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Empfangsschaltung für ultrakurze Wellen unter Verwendung einer Magnetrönröhre
Die Erfindung betrifft eine Empfangsschaltung für ultrakurze Wellen unter Verwendung
einer Magnetronröhre mit geschlitzter oder ungeschlitzter zylinderförmiger Anode
und Seitenplattenelektroden.
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Das Magnetrom ist bekanntlich .nicht nur zur Erzeugung, sondern grundsätzlich
auch zum Empfang insbesondere der kürzesten elektrischen Wellen voriüglich geeignet.
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Hinsichtlich der Abnahme der gleichgerichteten Empfangsströme wird
das Magnetron bei den bisher gebräuchlichen Empfangsschaltungen wie eine einfache
Zweipolgleichrichterröhre behandelt, d. h. die Belastung wird unmittelbar in den
Anodenkreis geschaltet. Hierbei werden verschiedene Nachteile in Kauf genommen;
denn erstens arbeitet die Röhre jetzt nicht mehr auf der statischen, sondern auf
ihrer dynamischen Arbeitskennlinie, die den inneren und äußeren Widerstandsverhältnissen
entsprechend durch das Feld der statischen Magnetronkennlinien mit der Anodenspannung
als Parameter hindurchläuft, und zweitens treten beim Empfang ultrahochfrequenter
Schwingungen, die mit den Elektronenumläufen in Resonanz sind, leicht starke Verzerrungen
auf. Die Ursache hierfür ist darin zu erblicken, daß die Umlaufszeit der Elektronen
bekanntlich mit dem Anodenpotential eng zusammenhängt und daß die sich der Anodengleichspannung
am Belastungswiderstand überlagernden Wechselspannungen das Einhalten einer Resonanzeinstellung
unmöglich machen. Ferner komtit noch hinzu, dal3 bei Ohmscher Belastung ein beträchtlicher
Spannungsabfall im Anodenkreis entsteht, der durch eine Erhöhung der Anodenspannung
gedeckt werden muß oder die Größe des Belastungswiderstandes begrenzt, falls die
Anodenspannung einen vorgeschriebenen Wert hat.
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.Alle diese Nachteile werden durch die auf Grund der Erfindung entwickelte
Empfangsschaltung vermieden, bei welcher der Anodenkreis unbelastet und das für
die Elektronenresonanz maßgebliche Anodenpotential infolgedessen vollkommen konstant
ist. Um dies zu erzielen, wird von einer an sich bekannten Magnetronröhre Gebrauch
gemacht, die sich von einer einfachen 7,w(zipolröhre@ dadurch unterscheidet, daß
der Anodenzylinder, mag er nun in sich geschlossen oder in zwei oder mehrere Seapmente
unterteilt sein, beiddrseits durch metallische Endplatten abgeschlossen ist, denen
die Aufgabe zufällt, die in axialer Richtung aus dem Anodenzylinder mit
hoher
Geschwindigkeit austretenden Elektronen aufzufangen und abzuleiten. Erfindungsgemäß
wird nun nicht der Anodenstrom, sondern der zu diesen Endplatten übergehende Stromanteil
benutzt, um die Modulationsfrequenz von dem Magnetstrom abzunehmen, indem der Belastungswiderstand
in den Stromkreis dieser Endplatten eingeschaltet wird. Zur Modulation ist die Anlegung
der Modulationsspannungen an die Endplatten bekannt.
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Gemäß der Erfindung ist eine Empfangsschaltung für ultrakurze Wellen
mit einem Seitenplatte.nmagnetron dadurch gekennzeichnet, daß die zu demodulierenden
Spannungen der Anode bzw. den Anodensegmenten zugeführt werden und daß die Abnahme
der demodulierten Spannungen aus dem Stromkreis der annähernd auf Kathodenpotential
liegenden Seitenplatten erfolgt. Es ist zwar schon eine Superregenerativschaltung
mit Magnetroh bekannt, bei der der Ausgangskreis mit einer innerhalb des Entladungsraumes
des Magnetrens befindlichen Hilfselektrode verbunden ist. Hierbei tritt jedoch eine
wesentliche Beeinflussung des Elektronenumlaufes durch die gitterförmige Hilfselektrode
ein. Demgegenüber liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung darin, daß der
Elektronenumlauf durch die demodulierten Spannungen nicht beeinflußt wird, da der
Durchgriff der Seitenplattenspannungen in das Anodenfeld hinein sehr klein ist.
Die Elektroden zur Abnahme der demodulierten Spannungen liegen außerhalb des eigentlichen
Entladungsraumes, so daß der hochfrequente Elektronenumlauf völlig ungestört vor
sich gehen kann. Dadurch, daß die Verspannungen der Seitenplatten annähernd auf
Kathodenpotential liegen, ergibt sich der Vorteil, daß die folgendeRöhre galvanisch
mit der Magnetronröhre verbunden werden kann.
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Es ist hierbei zu beachten, daß eine Demodulation sowohl bei positiver
als auch bei negativer Vo@rspannung der Seitenplatten möglich ist, da die Elektronen
nicht alle senkrecht aus dem Kathodendraht austreten, sondern auch unter gewissen
Winkeln. Dadurch ergeben sich schraubenlinienförmige Bahnen der Elektronen, derart,
daß sie auch bei schwach negativer Vorpannung noch teilweise auf den Seitenplatten
landen können. Durch die Empfangsspannungen ergibt sich eine Verteilungssteuerung
der Elektronen zwischen den Anodensegmenten und den Seitenplatten, welche zur Demodulation
ausgenutzt wird.
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Einen nach diesen neuen Gesichtspunkten aufgebauten Ultrakurzwellenmagnetronempfänger
zeigt die Abb. i. R ist die Magnetronröhre, deren Anodenzylinder hier aus zwei Segmenten
S1 und & besteht, die über eine Paralleldrahtleitung L mit der Empfangsantenne
Al in Verbindung stehen. El und E2 sind die beiden Endscheiben, durch welche der
Heizfaden K isoliert hindurchgeführt ist und die beide gleiches Potential führen.
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Betrachtet man den zu den Endplatten El und E. übergehenden Summenstrom
I" wenn diesellTen mit der Kathode verbunden sind, als Funktion der magnetischen
Feldstärke H, so erhält man eine Kennlinie von dem in Abb. 2 gezeigten Aussehen.
Vergleicht man sie mit der ebenfalls eingezeichneten Anodenstromkennlinie IQ
= f (H), so, erkennt man, daß beide Kurven nahezu spiegelbildlich kongruent
sind. Mit anderen Worten besagt das: Zwischen Anode und Endplatten findet eine Stromverteilung
statt, d. h. Stromschwankungen, die im Anodenkreis austreten, übertragen sich in
fast gleicher Größe, aber mit umgekehrtem Vorzeichen auf den Endplattenkreis, so
daß an einem mit dem Endplattenkreis verbundenen Widerstand W, dessen anderes Ende
zur Kathode oder zu einer passend gewählten positiven Verspannung führt, die gleichen
llodulationsspannungen erhalten «erden, wie sie bei Belastung des Anodenkreises
auftreten würden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die Endplatten wegen
der gegen sie anlaufenden und auf sie aufprallenden Elektronen das Bestreben haben,
sich negativ aufzuladen. Aus diesem Grunde lassen sich die Potentialverhältnisse
in der Schaltung nach Abb. i so abgleichen, daß die Endplatten ungefähr dasselbe
Potential wie die Kathode oder sogar eine noch etwas negativere Spannung führen.
Dies ermöglicht es, das Magnetren über die Endplatten auf einfachste Weise galvanisch
mit einer nachfolgenden Verstärkerröhre R', die mit der Magnetronröhre gemeinsam
aus der Heizstromquelle Ei, geheizt werden kann, zu koppeln, indem die Endplatten
unmittelbar mit dem Gitter von R' unter Fortfall von Kopplungsgliedern, die Eigenfrequenzen
aufweisen, verbunden werden. Weiter erweist sich der niedrige Ruhewert von 1e als
vorteilhaft, wenn das Magnettun auf die empfindlichste Stelle seiner Charakteristik,
wo I" gerade abzusinken beginnt, eingestellt wird. Diese Tatsache läßt die Verwendung
sehr hoher Koppelwiderstände W zu, vor allem, wenn dieselben an die volle Anodenspannung
Eu angeschlossen sind.