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Entladungsröhre mit doppelter Steuerung des Entladungsstromes Die
Erfindung betrifft eine zweckmäßige Ausführungsform einer Entladungsröhre, die mit
doppelter ,Steuerung des von einer Kathode zu einer Anode übergehenden Entladungsstroms
arbeitet, wobei eine erste Steuerung durch ein zwischen Kathode und einer Schirmelektrode
gelegenes Steuergitter und die zweite Steuerung durch Stromverteilung zwischen der
Anode und einer Hilfselektrode erfolgt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die
Stromverteilungssteuerung durch Richtungsänderung der Elektronen in solcher Weise
durchzuführen, daß eine Umkehr von Elektronen zu Elektroden, die sie vorher schon
durchlaufen haben, nicht in merklichem Umfang eintritt.
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Es sind ferner Röhren bekannt, bei denen eine nur auf einem Teil ihres
Umfangs elektronendurchlässige Schirmelektrode eine erste Steuerelektrode und eine
Kathode umschließt und außerhalb der Schirmelektrode, und zwar von ihren stromdurchlässigen
Teilen, eine zweite, aufs stabfö:rmigen Elementen bestehende Steuerelektrode und
hinter dieser eine Anode angeordnet ist. Die Erfindung bezweckt, .bei einer solchen
Röhre die Rückkehr von Elektronen durch die stromdurchlässigen Teile der Schirmelektrode
zu erschweren oder unmöglich zu machen.
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Zu diesem Zweck wind in einer Entlaidungsröhre mit mindestens fünf
Elektroden, nämlich einer Kathode, einem ersten Steuergitter, einer darauffolgenden
Schirmelektrode, die nur auf einem Teil ihres Umfangs elektronendurchlässig ist,
einer darauffolgenden zweiten Steuerelektrode mit stabförmigen
Elementen
vor den stromdurchlässigen Teilen der vorhergehenden Schirmelektrode und einer Anode,
erfindungsgemäß der Abstand der stabförmigen Elemente der zweiten Steuerelektrade
von den stromdurchlässigen Teilen der Schirmelektrode oder der Abstand der stabförmigen
Elemente von einer hinter der zweiten,Steuerelektrode liegenden zweiten Schirmelektrode
größer gewählt als der Abstand der seitlich an-,die stabförmigen Elemente anschließenden
Teile der zweitem. Steuerelektrode von der betreffenden Schirmelektrode. Durch die
besondereAusbildung der Elektroden wird erreicht, daß die durch die Schirmelektrode
hindurchgehenden Elektronen eine tangentiale Beweggungskomponente erhalten und dadurch
die Rückkehr der Elektronen durch die Schirmelektrode erschwert oder unmöglich gemacht
ist.
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Die Erfindung soll an Hand ,der Zeichnung näher erläutert werden,
die in zwei Abbildungen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten darstellt.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt durch ein Elektrodensystem mit der
mittelbar oder unmittelbar geheizten Kathode i und dem ersten Steuergitter 2. Letzteres
besitzt zweckmäßig einen ovalen Querschnitt und wird von zwei Haltestreben 3, die
an den Endpunkten des größten Gitterdurchmessers befestigt sind, getragen. Diese
@G'itterform wird deshalb gewählt, weil sie eine gewisse Bündelung des Elektronenstroms
bewirkt, der in der Richtung des kleinsten Durchmessers zusammengedrängt wird. Es
folgt hierauf ,die erste Schirmelektrode 4, welche beispielsweise aus stromundurchlässigen
Hälften 5 besteht, zwischen denen Durchtrittsöffnungen für den Entladungsstrom freigelassen
sind. Die stromundurchlässigen Teile bestehen beispielsweise aus Blech oder einem
sehr dichten Drahtgewebe. Der Querschnitt der Sclhirmelektrade -4 wird zweckmäßig
ebenfalls oval gewählt, damit die Bündelungs:wirkung auf dem Entladungsstrom unterstützt
wird. Aus später noch zu erläuternden Gründen empfiehlt sich die Anbringung von
Ansätzen oder trichterartigen Erweiterungen 7 an den Kanten der stromundurchlässigen
Teile 5. Auf die ,Schirmelektrode 4 folgt die zweite Steuerelektrode 8, deren wesentliche
Teile die Stege 9 sind, welche den stromdurchlässigen Teilen der Schirmelektrode
4 gegenüberstehen. Die Stege 9 können gleichzeitig zum Abstützen -der zewiben Steuerelektrode
benützt werden. Es können aber auch zusätzliche Haltestreben verwendet werden, die
in einer Ebene mit den Haltestrebern 3,des ersten Steuergitters. 2 liegen. Unter
Umständen kann die zweite Steuerelektrode aus den Stegen 9 allein bestehen, welche
z. B. auch dieForm von radial zurKabhode gerichteten Blechstreifen haben können.
Die Anode i i kann entweder die inneren Elektroden ringsherum umschließen oder auch
nur auf diejenigen Teile des Umfangs beschränkt sein, die von Elektronen
erreicht werden können. Zwischen der zweiten ,Steuerelektrode und' der Anode isst
ein zweites Schirmgitter 12 angeordnet. Ferner können natürlich auch noch weitere
Hilfselektroden, wie z. B. ein Bremsgitter, zwischen Schirmgitter @it2 und Anode
i i vorgesehen sein. Zur Durchführung der Erfindung genügen aber bereits fünf Elektroden,
nämlich Kathode, erste Steuerelektrode, Schirmelektrode, zweite Steuerelektrode
und Anode.
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Will man die beschriebene Röhre als Mischröhre verwenden, so führt
man dem ersten Steuergitter 2 die Empfangsschwingungen zu, während der zweiten Steuerelektrode
8 bzw. den Stegen 9 die Überlagerungsschwingung aufgedrückt wird. Diese Art des
Anschlusses ist zweckmäßig, weil ja gerade derEingangskreis vor einer zusätzlichenDämpfung
durch zurückkehrende Elektronen geschützt werden soll. Die ,Schirmelektrode 4 erhält
wie üblich eine feste positive Vorspannung. Die Ausgangsspannungen werden von .der
Anode abgenommen. Die Überlagerumgsschwingung kann auch in der Röhre selbst erzeugt
werden, indem z. B. unmittelbar vor oder hinter der zweiten Steuerelektrode 8 eine
positiv vorgespannte Hilfselektrode angeordnet wird, deren Stromkreis auf den Stromkreis
der zweiten Steuerelektrode rückgekoppelt ist und dadurch die Überlagerungssthiwingung
erzeugt.
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Um die Wirkungsweise des Elektrodensystems und seine Vorzüge zu verstehen,
muß man die Elektronenbahnen betrachten. Mit 13 ist beispielsweise eine Elektronenbahn
bezeichnet, welche für ein so großes Effektivpotential der zweiten Steuerelektrode
8 gilt, daß Elektronen zur Anode i i durchgelassen werden. Wind das Effektivpotential
der zweiten Steuerelektrode 8 aber niedriger, so nehmen die Elektronenbahnen etwa
den Verlauf der Kurve 14, d. h. sie können die zweite Steuerelektrode nicht mehrdurchdringen,
sondern 'kehren ihre Bewegungsrichtung um. Wesentlich ist jetzt die Anwesenheit
der Stege 9, durch welche die Elektronen bereits beim Hinweg zur ,Seite gedrängt
werden. Werden die Elektronen dann an einer für sie undurchdringlichen Äquipotentialfiäche
vor .der zweiten Steuerelektrode reflektiert (wofür das Gesetz gilt, daß der Einfallswinkel
gleich dem Austrittswinkel zum Lot auf .die reflektierende Fläche ist), so laufen
sie nicht denselben Weg zurück; sondern setzen ihre Bahn nach .der Seite hin fort
und treffen nicht mehr auf die durchlässigen Teile der ersten Schirmelektrode 4,
sondern auf die vollwandigen Teile 5. Es wird also ein Zurückfluten zum ersten Steuergitter
2 mit Sicherheit vermieden. Bei diesem Vorgang treten auch die Ansätze 7 an ,den
Kanten der ersten Schirmelektrode in Wirkung. Sie verhüten nämlich, daß Elektronen
gerade an den Kanten vorbei.streifen.ddoch noch in-den von der ersten Schirmelektrode
umschlossenen Raum eindringen. Diese ,Schutzwirkung kommt dadurch zustande, daß
die Ansätze 7, die etwa radial zur Kathode gerichtet sind, eine tangentiale Feldkomponente
erzeugen und Elektronen, die sonst auf durchlässige Teile der Schirmelektrode auftreffen.
würden, zu sich ziehen.
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Diesen Ansätzen 7 kommt aber noch eine weitere Bedeutung zu. Da sie
in den Zwischenraum zwischen der positiven Schirmelektrode 4 und der zweiten Steuerelektrode
8 hineinragen, wird das Gesamtpotential in ihrer Umgebung positiver als es ohne
die Anwesenheit dieser Ansätze wäre. Dies
bedeutet aber eine raschere
Elektronenbewegung und somit eine kürzere Laufzeit der Elektronen, was insbesondere
für den Betrieb mit Ultrakurzwellen wichtig ist.
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Gemäß ,der. Erfindung wird das Effektivpotential längs des zweiten
Steuergitters so verschieden gemacht, daß die ablenkende Wirkung der Gitterstege
9 unterstützt wird und die Elektronen zur Seite gezogen werden. Dies wird in Abb.
i dadurch erreicht, daß man den Abstand zwischen dem zweiten Steuergitter und der
darauffolgenden positiv vorgespannten zweiten Schirmelektrode in der Weise ungleich
groß macht, daß er in der Nähe der Steuerelektrodenstege größer ist als seitlich
davon. Der Durchgriff des zweiten ,Schirmgitters durch das zweite Steuergitter ist
demnach in der Umgebung der Stege kleiner als an der Seite. Infolgedessen erzeugt
das zweite Schirmgitter in der Umgebung der Steuergitterstege einen geringeren positiven
Beitrag zum Effektivpotential des zweiten Steuergitters. :Die Elektronen werden
daher zu den positiven Seitenteilen des zweiten Steuergitters abgelenkt. Das zweite
Schirmgitter 12 hat einen rhombusartigen Querschnitt, demzufolge der in radialer
Richtung gemessene Abstand a der Schirmgitterfläche 12 von den Steuergitterstegen
9 erheblich größer ist als der Abstand b seitlich davon. Das Effektivpotential in
der Steuergitterfläche ist daher in der Gegend von b positiver als in der Umgebung
der Stege 9. Die von der Kathode kommenden Elektroden werden daher nach ihrem Austritt
aus der ersten Schirmelektrode q. einerseits durch die Steuergitterstege 9 zur Seite
gedrückt und andererseits von den positiven Teilen der Steuengitterfläche zur ,Seite
gezogen, so daß sie mit größter Sicherheit auf den: vollwandigen Teilen .der ersten
Schirmelektrode landen, falls sie nicht zur Anode durchdringen 'können. Der rhombusartige
Querschnitt ist natürlich nur ein Ausführungsbeispiel; das zweite Schirmgitter kann
auch aus gekrümmten Flächenabschnitten zusammengesetzt sein, sofern nur die vorhin
erwähnten Abstandsänderungen gegen das zweite Steuergitter beobachtet werden.
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Gemäß Abb. 2 wird .das die Elektronen seitlich ablenkende Feld dadurch
erzeugt, daß der Abstand des zweiten Steuergitters von der inneren Schirmelektrode
in der Weise verschieden gewählt wird, daß er an der Stelle c gegenüber den ,Stegen
9 größer ist als an der seitlich davon gelegenen Stelle d. Der sogenannte Rückgriff
der ersten Schirmelektrode auf das zweite Steuergitter ist also an :den Stellen
d größer als bei c und erzeugt an der erstgenannten Stelle ein positiveres Potential
auf dem zweiten Steuergitter, welches die Elektronen zur Seite zieht. Das zweite
Schirmgitter 12 kann einfach einen ovalen Querschnitt erhalten. Dabei ist zwar der
Abstand vön verschiedenen Teilen des zweiten Steuergitters verschieden groß, doch
gleicht sich dies hinsichtlich des Durchgriffs einigermaßen :dadurch aus, daß die
Stege 9 die Wirkung :des Schirmgitterpotenfials abschirmen, so daß es an dieser
Stelle auch nicht stärker durchgreift als an der Seite, wo es zwar nicht abgeschirmt
wird, aber einen größeren Abstand von der Steuergitterfläche besitzt. Die ,Stromdurchtrittsöffnungen
der erstenSchirmelektrode4 werden zweckmäßig mit Gitterdrähten 6 bedeckt, um die
Absehirmwirkung zu erhöhen.
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Zum Aufbau des Elektrodensystems soll noch bemerkt werden, daß im
Rahmen der Erfindung noch mannigfache Abwandlungen möglich sind. Man kann z. B.
hinter den vollwandigen Teilen 5 der ersten Schirmelektrode liegende Teile der übrigen
Elektroden, soweit sie nicht mehr im Elektronenstrom liegen, einfach weglassen,
wie es in den Ausführungsbeispielen bei der aus zwei Teilen i i bestehenden Anode
dargestellt ist. Man erreicht damit eine Verringerung :der zwischen :den Elektroden
wirksamen Kapazität. Andererseits kann man aber auch die Anode am Umfang schließen,
was unter Umständen ihre Herstellung und Befestigung vereinfacht und eine Abschirmung
der inneren Elektroden gegen äußere Störfelder bewirkt. Es ist ferner nicht notwendig,
mit zwei Elektronenbündeln zu arbeiten wie in den Ausführungsbeispielen, sondern
man kann auch mehr als zwei oder nur ein solches Bündel erzeugen.
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Der Erfindungsgegenstand bietet die Möglichkeit, auch bei Wellenlängen
von weniger als ito m :die sogenannte multiplikative Mischung anzuwenden, während
bisher wegen des starken, zum ersten Steuergitter fließenden, durch Laufzeiterscheinungen
bedingten Stroms (vgl. »Die Telefunkenröhre i«, Heft 5, S. 2r3 ff .) nur die additive
Mischung durchgeführt werden konnte, bei welcher Eingangs- und überlagerungsspannung
demselben Gitter aufgedrückt werden. DieAnwendbarkeit der Röhre ist aber nicht auf
-das Ultrakurzwellengebiet beschränkt, zumal man von neu,zeitli.chen Rundfunkröhren
verlangen muß, daß sie ebensogut die längeren Wellen als auch die kürzeren Wellen
verarbeiten können. Dies gilt insbesondere für Empfänger, die mit einem Kurzwellenteil
und nach Aufnahme des Fernsehbetriebes mit einem Ultrakurzwellenteil ausgestattet
sein werden.
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Die erfindungsgemäße Röhre läßt sich außer zur Mischung auch noch
für andere Zwecke, z. B. zur Modulation, verwenden. Es ist ferner möglich, eine
Gegentaktausführung dadurch zu schaffen, daß das zweite Steuergitter bzw. auch die
Anode aus je zwei nicht miteinander verbundenen Hälften besteht. Mit solchen Röhren
können beispielsweise M:odulationsschaltungen mit unterdrückter Trägerwelle ausgestattet
werden.