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mehreren Kathoden und einer oder mehreren Hilfselektroden sowie Anoden, die mit reiner Elektronenentladung arbeiten.
Die Erfindung, zu deren besserem Verständnis zunächst das Grundphänomen nachstehend erläutert werden soll, sei am Beispiel eines wesentlichen Repräsentanten soleher Entladungsstrecken, nämlich einer Glühkathodenhochvakuumrohre mit gitterförmiger Hilfselektrode, näher erläutert.
Das Verhalten dieser Hochvakuumröhre war nach dem bisherigen Stande wissenschaftlicher Erkenntnis charakterisiert durch Beeinflussungskennlinien, die den durch die Röhre fliessenden Elektronenstrom in Abhängigkeit von der Gitterspannung Vg und der angelegten Anodenspannung Va schaubildlich darstellte. Alle diesbezüglichen Abhandlungen und Untersuchungen hatten letzten Endes den Zweck, die allgemeine Gültigkeit dieser charakteristischen Kennlinien, deren qualitativer Verlauf in Fig. 1 wieder-
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In dieser Figur wird die Abhängigkeit des Anodenstromes ia von der Gitterspannung Vg bei verschiedenen Anodenspannungen Val, Va2... dargestellt.
Auch die grosse Reihe der Theorien über derartige Vakuumröhren besonders in Anwendung als Verstärker schwacher Wechsel ströme oder in Schwin- gungserzeugersehaltungen nimmt ihren Ausgang von diesen charakteristischen Kennlinien und den aus dieser Schar charakteristischer Kurven abgeleiteten technischen Begriff der Steilheit und des Durchgriffs.
Eine Betrachtung beispielsweise der in Fig. 1 dargestellten Kurvensehar ergibt nun ohne weiteres die völlige Stetigkeit aller Erscheinungen, so beispielsweise dass eine stetige Zunahme der an die Rohre gelegten Anodenspannung eine stetige Änderung, u. zw. Zunahme des Stromes bis zum Sättigungswert bedingt.
Es ist nun überraschenderweise festgestellt, was bisher nicht bekannt war, dass die sich abspielenden, Erscheinungen mit dem durch die charakteristischen Kennlinien beschriebenen Verhalten noch nicht abgeschlossen sind. Diese Erkenntnis sei an folgendem Gmndversuch erläutert, dessen Schaltung in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Eine Vakuumröhre mit Glühkathode K, gitterförmiger Hilfselektiode g und Anode a wurde an eine Gleichstromquelle mit Spannung Va gelegt. Zunächst bestand zwischen Gitter und Anode keinerlei Verbindung schaltungstechniseher Art, so dass sich entsprechend der angelegten Anodenspannung ein gewisser Strom einstellte, der wegen des ziemlich engmaschigen Gitters nur wenige Milliampere betrug.
Es wurde nun über den Schalter s, einen Kondensator e oder diesen Kondensatoi mitin Reihe geschaltetem, selbstinduktionsfreiem Widerstand r Anode und Gitter verbunden. Überraschendeiweise zeigte es sich, dass die Röhre augenblicklich den Sättigungsstrom aufnahm, der mehrere hundert Milliampere betrug, und dass dieser Zustand der ausserordentlich erhöhten Leitfähigkeit det Röhre stationär blieb, auch wenn der Schalter s wieder geöffnet wurde.
Dieser Zustand, in dem sich also zwischen Anode und Kathode eine praktisch ideal isolierte Hilfselektrode befindet, kann seine Erklärung nicht mehr in der Schar der bekannten Beeinflussungskennlinien dei betreffenden Röhre finden.
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nun die früher beschriebenen Versuche wiederholt und zunächst eine gewisse Spannung Va zwischen Kathode und Anode bei geöffnetem Schalter s gelegt. Das elektrostatische Voltmeter I zeigte hiebei
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meter I an, dass das Potential zwischen Gitter und Anode praktisch Null war, während die gesamte angelegte Spannung Fa zwischen Kathode und Gitter durch das Voltmeter 11 angezeigt wurde.
Der Spannungsverlauf im ersten Fall ist angenähert durch die Kennlinie d, der Spannungsverlauf im zweiten Fall ist angenähert durch die Kennlinie ein Fig. 4 dargestellt, in der als Ordinaten die Länge der Entladungsstrecke und als Abszissen die Spannung eingetragen sind.
Eine wahrscheinlich physikalische Erklärung für diese Erscheinung wurde darin gefunden, dass auch nur eine augenblickliche Unterdrückung einer Potentialdifferenz zwischen Anode und Gitter im Moment des Anlegens des Kondensators ausreicht, um eine dauernde und stabil bleibende Verlagerung bzw. einen Zerfall des ursprünglich normalen Feldaufbaues entlang der Entladungsstrecke zu bewirken.
Man hat es offenbar mit einer ganz neuen physikalischen Tatsache zu tun, bei der das Gitter keine Leistung verbraucht und dennoch in stationärem Zustand ganz ausserordentlich hohe positive Spannungunterschiede gegenüber der Kathode annimmt und aufrechterhält.
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ob es möglich sei, den gleichen stationären Endzustand auf andere Weise als durch Ein-und Ausschalten eines Kondensators zu erreichen. Es wurde daher bei einer Schaltung entsprechend Fig. 2 der Schalter s dauernd geschlossen gehalten, so dass eine dauernde entweder rein kapazitive oder kapazitive und Ohmsche Verbindung zwischen Gitter und Anode bestand.
Wurde nun die an der Röhre liegende Spannung Va gesteigert, so zeigte es sich, dass beim Durchschreiten eines bestimmten Spannungswertes die gleiche Erscheinung des Feldzerfalles in dei Röhre bzw. der sprunghaften bzw. diskontinuierlichen Absenkung des inneren Widerstandes der Röhre eintrat.
Im Schaubild der Fig. 5 ist das Verhalten des inneren Widerstandes einer Entladungsstrecke gemäss der vorstehenden Erkenntnis im Schema qualitativ dargestellt, wobei als Ordinate der innere Widerstand Ri und als Abszisse die an die Entladungsstrecke zu legende Spannung Va eingetragen ist.
Bei allmählichem Erhöhen der an die Röhre zu legenden Spannung meist der innere Widerstand den normalen Verlauf von Punkt 1 bis zu Punkt 2 auf, entsprechend der La, ngmuirschen Formel. Beim Erreichen eines gewissen Wertes Vz der an die Röhre zu legenden Spannung, die als Zerfallspannung bezeichnet sein möge, sinkt der innere Widerstand von dem Wert 2 auf den Wert 3 ab, um dann bei weiterer Steigerung der anzulegenden Anodenspannung infolge der Begrenzung des Stromes durch seinen Sättigungswert allmählich wieder in Richtung auf den Wert 4 anzusteigen. Die gestrichelte Kurve 2-5 würde den normalen und nach dem bisherigen Stande der wissenschaftlichen Erkenntnis zu erwartenden Verlauf des inneren Widerstandes darstellen.
Die Versuche haben gezeigt, dass die Absenkung des. Widerstandes praktisch augenblicklich erfolgt und demnach einen diskontinuierlichen bzw. unstetigen Verlauf des inneren Widerstandswertes ergibt.
Dieses Umkippen des Widerstandes kann sogar in einer praktisch unendlich kleinen Zeit erfolgen.
An Stelle der Übeibrückungselemente zwischen der Hilfselektrode und der Anode konnte des weiteren eine entsprechend hohe Spannung vorübergehend zwischen der Hilfselektrode und der Kathode
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gleiche Erscheinung hervorgerufen werden. Auch die Anwendung einer magnetischen Beeinflussung min- destens eines Teiles der Entladungsstrecke kann einen ähnlichen Effekt, alsoeine Zerfallserscheinung, ergeben.
Gemäss der Erfindung wird nun mit der Entladungsstrecke, die in der beschriebenen Weise beeinflusst ist bzw. wird, eine Schwingungserzeugung ermöglicht.
Eine entsprechende Schaltung ist im Beispiel der Fig. 6 im Schema dargestellt, ohne dass beliebige und dem Fachmann hinreichend bekannte Methoden zur Übertragung der Leistung auf eine Antenne dargestellt sind. Ebenso sind alle möglichen Anwendungsarten der Beeinflussung der erzeugten Wechselbzw. Schwingungsströme durch die menschliche Sprache (Telephonie), ferner Mittel zum Tasten des erzeugten Wechselstromes (Telegraphie) fortgelassen.
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fähigen System, bestehend aus einer Kombination von Selbstinduktion L und Kapazität 0 verbunden bzw. bildet sie einen Teil von ihm. R ist ein Arbeitswiderstand, an dem beispielsweise die erzeugte Wechsel- strom-bzw. Hochfrequenzenergie verbiaucht wird.
Der zur Speisung des sehwingungsfähigen Systems erforderliche Gleichstrom wird unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Stabilisierungsdrosseln D an den Hauptelektroden der Entladungsstrecke zugeführt.
Bevor auf die Erklärung der Wirkungsweise dieser Schaltung eingegangen wird, möge noch betont werden, d. ss diese nur eines der möglichen Ausfühlungsbeispiele darstellt. Es kann auch eine beliebige
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kombination Widerstand r, Kondensator e unter den bereits bei Beschreibung der Fig. 2 gemachten Voraussetzungen und Vorbehalten verbunden und es ist ein Ersatz durch die früher angegebenen Mittel ohne weiteres möglich.
Zur Aufrechterhaltung der Schwingungen genügt es insbesondere, Kondensatoren oder Widerstände oder Selbstinduktionen an dieser Stelle allein zu verwenden, und es hat sich sogar gezeigt, dass sich der Schwingungsvorgang auch erreichen lässt, wenn jede schaltungstechnische Verbindung zwischen Gitter und Anode fortgelassen ist, insbesondere wenn durch geeignete Dimensionierung eine hinreichende innere Kapazität zwischen Hilfselektrode und einer Hauptelektrode bereits vorhanden ist.
Da sich der Schwingungsvorgang auch bei Anwendung eines Silitstabes als Verbindung zwischen Gitter und Anode erreichen lässt, so ist hierin schon der einwandfreie Beweis dafür zu sehen, dass diese Verbindung zwischen Gitter und Anode, falls sie zur Einleitung oder Aufrechterhaltung des Schwingungvorganges überhaupt angewendet wird, keineswegs schwingungs-bzw. resonanzfähig zu sein braucht.
Es sei nunmehr die Erzeugung von Wechselströmen bis zur höchsten Frequenz mit der Schaltung gemäss Fig. 6 erläutert, wobei angenommen ist, dass die Amplitude des erzeugten Wechselstromes gleich oder grösser ist als der Gleichstromwert des zugeführten Speisestromes und somit Schwingungen zweiter Art erzeugt werden ; für diese ist e bekanntlich charakteristisch, dass der Strom durch die Entladungsstrecke periodisch praktisch Null oder zumindest unverhältnismässig klein gegenüber den sonstigen Stromwerten innerhalb einer Schwingungsperiode wild.
Nimmt man beispielsweise an, dass in der Schaltung gemäss Fig. 6 eine Gleichstromspannung an die Röhre gelegt wird, die kleiner ist als die für dieses Vakuumgefäss charakteristische Zerfallspannung, so nimmt die Röhre entsprechend den früheren Erläuterungen nur einen sehr kleinen Strom auf. Nun wird der Schwingungskreis, nachdem vorher seine Kapazität C auf ein Potential aufgeladen wurde, das
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Grenzwert der Zerfallspannung überschritten, und es tritt praktisch augenblicklich ein Zerfall des Feldaufbaues entlang der Röhre ein bzw. ihr innerer Widerstand sinkt so weit herab, dass sich die Kapazität sogleich über das Vakuumgefäss, die Selbstinduktion L usw. entlädt.
Der Entladungsfortgang wird jedoch in dem Augenblick unterbrochen, in dem der Entladungswechselstrom gerade entgegengesetzt gleich dem
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fluss des Stromes durch das Gefäss nicht möglich, und es beginnt jetzt eine Etappe, in welcher der durch die Drosseln D stabilisierte Speisegleichstrom die Kapazität C des schwingungsfähigen Systems von neuem auflädt, wobei theoriegemäss die Spannung an der Kapazität von einem negativen Wert an etwa geradlinig ansteigt, um schliesslich am Ende der Aufladeperiode einen solchen positiven Spannungswert zu erreichen, welcher der Zerfallspannung der Röhre entspricht, so dass wiederum ein sprunghafter Widerstandsabfall in der Röhre eintritt und ein neuer Entladungsvorgang einsetzt.
Dieser Vorgang ist schematisch in Fig. 7 dargestellt, in der die Abszisse t die Zeit darstellt und als Ordinaten der Speisegleichstrom ig und der Wechselstrom i eingetragen sind.
Charakteristisch an dieser neuen Schaltung zur Erzeugung ungedämpfter Wechselströme ist insbesondere, dass eine merkbare Spannung zwischen Hilfselektrode und Anode während der eigentlichen "Arbeitsetappe"der Röhre, während der sich die Kapazität C über diese entlädt, nicht auftritt, während in den Etappen der"Inaktivität"der Röhre, während deren sich die Kapazität C aus der Speisequelle auflädt, zwischen Hilfselektrode und Kathode kein merkbarer Potentialunterschied herrscht.
Man hat es infolge der sprunghaften Widerstandsänderung des Vakuumgefässes mit einer Art interruptiven Erscheinung zu tun, und es findet gleichsam ein periodisches Hin-und Herpendeln zwischen zwei verschiedenen Erscheinungskomplexen innerhalb der Röhre statt. Besonders günstig ist dies für die Zwecke der drahtlosen Schnelltelegraphie, da bei der Schaltung gemäss der Erfindung ein sogenanntes Aufschaukeln der Schwingungen, das bei raschem Tempo ein Verwischen der Zeichen zur Folge haben kann, nicht stattfindet, da theoriegemäss bereits von der ersten Wechselstromperiode an die Gesetzmässigkeit des Entladungsvorganges dieselbe ist wie bei einer beliebig später folgenden Periode.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung elektrischer Wechselströme bis zu den höchsten Frequenzen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit reiner Elektronenentladung arbeitendes Vakuumgefäss mit einer oder mehreren Kathoden, Anoden und Hilfselektroden mit einem schwingungsfähigen System verbunden ist bzw. einen Teil dieses Systems bildet und durch vorübergehendes oder dauerndes Überbrücken eines Teils der Entladungsstrecke, z. B. des Teils zwischen einer Anode und einer Hilfselektrode, ihr innerer Widerstand sprunghaft bzw. diskontinuierlich herabgesetzt wird, so dass eine periodische Verlagerung der Feldverteilung oder des Spannungsgefälles des Yaknumgef1isses erfolgt und in dem Schwingung-
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