Magnetronröhre mit Kathode, mehrfach geteilter Anode und Hilfselektrode. In der vorliegenden Erfindung handelt es sich um die Anordnung einer Hilfselek trode in einem aus Kathode und mehrteiliger Anode bestehenden Magnetronrohr.
Es sind Magnetronschaltungen unter Ver wendung von Trioden bekannt, bei denen die Schwingungserzeugung mit Hilfe eines sta tisch bestimmbaren, durch ein Magnetfeld hervorgerufenen negativen Widerstandes ge schieht. In diesem Fall muss dem zwischen Anode und Kathode befindlichen Gitter eine positive Spannung erteilt werden. Ein der artiges Gitter müsste man eigentlich als Raumentladegitter bezeichnen. Um eine Schwingungserzeugung überhaupt zu ermög lichen, muss es dasjenige positive Potential erhalten, das an der betreffenden Stelle von der Anode allein erzeugt würde.
Derartige Raumentladegitter nehmen wegen der hohen positiven Spannung einen beträchtlichen .Strom auf, der zuweilen grö sser als der Anodenstrom werden kann. Da normalerweise (mit Rücksicht auf Neben effekte, wie Rückheizung usw.), Sättigungs kathoden verwendet werden, so tritt, da sich der Gitterstrom vom Gesamtemissionsstrom abzieht, eine Leistungsverminderung ein; der Wirkungsgrad ist sehr gering.
Eine leistungslose Steuerung, zum Bei spiel zum Zwecke der Modulation, ist nicht mehr möglich, da die Gitterkathodenstrecke endliche Widerstandswerte annimmt und da durch zum Beispiel die Steuerspannungs- quelle oder Modulationsquelle belastet wird. Ein Gitter kann dagegen zur Übernahme be sonderer Hilfsfunktionen, zum Beispiel Zu führung einer Pendelfrequenz beim Emp fang erwünscht sein.
Da das Gitter in einer solchen Anordnung nur eine positive Vor spannung erhalten kann, so muss also, da Gitterstrom fliesst, vom Pendelgenerator eine entsprechende Leistung aufgebracht werden.
Um diesen unerwünschten Leistungsver brauch an Steuer- bezw. Modulationsenergie zu verringern, ist nun schon versucht wor den, negativ vorgespannte Hilfselektroden in der direkten Entladungsbahn zwischen Kathode und Anodei einer Mehrschlitzmag- netronröhre anzubringen.
Diese Ausfüh rungsformen haben sich nicht durchgesetzt, da ' durch eine negativ vorgespannte Hilfs elektrode zwischen Kathode und Anode immer der Verlauf des Beschleunigungs feldes gestört wird, der zwischen Kathode und Anode möglichst zylindersymmetrisch sein soll. Wie störend negativ vorgespannte Hilfselektroden wirken können, erkennt man sofort, wenn man durch eine solche Röhre einen Schnitt senkrecht zur Achse legt und die Äquipotentiallinien einzeichnet.
Liegen dagegen keine Hilfselektroden zwischen Kathode und Anode, dann stellen die Äquipotentiallinien annähernd zur Ka thode koaxiale Kreise dar. Dieser Feldver lauf ist sehr wichtig, da in Mehrschlitzmag- netronröhren keine quantitative Emissions- stromsteuerung,
sondern eine Verteilungs steuerung des in annähernd konstanter Stärke von der Kathode ausgehenden Stro mes vorgenommen wird. Es findet also in Mehrschlitzmagnetronröhren eine Art Rich- tungssteuerung statt, und es, leuchtet ein, dass in so einem Falle negativ vorgespannte Hilfselektroden zwischen Kathode und Anode in starkem Masse stören müssen.
Die beiden. erstrebenswerten Ziele, näm lich: 1. ein symmetrisches Beschleunigungs feld um die zentral gelegene Kathode herum und 2. eine leistungslose Steuerung mit Hilfe von negativ vorgespannten Hilfselektroden, kann man gleichzeitig, ohne irgendwelche Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, er reichen, wenn man die Röhre gemässe dem Konstruktionsprinzip der vorliegenden Er findung ausbildet.
Erfindungsgemäss soll in einer Magne- tronröhre mit Kathode und mehrfach geteil ter Anode die Hilfselektrode ausserhalb der zwischen Kathode und Anode liegenden Ent ladungsbahn - zum Beispiel hinter der Ka- thode - angeordnet sein. Bei zylindrischem Elektrodensystem befindet sich dann die Ka thode zwischen Anode und Hilfselektrode; die letztere kann dann ohne Störung des symmetrischen Feldverlaufes negativ gegen über der Kathode vorgespannt werden.
Zweckmässigerweise wird man die Hilfs elektrode als linearen Leiter ausbilden und mit beiderseitigen Anschlüssen versehen, um sowohl ein elektrisches, als auch ein magne tisches Hilfsfeld in unmittelbarer Nähe der Kathode erzeugen zu können.
Experimentell und theoretisch hat sich gezeigt, dass vornehmlich im Magnetron mit vielfach geteilter Anode, zum Beispiel beim viergeteilten Magnetron, eine Vergrösserung des Durchmessers der wirksamen Kathoden fläche sehr gut möglich ist, da die Elek tronen von den Wechselpotentialen der Ano den erst dann wirksam und bestimmend ge steuert werden, wenn sie den Anoden schon relativ nahe sind. In der Nähe der Kathode heben sich bei vielfacher Teilung der Anode die Steuerwirkungen der geometrisch neben einander liegenden,
elektrisch jeweils in Ge gentakt schwingenden Anodenteile annähernd auf. Dementsprechend kann man bei mehr als zweimal geteilter Anode, insbesondere bei einer vier- und mehrgeteilten Anode den wirksamen Kathodendurchmesser vergrössern, ohne den hochfrequenten .Steuermechanis- mus merklich zu beeinträchtigen;
dies hat aber den Vorteil, dass Raum gewonnen wer den kann für eine Hilfselektrode, ,die vorteil- hafterweise innerhalb der Kathode liegt.
Anhand der Fig. 1 bis 5 werden im fol genden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Fig. Ja zeigt die Schaltung eines modu- lierbaren Magnetronsenders unter Verwen- dung einer erfindungsgemässen Röhre.
<I>A,</I> A2, A3 ... sind die Teile einer zum Beispiel vierfaohunterteilten Anode. K ist die wendelförmig ausgebildete Kathode und H die innerhalb der Wendel liegende Hilfselek trode in Form eines linearen Leiters. Die Anodenteile A<B>:,</B> und As bezw. B2 und A4 sind über Bügel verbunden, die in Fig. la punktiert angedeutet und aus Fig. 1b besser ersichtlich sind.
An diese beiden Anoden gruppen ist die Lecherleitung L angeschlos sen, deren elektrischer Mittelpunkt P mit dem positiven Pol der Anodenspannungs- quelle verbunden ist. Die Kathode K ist an die Heizstromquelle, zum Beispiel an die Sekundärwicklung eines Heiztransformators T, angeschlossen.
Die Mittelanzapfung der Heizwicklung ist mit dem negativen Pol der Anodenspannungsquelle und über einen Mo dulationstransformator M mit dem positiven Pol der Hilfselektrodenspannungsquelle ver bunden, an deren negativen Pol die Elek trode H angeschlossen ist. Das in Richtung der Hilfselektrode H verlaufende konstante Magnetfeld, sowie der :dazu erforderliche Magnet sind nicht angedeutet.
Fig. 2 zeigt die Modulationskurve eines Magnetrons nach Fig. 1. Als Ordinate ist der hochfrequente Wechselstrom Is und als Abszisse die negative Spannung an der Hilfselektrode H aufgetragen.<B>Uli</B> ist die konstante negative Gleichvorspannung. Um ist die modulationsfrequente Wechselspan nung.
Die Schaltung nach Fig. 1, bei der gleichsam ,;Gitter" und Kathode ihre übliche Stellung zueinander vertauscht haben, hat folgende Vorteile: Die Erzeugung von Schwingungen nach dem Magnetronprinzip kann unter den günstigsten Bedingungen vor sich gehen, da sich kein störendes Element zwischen Anode und Kathode befindet. Die Modulation, das heisst die Steuerung der Anodenstromstärke, geschieht leistungslos, da die Hilfselektrode negativ vorgespannt ist, so dass kein Gitterstrom fliessen kann.
Bei einem ausgeführten Röhrenbeispiel und A. _ 50 cm betragen die Anodenspannung U, = -i- 1200 Volt, die negative Hilfselektroden vorspannung U$ = - 250 Volt und die Mo dulationsspannungen UM = 200 Volt.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Hilfselektrode- H in der Ebene der beiden bifilar verlaufenden Heizdrähte g angeord net ist. Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Hilfselektrode H und die Kathode K in Form einer Doppelwendel ausgeführt sind.
Fig. 5 zeigt eine Schaltung, bei der die Hilfselektrode H zur Erzeugung eines mag netischen Hilfsfeldes in unmittelbarer Nähe der Emissionsquelle verwendet wird. Es wird eine indirekt, durch ein Widerstands element W geheizte Kathode verwendet; der Träger der Emissionsschicht E, zum Beispiel eine nicht ferromagnetische Metallhülse, wird als Hilfselektrode H verwendet.
Die Hilfselektrode H ist beiderseits mit An schlüssen versehen und mit der .Sekundär wicklung eines Modulationstransformators M verbunden. Durch das zirkulare Modulations- Magnetfeld werden die Elektronenbahnen in ihrer Richtung beeinflusst, das heisst die Elektrobahnen gegenüber dem Hauptmagnet feld gedreht. Da das Zirkularfeld nach aussen rasch abfällt, hat sich besonders eine Anord nung nach Fig. 5 gut bewährt.
Bei Verwendung einer magnetisch wir kenden Hilfselektrode muss noch eine Gleich stromquelle S im Modulationskreis vorge sehen sein, welche einen konstanten "Vor- strom" durch die Hilfselektrode liefert. Würde diese magnetische Vorspannung feh len., so würden pro Schwingung ..der Modula- tionsfrequenz zwei Maxima im Schwing strom, also eine Verdoppelung der Modula- tionsfrequenz,
auftreten.