DE933515C - Schaltungsanordnung fuer die Benutzung bei Elektronenroehren fuer ultrakurze Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektronenentladungsröhren mit angebauten Hohlraumresonatoren und bezieht sich auf diejenigen dieser Schaltungen, bei denen Vielgitterelektronenröhren, z. B. Vierpolröhren, verwendet werden.

In Elektronenröhrenschaltungen mit Hohlraumresonatoren als abgestimmte Eingangs- und Ausgangskreise bieten Vierpolverstärkerröhren gewisse Vorteile. Bei der Benutzung von Vierpolröhren als Leistungsverstärker im Gebiet sehr hoher Frequenzen und im Ultrahochfrequenzgebiet (d. h. bei 30 bis 300 und bei 300 bis 3000 MHz) müssen die Kathode und das Schirmgitter hochfrequenzmäßig auf demselben Potential liegen. Ferner muß der Eingangshohlraum auf die hochfrequenten Schwingungen abgestimmt sein. Diese Forderungen sind schwierig zu erfüllen und haben bisher die Benutzung solcher Vierpolröhrenschaltungen bei Frequenzen über 100 MHz beschränkt.

Wenn man versucht, den koaxialen Eingangshohlraum durch Verstellung der Länge des Gitterhohlraums abzustimmen, so findet man häufig, daß nach Erreichung der Resonanz des Eingangskreises die zwischen der Kathode und dem Steuergitter sowie dem Schirmgitter bestehenden Spannungen nicht gleich groß ausfallen. Es treten also, selbst wenn die Eingangsleitung bei einer bestimmten Wellenlänge auf Resonanz abgestimmt ist, an ihren beiden Enden verschiedene Augenblickswerte der Hochfrequenzspannung auf. Daher nimmt das

Schirmgitter ein Hochfrequenzpotential an, das verschieden von dem an der Kathode existierenden Hochfrequenzpotential ist. Derartige Potentialdifferenzen bewirken aber meistens eine Gegenkopplung des Verstärkers. Es kann aber auch eine Rückkopplung und somit eine Schwingungserregung auftreten, wenn die Hochfrequenzspannung zwischen ' Kathode und Steuergitter gegenphasig zu. der Hochfrequenzspannung zwischen Steuergitter und ίο Schirmgitter ist.

Diese Spannungsdifferenz zwischen Anfang und Ende der Eingangsresonanzleitung rührt daher, daß in der Röhre die Elektrodenkapazität zwischen dem Steuergitter und der Kathode nicht dieselbe ist wie zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter, und zwar wegen der notwendigerweise verschiedenen geometrischen Gestalt dieser Röhrenelemenfe sowie ihrer verschiedenen Abstände.

Gemäß der Erfindung wird eine Schaltungsanordzo nung für eine UKW-Röhre mit Anode, Kathode, Steuergitter und Schirmgitter vorgeschlagen, welche als Eingangsleitung eine abstimmbare Resonanzleitung enthält, deren eines Ende an das Schirmgitter und an das Steuergitter der Röhre angeschlossen ist, während das andere Ende dieser Leitung an die Kathode und an das Steuergitter angeschlossen wird. Dabei sind Einrichtungen vorhanden, mittels deren die Resonanzleitung durch Änderung ihrer Länge abgestimmt werden kann. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und zweiten Leiter der Resonanzleitung und auf nur einem dieser Leiter verschiebbar ein leitendes Element vorgesehen wird, welches eine verteilte Kapazität und Induktivität besitzt und daher in Verbindung mit dem betreffenden Leiter einen Teil eines Wellenleiters bildet. Durch die Einfügung dieses verschiebbaren Elementes wird ein Transformator verstellbaren Übersetzungsverhältnisses zur Widerstandsanpassung geschaffen, so daß die Widerstände an den beiden Enden der abstimmbaren Resonanzleitung einander angepaßt werden können.

Fig. ι stellt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vierpolleistungsverstärkerröhre dar. Fig. 2 ist ebenfalls ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vierpolröhre.

In Fig. ι ist mit 11 eine Vakuumröhre bezeichnet, welche eine Anodenklemme 13, eine Schirmgitterklemme 15, eine Steuergitterklemme 17 und zwei Glühkathodenklemmen 19 besitzt. Die Hohlraumresonatoranordnung enthält einen abgestimmten Eingangs- und einen abgestimmten Ausgangskreis. Der Eingangshohlraum besteht aus einem äußeren Metallzylinder 21, an dem mechanisch ein mit der Schirmgitterklemme 15 in Berührung stehender Ring 23 befestigt ist, wobei dieser Ring durch eine Mehrzahl von Kontaktfedern gebildet wird, und ferner noch aus einem inneren Metallzylinder 25, an dem mechanisch Kontaktfedern 27 befestigt sind, welche die Kathode berühren, sowie außerdem aus einer zylindrischen metallischen Zwischenwand 29. Diese zylindrische Zwischenwand 29 ist mechanisch an dem Außenzylinder 21 befestigt, ist aber elektrisch von ihm isoliert. Die wirksame Länge der Zwischenwand 29 ist mittels eines zylindrischen Rohres 31 einstellbar, wobei 'das Rohr 31 mit der Wand 29 in leitender Verbindung steht und ihr gegenüber mechanisch verschiebbar ist. Dabei wird der elektrische Kontakt mittels der Federn 33 am Ende der Wand 29 und des Rohres 31 hergestellt.

- Dem Eingangshohlraum wird über eine koaxiale Eingangsleitung 35, die durch eine öffnung in der äußeren Zylinderwand 21 hindurchläuft und durch eine Kopplungsscheibe 37 im Innern des Hohlraumresonators abgeschlossen ist, Hochfrequenzenergie zugeführt. Ein hohler, metallischer Ring 41, der einen äußeren Durchmesser besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser des Innenzylinders 25, umgibt diesen Innenzylinder und ist längs desselben verschiebbar. Zwischen dem Ring 41 und dem Innenzylinder 25 wird durch zwei Federringe 42 ein elektrischer Kontakt gewährleistet.

Der Eingangshohlraum ist an seinem der Röhre 11 abgewendeten Ende mittels einer metallischen Ringscheibe 43 abgeschlossen, welche sowohl mit dem Innenzylinder 25 als mit dem Außenzylinder 21 in leitender Verbindung steht. Diese Abschlußscheibe 43 ist mit Löchern versehen, durch welche go Isolierstäbe 44 zur Verstellung des Ringes 41 in der Längsrichtung des Innenzylinders 25 hindurchlaufen. Außerdem ragen durch andere derartige Löcher der Scheibe 43 noch Stäbe 46 hindurch, die dazu dienen, den Ring 31 zu verstellen, wodurch die Gesamtlänge der dem Gitter zugeordneten Anordnung 29, 31 bestimmt wird.

Ein Ausgangshohlraum ist koaxial und außerhalb eines Teils des Eingangshohlraums angeordnet. Die Außenwand 21 des Eingangshohlraums dient somit als Innenwand des Ausgangshohlraums, während als Außenleiter dieses Ausgangshohlraums ein äußerer metallischer Anodenzylinder 45 dient. Der koaxiale Ausgangshohlraum ist mittels eines einstellbaren ringförmigen Kurzschlußbügels 47, der die Wände 21 und 45 überbrückt, auf Resonanz abgestimmt. Die verstärkte Hochfrequenzenergie wird dem Ausgangshohlraum mittels einer Kopplungsschleife 49 entnommen, die mit einer koaxialen Ausgangsleitung 51 verbunden ist, welche ihrerseits durch eine öffnung in der äußeren Anodenhohlraumwand 45 hindurchläuft. Es sei bemerkt, daß der Ausgangshohlraum statt koaxial und außerhalb des Eingangshohlraums angeordnet zu werden, wie es in der Zeichnung der Fall ist, gegebenenfalls auch scheibenartig ausgeführt werden kann oder als koaxialer oder Wellenleiterhohlraum, der in entgegengesetzter Richtung wie der Eingangshohlraum verläuft, oder in anderer bekannter Weise. Die erfindungsgemäße Abstimmeinrichtung des Eingangshohlraums kann auf alle diese Ausführungen des Ausgangshohlraums angewendet werden. Die Elektronenröhre 11 ist in der Resonanzhohlräumanordnung mittels einer die Anode tragenden Platte 53 befestigt, die mit einer von der Anodentragplatte53 nach abwärts verlaufenden Schulter 55

versehen ist. Die Anodenklemme 13 ruht auf der Schulter 55 und trägt das Gewicht der ganzen Röhre 11.

Die Anodenbetriebsspannung wird der Anode 13 der Elektronenröhre 11 über eine Anodenspeiseleitung 57 zugeführt, die an die positive Klemme B + einer Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und zwar über einen zwischen der Anodentragplatte 53 und der Anodenklemme befindlichen Kontaktring 59.

Die Anodentragplatte 53 ist mechanisch mit einer Deckplatte 61 verbunden, ist jedoch elektrisch ihr gegenüber isoliert, wobei die Deckplatte 61 mechanisch und elektrisch mit der äußeren Anodenwand 45 verbunden ist. Dabei besteht die Isolation der Anodentragplatte 53 von der Deckplatte 61 aus einer Isolierschicht 63. Diese aus der Anodentragplatte 53, der Deckplatte 61 und dem dielektrischen Material 63 bestehende Anordnung bildet einen Kondensator zwischen der Anodentragplatte 53 und der Deckplatte 61.

Ein Schirmgitterkondensator ist zwischen dem die Schirmgitterklemme berührenden Ring 23 und dem oberen Ende des Außenzylinders 21 des Eingangskreises angeschlossen. Mittels einer Isolierscheibe 65, die beispielsweise aus Glimmer oder einem isolierenden Kunststoff, wie Polyäthylen, bestehen kann, ist der das Schirmgitter berührende Ring 23 von der Außenwand 21 elektrisch getrennt, wobei dieses Isoliermaterial gleichzeitig das Dielektrikum für den Schirmgitterkondensator bildet. Dem Schirmgitter kann eine geeignete Gleichspannung mittels einer abgeschirmten Leitung 66 zugeführt werden, die an der äußeren Zylinderwand 21 befestigt ist und unmittelbar an dem die Schirmgitterklemme berührenden Ring 23 liegt.

Wie in der Zeichnung dargestellt, kann die Anordnung auch einen parallel zum Glühdraht liegenden Kondensator enthalten in Form von Distanzscheiben aus Isoliermaterial 67, die zwischen den die Glühkathode berührenden Federn 27 und dem oberen Ende des Innenzylinders 25, an dem die Federn 27 befestigt sind, liegen. Den Glühkathodenklemmen 19 wird die Heizenergie durch zwei Leitungen zugeführt, die vorteilhafterweise innerhalb des Innenzylinders 25 verlaufen, wo sie keine Störung für die übrige elektrische Schaltung bewirken.

Die Vorspannung und die Eingangssignalspannung werden der Steuergitterklemme 17 über ein abgeschirmtes Gitterkabel 71 zugeführt, wobei das Gitterkabel auch gegebenenfalls durch den Innenraum des Innenzylinders 25 sowie durch eine Öffnung 72 in der Innenwand 25 hindurchlaufen kann, um an einer Klemme 73 des Gitterzylinders 29 zu enden. Auf diese Weise wird ein Gleich- und Wechselstromweg zur Steuergitterklemme 17 über die abgeschirmte Gitterleitung 71, die Klemme 73, die Gitterzylinder 29, 31 und den das Steuergitter berührenden Ring 74 geschaffen.

Zum Betrieb von Vierpolröhren als gittergesteuerte Hochleistungsverstärker im Bereich sehr hoher Frequenzen und ultrahoher Frequenzen müssen zwei Bedingungen erfüllt werden. Es muß nämlich erstens der Eingangshohlraum bei der Betriebsfrequenz in Resonanz sein, und zweitens müssen die Kathode und das Schirmgitter der Vierpolröhre für das Hochfrequenzsignal auf derselben Spannung liegen.

Die Gitterzylinder 29, 31 teilen den Eingangshohlraum bei der erfindungsgemäßen Anordnung in zwei Teile, nämlich in einen Kathoden-Steuergitter-Teil und einen Steuergitter-Schirmgitter-Teil. Der Kathoden-Steuergitter-Teil wird durch einen Teil der Koaxialleitung gebildet, in welcher die rohrförmige Innenwand 25, die ihrerseits an die Kathodenklemmen 19 angeschlossen ist, den Innenleiter und die Innenfläche der Rohre 29 und 31 den Außenleiter bilden. Der Steuergitter-Schirmgitter-Teil ist ein Teil der koaxial zum Kathoden-Steuergitter-Teil und außerhalb desselben liegenden Leitung, in welcher die Außenfläche der Rohre 29 und 31 als Innenleiter und die mit dem Schirmgitter verbundene zylindrische Außenwand 21 als Außenleiter dienen. Der Eingangshohlraum kann als eine Übertragungsleitung von der Längenausdehnung einer vollen Wellenlänge betrachtet werden, deren einer Teil über den anderen zurückgefaltet ist, so daß eine gemeinsame Wand (nämlich die Wand 29 und die Hilfswand 31) gleichzeitig als Außenleiter des einen Leitungsteils und als Innenleiter des anderen Leitungsteils dienen. Der Eingangskreis wird durch Verstellung der Gesamtlänge des Gitterzylinders 29 und des Hilfszylinders 31 auf Resonanz abgestimmt. Der Eingangskreis arbeitet dann als eine in Resonanz befindliche Leitung von der Länge λ, deren eines Ende an Kathode und Steuergitter und deren anderes Ende am Steuergitter und Schirmgitter liegt.

Für den Frequenzbereich, für den die Erfindung vorwiegend verwendet werden soll, ist der außerhalb der Röhre liegende Teil der Resonanzleitung kürzer als eine ganze Wellenlänge, und zwar weil die Röhrenelektroden selbst für diese Frequenzen nicht als kurz gegen die Wellenlänge betrachtet werden können.

Der Widerstand an den beiden Enden der Koaxialleitung von der Länge λ, welche den Eingangshohlraum bildet, kann der Kapazität zwischen den an die Leitung angeschlossenen Elektroden der Röhre angepaßt werden, und zwar dadurch, daß man das Verhältnis der Durchmesser des Innenleiters und des Außenleiters .beider Leitungsteile entsprechend bemißt. Diese Anpassung läßt sich mit einiger Annäherung bereits beim Entwurf eines Hohlraumresonators unter Berücksichtigung der Eigenschaften einer bestimmten zu verwendenden Röhrentype erreichen. Jedoch variieren die Impedanzen zwischen den Elektroden von Röhrentype zu Röhrentype erheblich, und es treten sogar noch beträchtliche Unterschiede innerhalb einer Serie derselben Type auf, und zwar insbesondere bei Leistungsverstärkerröhren für 5, 10 oder mehr kW bei sehr hohen und bei ultrahohen Frequenzen. Da die Wellenlänge bei diesen Frequenzen in derselben Größenordnung liegt wie die Abmessungen

der Elektronenröhre und ihrer Bestandteile, ist es untunlich, wenn nicht unmöglich, Kreise mit konzentrierten Schaltelementen an die Klemmen der Röhre zur Symmetrierung der Hochfrequenzspannungen anzuschließen. Außerdem ist es mechanisch unbequem, die Widerstände der Leitungsteile, welche den Eingan'gshohlraum bilden, dadurch zu verstellen, daß man die Größe der Leitungsteile selbst ändert.

ίο Das Durchmesserverhältnis des Innenleiters und des Außenleiters des einen Teils des koaxialen Eingangshohlraums wird gemäß der Erfindung dadurch geändert, daß man einen auf dem Innenzylinder 25 verschiebbaren Ring 41 benutzt. Da der Ring 41 einen äußeren Durchmesser besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser des Innenzylinders 25, hat der Teil der Leitung zwischen dem Ring 41 und der Gitterwand 29 oder Hilfswand 31 einen anderen Verhältniswert von Innenzu Außendurchmesser als der Rest der Leitung zwischen dem Innenzylinder 25 und der Gitterwand 29 bzw. Hilfswand3i. Der Teil der Leitung des Eingangshohlraums, der an den Ring 41 angrenzt, besitzt daher eine andere Impedanz als der Rest desselben Teils der gefalteten Leitung.

Der Augenblickswert der Hochfrequenzspannung zwischen dem Ende der Hilfswand 31 und den angrenzenden Leitern der beiden Teile der Leitung (Außenwand 21 und Ring 41) wird in den eingesetzten Teil der Leitung von abweichenden Abmessungen hineintransformiert, wobei dieser eingesetzte Teil durch den Ring 41 und die Gitterwandanordnung 29 und 31 gebildet wird. Die Größe der Spannungstransformation ist durch Ver-Schiebung des Ringes 41 längs des Innenzylinders 25 wählbar. In der einen Stellung des Ringes auf dem Innenzylinder 25 tritt für vorgegebene Resonanzverhältnisse dieselbe Hochfrequenzspannung, welche zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter erscheint, auch zwischen dem Steuergitter und der Kathode auf. Ein derartiger Abgleich der Hochfrequenzspannungen im Eingangskreis ermöglicht den Betrieb der Vielgitterröhre als Leistungsverstärker mit maximalem Wirkungsgrad unter Benutzung von abstimmbaren Hohlraumresonanzkreisen bei verschiedenen Frequenzen und außerdem bei Röhren mit verschiedenen Innenwiderständen.

Die Länge des Ringes 41, in der Längsrichtung des Innenzylinders 25 gemessen, die man für eine bestimmte Spannungstransformation zum Abgleich der Hochfrequenzspannungen zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter nötig hat, hängt von der Änderung des Verhältnisses Innendurchmesser zu Außendurchmesser ab. Es wurde gefunden, daß ein Ring 41, der das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser von etwa 1,6 auf etwa 1,2 verkleinert, eine Widerstandsänderung hervorruft, bei der die Gesamtlänge des Ringes 41 zwischen ein Achtel und ein Zwanzigstel der Betriebswellenlänge liegen kann. Natürlich braucht nur ein kleiner Teil dieser Länge zwischen die beiden Leiter der Eingangsleitung, deren Durchmesserverhältnis geändert wird, eingeschaltet zu werden. Ein Ring 41 von ein Zwölftel der mittleren Betriebswellenlänge des betreffenden Hohlraumresonators hat sich bewährt.

Der Ring 41 erfüllt auch dieselbe elektrische Funktion auf ganz ähnliche Weise, wenn er auf die Innenseite der Gitterzylinder 29, 31, d.h. gegenüber der Wand 25, angebracht wird. In dieser Lage beeinflußt er das Verhältnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser desjenigen Teils der Leitung, der zwischen den Kathodenklemmen 19 und der Steuergitterklemme 17 liegt. Der Ring kann natürlieh auch in die andere Seite der Leitung eingesetzt werden, so daß er zwischen der Innenfläche des Außenzylinders 21 und der Außenfläche des Gitterzylinders 29, 31 liegt. Es hat sich aber als bequem herausgestellt, den Ring in der in der Zeichnung dargestellten Weise auf dem Innenzylinder 25 anzubringen, da in diesem Fall der Ring nicht mit der Eingangsleitung 35 und der Eingangsscheibe 37 in Kollision kommt und auch die Einstellung der Gitterzylinder 29 und 31 nicht stört.

Wenn man bei der oben beschriebenen Anordnung einen. Ring 41 als einen die Spannung transformierenden Teil der Koaxialleitung zusammen mit den Gitterzylindern 29, 31 benutzt, kann man einen einstellbaren Kurzschlußbügel zur Verstellung der Länge des Eingangskreises auf Resonanz entbehren. Bei der beschriebenen Anordnung, welche einen Einsatzteil einer Leitung von abweichenden Abmessungen in den Kathoden-Steuergitter-Teil der Resonanzleitung besitzt, hat sogar ein Kurzschlußbügel (wie der ringförmige Kurzschlußbügel 47 des Ausgangshohlraums) auf die Abstimmung zwischen dem Innenzylinder 25 und dem Außenzylinder 21 nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß. Wenn man einen derartigen Kurzschlußbügel vollständig fortläßt, wird die Abstimmung · vereinfacht und erleichtert und der mechanische Aufbau weniger schwierig.

Ein Luftstrom zur Kühlung sowohl des Resonanzhohlraums als auch der Röhre selbst kann leicht über zwei Leitungen geführt werden. Der Luftstrom kann den Innenzylinder 25 durchsetzen, wobei seine Richtung durch Pfeile angedeutet ist. Dieser Kühlluftweg verläuft durch den Innenraum des Innenzylinders 25, umspült die Heizleitungen 69, durchsetzt die Löcher 75 des Innenzylinders 25, tritt sodann durch Löcher im Gitterklemmenring 74 hindurch und verläßt die Röhre durch den Steuergitter-Schirmgitter-Teil des Eingangshohlraums sowie die Absaugöffnungen yy im Außenzjdinder 21.

Ein weiterer Luftstrom kann den Ausgangshohlraum umspülen und durch Einlaßöffnungen 79 in das Innere des äußeren Anodenzylinders 45 des Ausgangshohlraums eintreten. Ein Teil dieser Kühlluft, deren Strömungsverlauf ebenfalls durch Pfeile angedeutet ist, verläuft durch den Ausgangshohlraum nach abwärts und tritt durch eine Reihe von Absaugöffnungen 81 aus. Der andere Teil veräuft nach aufwärts an den Anodenkühlfahnen der Röhre 11 vorbei.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die sich in Betrieb zwischen i8o und 300 MHz bewährt hat, hatte die folgenden Abmessungen: Die Elektronenröhre 11 war eine luftgekühlte Vierpolröhre von der RCA-Versuchstype A 2505 A. Der Innenzylinder 25 hatte einen äußeren Durchmesser von 9,18 cm und bestand aus Kupferrohr von 0,24 cm Wandstärke. Natürlich sind auch andere Metalle, z. B. Aluminium, verwendbar. Die Außenwand 21 besaß dieselbe Dicke und einen Innendurchmesser von 21,2 cm. Die Gitterzylinder 29, 31 hatten einen mittleren Durchmesser von 15,88 cm, wobei der Zylinder 29 aus einem Rohr von 0,16 cm Wandstärke und 16,35 ^cm Durchmesser bestand und der Hilfszylinder 31 aus einem Rohr von 15,88 cm Durchmesser bei derselben Wandstärke·. Der Gitterzylinder 29 besaß eine Länge von 22,3 cm und der Hilfszylinder 31 eine Länge von 15,25 cm. Die beiden Zylinder 29, 31 waren zwischen 24,7 cm und 38,73 cm Gesamtlänge verstellbar unterhalb des Steuergitterringes 74.

Der Ring 41 besaß einen Außendurchmesser von 12,7 cm und eine Länge von 10,15 cm und war längs des Rohres 25 innerhalb 24,07 cm verschiebbar. Der Schirmgitterring 23 und die Kathodenkontaktfedern 2"j sowie der Steuergitterring 74 und schließlich der Anodenring 59 bestanden aus Phosphorbronze mit Silberplattierung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit.

Der Anodenkondensator wurde dadurch gebildet, daß die Anodentragplatte 53, die aus Kupfer von 0,63 cm Dicke bestand, von der Deckplatte 61 in einem bestimmten Abstand angebracht war, wobei die Deckplatte 61 aus einem Ring von 0,63 cm Dicke, einem Innendurchmesser von 21,03 ^{cm un}d einem Außendurchmesser von 33 cm bestand. Das Dielektrikum des Anodenkondensators bestand aus einem Distanzring 63 aus Polyäthylen von 0,76 mm Dicke. Als Schirmgitterkondensator wurde zwischen den Schirmgitterring 23 und die Oberseite des Außenzylinders 21 eine Glimmerscheibe 65 von 0,25 mm Dicke eingesetzt. Der Kathodenkondensator wurde durch Einsetzen einer Glimmerscheibe derselben Dicke zwischen die Federn 27 und das obere Ende des Innenzylinders hergestellt.

Die äußere Anodenwand besaß einen Innendurchmesser von 27,3 cm und eine Dicke von 3,2 mm. Die Auskopplungsschleife 49 hatte eine Höhe von 5,08 cm und reichte in den Hohlraum 3,8 cm von der Außenwand 45 aus hinein. Sie bestand aus einem Kupferband von den Abmessungen 0,24 X 1,27 cm. Der Außenleiter der Ausgangsleitung 51 besaß einen Innendurchmesser von 7,61 cm, während der Innenleiter einen Außendurchmesser von 4,6 cm besaß.

Die Eingangsleitung 35 hatte einen Innendurchmesser von 3,65 cm, während der Innenleiter einen Durchmesser von 1,6 cm besaß und die Einkopplungsscheibe 37 4,14 cm Durchmesser hatte.

Über die Eingangsleitung 35 wurde dem System eine Steuerfrequenz von 216 MHz zugeführt. Der Eingangskreis war durch Einregelung der Länge der Gitterzylinder 29,31 auf Resonanz abgestimmt.

Sodann wurde der Ring 41 ein wenig längs des Innenzylinders 25 verstellt, um eine Spannungs- 6g symmetrierung herzustellen, und ein Feinabgleich der Länge der Gitterzylinder 29, 31 vorgenommen, um wieder den Resonanzzustand zu erreichen. In dieser Weise wurde abwechselnd der Ring 41 verstellt und die Länge der Gitterzylinder nachgeregelt, bis keine Hochfrequenzspannung mehr zwischen Kathode und Schirmgitter vorhanden war, wie sich durch ein Maximum der Ausgangsleistung der Röhre feststellen ließ. Diese abwechselnde und zur Abstimmung dienende Einstellung des Ringes 41 einerseits und der Länge der Gitterzylinder 29, 31 andererseits sind deshalb von Vorteil, da eine zu starke Verschiebung des Ringes 41 eine gewisse Verstimmung des Eingangskreises hervorruft und ferner ein Absinken der Ausgangsleistung, so daß möglicherweise der Punkt mit genauem Spannungsgleichgewicht und genauer Resonanz des Eingangshohlraums nicht mehr deutlich erkennbar ist.

Die Verstimmungswirkung des Ringes rührt davon her, daß er innerhalb des ersten Achtels der Wellenlänge vom Ende der Gitterzylinder 29, 31 an gerechnet liegt. Die Bewegung der zusätzlichen Kapazität dieses Teils der gefalteten Leitung, die zwischen den Gitterzylindern 29, 31 und dem Ring 41 auftritt, ändert unerwünschterweise die elektrische Länge der Leitung und bewirkt somit eine Verstimmung des Eingangskreises.

Bei einer Betriebsfrequenz von 216 MHz wurde gefunden, daß bei konstanter Spannung zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter eine Verstellung des Ringes 41 um 2,54cm das Verhältnis von Schirmgitter-Kathoden-Spannung zu Steuergitter-Schirmgitter-Spannung um etwa 20% änderte. Es wurde außerdem festgestellt, daß, wenn der Ring 41 näher an der Kathode lag, der Spannungshub an der Kathode gegenüber demjenigen am Schirm größer war, während bei größerem Abstand des Ringes 41 von der Kathode als der Spannung Null entsprach, die Kathode einen Hochfrequenzspannungshub zeigte, der niedriger als derjenige am Schirmgitter war im Vergleich zu einem Vergleichspotential, z. B. zur Erde.

In Fig. 2, die einen Längsschnitt einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält, ist eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Anordnung des Spannungsübersetzungsteils verwendet. Eine ringförmige Hülse 41' ist verschiebbar auf dem Innenzylinder 25 angebracht. Der Kontakt zwischen der Hülse 41' und dem Innenzylinder 25 wird durch einen Federring 42 wie bei dem Ring 41 in Fig. 1 hergestellt.

Am anderen Ende der verschiebbaren Hülse 41' ist ein Ring von Kontaktfedern 42' vorgesehen, der die Verbindung zu einer feststehenden Hülse 48 herstellt. Die feststehende Hülse 48 bildet einen Ansatz der verschiebbaren Hülse 41' und ist der Rohre 11 abgewendet. Die feststehende Hülse 48 liegt außerhalb des Innenzylinders 25 und koaxial zu ihm. Ebenso wie der Innenzylinder 25 befindet sich auch die feste Hülse 48 in elektrischem

Kontakt mit der metallischen ringförmigen Abschlußscheibe 43 und ist mechanisch an ihr befestigt.

Die Länge der Gitterzylinder 29, 31 ist mittels der Abstimmstäbe 46 aus Isoliermaterial, die durch öffnungen in der Scheibe 43 hindurchreichen, verstellbar. Die wirksame elektrische Länge der Hülsenanordnung 41', 48 ist mittels Stäbe 44' aus Isoliermaterial, die an der Ringhülse 41' befestigt sind, einstellbar. Diese Stäbe laufen ebenfalls durch Löcher in der Scheibe 43 hindurch.

Im übrigen ist die Anordnung nach Fig. 2 ebenso getroffen, wie die in Fig. 1 dargestellte.

Die Wirkungsweise des Hohlraumresonators nach Fig. 2 unterscheidet sich in mehrfacher Weise von derjenigen nach Fig. 1. In Fig.i liegt der Ring 41, der mit den Gitterzylindern 29, 31 zusammen-• wirkt, im ersten Achtel der Wellenlänge, vom Ende der Gitterzylinder 29, 31 an gemessen. Bei jeder Verstellung des Ringes 41 änderte sich auch die Spannungsübersetzung des Leitungsabschnittes. Dabei bewirkt die Änderung der Lage der zusätzlichen Kapazität zwischen dem Ring 41 und den Gitterzylindern 29, 31 auch eine Änderung der elektrischen Leitungslänge und daher eine Verstimmung des Eingangskreises. Um die Größe dieser Verstimmung, die mit der Verstellung der Lage der erwähnten zusätzlichen Kapazität unvermeidbar verknüpft ist, möglichst klein zu halten, kann man grundsätzlich die Länge der Hülsen 41', 48 so vergrößern, daß die Diskontinuität am Kontakt 42 etwa um ein Achtel der Wellenlänge vom Ende der Gitterzylinder 29, 31 entfernt ist. Da die Koaxialleitung in der Nähe des Beginns der Gitterzylinder 29, 31 kontinuierlich verläuft, führt eine kleine Verstellung von 41', 42 nur zu einer sehr geringen oder zu gar keiner Änderung der Resonanzfrequenz des Eingangsresonators und ändert doch das Übersetzungsverhältnis in der gewünschten Weise.

Das Ende der ringförmigen Hülse 41', 48 kann zwischen etwa ein Sechzehntel und ein Viertel der Wellenlänge, vom Faltungspunkt der Eingangsleitung oder vom Ende der Gitterhülsen 29, 31 an gerechnet, verstellbar gemacht werden, um eine unmittelbare Steuerung der Amplitude und Phase der zwischen dem Steuergitter und der Kathode einerseits und dem Steuergitter und dem Schirmgitter andererseits auftretenden Spannung zu ermöglichen.

Ein Vorteil der Konstruktion nach Fig. 2, d. h. der Benutzung der ringförmigen Hülsen 41', 48, besteht darin, daß die zahlreichen abwechselnd vorzunehmenden Verstellungen der Länge der Gitterhülsen 29, 31 einerseits und der Länge des Ringes andererseits nicht mehr notwendig sind, wie es bei der Anordnung nach Fig. 1 der Fall war. Diese Verschiedenheit des Abstimmungsvorgangs und die bequemere Ausführung gemäß Fig. 2 werden in erster Linie dadurch erreicht, daß, wie bereits oben erwähnt, die Verstellung der Lage der Ringhülse 41' in der Nähe des Punktes, der einen Abstand von ein Achtel Wellenlänge hat, keine Verstimmung des Eingangsresonanzkreises mit sich bringt. Da infolge der Änderung des Durchmesser-Verhältnisses eine verteilte Kapazität zwischen den beiden Leitungen, die vom Ende der Gitterhülsen 29, 3.1 ausgehen, wirksam wird, tritt eine nennenswerte Verkürzung der Leitung für einen endlichen Zuwachs der Kapazität in der Nähe des Endes der Gitterhülsen 29, 31 auf. Da jedoch die Länge desjenigen Teils der Leitung, längs dessen das Durchmesserverhältnis sich ändert, zunimmt, wird der Betrag der Verkürzung je Einheit des Kapazitätszuwachses geringer. In der Nähe des Punktes, der um ein Achtel der Wellenlänge vom Gitterhülsenende entfernt ist, tritt keine Zunahme der Leitungslänge auf, wenn man den gleichen endlichen vorgegebenen Betrag von zusätzlicher verteilter Kapazität zwischen die beiden Leitungen einfügt. Auf der anderen Seite des erwähnten Punktes hat die Einfügung einer zusätzlichen verteilten Kapazität durch Änderung des Durchmesserverhältnisses des Innen- und des Außenleiters eine Leitungsverlängerung zur Folge in dem Sinne, daß die Leitung einem Viertelwellenlängentransformator nahekommt.

Die Anordnung ist ferner als. Frequenzvervielfacherstufe verwendbar, wobei dann der Eingangskreis mit der Grundwelle der gegebenen und zu vervielfachenden Frequenz auf Resonanz eingestellt werden muß und der Ausgangskreis sich in bekannter Weise mit der gewünschten Frequenz in Resonanz befinden muß.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich insbesondere zum Betrieb von Hochleistungröhren bei Frequenzen zwischen 100 und 1000 MHz bei allen Werten des Leistungspegels.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung für die Benutzung bei Elektronenröhren für ultrakurze Wellen mit Anode, Kathode, Steuergitter und Schirmgitter unter Verwendung einer als Eingangsleitung dienenden abstimmbaren Resonanzleitung, deren eines Ende mit dem Schirmgitter und dem Steuergitter und deren anderes Ende mit der Kathode und dem Steuergitter verbunden ist, sowie unter Verwendung von Mitteln zur Änderung der Leitungslänge zwecks Abstimmung der Eingangsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Leitern der Resonanzleitung ein einstellbares leitendes Element liegt, welches sich auf einem dieser Leiter verschieben läßt und welches eine verteilte Kapazität und Induktivität besitzt, so daß es mit dem betreffenden Leiter einen Teil eines Wellenleiters bildet und durch die Einfügung dieses leitenden Elementes ein Transformator . von veränderlichem Übersetzungsverhältnis zur Widerstandsanpassung gebildet wird, um die Beziehung zwischen den Widerständen an den beiden Enden der Leitung zu beeinflussen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzleitung eine

   Koaxialleitung ist und das einstellbare Element die Form einer koaxialen Hülse besitzt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des einstellbaren Elementes ihrerseits verstellbar ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzleitung eine gefaltete Koaxialleitung ist, daß ihr erster Leiter einen inneren und einen äußeren Metallzylinder aufweist, die koaxial zueinander liegen und am Ende über einen Metallkörper verbunden sind, daß der zweite Leiter aus einem dritten Metallzylinder besteht, der koaxial zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder liegt, daß der dritte Zylinder so ausgebildet ist, daß seine Länge, die geringer ist als die der anderen Zylinder, verstellbar ist, und daß wenigstens ein Teil des verschiebbaren leitenden Elementes im Raum zwischen zwei benachbarten Zylindern liegt, so daß die Widerstände der Leitung auf beiden Seiten der Faltstelle relativ zueinander verändert werden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Element aus zwei Zylindern besteht, die teleskopartig zueinander angeordnet sind und einen mittleren Durchmesser besitzen, der zwischen demjenigen des inneren und des dritten Zylinders liegt, wobei das freie Ende eines dieser zusätzlichen Zylinder mit dem Metallkörper verbunden ist, der den inneren mit dem äußeren Zylinder verbindet, während das freie Ende des anderen der zusätzlichen Zylinder auf dem inneren Zylinder gleitend verschiebbar ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gleitend verschiebbare Element aus einem Ring besteht, der sich auf dem inneren Zylinder befindet, und zwar in der Nähe der Faltstelle der Resonanzleitung, so daß es über das Ende des dritten Zylinders hinausragt.
7. 7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kopplungsmittel zur Zuführung eines Hochfrequenzsignals vorhanden sind und diese mit der Resonanzleitung in der Nähe des an das Schirmgitter anzuschließenden Endes verbunden sind und daß eine Übertragungsleitung an den zweiten Leiter der Resonanzleitung zur Zuführung eines Modulationssignals angeschlossen ist.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzleitung eine gefaltete Koaxialleitung mit drei koaxial zueinander angeordneten Metallrohren ist, daß das innere und das äußere dieser Rohre den ersten Leiter der Resonanzleitung bilden und der zwischen ihnen liegende Rohrteil den zweiten Leiter der Resonanzleitung, daß der innere und der äußere Teil länger sind als der mittlere Teil und elektrisch an denjenigen Enden miteinander verbunden sind, die von den an die Elektroden der Röhre anzuschließenden Enden abgewandt sind, und daß das einstellbare Element einen metallischen Einsatzring darstellt, welcher zwischen zwei der genannten Rohre liegt, aber nur mit einem dieser Rohre in Verbindung steht.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz die Form einer Hülse besitzt, die von einem Punkt der wenigstens ein Sechzehntel der mittleren Betriebswellenlänge vom inneren Ende des mittleren Rohres entfernt ist und bis zu demjenigen Punkt reicht, an welchem das innere und das äußere Rohr miteinander verbunden sind.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz aus einer Hülse besteht, die von einem Punkt innerhalb des ersten Achtels der mittleren Betriebswellenlänge, vom inneren Ende des mittleren Rohres an gerechnet, bis zu einem Punkt jenseits des inneren Endes kurz vor dem Verbindungspunkt des inneren und äußeren Teils reicht.

    Angezogene Druckschriften:
    USA.-Patentschrift Nr. 1 941 542.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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