<Desc/Clms Page number 1>
Elektronenröhre.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenröhre mit einer Glühkathode und fünf oder mehr weiteren Elektroden mit zwei von verschiedenen Teilen der Kathode ausgehenden, zu je einer Anode verlaufenden Entladungsbahnen, bei der zwei zu verschiedenen Entladungsbahnen gehörige Gitterelektroden elektrisch miteinander verbunden sind. Derartige Röhren wurden bisher in Schaltungen angewendet, bei denen die Röhren mehrere Funktionen gleichzeitig ausüben, beispielsweise als kombinierte Schwing-und Mischröhre in Überlagerungsempfängern, vorzugsweise in solchen, die mit Zwischenfrequenzverstärkung arbeiten.
Beim Zwischenfrequenzempfang liegt bekanntlieh die Aufgabe vor, zwei verschiedene Schwingungen, nämlich einerseits die von der Antenne aufgenommenen und gegebenenfalls durch eine Vorstufe verstärkten Empfangsschwingungen und anderseits die im Empfänger selbst erzeugte Überlagerungsschwingung miteinander derart zu kombinieren, dass daraus eine in gleicher Weise wie die Empfangsschwingungen modulierte Zwischenfrequenzschwingung gebildet wird. Dieser Vorgang vollzieht sich in der Mischröhre, die in der Regel gleichzeitig auch die zugesetzte Überlagerungsschwingung erzeugt.
Um die Röhre in dieser Weise als kombinierte Sehwing-und Misehröhre arbeiten zu lassen, können grundsätzlich zwei Methoden angewendet werden, die sich in bezug auf die dafür nötige Ausgestaltung der Röhre erheblich voneinander unterscheiden. Bei der einen erfolgt die Funktion der Schwingungserzeugung und-nüschung innerhalb einer Entladungsbahn bzw. bei entsprechender Unterteilung durch ein in der Mitte der Entladungsbahn liegendes Trenngitter innerhalb zweier hintereinander geschalteter Teilentladungsbahnen, bei der andern dagegen in zwei innerhalb der Röhre parallel verlaufenden Entladungsbahnen. Bei der erstgenannten Art verwendet man eine Röhre mit mehreren Gittern.
Durch geeignete Wahl der Elektrodenpotentiale kann erreicht werden, dass die beiden Funktionen sich in den Teilentladungsbahnen beiderseits des Trenngitters praktisch ohne gegenseitige Störung vollziehen und dass die Übertragung der Überlagerungsschwingung bzw. der Eingangsschwingungen auf das Mischsystem auf Grund reiner"Elektronenkopplung"zustande kommt (Hexodenprinzip). Diese Schaltungen haben also den Vorzug, dass die bekanntlich zu Störungen führenden Kopplungen zwischen Eingangsschwingungskreis und Überlagerungsschwingungskreis praktisch vermieden werden können ; sie weisen jedoch auch einige schwerwiegende Nachteile auf, die dann in Erscheinung treten, wenn man mit der gleichen Röhre auch eine Lautstärkeregelung, etwa zwecks Ausgleichs der atmosphärischen Schwunderscheinungen, vornehmen will.
In diesem Falle wird unter Umständen der Elektronenstrom durch die Wirkung der Regelelektrode so weit abgedrosselt, dass die für die Schwingungserzeugung erforderliche Steilheit nicht mehr zur Verfügung steht.
Diese Schwierigkeit tritt prinzipiell bei der oben zuletzt erwähnten Methode mit parallelen Teilentladungsbahnen nicht auf. Da man jedoch zur Übertragung der Überlagerungsschwingung auf das Mischsystem eine Elektrodenverbindung vom Schwingungssystem zum Mischsystem vornehmen muss, bestand bei Schaltungen dieser Art innerhalb der Röhre eine Reihe lästiger und äusserst störender Verkopplungen von Schaltungsteilen, die verschiedene Funktionen ausüben, so dass trotz des erwähnten Nachteils bei der Verstärkungsregelung die Schaltung mit reiner Elektronenkopplung das Feld behaupten konnte.
Um nun die erwähnten bei der Verstärkungsregelung auftretenden Nachteile auszuschalten'und gleichzeitig eine praktisch vollkommene elektrische Trennung zwischen den einzelnen Funktionen und
<Desc/Clms Page number 2>
den einzelnen Abstimmkreisen trotz der Elektrodenverbindung zu erreichen, verwendet die Erfindung eine Elektronenröhre mit einer Glühkathode und fünf oder mehr weiteren Elektroden, die zwei von verschiedenen Teilen der Kathode ausgehende, zu je einer Anode verlaufende Entladungsbahnen besitzt und bei der in der einen Entladungsbahn (Hauptentladungsbahn) mindestens zwei Gitterelektroden und in der andern (Hilfsentladungsbahn) mindestens eine Gitterelektrode vorhanden sind und bei der eine Gitterelektrode der Hauptentladungsbahn mit einer Gitterelektrode der Hilfsentladungsbahn elektrisch verbunden ist.
Eine derartige Röhre wird erfindungsgemäss so ausgestaltet, dass die beiden Anoden--sei es durch zusätzliche Abschirmmittel, sei es vermöge ihrer räumlichen Lage-praktisch voneinander vollkommen entkoppelt sind.
Bei'der Verwendung der Röhre als selbstschwingende Mischröhre in Überlagerungsempfängern wird die in der Hilfsentladungsbahn erzeugte Überlagerungsschwingung durch die erwähnte Verbindung zweier Gitterelektroden im Innern der Röhre auf die Hauptentladungsbahn übertragen. Trotz dieser Elektrodenverbindung ist aber eine vollkommene Unabhängigkeit der beiden von der Röhre auszuübenden Funktionen gewährleistet, weil erfindungsgemäss die beiden Anoden, an welchen die höchsten Hochfrequenzwechselspannungen auftreten, elektrostatisch entkoppelt sind.
Es ist zu erwähnen, dass bereits die Anregung gegeben wurde, über einer durchgehenden Kathode zwei Elektrodensysteme nebeneinander anzuordnen und je eine oder mehrere zu verschiedenen Systemen gehörige Elektroden leitend zu verbinden oder auch konstruktiv zu vereinigen. Bei diesen Röhren war aber stets eine enge elektrostatische Kopplung zwischen den einzelnen Systemen vorhanden. Es wurde bisher nicht erkannt, dass trotz der Verbindung gewisser Elektroden zwischen den Systemen eine saubere elektrostatische Trennung der Systeme, insbesondere der Anoden, vorteilhaft ist.
Es ist auch vorgeschlagen worden, Gitterelektroden einer Entladungsstrecke in die andere Entladungsstrecke hineinragen zu lassen, jedoch ist bei allen diesen Konstruktionen keine befriedigende Unabhängigkeit der beiden in der Röhre nebeneinander stattfindenden Vorgänge, nämlich der Schwingungserzeugung und - mischung, erzielt.
Bei einer Ausführungsform der Röhre nach der Erfindung sind die Elektroden so angeordnet, dass die beiden Entladungsbahnen in verschiedenen, vorzugsweise in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Da die Entladungsbahnen bei den Anoden enden, so sind in diesem Fall die Anoden durch ihre Lage schon weitgehend entkoppelt. Dasselbe Ziel kann aber auch durch Absehirmmittel, beispielsweise geerdete Bleche oder Schirmgitter, die zwischen den zu entkoppelnden Teilen angebracht werden, erreicht werden. Diese Abschirmmittel können allein oder als Zusatzmassnahmen angewendet werden.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Röhre erwiesen, bei der die beiden miteinander verbundenen Gitterelektroden konstruktiv miteinander zu einem Aggregat vereinigt sind, das dann im Sinne der Erfindung als aus zwei Gitterelektroden bestehend zu betrachten ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. In einem Glaskolben 1 befindet sich eine Glühkathode 2, welche direkt oder indirekt geheizt werden kann. Die Kathode wird von der beispielsweisen in einer geschlossenen Fläche liegenden Elektrode 3 von zylindrischer Form umschlossen, die im Sinne der Erfindung durch konstruktive Vereinigung zweier Gitterelektroden, die verschiedenen Entladungsbahnen angehören, entstanden ist. Die übrigen Elektroden gehören verschiedenen Strombahnen an. Auf der einen Seite befindet sich eine Anode 4, während nach der andern Richtung bei-
EMI2.1
folgen.
Mit einer derartigen Röhre kann man u. a. die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung ausführen.
Der Eingangskreis L, C, welcher von der Antenne A oder einer Vorstufe gespeist wird, liegt zwischen der Kathode 2 und dem Gitter 6, welches durch die Batterie negativ vorgespannt wird. Die Gittervorspannung kann auch in an sich bekannter Weise zum Zwecke einer automatischen Lautstärkeregelung in Abhängigkeit von der Eingangsamplitude variabel gemacht werden ; für diesen Fall wird das Gitter 6 mit "veränderlichem Durchgriff" ausgeführt. Die beiden Schirmgitter 5 und 7 können an derselben positiven Vorspannung liegen und werden daher, um eine Einschmelzung bzw. einen Sockelstecker ein-
EMI2.2
leitend verbunden.
Die Hilfsanode 4, welche über eine Selbstinduktionsspule L'mit dem positiven Pol der Anodenbatterie Ea verbunden ist, wird auf den im Stromkreis des Gitters 3 liegenden Schwingungkreis L1, 01 rückgekoppelt. Da das Gitter 3 voraussetzungsgemäss sich auch in der zwischen der Kathode 2 und der Hauptanode 8 verlaufenden Hauptstrombahn befindet, wird der dort übergehende Entladungsstrom im Takte der im Hilfsentladungskreis erzeugten Schwingung gesteuert. Gleichzeitig unterliegt der zur Anode 8 fliessende Strom auch der Steuerwirkung des Gitters 6. Bezüglich der Wirkungsweise ist zu bemerken, dass die Spannung der Elektrode 6 die Stromverteilung zwischen der Anode 8 und dem ersten Schirmgitter 5 regelt. Mit andern Worten : Es wird dadurch die Steilheit S der Anodenstromkennlinie beinflusst.
Da man mit Rücksicht auf die Anwesenheit des zweiten Schirmgitters 7 eine Rück-
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
gangswechselspannung) ist, liegt eine multiplikative Einwirkung der Überlagererspannung Eil und der Eingangsspannung E auf den Entladungsstrom vor. Auf diese Weise wird die Summen-bzw. Differenzschwingung aus Eingangswelle und Überlagererfrequenz gebildet, welche im Anodenkreis abgenommen und durch den auf die übliche Zwischenfrequenz abgestimmten Schwingungskreis L2, C2 auf den nachgeschalteten Verstärker übertragen wird.
Im Gitterschwingungskreis Li, C*i wird zweckmässig noch ein von einem Kondensator las überbrückter Ohmscher Widerstand R in Reihe mit der Spule Li eingeschaltet, mit dem es folgende Bewandtnis hat : Es ist einerseits erwünscht, dass die Überlagerungsschwingungen leicht einsetzen, anderseits aber wird verlangt, dass die Schwingungsamplitude sich von selbst auf einen möglichst konstanten Wert einstellt ; beide Eigenschaften vermittelt der Widerstand R. Bevor die Schwingungen auftreten, liegt das Gitter 3 auf Kathodenpotential, und da dann die Steilheit am grössten ist, tritt leicht eine Schwingunganfachung ein.
Sobald die Schwingungen im Gang sind, fliesst ein Gitterstrom, der an dem Widerstand R einen Spannungsabfall erzeugt, demzufolge der Arbeitspunkt sich in das Gebiet negativer Gitterspannungen verschiebt und dadurch die Schwingungsamplitude stabilisiert und begrenzt.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, den beiden Hälften des Gitters 3 verschiedene Durchgriffeigenschaften zu erteilen. Für die Schwingungserzeugung ist ein kleiner Durchgriff am Platz, da dann kleine Rückkopplungsspannungen ausreichen und die stationäre Schwingungsamplitude sich, insbesondere durch die Wirkung des oben erwähnten Widerstandes R, auf kleine Werte festlegen lässt. Für die andere Entladungsbahn spielt dagegen der Aussteuerbereich eine ausschlaggebende Rollle ; dieser muss gross sein gegenüber dem Aussteuerbereich der zur Schwingungserzeugung dienenden Entladungsstrecke, damit durch die Überlagererschwingungen keine Übersteuerungen und keine damit verbundenen Verzerrungen eintreten, welche wegen der dadurch entstehenden Oberwellen unbedingt vermieden werden müssen.
Aus diesem Grunde wählt man für die beiden Gitterhälften verschiedene Durchgriff, wobei der Durchgriff auf der Seite des Mischsystems etwa fünf-bis zehnmal so gross wie der Durchgriff auf der Seite des Schwingungssystems sein soll. Der Durchgriff ist hiebei auf die unmittelbar auf die betreffende Gitterhälfte folgende Elektrode zu beziehen, also in dem einen Fall auf den Durchgriff der Hilfselektrode 4 auf die Kathode und im andern Falle auf den Durchgriff des Schirmgitters 5 auf die Kathode. Die Forderung eines verschiedenen Durchgriff ist insbesondere dann leicht zu erfüllen, wenn das Gitter 3 aus zwei miteinander leitend verbundenen Hälften zusammengesetzt wird, da man dann sowohl die Strom- durchlässigkeit (Maschenweite oder Gittersteigung) als auch die Abstände von der Kathode verschieden gross wählen kann.
Über die konstruktive Ausführung des Elektrodensystems gibt die Fig. 3 Aufschluss. Diese zeigt als Ausführungsbeispiel einen Querschnitt durch ein gemäss der vorliegenden Erfindung gebautes Elektrodensystem. In dem Glaskolben 1 befindet sich die beispielsweise indirekt geheizte Kathode 2, welche von einem zylindrischen Gitter 3 umschlossen wird. Um die Gitterfläche möglichst nahe an die Kathodenoberfläche heranzubringen, ist die angedeutete Form gewählt worden, derzufolge der auf einer Zylinderfläche liegende Teil der Elektrode 3 mittels zweier Rippen 10 an den Haltestreben 11 befestigt ist. Dadurch wird die Erzeugung eines homogenen Feldes in der Nähe der Kathode ermöglicht. Gleichzeitig verbessern die Rippen 10 auch die Entkopplung der beiden Entladungsbahnen.
Auf der einen Seite des Steuergitter befindet sich die Hilfsanode 4 in Gestalt einer ebenen oder gekrümmten Platte. Auf der andern Seite folgen auf die Elektrode 3 das erste Schirmgitter 5, das Steuergitter 6, das zweite Schirmgitter 7 und die Hauptanode 8. Diese Elektroden sind beispielsweise als planparallele Flächen ausgebildet. Da die beiden Schirmgitter 5 und 7, wie bereits oben bemerkt wurde, an das gleiche Potential gelegt werden können, können diese auch baulich vereinigt werden und beispielsweise die angedeutete Form eines aus einem Metallnetz hergestellten Kastens erhalten, welcher an zwei seitlich stehenden Stützen 12 befestigt ist.
Innerhalb desselben wird die von zwei Haltestreben 13 getragene Steuerelektrode 6 angeordnet. Um eine Ablenkung der Elektronen in Richtung der Streben 12 zu verhindern, werden die Stützen 13 aus Vollblechstreifen hergestellt.
Eine andere Elektrodenausbildung ist in Fig. 4 dargestellt. Das in dem Glaskolben 20 aufgebaute Elektrodensystem enthält eine sogenante "Flachkathode" 21 von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt. Der Vorteil von Flachkathoden besteht darin, dass sich eine höchst homogene Feldverteilung ausbildet und vor allem die Steuerelektrode infolge der guten Verspannungsmöglichkeit zwischen den Haltestreben sehr nahe an die Kathode herangebracht werden kann ; ausserdem ergibt sich bei der Flachkathode zwangläufig eine gute Entkopplung der beiden Entladungsbahnen. Das Steuergitter 22 hat die Form eines Kastens von rechteckigem Querschnitt, der aus zwei Hälften mit verschiedener Maschenweite zusammengesetzt werden kann. Auch das Doppelschirmgitter 23, dessen Flächen zweimal vom Entladungsstrom durchsetzt werden, hat dieselbe Kastenform.
Das zweite Steuergitter 24 weist ebenso wie die Anode 25 einen U-förmigen Querschnitt auf, der einerseits die Ausbildung eines homogenen Feldes unterstützt und anderseits auch die Befestigung dieser Elektroden in der Mittelebene des Systems gestattet. Die Hilfselektrode 26 ist als ebene Platte ausgebildet.
In Fig. 5 ist eine Weiterbildung dieses Elektrodensystems durch ein Fanggitter angedeutet. Für die mit der Fig. 4 übereinstimmenden Elektroden wurden der Einfachheit halber die gleichen Bezeichnungen
<Desc/Clms Page number 4>
gewählt. Neu kommt ein Fanggitter 27 hinzu, welchem mehrere Funktionen zufallen. Das Fanggitter wird in an sich bekannter Weise auf ein gegenüber der Anode 25 negatives, vorzugsweise auf Kathodenpotential gebracht. Es verhindert dadurch einerseits den Übergang von Sekundärelektronen von der Anode auf das vorhergehende Schirmgitter 23. Gleichzeitig wird der Durchgriff der Anodenspannung durch das Steuergitter 22 und damit auch die Anodenrückwirkung verringert bzw. der innere Widerstand dieser Entladungsbahn erhöht.
Das Fanggitter gibt auch die Möglichkeit, dem Schirmgitter 23 dieselbe Gleichspannung wie der Anode 25 zuzuführen, während man sonst bekanntlich an das Schirmgitter eine niedrigere Spannung anzulegen hatte, die gewöhnlich erst durch einen Spannungsteiler gewonnen werden muss. Wie die Fig. 5 zeigt, ist auch das Fanggitter in Kastenform ausgebildet und umschliesst gleichzeitig die andere Entladungsbahn mit der Hilfselektrode 26. Dadurch kommt eine gute Abschirmung nach aussen zustande, so dass der Entladungsvorgang durch äussere Störfelder nicht mehr beeinflusst werden kann.
Eine weitere Ausführung einer in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallenden Röhre ist in dem in Fig. 6 dargestellten Schaltbild schematisch angedeutet. In diesem werden der Einfachheit halber für die mit der Fig. 2 übereinstimmenden Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. An der Röhre ist dabei neu, dass die beiden Hälften 3', 3"des innersten Gitters 3 nicht mehr leitend, sondern durch einen Kondensator K kapazitiv miteinander verbunden sind. Der Kondensator K wird zweckmässig gleich im Innern der Röhre oder des Sockels eingebaut und jede Gitterhälfte mit einer isolierten Ausführung versehen. Diese Massnahme erscheint dann am Platze, wenn die beiden Hälften 3', wohl die gleichen Wechselspannungen, aber verschiedenen Gleichspannungen aufgedrückt werden sollen.
Dieser Fall tritt ein, wenn das innerste Gitter 3'zur Verstärkungsregelung verwendet werden soll. Die von dem Eingangskreis L, C gelieferte Hochfrequenzspannung wird dem zweiten Steuergitter 6 allein zugeführt, während die durch das Symbol E,. angedeutete Regelspannung sowohl an die Gitterhälfte 3' als an das zweite Steuergitter 6 oder auch nur an das Gitter 3'allein gelegt wird. Im ersten Falle wird die Regelwirkung naturgemäss nachhaltiger. In die Zuleitung zur Gitterhälfte 3'ist ein Widerstand W eingeschaltet, an welchem sich die gleiche Hochfrequenzspannung wie am Schwingungskreis Li, Ci ausbildet.
Es ist zweckmässig, den Anschluss an die Gitterhälften 3', 3"zu vertauschen ; dabei ist es dann möglich, den Widerstand W innerhalb der Röhre anzuordnen und zwischen der Gitterhälfte 3"und der Kathode anzuschliessen und so eine besondere Zuleitung zum Gitter 3"zu sparen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektronenröhre mit einer Glühkathode und fünf oder mehreren weiteren Elektroden mit zwei von verschiedenen Teilen der Kathode ausgehenden, zu je einer Anode verlaufenden Entladungsbahnen mit mindestens zwei Gitterelektroden in der einen (Hauptentladungsbahn) und mindestens einer Gitterelektrode in der andern (Hilfsentladungsbahn), wobei eine Gitterelektrode der Hauptentladungsbahn mit einer Gitterelektrode der Hilfsentladungsbahn elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anoden-sei es durch zusätzliche Abschirmmittel, sei es vermöge ihrer räumlichen Lagevoneinander praktisch vollkommen entkoppelt sind.