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Röhrenanordnung für Kurzwellen Es ist bekannt, daß im Steuerfeld von
Verstärkerröhren bei Wellenlängen unterhalb zoo m eine merkliche Leistung auch dann
verbraucht wird, wenn kein Gitterstrom fließt. Dieser Verbrauch an Steuerleistung
ist durch Elektronenlaufzeiten bedingt und läßt sich darstellen äls ein zwischen
Gitter und Kathode liegender Wirkwiderstand bzw. Wirkleitwert. Die Größe dieses
Wirkleitwertes ist proportional dem Quadrat der Wellenlänge, wobei der Proportionalitätsfaktor
von den Betriebsbedingungen und von der Art der Röhre abhängt (s. z. B. S t r u
t t , Moderne Mehrgitterröhren, Bd.2, S.8o, oder ##Telefunkenröhre<c 1937, Heft
9, S. 65 ff.). Praktisch wirkt sich das Vorhandensein eines solchen positiven Eingangsleitwertes
für kurze Wellen als außerordentlich unangenehm aus, da er die angeschlossenen Kreise
bedämpft und damit der Verstärkung und der Selektion eine Grenze setzt. Es ist bekannt,
zur Verkleinerung des Eingangsleitwertes von Schirmgitterröhren bei kurzen oder
ultrakurzen Wellen in die Zuleitung zur Anode und zum Schirmgitter je eine kleine
Impedanz zu legen und die beiden Impedanzen miteinander zu koppeln.
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Erfindungsgemäß ist dagegen bei einer Röhrenanordnung für kurze Wellen,
bei der zur Erzielung einer verschwindend kleinen weitgehend frequenzunabhängigen
Wirkkomponente des Eingangsleitwertes eine Anodenrückwirkung mit Hilfe von in den
Zuleitungen positiv vorgespannter Elektroden liegenden Selbstinduktionen hervorgerufen
wird, eine Selbstinduktion in die Anoden- bzw. Schirmgitterzuleitung eingeschaltet.
Diese Selbstinduktion sowie die Anoden-Gitter-Kapazität bzw. die Schirmgitter-Gitter-Kapazität
ist derart dimensioniert, daß die Rückwirkung über die Elektrodenkapazität den durch
die Laufzeit
bedingten elektronischen Eingangsleitwert kompensiert.
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Die Einschaltung einer Selbstinduktion in die Anodenzuführung ist
nur bei solchen Anordnungen möglich, bei denen es nur auf den Anodenstrom, wie z.
B. bei einem Röhrenvoltmeter, ankommt. Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird
zunächst auf das in Abb. i dargestellte Ersatzschaltbild einer Dreipolröhre zurückgegriffen.
Zwischen der Anode A und der Kathode K ist die Anodenimpedanz Z" wirksam, für welche
folgende Beziehung gilt:
hierbei bedeutet Ri den inneren Widerstand der Röhre und N" den im allgemeinen Fall
komplexen Anodenbeiastungswiderstand. Zwischen der Anode und dem Gitter G ist die
Gitteranodenimpedanz Z.,",. wirksam, die im allgemeinen von der Gitter-Anoden-Kapazität
C", herrührt. Wenn man mit «o die Kreisfrequenz der zu verstärkenden Schwingung
bezeichnet, gilt
Z-%Nzschen Gitter und Kathode wird die Eingangswechselspannung LT" angelegt. Der
zwischen diesen beiden Elektroden wirksame Eingangsleitwert G" setzt sich aus zwei
Komponenten zusammen, nämlich dem von elektronischen Verlusten herrührenden Anteil
GO, und dem von der Anodenrückwirkung stammenden Anteil G",.. Für den ersten Teil
gilt die bekannte Beziehung G"e = A - c)2. Die Größe A ist eine Konstante,
die für jede Röhre bei gegebenen Betriebsbedingungen bestimmt werden kann. Der von
der Anodenrückwirkung herrührende Anteil des Eingangsleitwertes läßt sich an Hand
von Abb. i (s. a. Z en n e c k-Rukop: Drahtlose Telegraphie, 5. Aufl.,
S. 777) errechnen zu
Hierin bedeutet S die Steilheit im Arbeitspunkt der Kennlinie, ausgedrückt in .1/T`..
Wenn man annimmt, daß der Anodenkreis nur aus einer Induktivität L" besteht (vgl.
Abb. 2), ergibt sich für G",. folgende Beziehung:
Wenn man ferner die praktisch erfüllbare Forderung aufstellt, daß die Anodenkreisspule
L" mit der Gitter-Anoden-Kapazität C"" nicht in Resonanz kommen soll, besteht die
Beziehung (02-Cva-L"Ci. Damit vereinfacht sich der Ausdruck für G",. zu
G",, besteht also aus einer Wirk- und einer Blindkomponente. Für die vorliegende
Untersuchung interessiert nur der Realteil dieses Ausdrucks, welcher die Wirkkomponente
darstellt. Man findet für den Realteil folgende Beziehung:
wobei D den Durchgriff bedeutet. Damit die eingangs gestellte Forderung, nämlich
daß der Realteil des Eingangsleitwertes der Röhre den Wert Null annimmt, erfüllt
ist, muß folgende Beziehung eingehalten werden
Wenn man annimmt, daß a) La << Ri, was durch geeignete Dimensionierung
von L" bzw. Ri immer erfüllbar ist, kommt man zu der Beziehung A=S-L"-C"a... Man
erkennt, daß diese Beziehung frequenzunabhängig gilt, weil in ihr die Kreisfrequenz
co nicht mehr vorkommt.
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Die vorstehende Beziehung läßt sich für jede Röhre erfüllen. Die Konstante
A und die Steilheit S im Arbeitspunkt sind gegeben und die Anodenkreisinduktivität
L" wird geeignet gewählt, indem in die Anodenleitung eine Spule eingeschaltet wird.
Sofern die Gitter-Anoden-Kapazität zu klein sein sollte, um die obige Beziehung
zu erfüllen, kann sie durch Parallelkondensatoren erhöht werden. Will man andererseits
nur mit der natürlichen Gitter-Anoden-Kapazität auskommen, so hat man die Anpassung
mittels einer Änderung der Anodenkreisinduktivität vorzunehmen.
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Die vorstehenden Ableitungen werden für eine Dreipolröhre gegeben.
Man kommt jedoch auch zu einem gleichartigen Ergebnis, wenn man eine Schirmgitterröhre
oder Bremsgitterröhre mit vier bzw. fünf Elektroden zugrunde legt. In diesem Fall
ist in die Endformel statt C"", einzusetzen C"3, nämlich die Kapazität zwischen
Steuergitter und Schirmgitter. Dann ist SS die Steilheit des Stromes zu diesem Schirmgitter,
in dessen Zuleitung eine entsprechend dimensionierte Spule Ls gelegt wird.
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Zum Schluß soll die praktische Anwendung des Erfindungsgedankens an
einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die elektronische Komponente GB des
Eingangsleitwertes beträgt bei einer Frequenz von 3 - io7 Hz bei einer guten Röhre
mit einigen Milliampere Anodenstrom etwa i - io-5 Siemens. Für die Konstante
A findet man aus G, = A W2 den Wert A = 2,8 - io-22. Die Beziehung
A = S - La - C, wird also z. B. erfüllt. für die Werte L" = io-7 Hy,
C"" = 2,8 pF und S = i mA/V. Für diesen Fall besitzt die Röhre eine Wirkkomponente
des Eingangsleitwertes von der Größe Null bzw. den Eingangswiderstand .-x-,.
Dies gilt praktisch herunter bis zu Wellenlängen von etwa 2 m.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auch für Meßverstärker und Röhrenvoltmeter
von Bedeutung.