Schaltung mit einer zweifach gesteuerten Elektronenröhre, bei der die eine Steuerung zur Verstärkungsregelung verwendet ist= Es ist bekannt, dass mit Hilfe von Gleich spannung die Verstärkung von Elektronen röhren geändert werden kann, falls einer Elektrode die Regelspannung so zugeführt wird, dass mit der Änderung des Potentials dieser Elektrode nicht nur der Anodenstrom, sondern gleichzeitig auch die Steilheit der Gitterspannung -Anodenstrom- Charakteristik sich ändert. Die Regelung selbst kann auto matisch oder von Hand erfolgen. Es ist im allgemeinen üblich, die Vorspannung des Steuergitters zu ändern, um eine genügende Regelempfindlichkeit zu erreichen.
Zu diesem Zwecke sind sogenannte "Röhren mit ver änderlicher Steilheit" konstruiert worden, bei denen die oben genannte Charakteristik nicht geradlinig, sondern angenähert logarithmisch oder exponentiell verläuft. Diese Regel methode hat verschiedene Nachteile, indem: 1. infolge_der nichtlinearen Charakteristik höhere Harmonische, Kombinationsschwin- gungen, Kreuzmodulation und Modulätions- brummen auftreten;
2. bei der Änderung der Vorspannung des Steuergitters sich die im Betriebe wirksame Steuergitter-Kathodenkapazität der Röhre ändert, d. h. dass der an das Steuergitter an geschlossene Schwingungskreis verstimmt wird; .
3. sich damit, insbesondere bei höheren Frequenzen, auch die Gitterdämpfung ändert, wodurch die Selektivität des angeschlossenen Schwingungskreises geändert wird; 4. bei einer Röhre mit veränderlicher Steilheit zur Erreichung derselben Steilheit ungefähr der dreifache Anodenstrom benötigt wird als bei einer Röhre mit angenähert geradliniger Charakteristik (Raumiadecha- rakteristik), so dass, der Schroteffekt der Röhre zunimmt.
Es sind weiterhin die Fading-Hegaoden bekannt, bei denen die Regelspannung nicht nur dem ersten Gitter (dem eigentlichen Steuergitter, das die zu verstärkende Span nung erhält), sondern auch dem dritten Git ter zugeführt -wird, wodurch zwar die er wähnten Nachteile etwas vermindert werden, erheblich jedoch bloss die Empfindlichkeit der Regelung erhöht wird.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einer zweifach gesteuerten Elektronen röhre, bei der die eine Steuerung durch eine Signalwechselspannung erfolgt und die andere Steuerung zur Verstärkungsregelung, die von Hand oder selbttätig erfolgen kann, vorgesehen ist. Es ist dabei zweckmässig, das mit der Signalwechselspannung gespeiste Steuerorgan als Steuergitter zur Raum ladungssteuerung des Elektronenstromes auszubilden.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung ist in der Röhre zur zweiten Steuerung ein elektronenoptisch wirkendes Steuersystem vorhanden, dem eine Verstär- kungsregelspannung, deren Änderung von Hand oder automatisch erfolgen kann, zuge führt ist, wobei durch dieses Steuersystem der Elektronenstrom in einem von der Regel spannung abhängigen Verhältnis auf eino Arbeits- und eine Hilfsanode verteilt wird. Die Vorspannung der elektronenoptisch wir kenden Elektroden kann positiv oder nega tiv sein, die Regelspannung selbst kann für zunehmende Verstärkung zunehmen oder' aber auch abnehmen.
Es können ferner Mit tel vorhanden sein, die bewirken, dass die automatische Verstärkungsregelung erst bei) Überschreitung eines vorher angegebenen Schwellenwertes einsetzt. In solchen Fällen, wo das Nodulationsprodukt zweier Frequen zen gewonnen werden soll, kann ausser der Regelspannung auch noch eine nieder- oder hochfrequente Wechselspannung den elek tronenoptisch wirkenden Elektroden zuge führt -werden, um das Modulationsprodukt dieser MTeehselspannung und der dem Raum la.dungssteuergitter zugeführten Wechsel spannung zu erhalten.
Solche Aufgaben lie gen vor, zum Beispiel wenn in einem Hoch frequenzsender die Trägerwelle mit Spracho oder Musik moduliert werden soll oder wenn in einem Überlagerungsempfänger die Zwi- sehenfrequen7 gebildet werden soll.
Bei der in der Schaltung verwendeten zweifach gesteuerten Elektronenröhre kann ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen dein von der Arbeitsanode aufgenommenen Elektronenstrom und der Verstärkungsregel spannung bestehen. Zur Erzielung einer ge- iviinschten Verstärkungsregelcharakteristik kann die nötige besondere Form entweder den elektronenoptisch wirkenden Elektroden selbst gegeben werden oder aber der Grenz linie des Überganges des Elektronenstromes von der Arbeitsanode auf die Hilfsanode; es können auch beide Wege gleichzeitig gewählt werden.
Naturgemäss wird es des öfteren zweckmässig sein, mehrere elektronenoptisch wirkende Regelsysteme und mehrere Arbeits anoden bezw. Hilfsanoden zu verwenden.
Es kann zum Beispiel die Regelcharakte ristik der zweifach gesteuerten Röhre mit den im vorigen Absatz angegebenen Mitteln so ausgebildet sein, dass eine verzögerte auto- inatische Verstärkungsregelung zustande kommt.
In der zweifach gesteuerten Elektronen röhre können ferner die bekannten Hilfsmit tel zur Beschleunigung der Elektronen und zur Abschirmung von Anode und Steuer gitter (Schirmgitter), weiterhin die bekann ten Hilfsmittel zur Verhinderung des Sekun- därelektronenaustausches zwischen den ein zelnen Elektroden (Bremsgitter) vorgesehen sein.
Schliesslich kann die in der Schaltung verwendete zweifach gesteuerte Elektronen röhre ausser den im vorigen Absatz erwähn ten Hilfsmitteln auch eine oder mehrere Se kundärelektronen emittierende Elektroden, im weiteren kurz "Sekundärkathoden" ge nannt, zur Erhöhung der Steilheit enthalten.
Die elektronenoptisch wirkenden Elektro den werden zweckmässigerweise entweder negativ vorgespannt oder aber in der Röhre so angeordnet, dass trotz ihrer in bezug auf die Kathode positiven Potentiale von ihnen keine nennenswerten Ströme aufgenommen werden können, d. h. dass sie praktisch strom- los sind und nur mit Hilfe der Regelspan nung die gewünschte Regelwirkung ausüben.
Unter den vielen möglichen Ausführungs beispielen der erfindungsgemässen Schaltung in denen die erwähnten Röhren verwendet werden, sei zum Beispiel eine Schaltung ge nannt, in der dem ersten Gitter (Raum ladungssteuergitter) der Röhre ausser der zu verstärkenden Wechselspannung auch noch eine Regelspannung zugeführt wird, wobei diese Regelspannung zum Beispiel dazu dient, um die Verstärkung der Röhre bei un erwünschten Signalen, insbesondere Stör impulsen im gewünschten Masse herabzuset zen, wobei die übliche automatische oder handbetätigte Regelung der Verstärkung durch die erwähnten elektronenoptischen Mit tel bewirkt wird.
Als zweites Beispiel sei eine Schaltung angeführt, in der die genannte Röhre so ver wendet wird, dass den negativ vorgespannten elektronenoptisch wirkenden Elektroden die Regelspannung von einer Gleichrichterdiode, den positiv vorgespannten elektronenoptisch wirkenden Elektroden hingegen die Regel spannung von einer positiv vorgespannten Elektrode einer andern Röhre, deren Steuer gitter durch die von derselben Gleichrichter- diode abgeleitete Regelspannung mitbeein- flusst wird, zugeführt wird.
Es ist hierbei sehr zweckmässig, die positiv vorgespannten elektroüenoptisch wirkenden Regelelektroden mit der messerförmigen Ablenkelektrode der üblichen Abstimmanzeigerröhre (magisches Auge) gleichstrommässig zu verbinden.
Ausführungsbeispiele der zweifach steuer baren Elektronenröhre zeigen die Fig. 1 bezw. 2. Die gleichen Zeichen bedeuten in beiden Figuren dieselben Elektroden. Die i Kathode ist mit K bezeichnet, das Steuer gitter, dem die zu verstärkende Wechselspan nung zugeführt wird, mit G.
A bezw. A' sind die Arbeitsanoden,<I>HA</I> die Hilfsanoden, die den nicht zu verwertenden Teil des Elek tronenstromes aufnehmen, P1, P" Pg sind die zur Verstärkungsregelung dienenden, elek- trörienoptisch wirkenden Elektroden, S, S2, S3 sind zur Bündelung der Elektronen und zur Abschirmung dienende Elektroden,<I>BG</I> ist das Bremsgitter, die Sekundärkathode ist mit SK und endlich die Beschleunigungsgit ter sind mit A,
und die Schirmgitter mit SG bezeichnet.
Die Wirkungsweise der Röhre nach Fig. 1 ist folgende: Die von der Kathode K emittierten (etwas thermisch erzeugten) Elektronen werden vom Raumladungssteuergitter G in Abhängigkeit der zu verstärkenden Wechselspannung ge steuert. Das Gitter G bekommt zu diesem Zweck vorteilhaft eine negative Vorspan- nung, deren Grösse insbesondere durch den notwendigen Steuerbereich gegeben ist.
Die Elektroden S, bezw. S", die auch zur Ab schirmung dienen, bezwecken die Bündelung des Elektronenstromes und können mit der Kathode K verbunden werden oder aber eine negative Regelspannung zur Änderung der Verstärkung der Röhre erhalten. Das Gitter A1 dient zur Beschleunigung der Elek tronen.
Die parallel zur Kathode K liegenden Stäbe P, und P2 können positiv oder nega tiv vorgespannt werden, ausserdem wird ihnen die Regelspannung zugeführt, wodurch der gebündelte Elektronenstrom auf die Arbeits anoden<I>A</I> bezw. <I>A'</I> und die Hilfsanoden<I>HA</I> in einem von der Regelspannung abhängigen Verhältnis verteilt wird.
Die Steilheit der Röhre, also auch die Verstärkung, ändert sich demnach in Abhängigkeit der den Stä ben P1, P2 zugeführten Regelspannung. Den Arbeitsanoden A und A' wird die verstärkte Wechselspannung entnommen. Die Vorspan- nung der Hilfsanoden wird wesentlich nied riger als die Vorspannung der Arbeitsanoden gewählt, falls die durch den nicht verwerte ten Teil des Elektro$enstromes verursachten Verluste herabgesetzt werden sollen.
Die Elektronenröhre nach Fig. 2 besitzt. auch noch eine Sekundärkathode<I>SK.</I> Wie bekannt, muss. die Sekundärkathode SK davor geschützt werden, dass die leichtflüchtigen Bestandteile der Ogydkathode K sie errei chen und verunreinigen. Aus diesem Grunde werden die Primärelektronen gezwungen, in gekrümmten Bahnen B" Bg die Sekundär- kathode Sli zu erreichen.
Dazu dient insbe sondere die Elektrode S,, die etwa dasselbe Potential wie die Primärkathode K besitzt. Die zu verstärkende Spannung wird'genau so wie im vorigen Fall auf das Gitter G ge geben.
Zur Regelung der Verstärkung wer den die parallel zur Kathodenlängsachse an geordneten Platten P, und P., zweckmässiger weise etwas negativ vorgespannt, und sie er halten ausserdem die negative Regelspannung von einer Gleichrichterdiode. Zur Ablenkung des Elektronenstromes dient weiterhin die parallel zur Kathodenlängsachse angeordnete Elektrode P;,, die zweckmässig positiv vor gespannt ist und die nötige positive Regel spannung dadurch erhält, dass sie gleich strommässig mit der Ablenkelektrode des üblichen Ahstimmanzeigers verbunden wird.
Die maximale Steilheit der Röhre wird er reicht, wenn der gesamte Elektronenstrom auf die Sekundärkathode SK und von da die Sekundärelektronen auf die Arbeitsanode A treffen. Dies wird erzielt, wenn die Ablenk- elektroden P, und M nur schwach negativ und die Ablenkelektrode P., schwach positiv sind. Wird infolge Änderung der Regelspan nung P, und P., immer negativer und P.; immer positiver, so treffen die Primärelek tronen erst teilweise, dann aber vollständig auf den nicht gitterförmigen, hinter dem Bremsgitter<I>BG</I> liegenden Anodenteil, d. h.
die Vervielfachung des Elektronenstromes durch Sekundäremission fällt weg. Werden P, und<U>P..</U> sehr stark negativ und P;, sehr stark positiv gemacht, so werden die Elek tronenbahnen B, und B, so stark gekrümmt, dass die Elektronen erst teilweise, dann voll kommen die Hilfsanode H<B>A</B> treffen. Im letz teren Falle geht die Steilheit auf einen sehr geringen Teil (etwa auf 1/,0o bis 1/l00) ihres maximalen Wertes zurück.
Das Bremsgitter <I>BG</I> hat dabei die Aufgabe zu verhindern, dass Sekundärelektronen von der Hilfsanode H-4 auf die Arbeitsanode A fliegen. Die Ab schirmelektroden S., und S;, dienen zur Bün delung des Elektronenstromes, damit mög lichst keine Elektronen die Abscliirmelek- trode S1 bezw. die Ablenkelektrode P;, er- reichen.
An und für sich ist es aber möglich, die Elektroden S., und S3 zur Regelung eben- s falls heranzuziehen.
Die dargestellten Röhren können zur Nie derfrequenz- oder Hochfrequenzverstärkung in der Endstufe eines Verstärkers mit Dy- namikregelung, zur Frequenzmisehung oder s zur Modulation usw. Verwendung finden.
So zum Beispiel können die Röhren als Mischröhren verwendet werden, indem ausser der Regelspannung den elektronenoptisch wir kenden Elektroden eine Wechselspannung e zugeführt wird, in welchem Falle es zweck mässig ist, im Anodenkreis ein Arbeitswider stand für die in der Röhre gebildete Zwi schenfrequenz anzuordnen; weiter können die Röhren in der Modulationsstufe eines Sen- e ders, oder auch zum Beispiel in der Endstufe eines Verstärkers, verwendet werden.