Schaltung zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen. Die Schwingungen, die mit einer Schal tung erzeugt werden können, bei der ,die Elektronen in einer Entladungsröhre von einem Magnetfeld beeinflusst werden, lassen sich in verschiedene Gruppen einteilen.
So können z. B. mit einer Oszil- latorröhre, die eine zylindrische Anode auf weist, die ihrerseits eine .geradlinige Kathode symmetrisch umgibt, Schwingungen erzeugt werden, deren Sehwi baungszeit von der glei chen Grössenordnung wie die Umlaufzeit der Elektronen in der Röhre ist. Die Frequenz dieser Schwingungen ist proportional zu der Stärke des Magnetfeldes.
Eine zweite Art von Schwingungen kann mit einer Oszillatorröhre erzeugt werden, in der zwei oder mehr Anoden symmetrisch in bezug auf eine Kathode angeordnet sind und bei der ein negativer Widerstand auftritt, wenn an zwei einander .gegenüberliegenden Anoden ein Potentialunterschied angelegt wird.
Wird zwischen zwei einander gegen überliegenden Anoden ein Schwingungskreis angeschlossen, so werden infolge ödes nega tiven Widerstandes in diesem Kreis- 'Schwin- gungen erzeugt, deren Frequenz :durch -die Eigenfrequenz des ,Schwingungskreises be dingt ist. Die Frequenz dieser Schwingungen ist von der Stärke des Magnetfeldes unab hängig.
Eine dritte Gruppe von Schwingungen wird erhalten, wenn bei einer Oszillatorröhre, die ein oder mehrere Anodenpaare aufweist, die gleichmässig am Röhrenumfang angeord net sind und eine Kathode umgeben, die Stärke des -Magnetfeldes grösser als die Feld stärke gemacht wird,
bei welcher der Anoden strom bei Abwesenheit von Schwingungen einen Mindestwert erreicht. Es werden in diesem Fall Schwingungen erhalten, deren Frequenz der Magnetfeldstärke umgekehrt proportional ist. Das Auftreten dieser Schwingungen lässt sich anhand der Bewe- gungs;gleichungen für die Elektronen in der Röhre erklären.
Es folgt-aus-,diesen Glei chungen, dass beim Vorhandensein einer kleinen Wechselspannung zwischen den zwei Anoden einer Oszillatorröhre, die Elektronen die Anode erreichen können, nachdem sie mit 01 ei chbleibender Winkelgeschwindigkeit eine schraubenlinienförmige Bahn zurückgelegt haben.
Es ergibt sich, dass die lineare Ge- schwindigkeit, mit der die Elektronen auf .die Anode auftreffen, viel geringer ist als die der Anodengleichspannung entsprechende Geschwindigkeit, so dass kräftige Schwin- gungen erzeugt werden können.
Die Fre quenz der erzeugten Schwingungen wird bei einer Generatorröhre mit zwei Anoden an nähernd durch ,die Gleichung
EMI0002.0020
bestimmt, in der V., die Anodengleichspan nung, r., den Abstand der iSymmetrieachse von den Anoden und H die Stärke des Mag netfeldes bezeichnet.
Die physikalischen Vorgänge der Sehwin- gungserzeugung dritter Art, wie sie vor stehend erwähnt sind, sind in einem Schrift satz von K. Posthumus, "Oscillations in a. split anode magnetron" in der Zeitschrift "Wireless Engineer" vom März 1935, Seiten 126-132 eingehend beschrieben worden.
Die Erfindung bezieht ,sich auf eine Schaltung, die eine Oszillatorröhre mit zwei oder mehr Anodenpaaren enthält und .die sich zum Erzeugen von Schwingungen der letzt genannten Art eignet. Ein besonderer Vor teil dieser Art von iSchwingungen ist, dass sie mit einem erheblich grösseren Wirkungsgrad erzeugt werden können, als dies bei den an dern Schwingungsarten möglich ist.
Bei An wendung einer Schaltung gemäss der Erfin dung kann :der Wirkungsgrad mehr als 50 betragen, während beim Erzeugen der erst genannten Schwingungsarten ein Wirkungs- graU von höchstens 30 % erhalten wird.
Wird zur Erzeugung von .Schwingungen der .dritten Art, deren Frequenz der Magnet feldstärke umgekehrt proportional ist, eine Oszillatorröhre-verwendet, die zwei oder mehr- Anodenpaare aufweist, die mit einer Aus- gangsimpedanz derart verbunden sind, dass das Potential jeder Anode dem Potential der näohstliegenden Anoden entgegengesetzt ist, so können höhere Frequenzen erhalten wer den,
als dies bei Verwendung einer Oszilla- torröhre mit zwei Anoden der Fall ist. Es können nämlich bei Anwendung einer .der artigen Röhre Schwingungen erzeugt wer den, deren Frequenz annähernd durch die Gleichung
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bestimmt wird.
Diese Frequenz ist also zweimal ,so hoch wie die Frequenz, die mit einer Oszillatorröhre mit zwei Anoden erhal ten werden kann. :Sind Schwingungen von noch höherer Frequenz erwünscht, so kann eine 0szillatorröhre mit drei oder mehr Ano denpaaren angewendet werden, die auf ähn liche Weise mit einer Ausgangsimpedanz verbunden sind.
Es macht sich dabei jedoch der Übelstand geltend, dass bei einem bestimmten Wert der Magnetfeldstärke die Selbsterregungsneigung um so kleiner ist, je grösser die Anzahl der Anoden der Oszillatorröhre ist. Es ergab sieh ausserdem, dass bei einer bestimmten Oszilla- torröhre die Selbsterregungsneigung abnimmt, wenn die Felästärke zunimmt.
Diese Übelstände werden erfindungs- gemäss :dadurch beseitigt, dass die Kathode, die Anoden und die iblagnetisierungsspule derart in bezug aufeinander angeordnet wer den, dass mindestens eines der schwingungs erzeugenden Felder, das heisst das Magnet feld oder das elektrische Wechselfeld zwi schen den Anoden oder beide Felder unsym- metrisch in bezug auf wenigstens einen Teil der Kathode sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeich nung näher erläutert, in der einige Ausfüh rungsbeispiele dargestellt sind, und in der lediglich die zum richtigen Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile dargestellt sind.
In Fig. 1 ist eine Oszillatorröhre dar- 1);estel.lt, die zwei Paare Anoden 2l. 4-Und 3; J tiuf -eist, die gleichmässig am Röhrenumfang angeordnet sind und abwechselnd unmittel bar miteinander verbunden sind.
Zwischen dem Anodenpaar 2, 4 und,dem Anodenpaar .\3, 1 liegt ein auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmter .Schwing ngskreis 6, der aus gleichmässig verteilter iSelbstinduktion und Kapazität besteht. Die Anodenspannungs- quelle ist einerseits mit einem Punkt der zur Abstimmung des Kreises 6 ,dienenden Brücke 7 und anderseits mit der Kathode 8 der Os- zillatorröhre verbunden.
Die Kathode 8 ist geradlinig und steht senkrecht auf ,der Zeich nungsebene. Die Feldspule, die mit gleich gerichtetem Wechselstrom oder Gleichstrom gespeist wird und derart angeordnet ist, dass die Kraftlinien parallel zur Kathode ver laufen, ist in der Figur nicht dargestellt. Die Mabo-netfeldstärke in der Röhre ist so viel grösser als die Feldstärke, bei welcher der Anodenstrom bei Abwesenheit von Schwin gungen einen Mindestwert erreicht, gewählt, dass mit der besehrieben.en Schaltung Schwin gungen erzeugt werden,
deren Frequenz der Magnetfeldstärke praktisch umgekehrt pro portional ist. Die Abstände der Kathode 8 von,den Anoden \?, 3, 4 und 5 sind verschie den, so dass das elektrische Wechselfeld zwi- chen den Anoden in bezug auf die Kathode unsymmetrisch ist.
Es wird dadurch er reicht, dass bereits vor dem Auftreten von Schwingungen sich Elektronen in denjenigen Gebieten befinden, in denen ein elektrisches Weehselfeld auftritt, sobald an die beiden Anodenpaare 2, 4- und 3. 5 eine kleine Ano denwechselspannung gelangt. Infolge des Vorhandenseins der Tangentialwechselkraft, die vom elektrischen Wechselfeld auf die Elektronen ausgeübt wird, können die Elek tronen auf schraubenlinienförmigen Bahnen die Anoden erreichen und können Schwin gungen erzeugt werden. Je grösser die Mag netfeldstärke ist, desto weiter ist das Gebiet, in dem sich die Elektronen vordem.
Auftre ten von Schwingungen befinden, von dem Gebiet entfernt, in dem die Tangentialwech- selkra.ft auftritt und desto grösser muss die Exzentrizität des Glühdrahtes sein. Das Gleiche gilt für eine Entladungvröhre mit einer grösseren Anzahl von Anodenpaaren, da in diesem Fall das Gebiet, in dem das elek trische Wechselfeld auftritt, mehr in der Nähe der Anoden liegt und demnach weiter von dem Gebiet entfernt ist., in dem sich die Elektronen befinden.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine geradlinige Kathode verwendet, die jedoch einen gekrümmten Teil aufweist und symmetrisch in bezug auf die Anoden liegt. Eine derartige Kathode ist in Fig. 2 beispielsweise dargestellt, in der 8 die Hauptteile der Kathode und 8a den ge krümmten Teil derselben bezeichnet.
Bei einer Oszillatorröhre mit einer derartigen Kathode wird die gewünschte Wirkung in folge des Umstandes erreicht, dass sich vor dem Auftreten von Schwingungen die vom gekrümmten Teil 8a ausgesandten Elektro nen in einem Gebiet befinden, in dem beim Anlegen einer Wechselspannung an die Anoden ein elektrisches Wechselfeld auf tritt.
Bei einer dritten Ausführungsform wird eine Kathode verwendet, die aus zwei oder mehr parallelen Drähten besteht. Diese Aus führungsform ist im Schnitt in Fig. 3 dar gestellt, in der die geradlinigen Teile der Kathode mit 8, 9, 10 und 11 bezeichnet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine geradlinige Kathode verwendet, die einen Winkel mit der Symmetrieachse der Anodenpaare bildet.
Die angestrebte Wirkung kann auch un ter Anwendung einer Entladungsröhre, bei der eine geradlinige Kathode in der Symme trieachse der Anodenpaare angeordnet ist, er reicht werden durch eine derartige VerscUie- bung der Magnetisierungsspule in bezug auf die Kathode, dass diese Achse zwar noch parallel zur Kathode ist, aber nicht mehr mit ihr zusammenfällt. Diese Massnahme kann gewünschtenfalls in Vereinigung mit einer der bereits erwähnten angewendet werden.