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Rohrenverstärker.
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abgeschlossen ist. Parallel mit der Endwand 16'wird eine Scheibe 19 angebracht, von deren Kanten aus der konische Leiter 30 sich nach reehts zu verjüngt und in den Mittelleiter 12'des rechten konzentrischen Leitersystems übergeht. Die Querwände 16'und 19 sind die Beläge eines Kondensators und ermöglichen eine wirksame elektrische Verbindung zwischen dem Gitter 15 und dem Mittelleiter 12'.
Der Stromkreis der Kathodenbatterie 21, die den Heizstrom über die Induktanz 22 für die Heizkathode 18 liefert, ist leicht zu verfolgen. Der links hereinkommende Mittelleiter 12 ist mit der axialen Heizkathode 18 bei 20 leitend verbunden. Die Anodenstrombatterie 24 ist mit der Heizkathode über die Induktanz 22 und mit der Anode bei 1.)'verbunden. Ferner ist eine Gittervorspannungs- batterie 23 in üblieher Weise angeschlossen.
Am linken Ende endet der Röhrenmantel oder die Anode 1"3 in dem Teil 25. Gerade in diesem befindet sich in einem kleinen Abstand von 25 ein kurzer zylindrischer Mantel 26. Dieser Mantel 26 ist mit dem Gitter 15 durch einen Ring 27 aus Widerstandsmaterial verbunden. Die Teile 25 und 26 sind die Beläge eines Kondensators. Mit der Widerstandsscheibe 27 ermöglichen sie eine Kapazitätswiderstandsverbindung zwischen dem Gitter 15 und dem Anodenmantel 1. 3 an der linken Seite.
Rechts ist ein kurzer Mittelleiter 12"'bei 12"elektrisch mit dem umgebogenen Ende des V-för-
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und 26'als Beläge eines Kondensators angesehen werden können. Der Ring 27'aus Widerstandsmaterial verbindet die leitende Verlängerung 12'"mit dem Kondensatorbelag 26'. Auf diese Art bilden die Elemente 15', 26', 2 ?" und 12'"eine Kapazitätswiderstandsbrueke zwischen dem Gitter 15 und der Heizkathode 18 an ihren rechten Enden.
Rechts hat der Anodenmantel13 eine nach aussen gerichtete, flache, ringförmige Flansche 28 : ihr gegenüber ist mit kleinem Abstand ein ähnlicher Ring 29 angebracht mit einem damit verbundenen,
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in den äusseren Mantel 11'des konzentrischen Leitersystems an der rechten Seite übergeht.
Die Länge der Röhre 1. 3 zwischen den Glasversehlüssen 14 und 14'ist im Vergleich zu der längsten, in dem konzentrischen Leitersystem zu verstärkenden Welle beträchtlich. In manchen Fällen kann die Länge der Glasröhre mehrere Wellenlängen betragen. Die von links in die Röhre eintretende Welle kann man sich durch radiale elektrische Kraftlinien dargestellt vorstellen, deren innere Enden dem Mittelleiter 12 und deren äussere Enden an der Innenseite des zylindrischen Mantels 11 liegen, wobei diese Kraftlinien abwechselnd nach aussen und nach innen in der Richtung des Leiters gerichtet sind, die sich jedoch alle mit der tbertragungsgeschwindigkeit von links nach rechts bewegen.
Tat- säehlieh besteht eine leitende elektrische Verbindung zwischen dem Mantel 77 über den Kondensator17-16 zum Gitter 15, so dass diese Kraftlinien innerhalb der Röhre fortschreiten, wobei sich ihre inneren Enden an der Heizkathode 18 und ihre äusseren Enden an dem Gitter 15 fortbewegen. Jedes kleine Stück der Vakuumröhre, wie z. B. das zwischen den Linien 2 und 2'in Fig. l, kann im Prinzip als vollständige kleine Vakuumröhre betrachtet werden. Wenn keine Wellen hereinkommen, dann wird ein ständiger Elektronenstrom von der Heizkathode 18 über die Öffnungen in dem Gitter 15 zu der Anode 13 stattfinden.
Kommen Wellen zu dem Stück 2-2', dann wird die Dichte dieses Elektronenstroms erhöht oder verringert, je nach der Richtung der Kraftlinien dieser Wellen. Es werden daher die einlangenden Wellen verstärkte abgehende Wellen in dem konzentrischen Leitersystem verursachen, dessen Mittelleiter das Gitter 15 und dessen äusserer Mantelleiter die Anode 13 ist. Diese abgehenden Wellen werden von den Leitern 15 und 7. 3 über die kapazitiven Verbindungen 16'-19 und 28-29 zu dem sich konisch verjüngenden Leiterpaar. 30 und 31 verlaufen und von dort zu dem normalen Mittelleiter 12'und dem Mantelleiter 11'des abgehenden konzentrischen Leitersystems an der rechten Seite.
Jede elementare Änderung in dem Röhrenteil 2-2'wird eine Störung in der Wellenfortpflanzung sowohl nach links als auch nach rechts verursachen. Stellt man die einlangenden Wellenelemente in irgendeinem Punkt rechts als Vektoren dar, so werden sie sich einerseits addieren, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, anderseits werden sie sich in irgendeinem Punkt links in der Weise addieren, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Dies entspricht der gewöhnlichen bekannten Wellentheorie. Es werden daher zum grössten Teil, wenn nicht gänzlich, die von links ankommenden Wellen sehr wenig Wellenstörung verursachen, wenn sie nach links verlaufen, jedoch wesentlich verstärkt werden, wenn sie nach rechts gehen.
Die Kapazitätsverbindung 25-26 und der Widerstand 27, die in Reihe als Brücke links zwischen den Leitern 15 und 13 zwischengeschaltet sind, stellen eine solche Impedanzbegrenzung dar, dass sie für die Wellenübertragung nach links durch diese Brückenanordnung im wesentlichen absorbiert werden.
Da sich die von links einlangende Welle mit ihren radialen Kraftlinien zwischen der Heizkathode 18 und dem Gitter 15 fortbewegt, wird ihre Energie nach und nach durch die Rückkopplung, auf die sie auftrifft, aufgehoben, wodurch der Anodenstrom verstärkt wird. Die verbleibende Energie der einlangenden Welle wird, wenn sie das rechte Ende der Röhre erreicht, auf die aus den Kondensatoren 15'-26'und Widerstand 27'bestehende Brücke aufgedrückt. Diese sind so entworfen, dass sie eine geeignete Impedanz darstellen, so dass eine derartige zurückbleibende Eingangswellenenergie absorbiert und nicht reflektiert wird.
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Fig. 5 ist eine diagrammatisehe Darstellung von Fig. 1, wobei die entsprechenden Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen wurden. In Fig. 5 sind Gitter und Anode nur an einer Seite der Kathode dargestellt, statt an beiden Seiten wie in Fig. 1. Die Sinuslinie. 32 an der Gitterlinie 15 als Achse stellt die ankommenden elektromotorischen Kraftwellen zwischen der Kathode 18 und dem Gitter 15 dar. An den Scheiteln dieser Wellen auf der Linie : 32 wird der normale radiale Elektronenfluss von der Kathode 18 durch das Gitter 15 erhöht. Dies ist durch die Punktierung. 3. 3' unter jedem derartigen Wellenscheitel dargestellt.
Da sieh die Welle nach rechts vorwärts bewegt, strömt die Elektronenwolke radial aus, so dass hinter jedem Wellenseheitel eine-schief geneigte Elektronenwolke. 33 nachzieht, wobei sich die einzelnen Elektronen radial bewegen, wie dies durch den Pfeil. 34 angedeutet ist, aber der Bereich erhöhter Dichte, d. h. die Wolke 3. 3, wird sich nach rechts bewegen, wie durch den Pfeil. 35 gezeigt.
In der Vorrichtung nach Fig. 1 und 5 ist die Bewegung der einzelnen Elektronen nicht rein schwingend. Es besteht ein kontinuierlicher, radialer Elektronenstrom, verursacht durch die Anodenbatterie 24. Diese kontinuierliche radiale Bewegung besteht aus einem stetigen Elektronenfluss infolge des Anodenstromes und einem Schwanken dieses Flusses, verursacht durch die einlangenden Wellen. Obwohl der radiale Elektronenstrom nicht weiter nach rechts geht als bis zu dem Glasver- schluss 14', erzeugen seine Schwankungen bis zu dieser Stelle elektromagnetische Wellen, die nach rechts zwischen den Leitern. 30 und. 37 und von dort zwischen den Leitern 12'und 11'fortgesetzt werden.
Die Röhre kann in einer etwas abweichenden Art, wie in Fig. 6 gezeigt, arbeiten. Während in Fig. 1 und 5 das Gitter in bescheidenem Masse negativ und die Anode stark positiv ist, ist in Fig. ss das Gitter stark positiv und die Anode bescheiden negativ gemacht. Beim Eingang an der linken Seite sind die konzentrischen Leiter mit der Kathode 18 bei 20 verbunden und mit der Anode 13 bei 11". Eine Impedanz der Kapazität und ein Widerstand 27"sind quer über das linke Ende der Kathode 18 und des Gitters 15 gelegt. Am rechten Ende ist das Gitter 15 mit dem äusseren konzen-
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verbunden. Eine Impedanz aus Kapazität 7 < 3'-26"und Widerstand 27'"ist in Brücke über die Kathode 18 und die Anode 1 : 1 an der rechten Seite gelegt.
Wenn keine Wellen von links einlangen, werden viele Elektronenwege so wie durch den Pfeil. 36 gezeigt sein. D. h. die durch die Kathode 18 abgegebenen Elektronen werden, radial durch das positive Gitter 15 beschleunigt, sich rasch durch seine Öffnungen bewegen, dann jedoch der zurückziehenden Wirkung des positiven Gitters 15 und einer im gleichen Sinne abstossenden Wirkung der negativen Anode unterworfen werden und daher, wie durch den Pfeil. 36 angedeutet, zurückkehren. Diese Wirkung findet längs der ganzen in Fig. dargestellten Röhre statt, sobald keine Wellen hereinkommen, und wird durch einlangende Wellen selbsttätig verstärkt, so dass eine verstärkte Welle über die ganze Länge der Röhre entsteht, was verstärkte abgehende Wellen ergibt.
Bei positiven Scheiteln der Gitterwelle. 32 wird die Elektronendichte in dem Zwischenraum zwischen dem Gitter 15 und der Anode 7. 3 grösser sein als die im Normalzustand, wenn keine Wellen einlangen, bestehende, bei negativen Scheiteln wird die Dichte geringer sein als im Normalzustand.
Fig. l und 5 zeigen eine direkt geheizte Kathode. Eine für eine indirekt geheizte Kathode geeig- nete Abänderung ist in Fig. 7 dargestellt, wie dies klar ersichtlich ist.
Wie bereits erwähnt, kann ein kleines Stück einer länglichen, hierin beschriebenen Vakuumröhre tatsächlich als einer üblichen Dreielektrodenvakuumröhre gleichwertig betrachtet werden. Zusätzliche Gitter oder Elemente zur Abschirmung oder für andere Zwecke, wie sie aus der Praxis mit üblichen Vakuumröhren bekannt sind, können in dieser länglichen Röhre verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verstärker für Hochfrequenzwellen, dadurch gekennzeichnet, dass er Elektroden enthält, die in der Richtung der Wellenausbreitung liegen, und die Wellen an einem Ende zu einem Elktrodenpaar zugeführt und am andern Ende von einem Elektrodenpaar verstärkt abgenommen werden können.