DE971556C - Oszillator-Modulatorschaltung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. FEBRUAR 1959

H 7333 Villa l2ia<-

Es sind Oszillator-Modulatorschaltungen vorbekannt, bei denen die Modulation in einer Elektronenröhre erfolgt, welche mindestens ein kathodennahes, gegenüber der Kathode negativ vorgespanntes Steuergitter und ein von diesem durch ein positiv vorgespanntes Schirmgitter getrenntes, ebenfalls negativ vorgespanntes anodennahes Steuergitter enthält. Es ist auch vorbekannt, in einer derartigen Röhre entweder das kathodennahe oder das anodennahe Steuergitter als Oszillatorgitter zu verwenden, und zwar sowohl in der Weise, daß die Oszillatorspannung in einem gesonderten Oszillator erzeugt und dem einen oder dem anderen der genannten Steuergitter der Modulatorröhre zugeführt wird (vgl. beispielsweise »Radio-World« vom 3. 9. 1932, S. 9, rechte Spalte, Absatz 2), als auch in der Weise, daß die Oszillatorspannung an dem einen oder dem anderen dieser Steuergitter selbst erzeugt wird (vgl. beispielsweise »Radio-World« vom 2. 7. 1932, S. 14, und französisches Patent 704534). Bei allen diesen Schaltungen wurde den beiden Steuergittern eine negative Vorspannung erteilt, die dazu diente, zu verhindern, daß das Gitter während des Betriebes der Röhre positiv wird und infolgedessen Strom aufnimmt. Die Modulation kam hierbei in der üblichen Weise durch Gleichrichtung an einer Kennlinienkrümmung zustande, wobei die Kathodenemission durch beide Steuergitter gleichzeitig gesteuert wurde. Alle diese Schaltungen

809 732/24

waren unter anderem mit dem Nachteil behaftet, daß bei der üblichen direkten Ankopplung des Eingangsgitters der Modulatorröhre an den Eingangskreis eines Empfängers die Oszillatorspannung infolge der trotz des Schirmgitters notwendigerweise vorhandenen kapazitiven Kopplung über die Empfangsantenne ausgestrahlt wurde.

Bereits längere Zeit vor der Einführung der vorgenannten Oszillator-Modulatorschaltungen mit einer ίο Dreigitterröhre wurde schon vorgeschlagen, bei der als Mischröhre betriebenen Raumladungsgitterröhre, bei welcher das als Eingangsgitter dienende Steuergitter eine Verteilung des Elektronenstromes auf die Anode und auf das Raumladungsgitter bewirkt, die Gleichrichtung zu vermeiden und zu diesem Zwecke nur im wesentlichen lineare Teile der Kennlinie des Eingangsgitters auszusteuern. Dieser Vorschlag ist aber praktisch undurchführbar, weil die Raumladungsgitterröhre nur bei Aussteuerung der Kennlinienkrümmung als Mischröhre verwendbar ist; überdies liegt bei dieser Röhre infolge des Fehlens des Schirmgitters eine besonders starke kapazitive Kopplung der beiden Gitter vor.

Schließlich bildet bereits den Gegenstand älterer Patente die Anlegung derartiger Betriebsspannungen an eine in der eingangs erwähnten Weise ausgebildete, mindestens zwei Steuergitter und ein zwischen ihnen liegendes Schirmgitter enthaltenden Mischröhre, daß sich in dieser vor dem anodennahen Steuergitter eine Elektronenstauung bzw. eine virtuelle Kathode ausbildet und der durch das kathodennahe Steuergitter vorgesteuerte Entladungsstrom einer durch das anodennahe Steuergitter bewirkten Verteilungssteuerung unterworfen wird. Diese Maßnahme ist jedoch für sich genommen noch nicht ausreichend, um die Mangel der vorbekannten Mischschaltungen, insbesondere die gegenseitige Kopplung zwischen den an die beiden Steuergitter angeschlossenen beiden Schwingungskreisen und das Auftreten störender Oberwellen und Interferenzerscheinungen, zu beseitigen.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Oszillator-Modulatorschaltung unter Verwendung einer Elektronenröhre mit mindestens einem kathodennahen, gegenüber der Kathode negativ vorgespannten Steuergitter und mindestens einem von diesem durch ein positiv vorgespanntes Schirmgitter getrennten, ebenfalls negativ vorgespannten anodennaher Steuergitter, bei welcher das anodennahe Steuergitter als schwingungserzeugendes Oszillatorgitter und das kathodennahe Steuergitter als Eingangsgitter dient, wobei die Vorspannungen der Röhrenelektroden derart bemessen sind, daß sowohl das anodennahe Steuergitter eine Verteilung des das Schirmgitter durchsetzenden Elektronenstromes auf die Anode und auf das Schirmö5 gitter herbeiführt als auch die Summe der über das Schirmgitter und die Anode abfließenden Ströme von der Steuerung am anodennahen Steuergitter nahezu unabhängig ist.

Auf diese Weise wird erreicht, daß das anodennahe Steuergitter eine annähernd reine Verteilungssteuerung des durch das kathodennahe Steuergitter vorgesteuerten Elektronenstromes bewirkt und die beiden Steuergitter nicht nur kapazitiv, sondern auch dynamisch gegenseitig entkoppelt werden. Dies hat nicht nur den Vorteil, daß die Überführung der Oszillatorschwingung in den Eingangskreis praktisch ganz unterbunden wird, sondern ist, wie spätere Untersuchungen gezeigt haben, auch dazu geeignet, die durch die Stromverteilungssteuerung in einer mindestens zwei Steuergitter und ein zwischen ihnen liegendes Schirmgitter enthaltenden selbstschwingenden Mischröhre erzielbare multiplikative Mischung der Eingangsspannung und der Oszillatorfrequenz von zusätzlichen additiven Mischungskomponenten weitgehend zu bereinigen und auf diese Weise die störenden Kreuzmodulationen und Pfeifstörungen wesentlich zu vermindern. Da überdies die rein multiplikative Mischung es tatsächlich ermöglicht, die Aussteuerung der beiden Steuergitter ganz oder hauptsächlich auf den annähernd geradlinigen Teil ihrer Kennlinie zu verlegen, können hierbei auch die auf Oberwellenbildung an den einzelnen Steuergittern zurückzuführenden Verunreinigungen des erwünschten Mischproduktes beseitigt werden.

Die bei der erfindungsgemäßen Schaltung erzielte nahezu vollkommene Entkopplung des Oszillatorkreises vom Eingangskreis schafft schließlich auch günstige Voraussetzungen für die beim Erfindungsgegenstand vorgesehene Erzeugung der Oszillatorschwingung in der Modulatorröhre selber, da hierdurch die Stabilität der Oszillatorschwingung sowohl hinsichtlich ihrer Amplitude als auch hinsichtlich ihrer Frequenz erhöht wird.

Es sei nun zum besseren Verständnis der Erfindung eine bestimmte Ausführungsform unter Hinweis auf die Fig. 1 der Zeichnungen genauer beschrieben;

Fig. 2 zeigt Arbeitskennlinien, welche die besondere Einstellung der Betriebsbedingungen gemäß der Erfindung verdeutlichen.

In der Schaltung nach Fig. 1 ist der abgestimmte Eingangskreis 11 der Mischrohrstufe zwischen dem kathodennahen Steuergitter I2_X und der Kathode 120 der Röhre 12 eingeschaltet. Der Kreis 11 wird durch den veränderlichen Kondensator 13 auf die gewünschte Eingangsfrequenz abgestimmt. Zwischen der unteren Verbindung des Abstimmkreises und der Kathodenleitung der Röhre ist die Spannungsquelle 14 eingeschaltet, die dem kathodennahen Steuergitter die gewünschte negative Vorspannung gibt.

Das Schirmgitter X2₂ der Röhre 12 ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 15 verbunden. Der Kondensator 22 bildet eine direkte Verbindung des Schirmgitters für Hochfrequenzschwingungen zur Erde. Der Anodenkreis zwischen der Anode 12 a der Röhre 12 und ihrer Kathode enthält den Kreis 16, der durch den Kondensator 17 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist, ferner die Kopplungsspule 18, die Kopplungskondensatoren 20 und 21 und den Uberbrückungskondensator 23. Die'Anodenspannung wird i»o von der Spannungsquelle 15 über den Widerstand 19 zum Anodenkreis geführt.

Der Schwingungskreis 24 enthält die Induktivität 26, welche mit der erwähnten Spule 18 gekoppelt ist, ferner den veränderlichen Kondensator 25, durch den der Kreis auf die Überlagererfrequenz abgestimmt wird,

und den Kopplungskondensator 21. Der Verbindungspunkt des Schwingungskreises zwischen der Induktivität 26 und dem Kondensator 25 ist mit dem Gitter I2₃ der Röhre 12 verbunden, welches in der Anordnung dem Fanggitter einer Pentodenröhre entspricht. Diesem Gitter wird über den Widerstand 28 durch die Spannungsquelle 27 eine negative Vorspannung gegenüber der Kathode zugeführt.

Die Kondensatoren 13 und 25 können, wie es durch die gestrichelte Verbindungslinie angedeutet ist, durch eine Einknopfbedienung gleichzeitig betätigt werden, so daß sich eine konstante Zwischenfrequenz ergibt. Der Kondensator 21 hat in der Schaltung eine doppelte Aufgabe. Er wirkt als Kopplungskondensator zwischen dem Anodenkreis und dem Schwingungskreis 24 und wirkt gleichzeitig dabei mit, den gewünschten Gleichlauf der Kreise 11 und 24 herzustellen. Wenn die beschriebene Schaltung als Mischrohrschaltung eines Überlagerungsempfängers verwendet wird, soist der Kreis 11 durch den Kondensator 13 auf die Empfangsfrequenz abgestimmt. Der Kreis 24 ist gleichzeitig auf die gewünschte Überlagerungsfrequenz abgestimmt. Die Kathode, das erste Gitter und das zweite Gitter, von der Kathode aus gezählt, wirken in der Röhre wie die Elemente einer gewöhnlichen Dreielektrodenverstärkerröhre, wobei das erste Gitter dazu dient, die Kathodenemission und auf diese Weise den Strom zu steuern, der den Entladungsquerschnitt dicht innerhalb des zweiten Gitters durchsetzt. Die Spannung des dritten Gitters, das mit dem Schwingungskreis 24 verbunden ist, hat für jeden Wert der Spannung am ersten Gitter einen veränderten Einfluß auf die Verteilung des Stromes zwischen dem zweiten Gitter und der Anode, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn z. B. die Spannung des dritten Gitters sich in negativer Richtung ändert, so sinkt der Anodenstrom, dessen Verlauf durch die Kurve 30 dargestellt ist; gleichzeitig steigt der Strom zum zweiten Gitter um einen entsprechenden Betrag, wie dies durch die Kurve 31 angedeutet ist. Die Summe des Anodenstromes und des Stromes zum zweiten Gitter kann ungefähr konstant bleiben, was durch die parallel zur Abszissenachse verlaufende Gerade 32 angedeutet ist. Man sieht daraus, daß die Spannung des kathadenfernen Steuergitters, welches in dieser Schaltung das dritte Gitter ist, keinen bemerkenswerten Einfluß auf die Kathodenemission besitzt. Diese wird vielmehr im wesentlichen gänzlich durch die Steuerwechselspannung des kathodennahen Steuergitters bestimmt. Die Wechselspannungen des Anodenkreises werden durch die Kopplung zwischen der Induktivität 18 und der Schwingkreisinduktivität 26 und ferner durch die Kopplung des Anodenkreises mit dem Schwingungskreis 24 über den Kondensator 21 auf den Schwingungskreis 24 zurückgeführt. Diese beiden Kopplungen sind so bemessen, daß die Schwingungsamplitude des Überlagererteiles bei geänderter Abstimmfrequenz des Kreises 24 ungefähr konstant bleibt.

Bei Verwendung einer bestimmten handelsüblichen Pentodenröhre wurden an den Röhrenelektroden folgende Spannungen als geeignet befunden, um die Arbeitsweise gemäß der Erfindung zu verwirklichen.

Die Spannungen der Elektroden sind als Differenzspannungen gegenüber der Kathode angegeben.

Kathodennahes Steuergitter — 7 Volt

Schirmgitter -f 278 Volt

Kathodenfernes Steuergitter

(Fanggitter) — 23 Volt

Anode +181 Volt

Aus diesen Angaben geht zweierlei als bemerkenswert hervor, und zwar erstens, daß dem Fanggitter der Pentodenröhre eine gegenüber dem Fall ihrer normalen Verwendung ganz wesentlich veränderte Vorspannung gegeben werden mußte, die einen ungewöhnlich hohen negativen Wert aufweist, und zweitens, daß es vorteilhaft war, dem Schirmgitter der verwendeten Pentodenröhre eine höhere positive Spannung zu erteilen als der Anode. Es ist dabei beachtenswert, daß die hohe positive Spannung des Schirmgitters die gewünschte Unterdrückung der Kopplungen zwischen dem dritten und ersten Gitter unterstützt. Ferner ist festzustellen, daß Störungen durch Sekundäremission im Betriebe der beschriebenen Schaltung nicht zu befürchten sind, weil die negative Vorspannung des dritten Gitters den Übergang der Sekundärelektronen von einer der beiden positiven Elektroden zur anderen verhindert.

Die Erfindung wurde bei der Betrachtung des Ausführungsbeispieles beschrieben in Verbindung mit einer Röhre, welche zwischen der Kathode und der Anode drei Gitterelektroden besitzt. Dies kann — wie bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen war — eine handelsübliche Pentodenröhre sein. Es ist aber natürlich auch möglich, für die Verwirklichung der Erfindung eine Röhre zu benutzen, die eine größere Anzahl von Elektroden besitzt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Oszillator-Modulatorschaltung unter Verwendung einer Elektronenröhre mit mindestens einem kathodennahen, gegenüber der Kathode negativ vorgespannten Steuergitter und mindestens einem von diesem durch ein positiv vorgespanntes Schirmgitter getrennten, ebenfalls negativ vorgespannten anodennahen Steuergitter, bei welcher das anodennahe Steuergitter als schwingungserzeugendes Oszillatorgitter und das kathodennahe Steuergitter als Eingangsgitter dient, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Vorspannungen der Elektroden, daß sowohl das anodennahe Steuergitter eine Verteilung des das Schirmgitter durchsetzenden Elektronenstromes auf die Anode und auf das Schirmgitter herbeiführt als auch die Summe der über das Schirmgitter und die Anode abfließenden Ströme von der Steuerung am anodennahen Steuergitter nahezu unabhängig ist.

2. Oszillator-Modulatorschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter eine höhere Vorspannung erhält als die Anode.

3. Oszillator-Modulatorschaltung nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Elektrodenvorspannungen, daß das kathodennahe Steuergitter den Emissionsstrom der Kathode wie ein Verstärker steuert.

4. Oszillator-Modulatorschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitspunkt für die Steuerung am anodennaben Steuergitter auf einen annähernd geradlinigen Teil der Gitterspannungs - Anodenstrom - Kennlinie dieses Gitters eingestellt ist.

5. Oszillator-Modulatorschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorspannung durch Rückkopplung von der Anode auf das anodennahe Steuergitter erzeugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 383 449;

britische Patentschrift Nr. 148 133;

USA.-Patentschrift Nr. 1199 180;

französische Patentschriften Nr. 505 897,
810, Zusatz Nr. 40 726 und 40 758,
738, 670 731, 704 534, 709 196, 726 537;

Archiv für Elektrotechnik, 1919, S. 323;

518 623, 649 698, Zeitschrift für Fernmeldetechnik, Werk- und Gerätebau, 1928, S. 113 bis 118, 136 bis 143;

Telegraphen- und Fernsprech-Technik, 1930, S. 109 bis 120;

L'Onde electrique, Dezember 1924, S. 583 bis 590; April 1926, S. 162 bis 180; Januar 1927, S. 1 bis 15; Juni 1929, S. 232, 244 bis 247, 256, 257;

Radio World vom 20. 8. 1932, S. 14,15; vom 2. 7. 1932, S. 14,15; vom 3. 9. 1932, S. 9,10; Radio Retailing, Oktober 1932, S. 37;

The Crosley Service Bulletin vom 1.12. 1932 (Model 148);

Service, Dezember 1932, S. 353 ; Radio News, Juli 1932, S. 53;

Proceedings I.R.E., 1932, S. 1251 bis 1254; Zenneck—Rukop, Drahtlose Telegraphic., 1925,

S. 558, 559- 864;

Barkhausen, Elektronenröhren, 1931, S. 108 bis 115. 16.8;

Hemardinquer, La Superheterodyne et la Superreaction, 3. Auflage, S. 58.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 653 317, 655 254, 667 683, 738853, 744143.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Θ 809 732/24 2.59