DE915350C - Vorrichtung zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen

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DE915350C
DE915350C DEW3349D DEW0003349D DE915350C DE 915350 C DE915350 C DE 915350C DE W3349 D DEW3349 D DE W3349D DE W0003349 D DEW0003349 D DE W0003349D DE 915350 C DE915350 C DE 915350C
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DE
Germany
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electrodes
anode
electrode
circuit
oscillation
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Expired
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DEW3349D
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English (en)
Inventor
Dr Heinrich Wigge
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HEINRICH WIGGE DR
Original Assignee
HEINRICH WIGGE DR
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B9/00Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/01Generation of oscillations using transit-time effects using discharge tubes

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen., insbesondere im Ultra kurzwellengebiet, bzw. zur Steuerung von elektrischen Strömen durch solche hochfrequenten Schwingungen. Bei den bisherigen Verfahren zur Erzeugung von Schwingungen mit Hilfe der Elektronenbewegungen in, elektrischen und magnetischen, Feldern, werden die Schwingungen. im wesentlichen an Elektroden abgenommen., welche gleichzeitig zur Energiezuführung dienen. Wird also die erzeugte Schwingung einem Schwingsystem zugeführt, so ist dies Schwingsystem leitend, mit mindestens einer Energiezuführungsle tung verhunden, und zwar so, daß der zugeführte Gleichstrom den Weg über das. Schwingsystem nehmen muß, wenn er nicht durch eine elektrische Weiche davon getrennt ist. Die Einrichtung einer elektrischen Weiche hat insbesondere für Ultrakurzwellen; mancherlei Nachteile. Außerdem ist die metallische Verbindung mit der Energiequelle stets mindestens eine kapazitive Belastung, welche die Eigenfrequenz nach oben begrenzt.
  • Die Erfindung ermöglicht es, das Schwingsystem metallisch von der Energiezuführumgsleitung vollkommen zu trennen, so da,ß es beispielsweise möglich wird, nichtmetallische Schwingungskreise mit Hilfe eines: solchen Oszillators direkt anzustoßen.
  • Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß in einem Elektronenwanderungen erzeugenden System, z. B. bestehend, aus Kathode und Anode, mindestens, ein Elektrod.enpaar Vorgesehen, ist, dessen: Einzelelektruden über einen Serienschwingkreis miteinander verbunden sind und zu dem System unter Berücksichtigung der Systemkonstanten, wie beispielsweise Anodenspannung und, elektromagnetische Feldstärke, so, angeordnet sind, daß die Zeit, die. ein Elektron. braucht, um vorm einer Elektrode des Elektrodenpaares zur anderen zu gelangen:, in einem ganzzahligen Verhältnis zu der Schwingungsdauer des angeschlossenen Schwingkreises steht. Sowohl bei der Erzeugung von Schwingungen als auch bei der Steuerung von Strömungen durch solche Schwingungen:, insbesondere aber im ersteren Fall, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein elektromagnetisches, insbesondere konstantes Feld vorgesehen, dessen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zu der Ebene gerichtet sind, in welcher sich die Elektroneu bewegen:. Ein derartiges magnetisches Feld wirkt auf die wandernden Elektronen in der Weise ein:, daß diese bestrebt sind, die Anode in Kreisbahnen zu umwandern. Unter dem Ein,fluß der von. der Anode dauernd ausgeübten Anziehungskraft wird, diese Kreisbahn der Elektronen, -welche an den beiden: Elektroden, des genannten Elektrodenpaares vorbeiführt, zu einer Spirale verformt, deren Mittelpunkt die Anode ist. Je nach der Stärke des Magnetfeldes, der Anodenspannurig, den Kathodenverhältnissen und. der räumlichen: Zueinan:derordn:uug der Elemente in Verbindung mit dem angeschlossenen Schwingungskreis führt nun jedes. Elektron eine oder mehrere Umkreisungen der Anode aus, bevor es zur Anode selbst gelangt. Man kann nun zur Erzeugung von Schwingungen einen Schwingungskreis, beispielsweise bestehend, aus einer Selbstinduktion und einer Kapazität, an die beiden Elektroden des Elektrodenpaaxes: anschließen. Bei jedem Vorbeiwandern eines Elektrons an einer der beiden Elektroden: des Elektrod.enpaares wird eine Influenzladung auf der Elektrode erzeugt, so, daß der Schwingungskreis angestoßen wird. - Passiert nun das, betreffende Elektron die andere Elektrode. des Elektrodenpa:ares in einem solchen Zeitabstand, daß der dadurch erzeugte Influenzimpuls im gleichen Sinne, anstoßend auf den Schwingungskreis wirkt wie der erste Impuls, so wird die erzeugte Schwingung aufrechterhalten. Der Schwingungskreis wirkt nun: seinerseits auf die genannten! Elektroden zurück in der Weise, d.aß diese wiederum die Elektronenwanderung beeinflussen. Es gelingt auf diese Weise, Resonanzerscheinungen zu erzielen, welche eine Aufschaukelung der Schwingungen: und die Erzeugung erheblicher Schwingungsenergie gestatten. Die Elektronen ihrerseits werden durch die den genannten Elektroden: überlagerten Wechselspannungen verzögert, wodurch: die Energie dem System entnommen wird..
  • ZZ-#veeks- Steuerung von elektrischen Strömen. wird gemäß einem weiteren. Merkmal der Erfindung der von dem modulierten Hochfrequenzstrom durchflossene Schwingungskreis an das Elektrodenpaar angeschlossen, während das Wiedergabegerät im Anodenkreis liegt. Auch hier erhält man sinngemäß in gleicher bzw. umgekehrter Weise eine Rückwirkung der Elektroden des Elektrodenpaares auf den Anodenstrom in der Weise, daß dem Schwingungskreis Energie entnommen wird.
  • Statt eines einzigen Elektrodenpaares können gegebenenfalls auch mehrere voneinander unabhängige oder miteinander verkoppelte Elektrodenpaare vorgesehen sein. je nasch dem Abstand. der zueinander gehörigen Elektroden des Elektrodenpa,ares bzw. deren Verkoppelung untereinander ergibt sich die Schsvingungsdaner des Systems, auf welche der angeschlossene Schwingungskreis ab.-zustimmen ist. Das Schwingsystem seinerseits kann insbesondere durch Änderung der Stärke des Magnetfeldes in seiner Schwingungsd uer abgestimmt werden. Die vorerwähnten. Elektroden, des oder der Elektrodenpaaxe können entweder innerhalb, des Entladungsgefäßes oder aber außerhalb desselben angeordnet sein. Im letzteren Fall ist durch geeignete Maßnahmen dafür zu sorgen, daß unerwünschte Aufladungen der Wandungen des Entladungsgefäßes verhindert bzw. unschädlich gemacht werden. -Das erfin:dungsgernäße Elektrodensteuerungssystem bietet in: vielen Fällen erhebliche Vorteile gegenüber den bisherigen. Elektrod.ensteuerungssys.temen. Insbesondere bestehlt die Möglichkeit, ohne galvanische oder metallische Verbindung zwischen Energiequelle und Schwingungssystem Energie in, den Schwingkreis oder von dem Schwingkreis zu übertragen, wobei insbesondere Influenzerscheinungen. eine Rolle spielen.
  • Das, erfindungsgemäße System eignet sich besonders für Ultrakurzwellen, beispielsweiseWellenlänge vom. 5o bis $o cm, kann jedoch auch für andere Zwecke mit Vorteil Anwendung finden.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand einiger Schaltbilder beispielsweise und. rein schematisch dargestellt. Es bedeutet Fig. i perspektivisches Schema eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems, Fig. 2 schematische Darstellung eines Entladungsgefäßes für das erfindungsgemäße: Steuerungssystem mit innenliegenden Influenzelektroden, Fig. 3 Anordnung gemäß Fig. 2, jedoch mit außenliegenden; Influenzelektroden, Fig. .4 Schaltbild des Steuerungssystems für Verwendung als Empfänger.
  • Gemäß F'ig. i und a werden in einer Kathode K Elektronen, ausgesandt, die entlang der in Fig. i dargestellten Spirallinie an: den Influenzelektrod.en El und. E2 vorbeiwaudern und. zu. der stabförmigen Anode A gelangen. Senkrecht zu der Ebene, in welcher sich die- Elektronen bewegen" sind zwei Pole: N, S eines konstanten Magnetfeldes vorgesehen, dessen Feldlinien sich zwischen den PolenN und S, also in -Richtung der sta;bförmigen Anode, erstrecken. Dieses Magnetfeld kann durch Permanentmagnete erzeugt werden:. Vorzugsweise wird jedoch ein Elektromagnet verwendet, und zwar in der Weise, daß die Metallmassen des Magneten möglichst wenig das ganze System kapazitiv beeinflussen. An die beiden Influenzelektroden Ei und E2 ist ein Schwingkreis, bestehend aus der Selbstinduktion L und der Kapazität C, angeschlossen.. Zwischen Anode A und Kathode K liegt die-Anodenspannung.
  • Man hat sich nun den Vorgang offenbar, so vorzustellen, daß die von der Kathode K ausgehenden Elektronen, die an sich infolge der Stabform der Anode zum größten Teil an dieser seitlich vorbeifliegen würden, unter Wirkung des Magnetfeldes N, S eine kreislinienartige Bahn beschreiben, und dabei sich infolge der fortdauernden An -zieh,ungskraft der Anode A in Spiralbahnen. dieser allmählich nähern. Das erste: ausgesandte Elektron bzw. der erste von der Kathode ausgesandte Elektronenschwarm ruft nun bei seinem Vorbeiwandern an der Elektrode Ei in. dieser in an sich bekannter Weise eine Inffluenzla;dung hervor, die sich, dem Schwingkreis L, C im Sinne einer Anstoßung des Schwingkreises mitteilt. Der Elektronenschwarm gelangt nun auf seiner Bahn kurze Zeit darauf zu der Influen:zelektrode E2 und erzeugt auf dieser die gleiche Inflluenzlad.ung wie: vorher auf der Elektrode Ei. Wird nun die Anordnung so gewählt, daß die Zeit, welche das Elektron braucht, um von der Elektrode Ei zu der Elektrode E2 zu gelangen, in einem ganzzahligen Verhältnis zu der Schwingungsdauer des Kreises L, C steht, so wird durch die zweite Influenzwirkung bei E2 der Schwingungskreis L, C nochmals angestoßen. Offenbar wirkt nun der Schwingungskreis L, C seinerseits, nach,-dem er einmal angestoßen ist, in, der Weise auf die Wanderung der Elektronen zurück, da:ß diese immer gerade: dann, sich der betreffenden Elektrode Ei bzw. E2 nähern, wenn diese die entgegengesetzte Ladung besitzt. In diesem Augenblick wird die Ladung auf der betreffenden, Elektrode durch Influenzwirkung erhöht, während in dem Augenblick, wo die: betreffende Elektrode in der gleichen Weise polarisiert ist wie der vorbeiwandernde Elektronenschwarm, sie diesen abstößt und damit eine Influen@zwirkung kaum eintritt:. Auf alle Fälle: erzielt man, wie die Versuche ergeben haben, eine erhebliche Leistungsübertragung von dem System K, A auf den. Schwingungskreis L, C, ohne daß irgendeine metallische Verbindung zwischen K, A Bund Ei, E2 besteht.
  • Die: Anordnung nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach Fig. a, jedoch sind die Elektroden Ei und E2 in diesem Fall außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet. Eine solche Anordnung außerhalb des Entladungsgefäßes kann in verschiedenen Fällen. Vorteile bieten.
  • Fig. q. zeigt das gleiche Elektronen.steuersystem bei seiner Verwendung als Empfänger. In diesem Fall ist der hochfrequente. Schwingungskreis L, C, der beispielsweise induktiv an die Antenne oder den Eingangskreis angekoppelt ist, mit den Elektroden Ei und E2 verbunden, während das Wiedergabegerät T im Anodenkreis liegt. In diesem Fall hat man sich offenbar die Wirkung so vorzustellen., daß die von der Kathode ausgehenden. Elektronen je nach der augenblicklichen Polarität der- Elektroden El und E2 gebremst oder beschleunigt werden,, in, der Weise; daß sich die, Modulation des hochfrequenten Trägerstromes in dem, Anodenstrom abbildet und durch das Wiedergabegerät T wiedergegeben wird. Da der Anodenstrom nur von der Kathode zur Anode: fließt, wird gleichzeitig eine Gleichrichterwirkung erzielt: Auch hier m:uß die Bedingung erfüllt sein, daß die Schwingungsdauer des Schwingkreises L, C in. einem ganzzahligen Verhältnis zu der Zeit steht, welche die Elektronen für, ihre: Wanderung von, Ei mach, E2 benötigen. In erster Linie: wird das ganzzahlige Verhältnis i in Frage kommen, bei welchem also Schwingungsdauer und Wanderungszeit der Elektronen, einander gleich sind. Das Magnetfeld N, S spielt bei der Verwendung als Empfänger, schein, -bar nicht eine so große Rolle wie bei der Verwemr dung als Schwingungserzeuger und kann gegebenenfalls ganz fortfallen. , In gewissen, Fällen kann auch bei bewußtem Verzicht auf eine galvanische: Trennung zwischen Energiequelle und Schwingsystem an Stelle eines Elektrodenpaares nur eine Influenzelektrode oder eine ungerade Anzahl von solchen Influenzelektroden Anwendung finden, welche den einen Pol des Schwingsystems bildet, während der andere Pol geerdet ist. In diesem Fall ist sinngemäß wie bei paarweiser Anordnung der Elektroden dafür, zu sorgen, daß ein ganzzahliges Verhältnis der Schwingungszeit und der Zeit besteht, während welcher ein Elektron, einen Umlauf um, die Anode vollführt und wieder zu der betreffenden Einzelelektrode zurückgelangt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen, insbesondere im Ultrakurzwellengebiet, bz,w. zur Steuerung von elektrischen Strömen durch solche hochfrequenten Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, d.a,ß in, einem Elektronenwanderungen erzeugen, den System, z. B. bestehend aus Kathode: und Anode, mindestens ein. Elektrod.enpa,a,r vorgesehen ist, dessen Einzelelektroden über einen Serienschwingkreis miteinander verbunden sind und zu dem System unter Berücksichtigung der Systemkonstanten, wie beispielsweise Anodenspannung und magnetische Feldstärke, so angeordnet sind, daß die Zeit, die ein Elektron braucht, um von einer Elektrode des, Elektrodenpaares, zur anderen zu gelangen, in einem ganzzahligen Verhältnis zu deir Schwingungsdauer des angeschlossenen Schwingkreises steht. a. Vorrichtung gemäß Anspruch, i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelektroden über einem nichtmetallischen. Schwingkreis miteinander verbunden sind. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch i oder a, dadurch gekennzeichnet, daß ein, elektromagnetisches, insbesondere konstantes Feld vorgesehen. ist, dessen Feldlinien senkrecht zu der Ebene gerichtet sind, in welcher sich die Elektronen, bewegen. 4. Vorrichtung zur Steuerung von: elektrischer Strömen gemäß Anspruch i oder folgenden, insbesondere Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung von elektrischen Strömen der von dem modulierten Hochfrequenzstrom durchflossene Schwingungskreis an. das Elektrodenpaar angeschlossen ist, während das Wiedergabegerät im Anodenkreis liegt. 5. Vorrichtung gemäß Anspruch, i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, da,ß mehrere gegebenenfalls miteinander verkoppelte Elektrodenpaare vorgesehen-'sind. Vorrichtung gemäß Anspruch: i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, d.aß die Elektrodenpaare innerhalb oder außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet sind., wobei im Fall der Anordnung außerhalb desselben Mittel vorgesehen sind, um eine Aufladung der, Wandungen des Entladungsgefäßes zu verhindern oder unschädlich zu machen. Angezogene Druckschriften.: Deutsche Patentschrift Nr. 428547; französische Patentschrift Nr. 826466.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE428547C (de) * 1924-01-12 1926-05-07 Erich Habann Hochevakuierte Entladungsroehre
FR826466A (fr) * 1936-09-10 1938-03-31 Pintsch Julius Kg Dispositif, lampe ou tube pour la production, l'amplification ou la réception d'oscillations à ultra-haute-fréquence

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE428547C (de) * 1924-01-12 1926-05-07 Erich Habann Hochevakuierte Entladungsroehre
FR826466A (fr) * 1936-09-10 1938-03-31 Pintsch Julius Kg Dispositif, lampe ou tube pour la production, l'amplification ou la réception d'oscillations à ultra-haute-fréquence

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