DE629185C - High frequency amplifier - Google Patents
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Description
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Schaffung . mehrstufiger aperiodischer Hochfrequenzverstärker für Wellenlängen unter 600 m. Wie nachstehend noch näher ausgeführt wird, ist die Verwirklichung der Erfindungsaufgabe durch die gleichzeitige Anordnung von an sich bekannten Merkmalen einer technischen Lehre in bezug auf die Art der zu verwendenden Kopplungswiderstände und die Anwendung speziell ausgebildeter Verstärkersysteme möglich. Die an sich bekannten Kombinationsmerkmale sind:The invention is concerned with creating. multi-stage aperiodic high frequency amplifier for wavelengths below 600 m. As will be explained in more detail below, the object of the invention is to be achieved through the simultaneous arrangement of known features of a technical teaching with regard to Art the coupling resistors to be used and the application of specially trained Amplifier systems possible. The combination features known per se are:
1. Die Verwendung der Kapazitätswiderstandsschaltung zwischen den Verstärkerstufen, 1. The use of the capacitance resistance circuit between the amplifier stages,
2. die Verwendung eines möglichst kapazitätsarmen Aufbaues der Verstärkerschaltung, d. h. die möglichste Kleinhaltung aller vorkommenden Kapazitäten.2. the use of the lowest possible capacitance structure of the amplifier circuit, d. H. keeping all capacities as small as possible.
Die technische Lehre hinsichtlich der zu verwendenden Widerstände geht dahin, in Kombination mit den vorstehend angegebenen, an sich bekannten Merkmalen als Kopplungswiderstände solche zu verwenden, die von elektrischer Nachwirkung frei sind. Was unter elektrischer Nachwirkung verstanden wird, ist nachstehend noch näher erläutert. The technical teaching regarding the resistors to be used goes in To use a combination with the above-mentioned, known features as coupling resistors, which are free from electrical aftereffects. What is meant by electrical aftereffect is explained in more detail below.
Die besondere Ausbildung der zur Verwendung gelangenden Verstärkersysteme erstreckt sich auf die besondere Anordnung der Zuführungsleitungen zum Eingangsgitter und zur Ausgangsanode.The special training of the amplifier systems used extends on the special arrangement of the supply lines to the entrance grille and to the output anode.
Es ist bekannt, daß die Aufgabe, eine aperiodische Verstärkung von Hochfrequenzen zu schaffen, welche die Periodenzahl von etwa 500 000 pro Sekunde überschreiten, mit Hilfe von Vakuumröhren um so mehr unmöglich wird, je schneller die Frequenz wird (vgl. z.B.B arkhaus en, »Elektronenröhren«, Leipzig 1923, S. 92 oben, oder Bley, »Archiv für Elektrotechnik«, Bd. 12, Heft 2, S. 124). Gerade für diese schnellen Frequenzen besteht aber eine besondere Notwendigkeit, wirksame Hochfrequenzverstärker zu besitzen, einerseits, weil kürzere Wellenlängen für Rundfunkzwecke im allgemeinen Gebrauch sind, anderseits, weil sich zur Überbrückung sehr großer Entfernungen kurze Wellenlängen als besonders geeignet erwiesen haben.It is known that the task of aperiodic amplification of high frequencies to create, which exceed the number of periods of about 500,000 per second, with The faster the frequency becomes, the more it becomes impossible with the help of vacuum tubes (cf. e.g. B arkhaus en, "Electronic tubes", Leipzig 1923, p. 92 above, or Bley, "Archive for electrical engineering ", Vol. 12, Issue 2, p. 124). Especially for these fast frequencies there is but a special need to have effective high-frequency amplifiers, on the one hand because of shorter wavelengths are in common use for broadcasting purposes, on the other hand, because they are used to bridge very long distances short wavelengths have proven to be particularly suitable.
Gegenstand der Erfindung ist ein aperiodischer Hochfrequenzverstärker, welcher bis zu sehr schnellen Frequenzen wirksam ist. Versuche haben ergeben, daß die normale Kapazitätswiderstandsschaltung für Hochfre- ■ quenzverstärker durchaus geeignet ist, die Aufgabe zu lösen, wenn folgende Punkte berücksichtigt werden. Einerseits müssen die Kapazitäten zwischen den Schaltungselementen und auch im Innern der Röhre so klein wie möglich gehalten werden. Auf diese Notwendigkeit ist bereits von Barkhausen und Bley hingewiesen worden.The invention relates to an aperiodic high-frequency amplifier which up to at very fast frequencies is effective. Tests have shown that the normal capacitance resistance circuit for high-frequency ■ amplifiers is quite suitable for solving the task if the following points are taken into account will. On the one hand, the capacitances between the circuit elements and also inside the tube must be so small as possible. Von Barkhausen has already responded to this need and Bley have been advised.
Andererseits hat sich aber herausgestellt, daß die bisher verwendeten Widerstände eineOn the other hand, it has been found that the resistors used so far are a
störende Eigenschaft besitzen, welche sie zur Verwendung in Hochfrequenzverstärkern ungeeignet macht... Sie .zeigen nämlich eine Erscheinung, welche als Spannungsnachwifkung bezeichnet werden mag. Diese Erscheinung ist daran erkennbar, daß, wenn durch einen solchen Widerstand ein Strom geflossen ist, ähnlich wie bei einem Kondensator oder einem Akkumulator eine Restladung ίο zurückbleibt, welche sehr langsam abklingt. Es läßt sich häufig noch nach Sekunden eine solche Restladung nachweisen. · Wenn ein solcher die Eigenschaft der Nachwirkung zeigender Widerstand von Hochfrequenz durchflossen wird, so wirkt er wie eine Kapazität, d. h. sein wirksamer Widerstand wird um so geringer, je höher die Frequenz wird. Die Erfindungsaufgabe ließ sich daher nur dadurch lösen, daß Widerstände verwendet wurden, welche völlig nachwirkungsfrei sind. Es eignen sich für diesen Zweck in Vakuumröhren eingeschlossene Glasstäbe, welche mit einer dünnen Rußschicht überzogen sind.have a disruptive property which makes them suitable for use in high-frequency amplifiers makes unsuitable ... They may be referred to. This phenomenon can be recognized by the fact that when a current has flowed through such a resistor is, similar to a capacitor or an accumulator, a residual charge ίο remains, which decays very slowly. Such a residual charge can often be detected even after a few seconds. · When a such resistance, which shows the property of after-effects, is traversed by high frequency, it acts like a capacitance, d. H. the higher the frequency, the lower its effective resistance. The object of the invention could therefore only be achieved by using resistors which are completely free of after-effects. It is suitable for this purpose in vacuum tubes enclosed glass rods which are coated with a thin layer of soot.
Versuche haben ergeben, daß Hochf requenzverstärker, welche mit solchen nachwirkungsfreien Widerständen zusammengesetzt sind und bei denen im übrigen äußerste Sorgfalt auf die Vermeidung schädlicher Kapazitäten gelegt ist, ihre Wirksamkeit bis zu sehr hohen Frequenzen beibehalten.Tests have shown that high-frequency amplifiers which are free of after-effects Resistors are composed and in which the rest of the extreme care is taken to avoid damaging capacities maintains its effectiveness up to very high frequencies.
Bezüglich der Herabsetzung der schädlichen Kapazitäten zwischen den Durchführungsdrähten ist schon vorgeschlagen worden, daß ungesockelte Röhren für Hochfrequenzverstärker Verwendung, finden sollen. In der Tat hat man hieröiit eine gewisse Verbesserung des Verstärkungsgrades bei kurzen Wellen erzielt. Bei einer derartigen Schaltung sind aber die schädlichen Kapazitäten zwischen den eigentlichen Schältverbindungen noch erheblich. Um diese auf ein Minimum zu verringern, kann folgendermaßen vorgegangen werden. s With regard to the reduction of the harmful capacitances between the lead-through wires, it has already been suggested that unsocketed tubes should be used for high-frequency amplifiers. Indeed, a certain improvement in the degree of gain for short waves has thus been achieved. With such a circuit, however, the harmful capacitances between the actual circuit connections are still considerable. In order to reduce this to a minimum, the following procedure can be used. s
Das Mehrfach-Hochfrequenzverstärkersystem (Elektrodensystem) wird in einer Röhre zusammengebaut, wobei auch die Kopplungswidef stände und die Übertragungskapazitäten mit in die Röhre hineingebaut werden. Die Ableitungswiderstände und die Kapazitäten können zu diesem Zweck im besonderen Röhren, gegebenenfalls Vakuumröhren, eingeschlossen sein.The multiple high frequency amplifier system (electrode system) is in a Tube assembled, with the coupling width and the transmission capacities be built into the tube. The leakage resistances and the capacitances can be used for this purpose in particular Tubes, optionally vacuum tubes, may be included.
Es ist zur Durchführung des Erfindungsgedankens des weiteren erforderlich, das erste Gitter durch die 'Glasglocke des Entladungsgefäßes hindurchzuführen, die Anode der letzten Stufe hingegen durch den Quetschfuß. Es ist des weiteren vorteilhaft, in den Röhren Drähte (Schienen) anzuordnen,, an welche '60 die zu den gleichen Polen führenden System- j teile angeschlossen sind. Aath durch Aufbau und Halterung der Mehrfachsysteme durch einen gemeinsamen Tragrahmen läßt sich eine besonders günstige Anordnung schaffen.It is also necessary to carry out the inventive concept, the first Grid through the 'bell jar of the discharge vessel the anode of the last stage, however, through the pinch foot. It is also advantageous to arrange wires (rails) in the tubes to which '60 the system parts leading to the same j poles are connected. Aath by building and holding the multiple systems by a common support frame can be a create particularly favorable arrangement.
In manchen Fällen ist es notwendig, im Entladungsgefäß Schutzschirme, zweckmäßig aus Glas, Metall, Glimmer o. dgl., anzuwenden und dort anzuordnen, wo die Bildung eines Metallniederschlages oder das Auftreffen von Elektronen verhindert werden soll.In some cases it is necessary to fit protective screens in the discharge vessel Made of glass, metal, mica or the like. To be used and to be arranged where the formation a metal deposit or the impact of electrons is to be prevented.
Besonders wirksam wird die Einrichtung, wenn man den Verstärker auf eine Spule oder einen abgestimmten Kreis arbeiten läßt und gegebenenfalls zwischen diesem und dem Eingangskreis eine Rückkopplung herstellt. Die im Ausgangskreis der letzten Stufe liegende Spule kann man dann mit einem Detektor-, vorzugsweise einem Röhrendetektorkreis koppeln, dem zweckmäßig ein Niederfrequenzverstärker nachgeschaltet ist.The device is particularly effective if the amplifier is connected to a coil or lets a coordinated circle work and, if necessary, between this and the Input circuit establishes a feedback. The one in the output circle of the last stage You can then coil with a detector circuit, preferably a tube detector circuit couple, which is expediently followed by a low-frequency amplifier.
Abb. ι zeigt eine Ausführungsform eines dreistufigen Verstärkers.Fig. Ι shows an embodiment of a three-stage amplifier.
In einem Glasrahmen.22 ist zunächst unter Zwischenschaltung einer Wolframfeder 23 der Glühdraht 24 gehaltert. Seitlich neben oder zylindrisch um den Glühdraht herum sind die drei aus der Abbildung erkennbaren Gittertind Anodensysteme angebracht. In dem Rahmen ist ferner ein Draht (Sammelschiene) 25 befestigt, welcher mit dem negativen Heizfadenpol verbunden ist. In gleicher Weise trägt der Rahmen einen Stab 26, welcher mit dem positiven Anodenbatteriepöl verbunden ist. Das erste Gitter ist beispielsweise bei 27 durch die Glasglocke hindurchgeführt, das positive Glühfadenende bei 28. Die erste Anode ist nun über einen nachwirkungsfreien Widerstand 11 an die Plusschiene und über eine vorzugsweise luftdicht abgeschlossene Kapazität 12 an das zweite Gitter geleitet. Das zweite Gitter ist gegebenenfalls über einen völlig nachwirkungsfreien Widerstand ΐβ an die Minusschiene 25 angeschlossen. Die zweite Anode liegt in entsprechender Weise über einen nachwirkungsfreien Widerstand 15 an der Plusschiene 26 und über einen im Vakuum eingeschlossenen Kondensator 16 am dritten Gitter. Die dritte Anode ist durch den Quetschfuß hinausgeführt, das dritte Gitter gegebenenfalls durch einen nachwir- no kungsfreien Widerstand 19 an die Minusschiene 25 angelegt. Der umgebende Glasballon 29. schließt das ganze System luftdicht ab. Er besitzt im ganzen fünf Durchschmelzungen: für die beiden Glühdrahtenden, für das erste Gitter, für die dritte Anode und für die Plusschiene. Mit Hilfe dieser Anordnung lassen sich schädliche Kapazitäten auf derartig geringe Beträge reduzieren, daß wirksame Hochfrequenzverstärkungen bis zu Frequenzen von 10 Millionen erhalten werden können.In a Glasrahmen.22 is first with the interposition of a tungsten spring 23 of Glow wire 24 supported. They are next to or cylindrical around the filament three grids that can be seen in the figure are attached to the anode systems. In the frame a wire (bus bar) 25 is also attached, which is connected to the negative filament pole connected is. In the same way, the frame carries a rod 26, which with connected to the positive anode battery pole. For example, the first grid is at 27 passed through the bell jar, the positive filament end at 28. The first The anode is now connected to the positive rail and via a resistor 11 without any after-effects a preferably airtight capacitance 12 passed to the second grid. The second grid is possibly via a resistor that is completely free of after-effects ΐβ connected to the negative rail 25. The second anode is located in a corresponding manner via a resistor 15 free of after-effects on the plus rail 26 and via an im Vacuum enclosed capacitor 16 on the third grid. The third anode is through the pinch foot is brought out, the third grille, if necessary, through a nachwir- no Kung-free resistor 19 is applied to the negative rail 25. The surrounding balloon 29. closes the whole system airtight. It has a total of five melts: for the two filament ends, for the first grid, for the third anode and for the plus rail. With the help of this arrangement, harmful capacities can be reduced to such small amounts reduce that effective high frequency amplifications up to Frequencies of 10 million can be obtained can.
Eine weitere Verbesserung läßt sich dadurch erreichen, daß man von isolierten Gittern Gebrauch macht. Bei Verwendung isolierter Gitter, d. h. von Gittern, deren Oberfläche gegen die Aufnahme von Elektronen abgeschirmt ist, z. B. durch zwischengeschaltete Glimmerplatten oder Überzug der Gitterelektroden mit Borax oder Porzellanemaille, fallen sowohl die sonst erforderlichen Sperrkondensatoren 12 und 16 fort als auch die meistens notwendigen Gitterableitungswiderstände 18 und 19.A further improvement can be achieved by using isolated grids Makes use. When using insulated grids, i. H. of grids, their surface is shielded against the uptake of electrons, e.g. B. through intermediaries Mica plates or coating of the grid electrodes with borax or porcelain enamel, Both the otherwise required blocking capacitors 12 and 16 and the mostly necessary grid discharge resistors 18 and 19.
Ein Ausführungsbeispiel der Konstruktion mit isolierten Gittern ist in Abb. 2 gegeben. Hier sind die Gitter als Steuerplatten ausgebildet, welche nicht zwischen Anode und Kathode, sondern jenseits dieser-Strecke angeordnet sind. Die grundsätzliche Wirksamkeit dieser Anordnung als Verstärker ist bekannt. Der Glühdraht ist wie in Abb. 1 angeordnet. Die erste Anode befindet sich links oben, das erste Steuergitter rechts oben. Es ist ebenso wie das Glühfadenende aus dem Glasballon herausgeführt. Zwischen den Steuerelektroden und den Glühfaden befinden sich Glimmerscheiben, die entweder auf den Steuerelektroden befestigt sind oder mit Hilfe kleiner, im Glasrahmen befindlicher Halter in dem Raum zwischen Glühfaden und Steuerelektrode frei schwebend gehalten werden. Von der ersten Anode führt es über einen nachwirkungsfreien Widerstand an die Plusschiene 26, welche ebenfalls durch den Fuß durchgeschmolzen ist. Das zweite System ist nun so angeordnet, daß das zweite Steuergitter auf der gleichen Seite liegt wie die erste Anode. Es ist mit dieser direkt (durch einen Draht) verbunden, aber gegenüber dem Glühfaden durch ein zwischengestelltes Glimmerplättchen abgeschirmt. Die zweite Anode ist über einen nachwirkungsfreien Widerstand an die Plusschiene angeschlossen. Das dritte Steuergitter liegt wieder auf der gleichen Seite des Glühfadens wie die zweite Anode. Es ist gegenüber dem Glühfaden wiederum - durch ein zwischengestelltes Glimmerplättchen abgeschirmt und mit der zweiten Anode durch einen Draht leitend verbunden. Die dritte Anode ist wiederum für sich gehaltert und durch -den Quetschfuß herausgeführt.An embodiment of the construction with insulated grids is given in Fig. 2. Here the grids are designed as control plates, which are not between the anode and Cathode, but beyond this distance are arranged. The basic effectiveness this arrangement as an amplifier is known. The filament is like in Fig. 1 arranged. The first anode is on the top left, the first control grid on the top right. Like the end of the filament, it is led out of the glass balloon. Between The control electrodes and the filament are located on mica disks either on the Control electrodes are attached or with the help of small holders located in the glass frame in the space between the filament and the control electrode are kept floating. From the first anode it leads over one After-effect-free resistance to the plus rail 26, which is also through the foot has melted. The second system is now arranged so that the second control grid is on the same side as the first anode. It is with this direct (through a wire), but opposite the filament by an intermediate Shielded mica platelets. The second anode is via an after-effect Resistance connected to the positive rail. The third control grid is back on the same side of the filament as the second anode. It's across from the filament again - shielded by an interposed mica plate and with the second anode is conductively connected by a wire. The third anode is again for held and led out through the pinch foot.
Es lassen sich auf diese Weise Hochfrequenzverstärkersysteme bauen, welche kaum größer sind als die bisher benutzten ,55 einfachen Verstärkerröhren und trotzdem ein Vielfaches der Wirksamkeit zeigen.In this way, high-frequency amplifier systems can be built which are barely larger than the 55 simple amplifier tubes used so far, and yet still one Show multiples of effectiveness.
Bei der letztbeschriebenen Konstruktion istThe last construction described is
die Verstärkung allerhöchster Frequenzen wirksam möglich. Natürlich ist es keineswegs notwendig, sich auf drei Systeme zu beschränken, sondern man kann auch noch eine größere Anzahl ähnlich gebauter Einzelsysteme verwenden.the amplification of the very highest frequencies is effectively possible. Of course it is by no means necessary to limit yourself to three systems, but you can also use a larger number of similarly built individual systems use.
Es ist ferner von großer Bedeutung, daß die ersten Systeme verhältnismäßig kleine Anoden- und Gitterlängen erfordern, da die Ströme in den ersten Verstärkersystemen sehr gering sind. Erst die folgenden Systeme benötigen größer ausgedehnte Gitter- und Steuerflächen, entsprechend der Zunahme der zu steuernden Ströme. Durch die Anwendung möglichst kleiner Gitter- und Anodenlängen, insbesondere in den ersten Verstärkerstufen, werden nun die Systemkapazitäten außerordentlich klein gehalten.It is also of great importance that the first systems should be relatively small Anode and grid lengths require, as the currents in the first amplifier systems very much are low. Only the following systems require more extensive lattice and Control surfaces, corresponding to the increase in the currents to be controlled. Through the application The smallest possible grid and anode lengths, especially in the first amplifier stages, the system capacities are now kept extremely small.
Sehr häufig tritt auch die Aufgabe auf, solche Systeme als Stromsparsysteme zu bauen. Soweit nun mit Glühfäden gearbeitet wird, die mit Oxydschichten überzogen sind, ändert sich gegenüber der Verwendung von Wolframfäden nichts. Soweit aber die Ersparnis an Heizstrom durch Zerstäubung von Magnesium oder ähnlichen Metallen im Vakuum erfolgen soll, muß Vorsorge dafür getragen werden, daß nicht die auftretenden Metallniederschläge leitende Verbindungen zwischen solchen Systemteilen schaffen, die voneinander isoliert sein müssen. Es ist nun bekannt, daß die Bildung eines leitfähigen Niederschlages zwischen zwei Punkten, die voneinander isoliert sein sollten, dadurch verhindert werden kann, daß man diese Stellen durch «inen davorgesetzten Schirm, etwa aus Glas, Metall oder Glimmer, vor dem Auftreffen des Niederschlages schützt. Derartige Schutzschirme werden überall dort angewendet, wo die hohe Isolation aufrechterhalten werden muß. Der Niederschlag trifft in diesem Falle den Schirm, läßt aber die geschützten Stellen, welche hochisolierend bleiben sollen, vom Niederschlag frei. Die Entgasung der Systeme erfolgt vorzugsweise dadurch, daß die ganze Röhre auf der Pumpe in ein Hochfrequenzwirbelstromfeld gebracht wird.,The task of using such systems as power-saving systems also occurs very frequently build. As long as you are working with filaments that are coated with oxide layers, nothing changes compared to the use of tungsten filaments. So much for the savings If the heating current is to be carried out by atomizing magnesium or similar metals in a vacuum, provision must be made for this be worn so that the metal deposits which occur do not lead to conductive connections between those parts of the system that have to be isolated from each other. It is now known that the formation of a conductive deposit between two points that should be isolated from each other, so that one can prevent these places by means of a screen placed in front of it, for example made of glass, metal or mica, before the impact of precipitation protects. Such protective screens are used everywhere where the high isolation must be maintained. The precipitate hits in this Fall the screen, but leave the protected areas, which should remain highly insulating, free from precipitation. The systems are preferably degassed in that the whole tube on the pump is placed in a high frequency eddy current field.,
Es hat sich nämlich ergeben, daß bei Anwendung des Elektronenbombardements zur Entgasung der Systeme eine Beschädigung der Kopplungswiderstände eintritt, wenn man nicht direkte Zuführungsleitungen der Hochspannung zu den Anoden vorsieht. Solche Leitungen bedingen aber eine zusätzliche Kapazität und vermindern deshalb die Wirksamkeit der Röhre als Verstärker.It has been found that when using electron bombardment for Degassing of the systems, damage to the coupling resistances occurs if direct high voltage supply lines to the anodes are not provided. However, such lines require an additional one Capacity and therefore reduce the effectiveness of the tube as an amplifier.
Soweit der Einbau von Sperrkondensatoren in die Vakuumröhre selbst erfolgen soll, ist es zweckmäßig, den Sperrkondensator für sich in ein Glasrohr luftdicht einzuschließen. Man erspart hierdurch die Notwendigkeit, den Kondensator selbst zu entgasen. Man kann beispielsweise zwei durch einen Glimmerstreifen getrennte Folien aus Kupferblech zu einer kleinen Rolle zusammenwickeln undInsofar as blocking capacitors are to be installed in the vacuum tube itself, is it is advisable to enclose the blocking capacitor in a glass tube in an airtight manner. This saves the need to degas the condenser yourself. Man can, for example, add two sheets of copper sheet separated by a mica strip into a small roll and
diese Rolle in ein Glasrohr einschieben, das man an den Enden verschmilzt, wobei man aber die Zuleitungen zu den beiden Belegungen nach außen führt. Man kann diesen Raum für sich evakuieren. Es genügt aber, daß der Kondensator völlig luftdicht eingeschmolzen ist. In gleicher Weise kann man die Entgasung evtl. verwendeter hochohmiger Widerstände ersparen, indem man sie in Glasröhren, vorzugsweise ebenfalls unter Vakuum, einschmilzt. Unter Benutzung dieser Maßnahme verhalten sich in die Vakuumröhre eingeschlossene Kondensatoren oder Widerstände vakuumtechnisch nicht ande'rs als beliebige Teile der Glaswand.slide this roll into a glass tube that one fuses at the ends, but one of the leads to the two assignments leads to the outside world. You can evacuate this room to yourself. It is sufficient, however, that the condenser is completely airtight melted down is. In the same way you can save the degassing of possibly used high-resistance resistors by inserting them into Glass tubes, preferably also under vacuum, melted. Using this measure behave in the Capacitors or resistors included in the vacuum tube are not otherwise in terms of vacuum technology than any part of the glass wall.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEL61242D DE629185C (en) | 1924-09-24 | 1924-09-24 | High frequency amplifier |
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DEL61242D DE629185C (en) | 1924-09-24 | 1924-09-24 | High frequency amplifier |
Publications (1)
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DE629185C true DE629185C (en) | 1936-04-25 |
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ID=7280305
Family Applications (1)
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DEL61242D Expired DE629185C (en) | 1924-09-24 | 1924-09-24 | High frequency amplifier |
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-
1924
- 1924-09-24 DE DEL61242D patent/DE629185C/en not_active Expired
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