DE652995C - Elektronenroehre fuer ultrakurze Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glühkathodenröhren zur Erzeugung ultrakurzer Wellen in Bremsfeldschaltung ohne inneren, geschlossenen Schwingungskreis.

Unter ultrakurzen Wellen versteht man elektromagnetische Wellen, die ungefähr einen Wellenlängenbereich von 1 bis 100 cm haben.

Anordnungen zur Erzeugung ultrakurzer Wellen nebst Hilfseinrichtungen zur Verwendung derartiger Wellen in Nachrichtenanlagen sind bereits in Vorschlag gebracht worden. Derartige Vorrichtungen bestehen aus einem hochevakuierten Behälter, in dem drei Elektroden untergebracht sind, nämlich erstens eine Kathode, die aus einem gerade ausgespannten Draht besteht, zweitens eine Schwingelektrode, die durch eine die Kathode umgebende koaxiale Spirale gebildet wird, und drittens eine metallische Reflexionselektrode, die die Schwingelektrode konzentrisch umgibt. Als Hilfsapparate dienen Batterien zur Anlegung der entsprechenden Spannungen an die Elemente dieser Röhre, ferner eine Antenne oder ein Dipol zum Aussenden oder zum Empfang der Kurzwellen und endlich ein Übertragungsweg, der die Röhre mit der Antenne Verbindet.

Um einen möglichst großen Wirkungsgrad bei der Übertragung zu erzielen, ist es wesentlich, die Sende- und Empfangsapparate so auszubilden, daß für die benutzte Wellenlänge ein Maximum an ausnutzbarer Energie geliefert wird. Hierzu ist es erforderlich, daß ' die Röhren für eine bestimmte Wellenlänge ganz bestimmte Abmessungen erhalten. Um eine Mehrzahl von Ultrakurzwellenkanälen in enger Zusammenfassung ohne gegenseitige Störung zu benutzen, muß man in der Lage sein, die Röhren für die betreffenden Wellen-. längen, d. h. für den Wellenlängenbereich, möglichst günstig zu bauen.

Die Erfindung gibt die Mittel an, um die Wellenlänge, bei der eine und dieselbe Röhre mit größtmöglichem Wirkungsgrad arbeitet, zu verändern.

Es ist bereits der Gedanke bekannt, daß es für die Wellenlänge verschiedener Ultrakurzwellenröhren auf die Länge des inneren, geschlossenen Schwingungskreises ankommt, DieErfindung besteht nun darin, eine und dieselbe Ultrakurzwellenröhre in Bremsfeldschaltung dadurch für verschiedene Wellenbereiche brauchbar zu machen, daß bei gegebener Gitterlänge der Frequenzbereich, in dem die Röhre Schwingungen mit dem hoch-

sten Wirkungsgrad erzeugt, durch teilweise Ausnutzung der gegebenen Gitterlänge mittels vorhandener Anzapfstellen, d. h. durch Veränderung der wirksamen Gitterlänge, veränderbar ist.

Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform des Erfmdungsgegenstandes dar.·

Abb. ι ist eine Ultrakurzwellenröhre, welche Einrichtungen zur Veränderung der Wellenlänge besitzt, bei welcher die Röhre mit ihrem höchsten Wirkungsgrad arbeitet.

Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform der Ultrakurzwellenröhre, die gleichfalls Mittel zur Einstellung der Wellenlänge besitzt. Abb. 3 ist eine Kurzwellenröhre, in der ein anderes Verfahren zur Veränderung der Wellenlänge Verwendung findet.

Um die Aufgabe der Herstellung von Ultrakurzwellenröhren, die bei einer bestimmten Wellenlänge ein Maximum an Energie nutzbar machen, zu lösen, ist es zunächst erforderlich, die Eigenschaften der Ultrakurzwel-' lenröhren im allgemeinen zu zergliedern. Bei derartigen Röhren wird an die Schwingelektrode ein positives Potential angelegt, um Elektronen von der Kathode nach der Schwingelektrode zu ziehen, während ein negatives Potential an die Reflexionselektrode angelegt wird, um die Elektronen abzustoßen 30

Die von einer Ultrakurzwellenröhre erzeugte Wellenlänge ändert sich bei Änderungen in dem äußeren Stromkreis der Röhre. Für jede gegebene Länge einer zwisdben Röhre und Antenne !eingeschalteten Übertragungsleitung erzeugt die Röhre Wellen einer bestimmten Länge mit maximalem Wirkungsgrad.

Die oben angegebene Theorie ermöglicht es, Ultrakurzwellenröhren für eine bestimmte Wellenlänge zu bauen. Wenn eine Röhre für einen bestimmten Wellenlängenbereich gebraucht werden soll, muß die Länge der Schwingelektrode so gewählt werden, daß und sie auf die Schwingelektrode zurückzutreiben.

Die Wirkungsweise einer· solchen Röhre kann dadurch mathematisch analysiert wer-,(fen, daß man das Elektrodensystem mit ..einer Übertragungsleitung, die eine negative Ableitung hat, vergleicht und die Theorie der Übertragungsleitungen anwendet, um die betreffenden Faktoren zu bestimmen und eine negative Ableitung solcher Größe zu erhalten, daß sich die besten Arbeitsbedingungen ergeben. Diese Theorie zeigt u. a., daß die Arbeitswellenlänge der Röhre mit den Faktoren Λ. und X, welche die gesamte Länge des Drahtes der Schwingelektrode und die Wellenlänge der Schwingung längs des Drahtes der Schwingelektrade darstellen, durch folgende Formel miteinander verbunden sind:

κ ist eine reine Zahl. Wenn man κ = ι setzt, ergeben die Versuche eine gute Übereinstimmung mit der Theorie.

In der nachstehenden Tabelle ist die experimentell bestimmte optimale Wellenlänge für verschiedene Röhren angegeben:

Zahl der	Λ	i8,5	Günstigste Wellenlänge	E0 + Volt	Prüfbedingunger	1	Er — Volt
Windungen der Schwingelektrode	23		19,32	250			22
20			19,90	220	Ie + ma	29,5
20		1.5.8.	19,10	230	60	28
20	19,8		18,00	27Ο	60	40,5
18		14,8	18,04	280	60	47
18	17,6		16,82	3IO	60	39
16			14,22	28Ο	60	23
16		12,3	16,90	3OO	70	25
16	15,4		14,72	39°	60	36,5
14			14,72	380	60	29,5
H.			45
			50

IM — 1,25 Xm ist, wo XM und Xm die längste und kürzeste Wellenlänge des Bereiches bedeuten.

Soll die Röhre für kürzere Wellenlängen bestimmt werden, so hat man die Wahl, die Gitterwendel entweder mit gleichem Durchmesser, aber" geringerer Windungszahl zu versehen oder den Durchmesser der Wendel zu verkleinern. Die letzterwähnte Anordnung ist vorzuziehen, weil an die Schwingelektrode, um die mittlere Zeit für den Über- 120' gang der Elektronen von der Kathode nach der Schwingelektrode einzuhalten, eine höhere

Gleichspannung gelegt werden muß, wie auch aus der obenstehenden Tabelle hervorgeht. Das hat aber zur Folge, daß der Energieumsatz in der Schwingelektrode steigt. Wenn aber der Abstand der Kathode von der Schwingelektrode verkleinert wird, wird-die an der Schwingelektrode liegende Spannung ebenfalls herabgesetzt, so daß die Belastung der Schwingelektrode entsprechend abnimmt. • ίο Den obigen Betrachtungen sind gleichmäßig gewundene Elektroden zugrunde gelegt, weil die Versuche ergeben, daß die Wellenlänge längs des Gitters nicht wesentlich von der Wellenlänge im Vakuum verschieden ist. Diese kann durch Benutzung von Schwingelektroden geändert werden, bei welchen die Verteilung der Konstanten längs des Drahtes der Schwingelektrode geändert werden kann. Hierdurch wird die' Wellenlänge längs der Schwingelektrode geändert, so daß längere Drähte für kürzere Wellenlängen ,benutzt werden können. Eine Änderung der Gestalt des Gitters, welche sich bei den Versuchen bewährt hat, besteht darin, daß die Gitterwindungen mit unterschiedlichen Steigungen versehen sind. Vorzugsweise werden die Windungen an beiden Enden der Elektrode enger gewählt.
• In Abb. ι ist eine Ultrakurzwellenröhre 1 gezeigt, die eine Kathode 2, eine Schwingelektrode 3 und eine Renexionselektrode 4 besitzt. Die Leitungen 5 und 6 sind mit der Kathode 2 verbunden. Die Leitung 7 liegt an einem¹'Ende der Reflexionselektrode 4. Der Leiter 8 ist mit dem entsprechenden Ende der Schwingelektrode 3 verbunden, während der Leiter 9 an einem Punkte der Schwingelektrode 3 liegt, welcher um einige Windungen näher an der Mittelwindung dieser Elektrode gelegen ist als der Punkt, der mit der Leitung 8 in Verbindung steht. Ein Schalter 10 ist zur Herstellung eines Kurzschlusses über die beiden Leitungen 8 und 9 vorgesehen, während ein zweiter Schalter 11 dazu dient, die Leitung 12 wechselweise mit den Lei-" tungen 8 oder 9 zu verbinden. Der Übertragungsweg kann an die Leitungen 7 und 12 angelegt werden. Die Leitung 13 stellt eine Verbindung mit dem entgegengesetzten Ende der Reflexionselektrode 4 her, welches der Leitung 7 gegenüberliegt. Die Leitungen 14 und 15 sind an diesem Ende der Schwingelektrode 3 in gleicher Weise angeschlossen wie die Leitungen 8 und 9 am entgegengesetzten Ende. Ferner dienen die Schalter 16 und 17 ähnlich wie die Schalter 10 und 11 zur Herstellung von verschiedenen Verbindungen mit der Leitung 18 und unterschiedlichen Längen der Schwingelektrode. Die Leitungen 13 und 18 bilden die Anschlüsse für den Stromkreis zur Erregung der Röhre.

Eine andere Ausführungsform der Röhre ist in Abb. 2 dargestellt, in der die der Röhre nach Abb. 1 entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Auch 65' hier ist eine ähnliche Schaltanordnung zur Einschaltung verschiedener Längen der Schwingelektrode 3 vorgesehen.

Oben ist gezeigt worden, daß die von einer Kurzwellenröhre erzeugte Welle um so kürzer ist, je kürzer die Schwingelektrode ausgeführt wird. Dies kann dadurch geschehen, daß entweder die Leitung 18 mit der Leitung 15 durch den Schalter 17 oder die Leitung 12 mit der Leitung 9 durch den Schalter 11 verbunden wird. Werden diese beiden Verbindungen hergestellt, so wird die Wellenlänge entsprechend verkürzt. Dies kann auch durch Schließung des Schalters 16 erfolgen, wobei die Leitungen 14 und 15 kurzgeschlossen werden, oder durch Schließung des Schalters 10, so daß ein Kurzschluß der Leitungen 8 und 9 zustande kommt. Auch können beide Schalter gleichzeitig geschlossen werden. Daraus geht hervor, daß man durch die in den Abb. ι und 2 beschriebene Schaltungsanordnung mit einer einzigen Ultrakurzwellenröhre eine beträchtliche Anzahl von Wellenbereichen beherrschen kann. Hierdurch wird zwar ein Einfluß auf die Antennenkreise ausgeübt, aber diese Einflüsse bleiben gering, wenn die Antennenkreise in ihrer Länge unterschiedlich gegenüber dem hauptsächlich schwingenden Stromweg sind.

Es ist oben darauf hingewiesen worden, daß die wirksame Länge der Schwingelektrode durch Änderung der Verteilung längs des Drahtes verändert werden kann, so daß sich die Wellenlänge der Röhre ändert. Ebenso war auf eine besonders günstige Ausführungsform hingewiesen worden, die darin bestand, daß die Schwingelektroden mit Windungen verschiedener Steigung ausgeführt wurden. Abb. 3 zeigt diese Ausführungsform. Die Schwingelektrode 3 dieser Ab- bildung besitzt Windungen, die an den Enden enger sind als in dem mittleren Teil. Entsprechend der Abb. 1 sind nicht dargestellte Anzapfungen angebracht, so daß durch Schaltvorrichtungen entsprechende Teile kurzgeschlossen werden können. Die Röhre nach Abb. 3 besitzt ebenso eine Kathode und eine Reflexionselektrode.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Ultrakurzwellenröhre in Bremsfeldschaltung ohne inneren, geschlossenen Schwingungskreis, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Gitterlänge der Frequenzbereich, in dem die Röhre Schwingungen mit ihrem höchsten Wir-

   kungsgrad erzeugt, durch teilweise Ausnutzung der gegebenen Gitterlänge mittels vorhandener Anzapfstellen, d. h. durch Veränderung der wirksamen Gitterlänge, veränderbar ist.
2. 2. Ultrakurzwellenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingelektrode eine Länge hat, die der längsten zu erzeugenden Welle gleich ist und i,2 5mäl so lang ist wie die kürzeste zu erzeugende Welle.
3. .3. Ultrakurzwellenröhre nach .Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingelektrode aus einem spiralig gewundenen elektrischen Leiter besteht, dessen Windungen verschiedene Abstände voneinander haben.
4. 4. Ultrakurzwellenröhre nach An-.spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Gitterwendel an den Enden der Schwingelektrode enger sind als in deren Mittelteil.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen