagten wandförmigen Abstimmkörpers in bezug auf den Außenleiter
Wechselpotentiale von einem solchen gegenseitigen Größenverhältnis, da.ß mit der
Röhre eine optimale, Schwingleistung erzielt wird. Die Einstellung des den Abschirmmantel
abstimmenden wandförmigen Abschlußkörpers in bezug auf den Außenleiter wird in der
Praxis empirisch in Abhängigkeit von der gemessenen Schwingleistung vorgenommenen.
Auf diese Weise wird gleichzeitig auch die nachteilige Wirkung der Elektronenlaufzeit
in der Röhre weitgehend kompensiert. Die gekennzeichnete Einregulierung des Abstimmkörpers
bzw. des Sperrto:pfbodens ermöglicht also die Einstellung von in jeder Hinsicht
optimalen Arbeitsbedingungen der Generatorröhre und damit die Erzielung größter
Schwingleistung.
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Die erfindungsgemäße Anwendung des Sperrtopfes führt zu Schwingerzeugungsschaltungen,
von denen in Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele! schematisch dargestellt sind.
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In der Anordnung nach Fig. 2 ist die konzentrische Leitung an ihren,
mit Gitter und Anode der Schwingröhre verbundenen Enden i bzw. 2 in der Hauptsache
erdsymmetrisch, d. h. sie unterscheiden sich in der Phase um i8o°; in der Wirkung
nach außen kommt diese erdsymmetrische Schwingung nicht mehr zur Geltung, da der
mit Kathode verbundene Abschirmmantel 3 die koaxiale Leitung als Abschirmung umgibt
und infolge der durch den Topfboden ,4 bzw. wandförmigen Abschlußkörper vorhandene
Abstimmung bzw. der dadurch ausgelösten. Sperrwirkung von: dem Außenleiter an der
Stelle, wo, der Topfboden ,4 die kapazitive Verbindung zwischen Abschirmmantel 3
und Außenleiter herstellt, Hochfrequenzpotentiale fernhält. Die Anodenspannung kann
daher an dieser neutralen Stelle an den Außenleiter des Koaxialkreises angeschlossen
werden. Der Abschirmmantel bzw. Sperrtopf ist mit der Kathode der Röhre verbunden.
Durch Verschieben der Kurzschlußscheibe 5 in dem konzentrischen Leitersystem, wodurch
in bekannter Weise dessen Abstimmung verändert wird, ist es möglich, die Frequenz
einzustellen, bei der angesichts der Dimensionierung des Sperrtopfes die günstigste
Rückkopplungsbedingung und damit die größte Schwingleistung auftritt. Die übrigen
Schaltelelmente der Anordnung haben die bekannte Bedeutung und Wirkung: ( ist der
Gitterkopplungskondensator und 7 der Gitterhochohmwiderstand.
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Das Prinzipschaltbild nach Fig. 3 zeigt die beispielsweise Abwandlung,
daß der Sperrtopf 3 bzw. sein Boden in Gestalt eines Abstimmkolbcns auf dem konzentrischen
Parallelleitersystem i und 2 verschiebbar ist. Auch hierbei ist wieder der Sperrtopfboden
bzw. der Abstimmkolben als kapazitive Brücke ausgebildet, so daß der Abschirmmantel
unmittelbar mit der Röhrenkathode und der Außenleiter des Koaxialkreises unmittelbar
mit der Anadenspannungsquelle verbunden werden kann. Die günstigste Rückkopplung,
die bei der Dreipunktschaltung im Ultrakurzwellengebiet, wie erwähnt, durch Einregulieren
des neutralen Punktes und gegebenenfalls durch eine die infolge der Elektronenlaufzeit
in der Röhre auftretende nacheilenden Phasenverschiebung kompensierenden Kathodenkreis
eingestellt wird, kann bei der erfindungsgemäßen Schaltung durch entsprechende Einstellung
des Abstimmkolbens bzw. Sperrtopfbodens 5 auf dem Außenleiter des Koe.xialkreises
erreicht werden, ohne daß dadurch die Abstimmung des Ko,axialkreises selbst maßgeblich
verändert wird. Die Gitterspannung kann im vorliegenden Falle direkt über den Hochohmwiderstand
7 an den Innenleiter des Schwingungskreises gelegt werden.
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Eine sinngemäße Vereinigung des Anordnungsprinzips nach 'ig. a mit
dem nach Fig. 3 führt zu einer Schwingerzeugungsanordnung, die, eine weitgehend
rückwirkungsfreie Einregulierung der günstigsten Rückkopplungsbedingungen neben
einer davon unabhängigen Abstimmungsregelung ermöglicht. Erreicht werden diese Bedingungen
beispielsweise dadurch, daß die Anordnung nach Fig.2 dahingehend abgewandelt wird,
da,ß der Boden des Sperrtopfes auf .dem Außenleiter des konzentrischen Leitersystems
als ein verschiebbarer Abstimrnkolben angeordnet wird.
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Im übrigen muß bei der Dimensionierung des konzentrischen Leitersystems
in bekannter Weise Berücksichtigung finden, daß der Wellenwiderstand dieser Leitung
unter Vernachlässigung des Einflusses vier unvermeidlichen Zuleitungen der Impedanz
des Anodensystems angepaßt wird.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Schwingkreises
ist, wie eingangs bereits erwähnt, nicht auf Oszillatoranordnungen, die mit einer
gittergesteuerten Röhre aufgebaut sind, beschränkt; so, kann als Generatorrohr z.
B. eine Habannröhre@ verwendet werden.