NL8701679A - Hoogfrekwent generator. - Google Patents

Description

w δ PHN 12.195 1 N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN "HOOGFREKWENT GENERATOR"

De uitvinding heeft betrekking op een hoogfrekwent generator, welke een meerrooster elektronenbuis bevat, voorzien van tenminste een roosterpaar, bestaande uit een stuurrooster en een schermrooster, een buisvoedingsschakeling en een belasting bevat, welke 5 beiden met de hoofdstroombaan van de elektronenbuis zijn gekoppeld, en tussen het schermrooster en de anode een terugkoppelketen bevat voor het in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis opwekken van een hoogfrekwent signaal.

Een dergelijke hoogfrekwent generator, welke toepasssing 10 vindt in de industrie bijvoorbeeld bij het hoogfrekwent verhitten, is van algemene bekendheid. In de bekende hoogfrekwent generator neemt het roosterpaar, in het bijzonder het op een positieve spanning aangesloten schermrooster, stroom op, waardoor het nuttig rendement van het in de belasting gedissipeerde vermogen relatief laag blijft. Absoluut gezien 15 is het door het roosterpaar in de elektronenbuis gedissipeerde verliesvermogen, dat dus niet aan de belasting ten goede komt, aanzienlijk; in het bijzonder bij hoogfrekwente generatoren voor industriële toepassingen die werken in het vermogenstrajekt van enkele kilowatt tot een aantal megawatt. In verband met de warmtedissipatie in 20 de elektronenbuis legt dit verliesvermogen bij dergelijke toepassingen konstruktieve beperkingen op aan de haalbare kompaktheid van de elektronenbuis.

Het is het doel van de uitvinding om maatregelen te verschaffen om het nuttig rendement in de elektronenbuis te verhogen en 25 mede daardoor de konstruktie van kompakte hoogfrekwent generatoren mogelijk te maken.

De uitvinding voorziet daartoe in een hoogfrekwent generator van de in de aanhef beschreven soort, waarvan een eerste uitvoeringsvorm het kenmerk heeft dat de terugkoppelketen in hoofdzaak 30 wordt gevormd door de inwendige parasitaire capaciteit welke tussen het schermrooster en de anode van de elektronenbuis bestaat, en dat de hoogfrekwent generator een tussen het stuurrooster en het schermrooster 8701679 y i PHN 12.195 2 aangesloten impedantie-element bevat, waarvan de wisselstroomweerstand voor het hoogfrekwent signaal groter is dan de weerstand voor gelijkstroom.

Door de beide roosters van het roosterpaar in hoofdzaak 5 gelijkstroommatig te koppelen voeren het stuurrooster en het schermrooster een in het algemeen negatieve gelijkspanning ten opzichte van de katode van de elektronenbuis. Hierdoor wordt de invloed van de aantrekkende kracht van de anode op de elektronenwolk in de buis groter en neemt de kans dat de van de katode afkomstige elektronen het 10 schermrooster bereiken af, waardoor het schermrooster nog slechts een zeer kleine stroom opneemt. Tengevolge van een hiermede gepaard gaande lage schermroosterdissipatie is enerzijds een vergroting van de kompaktheid van de elektronenbuis en daarmede van de hoogfrekwent generator gerealiseerd of is anderzijds, bij een gelijkblijvende 15 kompaktheid, door een verlaging van het in de elektronenbuis gedissipeerde verliesvermogen, de elektronenbuis geschikt gemaakt voor toepassingen waarbij hoge vermogens worden verlangd, zoals bijvoorbeeld in zendbuiscircuits ,bij hoogfrekwent verhitten of in laserstuurcircuits het geval is.

20 Door de roosters van het roosterpaar tevens wisselstroommatig van elkaar te scheiden is een nuttig gebruik mogelijk gemaakt van de parasitaire kapaciteit in de elektronenbuis tussen het schermrooster en de anode. In het bijzonder in het frekwentiegebied vanaf, zeg honderd kilohertz, kan een extern aansluiten van een 25 terugkoppelketen op de elektronenbuis vervallen, hetgeen leidt tot een verdere vergroting van de kompaktheid van de hoogfrekwent generator overeenkomstig de uitvinding.

Hoge frekwenties in de orde van enkele kilohertz of meer blijken in de praktijk met de hoogfrekwent generator overeenkomstig de 30 uitvinding haalbaar te zijn.

Een tweede eenvoudige uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent generator overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat het impedantie-element een spoel omvat.

Een derde uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent generator 35 overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat de hoogfrekwent generator een tussen het stuurrooster en een punt van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten ontkoppel-element bevat voor het met 8701673 * έ ΡΗΝ 12.195 3 betrekking tot het hoogfrekwente signaal ontkoppelen van het stuurrooster.

De kombinatie van het gelijkstroommatig koppelen van de beide roosters van het roosterpaar tesamen met het ontkoppelen van het 5 stuurrooster voor het hoogfrekwente signaal maakt het bij een intermitterend bedrijf van de elektronenbuis mogelijk, dat deze gedurende korte tijdsperioden of het volle vermogen of geen vermogen aan de belasting levert.

Een vierde eenvoudige uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent 10 generator overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat het ontkoppel-element een condensator omvat.

Een vijfde uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent generator overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat de hoogfrekwent generator een van een stuuringang voorzien, tussen het stuurrooster en 15 een punt van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten, besturingsorgaan bevat voor het in afhankelijkheid van een stuurspanning op de stuuringang momentaan beïnvloeden van de stroom in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis.

Een zesde eenvoudige uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent 20 generator overeenkomstig de uitvinding heeft het kenmerk dat het besturingsorgaan een halfgeleider-element met een stuurelektrode, een eerste weerstand en een tweede weerstand bevat, welke eerste weerstand in serie is geschakeld met de hoofdstroombaan van het halfgeleiderelement waarbij de serieschakeling tussen het stuurrooster en het punt 25 van gemeenschappelijke voedingsspanning is aangesloten, dat de stuurelektrode van het halfgeleider-element op de stuuringang van het besturingsorgaan is aangesloten, en dat de tweede weerstand enerzijds op een spanningsbron met negatieve spanning is aangesloten en anderzijds op het verbindingspunt tussen de hoofdstroombaan van de elektronenbuis en 30 de eerste weerstand is aangesloten.

In deze zesde uitvoeringsvorm is de hoogfrekwent generator overeenkomstig de uitvinding bij uitstek geschikt voor een intermitterend bedrijf. Doordat bij een intermitterend bedrijf de roosters van het roosterpaar slechts gedurende deze korte tijdsperioden 35 een kleine stroom opnemen, is de warmtedissipatie verder beperkt en de haalbare kompaktheid van de hoogfrekwent generator verder vergroot.

De uitvinding en hare voordelen zullen nader worden 8701679

V

PHN 12.195 4 toegelicht aan de hand van de tekening van figuur 1. Daarin illustreert: Fig. 1 een mogelijke uitvoeringsvorm van de hoogfrekwent generator overeenkomstig de uitvinding; en

Fig. 2 een nadere uitwerking van een besturingsorgaan 5 voor toepassing in de hoogfrekwent generator volgens fig. 1.

In figuur 1 is een hoogfrekwent generator 1 weergegeven, welke wordt toegepast in industriële processen, zoals bij hoogfrekwent verhitten, bijvoorbeeld bij de produktie van optische vezels, zoals glasvezels. Verdere toepassing vindt bijvoorbeeld plaats in 10 zendbuiscircuits of bij het aansturen van lasers.

De generator 1 bevat een meerrooster elektronenbuis 2, zoals een in figuur 1 weergegeven tetrode of een soortgelijke meerrooster elektronenbuis, zoals een pentode, een hexode, een heptode, een octode etcetera. De elektronenbuis 2 heeft tenminste een roosterpaar 15 bestaande uit een stuurrooster 3 en een schermrooster 4, een anode 5 en een katode 6. De generator 1 bevat een buisvoedingschakeling 7, welke voorziet in een voedingspanning voor de elektronenbuis 2 en bevat een belasting 8. De buisvoedingschakeling 7 en de belasting 8 zijn in figuur 1 elk op de anode 5 aangesloten. De buisvoedingsschakeling 7 is voorts 20 op een punt 9 van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten. De belasting 8 wordt bijvoorbeeld gevormd door een of meer niet in de figuur weergegeven werkspoelen. De katode 6 is in de figuur 1 gekoppeld met het punt 9.

Tussen het stuurrooster 3 en het schermrooster 4 is een 25 impedantie-element 10 aangesloten , welke bijvoorbeeld een spoel 11 bevat of een niet in de figuur weergegeven serieschakeling van een weerstand en de spoel 11. De impedantie van het element 10 is zodanig dat de wisselstroomweerstand voor een nader toe te lichten hoogfrekwent signaal groter is dan de weerstand voor gelijkstroom. Het stuurrooster 3 30 en het schermrooster 4 zijn daarmede in hoofdzaak gelijkstroommatig gekoppeld, doch wisselstroommatig van elkaar gescheiden.

In het algemeen bevat een bekende hoogfrekwent generator 1 een extern op, het schermrooster 4 en via de buisvoedingsschakeling 7 op de hoofdstroombann van de elektronenbuis 2 aangesloten, 35 terugkoppelketen 12 voor het in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis 2 opwekken van oscillaties in de vorm van een hoogfrekwent signaal. Het 8701679

CP

£ PHN 12.195 5 voordeel van de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm van de generator 1 is, dat een extern op de elektronenbuis 2 aansluiten van de terugkoppelketen 12, indien gewenst, kan vervallen, daar de terugkoppelketen uitsluitend kan bestaan uit de inwendige parasitaire 5 kapaciteit tussen het schermrooster 4 en de anode 5 van de elektronenbuis 2. De generator 1 is daardoor nog kompakter en met een minimum aan onderdelen op te bouwen. In de praktijk blijkt in deze uitvoeringsvorm van de generator 1, dat een hoogfrekwent signaal met een relatief hoge frekwentie bijvoorbeeld in de orde van enkele kilohertz of 10 meer kan worden opgewekt.

De gelijkstroommatig gekoppelde roosters 3 en 4 worden, door op zich bekende niet in de figuur 1 weergegeven middelen, op een in het algemeen negatieve gelijkspanning ten opzichte van de katode 6 gehouden. Een zich van de katode 6 naar de anode 5 bewegende negatief 15 geladen elektronenwolk ondervindt bij een passeren van het negatief geladen schermrooster 4 de in verhouding sterke invloed van de positieve anode 5. Hierdoor is de kans dat de elektronen het schermrooster 4 bereiken zeer klein. Daardoor neemt het schermrooster 4 zeer weinig stroom op, waardoor de schermroosterdissipatie zeer klein wordt en de 20 bouw van de elektronenbuis 2 en daarmede van de generator 1 nog kompakter kan zijn.

In een verdere uitvoeringsvorm bevat de hoogfrekwent generator 1 een tussen het stuurrooster 3 en een punt 9 van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten ontkoppel-element 13 25 voor het met betrekking tot het hoogfrekwente signaal ontkoppelen van het stuurrooster 3. Het ontkoppel-element 12 bevat bijvoorbeeld een kondensator 14 of bijvoorbeeld een niet in de figuur weergegeven serieschakeling van een weerstand met de kondensator 14. Bij een intermitterend bedrijf van de elektronenbuis 2, waarin deze gedurende 30 korte tijdsperioden of het volle vermogen of geen vermogen aan de belasting 8 levert, neemt het roosterpaar 3, 4 slechts gedurende deze korte tijdsperioden een, dan al kleine, stroom op. Hierdoor is de warmtedissipatie in de elektronenbuis 2 nog verder beperkt en daardoor de haalbare kompaktheid van de generator 1 nog verder vergroot.

35 De hoogfrekwent generator 1 bevat in een volgende uitvoeringsvorm een tussen het stuurrooster en het punt 9 aangesloten besturingsorgaan 15. Het besturingsorgaan 15 is voorzien van een 870 1 67 9 PHN 12,195 6 stuuringang 16. Door middel van een aan de stuuringang 16 toe te voeren stuurspanning is de stroom in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis 2 momentaan te beïnvloeden.

In figuur 2 is een nadere uitwerking van een 5 besturingsorgaan 15 voor toepassing in de hoogfrekwent generator 1 weergeven. Het besturingsorgaan 15 bevat een halfgeleider-element 17 met een stuurelektrode 18, een eerste weerstand 19 en een tweede weerstand 20. Het halfgeleider-element 17 van figuur 2 is symbolisch weergegeven in de vorm van een transistor. Indien gewenst kan hiervoor eventueel een 10 thyristor of een triac of iets dergelijks worden gekozen. De weerstand 19 is in serie met de hoofdstroombaan van het halfgeleider-element 17 opgenomen. De serieschakeling 17, 19 is tussen het punt 9 en via een klem 21 op het stuurrooster 3 aangesloten. De weerstand 20 is enerzijds verbonden met het verbindingspunt 22 van de serieschakeling 17, 19 en 15 anderzijds op de min klem 23 van een spanningsbron 24 aangesloten. Door nu op de stuuringang 16 een tweewaardige stuurspanning aan te sluiten, is gedurende een eerste deel van de periodetijd bij een eerste waarde van de stuurspanning het halfgeleider-element 17 gesperd, waardoor het roosterpaar 3, 4 via de weerstanden 20 en 19 een negatieve potentiaal 20 van de min klem 21 krijgt aangeboden. Het schermrooster 4 krijgt deze potentiaal aangeboden via het impedantie-element 10. Gedurende het tweede deel van de periodetijd bij de tweede waarde van de stuurspanning is het halfgeleider-element 17 geleidend en wordt het roosterpaar 3, 4 via de weerstand 19 op een met de aardpotentiaal op het punt 9 25 korresponderende spanning gebracht. Met de verkregen wisselende potentiaal van het roosterpaar 3, 4 wordt de elektronenbuis 2 intermitterend bedreven waardoor deze of het volle vermogen of geen vermogen aan de belasting 8 levert.

8701679

Claims (6)

1. Hoogfrekwent generator, welke een meerrooster elektronenbuis bevat, voorzien van tenminste een roosterpaar, bestaande uit een stuurrooster en een schermrooster, een buisvoedingsschakeling en een belasting bevat, welke beiden met de hoofdstroombaan van de 5 elektronenbuis zijn gekoppeld, en tussen het schermrooster en de anode een terugkoppelketen bevat voor het in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis opwekken van een hoogfrekwent signaal, met het kenmerk dat de terugkoppelketen in hoofdzaak wordt gevormd door de inwendige parasitaire capaciteit welke tussen het schermrooster en de anode van de 10 elektronenbuis bestaat, en dat de hoogfrekwent generator een tussen het stuurrooster en het schermrooster aangesloten impedantie-element bevat, waarvan de wisselstroomweerstand voor het hoogfrekwent signaal groter is dan de weerstand voor gelijkstroom.

2. Hoogfrekwent generator volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk dat het impedantie-element een spoel omvat.

3. Hoogfrekwent generator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de hoogfrekwent generator een tussen het stuurrooster en een punt van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten ontkoppel-element bevat voor het met betrekking tot het hoogfrekwente signaal 20 ontkoppelen van het stuurrooster.

4. Hoogfrekwent generator volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het ontkoppel-element een condensator omvat.

5. Hoogfrekwent generator volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk dat de hoogfrekwent generator een van een stuuringang voorzien, 25 tussen het stuurrooster en een punt van gemeenschappelijke voedingsspanning aangesloten, besturingsorgaan bevat voor het in afhankelijkheid van een stuurspanning op de stuuringang momentaan beïnvloeden van de stroom in de hoofdstroombaan van de elektronenbuis.

6. Hoogfrekwent generator volgens conclusie 5, met het 30 kenmerk dat het besturingsorgaan een halfgeleider-element met een stuurelektrode, een eerste weerstand en een tweede weerstand bevat, welke eerste weerstand in een serieschakeling met de hoofdstroombaan van het halfgeleider-element is opgenomen, waarbij de serieschakeling tussen het stuurrooster en het punt van gemeenschappelijke voedingsspanning is 35 aangesloten, dat de stuurelektrode van het halfgeleider-element op de stuuringang van het besturingsorgaan is aangesloten, en dat de tweede weerstand enerzijds op een spanningsbron met negatieve spanning is 8701 679 ΡΗΝ 12.195 8 aangesloten en anderzijds op het verbindingspunt tussen de hoofdstroombaan van de elektronenbuis en de eerste weerstand is aangesloten. 8701 679