Schaltung mit mindestens einer Schutzgitter-Elektronenentladungsröhre zur Verstärkung oder Frequenztransformation elektrischer Schwingungen. Bei Schaltungen für die Verstärkung oder die Frequenztransformation elektrischer Schwingungen ist es zur Vermeidung von Rilckkopplungserscheinungen üblich, Schutz gitterröhren zu benutzen. Die Schutzgitter befinden sich dabei gewöhnlich auf einem ziemlich hohen positiven Potential und die Anoden auf einem meist noch erheblich höher liegenden Potential.
Letzteres ist für sich unerwünscht, aber notwendig im Hinblick auf die in solchen Röhren mit mehr als einer positiven Elektrode gewöhnlich auftretenden Sekundäremissionserscheinungen.
Bei den bekannten Schaltungen werden die verstärkten Spannungen der Anode ent nommen und, da diese ein hohes positives Potential besitzt, ist es erforderlich, eine häu fig aus einem Kondensator bestehende gal vanische Sperrung zwischen ihr und dem Steuergitter der folgenden Röhre anzubrin gen. In diesem Fall ist ein Ableitungswider- ctand erforderlich, um diesem Gitter die ge- wünschte Vorspannung geben zu können.
Dieser Blockierungskondensator und der Ab- leitungswiderstand bedingen ungewünschte Verwicklungen, da sie die Einrichtung grö sser und kostspieliger machen und ausserdem leicht eine ungewünschte Aufladung des Gitters veranlassen können.
Die Erfindung bezweckt, bei Verstärkern die Anwendung verschiedener hoher positiver Potentiale zu vermeiden. Durch die Erfin dung wird die Möglichkeit geschaffen, die erwähnte galvanische Sperrung fortzulassen, wodurch die Verstärker einfacher, kleiner, leichter und billiger werden und gleichzeitig Verzerrungen vermieden werden.
Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass der Ausgangselektrode jeder Schutzgitterröhre eine niedrige Gleich spannung, und einem in der Nähe der Aus gangselektrode liegenden Schutzgitter eine hohe Gleichspannung zugeführt wird, welche Spannungen derart bemessen sind, dass zwi- sehen den genannten Elektroden eine Raum ladung gebildet wird,
deren Stärke durch die einer auf der der Ausgangselektrode abge kehrten Seite des Schutzgitters liegenden Eingangselektrode zugeführten Eingangs- schwingungen gesteuert wird und die ent sprechend wechselnde Ladungen in der Aus gangselektrode induziert.
Die Wirkungsweise eines Ausführungs beispiels eines Verstärkers nach der Erfin dung ist folgende: Die durch das Feld des positiven Schutz gitters angezogenen Elektronen gehen durch das Steuergitter und grösstenteils auch durch das Schutzgitter hindurch. Zwischen diesem und der schwach negativen Platte werden sie verzögert und kehren ihre Bewegungsrich- tung um, wobei sie eine Raumladung zwi schen diesen beiden Elektroden bilden.
Diese Raumladung variiert mit dem dem Steuergitter aufgedrückten Wechselpotential und induziert infolgedessen eine entsprechend wechselnde Ladung auf der Platte, die zu einem Wechselstrom gleicher Frequenz in dem Plattenkreis Anlass geben wird.
Wenn man nun in üblicher Weise in den Plattenkreis einen auf diese Frequenz abge stimmten Schwingungskreis oder eine andere hohe Impedanz einschaltet, so werden be trächtliche Spannungsschwankungen zwi schen der Platte und der Kathode eintreten.
Die besagte Wirkung wird offenbar um so stärker sein, je höher die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen ist, wenigstens innerhalb bestimmter Grenzen, da oberhalb dieser Grenze die Umlaufzeit der Elektronen eine Rolle zu spielen anfängt. Durch Ver ringerung der Entfernung zwischen dem Schutzgitter und der Platte kann man diese Grenze nach oben verschieben.
Anderseits aber erhält man eine stärkere Raumladung und infolgedessen eine grössere Verstärkung, wenn man die Entfernung zwi schen den erwähnten Elektroden vergrössert.
Man muss hier deshalb bei sehr hohen Frequenzen einen Kompromiss treffen. Es stellte sich in einem Wellenlängenbereich von 15 bis 50 m heraus, dass die bestmögliche Verstärkung bei einer Entfernung von etwa 10 mm zwischen Schutzgitter und Platte auf tritt, wobei die Impedanz des Ausgangskrei ses zwischen 15 000 und 125 000 S. variierte.
Es ist ersichtlich, dass die obenerwähnte, im foldenden einfach mit "Platte" be zeichnete Elektrode durchaus keine "volle" Elektrode zu sein braucht, da sie infolge ihres fortwährend negativen Potentials keine Elektronen auffängt. Die Rolle einer "Anode" erfüllt sie dann auch keineswegs, da sämtliche Elektronen auf das Schutzgitter gelangen. Sie kann daher auf der Aussenwand der Röhre angeordnet werden.
Letzteres gilt auch für die durch das Schutzgitter ausgesandten Sekundärelektro nen, die wieder zu diesem Gitter zurückkeh ren werden und ebenfalls für diejenigen Pri märelektronen, die mehr als einmal, und dann in abwechselnd verschiedener Richtung, durch die Maschen des Schutzgitters hindurch gehen. Diese Elektronen werden auch zwi schen Schutz- und Steuergitter eine Raum ladung bilden, und da auch diese Ladung durch die zu verstärkenden Schwingungen gesteuert wird, wird sie in dem Steuergitter entsprechend veränderliche Ladungen indu zieren. Es tritt also eine Rückwirkung auf, die im allgemeinen als unerwünscht bezeich net werden muss.
Ein Mittel, um diese un gewünschte Wirkung auf ein Geringstmass zu beschränken, besteht zum Beispiel in einer möglichst kleinen Bemessung des Steuergit ters, oder in einer so geringen Bemessung der Entfernung zwischen dem Schutz- und dem Steuergitter, dass sich zwischen ihnen keine bedeutende Raumladung bilden kann. Auch kann an dem Schutzgitter eine Zwischen- wand angeordnet werden, durch welche die Elektronen verhindert werden, mehrmals durch das Schutzgitter hindurchzugehen, was besonders schädlich ist.
Man erhält nun beim beschriebenen Aus führungsbeispiel im Vergleich zu den be kannten Hochfrequenzverstärkern mit Schutz gitterröhren die nachfolgenden Vorzüge: 1. In jeder Röhre ist nur eine Elektrode mit positivem Potential vorhanden, so dass Sekundäremission keinen Einfluss hat.
2. Dieses positive Potential kann erheb lich niedriger als das bei der üblichen Schal tung unter gleichen Umständen erforderliche Potential sein. Ein. geeigneter Wert für die Schutzgitterspannung ist ungefähr 100 V.
3. Man kann der Platte die gleiche nega tive Vorspannung wie dem Steuergitter geben und also bei Kaskadenschaltung direkte gal vanische Verbindungen zwischen den Stufen verwenden. Sämtliche technischen und kom merziellen, der Verwendung von Blockkon densatoren und Ableitungswiderständen oder Kopplungsspulen anhaftenden Nachteile sind folglich vermieden.
Diesen Vorteilen steht jedoch gegenüber, dass die erreichbare Verstärkung per Stufe etwas geringer ist. Bei einer Wellenlänge von 50 m beträgt die Differenz aber nicht mehr als 40%, und bei kürzeren Wellen ist sie noch geringer.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der Zeichnung, in der zwei Ausfüh rungsbeispiele schematisch dargestellt sind, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Dreiröhrenhochfre- quenzverstärker nach der Erfindung.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dar gestellt, in der die Röhren eine gemeinsame Kathode besitzen und in einer gemeinsamen Glashülle untergebracht sind.
In Fig. 1 werden die bei J ankommen den, zu verstärkenden Schwingungen über den Hochfrequenztransformator einem auf diese Schwingungen abgestimmten Kreis I aufgedrückt, der zwischen das Steuergitter C G und die Kathode K der Röhre Y ge schaltet ist. Diese Röhre enthält ferner ein Schutzgitter S G, das mit der positiven Klemme einer Batterie B verbunden ist, und eine Platte P, die über einen Sperrkreis II an Erde liegt.
Auch das Steuergitter C G liegt (über den Kreis I) an Erde, und zwischen die Ka thode K und Erde ist ein durch einen Ent- kopplungskondensator C überbrückter Vor- spannungswiderstand R geschaltet. Da der Schutzgitterstrom durch den Widerstand R hindurchfliesst, werden sowohl das Steuergit ter C G, als auch die Platte P eine bestimmte negative Vorspannung, z. B. von einigen Volt, in bezug auf die Kathode erhalten.
Die Entfernung zwischen S G und P muss so gross bemessen sein, dass sich zwischen diesen Elektroden eine merkliche Raum ladung bilden kann. Es soll jedoch diese Entfernung nicht so gross sein, dass die Um laufzeit der Elektronen innerhalb dieses Rau mes eine bedeutende Rolle spielt. Eine Ent fernung von annähernd 10 mm ist ein geeig neter Wert, wenn Wellen von 15 bis 50 m verstärkt werden müssen und die Impedanz des Ausgangskreises zwischen 15 000 und 125 000 ,i2 liegt.
Die Platte P von K, ist unmittelbar gal vanisch mit dem Steuergitter von p2, und gleichfalls die Platte von V, mit dem Steuer gitter von T'3 verbunden. Dies ist ohne wei teres möglich, da a11 diese Elektroden das gleiche Gleichpotential haben.
Dies ermöglicht ausserdem die Ausfüh rungsform nach Fig. 2, bei der die drei Ent ladungssysteme innerhalb einer einzigen ent lüfteten Hülle E vereinigt sind. Als gemein same Kathode dient hier eine langgestreckte Äquipotentialkathode K. Die Platten des ersten bezw. zweiten Systems sind innerhalb der Röhre direkt leitend mit den Steuergit tern des zweiten bezw. dritten Systems ver bunden. Die drei Schutzgitter sind gegen seitig innerhalb der Röhre verbunden und mit einer gemeinsamen Ausführung versehen.
Insgesamt hat man somit nur noch sechs Ausführungsdrähte für die Elektroden des ganzen dreifachen Systems, nebst den beiden Stromzufiihrungsdrähten für den Glühstrom.
Auf eine Schaltung für Frequenztrans- formation elektrischer Schwingungen braucht hier nicht besonders eingegangen zu werden, da für dieselbe genau die gleichen Erwägun gen gelten.