Bremsfeldgegentaktschaltung. Die Erfindung betrifft eine Bremsfeld- gegentaktschaltung, welche als Sende- oder als Empfangsschaltung für elektrische Schwingungen ausgebildet sein kann, und die eine Röhre mit einer Kathode, einem diese auf ihrer ganzen Länge umschliessenden Git ter und mindestens zwei, auf einer gemein samen, die Gitterelektrode umschliessenden Zylinderfläche liegenden Bren"elektrodgn versehen ist.
Wenn eine Dreielektrodenröhre in einer sogenannten "Bremsfeldschaltung" betrieben wird, erhält das Gitter eine hohe positive Spannung, während die Aussenelektrode (das ist diejenige Elektrode, welche auf der der Kathode abgewandten Seite des Gitters liegt) an ein negatives oder schwach positives Po tential<B>gelegt</B> wird. Die durch die hohe Git terspannung beschleunigten und durch das Gitter hindurchfliegenden Elektroden werden im Gegenfeld der Aussenelektrode .abge bremst, weshalb für diese die Bezeichnung "Bremselektrode" eingeführt wurde.
Unter der Voraussetzung, dass eine im Sättigungs bereich arbeitende Kathode verwendet wird, stellt die Bremskennlinie, welche die Abhän gigkeit des Bremselektrodenstromes (Brems strom) von der Bremselektrodenspannung (Bremsspannung) wiedergibt, ein Spiegelbild der Gitterkennlinie dar, welche den Zusam menhang zwischen dem Gitterstrom und der Bremsspannung zeigt.
Die Bremsfeldschaltung kann zur Erzeu gung, Verstärkung oder Gleichrichtung von Wechselspannungen beliebiger Frequenz Ver wendung finden. Im Vergleich zu der üb lichen Schaltung von Röhren mit positiver Aussenelektrode (Anode) und negativ vorge spanntem Gitter haben diese .beiden Elek troden bei einer Bremsfelds-chaltung nicht nur ihre Funktionen hinsichtlich der Potentiale vertauscht, sondtern es. wurde ?auch vorge schlagen, die Eingangsspannung zwischen Kathode und Bremselektrode anzulegen und den Ausgangskreis an das Gitter anzuschlie ssen.
Hierbei erweist es sich als narchteilig, .dass der innere Widerstand R;b zwischen Ka thode und Bremselektrode verhältnismässig klein ist und praktisch die .Grösse von einigen hundert Ohm annimmt. Infolgedessen tritt eine erhebliche Belastung der die,Steuerspan- nung liefernden Spannungsquelle auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den dem Resonanzsystem parallel geschalteten innern Röhrenwider stand dadurch zu erhöhen, dass zwei in Brems feldgegentaktschaltung betriebene Ent ladungsstrecken in Reihe angeordnet werden. Dadurch wird der innere Widerstand ver doppelt und die Belastung der Steuerspan nungsquelle auf,die Hälfte herabgesetzt. Zu diesem Zwecke könnten zum Beispiel zwei getrennte Bremsfeldröhren verwendet wer ,den, welche beispielsweise nach Art der Fig. 1 geschaltet sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine solche Schaltung kein Ausführungsbeispiel der Erfindung bedeutet.
Zwischen den beiden Bremselektroden liegt der Schwingungskreis L, C, in dessen Mittel punkt die Bremsspannung Eb zugeführt wird. Die beiden Gitter sind parallel geschaltet und mit der Gitterspannungsquelle E, verbunden. Eine derartige Schaltung kann sowohl zur Erzeugung, als auch zur Gleichrichtung sehr kurzer Wellen dienen.
Die beiden Brems elektroden arbeiten im .Gegentakt und stellen die richtige Phasenlage der Elektronenpen- delungen in den beiden Röhren dar. Im Falle eines Schwingungserzeugers wird die Lei stung durch Ankopplung einer Antenne oder Energieleitung an den BremselektroJenkreis abgenommen. Wenn .die Anordnung als Emp fangsgleichrichter bestimmt ist, muss die Ein stellung der Bremsspannung so getroffen wer den, dass .der Arbeitspunkt an einem Knick der Bremskennlinie liegt.
Da gemäss den ein gangs gemachten Voraussetzungen (Kathode konstanter Emission) einem Knick der Bremsstromkennlinie ein spiegelbildlich glei cher der Gitterstromkennlinie entspricht, tritt der Riehtstrorn auch im Gitterkreis auf, so dass dort :die niederfrequenten Modulations- spannungen an einem Widerstand Rg ab genommen werden können, während sich die Trägerfrequenzkomponenten in diesem Kreis gegenseitig aufheben.
Zur vorteilhaften Realisierung dieses Ge dankens wird erfindungsgemäss die Verwen dung einer besonderen Ausführungsform einer Elektronenröhre vorgeschlagen, bei welcher über einer gemeinsamen Kathode zwei oder mehr, auf einer gemeinsamen Zy linderfläche liegende Bremselektroden und eine,die Kathode auf ihrer ganzen Länge um schliessende Gitterelektrode vorgesehen sind, wobei an die Bremselektroden in Gegenphase schwingende Punkte eines Resonanzsystems angeschlossen sind. Die angeführten Merkmale bilden einer seits eine hinreichende Abgrenzung gegen über ähnlichen bisher bekannt gewordenen Röhren und sind anderseits durch die be triebsmässig an die Röhre gestellten Anfor derungen bedingt.
Dass sämtliche Bremselek troden auf derselben Kreiszylinderfläche liegen, ist deshalb erforderlich, damit der Einfluss sämtlicher Bremselektroden pro Längeneinheit der Kathode gleich ist, und auch die geometrische Länge .der Elektronen bahnen übereinstimmt. Zur Ausführung einer Gegentaktschaltung müssen zumindest zwei Bremselektroden vorhanden sein. Im In teresse einer gleichmässigen Feldverteilung kann es aber auch erwünscht sein, eine grö ssere Anzahl von Bremselektroden vorzusehen und diese in zwei Gruppen zusammenzuschal ten. Die Verbindungen in diesen Gruppen werden zweckmässigerweise innerhalb des Va kuumgefässe3 vorgenommen.
Es ist selbst verständlich, dass die Beobachtung einer strengen Symmetrie für die Wirkungsweise einer solchen Röhre äusserst zweckmässig ist. Die Formgebung der einzelnen Bremselektro den ist zum Beispiel in folgender Weise mög lich. Entweder werden diese durch senkrecht zur Zylinderachse geführte Schnitte gebildet. so dass zwei oder mehr koaxiale Zylinder gleichen Durchmessers entstehen (vergleiche das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2), oder die Zylinderfläche wird dureh Schnittebenen, die durch die Zylinderachse gehen, in Seg mente zerlegt (vergleiche .das Ausführungs beispiel nach Fig. 3).
Um im -ersten Falle .die Symmetrieverhältnisse zu verbessern, ist es unter Umständen angezeigt, die Kathoden mitte aus dem Glaskolben herauszuführen und die beiden Kathodenhälften parallel zu schalten. Es ist zur Beachtung einer strengen Symmetrie an sich nicht erforderlich, dass die einzelnen Bremselektroden untereinander glei- ehe Grösse besitzen, aber der der Zusammen fassung in die beiden Elektrodengruppen ist dann zu beachten, dass jede der beiden Grup pen dieselbe Gesamtoberfläche besitzt.
Es wäre also beispielsweise möglich, vier koaxiale Zylinder gleicher Länge und gleichen Durch messers nebeneinander anzuordnen und den ersten und dritten bezw. zweiten und vierten zu verbinden, oder man könnte nur drei Zy linder vorsehen, von denen der mittlere @dop.- pelt so lang wie die beiden äussern gemacht wird, und die beiden äussern Elektroden mit einander verbinden.
Ob man als Bremselektroden vollständige Zylinder oder Zylindersegmente wählt, hängt bis zu einem gewissen Grad von der Art .des mit der Röhre zu verbindenden Schwingungs- äystems ab. Bei sehr kurzen Wellen, etwa unter 1 m, hat sich die Ausbildung des Re- sonanzsystems (Schwingungskreis) als Paral- leldrahtsystem sehr bewährt.
In diesem Falle erscheint die segmentförmi.ge Unterteilung besonders geeignet, wobei die Bremselektro den in den Spannungsbauch .einer Parallel- drahtleitung gelegt werden können. Für die ungestörte Wirksamkeit der Gegentaktschal tung ist es zweckmässig, dafür zu sorgen, dass die Elektronenbahnen zwischen der Kathode und den -beiden Bremselektroden (bezw. Bremselektrodengruppen) nicht ineinander übergreifen.
Um ein Übergreifen zu verhin dern, kann es zweckmässig sein, in dem Z\vi- schenra.um zwischen den einzelnen Brem.s- elek+roden Schirme anzuordnen, welche vor zugsweise aus Metall bestehen und auf ein konstantes Potential gebracht werden. Zu diesem Zwecke werden die Schirme beispiels- weise mit dem Gitter oder der Kathode ver bunden.
In Fig. 4 ist hierfür ein Ausführungs beispiel angedeutet. Es bedeutet K die Glüh kathode, G die Gitterelektrode und BI, B. die beiden als'koaxiale Zylinder ausgebildeten Bremselektronen. Zwischen diesen befindet sich der Metallschirm S, der aus einer Scheibe von .der Form einer Kreisringfläche besteht und mit dem Gitter verbunden ist.
In der Fig. 5 ist diese Anordnung sinn gemäss auf eine Röhre mit segmentförmigen Bremselektroden übertragen. Man wird unter Umständen gern von der Mögliehkeit Ge brauch machen, die Schirmflächen konstruk tiv mit dem Gitter zu vereinigen, indem diese beispielsweise unmittelbar an -den Gitter stützen befestigt werden.
Die beiden Bremselektroden (bezw. Brems elektrodengruppen) sind als Belegungen eines Kondensators aufzufassen, zwischen denen eine bestimmte Kapazität vorhanden ist. Diese Kapazität kann dazu verwendet werden, um den zwischen den Bremselek troden angelegten Schwingungskreis auf Resonanz abzustimmen. Um die wirksame Kapazität verändern zu können, kann die aus der Fig. 6 ersichtliche Anordnung getroffen werden, welche sich, insbesondere im Bereich der Kurzwellen, als vorteilhaft erwiesen hat.
Die beiden Bremselektroden B, B, befinden sich nahe an der Innenwand des zylindrischen Glaskolbens Z oder liegen an diesem unmit telbar an. Über @dasGlasgefäss wird aussen ein Metallrohr T geschoben. Die Glaswand bildet das Dielektrikum zweier Konden satoren, deren Belegungen das Metallrohr einerseits und die Bremselektroden B, B2 anderseits darstellen. Es ist unmittelbar ein zusehen, dass sich die Kapazität dieser Kon densatoren vergrössert, je weiter das Rohr T über die Elektroden geschoben wird.
An Stelle eines Metallrohres T<B>*</B>können gemäss Fig. 7 auf :dem -Glaskolben Z verdreh bare Metallbeläge S angeordnet werden. Wenn diese in .der durch den Pfeil P ange deuteten Richtung gedreht werden, ändert sich offensichtlich die Kapazität zwischen den Bremselektroden Bi, BZ und den Belägen <B>8</B>. Die Zahl der Aussenelektroden S ent spricht zweckmässig der Anzahl der Brems elektroden B.
Es soll nun eine besonders einfache Emp- fangsgleichrichter-Anordnung unter Verwen dung einer Gegentaktbremsröhre der ange gebenen Art beschrieben werden, .die sich vor allen bisher bekannten D'ezimeterempfängern dadurch auszeichnet, dass sie überhaupt kein besonders abzustimmendes Schwingungs system mehr enthält, sondern nur durch Än derung von Betriebsspannungen, hauptsäch lich der Gitterspannung, abgestimmt wird.
Dies wird ermöglicht, indem nach Art der Fig. 8,die Gegentaktröhre B mit ihren beiden Bremselektraden-Segmenten B, und B2 in den Empfangsdipol<I>A, A'</I> eingeschaltet wird, wobei der Dipol selbst in einer oder mehreren Halbwellen schwingen kann.
Die Brems ströme b und 42 werden über die Drosseln D, 1)' zugeführt und .die Bremsspannung eb stellt sich für beide Segmente gemeinsam ein als Gleichgewichtszustand zwischen der resultierenden Bremscharakteristik beider Bremsstromkreise (Zbl + 'b#- = f [ebl) und der Widerstandsgeraden des zweckmässig variablen Ableitwiderstandes W, wobei der Bremskreis durch die Kapazität C für die Modulationsfrequenz kurzgeschlossen werden muss.
Der Empfänger wird nur vermittelst .des Gitterspannungs-Potentiometers P' ab-' gestimmt, während sich die Entdämpfung durch Regelung der Heizung und durch Ver schieben des Arbeitspunktes vermöge einer Änderung von W bis unmittelbar vor die Selbsterregung bringen lässt. Die Modula- tionsfrequenz wird am Gitterwiderstand Rg abgenommen; natürlich kann der Belastungs widerstand auch im Bremskreis liegen, wo er indessen wesentlich geringere Ausgangs spannungen liefert.
Die Eigenwelle eines in seiner Grund schwingung erregten geraden Leiters (Dipol) beträgt bekanntlich das Doppelte seiner geo metrischen Länge. Din an einen Dipal von 2 2 Länge angeschaltete Gegentaktröhre kann als komplexer Widerstand betrachtet werden, der die Eigenschwingung des Strahlers be- einflusst und selbst in Abhängigkeit von der Gitterspannung E,. geändert werden kann.
Wenn auch an sich die Möglichkeit besteht, .die Eigenwelle sowohl zu verkürzen, als auch zu verlängern, ist es noch zweckmässig, nur eine Verlängerung vorzunehmen, so dass die Eigenwelle grösser wird als. die doppelte Länge des Dipols. Obgleich sich hierdurch .der Strahlungswiderstand des Empfängers beträchtlich ändert, ist in einem Wellenband von einer Oktave von der Grundwelle aus gehend die Empfindlichkeit praktisch kon stant. Immerhin wird man zweckmässig die Grundabstimmung des Empfängers nach Möglichkeit der gewünschten Senderwelle an- ,gleichen.
Im Hinblick darauf, dass ein Dezimeter empfä.nger möglichst dem direkten Strah lungsfeld des zu empfangenden Senders aus gesetzt sein soll und sich infolgedessen oft an unzugänglichen Stellen, wie zum Beispiel auf der Spitze eines Mastes, befindet, ist die Fernabstimmung des beschriebenen Dezi- meteremp.fängers mittelst des Gitterpotentials ein besonders praktischer Vorteil.