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Sender für kurze oder ultrakurze Wellen.
Die Erfindung betrifft einen Sender für kurze elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge kleiner als 10 Meter, zweckmässig von 6 bis 8 Meter. Solche Sender sollen, insbesondere für höhere Leistungen, folgende Bedingungen erfüllen :
1. Der Kreis soll elektrisch symmetrisch sein.
2. Es soll elektrische Symmetrie gegenüber Erde bestehen.
3. Es sollen Streukopplungen und unregelbare kapazitive und elektromagnetische Kopplungen vermieden werden.
4. Es sollen möglichst wenig und möglichst kurze Verbindungsleitungen vorhanden sein.
5. Das ganze Aggregat soll möglichst kompakt und starr sein.
Diese Bedingungen werden durch das Gerät gemäss der vorliegenden Erfindung erfüllt, das noch den weiteren Vorteil hat, billig und leicht konstruierbar zu sein.
Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind folgende :
1. Die Anordnung symmetrisch geschalteter Röhren in Schirmgehäusen, die zugleich als Elektroden der Anodenabstimmungs-und der Neutrokondensatoren dienen, so dass die Streukapazität verringert ist.
2. Die Ein-und Ausgangskreise sind jeder für sich symmetrisch und jeder für sich als leicht auswechselbares Aggregat ausgebildet, das, wenn es aus dem Hauptgerät herausgenommen ist, eingestellt werden kann.
3. Es sind veränderliche Ein-und Ausgangskopplungen vorgesehen, die durch Verlagerung der Ein-und Ausgangskreise als Einheiten verändert werden können, ohne dass dadurch die Symmetrie und die elektrischen Konstanten der Gesamtanordnung beeinträchtigt würden.
4. Es werden als Teil der Ausgangsinduktanz Metallrohre benutzt, die auch als Kühlwasserleitungen für die Elektronenröhren dienen und zusammen mit Abstimmitteln eine Änderung der Ausgangsinduktanz ohne Störung der Wasseranschlüsse und mit geringster Änderung der Hilfsapparatur gestatten.
5. Es werden als Teil der Ausgangsinduktanz Röhren verwendet, die auch als Kühlwasserzuund-abführungsleitungen für die Elektronenröhren dienen und deren Anordnung so ist, dass sie einen gewünschten verhältnismässig hohen Widerstandswert aufweisen und dadurch dem ganzen Verstärker des Senders eine gewünschte grosse Durchlassbreite geben. Dieses zuletzt genannte Merkmal wird nur in den Fällen benötigt, wo im Sender eine Trägerwelle verstärkt werden soll, die mit einembreiten Frequenzband moduliert ist, etwa eine Fernseh Trägerwelle. Wo eine solche grosse Durehlassbreite nicht verlangt wird, können die Röhren einen entsprechend niedrigen Hoehfrequenzwiderstand haben.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in sechs Figuren dargestellt. Fig. 1 ist ein Schaltbild. Fig. 2 und 3 zeigen den allgemeinen konstruktiven Aufbau eines Senders innerhalb des Gehäuses von der Seite und von vorn. Fig. 4 zeigt im Grundriss die Hauptteile des Gerätes an der Ausgangsseite des Schirmes V.
Fig. 5 ist ein Schnitt nach Q-Q in Fig. 4. Fig. 6 ist eine Stirnansicht von Fig. 5.
In Fig. 1 wird die modulierte Hochfrequenz über die Verstellkondensatoren 20b, 20c einer Spule 20a zugeführt, die veränderlich mit einer Spule 18 gekoppelt ist, die durch den Kondensator 19 abgestimmt wird. Der Kreis 18, 19 ist über die Kondensatoren 15, 16 mit den Gittern zweier symmetrisch angeordneter Röhren verbunden, deren wassergekühlte Anoden Teile der Gefässwand bilden. Diese Röhren sind
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durch zwei Kondensatoren mit den Belägen 8, X querneutralisiert, die zwischen der Anode je einer und dem Gitter je der andern Röhre liegen. Die Anoden sind miteinander über eine Induktanz 9a und 9b verbunden, die durch ein Abstimn kondensatoraggregat Y, Y überbrückt ist.
Die Induktanz 9a und 9b ist veränderlich mit einer Spule lla gekoppelt, deren Enden über Verstellkondensatoren llb und lle mit den Ausgangsklemmen verbunden sind. V ist ein Schirm und U eine (punktiert gezeichnete) Abstimmvorrichtung, die erforderlichenfalls eingefügt werden kann. Diese allgemeine Anordnung ist an sich bekannt.
Gemäss den Fig. 2 bis 6 ist nun jede Röhre mit ihrer Anode 1 oder 2 abwärts in einem dreieckigen Metallstuhl 3 oder 4 angeordnet, u. zw. hat jeder Stuhl zwei senkrechte Wände X und Y, die als Abdeckung für die Tragisolatoren W dienen (s. insbesondere Fig. 6). Die Wände Z sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, gegeneinander geneigt und ragen über die Wände F hinaus. Den Wänden X stehen Metallplatten 8 (s. Fig. 4) gegenüber, mit denen sie die querverbundenen Neutrokondensatoren 8, X der Fig. 1 bilden. Die Stühle 3 und 4 als Ganzes sind in direkter elektrischer Verbindung mit den Anodenmänteln der Röhren, die Anodenpotential haben. Die Platten 8 sind, wie aus Fig. 4 hervorgeht, zwecks genauer Einstellung und Neutralisation gelenkig angeordnet.
Ihre Querverbindung mit den Gittern erfolgt durch Leitungen 13, 14, u. zw. verbindet die Leitung 13 die eine der Platten 8 über einen Kondensator 16 mit dem Gitter der Röhre 1 der Fig. 4 und die Leitung 14 die andere Platte 8 über den Kondensator 15 mit dem Gitter der Röhre 2.
Die Gitterleitungen von den Kondensatoren 15 und 16 sind in Fig. 4 weggebrochen dargestellt ; sie laufen aber tatsächlich in einer solchen Richtung, dass sie die Winkel cp in den Ecken der dreieckigen Stühle halbieren. DievondenPlatten8entferntliegendenEndenderLeitungen13, 14sindelektrischundmecha- nisch mit Leitungen 17 und 17a verbunden, die durch Öffnungen der Schirmwand V hindurchgehen und an ihren Enden als Steckbuchse für die Gitterspule 18 ausgebildet sind (Fig. 3). Diese Konstruktion ergibt ein sehr starres Aggregat mit sehr kurzen Querleitungen und Verbindungsleitungen und mit einer guten Abschirmung des Eingangskreises.
Die Spule M wird (Fig. 3) durch einen Kondensator 19 abgestimmt, dessen Platten auf Zapfen sitzen, die an denselben Isolatoren angeordnet sind, die zum Tragen der Elemente 17, 11a, 13, 14, 15 und 16 dienen. Die Spule 18 liegt rechtwinklig zu der Spule im Ausgangskreis. Das Kühlwasser für die Anoden wird durch Rohre 9a, 9b zugeführt, die gleichzeitig die Anodeninduktanzen bilden und parallel zueinander angeordnet sind, vgl. Fig. 4,5 und 6. Diesen Rohren wird das Wasser über die Rohre 10 und 10a zugeführt, während die Anodenspannung an den Verbindungspunkten der Rohre 10 und 10a mit den Rohren 9a und 9b zugeführt wird. Die Anodeninduktanz wird durch den Kondensator abgestimmt, der durch den Teil 5 in elektrostatischem Zusammenarbeiten mit den Platten Y der dreieckigen Stühle gebildet wird.
Der Teil 5 besteht aus einem hohlen, offenen Kupferkasten, der Abstand beider Hälften von den Platten Y kann eingestellt werden (Fig. 4). Der Kasten als Ganzes ist, wie man aus Fig. 5 erkennt, so angeordnet, dass er in der Längsrichtung gegenüber den Stühlen auf Führungsplatten 6 verschoben werden kann ; 7 ist der Angriffspunkt für einen geeigneten mechanischen Antrieb (Fig. 5). Dieser Kasten 5 bildet demnach eine Platte, deren Abstand von den Platten Y, Y (gemessen rechtwinkelig zu den Längen der Führungen 6) ein für alle Male eingestellt werden kann. Sobald diese Einstellung erfolgt ist, kann der Kasten als Ganzes mehr oder weniger in den Raum zwischen den beiden Wänden Y, Y eingeschoben werden.
Der Ausgangskreis und der Eingangskreis sind als Einheiten ausgebildet, die sich bezüglich ihrer allgemeinen Anordnung sehr ähnlich sehen. Der Ausgangskreis besteht aus einer Spule 11a, die zwischen den Rohrspulen 9a und 9b liegt und mit diesen gekoppelt ist, u. zw. sind die Enden der Spule lla jede mit der einen Klemme eines Verstellkondensators llb oder llc verbunden, während die andere Klemme des einen dieser beiden Kondensatoren direkt an dem Gestell geerdet und die andere Klemme des andern dieser beiden Kondensatoren mit einer rohrförmigen Ausgangsleitung d verbunden ist (Fig. 4). Die ganze Einheit lla, llb, lle kann leicht herausgenommen und dann genau eingestellt und abgeglichen werden.
Wenn die Einheit in das Gerät eingesetzt ist, kann die Kopplung zwischen lla und den Induktanzen, die durch die Krümmung der Rohre 9a und 9b gebildet werden, geändert werden, ohne dass die Symmetrie oder die elektrischen Konstanten der Schaltung geändert werden ; u. zw. wird zu diesem Zwecke die ganze Ausgangseinheit, bestehend aus den Teilen lla, llb, lle auf Führungen 12, 12a verschoben (Fig. 4). Der Eingangskreis, der, wie erwähnt, sehr ähnlich ausgeführtist, wird durch eine Einheit gebildet, die aus einer Spule 20a und den Kondensatoren 20b und 20e besteht (Fig. 2 und 3), und es kann die Kopplung ähnlich wie zuvor durch Verschieben der ganzen Einheit 20a, 20b, 20c auf Führungen 21 geändert werden, ohne dass durch diese Einstellung wieder die Symmetrie gestört wird.
Die Eingangszuführung 22 erkennt man aus der Fig. 3.23 in Fig. 2 und 3 sind die Glasteile der Röhrengefässe, deren Anodenkühlwassermäntel in den Stühlen 3 und 4 liegen (die Gitterleitung, die durch einen dieser Glasteile hindurch zu dem Kondensator 16 führt, ist in Fig. 2 dargestellt). 24 und 25 sind die Zuführungskupferstäbe für die Kathoden.
Das Herüberstehen der Wände x der Stühle über die Ecken der Dreiecke unterstützt die elektrische Isolierung der Arme 13 und 14 des Brückenkreises. Die Wände X und Y schirmen die Isolatoren W gut ab und verringern die dielektrischen Verluste, indem sie die Hoehfrequenzfelder vorteilhaft verteilen.
Des ferneren befindet sich die Hauptabstimmreglung, nämlich die Vorrichtung zur Verschiebung des
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Kupferkastens 5, die die Abstimmung der ganzen Schaltung unter Belastung ermöglicht, auf Erdpotential, während der durch die Teile 5, Y, Y gebildete Kondensator sehr starr ist. Der Isolator, der diesen Konden- sator trägt, liegt in der elektrischen Mitte des Anodenkreises, so dass an diesem Punkt keine Heiz-oder elektrischen Verluste auftreten.
Wenn für eine besondere Ausführungsform eine Anodeninduktanz verlangt wird, die kleiner ist als diejenige, die man von der eben beschriebenen Anordnung erzielen kann, kann man die Krümmungen in den Rohren 9a und 9b weglassen. Fig. 4 zeigt jedoch eine bevorzugte Anordnung, die verwendet werden kann, gleichgültig, ob diese Krümmung vorhanden ist oder nicht, und die den Vorteil hat, eine leichte
Einstellung der Induktanz zuzulassen (in Fig. 5 sind die entsprechenden Teile der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt). Diese Einrichtung besteht aus zwei weiteren Metallrohren U, welche die Rohre 9a und 9b umgeben und die durch ein drittes Rohr T von etwa demselben Durchmesser miteinander ver- bunden sind.
Das Aggregat T, U, U ist längs verschiebbar angeordnet, so dass durch sein Verschieben längs der Rohre die Anodeninduktanz genau nach Wunsch eingestellt werden kann, ohne dass dabei die
Kühlwasserzuführung zu den Rohren beeinträchtigt würde. Das Rohr T ist übrigens zwar zweckmässig aber nicht wesentlich, denn man kann in manchen Fällen die erforderliche Induktanz allein durch die
Rohre U erhalten.
Ein anderes Verfahren zur Erzielung einer Änderung der Anodeninduktanz besteht darin, in der
Mitte zwischen und unterhalb der Rohrkrümmung der Rohre 9a und 9b eine Wirbelstromkupferplatte anzuordnen, die in dem Feld der Krümmung beweglich ist und für die Induktanz nach dem bekannten
Wirbelstromverfahren als Einstellvorrichtung dient.
Das eben beschriebene Verfahren zur Änderung der Induktanz hat den Vorteil, dass es einen sehr genauen Abgleich der Schaltung in der Nähe der Verbindungspunkte der Rohre 10, 10a mit den
Rohren 9a, 9b gestattet, so dass die Frequenzspannung an diesen Verbindungspunkten bis auf nahezu
Null verringert werden kann und infolgedessen dielektrische Verluste in dem Kühlwassersystem fast ganz vermieden werden.
Das eben beschriebene Gerät kann unter geringen Abänderungen sowohl zum Verstärken als auch zum Aussenden einer ultrakurzen Trägerwelle von 6 bis 8 m verwendet werden, die mit einem sehr breiten Frequenzband moduliert ist, wie z. B. beim Fernsehen. Beispielsweise erfordert es nur eine geringe Änderung, damit das Gerät nicht als Ausgangsendverstärker eines Senders, sondern als Zwischenverstärker mit einem sehr breiten Frequenzband benutzt werden kann. Die Änderung besteht im wesentlichen darin, dass man der Anodeninduktanz einen angemessenen Ohmschen Widerstandswert gibt, derart, dass das
Verhältnis von Induktanz zum Widerstandswert gross genug ist, um das gewünschte breite Durchlass- band zu ergeben.
Ein zweckmässiges Verfahren, den notwendigen Widerstandswert zu erhalten, besteht darin, dass man auf die Kupferrohre 9a und 9b weiches geglühtes Schmiedeeisen oder einen andern Stoff mit ähnlichen elektrischen Eigenschaften aufspritzt. Es werden dann die hochfrequenten Ströme, die wegen des Skin-
Effektes im wesentlichen auf dem Umfang der Leiter 9a und 9b fliessen, einen beträchtlichen Verlust wegen der hohen Permeabilität der Eisenoberfläche erleiden, während gleichzeitig die Vorteile erhalten bleiben, die durch die Herstellung der Leitungsrohre aus Kupfer erzielt werden.
Allgemein betrachtet, besteht also dieses Verfahren zur Erzielung eines Verlustes zwecks Erreiehung eines gewünschten Verhältnisses von Induktanz zum Widerstandswert darin, dass das durch die Rohre 9a und 9b fliessende Wasser dazu benutzt wird, um die gewünschte Energiemenge abzuführen, d. h. die Hochfrequenz erzeugt durch Induktion in dem äusseren Weicheisenbelag Wärme, aber die durch diesen Verlust erzeugte Wärme wird schnell und wirksam durch die Wärmeleitung über das Kupferrohr zu dem Wasser geführt. Versuche haben gezeigt, dass man auf diese Weise den Anodenkreisverlust auf ein Drittel des Gesamtausganges bringen und dadurch ein breites Durchlassband erzielen kann.
Die Vorteile dieses Verfahrens werden sofort offensichtlich, wenn man es mit den üblichen bekannten Verfahren zur Erreichung eines verhältnismässig kleinen Verhält- nisses"Induktanz zu Widerstand"vergleicht, nämlich mit dem Verfahren, welches darin besteht, einen Widerstand durch Kopplung zu übertragen. Wenn dieser Belastungswiderstand, wie es gewöhnlich der Fall ist, ein Gitterkreis ist, so müsste man den Gitterkreis durch einen besonderen Widerstand belasten, da er durch die angeschlossenen Röhren nur wenig be dämpft wird. Für die hier in Frage kommenden Frequenzen ist aber ein solcher Belastungswiderstand sehr unerwünscht, da seine Streukapazität so gross ist, dass man mit dem Drehkondensator nicht auf die gewünschte kleine Welle herunterkommen kann.
Statt der dargestellten Trioden können natürlich auch andere Röhren, insbesondere Sehirmgitter- röhren verwendet werden, was noch die Einschaltung besonderer Blockkondensatoren bedingen würde.
Auch wenn man solche Schirmgitterröhren als Leistungsverstärker benutzt, wird unter Umständen der Neutrokondensator 8, X erforderlich bleiben.
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