Elektrisehe Entfadungsröhre. (Tegenstand der Erfindung ist eine elek trische Entladungsröhre zum Detektieren elek trischer Schwingungen und insbesondere eine Röhre zum Detektieren von Schwingungen von besonders kurzen Wellen.
Die 'bisher bekannten Röhren zum Detek- tieren elektrischer Schwingungen, in denen gleichfalls ein Kathodenstrahl verwendet wurde, enthielten keine Mittel zur Steuerung der Elektronengeschwindigkeit. Die Detektion erfolgte meist mittels eines Gitters, das die Dichtigkeit des Elektronenstromes steuert. Obgleich sich mit solchen Röhren gute Er gebnisse für gewöhnliche Wellenlängen er reichen lassen, zeigen diese Röhren grosse Nachteile, wenn sie für Wellenlängen kleiner als 1 m, also für ganz kurze Wellen, ver wendet werden sollen.
Bei einer Röhre nach der Erfindung er folgt eine Detektion dadurch, dass ein von einer Kathode kommendes Elektronenbündel unter dem Einfluss der eingehenden Signal spgnnungen verzögert oder beschleunigt wird und infolge dieser veränderten Geschwindig keit eine Ablenkung in einem konstanten, vor der Anode angebrachten Ablenkfeld er hält.
Eine solche Röhre eignet sich nun beson ders gut zum Detektieren von Schwingungen, deren Wellenlänge 1 m untersebreitet, z. B. von der Grössenordnung von 10 cm ist.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt eine Röhre nach der Erfin dung mit einer damit verbundenen Verstär- kerstufe; Fig. 2 zeigt eine Röhre, bei der elektro magnetische Ablenkung angewendet wird. und ausserdem die Form der Röhre gekrümmt ist; Fig. 3 zeigt schliesslich eine andere Aus führungsform, bei der die Richtung der Elek tronen um 180 gedreht wird.
In Fig. 1 ist im Innern einer Hülle 5 eine Elektronenquelle 6 angeordnet. Aus dieser Elektronenquelle kommt ein Kathodenstrahl, der mit der gestrichelten Linie 10 bezeichnet ist. Dieser Strahl durchsetzt die Röhre und trifft endlich auf die am andern Ende ange ordneten Anoden 7, 8 und 9 auf. Zwischen der Kathode .und der Anode befindet sich vor den Anoden ein konstantes Ablenkfeld, das zwischen den Platten 11 gebildet wird. Unter gewöhnlichen Bedingungen, wenn der Röhre keine Signalspannungen zugeführt werden, trifft der Kathodenstrahl die Anode B. Damit nun dem Bündel eine Ablenkung in Abhän gigkeit von den eingehenden Spannungen ge geben wird, ist der Elektrodensatz 20 vorge sehen.
Dieser Elektrodensatz besteht aus einem Paar Leitungen \?3 und 24, mit denen kreisförmige Gitter 27 verbunden sind. Diese Gitter 27 sind wechselweise mit den Leitun gen 23 und 24 verbunden. Mit den Leitungen 23 und 24 sind weiter noch die nach aussen geführten Verbindungen 25 und 26 verbunden, die als Empfangselektroden der Schwingun gen wirksam sind. Wenn auf den Elektroden 25 und 26 ein Signal, zweckmässig von ganz kurzer Wellenlänge, ankommt, tritt in den Leitungen 23 und 24 eine stehende Welle auf, die sich über die Gitter 27 verteilt. Wenn der Kathodenstrahl 10 sich nun in der Mitte der Röhre bewegt und dabei also an den kreisförmigen Gittern 27 vorbeigeht, wird er entsprechend den Spannungen auf diesen Gittern verzögert oder beschleunigt.
Da die Röhre ohne Signalspannungen abgeglichen ist, wobei der Kathodenstrahl auf die Anode 8 fällt, erhält dieser Kathodenstrahl eine Ab lenkung, sobald seine Geschwindigkeit infolge der eingehenden Spannungen grösser oder kleiner wird. Der Strahl durchläuft dabei eine Strecke, die durch die gestrichelten Li nien 22 angedeutet ist. Er trifft dabei die Anode 7 oder 9, die miteinander verbunden sind. Diese Anoden sind ferner mit der Ver- stärkerstufe 36 verbunden. Zu dieser Ver- stärkerstufe werden die detektierten Schwin gungen in üblicher Weise verstärkt.
Um einer Röhre von der beschriebenen Art eine möglichst grosse Empfindlichkeit zu geben, werden die Gitter 27 einander mög lichst nahe angeordnet; zweckmässig ist der Abstand zwischen den Gittern jedes Paares kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge der empfangenen Trägerwelle und ferner sind die Abstände zwischen den Gitterpaaren unter einander gleich einem ganzen Vielfachen der halben Wellenlänge der Trägerwelle. Weiter ist es zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Verbesserung der Wirkung der Röhre zweckmässig, die Induktion der Leitungen und die Kapazität dieser Leitungen derart einzustellen, dass die mittlere Geschwindig keit der Elektronen dieselbe ist wie die Fort pflanzungsgeschwindigkeit der Schwingungen in den Leitungen 23 _ und 24.
Zwecks Erzie lung einer grossen Empfindlichkeit der Röhre ist es ferner noch wünschenswert, ein starkes Ablenkfeld anzubringen und die Beeinflussung der Geschwindigkeit der Elektronen auf einer möglichst grossen Weglänge zur Wirkung zu bringen. Es ist ersichtlich, dass eine solche Röhre nur für besonders kurze Wellen pas sende Abmessungen erlangt, da in diesem Fall die Abstände zwischen den Gitterpaaren von der Grössenordnung von einigen Zenti metern ist.
Soll diese Röhre für etwas grö ssere Wellenlängen verwendet und dennoch die Anforderung erfüllt werden, dass die Fort pflanzungsgeschwindigkeit der Elektronen im Bündel der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle in den Leitungen 23 und 24 entspricht, und dass die Abstände zwischen den Gittern 27 einem ganzen Vielfachen einer halben Wellenlänge der Schwingung entsprechen, so kommt man zu einer praktisch unverwend baren Grösse der Röhre. Es ist deshalb wün schenswert, die Fortpflanzungsgeschwindig keit der Schwingungen in den Leitungen 23 und 24 zu beschränken. Eine mit Mitteln zur Beschränkung dieser Fortpflanzungsgeschwin digkeit versehene Röhre ist in Fig. 2 darge stellt. Die Bezugszeichen in der Figur ent sprechen denjenigen der Fig. 1.
In dieser Röhre ist kein elektrostatisches, sondern ein durch den schraffierten Teil 31 angedeutetes elektromagnetisches Ablenkfeld angewendet. Die Einstellung der Röhre ist hiebei wieder derart, dass der Kathodenstrahl die Anode 8 trifft, wenn keine Signalspannungen vorhan den sind. Ist jedoch eine Signalspannung vor handen, so ändert sich auch hier die Ge schwindigkeit der Elektronen, so dass sie die Anoden 7 oder 9 treffen und dann in einem Verstärker 36 verstärkt werden.
Damit nun die Fortpflanzungsgeschwindigkeit in den Leitungen 23 und 24 beschränkt wird, hat man die Induktionen 35 vorgesehen, die zum Beispiel aus einigen Drahtwindungen bestehen können. Vermöge dieser Induktionen 35 kann man auch für grössere Wellenlängen die Ab stände zwischen den Gittern 27 klein halten. Die Abmessungen der Röhre werden dadurch beschränkt. Damit die Abmessungen der Röhre noch weiter beschränkt werden, kann letztere hufeisenförmig gestaltet werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
In Fig. 3 ist ferner auch noch ein durch den schraffierten Teil 40 angedeutetes Magnetfeld angebracht, das sich über den Teil der Röhre erstreckt, in dem die Geschwindigkeit der Elektronen durch die Gitter 27 geändert wird. Die Röhre hat infolgedessen eine Wesentlich grössere Empfindlichkeit erhalten, da die Elektronen schon während der Beschleunigung oder der Verzögerung eine Ablenkung erfahren. Dies ist durch die gestrichelten Linien 32, 33 und 34 angedeutet. In dieser Röhre sind ferner keine besonderen Mittel zur Beschränkung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Röhre in den Leitungen 23 und 24 angebracht.
Es ist daher wünschenswert, die gegenseitige Induktion dieser Leitungen möglichst gross zu halten, damit keine übermässige Grösse der Röhre notwendig ist. Die Röhre ist fer ner in üblicher Weise mit einem Verstärker 36 verbunden.
Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, wird die Detektion der Signale ausschliess lich durch Vergrösserung oder Verkleinerung der Elektronengeschwindigkeit erhalten. Die Röhre kann daher als Detektor mit veränder licher Geschwindigkeit bezeichnet werden.