CH199602A

CH199602A - Kurzwellenröhrenanordnung mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis.

Info

Publication number: CH199602A
Authority: CH
Inventors: Haftung Licentia Beschraenkter
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1935-10-14
Filing date: 1936-10-10
Publication date: 1938-08-31

Description

Nurzwellenröhrenanordnung mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis. In .der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine gurzwellenTöhrenanordnung, bei welcher :der zur Röhre gehörige Schwing kreis mit in das Entladungsgefäss eingebaut ist.

Es ist an sich bekannt, Schwingkreise mit in das Entladungsigefäss einzubauen. Die Kapazität des Schwingkreises wird dabei dufch die Elektrodenkapazität des meist nor mal aufgebauten Entladungssystemen darge stellt. Die Induktivität wird durch einen kleinen bügelförmigen Leiter gebildet, .der die gegenphasig erregten Elektroden mitein ander verbindet.

Die -Strahlung durch das Elektrodensystem und seine Verbindungs leitungen ist bei kurzen Wellen so gross, dass zum ,Senden und Empfangen auf eine beson dere Antennenanordnung oft verzichtet wer den kann.

Es sind anderseits strahlungsarme, allsei tig abgeschirmte Schwingkreise bekannt, bei denen das abschirmende Gehäuse als Teil den .Schwingkreises koaxial zu den übrigen stromführenden Teilen des Schwingkreises angeordnet und mit .diesem symmetrisch ver bunden ist, so dass kein nennenswertes elek trisches und magnetisches Feld ausserhalb des Schwingkreises entstehen kann (vergl. französische Patentsehrift 695294).

Derartige Kreise weisen - eine hohe Resonanzschärfe auf, da sie, abgesehen von den Leitungsver- lusten, keine Dämpfung besitzen.

Die erfindungsgemässe KurzwellenTöhren- anordnung, die einen annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss ein gebauten .SchwingkTeis aufweist, der ein ro- tationsnymmetri8ches @Gehäuse zu seiner in nenliegenden leiterförmigen Indüktivität bil det, ist ,dadurch gekennzeichnet,

-dass das ElektTodensystem innerhalb des genannten Gehäuses angeordnet ist, derart, dass die emittierende -Schicht sich längs eines grösse- ren Teils der Induktivität erstreckt, und dass die übrigen Elektroden koaxial dazu ange ordnet sind.

Das Schwingkreisgehäuse weist zweck mässig, abgesehen von Trennfugen senkrecht zur Rotationsachse, keine Unstetigkeitsstel- len auf und ist vorzugsweise als Kugel oder Ellipsoid ausgebildet.

Der Erfindungsgegenstand weist eine Reihe von Vorteilen auf. Es kann weder durch das Elektrodensystem noch durch den Schwingkreis Energie abgestrahlt werden. Die Betriebsspannungen können in neutralen Ebenen bezw. Zonen zugeführt werden, so dass eine Verdrosselung der Zuführungslei- tungen überflüssig wird.

Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil kann ausgenutzt werden, wenn die Röhre der erfindungsgemässen Anordnung als Magnetron betrieben wird. Strahlungs- arme Schwingkreise weisen, wenn sie in be- zug auf die Ohmsche Leitfähigkeit, Skin- effekt usw.

richtig dimensioniert sind, Reso- nanzschärfen = -
EMI0002.0045
von etwa 300 und mehr auf, so dass man mit einem anre genden Strom von ca. 0,3 Amp. einen Reso- nanzstrom von na.

100 Amp. erhalten kann. Dieser Strom durchfliesst die leiterförmige Induktivität, die zweckmässig zugleich die Rotationsachse des symmetrisch aufgebauten Schwingkreises darstellt und erzeugt ein zir- kularsymmetrisches Magnetfeld,

welches den von der Kathode ausgehenden Entladungs strom in seiner Grösse steuert, derart, dass bei kleinen Werten des Schwingstromes die Elektronen zur Anode übergehen können, während sie bei grossen Werten zurückge beugt werden. Der Zusammenhang zwischen Stromstärke J zur Erzeugung des Magnet feldes, Anodenspannung U",

Durchmesser der AnodeD und der Kathode d ist durch die Flullsche Formel gegeben:
EMI0002.0081
US ist die Anodenspannung, bei der gerade für das errechnete J der Anodenstrom ein- setzt. Für
EMI0002.0089
= 10 und J,

... = 100 Amp. er- rechnet sich die Anodenspannung zu 200 Volt. Dumh Erhöhung der Verweilzeit der Elektronen in der Nähe der Induktivität L kann man die erforderliche Grösse des Steuer- stromes noch wesentlich heruntersetzen. Ge eignete Mittel hierzu sind <RTI

ID="0002.0109"> Magnetfelder kon- stanter Stärke und Richtung, die ausserhalb oder innerhalb des Schwingkreises erzeugt werden können, zum Beispiel dadurch, dass durch die Induktivität, gegebenenfalls ge trennt von den andern Strömen,

ein Gleich strom geschickt wird. Man kann die Verweil zeit der Elektronen in der Nähe der strom- durchflossenen Induktivität aber auch durch die Erzeugung von künstlichen oder echten Raumladeerscheinungen vergrössern.

Die erfindungsgemässe Anordnung kann als Schwingungserzeuger zum Beispiel in Rüekkopplungsschalturig (eigenerregt) oder als Verstärker (fremderregt) ausgebildet sein. Sie kann auch zur Frequenzverdoppe- lung dienen.

In diesem Falle dürfen .natür lich keine zusätzlichen Magnetfelder Verwen- dung finden, da sonst nicht pro Schwingung eines Wechselstromes zwei Maxima des Magnetfeldes und damit zwei Minima des Emissionsstromes auftreten.

Bei Fremdsteuerschaltungen (Verstärkern und Frequenzvervielfachern) spielt die Lauf zeit der Elektronen keine massgebende Rolle. Bei Selbsterregungsschaltungen muss die zur Anfachung notwendige Phasendifferenz zwi schen Strom und Spannung mit Hilfe der Anodengleichspannung in bekannter Weise abgeglichen werden.

In den Fig. 1 bis 6 sind Ausführungs- beispiele erfindungsgemässer Röhrenanord- nungen dargestellt.

In Fig. 1 stellt V ein EntladungegefäB dar, das sowohl zur Schwingungserzeugung, als auch zur Verstärkung verwendet werden kann.

Es enthält einen Schwingkreis, der aus der leiterförmigen Induktivität L und der veränderbaren gegenseitigen Kapazität C, Ca der beiden Teile des Gehäuses gebildet wird. Das eigentliche Entladungssystem be findet sich innerhalb des Gehäuses G.

Die emittierende Schicht Sch ist zum Beispiel auf einer Metallbuchse B aufgebracht, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltungeiner isolierenden Lage von !dem Leiter L getra gen wird. Das Heizelement H, dessen elek trischer Mittelpunkt Hm mit der emittieren den Schicht Sch verbunden ist, kann nun, wie dargestellt, innerhalb des Leiters L lie gen oder es kann zwischen Buchse B und Isolation angebracht sein.

Die Drähte des Heizelementes H sind. zweckmässigerweise bifilar gewickelt, damit das Magnetfeld des Heizstromes nicht auf den Entladungmsvor. gang einwirken kann.

Das Abschirmgehäuse G des 'Schwingkreises L, C ist in einer Ebene senkrecht zum Leiter L annähernd in der Mitte des rotationssymmetrischen Schwing- kreises galvanisch aufgetrennt. In dieser elektrisch neutralen Ebene liegen die Zufüh rung Z" die den positiven Pol -1- Ua, .der Anodenspannungsquelle mit der Anode A verbindet,

und die Zuführung Z1" die die Heizspannung zum Heizelement H leitet und ausserdem die emittierende SchichtSch mit dem negativen Pol - U., der Anadenspan- nungsquelle verbindet.

In Fix. 2 ist eine ähnliche Ausführungs- form gezeigt, die ebenfalls sowohl zur Schwingungserzeugung, als auch zur Ver stärkung benutzt werden kann. Das Gehäuse G ist in der Mittelebene zwar wieder galva nisch getrennt, jedoch durch die übereinan der greifenden Enden der Gehäuseteile C kapazitiv vollständig geschlossen. Diese Aus führungsform der Röhre weist weiterhin -die Eigentümlichkeit auf, dass die Anodenspan nung über Tragstützen St und vor allem, was wichtiger ist,

über den Leiter L zuge führt wird. Dadurch wird erreicht, -dass der im hochfrequenten Rhythmus schwankende Emissionsstrom einen Teil -des iSchwingkrei- ses L, C durchfliesst und diesen zu Eigen schwingungen anregt. Mit dieser Röhre kann also eine Selbsterregungsschaltung aufgebaut werden.

Um zu vermeiden, dass die Elektro nen direkt zum Leiter L fliegen, sind an .den Seiten der Buchse B, die die emittierende Schicht Sch trägt, Richtzylinder Bz ange bracht.

Die Heizspannung wird innerhalb des Leiters L mit Hilfe einer Leitung Zk zugeführt, welche zweckmässigerweise ver drillt ausgeführt wird, damit das vom Heiz strom erzeugte Magnetfeld keine Wirkung auf den Entladungsvorgang ausüben kann.

In Fig. 3 ist eine Kurzwellenröhrenan- ordnung ähnlich Fig. 2 gezeigt, die ebenfalls sowohl zur ;Schwingung erzeugung, als auch zur Verstärkung brauchbar ist.

Der Unter schied geh nüber der in Fig. 2 gezeigten An ordnung besteht darin, dass der anregende Emissionsstrom Je die Induktivität L nur zu einem Teil, und zwar vor Erreichen ,der Kathode durchfliessen muss. Es ist in diesem Fall die Emissionsschicht mit .der Induktivi- tät L leitend verbunden.

Der ,Schwingstrom JCL, der im Resonanzfall ein Vielfaches vom anregenden Strom Je isst, durchsetzt selbst verständlich, .genau wie in dem Beispiel der Fig. 2, den .gesamten Schwingkreis L, C.

In Fig. 4 ist eine Fremdsteuerschaltung unter Verwendung einer der beschriebenen Röhren .im Prinzip dargestellt. Unter der Voraussetzung, dass kein Mag-netfeld vorhan den ist, welches die Entladungsstrecke durch- ' setzt, tritt im Ausgangskreis die doppelte Frequenz f Z von der Steuerfrequenz f 1 auf, die vom @Steuers.ender X durch die Induk- tivität L .geschickt wird.

Dieser Frequenz verdopplungsef fekt hat seinen Grund darin, dass pro 'Schwingung der Grundfrequenz f1 zwei Maxima des zirkularen Wechselmagnet feldes MZ und demzufolge zwei Minima im Emissionsstrom J auftreten, der den Aus- gangskreis J anregt.

Soll keine Frequenz verdopplung auftreten, dann muss für ein konstantes magnetisches "Vorfeld", welches grösser als der Scheitelwert des Wechsel- magnetfeldes sein muss, !Sorge .getragen wer den. Die Nutzleistung kann einem beliebig ausgebildeten Verbraucher B., z. B. inJuk- tiv, zugeführt werden.

Fig. 5 stellt eine Selbsterregungsschal- tung dar. Der Emissionsstrom Je muss auf seinem Weg zur emittierenden SchichtSch- (Kathode) den Leiter L teilweise durchlau fen und regt infolgedessen den Schwingkreis L, C im hochfrequenten Rhythmus an.

Ein Magnetfeld N-S, dessen Kraftlinien parallel zur Induktivität L verlaufen, bewirkt, dass die erzeugte Frequenz zahlenmässig mit der Steuerfrequenz übereinstimmt. Der Verbrau cher in Form eines Dipols D ist kapazitiv mit dem Schwingkreis gekoppelt.

Zur Erzeugung von Schwingungen lässt sich die Röhrenanordnung nicht nur in Magnetronschaltung betreiben. Die anfangs erwähnten Hauptvorteile, nämlich die völlige Strahlfreiheit und die Möglichkeit, die Be- triebsspannungen auf einfache Weise in neu tralen Zonen zuführen zu können, treten auch dann auf, wenn die Röhre zum Beispiel in einer normalen Rückkopplungsschaltung er regt wird.

In Fig. 6 ist eine derartige Schaltung gezeigt. Der Leiter L ist an seinen Enden durch Isolationszwiechenlagen 0 galvanisch vom Gehäuse getrennt. Die Anode A ist mit der einen Gehäusehälfte und das Gitter P mit der andern Gehäusehälfte verbunden.

Durch passende Wahl des Anschlusspunktes an der Gehäuseschale bezw. am Leiter L kann der Rückkopplungsgrad beliebig ge wählt werden.

Es ist in manchen Fällen erwünscht, noch Hilfselektroden in den Röhren anzubringen. Solche Hilfselektroden können sich zwischen Kathode und Anode, aber auch ebensogut ausserhalb des Entladungsraumes befinden, wobei sie jedoch innerhalb des Schwingkreis gehäuses angeordnet sind.

Um Einwelligkeit zu gewährleisten und um einer unregelmässigen Stromverteilung vorzubeugen, wird -das @Schwingkreisgehäiise zweckmässigerweise so konstruiert, dass seine erzeugende Mantellinie, abgesehen von der Trennfuge senkrecht zum Leiter L, keine Unstetigkeitsstelle aufweist.

Den Übergang vom Gehäuse G zum Leiter L wird man gegebenenfalls so ausbilden, dass sich der Wellenwiderstand stetig ändert.

Die Erfindung ist nicht auf die hier ge- zeigten und beschriebenen Ausführungsbei- spiele beschränkt. Es können zum Beispiel beliebige elektrische und magnetische Modu- lation8methoden angewandt werden.

Die Elektroden selbst können mit Einrichtungen zur Kühlung und mit Vorrichtungen zur er höhten Wärmeabstrahlung versehen sein.

Claims

PATENTANSPRUCH: Kurzwellenröhrenanordnung mit einem annähernd vollständig abgeschirmten, in das Entladungsgefäss eingebauten Schwingkreis. der ein rotationssymmetrisches Gehäuse zu seiner innenliegenden leiterförmigen Induk- tivität bildet, dadurch gekennzeichnet,

dess das Elektrodensystem der Röhre innerhalb des genannten Gehäuses angeordnet ist, der art, dass die emittierende Schicht sich längs eines grösseren Teils 'der Induktivität er streckt, und dass die übrigen Elektroden koaxial dazu angeordnet sind.

UNTERANSPRVCHE: 1. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- ansprueb, dadurch gekennzeichnet. dass das Gehäuse des Schwingkreises in einer Ebene senkrecht zur leiterförmigen In duktivität annähernd in der Mitte des Rotationskörpers galvanisch aufgetrennt ist. 2.

Kurzwellenröhrenanorduung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle kapazitiv geschlossen ist. B. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugende Mantellinie des rotations symmetrischen Schwingkreisgehäuses, ab gesehen von mindestens einer Trennfuge senkrecht zur Rotationsachse,

keine Un- stetigkeitsstelle aufweist. 4. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenzuleitung der Röhre in der elektrisch neutralen Mittelebene des Ge- häuses .senkrecht zur leiterförmigen In duktivität verlegt ist. 5.

Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenzuleitung der Röhre in der elektrisch neutralen Mittelebene des Ge- häuses senkrecht zur leiterförmigen In duktivität verlegt ist. 6.

Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass .die Kathodenzuleitung der Röhre mit der leiterförmigen Induktivität identisch ist. 7. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, .dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenzuleitung der Röhre inner halb der leiterförmigen Induktivität ver legt ist.

B. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenzuleitung der Röhre innerhalb der leiterförmigen Induktivität verlegt ist. 9. Kurzwellen:röhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfselektroden zwischen Kathode und Anode,der Röhre angeordnet sind.

10. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Hilfselektroden ausserhalb des Entla dungsraumes ,der Röhre, aber innerhalb des Schwingkreisgehäuses angeordnet. sind. 11. Kurzwellenr öhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch ,gekennzeichnet, dass die Anode der Röhre als Vollzylinder ausgebildet ist und in axialer Richtung dieselbe Ausdehnung wie der emissions fähige Teil der Röhre aufweist.

12. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .die Röhre eine indirekt geheizte Kathode aufweist, und dass die Heizstromzufüh- rungen der Röhre so verlegt ,sind, dass das vom Heizstrom erzeugte Magnetfeld keine Wirkung auf den Entladungsvorgang ausüben kann.

18. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, :dass zur Erzielung einer Frequenzverdopp- lungswirkung die leiterförmige Indukti- vität mit einer Steuerwechselstromquelle verbunden ist.

14. Kurzwellenröhrenanondnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass zur Erzielung einer Rückkopplungswir- kung die leiterförmige Induktivität mit der Kathode derartig verbunden ist, dass ,der im hochfrequenten Rhythmusschwan kende Emissionsstrom über die leiterför- mige Induktivität fliesst.

15. Kurzwellenröhrenanbrdnung nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Rückkopplungswir kung die leiterförmige Induktivität mit .der Anode derartig verbunden ist, dass .der im hochfrequenten Rhythmus schwan kende Emissionsstrom über die leiterför mige Induktivität fliesst.

16. Kurzwellenröhrenanordnung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Magnetfeld, dessen Kraft linien parallel zur leiterförmigen Iuduk- tivität verlaufen, den Entladungsraum durchsetzt. 17. Kurzwellenröhrenanordnung nach Unter anspruch 16, @äadurch gekennzeichnet, dass ,das zusätzliche Magnetfeld konstante Stärke besitzt.