DE940418C

DE940418C - Mixing tubes with built-in secondary electron multiplier

Info

Publication number: DE940418C
Application number: DEF4598D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Flechsig; Max Dr Sandhagen
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Philips GmbH
Priority date: 1940-05-15
Filing date: 1940-05-16
Publication date: 1956-03-15

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 15. MÄEZ1956ISSUED MARCH 15, 1956

F 4598 VIII c j 2igF 4598 VIII c j 2ig

(Ges. v. 15. 7. 1951)(Ges. Of July 15, 1951)

In modernen Empfangsisehaltungen werden heute allgemein Mischröhren zur Überlagerung der Empfangsfrequenz mit einer Oszillatorfrequianz verwendet. Diese Mischröhren bestehen im wesentlichen aus einer Glühkathode, einem normalen Steuergitter sowie einem diesem Steuersystem nachgeordneten weiteren Steuersystem, welches zur Einführung der Überlagerumgsfrequenz dient. Dabei wird das erste Steuergitter wie üblich im Raumladegebiet betrieben. Das zweite Steuersystem arbeitet nach dem Prinzip der sogenannten Verteilungssteuerung, d. h., es wird ein Teil des auf die Steuerelektrode zu fließenden Elektronenstromes auf eine Sammelelektrode gelenkt, während ein anderer Teil der Ausgangselektrode zugeführt wird.In modern reception attitudes today generally mixing tubes for superimposing the receiving frequency with an oscillator frequency used. These mixing tubes essentially consist of a hot cathode, a normal one Control grid as well as a further control system downstream of this control system, which is to be introduced the superposition frequency is used. As usual, the first control grid is in the space loading area operated. The second control system works on the principle of so-called distribution control, d. that is, it becomes part of the electron current to be flowing to the control electrode directed to a collecting electrode, while another part is fed to the output electrode.

Normalerweise besteht das Verteilungssystem aus einer positiven Beschleunigungselektrode, welche dem ersten Steuergitter nachgeordnet ist und die Rolle der Sammelelektrode übernimmt, und einem zweiten Steuergitter sowie gegebenenfalls weiteren Schirmelektroden, auf deren Bedeutung hier nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Dem zweiten Steuergitter wird die Überlagerungsfrequenz von einem Ctezillatorsystem geliefert, welches entweder in derselben Röhre mit eingebaut oder außerhalb der Röhre vorgesehen wird. Die Röhre besitzt jedoch eine Anzahl Nachteile, die Anlaß zu verschiedenen Änderungsvorschlägen gegeben haben. Es bildet sich nämlich in der Verteilungssteuerstufe zwischen dem Steuergitter undUsually the distribution system consists of a positive accelerating electrode, which is arranged downstream of the first control grid and takes on the role of the collecting electrode, and one second control grid and, if necessary, further screen electrodes, the meaning of which is not here needs to be discussed further. The superposition frequency is supplied to the second control grid by an oscillator system, which is either built into the same tube or provided outside the tube. the However, tube has a number of disadvantages which have given rise to various proposals for amendment to have. Namely, it forms in the distribution control stage between the control grid and

der Beschleunigungselektrode eine Raumladung aus, deren Dichte im Rhythmus der Oszillatorfrequenz schwankt. Bei großen Steueramplituden kann es zu Verzerrungen durch Raumladung kommen. Unter anderem folgt z.B. die Raumladung in ihren Dichteschwankungen nicht trägheitslos der Steuerspannung. Außerdem werden Elektronen, die aus dem Steuerraum des ersten Steuergitters durch das Beschleunigungsgitter hindurch in den zweiten ίο Steuerraum gelangen, bei gesperrtem Verteilungsgitter zurückgedrückt und gelangen wieder in den Raum zwischen erstem Steuergitter und Beschleunigungsgitter, wo sie zu Störungen im Kreis des ersten Steuergitters Anlaß geben. Durch solche Verkoppelungen zwischen Eingangs- und Osizillatorkreis kann es zu Schwankungen der Frequenz des Oszillatorsystems kommen, die ebenfalls sehr unerwünscht sind.The acceleration electrode generates a space charge, the density of which is in the rhythm of the oscillator frequency fluctuates. In the case of large control amplitudes, distortions due to space charge can occur. Among other things, the space charge, for example, does not follow inertia in its density fluctuations Control voltage. In addition, electrons coming out of the control room will pass through the first control grid the acceleration grid through into the second ίο control room, pushed back when the distribution grid is locked and get back into the Space between the first control grid and acceleration grid, where they lead to disturbances in the circle of the give cause for the first control grid. This type of coupling between the input and oscillator circuit there may be fluctuations in the frequency of the oscillator system, which are also very are undesirable.

Es ist bereits vorgeschlagen'worden, denArbeitspunkt des von einer steuerfähigen Glühkathode gelieferten Stromes bei Sekundärelektronenvervielfacherröhren z. B. durch negative Vorspannung des Steuergitters so weit zu verschieben, daß. das Steuersystem im Anlaufstromgebiet arbeitet. Es werden die Vorteile erhalten, daß bei einer festen geforderten Gesamtsteilheit der Ruhestromanteil im Ausgang wesentlich herabgesetzt und eine entsprechend geringe Belastung der Ausgangselektrode erzielt wird. Die Erfindung macht von diesem Vorteil Gebrauch und verbessert durch Anwendung dieses Prinzips auf eine Mischröhre gleichzeitig die Eigenschaften derselben.It has already been suggested that the working point of the current supplied by a controllable hot cathode in the case of secondary electron multiplier tubes z. B. to move so far by negative bias of the control grid that. the Control system in the starting current area is working. It the advantages are obtained that with a fixed required overall steepness the quiescent current component significantly reduced in the output and a correspondingly low load on the output electrode is achieved. The invention makes use of this advantage and improves upon it this principle on a mixing tube at the same time the properties of the same.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Mischröhre zur Verwendung in einer Schaltung, bei der das erste Steuergitter im Anlauistromgebiet arbeitet und an den Eingangskreis gelegt ist, während das zweite nach dem Prinzip der Verteilungss'teueriung arbeitende Steuergitter mit dem Oszillator verbunden ist, innerhalb der Röhre vor der Anode eine an sich bekannte Anordnung zur Sekundärelektronenvervielfachung vorgesehen, die den Elektronenstrom auf die gewünschte Stromstärke bringt. Zweckmäßig wird die relative Steilheit des ersten Steuergitters, nämlich das Verhältnis von Steilheit zu Kathodenstrom, größer als 4 gewählt. Der in dem Sekundärvervielfacher entstehende Strom soll zweckmäßig nicht mehr als 100 mA betragen.According to the invention, in a mixer tube for use in a circuit in which the The first control grid is working in the incoming current area and is connected to the input circuit, while the second control grid working according to the principle of distribution control connected to the oscillator is a known arrangement for secondary electron multiplication within the tube in front of the anode provided, which brings the electron flow to the desired amperage. The relative steepness of the first is useful Control grid, namely the ratio of slope to cathode current, selected to be greater than 4. The in The current generated by the secondary multiplier should expediently not be more than 100 mA.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß sich in dem Verteilungssteuersysteim keine störende Raumladung ergeben kann und daß die Rückwirkungen der Stromschwankungen in dem Verteilungssteuersystem auf das erste Steuergitter wegen der geringen Stromstärke ebenfalls so gering sind, daß ihnen keine praktische Bedeutung mehr zukommt. Es wird somit erreicht, daß Verkopplungen zwischen den beiden Steuergittern nicht mehr vorkommen, was sonst nur durch weitgehende Trennung der Steuergitter unter Verlust von Steuerempfindlichkeit möglich ist. Gleichzeitig ist aber mit der Erfindung noch der besondere Vorteil einer erheblich höheren Steilheit an dem ersten im Anlaufetromgebiet arbeitenden Gitter verbunden. Bei gleichen Kathodengrößen und vergleichbaren Ausgangsströmen läßt sich eine Steigerung dieser Steilheit um einen Faktor 10 gegenüber den bislang üblichen Mischröhren erreichen. Im folgenden werden an Hand der Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In Fig. ι ist R eine evakuierte RöhrenhüUe, z. B. ein Glasgefäß, in dessen Innern an dem einen Ende ein normaler Elektronenvervielfacher 5 eingebaut ist. In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Elektroden des Sekundärelektronenvervielfachers aus hintereinanderldegenden, leicht sekundäremittierenden Netzen 1 bis 8, die auf steigendem Gleichspan-"" nungspotential liegen. Wegen des homogenen Feldes vor dem Eingang des Netzvervielfachers und der großen Eintrittsöffnung ist dieser für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von NetzverviekEachern beschränkt.The advantages of the invention are that no disruptive space charge can arise in the distribution control system and that the repercussions of the current fluctuations in the distribution control system on the first control grid are also so small because of the low current intensity that they are no longer of practical importance. It is thus achieved that couplings between the two control grids no longer occur, which is otherwise only possible through extensive separation of the control grids with loss of control sensitivity. At the same time, however, the invention has the particular advantage of a considerably higher steepness on the first grating operating in the start-up area. With the same cathode sizes and comparable output currents, this slope can be increased by a factor of 10 compared to the mixing tubes customary up to now. Embodiments of the invention are described below with reference to FIGS. 1 and 2. In Fig. Ι R is an evacuated RöhrenhüUe, z. B. a glass vessel, inside at one end of which a normal electron multiplier 5 is installed. In the exemplary embodiment, the electrodes of the secondary electron multiplier consist of slightly secondary emitting networks 1 to 8 which are arranged one behind the other and which have an increasing DC voltage potential. Because of the homogeneous field in front of the entrance of the network multiplier and the large entrance opening, this is particularly suitable for the purposes of the invention. However, the invention is not limited to the use of NetzverviekEachers.

Gegenüber idem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers befindet sich am anderen Ende der Röhre eine Glühkathode 9, deren Längsachse senkrecht auf den Flächen des Nefczvervielfachers steht.Opposite the entrance of the secondary electron multiplier there is a hot cathode 9 at the other end of the tube, the longitudinal axis of which is perpendicular is written on the surfaces of the Nefczverfacher.

Die Glühkathode ist umgeben von einem Steuergitter 10 sowie von einem Beschleunigungsgitter 11, welches gegenüber der Kathode auf positiver Spannung liegt. Die negative Vorspannung des Steuergitters und die positive Spannung der Beschleunigungselektrode sind erfinidungsgemäß so bemessen, daß das Verhältnis von Steilheit/tRuhestrom > 4 ist. Von der Kathode aus gesehen hinter dem Beschleunigungsgitter liegt das sogenannte \⁷erteilungsgitter 12, welches ein gegenüber der Besehleuiiigungsekktrode negatives Potential besitzt. Ferner ist ein weiteres Beschleunigungsgitter 13 vorgesehen. Je nach dem Potential des Gitters 12 wird ein mehr oder weniger großer Teil des Stromes durch die Maschen hindurchgelassen oder auf das Gitter 11 zurückgedrückt. Das ganze Steuersystem wird umgeben von einer kegelstumpfförmig gestalteten Elektrode 14. Dabei ist die weitere öffnung des Kegelstumpfes dem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers zugekehrt. Die Elektrode 14 kann negativ vorgespannt sein und lediglich zur Umlenkung der Elektronen auf den Sekundärelektronenvervielfacher dienen oder positiv vorgespannt und in diesem Fall mit sekundäremittierendem Material überzogen sein.The hot cathode is surrounded by a control grid 10 and an acceleration grid 11, which is at positive voltage with respect to the cathode. According to the invention, the negative bias voltage of the control grid and the positive voltage of the acceleration electrode are dimensioned such that the ratio of slope / t quiescent current is> 4. Viewed from the cathode from behind the accelerator grid is the so-called \ ⁷ grant grid 12, which has a relation to the Besehleuiiigungsekktrode negative potential. A further acceleration grid 13 is also provided. Depending on the potential of the grid 12, a more or less large part of the current is allowed to pass through the mesh or is pushed back onto the grid 11. The entire control system is surrounded by a frustoconical electrode 14. The further opening of the truncated cone faces the entrance of the secondary electron multiplier. The electrode 14 can be negatively biased and only serve to deflect the electrons onto the secondary electron multiplier or it can be positively biased and in this case coated with secondary emitting material.

Zum Betrieb der Röhre werden dem ersten Steuergitter 10 die zu verstärkenden hochfrequenten Signale und dem zweiten Steuergitter 12 eine von einem Oszillator erzeugte Wechselspannung konstanter Amplitude zugeführt. Es ergibt sich dann vor dem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers ein mit der Schwebungsfrequenz modulierter Elektronenstrom, der nunmehr in bekannter Weise weiter verstärkt und schließlich einem Verbraucher zugeführt wird.To operate the tube, the high frequencies to be amplified are sent to the first control grid 10 Signals and the second control grid 12 an alternating voltage generated by an oscillator constant Amplitude supplied. It then arises in front of the entrance to the secondary electron multiplier an electron stream modulated with the beat frequency, which is now known in Way is further amplified and finally supplied to a consumer.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Mischsystem, bei dem Elektroden zur Erzeugung der benötigten Oszillatorspannung in derselben Röhre angeordnet sind. Die Glühkathode 9 ist hier von zwei nebeneinanderliegenden Steuerelektroden umgeben. Von diesen ist das eine Steuergitter 10 von den weiter2 shows a further mixing system in which electrodes are used to generate the required oscillator voltage are arranged in the same tube. The hot cathode 9 is here of two adjacent ones Surrounding control electrodes. Of these, the one control grid is 10 of the next

oben beschriebenen gitterförmigen bzw. konusförmigen Elektroden umgeben, während das andere Steuergitter 15, welches vorzugsweise an dem von dem Sekundärelektronenvervielfacher abgewendeten Ende der Kathode liegt, lediglich von einer zylindrischen Anode 16 umschlossen ist und einen Teil eines normalen Triodensystems bildet. Die in diesem Hilfssystem erzeugte Oszillatorfrequenz kann dann in an sich bekannter Weise dem zweiten Steuergitter des Mischsystems zugeführt werden.Surrounding grid-shaped or conical electrodes described above, while the other Control grid 15, which is preferably on the one facing away from the secondary electron multiplier The end of the cathode is only enclosed by a cylindrical anode 16 and one Forms part of a normal triode system. The oscillator frequency generated in this auxiliary system can then be fed to the second control grid of the mixing system in a manner known per se.

Um ein schwingungsfähiges System und ein im Anlaufstrotngebiet arbeitendes System miteinander in einer Röhre zu vereinigen, kann die Kathode auch aus zwei verschieden beheizten Abschnitten bestehen. Dabei liefert der stark beheizte Teil Elektronen für den Oszillator und der schwächer beheizte Teil solche für das Überlagerungssystem. Die Vornahme einer Verteilungssteuerung ist nicht allein auf die Verwendung der oben beschriebenen konzentrischen Gitter beschränkt. Es ist auch möglich, die positive Beschleunigungselektrode, die die nicht in den Sekundärelektronenvervielfacher gelangenden Elektronen auffängt, als den Elektronenstrom seitlich umschließenden Zylinder auzubilden.A system that can vibrate and a system that works together in the inrun area To unite in one tube, the cathode can also consist of two differently heated sections exist. The strongly heated part supplies electrons for the oscillator and the weaker part heated part those for the overlay system. The implementation of a distribution control is not limited solely to the use of the concentric grids described above. It is also possible the positive acceleration electrode, which is not in the secondary electron multiplier catching electrons as the cylinder laterally enclosing the electron stream to train.

Claims

PATENT CLAIMS:

I. Mixing tube for use in a circuit in which the first control grid is in the Starting current area works and is connected to the input circuit, while the second Control grid, which works on the principle of distribution control, with the oscillator is connected, characterized in that within the tube in front of the anode an known arrangement for secondary electron multiplication is provided that the Brings electron flow to the desired strength.

2. Mixing tube according to claim 1, characterized in that that the oscillator frequency comes from an electrode system built into the tube is supplied, which is shared with the mixing system, but in the oscillator part has more heated cathode.

3. Mixing tube according to claim 1 or 2, characterized in that the multiplier in the secondary incoming current does not exceed 100. «A.

4. Mixing tube according to one of the preceding claims for use in a circuit, in which the ratio of the slope to the mean cathode current is selected to be greater than 4.

Referred publications:
Recepteurs modern de TSF, 1932, p. 379; Textbook of high frequency technology by Vilibig, 1937, p.238;
German patent specification No. 738 853.

1 sheet of drawings