DE946236C - Anordnung einer Elektronenentladungsstrecke in einem elektromagnetischen Wechselfeld sehr hoher Frequenz - Google Patents

Description

• Anordnung einer Elektronenentaldungsstrecke in einem elektromagnetischen Wechselfeld sehr hoher Frequenz Die Erfindung betrifft Hochfrequenzgeräte, in welchen ein elektromagnetisches Feld angeregt wird, und befaßt sich im einzelnen, aber nicht ausschließlich, mit der Leistungsmesslmg bei sehr kurzen elektromagnetischen Wellen, die sich in einer Wellenführung ausbreiten.
• Für die Zwecke der Liestunsmessung war es bisher üblich, Gernzn,iumkriställe als Gleichrichter zu verwenden. Diesen Anordnungen haftet jedoch der Nachteil an, daß die Kristalle sehr leicht bei Überlastungen beschädigt werden. Ein Gegenstand der Erfindung ist es dahet, eine einfache und handliche Anordung für Leistungsmessungen und auch für andere Zwecke zu schaffen, in der kein Kristall-| gleichrichter verwendet ist. Die Anordnung von Elektronenentaldaungsstreckne mit gegen die Kathoden großen Anoden in Wellenführungen ist an sich bekannt.
• Gemäß der Erfin dung wird ein Hpchfrequenzgerät vorgeschlagen, in dem eine elektrische Entladungsstrecke, eine Kathode und eine Anode ulnfassend, im Feld der Wellen angeordnet ist. Bei dieser Anordnung soll die Anode groß ausgebildet sein im Vergleich zu der Kathode und in derartiger Lage bezüglich der Kathode angeordnet sein, daß das Hochfrequenzfeld, welches sich in dem Raum zwischen dier Kathode und der Anode ausbildet, gegen die Anode hin in zunehmen, dem Maße schwächer wird. Die Ausbildung soll vorzugsweise derart gertroffen sein, daß die von der Kathode emittierten und anschließend durch das Hochfrequenzfeld beschleunigten Elektronen auch ohne entsprechende Vorspannung der Elektroden sich ungeachtet der Richtungsmhkerh des elektrischen Feldes der Wellen zur Anode hin bewegen. Bei Verwendung der erfindungsgemäken Anordnung zur Leistungsmessung von Wellen, die sich in einer Wellenführung, insbesondere einer Hohlriohrietung, ausbreiten, kann die elektrische Entladungsstecke die Form einer kleinen thermionischen Diode mit entsprechender besonderer Formgebung der Anode besitzen, die von einem evakuierten Glaskolben umschlossen wirQ welcher derart'innerhalb der Wellenführung angeordnet ist, daß die Kathode der Diode koaxial mit der Achse der Wellenführung verläuft. Eine derartige Anordnung ist nicht nur für die Zwecke der Leistunsmessung mit gutem Erfolg verwendbar, sondern auch für die Gleichrichtung, Mischung bzw. Überlagerung und die Modulation von sehr kurzen elektromagnetischen Wellen.
• Zum besseren Venständnis der Erfindung wird dieselbe nachstehend an Hand von AusführurEsbeispielen näher erläutert, von welchen die Fig. 1 eine erfindungsgemäke Andordung ziegt.
• Fig. 2 einen Längsschnitt durch dien thermionische Diode gemäß der Erfindung wiedergibt und die Fig. 3 die Art der Anordnung der in Fig. 2 dargesthelten thermisonischen dide in iener Hohlrohrleitung zeigt.
• In Fig. I ist die Anwendung der Erfindung auf ein Hochfréquezgerät gezeigt, welches die Form einer als Hohlrohrileitug ausgebildente Wellen führung besitzt. Die Holrohrleitung hat rechteckigen Querschnitt mit Breitsleiten I, I' und schmalen Seiten 2, 2'. Die Hohlrohrleitung soll derart angeregt sein, daß sich ein Feld der H10-Tpye darin ausbildet. Bei eiem Wellenfeld dieser -Art verläuft der elektrische Vektor im allgemeinen parallel zu den schmalen Seiten. In der Wellen führung ist in einem Bereich maximalen Feldes im dargestellten Fall im Zentrum der Hohlrohrleitung 3 eine thermionsiche Diode angeordnet, deren gläsernes Vakungsefäß durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Das Bezugszeichen 4 bvezieht. sich hierbei auf die Kathode und das Bezugszeichen 5 auf die Anode dieser Diode. Die Kathode dieser Diode ist als Glühdraht ausgebildet, der sich koaxial zur Hohlrohrleitungschese erstreckt, während die Anode im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet und zwischen einer der breiten Hohlrohrwandungen und der Kathode angeordnet ist.
• Die Diode ist mit nähenen Eizelheiten in der Fig. 2 dargestellt. Die- Diode besteht dabei aus eimer rohrförmigen Glashülle 6, die bei einer typischen Ausführungsform z. B. etwa 3,8 cm lang ist und einen Durchmesser von etwa 6,5 mm besitzt. Die Anode 5 ist zwischen seinem Paar Distanzstücken 7, 8, die beispielsweise aus Glimmer bestehen, gehalten, zwischen wellen auch der Glühdraht 4 angeordnet ist. Die beiden Zuführungen für den Glühdraht 4, --der als Kathode dient, sind mit g. und 10 bezeichnet, die Zuführung zur Anode hingegen mit II. Der Glühdraht 4 sollte im Durchmesser so gering wie möglich ausgebildet seid und wird zweckmäßig direkt geheizt. Die Anode 5 besitzt bei einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Radius von 3,2 mm, und die Kathode 4 ast im Zentrum des durch die Anode bestimmten Kreises angeordnet. Die Länge-der Anode wird zweckmäßig in der Größenordnung einer halben Betriebswellenlänge gewählt, bezogen auf die elektromagnetischen Wellen, welche sich in der Wellenführung ausbreiten.
• Die Fig. 3 erläubert die Art, wie die Diode in der Hohlrohrleitung anzuordnen ist. Aus dieser Fig. 3 erkennt man, daß die Zuführungsleitungen 9, 10 und 1 1 gleichzeitig dazu benutzt sind, die Diode innerhalb der Hohlrohrleitung in ihrer Lage zu halten, wofür die Zuführungen derart abgebogen sind, daß sie unter einem rechten Winkel zu dem elektrischen Feld -innerhalb der Hohlrohrleitung verlaufen und durch Öffnungen in einer der Seitenwände 2, 2'der Hohlrohrleitung flach außen geführt werden können, In der Fig. 3 sind zwei dieser Öffnungen, welche mit 12 und 13 bezeichnet sind, dargestellt. Die durch diese Öffnungen hindurchgeführten Zurführungsleitungen sind in Zwecke mäßiger Weise - gegenüber der Hohlrohrleitung zu isolieren.
• Wie in der Fig. 1 dargestellt, wirkt sich die Anwesenheit der Kathode 4 -innerhalb der Hohlrohrleitung in der Weise aus, daß die eiektrischen Kraftlinien beim Austführungsbeispiel im Bereich der Diode 3 auf diese Kathode 4 hin konvergieren, weshalb das elektrische Feld in dem Raum zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 der Diode radiale Form besitzt. Bei der dargestellten Ausbildung der Kathode und der Anode bewirkt diese Feldform jedoch, daß das Feld von der Kathode nach der Anoden hin in zundhemtndenm Maße schwächer wird.
• Dieses Schwächerwerden des Feldes gegen die Anoden hin ist die wesentliche Voraussetzjung für den zufriedenstellenden Betrieb der erfindungs-, gemäßen Anordnung.- Es läßt sich zeigen, daß mit dieser Feldform erreicht werden kann, daß ein Elektron nach der Emission durch das Feld in starkem Maße von der Kathode weg beschleunigt wird, und es des weiteren dem elektrischen Feld nach Umkehr seiner Richtung nicht möglich ist, dieses Elektron wesentlich abzubremsen oder gar zur Kathode zurückzubewegen. Es beruht dies darauf, daß bis zur Feldumkehr das Elektron bereits einen Punkt erreicht, in dem das Feld zu schwach ist, um das Elektron in dieser Weise enneswert zu beeinflussen. Es wird also durch diese Ausführungsform erreicht, daß ungeachtet des Wechselns der Feldricht das Elektron seine Vorwärtsgeschwindigkeit beibehält und zur anode hin bewegt wird, so daß die Anode durch die auftreffenden Elektronen so weit in ihrem Potential aufgeladen wird, bis im Mittel ebenso viele Elektronen von ihr abfließen als von ihr aufgenommen werden. Das Potential der Anode ist daher auf diese Weise eine Funktion der Leistung der elektromagnetischen Wellen, die sich in der Wellenführung ausbreiten.
• Wie bereitw vorstehend dargelegt, kann die erfindugsgemäße Anordnung als Empfangsgleichrchter benuztz werden, vobei die Eteriebvsweise bei dieser. Anwendung ähnlich der bei der vorstehend erläuterten Leistungsmeßanordnung ist und die Anordnung in ähnlicher Weise ausgebildet sen kann.
• Die gleiche Ausführungsform einer erfindiungsgemäßen Anordnung kann auch für die Zwecke der Mischung bzw. Überlagerung ovn Hochfrequenzspannungen verschiedener Frquezen Verwendung finden, wobei es lediglcih erfonderlich ist, die Anordnung so zu trefenm, daß die Felder der zu überlagernde Hochfrequenzspannungen der Hohlrohrleitung so zugeführt werden daß sie auf die Diode einwirken. Die erfindungsgemäße Anordnung, z.B. also die vorbeschreibene Anordnung, kann des wieteren auch alsw Vorrchung zur Amplittudenmodulation von Hochfrequenzwellen benutzt werden, die sich in der Hochlrohrleitung ausbreiten. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Modulationssapnnung der Anode der diode in der Weise zuzuführen, daäß im Takte der Modulationsspannaung Hochfrequenzergie der in der Leitung sich ausbreiten den Wellen absorbiert wird.
• Obgliech die Erfindug an Hand einer Hohlrobrleitung rechtekcigen Qeurshcnittes erläutert wurde, ist die Erfindung rauch bei anderen Anordnungen anwendbar, in welchen ein Hochfrequenzfeld existiert, so z. B. in Koaxialleitungen, Hohlraumresonaotre und danderen Anordnungen, bei denen das lelektrische Feld nach der Kathode der Diodienanordnung hin konvergieren kann.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung einer Elektronenentaldungsstrecke in einem elektromagenteisch Wechselfeld schr hoher Frequenz mit einem vorzugsweise als Hohlraumresonator oder Wellenführung ausgebildeten Raum, i dem ein elektromasgnetisches Wechselfeld angeregt werden kann und die Entladungsstrecke, bestehend aus einer Kathode und einer gegenüber dieser großen Anode, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke derart ausgebildet und innerhalb des für die Wellen vorgesehenen Raumes angeordnet ist, daß sich bei Anregung von Wellen in diesem Raum zwischen der Kathode und der Anode ein Feldverlauf einstellt, bei dem das Feld in Richtung zur Anode hin in zunehmendem Maße schwächer wird, vorzugsweise derart, daß von der Kathode emittierte Elektronen auch ohne entsprechende Vorspannung der Elektroden trotz Richtungsumkehr des Wechselfeldes zur Anode hingelangen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Entladungsstrecke als Glühdraht ausgebildet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennziechet, daß die Anode im Querschnitt kreisbogenförmig und nur einen Teil der Kathode über den Umfang umschließend ausgebildet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode und die Anode der Entladungsstreckle etwa eine halbe Betriebswellenänge lang ausgebildet sind.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Raumes als Wel;enführung die Entladungsstrecke wenigstens angenähert derart innerhalb der Wllenführung angeordnet ist, daß ihre längliche Kathode im wesentlichen koaxial mit der Längsachse der Wellenführung verläuft.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5 mit einer Hohlrohrleitung als Wellen führung und einer elektrischen Entladungsstrecke mit im Querschnitt etwa halbkreisförmiger Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre derart im Maximum elektrischer Feldstärke der in der Hohlrochrleitung anzuregenden Wellen angeordnet ist, daß die im Querschnitt halbkreisbogenfärmige Anode die Kathode in Ricjhtung der elektrischen Feldstärke der anzuregenden Wellen gegenüber einem Teil der Hochlrohrwadung abdeckt.
7. 7. Elektrische Entaladungsstrecke für eine Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einem länglichen Glaskolben geringer äußerer Abmessungen ein länglicher Glühfaden angeordnet ist, der an seinen Enden vorzugsweise von Abstandshalten getragen wird, daß diesem Glühdraht über seine gesamte Länge gegenüberstehend eine vorzugsweise im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildete Anode vorgesehen ist, die insbesondere von den Abstanshaltern des Glühdrahtes getragen wird, und daß die eine der Gliihdrahtzuführungen und die Aodenzuführung an dem einen Ende des länglichen Glasgefäßes und die andere Glühdrahtzuführung am anderen Ende des läjiglichen Glasgefäßes herausgeführt sind.
8. 8. Anordnung mit einer elektrischen Entladungsstreck nach Anspruch 7 und einer Hohlrohrleitung rechteckgen Querschnittes als Wellenführug, dadurch gekennzeichnet, daJ' im Zentrum -der Hohlrohleitung die Entladungsröhre mit ihrer Achse in Längsrichtung der Hohlrohleiutng verlaufend derart angeordnet ist, daß die etwa halbkreisförmige Anode die Kathode gegenüber der einen'breiten Hohlrohrwandungseite ab deckt, und daß die Betriebsspannungszuführungen zur Kathode und Anode der Entaladugsstrecke senkrecht zur Richtung der elektrischen Feldstärke der in der Hohlrohrleitung anzuregenden Wellen durch eine oder beide der schmalen Seiten der Hohlrohrwandung herausgeführt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 652 168; französische Patents-crriften Nr. 798 579, 932 668.