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.
Brake field push-pull circuit. The invention relates to a braking field push-pull circuit, which can be designed as a transmitting or receiving circuit for electrical oscillations, and which has a tube with a cathode, a grid surrounding it over its entire length and at least two common seeds, the grid electrode surrounding cylinder surface lying Bren "elektrodgn is provided.
If a three-electrode tube is operated in a so-called "braking field circuit", the grid receives a high positive voltage, while the outer electrode (that is, the electrode on the side of the grid facing away from the cathode) has a negative or weakly positive potential <B > is placed </B>. The electrodes accelerated by the high grid voltage and flying through the grid are braked in the opposing field of the outer electrode, which is why the designation "braking electrode" was introduced for them.
Provided that a cathode working in the saturation range is used, the braking characteristic, which shows the dependence of the braking electrode current (braking current) on the braking electrode voltage (braking voltage), represents a mirror image of the grid characteristic, which shows the relationship between the grid current and the brake voltage shows.
The braking field circuit can be used to generate, amplify or rectify alternating voltages of any frequency. Compared to the usual connection of tubes with a positive external electrode (anode) and a negatively tensioned grid, these two electrodes have not only interchanged their functions with regard to the potentials in a braking field circuit, they separate it. It was also suggested to apply the input voltage between the cathode and the braking electrode and to connect the output circuit to the grid.
Here it turns out to be a nuisance that the internal resistance R; b between the cathode and the braking electrode is relatively small and practically assumes the size of a few hundred ohms. As a result, there is a considerable load on the voltage source supplying the control voltage.
The present invention is based on the idea of increasing the internal tube resistance connected in parallel to the resonance system by arranging two discharge paths operated in a braking field push-pull circuit in series. This doubles the internal resistance and reduces the load on the control voltage source by half. For this purpose, for example, two separate braking field tubes could be used, which are connected, for example, in the manner of FIG. It should be noted, however, that such a circuit does not constitute an exemplary embodiment of the invention.
The oscillating circuit L, C is located between the two brake electrodes and the brake voltage Eb is fed to its center. The two grids are connected in parallel and connected to the grid voltage source E. Such a circuit can be used both for generating and for rectifying very short waves.
The two brake electrodes work in push-pull mode and represent the correct phase position of the electron oscillations in the two tubes. In the case of a vibration generator, the power is taken off by coupling an antenna or power line to the brake electrical circuit. If .the arrangement is intended as a receiving rectifier, the setting of the brake voltage must be made so that .the operating point is at a bend in the braking characteristic.
Since a kink in the braking current characteristic corresponds to a bend in the braking current characteristic that is mirror-inverted in the grid current characteristic, the rectified current also occurs in the grid circuit, so that there: the low-frequency modulation voltages can be taken from a resistor Rg, while the carrier frequency components cancel each other out in this circle.
For the advantageous realization of this Ge thanks the use of a special embodiment of an electron tube is proposed according to the invention, in which two or more braking electrodes lying on a common cylinder surface and a grid electrode that encompasses the cathode are provided over a common cathode, wherein points of a resonance system oscillating in antiphase are connected to the braking electrodes. The features listed form on the one hand a sufficient demarcation from similar previously known tubes and on the other hand are due to the operational requirements placed on the tube.
It is therefore necessary that all braking electrodes lie on the same circular cylinder surface so that the influence of all braking electrodes per unit length of the cathode is the same, and the geometric length of the electron paths is also the same. To implement a push-pull circuit, at least two brake electrodes must be present. In the interest of an even field distribution, however, it may also be desirable to provide a larger number of braking electrodes and to connect these in two groups. The connections in these groups are expediently made within the vacuum vessel3.
It goes without saying that the observation of strict symmetry is extremely useful for the functioning of such a tube. The shape of the individual Bremselektro is possible, please include in the following way, for example. Either these are formed by cuts perpendicular to the cylinder axis. so that two or more coaxial cylinders of the same diameter are created (compare the embodiment according to FIG. 2), or the cylinder surface is divided into segments by cutting planes that go through the cylinder axis (compare. the embodiment according to FIG. 3).
In order to improve the symmetry in the first case, it may be advisable to lead the cathode out of the center of the glass bulb and to connect the two cathode halves in parallel. In order to observe strict symmetry, it is not necessary that the individual braking electrodes are the same size as one another, but when combining the two electrode groups, it must be ensured that each of the two groups has the same total surface.
It would be possible, for example, to arrange four coaxial cylinders of the same length and the same diameter side by side and the first and third respectively. to connect the second and fourth, or one could provide only three cylinders, of which the middle one is made twice as long as the two outer ones, and connect the two outer electrodes with one another.
Whether you choose complete cylinders or cylinder segments as braking electrodes depends to a certain extent on the type of oscillation system to be connected to the tube. In the case of very short waves, for example less than 1 m, the formation of the resonance system (oscillation circuit) as a parallel wire system has proven to be very effective.
In this case, the segment-shaped subdivision appears particularly suitable, with the braking electrodes being able to be placed in the voltage socket of a parallel wire line. For the undisturbed effectiveness of the push-pull circuit, it is advisable to ensure that the electron paths between the cathode and the two braking electrodes (or braking electrode groups) do not overlap.
In order to prevent reaching over, it can be useful to arrange screens in the room between the individual brake electrodes, which are preferably made of metal and brought to a constant potential. For this purpose, the screens are connected to the grid or the cathode, for example.
In Fig. 4 an execution example is indicated for this. It means K the glow cathode, G the grid electrode and BI, B. the two braking electrons designed as' coaxial cylinders. Between these there is the metal screen S, which consists of a disc of the shape of an annular surface and is connected to the grid.
In FIG. 5, this arrangement is transferred to a tube with segment-shaped braking electrodes. You may like to make use of the possibility Ge to unite the screen surfaces constructively with the grid, for example by attaching them directly to the grid.
The two brake electrodes (or brake electrode groups) are to be understood as assignments of a capacitor, between which there is a certain capacitance. This capacity can be used to adjust the resonance circuit applied between the brake electrodes. In order to be able to change the effective capacitance, the arrangement shown in FIG. 6 can be made, which has proven to be advantageous, particularly in the area of short waves.
The two braking electrodes B, B are located close to the inner wall of the cylindrical glass bulb Z or are in direct contact with it. A metal tube T is pushed over the outside of the glass vessel. The glass wall forms the dielectric of two capacitors, whose assignments represent the metal tube on the one hand and the braking electrodes B, B2 on the other. It can be seen immediately that the capacitance of these capacitors increases the further the tube T is pushed over the electrodes.
Instead of a metal tube T, as shown in FIG. 7, twistable metal coverings S can be arranged on the glass piston Z. When these are rotated in the direction indicated by the arrow P, the capacitance between the braking electrodes Bi, BZ and the pads <B> 8 </B> obviously changes. The number of external electrodes S appropriately corresponds to the number of brake electrodes B.
A particularly simple receiver rectifier arrangement will now be described using a push-pull brake tube of the specified type, which is distinguished from all previously known decimeter receivers in that it no longer contains a vibration system that needs to be specially tuned, but only through Change of operating voltages, mainly the grid voltage, is coordinated.
This is made possible by switching on the push-pull tube B with its two braking electrode segments B and B2 in the receiving dipole A, A ′, the dipole itself in one or more Can oscillate half waves.
The braking currents b and 42 are supplied via the chokes D, 1) 'and .the braking voltage eb is established for both segments as a state of equilibrium between the resulting braking characteristics of both braking circuits (Zbl +' b # - = f [ebl) and the resistance line of the expediently variable bleeder resistor W, the brake circuit having to be short-circuited by the capacitance C for the modulation frequency.
The receiver is only 'tuned' by means of the grid voltage potentiometer P, while the undamping can be brought about by regulating the heating and by shifting the operating point by means of a change of W until immediately before self-excitation. The modulation frequency is taken from the grid resistor Rg; Of course, the load resistance can also be in the brake circuit, where however it delivers significantly lower output voltages.
The natural wave of a straight conductor (dipole) excited in its basic oscillation is known to be twice its geometric length. A push-pull tube connected to a dipal of 2 2 length can be regarded as a complex resistance which influences the natural oscillation of the radiator and is itself dependent on the grid voltage E ,. can be changed.
Even if there is actually the possibility of both shortening and lengthening the natural wave, it is still advisable to only make an extension so that the natural wave becomes larger than. twice the length of the dipole. Although this changes the radiation resistance of the receiver considerably, the sensitivity is practically constant in a waveband of one octave from the fundamental wave. After all, the basic tuning of the receiver will be expediently matched to the desired transmitter wave if possible.
In view of the fact that a decimeter receiver should be exposed as far as possible to the direct radiation field of the transmitter to be received and, as a result, is often in inaccessible places, such as on the top of a mast, remote tuning of the decimeter temp .catcher a particularly practical advantage by means of the grid potential.