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Elektronenröhre Zur Verstärkung hochfrequenter Schwingungen verwendet
man mit Vorliebe Hochfrequenzpentoden bzw. Mehrgitterröhren im allgemeinen. Zuerst
verwendete man diese Röhren hauptsächlich zur Verstärkung von schwachen Hochfrequenzsignalen.
In den letzten Jahren wurde insbesondere die Hochfrequenzpentode auch zur Leistungsverstärkung
herangezogen und hat sich bis in den Kurzwellenbereich gut bewährt. Im Meterwellengebiet
beginnen die bisher üblichen Hochfrequenzpentoden zu versagen, weil es nicht mehr
gelingt, die Schirmelektroden hochfrequenzmäßig zu erden. Wenn diese Elektroden
Wechselspannung erhalten, so treten Rückwirkungen vom Anodenkreis auf dem Steuerkreis
auf, und es kann sogar zur Selbsterregung der Verstärkeranordnung kommen. Die bisher
bekannten Sendemehrgitterröhren können nur bis in das Gebiet von ungefähr 2 m Wellenlänge
bei einer Hochfrequenzleistungsabgabe von 2o Watt gebaut werden. Die Ursache liegt
hauptsächlich darin, daß die Zuleitungsinduktivitäten der bekannten Röhren zufolge
eines ungünstigen Aufbaues zu groß sind und auch unvermeidbare Streukapazitäten
ungünstige Verhältnisse schaffen.
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Die Erfindung schlägt eine Mehrgitterröhre vor, welche zufolge ihres
besonderen Aufbaues bis in das Dezimeterwellengebiet sehr rückwirkungsarm arbeitet
und bei x m Wellenlänge noch einen Wirkungsgrad von etwa 5o °/a bei beachtlicher
Hochfrequenzleistung. zu erzielen gestattet. Die Erfindung besteht darin, daß eine
nur einseitig emittierende Kathode vorhanden ist, vor der sich Gitter befinden,
die aus Blechen bestehen,
die in der Strahlrichtung mit einem Gitter
versehene Öffnungen besitzen, und welche sich in parallelen Ebenen befinden und
so angeordnet sind, daß die Kapazität einer Elektrode gegen die übernächsten Elektroden
sehr klein ist.
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Abb. i zeigt den schematischen Aufbau einer Verstärkerschaltung mit
einer Hochfrequenzpentode. Die Gleichstromkreise wurden in der Schaltung zur besseren
Übersicht nicht gezeichnet. Cl, L1 ist der Steuerschwingkreis; Ca, L" stellt den
Anodenstromkreis dar. Die Gitter 2 und 3 sind über die unvermeidlichen Zuführungsinduktivitäten
L2, L3 mit Erde verbunden und können zum Teil innerhalb und zum Teil außerhalb der
Verstärkerröhre liegen. Zwischen den einzelnen Elektroden herrschen die Kapazitäten
C12, C23 und C3,. Die Kapazität C2a, welche nur gestrichelt in Abb. x eingetragen
ist, stellt eine Umgriffkapazität zwischen Anode und Gitter 2 dar. Entsprechend
dieser Kapazität gibt es auch zwischen allen anderen Elektroden derartige Umgrifzskapazitäten.
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Abb. 2 zeigt ein Ersatzbild der Abb. _, in das nur die Induktivitäten
und Kapazitäten eingezeichnet sind. Der Anodenkreis wirkt über ein Netzwerk auf
den Gitterkreis ein. Zwischen Anode und Erde, parallel zum Anodenschwingkreis, liegt
der Spannungsteiler C3" L3. Es läßt sich theoretisch nachweisen, daß der Punkt G3
dieses Spannungsteilers dann auf sehr hohe Wechselspannungen kommen kann, wenn die
Arbeitsfrequenz des Gebildes sich der Serienresonanzfrequenz der genannten Kapazitäten
und Selbstinduktionen nähert. Soll bei gegebener Frequenz die Spannung am Punkt
G3 niedrig gehalten werden, so müssen sowohl der Kondensator C31, (Bremsgitter /Anodenkapazität)
und L3 (Zuleitungsinduktivität zum Bremsgitter) möglichst klein gehalten werden.
C23 und L2 ergeben wieder einen ähnlich gearteten Spannungsteiler wie den eben beschriebenen,
nur liegt dieser Spannungsteiler nicht mehr an der vollen Wechselspannung, sondern
an der Spannung des Punktes G3.
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Hat die Anode A iooo Volt gegen Erde, so hat G3 z. B. io °/o davon,
ioo Volt. Durch den zweiten Spannungsteiler wird die Spannung an G2 nochmals auf
z. B. zo °/o herabgedrückt, so daß die Spannung an G2 nur mehr io Volt beträgt.
Die Wechselspannung des Schirmgitters G2 wirkt dann auf G1 und damit den Steuerkreis
ein. Der Steuerkreis erhält also nur einen geringen Bruchteil der Anodenwechselspannung
auf das Steuergitter zurückgekoppelt. Ist die eben beschriebene Kaskadenanordnung
voll- wirksam, so wird der Sender genügend rückwirkungsfrei arbeiten. Sehr große
Rückwirkung erhält man, wenn Umgriffskapazitäten, wie z. B. C2, in Abb. i und 2,
auftreten. Diese Kapazität verbindet direkt den Anodenpunkt mit dem Gitter G2 und
setzt die. Wechselspannung an G2 bereits bei sehr kleinen Werten der Kapazität stark
herauf. Außerdem wirkt sich selbstverständlich die Kapazität zwischen Anode und
Steuergitter direkt ungünstig aus. Umgriffskapazitäten dieser Art werden .daher
gemäß der Erfindung vermieden.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine nur einseitig emittierende Kathode
vorhanden ist, vor der sich Gitter befinden, die aus Blechen bestehen, die in der
Strahlrichtung mit einem Gitter versehene Öffnungen besitzen, und welche sich in
parallelen Ebenen befinden und so angeordnet sind, daß die Kapazität einer Elektrode
gegen die übernächsten Elektroden sehr klein ist. Hierdurch werden die Umgriffskapazitäten
weitgehend vermieden; die Zuleitungsinduktivitäten können klein gehalten werden.
Die Kapazität zwischen Anode und dem dritten Gitter wird gering, und es ergibt sich
eine aufbaumäßig sehr einfache Trennung zwischen Steuer und Auskoppelkreis.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röhre.
In der Abb. q. sind zum leichten Verständnis die in Abb.3 verwendeten Einzelteile
in perspektivischer Ansicht dargestellt. In beiden Abbildungen sind gleiche Bezugszeichen
verwendet. Die folgenden Angaben beziehen sich auf Abb. 3 und q.. Aus einer fachen
Kathode i, welche nur einseitig bepastet ist und mit dem Heizer 2 indirekt geheizt
wird, tritt ein flacher Elektronenstrahl durch das Steuergitter 3, das Schirmgitter
q. und das Bremsgitter 5 zur Anode 6 über. Sämtliche Gitter werden durch bespannte
Blechrahmen gebildet, wobei die Gitterwindungen der ersten zwei Gitter auf Vordermann
stehen. Gegen Strahlungsverluste wird die Kathode durch das Strahlungsschutzblech
7 geschützt. Die auf die Blechrahmen gewickelten Gitter sind über breite Blechbänder
mit den Zuführungsstiften 8 sehr induktionsarm verbunden. Die Kathode und sämtliche
Gitter sind etwas nach einwärts gewölbt, damit sich bei Wärmeausdehnung die Gitterdrähte
und Bleche nach einer Seite ausbiegen. Außerdem wird hierdurch, wenn gleichzeitig
die Kathode gekrümmt ist, der Strahl konzentriert. Durch den linearen Aufbau und
durch den dadurch hervorgerufenen flachen Elektronenstrahl kann die Ausgangskapazität
auf den dritten Teil der bei unsymmetrischen Anordnungen üblichen Werte gebracht
werden. Außerdem wird der Abstimmbereich verbessert und auch, wie aus Abb. 2 ersichtlich,
die Spannung am Punkt G3. Bremsgitter und Schirmgitter werden parallel geführt und
außerhalb der Röhre durch die Abschirmbleche g und zo seitlich und unterhalb der
Röhre an den Zu- , führungsstiften (letztere nicht dargestellt) fortgesetzt. Durch
die konsequente Fortführung der Abschirmbleche kann eine direkte Beeinflussung von
Steuer-und Schirmgitter durch die Anode vermieden werden. Die bei der angegebenen
Gitterart auftretende gute Kühlung der Gitterwindungen ermöglicht mit relativ hohen
spezifischen Belastungen zu arbeiten, ohne daß thermische Gitteremission auftritt.
Die Erfindung ermöglicht es, Mehrgitterröhren zu bauen, welche bei kürzesten Wellen,
bei denen die bekannten Anordnungen versagen, eine einwandfreie Verstärkung gestatten.
Die beschriebene Pentode wurde nur als Ausführungsbeispiel gewählt, und es kann
die Anordnung selbstverständlich auch auf Röhren mit noch mehr Gittern (Hexoden
usw.), angewendet werden.