CH305867A - Vorrichtung zur Frequenzumsetzung für sehr kurze Wellen. - Google Patents

Description

  Vorrichtung zur     Frequenzumsetzung    für sehr kurze Wellen.    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung  ?um     Z-v#,ecke    der     Frequenzumwandlung    elek  tromagnetischer Schwingungen nach dein  Prinzip der     Wanderfeldröhren.    Das Prinzip  der     Wanderfeldröhren    besteht bekanntlich  darin,     dass    eine Elektronenströmung in     Weeh-          selwirkung    mit dem elektrischen     FeIdvektor     einer fortschreitenden elektromagnetischen       Welle        tritt,

          wobei        Strömungsgeseliwindig        gkeit     der Elektronen und Phasengeschwindigkeit  der Welle gleich oder angenähert gleich sein  sollen, Derartige Röhren sind bisher nur als       Verstärkerröhren    betrieben und ausgenutzt  worden;

   im Gegensatz     hierzudient    die Röhre  nach der Erfindung dem     Zweeke    der     Fre-          quenzwandlung,    das heisst der Mischung  zweier hochfrequenter Schwingungen mit     ver-          sehiedenen    Frequenzen, die insbesondere im  Gebiet der Mikrowellen liegen, mit dem Ziele,  eine,     bzw.        mehrAre    Zwischenfrequenzen zu  bilden. Es ist bekannt,     Wanderfeldröhren,    bei  denen z.

   B. als Verzögerungsleitung eine Wen  del benutzt wird, als Mischorgane anzuwen  den, indem man die zwei Frequenzen, deren  Zwischenfrequenz (Differenz- oder Summen  frequenz) gebildet werden soll, gemeinsam  der     VerzögerLingsleitung    (Wendel) zuführt  oder auch eine der Frequenzen der Verzöge  rungsleitung und die andere einem vor der  Verzögerungsleitung dienenden Steuerorgan  beliebiger Art zuleitet.

   Eine derartige Ver  wendung gebräuchlicher     Wanderfeldverstär-          kerröhren    als     Misehröhren    hat jedoch den  Nachteil,     dass    die Dimensionen der Verzöge-         rungsleitung    nicht optimal für die Mischung  bemessen werden können, so     dass    der     Wir-          kungsgrad        bzw.    die Verstärkung bei der     Mi-.          sch-Luig    relativ klein bleiben.  



  Die Vorrichtung gemäss der Erfindung  besitzt gegenüber den bisher bekannten den  Vorteil,     dass    bei gegebener Signalleistung und  gegebener Leistung des     Überlagerers    die am  Ausgang der Röhre erzeugte Leistung der       Zwiselienfrequenz        wesentliell    vergrössert wird.  Die     Erfindi#ng    besteht darin, an Stelle einer  einzigen     VerzögerungsleAung    im     Zug'e    des  Entladungsweges deren zwei oder mehr zu  verwenden, von denen jede     #günstig    oder opti  mal entsprechend den in ihnen auftretenden  erwünschten Frequenzen ausgebildet ist.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung  ist in einer ersten     Ausführungsforin    durch  die     Fig.   <B>1</B> veranschaulicht. Bei diesem Aus  führungsbeispiel erzeugt die     Elektronen.-          kanone    mit der Kathode<B>1,</B> einer     Fokussie-          rungselektrode    2 Lind einer     Beschleunigung-          elektrode   <B>3</B> einen Elektronenstrahl 4.

   Dieser  Elektronenstrahl 4 durchsetzt nacheinander  zwei verschiedene     VerzÖgerungsleitungen   <B>5</B>  und<B>6,</B> auf deren spezielle Form weiter unten  noch eingegangen wird und die     ga-Ivaniseh     getrennt sind, um sie auf unterschiedlichen       Gleielipotentialen    halten zu können.

   An die  Verzögerungsleitung<B>5</B> wird der Signalgene  rator<B>7</B> mit der Frequenz<B>f ,</B> und ein     Über-          lagerer   <B>8</B> mit einer     von#    der Signalfrequenz  abweichenden Frequenz<B>f2</B>     angeküppelt.    Auf  diese Weise ergibt sich dann als     Diff    ereuz-           frequenz    die erwünschte     Zwischenfrequen.z.     In der Leitung<B>5</B> wird nun durch hohe     über-          steuerung,    das heisst durch relativ grosse Lei  stung des     Überlagerers,    die Röhre im Bereich  dieser Leitung<B>5</B>     niehtlinear    ausgesteuert,

   so       dass    durch die     nielitlinearen    Vorgänge eine  gegenseitige Modulation der Frequenzen des  Signals und des     Überlagerers    erfolgt. Auf  diese Weise entsteht infolge der     nielitlinea;ren     Charakteristik der Wechselwirkung     zwisehen     Elektronenströmung und den     elektromaglieti-          sehen    Wellen die gewünschte     ZwischenTre-          quenz.     



  Es stellt nun jede     Verzögerangsleitung     praktisch unvermeidbar ein mehr oder weni  ger aperiodisches Gebilde dar. Dies bedeutet       dass    infolge der nichtlinearen Vorgänge     ini     Zuge der Leitung<B>5</B> zwar erhebliche     Elek-          tronenwechselströme    der Zwischenfrequenz  entstehen;

   infolge der aperiodischen     Leitangs-          eigenschaften    dieser     Leitang   <B>5</B> erzeugen<B>je-</B>  doch diese     Elektronenweehselströme    der Zwi  schenfrequenz relativ geringe Feldstärken der  sich in dieser Leitung befindenden elektro  magnetischen Wellen der     Zwischeüfrequenz.     Man kann die Entstehung der geringen Feld  stärke der     Zwischenfrequenzwelle    in dieser  Leitung z.

   B. damit vergleichen,     dass    man die  Leitung<B>5</B> als einen abgestimmten Kreis     auf-          lasst,    dessen Resonanzfrequenz zwar in der  Nähe der Frequenzen des Signals und des       Überlagerers    liegt, jedoch weit entfernt ist  -von der     Zwischenfrequenz.    Würde man also  am Ausgang der Leitung<B>5</B> durch     Ankopp-          lung    des     Leitungsaxisganges    dem     Zwischen-          frequenzkreis    dieser Leitung     Zwischenfre-          quenzleistung    entnehmen wollen, so wäre,

   die  hier erzeugte     Zwischenfrequenzleistung    ausser  ordentlich gering,     und    dies ist der Fall, wenn  man z. B. entsprechend der bisherigen     Anwen-          clungder        Wanderfeldröhre    als     Alischröhre        nur     eine einzige Leitung im Zuge des Elektronen  strahles hat.  



  Dieser Nachteil wird vermieden, indem  hinter der Leitung<B>5</B> sich eine zweite Leitung  <B>6</B> befindet und diese Leitung so bemessen und  an solche Betriebsspannungen gelegt wird,       dass    in ihr eine günstige oder optimale Wech-         selwirkung    und damit eine optimale Verstär  kung nicht für die Frequenzen der Genera  toren<B>7</B> und<B>8,</B> sondern für die     Zwisehenfre-          quenz    auftritt. In diese Leitung<B>6</B> treten die  in der Leitung<B>5</B> erzeugten     Elektronenkon-          vektionsströme    der     Zwisehenfrequenz    ein.

   Bei  geeigneter Bemessung und geeigneter Dimen  sion dieser Leitung erzeugen diese     Elektro-          nenkonvektionsströme    eine     elektromagnetisehe     Welle der     Zwisehenfrequenz,    die intensiv in  Wechselwirkung mit den     Elekt.ronenkonvek-          tionsströmen    der     ZwiZehenfrequenz    tritt und  diese noch wesentlich verstärkt.  



  Das Prinzip der Erfindung beruht also  darauf,     dass        entsprechend        Fig.   <B>1</B> die erste der  beiden Leitungen so bemessen ist,     dass    in ihr  wesentlich die Signalfrequenz Lind     Überlage-          rerfrequenz    verstärkt werden, so     dass    durch       ÜbersteLterung    der Röhre als nicht linearer  Vorgang die Mischung beider Frequenzen ent  steht,     dass    dagegen die zweite Leitung so aus  gebildet ist,

       dass    sie optimal oder einiger  massen optimal bemessen ist     fÜr    eine Verstär  kung der     Zwisehenfrequenz.     



  Konstruktiv     lässt    sieh dieses Ziel erreichen  .durch Verzögerungsleitungen der verschieden  sten Formen. Verwendet man für die beiden       VerzögerungsleitLingen,    wie bisher     üblieb,     Wendeln, so kann man für die     Dimensionie-          runo,    der Wendeln und für die geeigneten Be  triebsspannungen Bedingungen angeben, so       dass    die eine Wendel optimal für die Frequen  zen<B>f ,</B> und<B>f2</B> und die andere für die     Zw!-          schenfrequenz    bemessen ist- Verwendet man  nicht Wendeln,

   sondern     sogenannte        inhomo-          gene    Verzögerungsleitungen, das heisst Lei  tungen mit Filtercharakteristik, wie, sie z. B.  durch     zylindrisehe        Ilohlrohrleitungen,    die  durch, Blenden beschwert sind, oder auch  durch Leitungen, deren Wandung mit Schlit  zen versehen sind aufgebaut werden können,       .so    kann man auch hier wiederum durch ge  eignete Bemessung der Dimensionen dieser  Leitung das gleiche Ziel erreichen, wie es oben  für die Wendeln beschrieben wurde. Zweck  mässig gibt man dem Eingangssystem Breit  band- und dem Ausgangssystem Filtereigen  schaften.

        Eine Variation der beschriebenen     Vorrich-          tung    sieht vor, den örtlichen     überlagerer    nicht  in den Eingang der ersten Verzögerungslei  tung einzukoppeln, sondern die     Steaerung     des Stromes -durch Dichte- oder Geschwin  digkeitsmodulation im Takte der     Überlagerer-          frequenz        in    die Elektronenströmung     auf    dem       Weiye    zwischen Kathode und erster     Verzöge-          rim,gsleitung    einzuführen. Dieses Ziel kann  erreicht werden, indem man z.

   B. den     Blek-          tronenstrahl    in seiner Dichte mit Hilfe der       Fokussierungselektrode    2 moduliert, an die  der     überlagerer    angeschlossen wird. Es ist  auch möglich, an Stelle einer Zuführung der       Überlagererfrequenz    zu der     Fokussierungs-          elektrode    eine getrennte zusätzliche Steuer  elektrode. in den<B>-</B>Zug des Elektronenstrahles  einzuführen und mit Hilfe dieser Steuerelek  trode die     Dichtemodulation    des Elektronen  strahles im Takte der     überlagererfrequenz     vorzunehmen.

   Ein anderer<B>Weg,</B> die Modula  tion für die     Überlagererspannung        vorzLineh-          men,    sieht die     Einschaltungeines    Organs zwi  schen Kathode und erster Verzögerungslei  tung vor, mit dessen Hilfe, der Elektronen  strahl nicht in seiner Dichte, sondern in seiner  Geschwindigkeit moduliert wird.

   Dieses Ziel  wird erreicht, wenn entsprechend dem Ausfüh  rungsbeispiels nach     Fig.    2 zwischen     Besehleuni-          gungselektrode   <B>3</B>     und    Eingang der     Verzöge-          iungsleitung   <B>5</B> ein     Hohlraumresonator   <B>9</B> ein  geführt wird, an den der örtliche     Überlagerer     angekoppelt wird, so     dass    beim Durchtritt des  Elektronenstrahles durch diesen     Resonator     eine     Geschwindigkeitsmodalation    im Takte  der     Überlagererfrequenz    erfolgt.  



  In den beiden letztgenannten Fällen wird  an den Eingang der Verzögerungsleitung<B>5</B>  lediglich die Signalfrequenz (Antenne) ange  koppelt, Der     Meellanismu,-    der Verzögerung       uind    der     Zwischenfrequenzbildung    im Zuge  der zwei     hintereinauderliegenden    Leitungen<B>5</B>  und<B>6</B> vollzieht sich dabei im übrigen auf die  gleiche Weise wie oben beschrieben für den  Fall der Zuführung von     überlagerer-    und       Signallrequenz    zum Eingang der ersten     Ver-          zögerungsleituno'   <B>5.</B>  



       ZD   <B>C</B>

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zar Frequenzumsetzung fÜr sehr kurze Wellen, die innerhalb einer Blek- tronenröhre mittels einer die Wellen führen den, als Verzögerungsleitung -wirksamen An ordnung fortgeleitet und mit einer Elektro nenströmung in Wechselwirkung gebracht wer-den und bei der im Eingang die Hochfre- quenzsignalspannLing und eine Überlagerer- spannung angelegt sind,

   während auisgangs- seitig mindestens eine Zwischenfrequenzspan- nung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge des Entladungsweges mindestens zwei unterschiedliche Verzögerungsleitungen angeordnet sind, die jeweils den in ihnen auf tretenden erwünschten Frequenzen angepasst ausgebildet sind. UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Vorriehtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verzögjrungsleitung als Wendel ausgebildet ist. 2.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, da- ,durch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verzögerangsleitung mit Filtereigenschaften ausgebildet ist. <B>3.</B> Vorriehtung nach Unteransprüchen<B>1</B> und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein gangssystem breitbandige Verstärku.ngseigen- schaften besitzt, während das Ausgangssystem durch eine Leitung mit Filtereigenschaften gebildet wird. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen<B>1</B> bis<B>3,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass die Verzögerungsleitungen gal vanisch voneinander getrennt sind und auf unterschiedlichen Gleichspannungspotentialen liegen. <B>5.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Überlagererspannung zwischen Kathode und erster Verzögerungsleitung an zulegen und eine Modulation der Elektronen strömung zu bewirken.

   <B>6.</B> Vorrichtung nach Unteranspruch<B>5,</B> da durch gekennzeichnet-, dass die überlagerer- sPathung an eine Pokussierungselektrode eines Elektronenstrahlerzeugungssystems an gelegt ist. <B>7.</B> Vorrichtung nach Unteransprucli <B>5,</B> da durch gekennzeichnet, dass die überlagerer- spannung an eine gesonderte Steuerelektrode angelegt ist.

   <B>8.</B> Vorrichtung nach ljnteranspruch <B>5,</B> da durch gekennzeichnet, -dass ein Hohlraumreso- nator mischen Kathode und erster Verzö#ge- rungsleitimg vorgesehen ist.