Nodulationsschaltung. Die Erfindnug bezieht sich auf eine Mo- dulatIonssehaltung und ist besonders zur Verwendung in Hochfrequenzübertragungs- schaltungen geeignet, wie sie zum Beispiel in Radiosende- und Empfänbseinrichtungen ver wendet werden.
Eine Modulation oder Frequenztranspo- nierung wird bis jetzt im allgemeinen da durch bewirkt,,dass zwei Weehsels-pannungen von im allgemeinen verschiedener Frequenz einer einzigen oder auch zwei verschiedenen Entladungsröhren in Symmetrieschaltung zu- gef ührt werden, wobei wegen der nicht linearen Arbeitsweise der Röhren Schwin- gungskomponenten entstehen, deren Frequenz gleich der Summe bezw. der Differenz der Ursprungsfrequenzen ist.
Es ist bekannt, dass der Emissionsstrom einer Glühkathodenröhre im wesentlichen der '/,t-en Potenz der wirk samen Steuerspannung proportional ist, wenn diese Spannung positiv auf die Kathode ein wirkt und null ist bei entgegengesetzt ge richteter Steuerspannung. Diese nichtlineare Arbeitsweise ruft Verzerrungen der Aus- gangsschwingungen hervor, was häufig stö rend ist.
Zu zwei Mitteln hat man in der Praxis hauptsächlich Zuflucht genommen, um diese Verzerrungen zu vermeiden. Das erste ist an wendbar, wenn die zu verarbeitenden Span nungen nur klein sind; es besteht in einer Begrenzung der Aussteuerung auf einen so kleinen Bereich der Röhrencharakteristik, dass der benutzte Teil dieser Kurve praktisch als parabolisch angesehen werden kann, wo bei der mathematische Ausdruck für den Emissionsstrom keine wesentlichen Glieder höherer Ordnung als qradratisehe enthält.
Dieser quadratische Ausdruck hat drei Teile, nämlich je einen zum Quadrat jeder Einzel spannung proportionalen und einen zum Pro dukt der beiden Spannungen proportionalen Teil; der letztgenannte enthält die Kompo nenten der Summenfrequenz und der Diffe renzfrequenz. Auf diese Weise kann die Ver zerrung im wesentlichen vermieden werden, vorausgesetzt, dass die Komponenten, die das Quadrat jeder Spannung enthalten, heraus gefiltert werden können, was nicht immer möglich ist.
Das zweite Mittel ist geeignet, wenn die zu verarbeitenden Spannungen gross sind und besteht darin, erstens im Anoden kreis der 11Todulationsröhre einen Widerstand einzuschalten, der gross ist im Vergleich mit dem innern Anodenwiderstand der Röhre oberhalb des Einsatzpunktes der Anoden stromkennlinie, und zweitens die Röhre über den Einsatzpunkt hinweg auszusteuern, so dass die Arbeitskennlinie der Röhre mit dem äussern Widerstand aus einem Teil besteht, bei welchem der Strom null ist, und einem andern Teil,
dessen Verlauf hauptsächlich durch den äussern Widerstand bestimmt wird und der infolgedessen annähernd linear ist.
Gewisse Verzerrungskomponenten können auch dadurch eliminiert werden, dass man zwei Röhren in einer Symmetrieschaltung verwendet. Es ist vorgeschlagen worden, da bei an Stelle zweier Röhren eine einzige Röhre mit zwei Anoden, zwei Steuerelek troden und einer gemeinsamen Kathode zu verwenden.
Röhren dieser Konstruktion sind jedoch für lbZodulationsschaltungen nicht be sonders in Gebrauch gekommen, weil - ausser andern Gründen -sie eine verhältnismässig grosse Steuerwechselspannung brauchten, um die Verteilung des Entladungsstromes zwi schen den beiden Anoden zu steuern, so dass eine einzige Röhre dieser Art in der Wir kungsweise zwei getrennten Drei-Elektroden- röhren unterlegen war.
Ausserdem wurde bei diesen Röhren die Verzerrung nicht vollstän dig eliminiert, weil die Steuerung der Strom- verteilung zwischen den Anoden der zwi schen den Steuerelektroden wirksamen Span nung nicht proportional war.
Es wurde von uns bereits eine verbesserte Entladungsröhre mit zwei Anoden beschrie ben, bei welcher die Stromverteilung zwi schen den beiden Anoden durch verhältnis mässig kleine Spannungen gesteuert werden kann und im wesentlichen der Steuerspan nung proportional ist. Diese Röhre enthält eine Kathode, zwei Anoden und Mittel zur Steuerung der Stromverteilung; die Elektro den sind so angeordnet, dass die von der Ka thode zu den Anoden verlaufende Entladung in mehrere Teilentladungen zerlegt wird, welche entsprechend dem Verlauf der Steuer spannung abwechselnd von einer Anode auf die andere gelenkt werden.
Die Anordnung der Röhrenelemente kann so getroffen wer den, dass eine verhältnismässig kleine Ände rung der Steuerspannung ausreicht, um die Entladung von einer Anode zur andern abzu lenken. Dann ist auch die dazu nötige Rich tungsänderung der Elektronenwege so klein, dass die Aufteilung der Entladung auf die beiden Anoden im wesentlichen der steuern den Spannung proportional ist bis zu dem Punkt, wo die Entladung vollständig von einer Anode auf die andere abgelenkt ist. Es sind verschiedene Anordnungen der Röhren elemente brauchbar, um diese Wirkung zu erreichen.
Eine Ausführungsform enthält beispielsweise zwei Steuerelektroden, welche nach der Art einer zweigängigen Schraube ineinandergewunden und koachsial zur Ka thode angeordnet sind, wobei sie entweder gleiche oder auch ungleiche Abstände von der Kathode haben können; ferner sind zwei ganz ähnlich gebaute Anoden vorhanden, welche gleichfalls zwei ineinandergewundene oder "durchschossene" Schraubengitter bilden und die Steuerelektroden umgeben; sie haben die gleiche Schraubensteigung wie die Steuer gitterelektroden.
Wenn bei dieser Anordnung die einander entsprechenden Windungen der Anoden und der Steuerelektroden sich gegen überliegen, das heisst, wenn sie innerhalb einer gemeinsamen, um die Kathode herum entwickelten Schraubenfläche liegen, kann man sieh die Entladung in mehrere parallele Ströme geteilt denken, welche entsprechend den Veränderungen des elektrostatischen Feldes zwischen den Steuerelektroden von einer zur andern Anode und umgekehrt ab gelenkt werden. Ausserdem kann die Gesamt emission durch eine zweite Spannung ge steuert werden, die zwischen der Kathode und beiden Steuerelektroden gleichsinnig an gelegt wird.
In einer andern Ausführungsform der Röhre wird die Gesamtemission durch eine zusätzliche Elektrode gesteuert, und die in einandergewundenen Steuerelektroden be wirken nur die Ablenkung der Entladungs ströme von einer Anode zur andern.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Röhre ist nur eine Steuerelektrode zur Steue rung der Emission vorgesehen; die Ab lenkungssteuerung wird durch ein elektro magnetisches Feld bewirkt, welches durch eine Steuerspule erzeugt wird, die ausserhalb der Röhre und koachsial mit den Röhrenelek troden angebracht ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine Modu- lationsschaltung, in der eine Röhre der be schriebenen Art verwendet wird, welche die Modulation einer Frequenz mit einer andern Frequenz bei ausserordentlich geringen Ver zerrungen ermöglicht.
Dies wird bei der Erfindung dadurch er reicht, dass zwei elektrische Schwingungen gleicher oder verschiedener Frequenz auf die Steuermittel der Röhre derart einwirken, dass eine Schwingung die Gesamtelektronenemis- sion der Kathode und die andere Schwingung die Ablenkung der Entladung bald auf die eine, bald auf die andere Anode steuert. Auf diese Weise kann eine Spannung einer Fre quenz durch die Spannung einer andern Fre quenz moduliert werden; die entstehende Spannung der Summen- oder Differenz frequenz kann ausgefiltert werden.
Die Be ziehung zwischen der Ablenkspannung und der sich ergebenden Stromverteilung zwi schen den beiden Anoden ist innerhalb eines günstigen, ziemlich weiten Amplitudenberei- ches der Ablenkspannung im wesentlichen linear, solange nicht eine vollständige Ab lenkung der Entladung auf eine der beiden Anoden vorhanden ist. Dabei soll die Ge samtemission durch die Ablenkungssteuerung möglichst nicht beeinflusst werden, weil da durch Verzerrungen entstehen würden.
Für die Modulationsschaltung gemäss der Erfindung sind viele verschiedene Ausfüh rungsformen möglich. Bei Verwendung der Röhre mit den beiden "durchschossenen" schraubenförmigen Steuerelektroden kann eine der Wechselspannungen-direkt zwischen beiden Steuerelektroden eingeschaltet werden, so dass die Ablenkwirkung gemäss der Fre quenz dieser Spannung gesteuert wird, und die andere Wechselspannung kann zwischen beiden Steuerelektroden einerseits und der Kathode anderseits eingeschaltet werden, so dass dadurch die Gesamtemission mit der Frequenz der zweiten Spannung variiert wird.
Auf diese Weise steuern beide Spannungen den Strom im greise zwischen den beiden Anoden, und es ergibt sich eine Modulation der einen Spannung durch die andere, so dass Komponenten der Überlagerungsfrequenzen entstehen, welche durch einen Filter aus gesiebt werden können.
Wenn eine Röhre mit unsymmetrisch angeordneten Steuerelektro den bezw. Anoden verwendet wird, können die Schaltungselemente so dimensioniert wer den, dass trotzdem eine Symmetrie der Ab lenksteuerung gewährleistet ist, so dass die Ablenkspannung die Gesamtemission nicht beeinflusst; die allgemeine Schaltung bleibt dieselbe. Bei der Ausführungsform mit mag netischer Ablenksteuerung wird eine der Steuerspannungen dazu benutzt, die Verände rung dieses Feldes zu erzeugen.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine der er wähnten Entladungsröhren gezeigt, die in der erfindungsgemässen Schaltung zur An wendung kommen kann. Sie enthält mehrere Elektroden, welche durch einen Quetschfuss oder in irgend einer andern Weise gehalten werden können. Das Vakuumgefäss ist in den Figuren nicht dargestellt.
Die Elektroden bestehen in einer Kathode 2 (indirekt oder direkt geheizt), zwei Steuerelektroden (Git ter) 3 und 4, welche die Kathode umgeben, und zwei Anoden 5 und 6, welche die Steuer elektroden umgeben, sowie einen Schirm 7, der die Anoden 5 und 6 umgibt. In der dar gestellten Ausführungsform sind die Steuer elektroden 3 und 4 in der Form "durchschos sener" Schrauben gebaut, welche in gleichen Abständen von der zylindrischen Kathode 2 koaxial zu dieser angeordnet sind.
Die Ano- den 5 und 6 sind in ähnlicher Weise gebaut; sie bilden "durchschossene" Schrauben, wel che dieselbe Steigung und dieselbe Win- dungsrichtung haben wie die Steuerelektro den; sie sind in bezug auf die Kathode 2 koachsial angeordnet und umgeben die Steuerelektroden 3 und 4.
Es können an sich beliebige Halterungs- mittel für den Elektrodenaufbau verwendet werden, wenn sie nur die notwendige Steif heit haben, um die Elektroden in ihrer gegen seitigen Lage unverrückbar festzuhalten.
Im vorliegenden Fall sind vier metallische Stäbe 8, 9, 10 und 11 als Halter für die Anoden 5 und 6 vorgesehen und ausserdem Isolierstützen 12, die an ihren ganten mit Vertiefungen versehen sind, in welche die Windungen der Anoden und der Steuerelektroden eingreifen, so dass sie im richtigen Abstand voneinander gehalten werden.
Die Metallstäbe 8 und 9 können mit den Windungen der Anode 5 an einander gegen überliegenden Punkten jeder Windung ver schweisst sein; sie sind gegenüber den Win dungen der Anode 6 mit Ausschnitten 13 versehen, so dass keine elektrische Verbin dung zwischen den beiden Anoden entsteht. Ebenso können die metallischen Stäbe 10 und 11 mit der Anode 6 verschweisst sein und Ausschnitte 13 besitzen zur Verhinderung einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anoden.
Die Abschirmung 7 kann mit Vertiefungen 14 versehen sein, um ihre Form den vier Stützen 8-11 anzupassen und einen gleichmässigen Abstand der Abschir mung von den Anoden zu gewährleisten.
Die Lage der Elektroden zueinander wird am besten aus der Querschnittsansicht nach Fig. 3 ersichtlich. Man erkennt, dass die Windungen der einen Steuerelektrode und die Windungen der einen Anode in derselben Rechtsschraubenfläche liegen. Demgemäss liegen die Schnittflächen der Steuerelektrode 3 und der Anode 5 auf einer gemeinsamen Senkrechten zur Kathode 2. Ebenso liegen die Schnittflächen der Steuerelektrode 4 und der Anode 6 auf einer gemeinsamen Senk rechten zur Kathode 2.
Bei dieser Elektrodenanordnung bewir ken die beiden Steuerelektroden eine Auf teilung der Entladung in mehrere parallele Teilströme. Diese Vorstellung wird erleich tert, wenn man jede Windung der Anoden und Steuerelektroden für sich allein als einen Teil der entsprechenden ganzen Elektrode betrachtet, wobei die einzelnen Teile oder Windungen an ihren Enden miteinander ver bunden sind. Die Entladung erfolgt da bei innerhalb zweier ineinandergewundener Schraubenkörper,
die von je zwei zur Ka thode im wesentlichen senkrecht stehenden Schraubenflächen eingeschlossen werden und zwischen je zwei benachbarten Steuergitter- windungen der zweigängigen Wicklung hin durchtreten. Die Stärke der Emission kann durch die gleichzeitige Einwirkung beider Steuerelektroden gesteuert werden.
Wenn die Augenblickspotentiale der Elektroden 3 und 4 in bezug auf die Kathode 2 gleich sind und in gleichem Masse verändert werden, indem beispielsweise dieselbe periodische Wechsel spannung an beide Elektroden angelegt wird, so wird die Emission und damit die Grösse des über die Anoden 5 und 6 fliessenden Stromes entsprechend dem Verlauf der Wech selspannung verändert. Ferner kann die Richtung der Entladungen durch Verände rung des elektrostatischen Feldes zwischen den Elektroden 3 und 4 gesteuert werden.
Wenn die Elektrode 3 abwechselnd negativer und positiver gegenüber der Kathode 2 ge macht wird als die Elektrode 4, so dass sich das elektrostatische Feld zwischen den beiden Elektroden verändert, so werden die Elek tronen abwechselnd -auf die eine und dann auf die andere Anode gelenkt. Wenn also eine Wechselspannung zwischen den Steuer elektroden 3 und 4 angelegt wird, so wird der Elektronenstrom abwechselnd von einer Anode auf die andere gelenkt.
Es darf natürlich nicht übersehen wer den, dass die Aufteilung der Entladung auf die Anoden zu einem gewissen Grade auch durch die Potentiale an den Anoden beein- flusst wird. Wenn die Anode 5 positiver gegenüber der Kathode 2 ist als die Anode 6, so werden mehr Elektronen zur Anode 5 als zur Anode 6 gezogen und umgekehrt. Solche Verschiedenheiten der Anodenpotentiale haben jedoch einen geringeren Einfluss auf die Stromverteilung als Verschiedenheiten der Steuergitterpotentiale, weil die Anoden einen grösseren Abstand von der Kathode haben als die Steuerelektroden.
Es ist verständlich, dass die zwischen den Anoden 5 und 6 hindurchgehenden Elektro nen wenigstens zum Teil zu den Anoden zu rückgezogen werden; einige können jedoch auch die Abschirmung 7 erreichen, wenn das Potential der Abschirmung nicht genügend negativ ist, um die Austrittsgeschwindigkeit der Elektronen bis auf null abzubremsen. Daher kann die Abschirmung 7 zweckmässi- gerweise auf einem gegenüber der Kathode 2 leicht negativen Potential gehalten werden, um dadurch die Elektronen zu den Anoden zurückzutreiben.
Wenn die Austrittsgeschwin digkeit der Elektronen hinreichend klein ist, kann die negative Vorspannung auch weg gelassen und die Abschirmung 7 direkt mit der Kathode 2 verbunden werden.
Die Abschirmung 7, welche die Anoden 5 und 6 umgibt, hat einen dreifachen Zweck zu erfüllen. Erstens verhindert sie, dass sich die zwischen den Anoden hindurchgehenden Elektronen auf der innern Oberfläche des Vakuumgefässes ansammeln und dadurch eine unerwünschte elektrostatische Aufladung bil den. Zweitens vermindert sie die Sekundär emission von der im Augenblick weniger positiven Anode zur positiveren Anode, und drittens wirkt sie als elektrostatischer Schirm zur Verminderung der kapazitiven Kopp lungen zwischen dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis.
Sie ist besonders wirksam zur Herabsetzung der kapazitiven Kopplung zwischen den beiden Steuerelektroden einer seits und den beiden Anoden anderseits. Um die Sekundäremission von einer zur andern Anode und die Kapazität zwischen den Elek troden noch weiter zu vermindern, kann die Abschirmung 7 mit einwärts gerichteten schraubenförmigen Flossen versehen sein, welche zwischen die beiden Anoden eingrei- fen. Wenn die Abschirmung mit der Kathode verbunden ist, haben diese Flossen im wesent lichen die Wirkung eines Fanggitters, wie es in den gebräuchlichen Pentodenröhren ver wendet wird.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Modulationsschaltung nach der Erfindung dargestellt, welche eine Röhre mit den be schriebenen Konstruktionsmerkmalen enthält. Die Eingangselektroden 3 und 4 sind mit der Sekundärspule 17 eines Transformators 18 verbunden, an dessen Primärspule 19 eine Wechselspannung der Frequenz f,_ zugeführt wird. Der Mittelpunkt 20 der Sekundärwick lung 17 ist über einen Nebenschlusskonden- sator 21 und die Sekundärspule 22 eines Transformators 23 mit der Kathode 2 ver bunden. Der Primärspule 24 des Transfor mators 23 wird eine Wechselspannung der Frequenz f 2 zugeführt.
Um den Steuerelek troden 3 und 4 eine geeignete negative Vor spannung gegenüber der Kathode 2 zu er teilen, kann eine Vorspannungsquelle zwi schen, .den Klemmen 25 und 2.6 eingeschaltet werden; der negative Pol dieser Spannungs quelle ist mit der Klemme 25 zu verbinden. Die Anoden 5 und 6 sind mit den Eingangs klemmen eines Filters 28 verbunden. Die Kreise zwischen den Anoden 5 und 6 und der Kathode 2 enthalten eine Anodenspannungs- quelle + B, die durch einen Nebenschluss- kondensator 27 überbrückt ist.
Man erkennt, dass die Spannung der Fre quenz f 2 gleichzeitig beiden Steuerelektroden 3 und 4 aufgedrückt wird, so dass dadurch der - Mittelwert aus den. Augenblickspoten tialen beider Elektroden gegenüber der Ka thode 2 geändert wird. Daher wird die Grösse der Emission entsprechend dem Verlauf der an die Klemmen der Primärspule 20 angeleg ten Wechselspannung gesteuert. Wie bereits oben erwähnt wurde, wird die Gesamtent ladung durch die Steuerelektroden in mehrere parallele Teilentladungen zerlegt, v#,elche un ter dem Einfluss des positiven Anodenpoten tials zu den Anoden übergehen.
Diese Teil entladungsströme werden nun durch den Ein fluss des elektrostatischen Feldes zwischen den Steuerelektroden 3 und 4 entsprechend dem Verlauf der an der Primärwicklung 19 zugeführten Wechselspannung abwechselnd auf die eine und die andere Anode gelenkt. Wenn beispielsweise während einer Halb periode der Spannung des Transformators 18 die Polarität des elektrostatischen Feldes zwi schen den Steuerelektroden 3 und 4 eine Ab lenkung der Entladung auf die Anode 5 be wirkt, so wird während der andern Halb periode die Entladung auf die Anode 6 ab gelenkt werden.
Auf diese Weise fliesst der von der Kathode 2 emittierte Strom abwech selnd über die eine und die andere Anode mit einer Periodizität, die durch die Frequenz der dem Transformator 18 zugeführten Span nung bestimmt wird. Gleichzeitig wird die Grösse dieses Anodenstromes durch die Ver änderung der Emissionsstärke entsprechend der an den Eingangsklemmen des Transfor mators 23 zugeführten Spannung gesteuert. Die Anodenströme bilden an der Eingangs impedanz des Filters 28 zwischen den Anoden 5 und 6 eine Potentialdifferenz aus, welche eine Frequenz f 1 moduliert mit einer Fre quenz f 2 enthält.
Das Ergebnis ist die Er zeugung zweier Potentialdifferenzen, deren Frequenzen gleich<I>f</I> l -j- <I>f</I> = und<I>f 1- f -</I> sind. Der Filter 28 kann so dimensioniert sein, dass er nur eine Spannung der einen Frequenz komponente überträgt. Infolge der Symme trie der Anordnung wird keine Spannung der Frequenz f -, zwischen den Anoden er zeugt.
Es ist bekannt, dass die Eigenkapazität zwischen der Anode und der Steuerelektrode einer Röhre eine Kopplung zwischen dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis ver ursacht, welche oft sehr störend ist und wel che gewöhnlich durch die Anwendung eines Schirmgitters zwischen der Steuerelektrode und der Anode vernachlässigbar klein ge macht werden kann. Bei der oben beschrie benen Ausführungsform der Erfindung ist dies unnötig, insoweit Kopplungen zwischen dem Eingangs- und Ausgangskreis in Be tracht kommen, weil die Schaltung sich bei nahe vollständig selbst neutralisiert.
Dies liegt daran, dass gewissermassen jede Steuer elektrode die andere Steuerelektrode und jede Anode die andere Anode abschirmt, und dass die Anoden nahezu gleiche Kapazitäten (mit entgegengesetzten Wirkungen) gegenüber den Steuerelektroden haben.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, welche je nach der Ein stellung der Schaltungselemente sowohl als Oszillatormodulator für einen Superhetero- dyneempfänger, als auch als Oszillatordetek- tor in einem Homodyneempfänger verwendet werden kann. Die Schaltung unterscheidet sich von Fig. 4 dadurch, dass die zweite Wechselspannung durch Rückkopplung in einem abstimmbaren Resonanzkreis in der Schaltung selbst erzeugt wird.
Die Schal tung enthält einen Transformator 29, an des sen Primärspule 30 die modulierten Träger- frequenzschwingungen von einem vorher gehenden Teil des Empfängers her zugeführt werden; durch die Sekundärspule 31 werden diese Schwingungen den Steuerelektroden 3 und 4 gegenphasig aufgedrückt. Der Anoden kreis enthält die Primärspule 33 eines Trans formators 32, die zwischen den beiden Ano den 5 und 6 eingeschaltet ist; die Primär spule 33 ist durch zwei in Serie geschaltete Nebenschlusskondensatoren 34 und 35 über brückt.
Die Gesamtemission der Kathode 2 wird durch die Spannung eines Resonanzkreises 36 gesteuert, der eine Induktivität 37 und einen Abstimmkondensator 38 enthält. Der Kreis ist zwischen den beiden Steuerelektro den 3 und 4 einerseits und der Kathode 2 anderseits über den Kondensator 39 und die beiden Teile der Sekundärspule 31 ein geschaltet. LTm in dem Resonanzkreis 36 eine kontinuierliche Schwingung seiner Resonanz frequenz zu erzeugen, ist eine Rückkopplung vorgesehen, welche durch eine Spule 40 ge bildet wird, die mit der Indukti.vität 37 des Schwingungskreises gekoppelt ist.
Wenn die Oszillator-14Zodulatorschaltung der Fig. 5 als Transponierungsstufe in einem Superheterodyneempfänger verwendet wer- den soll, kann die Primärspule 30 mit dem Ausgangskreis der vorhergehenden Hoch frequenzverstärkerstufe verbunden sein, so dass zwischen den Steuerelektroden 3 und 4 die empfangene, modulierte Hochfrequenz trägerspannung aufgedrückt wird.
Diese Spannung bewirkt die Ablenkung der Ent ladungsströme abwechselnd auf die beiden Anoden 5 und 6 und erzeugt dadurch eine Veränderung der Anodenstromv erteilung ent sprechend der Frequenz des ankommenden Trägers. Der Anodenkreis ist in bezug auf die Kathode 2 symmetrisch, so dass die Trägerfrequenzkomponenten sich in der Win dung 33 in ihrer Wirkung gegenseitig aus gleichen und keine Komponente der Träger frequenzspannung zwischen dem Mittelpunkt .Il und der Kathode 2 auftritt.
Die Summe der beiden Anodenströme fliesst durch die Spule 40 und induziert in den Resonanzkreis 36 eine Spannung. Dieser Kreis kann mit tels des veränderlichen Kondensators 38 auf eine Resonanzfrequenz oberhalb oder unter halb der empfangenen Trägerfrequenz ein gestellt werden. Die an dem Kreis 36 er zeugte Wechselspannung wird den Steuer elektroden 3 und 4 gleichphasig zugeführt, so dass in der schon beschriebenen Weise die Gesamtemission gesteuert wird.
Diese Ver änderungen der Gesamtemission modulieren den durch die Ablenkungssteuerung erzeug ten Wechselstrom, so dass im Anodenstrom [Tberlagerungsfrequenzen entstehen, welche gleich der Summe und der Differenz der Ur sprungsfrequenzen sind. Man erkennt, dass die Wechselkomponente des Stromes in der Spule 40 nur die Oszillatorfrequenz enthält, die durch den Resonanzkreis 36 bestimmt ist.
Durch Abstimmung der mit der Spule 33 ge koppelten Kreise auf die gewünschte Schwe- bungsfrequenz, welche einem Überlagerungs- empfänger als Zwischenfrequenz mit den Niederfrequenzschwingungen moduliert ist, wird nur diese ausgewählte Schwebungs- frequenz zu den nachfolgenden Teilen des Empfängers durchgelassen.
Durch den Kondensator 38 in Fig. 5 kann der Kreis 36 auch auf die Trägerfrequenz der Empfangsschwingungen abgestimmt wei den, so dass die Wirkungsweise eines Homo dyneempfängers erzielt wird.
In. Fig. 6 ist ein Oszillatormodulator dar gestellt, der eine Hochfrequenzspannung mit einer Niederfrequenz zu modulieren gestattet und für Laboratoriumszwecke besonders brauchbar ist.
Die Schaltung besitzt einen abstimmbaren Hochfrequenzresonanzkreis 45, der in Parallelschaltung eine Induktivität 46 und einen variablen Kondensator 4 7 enthält, sowie einen abstimmbaren Niederfrequenz resonanzkreis 48 mit einer Induktivität 49 und einem variablen Kondensator 50. Der Resonanzkreis 45 ist zwischen den Steuer elektroden 3 und 4 eingeschaltet und mit einer zwischen den Anöden 5 und 6 liegen den Induktivität 51 gekoppelt.
Der Kreis 48 ist zwischen beiden Steuerelektroden einer seits und der Kathode 2 anderseits ein geschaltet und mit der Spule 52 gekoppelt, welche mit dem Mittelpunkt 53 der Spule 51 verbunden ist; er liegt in dem gemeinsamen Teil der beiden Anodenkreise. Der Anoden kreis enthält auch eine Anodenspannungs- quelle -f- B, die mit einem Ende der Spule 52 verbunden und durch einen Kondensator 54 überbrückt ist.
Die beiden Steuerelektro den können durch Anlegen einer Spannung zwischen den Klemmen 55 und 56, die durch einen Nebenschlusskondensator 57 überbrückt sind, gegenüber der Kathode mit einer ge eigneten Vorspannung versehen werden.
Bei Benutzung der in Fig. 6 gezeigten Schaltung wird zu den beiden frequenz- bestimmenden Kreisen 45 und 48 Schwin- gungsenergie über die Kopplungen zwischen den Spulen 46 und 51, sowie 49 und 52 zu rückgeführt, so dass die beiden Resonanz kreise in kontinuierlicher Schwingung erhal ten werden.
Auf diese Weise wird eine Hoch frequenzwechselspannung entsprechend der Resonanzfrequenz des Kreises 45 zwischen den beiden Steuerelektroden 3 und 4 erzeugt, wodurch die Ablenkung der Entladung ab wechselnd zu der einen und dann zu der an dern Anode veranlasst wird. Gleichzeitig ist zwischen beiden Steuerelektroden 3 und 4 einerseits und der Kathode 29 anderseits am Resonanzkreis 48 eine Niederfrequenzspan- nung wirksam, , welche die Gesamtemission zu den Anoden steuert.
Dementsprechend enthält der Strom in der Spule 51 eine Hoch frequenzkomponente, welche mit einer Nie derfrequenz moduliert ist.
Anstatt zwei symmetrisch in bezug auf die Kathode 2 angeordnete Anoden zu ver wenden, kann auch die Abschirmung, wel che die übrigen Elemente der Röhre umgibt, als Anode verwendet werden. Eine solche Röhre ist in Fig. 7 dargestellt; der Metall zylinder 75 kann dabei als Anode geschaltet werden. Sonst ist die Bauart der in dieser Figur gezeigten Röhre identisch mit derjeni gen in Fig. 1.
Die Verwendung der Abschirmung an Stelle der einen schraubenförmigen Anode verändert die Wirkungsweise der Röhre nicht wesentlich; infolge der Ablenkungssteuerung treffen die Elektronen abwechselnd die Ober fläche der einen und dann der andern Anode (5 und 75) in derselben Weise, wie es bisher beschrieben wurde. Man kann daher diese Röhre in den beschriebenen Modulations- schaltungen ohne wesentliche Veränderung verwenden.
Unter Umständen kann es jedoch vorteilhaft sein, die Schaltung nach Fig. 8 zu verwenden; sie entspricht der nach Fig. 4 mit dem Unterschied, dass nur die Anode 75 direkt in den Ausgangskreis geschaltet ist; die Anode 5 befindet sich auf einem festen positiven Potential, welches über die Klemme 76 angelegt wird. Hierbei wirkt die Anode 5 als Schirmgitter zwischen den Steuerelek troden 3 und 4 einerseits und der Einzelanode 75 anderseits. Das an die Elektrode 5 an gelegte positive Potential ist im allgemeinen geringer als das der Anode 75.
In. Fig. 9 ist eine weitere Modifikation der zu verwendenden Röhre dargestellt, .bei welcher die Windungen der schraubenförmi gen Steuerelektroden zueinander "auf Lücke stehen"; die Windungen der einen Steuer elektrode sind nämlich in einem grösseren Ab stand von der Kathode angeordnet als die der andern Steuerelektrode. Dementspre- chend ist die Steuerelektrode 4 ein 8olenoid von grösserem Durchmesser als das Solenoid der Elektrode 3.
Die Unsymmetrie des Röhrenaufbaues ändert die grundsätzliche Wirkung der Ab lenksteuerung nicht; es ist aber vorteilhaft, einen unsymmetrischen Eingangskreis zwi schen diesen beiden Steuerelektroden zu ver wenden. Eine solche unsymmetrische Schal tung ist in Fig. 10 gezeigt; sie ist der Schal tung nach Fig. 4 ähnlich, jedoch mit dem Unterschied, dass die Sekundärspule des Transformators 18 in zwei Teile 77 und 78 von ungleicher Windungsanzahl unterteilt ist.
Die Spule 77 von grösserer Windungs- zahl ist mit der von der Kathode 2 weiter entfernten Steuerelektrode 4 verbunden, und der Teil 78 von kleiner Windungszahl ist mit der Steuerelektrode 3 verbunden, die der Kathode 2 näherliegt. Die Wirkungs weise dieser Schaltung ist im wesentlichen die gleiche wie die der Schaltung nach Fig. 4; das Verhältnis der Windungszahlen von 77 und 78 ist so zu wählen, dass die Änderungen der Steuergitterpotentiale, welche über den Transformator 18 zugeleitet werden, keinerlei Einfluss auf die Gesamtemission hervorrufen.
Ferner sind die Verhältnisse der Windungs- zahlen in den Kopplungsmitteln der Trans formatoren 18 und 23 so bemessen, dass die zur Steuerung der Gesamtemission dienende Spannung keine Ablenkung der Entladungs ströme bewirkt. Aus Einfachheitsgründen wird nur die Steuerelektrode 3, die der Ka thode zunächst liegt, zur Emissionssteuerung verwendet; in ihrem Kreis liegt der Sekun därteil 22 des Transformators 23.
In der Röhre nach Fig. 11 ist die Anode 6 weggelassen; die zylindrische Elektrode 75 wirkt dabei als zweite Anode, wie es in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wurde; die Anordnung der Steuerelektroden ist un symmetrisch wie in Fig. 9. Eine Röhre die ser Bauart kann in einer unsymmetrischen Modulationsschaltung, wie sie in Fig. 12 dar gestellt ist, verwendet werden. Eine Span nung der Frequenz f 1 wird mittels eines Transformators 81 zugeführt, um die Ab- lenkung der Entladungsströme auf die bei den Anoden 5 und 7 5 zu steuern.
Der Trans formator 81 enthält zwei Sekundärspulen 82 und 83, die zwischen den Steuerelektroden 3 und 4 über den Kopplungskondensator 84 in Serie eingeschaltet sind. Eine Spannung der Frequenz f., wird den Elektroden 3 und 4 gleichphasig aufgedrückt, um dadurch die Gesamtemission zu steuern. Die Zuführung von f 2 erfolgt über den Transformator 85, der eine Primärspule 86 und zwei Sekundär spulen 87 und 88 hat.
Der Ausgangskreis zwischen den Anoden 5 und 75 und der Ka thode 2 enthält die Primärspule eines Trans formators 89, mit welchem über eine An zapfung 90 die positive Klemme einer Ano- denspannungsquelle + B verbunden ist.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 12 .ist der von Fig. 4 ähnlich; die Ver- bältnisse der Windungszahlen sind so ge wählt, dass die Unsymmetrie infolge der un symmetrischen Anordnung der Steuerelektro den 3 und 4 und der Anoden 5 und 75 kom pensiert wird.
In beiden Fällen sind die Win- dungszahlen der Transformatoren so be stimmt, dass die Spannung der Frequenz f, die Elektronenemission nicht beeinflusst und die Spannung der Frequenz f.-, nicht zwischen den Anoden 5 und 75 erscheint.
In Fig. 13 ist eine weitere Modifikation der verwendeten Röhre dargestellt, in wel cher zwei weitere Elektroden, nämlich ein schraubenförmiges Schirmgitter 91 und ein schraubenförmiges Fanggitter 92 zusätzlich zu den in Fig. 11 beschriebenen Elementen vorgesehen sind. Eine 3Iodulationsschaltung mit einer derartigen Röhre ist in Fig. 14 dar gestellt. Dabei ist das Fanggitter 92 inner halb der Röhre mit der Kathode 2 und das Schirmgitter mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle verbunden, so dass das letz tere Gitter auf einem etwas geringeren posi tiven Potential gehalten wird als die Anoden 5 und 75.
Die Wirkungsweise dieser Schal tung ist im wesentlichen die gleiche wie bei den schon beschriebenen Schaltungen.
In der Röhre nach Fig. 15 wirkt der Me tallzylinder 75 als Anode und die schrauben- förmige Elektrode 93 wirkt als Schirmgitter. Es ist auch ein schraubenförmiges Fanggitter 94 vorgesehen, welches zwischen der Elek trode 93 und der Anode 75 liegt.
Die Ver wendung dieser Röhre in einer Modulations- schaltung ist in Fig. 16 dargestellt, welche sich von der in Fig. 14 dargestellten Schal tung nur darin unterscheidet, dass eine ein zige Anode verwendet wird; das Schirmgitter wird durch die Elektrode 93 gebildet, und die Elektrode 94 ist als Fanggitter mit der Kathode 2 verbunden.
Bei der in Fig. 17 gezeigten Röhre ist eine zusätzliche Steuerelektrode 95 zwischen der Kathode 2 und den ineinandergewun- denen,schraubenförmigen Steuerelektroden 3 und 4 vorgesehen. Mit dieser Elektrode kann eine von den Steuerelektroden 3 und 4 unab hängige Steuerung der Emission bewirkt werden, und 'die Steuerelektroden 3; und 4 be- wirken allein die Ablenkung,der Entladungs ströme.
Eine Schaltung mit der Röhre nach Fig. 17 ist in Fig. 18 dargestellt; man sieht. Tl.a. & in dieser Figur eine Klemme der Spule 2.2 mit der zusätzlichen Elektrode 95 anstatt mit den Elektroden 3 und 4 verbunden ist.
In den bisher beschriebenen Ausfüh rungsformen der Modulationsschaltung wurde die Ablenkspannung und die Emissionssteuer spannung auf die Steuerelektroden auf gedrückt. Man kann nun auch eine dieser Spannungen oder beide den Anoden zuführen. Als Beispiel ist in Fig. 19 eine Röhre dar gestellt, welche die Anoden 5 und 6, die Ka thode 2 und eine Einzelelektrode 96 zur Steuerung der Elektronenemission enthält.
Die Röhre wirkt in bezug auf die Emissionssteue rung wie eine normale Dreielektrodenröhre, während sie in bezug auf die Ablenkungs- steuerung in der Weise eines Gleichrichters wirkt; die Ablenkspannung wird den Anoden aufgedrückt.
Eine entsprechende Modula- tionsschaltung ist in Fig. 20 dargestellt; die Anoden 5 und 6 sind über die Blockkonden satoren 97 und 98 an den Sekundärteil eines Transformators 99 angeschlossen, dem an seiner Primärspule ein Strom der Frequenz f 1 zugeführt wird. Die sich ergebende Ab- lenkung der Entladungsströme von einer Anode zur andern ist der Erzeugung eines Stromes der Frequenz f, äquivalent, der über die Anoden und über den Sekundärteil des Transformators 99 fliesst.
Durch einen Trans formator 100 kann nun eine Spannung der Frequenz f. der Elektrode 95 zugeführt wer den, so dass die Emission mit der Frequenz f, gesteuert wird, wodurch der Widerstand zwischen den Anoden 5 und 6 und der Ka thode mit dieser Frequenz f ., verändert wird. Daraus folgt, dass zwischen den Anoden 5 und 6 Potentialdifferenzen solcher Frequenzen entstehen, welche der Summe und der Diffe renz der Ursprungsfrequenzen f1 und f, gleich sind.
Bei der in Fig. 20 dargestellten Anord nung ist angenommen, dass allein die Diffe renzfrequenz ausgenutzt werden soll, und dass diese Frequenz beträchtlich niedriger als f, ist, so dass sie vom Eingangskreis durch die Kondensatoren 97 und 98 ferngehalten wer den kann.
In Fig. 21 ist eine Schaltung dargestellt, in welcher die Emissionssteuerspannung den beiden Anoden 5 und 6 und die Ablenksteuer- spännung den beiden Steuerelektroden 3 und 4 aufgedrückt wird. Die Schaltung unter scheidet sich von der nach Fig. 4 nur darin, dass die Emissionssteuerspannung der Fre quenz f , auf die Anoden anstatt auf die Steuerelektroden aufgedrückt wird. Dazu ist ein Transformator 102 mit einer Sekundär spule 103 vorgesehen, die zwischen den Ano den 5 und 6 einerseits und der Kathode 2 an derseits liegt.
In dieser Schaltung wird die Modulation im Anodenkreis nach Art der Heisingmodulation bewirkt.
In der Schaltung nach Fig. 22 sind die Steuerelektroden 3 und 4 weggelassen; beide Steuerspannungen werden den Anoden 5 und 6 zugeführt. Die Schaltung ist der von Fig. 20 ähnlich, jedoch ist der Transformator 100 weggelassen und durch einen Transformator 104 ersetzt, durch den die Spannung der Fre quenz f 2 zwischen den Anoden 5 und 6 einer seits und der Kathode 2 anderseits angelegt wird. Der Transformator 104 besitzt eine Primärspule 105, die von dem Strom der Fre quenz f= durchflossen wird, und eine Sekun därspule 106,
welche zwischen dem Mittel punkt 107 der Sekundärspule des Transfor mators 99 und der Kathode 2 über den Kon densator 108 eingeschaltet ist. Die Anoden können symmetrisch angeordnet sein, wie es dargestellt ist, oder die äussere Abschirmung kann als Anode verwandt werden, wobei eine der ineinandergewundenen Anoden wegfällt. Wie in Fig. 20 wird die Ablenkung der Ent ladung von einer Anode zur andern durch die Spannung der Frequenz f 1 gesteuert, die zwischen den Anoden durch den Transfor mator 99 aufgedrückt wird. Ausserdem wird die Emission durch die Spannung der Fre quenz f 2 gesteuert, die zwischen beiden Ano den einerseits und der Kathode anderseits über den Transformator 104 aufgedrückt wird.
Wie in der Schaltung nach Fig. 20 sind Eingangs- und Ausgangskreis parallel geschaltet.
Die in Fig. 23 dargestellte Schaltung wirkt ähnlich wie die der Fig. 22, jedoch sind Eingangs- und Ausgangskreis in Serie anstatt parallel geschaltet. Diese Anordnung kann manchmal vorteilhafter sein.
Ein wei terer Unterschied liegt darin, dass die ver wendete Röhre unsymmetrisch ist; eine Anode 5 hat die Form eines Gitters und die andere Anode 75 hat die Form einer Ab schirmung oder Platte ausserhalb des Gitters, ähnlich den Anoden der Fig. 7 und 11. 'Die Röhre ist daher im wesentlichen eine ge wöhnliche Triode, jedoch ist die Schaltung sehr verschieden von den gebräuchlichen Modulationsschaltungen, worin gewöhnliche Trioden verwendet werden. Der Eingangs kreis entspricht dem der Fig. 12, und es sind gleiche Bezugszeichen für einander entspre chende Elemente verwendet.
Die Ablenk- spannung der Frequenz f, wird zwischen den Anoden 5 und 75 durch die Sekundärspulen 82 und 83 des Transformators 81 auf gedrückt; diese Spulen haben ein solches Ver hältnis der Windungszahlen, dass die Ab lenkspannung nicht auf die Emission ein wirkt. Die Emissionssteuerspannung der Frequenz f 2 wird zwischen den Anoden 5 und 75 einerseits und der Kathode 2 ander seits über die Sekundärspulen 87 und 88 des Transformators 85 aufgedrückt.
Bisher wurde die Wirkung der Ablen kungssteuerung unter Verwendung von Steuer elektroden beschrieben, wobei die Ablenkung durch die Wirkung des elektrostatischen Feldes zwischen den Steuerelektroden her vorgerufen wird; die gewünschte Ablenkung der Entladungsströme kann auch durch die Wirkung eines veränderlichen magnetischen Feldes erzeugt werden. In Fig. 24 ist eine Röhre mit einer Kathode 109 dargestellt. Sie enthält ferner eine Reihe von achsial gerich- teten Stäben 110, die innerhalb der Röhre miteinander verbunden sind und auf diese Weise eine zur Kathode konzentrisch liegende Steuerelektrode bilden.
Ausserdem sind eine Reihe von achsial gerichteten Anodenstäben 111 vorhanden, von denen, wenn man sie aufeinanderfolgend numeriert, die mit ge raden und die mit ungeraden Ordnungszahlen miteinander verbunden sind, so dass sie zwei ineinandergreifende oder "durchschossene" Anoden bilden. Die Anzahl der Steuergitter stäbe ist halb so gross wie die Anzahl der Anodenstäbe; jeder Steuergitterstab steht dem Durchgang zwischen zwei Anodenstäben gegenüber. Eine Abschirmung 112 umgibt die Elektroden, welche alle von einem evä- kuierten Gefäss 113 aufgenommen werden. Um W irbelstrombildung in der Abschirmung möglichst zu vermeiden, ist ein Spalt 112' darin vorgesehen.
Die Ablenkung der Ent ladungsströme wird durch eine Spule 114 be wirkt, welche ausserhalb der Umhüllung her um angeordnet ist und durch einen geeigne ten Steuerstrom erregt wird.
Eine Modulationsschaltung mit der in Fig. 24 dargestellten Röhre ist in Fig. 25 gezeigt. Eine Wechselspannung der Frequenz f 1 wird der Spule 11.4 zugeführt und eine zweite Wechselspannung der Frequenz fz wird über den Transformator 116 an die Emissionssteuerelektrode 115 angelegt. Die beiden Anoden 119 und 120 sind mit einem Ausgangskreis verbunden, der den Eingangs- teil des Filters 121 und eine Anodenspan nungsquelle enthält.
Im Betriebe wird die Emission von der Kathode 109 zu den Anoden entsprechend der Frequenz f2 durch die an der Steuerelek trode 115 liegende Spannung gesteuert. Ausserdem wird die Entladung durch das magnetische Wechselfeld abwechselnd auf die eine und dann auf die andere Anode ge lenkt.
Die beschriebene Modulationsschaltungen sind besonders für drei Verwendungsarten brauchbar, nämlich zur Modulation eines Senders, zur Modulation zwecks Erzeugung der Zwischenfrequenz in einem Superhetero- dyneempfänger und zur Demodulation in einem Empfänger. Bei diesen Anwendungen soll eine Spannung einer einzigen monochro matischen Frequenz mit einem Frequenzband kombiniert werden. Der Vorteil einer ge ringeren Verzerrung wird im allgemeinen besser erreicht, wenn die Signalspannung zur Ablenksteuerung und die monochroma tische Frequenz zur Emissionssteuerung ver wendet wird.
Wenn in einem Sender eine symmetrische Röhre, wie in Fig. 4, als Modu- lationseinrichtung verwendet wird, und die Signalspannung (Niederfrequenz) zur Ab lenksteuerung dient, so hebt sich der Träger im Ausgangskreis auf. Wenn jedoch eine un symmetrische Röhre in einer Schaltung nach Fig. 8 verwendet wird und die Signalspan nung wiederum zur Ablenksteuerung dient, erhält man eine normale Amplitudenmodula- tion, wobei der Ausgangsstrom den Träger, moduliert durch beide Seitenbänder, enthält.
In einem Superheterodyneempfänger für amplituden - modulierte Trägerschwingungen können die Empfangsschwingungen zur Ab lenksteueiung und die örtliche Hilfsschwin gung zur Emissionssteuerung verwendet wer den; dabei sollte die Spannung der Empfangs schwingungen zwischen den Ablenkelektro- den hinreichend klein sein, um eine lineare Aussteuerung bei allen Amplituden des mo dulierten Trägers zu ergeben.
In einem Super- heterodyneempfänger für frequenzmodulierte Zeichen kann jedoch die zur Ablenkungs- steuereng verwendete Empfangsspannung so gross sein, dass die Entladung vollständig von einer Anode zur andern abgelenkt wird, so dass auf diese Weise eine begrenzende Wir kung geschaffen wird.
In einer Demodulationsschaltung ohne ört liche Homodyn-Schwingungserzeugung kann das vollständige Empfangsband zur Ablenk- steuerung und die über einen scharf ab gestimmten Selektionskreis ausgesiebte Trä gerspannung zur Emissionssteuerung verwen det werden.
In. einer Ilomodyn-Demodulationsschal- tung mit örtlicher Schwingungserzeugung kann das vollständige Empfangsband zur Ab lenkungssteuerung dienen, während die ört liche Schwingung die Emission steuert.
Die in den letzten beiden Absätzen be schriebenen Schaltungen ergeben eine lineare Demodulation und vermeiden somit die in nicht linearen Detektoren auftretenden Ver zerrungen, auch die des quadratischen Typs. Sie sind besonders zur Demodulation beim Einseitenbandempfang brauchbar, da selbst die gebräuchlichen linearen Detektoren in diesem Fall verzerren, wenn nicht die Träger komponente in bezug auf die Seitenbandkom- ponenten ausserordentlich gross ist.
Die beschriebenen Modulationsschaltungen haben eine besondere Anwendungsmöglich keit in Schaltungen zur automatischen Ab- stimmung bei Superheterodyneempfängern. Die Schaltungen sind den für Empfangs- demodulation beschriebenen Schaltungen ähn lich. ausgenommen, dass die Spannung zur Emissionssteuerung nicht in Phase mit der Trägerkomponente der Zwischenfrequenz spannung, sondern mit ihr in Quadratur steht.
Die Kombination dieser Spannungen ergibt eine Gleichspannung, welche normalerweise null ist, die sich jedoch von Null in einer oder der andern Richtung entfernt, wenn die Phasendifferenz zwischen den Spannungen sich von der Quadratur entfernt.
Es muss da bei unterschieden werden, ob die Emissions- steuerspannung durch scharfe Aussiebung des Trägers oder durch einen örtlichen Homo- dynoszillator erzeugt wird.
Im ersteren Falle verändert sich die eben erwähnte Phasendif ferenz schnell, wenn die Zwischenfrequenz sich von der Resonanzfrequenz des scharf ab gestimmten greises entfernt, und die sich ergebende Gleichspannung ist zur Steuerung der Frequenz des Superheterodyneoszillators in solcher Weise anwendbar, dass die Zwi schenfrequenz im wesentlichen mit der Reso nanzfrequenz zur Koinzidenz gebracht wird. Im letzteren Falle ist die erhaltene Gleich spannung anwendbar, um die Phase des Heterodyneoszillators in solcher Weise zu steuern, dass die erwähnte Phasendifferenz im wesentlichen in Quadratur gebracht wird.
Wenn auch in den verschiedenen hier be schriebenen Ausführungsformen der verwen deten Röhre schraubenförmige Steuerelektro den und Anoden vorausgesetzt wurden, so ist es doch klar, da3 ebensogut auch andere Formen verwendet werden können. Die Elek troden können zum Beispiel aus "durchschos senen", koachsialen Ringen aufgebaut sein, wobei jeder Ring in einer Ebene liegt und alle Ringe einer Elektrode gleichen Durch messer haben.
Natürlich müssen die einzel nen Ringe jeder Elektrode in diesem Fall elektrisch miteinander verbunden sein. Ganz allgemein kann die Form der Ringe bezw. des Querschnittes der schraubenförmigen Elek troden von beliebiger Gestalt sein, wie zum Beispiel abgeflacht oder elliptisch. Auch kön nen die Paare der "durchschossenen" Elek troden aus conplanar liegenden Teilen auf gebaut sein, wobei abwechselnd ein Teil einer Elektrode auf den entsprechenden Teil der andern Elektrode folgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Aus drücke "ineinandergreifend" und "durch schossen", welche in der Beschreibung viel fach auftauchen, zur Kennzeichnung der relativen Lage der Elektroden in ihrem wei testen Sinne zu verstehen sind, ohne Rück sicht darauf, ob die einzelnen Elektrodenteile tatsächlich in demselben Abstand von der Kathode liegen.
Es kommt nur darauf an, dass von der Kathode aus gesehen die Ober flächen der Teile so erscheinen, als ob die Teile der beiden "ineinandergreifenden" Elektroden abwechselnd nebeneinanderliegen. So sollen beispielsweise die Steuerelektroden auch bei demjenigen Ausführungsbeispiel als "durchschossen" angesehen werden, wo sie verschiedene Durchmesser besitzen, ihre Win dungen aber zueinander "auf Lücke stehen".
Auch bei der Ausführungsform mit nur einer schraubenförmigen Anode, wobei der umgebende Zylinder als zweite Anode dient, können die der Kathode zugewendeten wirk samen Oberflächen der beiden Anoden als "durchschossen" oder "ineinandergreifend" angesehen werden, da von der Kathode aus gesehen die in den Zwischenräumen der schraubenförmigen Anode sichtbaren Teile der zylindrischen Anode genau so betrachtet werden können, als läge eine aus ihnen ge bildete zweite schraubenförmige Anode in den Zwischenräumen der ersten schrauben- förmiL-en Anode.
Nodulation circuit. The invention relates to a modular posture and is particularly suitable for use in high-frequency transmission circuits, such as those used, for example, in radio transmitting and receiving devices.
A modulation or frequency transposition has generally been brought about by two Weehsels voltages of generally different frequencies being fed to a single or two different discharge tubes in a symmetry circuit, with Schwin because of the non-linear mode of operation of the tubes - Generation components arise whose frequency is equal to the sum or is the difference between the original frequencies.
It is known that the emission current of a hot cathode tube is essentially proportional to the '/, t-en power of the effective control voltage when this voltage acts positively on the cathode and is zero when the control voltage is in the opposite direction. This non-linear mode of operation causes distortion of the output vibrations, which is often disruptive.
In practice, two main means have been resorted to in order to avoid these distortions. The first is applicable when the voltages to be processed are only small; It consists in limiting the modulation to such a small range of the tube characteristics that the part of this curve used can practically be viewed as parabolic, where the mathematical expression for the emission current does not contain any significant terms of a higher order than qradratisehe.
This quadratic expression has three parts, namely one proportional to the square of each individual voltage and one proportional to the product of the two voltages; the latter contains the components of the sum frequency and the difference frequency. In this way, the distortion can be substantially avoided, provided that the components containing the square of each voltage can be filtered out, which is not always possible.
The second means is suitable when the voltages to be processed are high and consists in first switching on a resistor in the anode circuit of the modulation tube which is high compared with the internal anode resistance of the tube above the point at which the anode current characteristic starts, and secondly the tube above to control the starting point away, so that the working characteristic of the tube with the external resistance consists of a part where the current is zero and another part,
whose course is mainly determined by the external resistance and which is therefore approximately linear.
Certain distortion components can also be eliminated by using two tubes in a balun. It has been proposed to use a single tube with two anodes, two control electrodes and a common cathode instead of two tubes.
Tubes of this construction, however, have not come into particular use for lb-modulation circuits because - apart from other reasons - they required a relatively large control AC voltage to control the distribution of the discharge current between the two anodes, so that a single tube of this type in the we k was inferior to two separate three-electrode tubes.
In addition, the distortion was not completely eliminated in these tubes because the control of the current distribution between the anodes was not proportional to the voltage between the control electrodes.
We have already described an improved discharge tube with two anodes, in which the current distribution between the two anodes can be controlled by relatively small voltages and is essentially proportional to the control voltage. This tube contains a cathode, two anodes and means for controlling the current distribution; The electrodes are arranged in such a way that the discharge running from the cathode to the anodes is broken down into several partial discharges, which are directed alternately from one anode to the other according to the control voltage curve.
The tube elements can be arranged so that a relatively small change in the control voltage is sufficient to divert the discharge from one anode to the other. Then the required change in direction of the electron paths is so small that the division of the discharge between the two anodes is essentially proportional to the control voltage up to the point where the discharge is completely diverted from one anode to the other. There are various arrangements of the tube elements useful to achieve this effect.
One embodiment contains, for example, two control electrodes which are intermingled in the manner of a two-start screw and are arranged coaxially to the cathode, and they can have either the same or different distances from the cathode; there are also two anodes of very similar construction, which also form two intermeshing or "shot through" screw grids and surround the control electrodes; they have the same screw pitch as the control grid electrodes.
If, in this arrangement, the corresponding turns of the anodes and the control electrodes lie opposite one another, that is, if they lie within a common helical surface developed around the cathode, the discharge can be thought of as divided into several parallel currents, which correspond to the changes of the electrostatic field between the control electrodes are deflected from one to the other anode and vice versa. In addition, the overall emission can be controlled by a second voltage that is applied in the same direction between the cathode and the two control electrodes.
In another embodiment of the tube, the total emission is controlled by an additional electrode, and the control electrodes, which are wound into one another, only act to deflect the discharge currents from one anode to the other.
In a further embodiment of the tube, only one control electrode is provided for controlling the emission; From the steering control is effected by an electro-magnetic field, which is generated by a control coil, which is attached outside the tube and coaxial with the Röhrenelek electrodes.
The subject matter of the invention is a modulation circuit in which a tube of the type described is used which enables one frequency to be modulated with another frequency with extremely low distortion.
This is achieved in the invention in that two electrical oscillations of the same or different frequency act on the control means of the tube in such a way that one oscillation affects the total electron emission of the cathode and the other oscillation deflects the discharge sometimes onto one, sometimes onto the other anode controls. In this way, a voltage of one frequency can be modulated by the voltage of another frequency; the resulting voltage of the sum or difference frequency can be filtered out.
The relationship between the deflection voltage and the resulting current distribution between the two anodes is essentially linear within a favorable, fairly wide amplitude range of the deflection voltage, as long as the discharge is not completely deflected onto one of the two anodes. The total emission should not be influenced by the deflection control as far as possible, because distortions would arise there.
Many different embodiments are possible for the modulation circuit according to the invention. When using the tube with the two "shot through" helical control electrodes, one of the alternating voltages can be switched on directly between the two control electrodes, so that the deflection effect is controlled according to the frequency of this voltage, and the other alternating voltage can be between the two control electrodes on the one hand and the cathode on the other be switched on, so that the total emission is varied with the frequency of the second voltage.
In this way, both voltages control the current between the two anodes, and the result is a modulation of one voltage by the other, so that components of the superimposition frequencies arise, which can be filtered out by a filter.
If a tube with the asymmetrically arranged control electrical the BEZW. Anodes is used, the circuit elements can be dimensioned in such a way that a symmetry of the deflection control is nevertheless ensured, so that the deflection voltage does not affect the overall emission; the general circuit remains the same. In the embodiment with magnetic deflection control, one of the control voltages is used to generate the change in this field.
1, 2 and 3, one of the discharge tubes mentioned is shown, which can be used in the circuit according to the invention. It contains several electrodes which can be held by a pinch foot or in any other way. The vacuum vessel is not shown in the figures.
The electrodes consist of a cathode 2 (indirectly or directly heated), two control electrodes (Git ter) 3 and 4, which surround the cathode, and two anodes 5 and 6, which surround the control electrodes, and a screen 7 that covers the anodes 5 and 6 surrounds. In the embodiment presented, the control electrodes 3 and 4 are built in the form of "shot through" screws, which are arranged at equal distances from the cylindrical cathode 2 coaxially to this.
The anodes 5 and 6 are constructed in a similar way; they form "shot through" screws which have the same pitch and the same helix as the control electrodes; they are arranged coaxially with respect to the cathode 2 and surround the control electrodes 3 and 4.
Any type of holding means can be used for the electrode assembly if they only have the necessary rigidity to hold the electrodes immovably in their mutual position.
In the present case, four metallic rods 8, 9, 10 and 11 are provided as holders for the anodes 5 and 6 and also insulating supports 12, which are provided on their ganten with recesses into which the turns of the anodes and the control electrodes engage so that they are kept at the correct distance from each other.
The metal rods 8 and 9 can be welded ver with the turns of the anode 5 at opposite points of each turn; they are provided opposite the windings of the anode 6 with cutouts 13 so that no electrical connec tion arises between the two anodes. The metallic rods 10 and 11 can also be welded to the anode 6 and have cutouts 13 to prevent an electrical connection between the two anodes.
The shield 7 can be provided with depressions 14 in order to adapt its shape to the four supports 8-11 and to ensure a uniform distance between the shield and the anodes.
The position of the electrodes in relation to one another can best be seen from the cross-sectional view according to FIG. 3. It can be seen that the turns of one control electrode and the turns of one anode lie in the same right-hand screw surface. Accordingly, the cut surfaces of the control electrode 3 and the anode 5 lie on a common perpendicular to the cathode 2. The cut surfaces of the control electrode 4 and the anode 6 also lie on a common perpendicular to the cathode 2.
With this electrode arrangement, the two control electrodes divide the discharge into several parallel partial currents. This idea is facilitated if one considers each turn of the anodes and control electrodes by itself as a part of the corresponding whole electrode, the individual parts or turns being connected to one another at their ends. The discharge takes place within two intermeshing screw bodies,
which are enclosed by two helical surfaces which are essentially perpendicular to the cathode and which pass through between two adjacent control grid turns of the two-start winding. The strength of the emission can be controlled by the simultaneous action of both control electrodes.
If the instantaneous potentials of electrodes 3 and 4 with respect to cathode 2 are the same and are changed to the same extent, for example by applying the same periodic AC voltage to both electrodes, the emission and thus the size of the anodes 5 and 6 The flowing current changes according to the course of the alternating voltage. Furthermore, the direction of the discharges can be controlled by changing the electrostatic field between the electrodes 3 and 4.
If the electrode 3 is alternately made more negative and positive with respect to the cathode 2 than the electrode 4, so that the electrostatic field between the two electrodes changes, the electrons are alternately directed to one and then to the other anode. So if an alternating voltage is applied between the control electrodes 3 and 4, the electron flow is directed alternately from one anode to the other.
Of course, it must not be overlooked that the distribution of the discharge to the anodes is also influenced to a certain extent by the potentials at the anodes. If the anode 5 is more positive with respect to the cathode 2 than the anode 6, more electrons are drawn to the anode 5 than to the anode 6 and vice versa. However, such differences in the anode potentials have less of an influence on the current distribution than differences in the control grid potentials, because the anodes are at a greater distance from the cathode than the control electrodes.
It will be understood that the electrons passing between the anodes 5 and 6 are at least partially withdrawn to the anodes; however, some can also reach the shield 7 if the potential of the shield is not negative enough to slow down the exit velocity of the electrons to zero. The shield 7 can therefore expediently be kept at a potential that is slightly negative with respect to the cathode 2 in order to thereby drive the electrons back to the anodes.
If the exit speed of the electrons is sufficiently low, the negative bias voltage can also be omitted and the shield 7 can be connected directly to the cathode 2.
The shield 7 which surrounds the anodes 5 and 6 has a threefold purpose. Firstly, it prevents the electrons passing between the anodes from accumulating on the inner surface of the vacuum vessel and thereby forming an undesirable electrostatic charge. Second, it reduces the secondary emission from the currently less positive anode to the more positive anode, and thirdly, it acts as an electrostatic screen to reduce the capacitive coupling between the input circuit and the output circuit.
It is particularly effective for reducing the capacitive coupling between the two control electrodes on the one hand and the two anodes on the other. In order to reduce the secondary emission from one anode to the other and the capacitance between the electrodes even further, the shield 7 can be provided with inwardly directed helical fins which engage between the two anodes. When the shield is connected to the cathode, these fins essentially have the effect of a catch grid, as used in conventional pentode tubes.
In Fig. 4 an embodiment of the modulation circuit according to the invention is shown, which contains a tube with the design features be written. The input electrodes 3 and 4 are connected to the secondary coil 17 of a transformer 18, to whose primary coil 19 an alternating voltage of the frequency f 1 is fed. The center point 20 of the secondary winding 17 is connected to the cathode 2 via a shunt capacitor 21 and the secondary coil 22 of a transformer 23. The primary coil 24 of the transformer 23 is supplied with an AC voltage of frequency f 2.
In order to share the control electrodes 3 and 4 with a suitable negative voltage with respect to the cathode 2, a bias voltage source between the terminals 25 and 2.6 can be switched on; the negative pole of this voltage source must be connected to terminal 25. The anodes 5 and 6 are connected to the input terminals of a filter 28. The circles between the anodes 5 and 6 and the cathode 2 contain an anode voltage source + B, which is bridged by a shunt capacitor 27.
It can be seen that the voltage of the fre quency f 2 is pressed simultaneously on both control electrodes 3 and 4, so that the mean value of the. Instantaneous potentials of both electrodes compared to the Ka method 2 is changed. Therefore, the size of the emission is controlled in accordance with the profile of the AC voltage applied to the terminals of the primary coil 20. As already mentioned above, the total discharge is broken down into several parallel partial discharges by the control electrodes, which are transferred to the anodes under the influence of the positive anode potential.
These partial discharge currents are now directed alternately to one and the other anode by the influence of the electrostatic field between the control electrodes 3 and 4 according to the course of the alternating voltage supplied to the primary winding 19. If, for example, during a half period of the voltage of the transformer 18, the polarity of the electrostatic field between the control electrodes 3 and 4 a deflection of the discharge on the anode 5 acts, the discharge is deflected onto the anode 6 during the other half period will.
In this way, the current emitted by the cathode 2 flows alternately via one and the other anode with a periodicity which is determined by the frequency of the voltage supplied to the transformer 18. At the same time, the size of this anode current is controlled by the change in the emission strength according to the voltage supplied to the input terminals of the transformer 23. The anode currents form a potential difference at the input impedance of the filter 28 between the anodes 5 and 6, which contains a frequency f 1 modulated with a frequency f 2.
The result is the generation of two potential differences whose frequencies are equal to <I> f </I> l -j- <I> f </I> = and <I> f 1- f - </I>. The filter 28 can be dimensioned so that it only transmits a voltage of one frequency component. As a result of the symmetry of the arrangement, no voltage of frequency f - is generated between the anodes.
It is known that the self-capacitance between the anode and the control electrode of a tube causes a coupling between the input circuit and the output circuit, which is often very annoying and which is usually negligibly small by using a screen between the control electrode and the anode can be. In the embodiment of the invention described above, this is unnecessary insofar as couplings between the input and output circuits come into consideration because the circuit almost completely neutralizes itself.
This is because, to a certain extent, each control electrode shields the other control electrode and each anode shields the other anode, and that the anodes have almost the same capacities (with opposite effects) compared to the control electrodes.
5 shows an embodiment of the invention which, depending on the setting of the circuit elements, can be used both as an oscillator modulator for a superheterodyne receiver and as an oscillator detector in a homodyne receiver. The circuit differs from FIG. 4 in that the second alternating voltage is generated by feedback in a tunable resonance circuit in the circuit itself.
The circuit contains a transformer 29, to whose primary coil 30 the modulated carrier frequency oscillations are fed from a preceding part of the receiver; by the secondary coil 31, these vibrations are impressed on the control electrodes 3 and 4 in antiphase. The anode circuit contains the primary coil 33 of a transformer 32, which is turned on between the two anodes 5 and 6; the primary coil 33 is bridged by two series-connected shunt capacitors 34 and 35.
The total emission of the cathode 2 is controlled by the voltage of a resonance circuit 36 which contains an inductance 37 and a tuning capacitor 38. The circuit is connected between the two control electrons 3 and 4 on the one hand and the cathode 2 on the other hand via the capacitor 39 and the two parts of the secondary coil 31. To generate a continuous oscillation of its resonance frequency in the resonance circuit 36, a feedback is provided which is formed by a coil 40 which is coupled to the inductance 37 of the oscillation circuit.
If the oscillator / modulator circuit of FIG. 5 is to be used as a transposition stage in a superheterodyne receiver, the primary coil 30 can be connected to the output circuit of the preceding high-frequency amplifier stage, so that the received, modulated high-frequency carrier voltage is impressed between the control electrodes 3 and 4 .
This voltage causes the discharge currents to be deflected alternately to the two anodes 5 and 6, thereby creating a change in the anode current distribution according to the frequency of the incoming carrier. The anode circuit is symmetrical with respect to the cathode 2, so that the effect of the carrier frequency components in the winding 33 is equal to one another and no component of the carrier frequency voltage occurs between the center point .Il and the cathode 2.
The sum of the two anode currents flows through the coil 40 and induces a voltage in the resonance circuit 36. This circuit can be made with means of the variable capacitor 38 to a resonance frequency above or below half of the received carrier frequency. The alternating voltage generated at circuit 36 is fed to the control electrodes 3 and 4 in phase, so that the overall emission is controlled in the manner already described.
These changes in the total emission modulate the alternating current generated by the deflection control so that superposition frequencies arise in the anode current which are equal to the sum and the difference of the original frequencies. It can be seen that the alternating component of the current in coil 40 only contains the oscillator frequency which is determined by resonance circuit 36.
By tuning the circuits coupled to the coil 33 to the desired beat frequency, which is modulated as an intermediate frequency with the low frequency vibrations in a superimposed receiver, only this selected beat frequency is allowed to pass through to the following parts of the receiver.
By means of the capacitor 38 in FIG. 5, the circuit 36 can also be matched to the carrier frequency of the received oscillations, so that the mode of operation of a Homo dyne receiver is achieved.
In. Fig. 6 is an oscillator modulator is provided, which allows a high frequency voltage to be modulated with a low frequency and is particularly useful for laboratory purposes.
The circuit has a tunable high-frequency resonant circuit 45, which in parallel contains an inductor 46 and a variable capacitor 4 7, and a tunable low-frequency resonant circuit 48 with an inductor 49 and a variable capacitor 50. The resonant circuit 45 is connected between the control electrodes 3 and 4 and the inductance 51 is coupled to one between the anodes 5 and 6.
The circuit 48 is connected between the two control electrodes on the one hand and the cathode 2 on the other hand and coupled to the coil 52, which is connected to the center 53 of the coil 51; it lies in the common part of the two anode circles. The anode circuit also contains an anode voltage source -f- B, which is connected to one end of the coil 52 and bridged by a capacitor 54.
The two control electrodes can be provided with a suitable bias voltage with respect to the cathode by applying a voltage between the terminals 55 and 56, which are bridged by a shunt capacitor 57.
When using the circuit shown in FIG. 6, oscillation energy is fed back to the two frequency-determining circuits 45 and 48 via the couplings between the coils 46 and 51, as well as 49 and 52, so that the two resonance circuits are kept in continuous oscillation will be.
In this way, a high frequency alternating voltage corresponding to the resonance frequency of the circuit 45 is generated between the two control electrodes 3 and 4, whereby the deflection of the discharge is caused alternately to the one and then to the other anode. At the same time, a low-frequency voltage is effective between the two control electrodes 3 and 4 on the one hand and the cathode 29 on the other hand at the resonance circuit 48, which voltage controls the total emission to the anodes.
Accordingly, the current in the coil 51 contains a high frequency component which is modulated with a low frequency.
Instead of using two anodes arranged symmetrically with respect to the cathode 2, the shielding which surrounds the other elements of the tube can also be used as the anode. Such a tube is shown in Figure 7; the metal cylinder 75 can be connected as an anode. Otherwise the construction of the tube shown in this figure is identical to that in FIG.
The use of the shield in place of the one helical anode does not significantly change the operation of the tube; as a result of the deflection control, the electrons alternately hit the surface of one and then the other anode (5 and 75) in the same way as previously described. This tube can therefore be used in the modulation circuits described without any significant changes.
Under certain circumstances, however, it may be advantageous to use the circuit according to FIG. 8; it corresponds to that of FIG. 4 with the difference that only the anode 75 is connected directly to the output circuit; the anode 5 is at a fixed positive potential which is applied via the terminal 76. Here, the anode 5 acts as a screen grid between the Steuerelek electrodes 3 and 4 on the one hand and the individual anode 75 on the other. The positive potential applied to electrode 5 is generally less than that of anode 75.
In. Fig. 9 shows a further modification of the tube to be used. In which the turns of the helical control electrodes are "staggered" to one another; the turns of one control electrode are in fact at a greater distance from the cathode than those of the other control electrode. The control electrode 4 is accordingly a solenoid with a larger diameter than the solenoid of the electrode 3.
The asymmetry of the tube structure does not change the basic effect of the steering control from; but it is advantageous to use an unbalanced input circuit between these two control electrodes. Such an unbalanced scarf device is shown in Fig. 10; it is similar to the circuit of FIG. 4, but with the difference that the secondary coil of the transformer 18 is divided into two parts 77 and 78 with an unequal number of turns.
The coil 77 with a larger number of turns is connected to the control electrode 4 which is further away from the cathode 2, and the part 78 with a smaller number of turns is connected to the control electrode 3, which is closer to the cathode 2. The effect of this circuit is essentially the same as that of the circuit of FIG. 4; the ratio of the number of turns of 77 and 78 is to be selected so that the changes in the control grid potentials which are fed in via the transformer 18 do not have any effect on the overall emission.
Furthermore, the ratios of the number of turns in the coupling means of the transformers 18 and 23 are dimensioned such that the voltage used to control the overall emission does not cause any deflection of the discharge currents. For reasons of simplicity, only the control electrode 3, which is the Ka method first, is used for emission control; The secondary part 22 of the transformer 23 lies in its circle.
In the tube according to FIG. 11, the anode 6 is omitted; the cylindrical electrode 75 acts as a second anode, as was described in connection with FIG. 7; the arrangement of the control electrodes is un symmetrical as in FIG. 9. A tube of this type can be used in an asymmetrical modulation circuit, as is shown in FIG. A voltage of frequency f 1 is supplied by means of a transformer 81 in order to control the deflection of the discharge currents onto the anodes 5 and 7 5.
The transformer 81 contains two secondary coils 82 and 83, which are connected in series between the control electrodes 3 and 4 via the coupling capacitor 84. A voltage of frequency f. Is impressed on electrodes 3 and 4 in phase to thereby control the total emission. The supply of f 2 takes place via the transformer 85, which has a primary coil 86 and two secondary coils 87 and 88.
The output circuit between the anodes 5 and 75 and the cathode 2 contains the primary coil of a transformer 89, to which the positive terminal of an anode voltage source + B is connected via a tap 90.
The operation of the circuit according to FIG. 12 is similar to that of FIG. 4; the ratio of the number of turns is selected so that the asymmetry due to the asymmetrical arrangement of the control electrodes 3 and 4 and the anodes 5 and 75 is compensated.
In both cases, the turns of the transformers are determined in such a way that the voltage of the frequency f does not affect the electron emission and the voltage of the frequency f.- does not appear between the anodes 5 and 75.
In Fig. 13, a further modification of the tube used is shown, in wel cher two further electrodes, namely a helical screen grid 91 and a helical grille 92 are provided in addition to the elements described in FIG. A 3Iodulation circuit with such a tube is shown in Fig. 14 represents. The capture grid 92 is connected within the tube to the cathode 2 and the screen grid is connected to the positive terminal of a voltage source so that the latter grid is kept at a slightly lower positive potential than the anodes 5 and 75.
The operation of this scarf device is essentially the same as in the circuits already described.
In the tube according to FIG. 15, the metal cylinder 75 acts as an anode and the helical electrode 93 acts as a screen grid. There is also a helical catching grid 94 which is located between the electrode 93 and the anode 75.
The use of this tube in a modulation circuit is shown in FIG. 16, which differs from the circuit shown in FIG. 14 only in that a single anode is used; the screen grid is formed by the electrode 93, and the electrode 94 is connected to the cathode 2 as a catch grid.
In the case of the tube shown in FIG. 17, an additional control electrode 95 is provided between the cathode 2 and the helical control electrodes 3 and 4 which are threaded into one another. With this electrode can be effected inde pendent of the control electrodes 3 and 4 control of the emission, and 'the control electrodes 3; and 4 alone cause the deflection, the discharge currents.
A circuit including the tube of Fig. 17 is shown in Fig. 18; one sees. Tl.a. & in this figure one terminal of the coil 2.2 is connected to the additional electrode 95 instead of the electrodes 3 and 4.
In the previously described embodiments of the modulation circuit, the deflection voltage and the emission control voltage were pressed onto the control electrodes. One of these voltages or both can now also be fed to the anodes. As an example, a tube is shown in Fig. 19, which contains the anodes 5 and 6, the Ka method 2 and a single electrode 96 for controlling the electron emission.
The tube acts like a normal three-electrode tube with respect to emission control, while it acts in the manner of a rectifier with respect to deflection control; the deflection voltage is impressed on the anodes.
A corresponding modulation circuit is shown in FIG. 20; the anodes 5 and 6 are connected via the block capacitors 97 and 98 to the secondary part of a transformer 99, to which a current of frequency f 1 is fed to its primary coil. The resulting deflection of the discharge currents from one anode to the other is equivalent to the generation of a current of frequency f 1, which flows over the anodes and over the secondary part of the transformer 99.
By a transformer 100, a voltage of frequency f can now. the electrode 95 is supplied to the so that the emission is controlled with the frequency f 1, whereby the resistance between the anodes 5 and 6 and the cathode with this frequency f 1 is changed. It follows that between the anodes 5 and 6 there are potential differences of frequencies that are equal to the sum and the difference of the original frequencies f1 and f.
In the arrangement shown in FIG. 20 it is assumed that only the differential frequency is to be used, and that this frequency is considerably lower than f 1, so that it can be kept away from the input circuit by the capacitors 97 and 98.
FIG. 21 shows a circuit in which the emission control voltage is applied to the two anodes 5 and 6 and the deflection control voltage is applied to the two control electrodes 3 and 4. The circuit differs from that according to FIG. 4 only in that the emission control voltage of the frequency f, is pressed onto the anodes instead of the control electrodes. For this purpose, a transformer 102 with a secondary coil 103 is provided, which is between the anodes 5 and 6 on the one hand and the cathode 2 on the other hand.
In this circuit, the modulation in the anode circuit is effected in the manner of Heising modulation.
In the circuit of Fig. 22, the control electrodes 3 and 4 are omitted; Both control voltages are fed to the anodes 5 and 6. The circuit is similar to that of FIG. 20, but the transformer 100 is omitted and replaced by a transformer 104 through which the voltage of the frequency f 2 between the anodes 5 and 6 on the one hand and the cathode 2 on the other hand is applied. The transformer 104 has a primary coil 105 through which the current of the frequency f = flows, and a secondary coil 106,
which between the center point 107 of the secondary coil of the transformer 99 and the cathode 2 via the capacitor 108 is switched on. The anodes can be arranged symmetrically, as shown, or the outer shield can be used as an anode, whereby one of the anodes which are wound into one another is omitted. As in FIG. 20, the deflection of the discharge from one anode to the other is controlled by the voltage of frequency f 1, which is impressed by the transformer 99 between the anodes. In addition, the emission is controlled by the voltage of the frequency f 2, which is pressed between the two anodes on the one hand and the cathode on the other hand via the transformer 104.
As in the circuit of FIG. 20, the input and output circuits are connected in parallel.
The circuit shown in FIG. 23 operates similarly to that of FIG. 22, but the input and output circuits are connected in series instead of in parallel. This arrangement can sometimes be more advantageous.
Another difference is that the tube used is asymmetrical; an anode 5 is in the form of a grid and the other anode 75 is in the form of a shield or plate outside the grid, similar to the anodes of FIGS. 7 and 11. 'The tube is therefore essentially a common triode, but is the Circuit very different from common modulation circuits in which common triodes are used. The input circle corresponds to that of FIG. 12, and the same reference numerals are used for corresponding elements.
The deflection voltage of frequency f 1 is pressed between the anodes 5 and 75 by the secondary coils 82 and 83 of the transformer 81; these coils have such a ratio of turns that the deflection voltage does not affect the emission. The emission control voltage of the frequency f 2 is applied between the anodes 5 and 75 on the one hand and the cathode 2 on the other hand via the secondary coils 87 and 88 of the transformer 85.
So far, the effect of deflection control using control electrodes has been described, the deflection being caused by the effect of the electrostatic field between the control electrodes; the desired deflection of the discharge currents can also be produced by the action of a variable magnetic field. A tube with a cathode 109 is shown in FIG. It also contains a number of axially directed rods 110 which are connected to one another within the tube and in this way form a control electrode which is concentric to the cathode.
There are also a number of axially directed anode bars 111, of which, when numbered consecutively, the even and odd ordinal numbers are joined together so that they form two interlocking or "shot through" anodes. The number of control grid bars is half as large as the number of anode bars; each control grid bar faces the passage between two anode bars. A shield 112 surrounds the electrodes, which are all taken up by an evacuated vessel 113. In order to avoid eddy currents in the shielding as much as possible, a gap 112 'is provided therein.
The deflection of the Ent charge currents is effected by a coil 114 which is arranged around outside the envelope and is excited by a suitable control current.
A modulation circuit including the tube shown in FIG. 24 is shown in FIG. An alternating voltage of frequency f 1 is fed to coil 11.4 and a second alternating voltage of frequency fz is applied to emission control electrode 115 via transformer 116. The two anodes 119 and 120 are connected to an output circuit which contains the input part of the filter 121 and an anode voltage source.
In operation, the emission from the cathode 109 to the anodes is controlled in accordance with the frequency f2 by the voltage across the control electrode 115. In addition, the discharge is alternately directed by the alternating magnetic field to one and then to the other anode.
The described modulation circuits are particularly useful for three types of use, namely for modulation of a transmitter, for modulation for the purpose of generating the intermediate frequency in a superheterodyne receiver and for demodulation in a receiver. In these applications, a voltage of a single monochromatic frequency is to be combined with a frequency band. The advantage of lower distortion is generally better achieved if the signal voltage is used for deflection control and the monochromatic frequency for emission control.
If a symmetrical tube, as in FIG. 4, is used as a modulation device in a transmitter and the signal voltage (low frequency) is used for deflection control, the carrier in the output circuit is canceled out. If, however, an unbalanced tube is used in a circuit according to FIG. 8 and the signal voltage is again used for deflection control, normal amplitude modulation is obtained, with the output current containing the carrier modulated by both sidebands.
In a superheterodyne receiver for amplitude-modulated carrier oscillations, the received oscillations can be used for steering control and the local auxiliary oscillation for emission control; The voltage of the received oscillations between the deflection electrodes should be sufficiently small to produce a linear modulation for all amplitudes of the modulated carrier.
In a superheterodyne receiver for frequency-modulated characters, however, the receiving voltage used to control the deflection can be so great that the discharge is completely deflected from one anode to the other, so that a limiting effect is created in this way.
In a demodulation circuit without local homodyne oscillation generation, the complete reception band can be used for deflection control and the carrier voltage screened out via a sharply tuned selection circuit can be used for emission control.
In. an Ilomodyn demodulation circuit with local oscillation generation, the entire receiving band can be used for deflection control, while the local oscillation controls the emission.
The circuits described in the last two paragraphs produce linear demodulation and thus avoid the distortions that occur in non-linear detectors, including those of the square type. They are particularly useful for demodulation in single sideband reception, since even the customary linear detectors distort in this case unless the carrier component is extremely large in relation to the sideband components.
The modulation circuits described have a particular possible application in circuits for automatic tuning in superheterodyne receivers. The circuits are similar to the circuits described for reception demodulation. except that the voltage for emission control is not in phase with the carrier component of the intermediate frequency voltage, but in quadrature with it.
The combination of these voltages results in a DC voltage which is normally zero but which diverges from zero in one direction or the other as the phase difference between the voltages diverges from quadrature.
A distinction must be made here as to whether the emission control voltage is generated by a sharp screening of the carrier or by a local homodyne oscillator.
In the former case, the phase difference just mentioned changes quickly when the intermediate frequency moves away from the resonance frequency of the sharply tuned old man, and the resulting DC voltage can be used to control the frequency of the superheterodyne oscillator in such a way that the intermediate frequency is essentially with the resonance frequency is brought to coincidence. In the latter case, the DC voltage obtained can be used to control the phase of the heterodyne oscillator in such a way that the mentioned phase difference is essentially brought into quadrature.
Although helical control electrodes and anodes were assumed in the various embodiments of the tube used described here, it is clear that other shapes can just as well be used. The electrodes can, for example, be composed of "pierced" coaxial rings, each ring lying in a plane and all rings of an electrode having the same diameter.
Of course, the individual rings of each electrode must be electrically connected to one another in this case. In general, the shape of the rings can bezw. of the cross-section of the helical elec trodes of any shape, such as flattened or elliptical. The pairs of "shot through" electrodes can also be built up from parts lying conplanar, with one part of one electrode following the corresponding part of the other electrode alternately.
It should be noted that the terms "interlocking" and "shot through", which appear many times in the description, are to be understood to identify the relative position of the electrodes in their widest sense, regardless of whether the individual Electrode parts are actually at the same distance from the cathode.
It is only important that, as seen from the cathode, the upper surfaces of the parts appear as if the parts of the two "interlocking" electrodes are alternately adjacent to one another. For example, the control electrodes should also be viewed as "shot through" in that embodiment, where they have different diameters, but their windings are "on gap" with one another.
Even in the embodiment with only one helical anode, the surrounding cylinder serving as a second anode, the effective seed surfaces of the two anodes facing the cathode can be viewed as "shot through" or "interlocking", since the cathode in the Gaps between the helical anode visible parts of the cylindrical anode can be viewed exactly as if a second helical anode formed from them were lying in the gaps between the first helical anode.