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Mischröhre mit einem inneren Steuergitter und einem äußeren Oszillatorgitter
Die Erfindung bezieht sieh auf Mehrgitterröhren für überIagerüngsempfänger, bei
denen eine im Empfänger selbst erzeugte Frequenz mit einer anderen, beispielsweise
der empfangenen Signalspannung, gemischt wird.
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Bei Empfängern mit ÜUberlagerungsempfang müssen Wechselspannungen
mit zwei verschiedenen Frequenzen miteinander kombiniert werden, d. h. die Signalspannung
mit der einen Frequenz, die mit .der Antenne empfangen und meistens in vorhergehenden
Stufen verstärkt wird, muß mit der örtlichen Wechselspannurig mit einer anderen
Frequenz, die von einem Oszillator im Empfänger selbst erzeugt wird, gemischt werden,
damit eine Zwischenfrequenz, die in der .gleichen Weise anoduliert ist wie die Signalspannung,
gebildet wird.
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Die üblichen Verfahren mit Überlagerungsempfang verwenden eine erste
Gleichrichter-oder Mischröhre, in der verschiedenen Gittern derselben Röhre die
Signalspannung (Eingangsfrequenz) und die im Empfänger selbst erzeugten Schwingungen
mit einer v erschiedenen Frequenz, die im Empfänger gewöhnlich durch einen Schwingkreis
mit einer besonderen Röhre erzeugt wird, zugeführt werden. Diese Mischung kann mit
Hilfe von zwei verschiedenen Röhrentypen bewerkstelligt werden. Die eine Röhre ist
die sogenannte Fü nfgittermischröhre (Pentagrid converter), bei der das Oszillatorgitter
das innerste Gitter in der Nähe der Kathode und das Signalgitter ein äußeres Gitter
ist. Diese Röhre dient sowohl als Mischröhre wie als Oszillatorröhre. Bei dieser
Röhre, bei der zwei Aufgaben gleichzeitig gelöst werden müssen, erheben sich verschiedene
Schwierigkeiten. Die beiden wichtigsten sind die Raurnladekopplung zwischen dem
Oszillator- und dem Signalteil und die Änderung der Oszillato,rfrequenz, wenn auf
diese Röhre eine automatische Lautstärkeregelung angewendet wird. Diese Schwierigkeiten
wurden bis zu einem gewissen Grade dadurch überwunden, daß man dje Steuerspannungen
einem inneren Gitter und die Überlagerungsspannungen einem äußeren Gitter zuführte.
Diese
Arbeitsweise verhinderte aber, eine Röhre zu bauen. die zugleich
als Oszillator- und als Mischröhre arbeitete, weil nämlich die Schwingungen erlöschen
würden, wenn das Signal- oder Steuergitter so negativ würde, daß der Elektronenstrom
zum Oszillatorteil unterbrochen wird. Für höhere Frequenzen hielt man es daher für
zweckmäßig, die sogenannten Geradeausmischröhren zu verwenden, die ein Steuergitter
und ein Oszillatorgitter besitzen und wobei die Oszillatorspannungen von einer besondereil
Röhre oder von einer besonderen Elektrodengruppe im gleichen Kolben, .die wie eine
besondere Röhre arbeitet, geliefert werden.
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Als man jedoch zu noch höheren Frequenzen überging, stellte sich heraus,
daß auch diese Mischröhre gewisse Nachteile besitzt. .die auf Laufzeiteneffekten
beruhen und dadurch hervorgerufen werden, .daß im ersten oder Steuergitter Strom
fließen konnte, wenn das zweite oder Oszillatorgitter eine sehr hohe Frequenz führte.
Man hat diese Erscheinung darauf zurückgeführt, daß Elektronen periodisch vom Oszillatorgitter
zurückgetrieben werden, wenn -dieses Gitter negativ wird, d. h. Elektronen, die
sich in dem Raum zwischen Steuer- und Oszillatorgitter befinden, werden zum Steuergitter
zurückgetrieben, wenn das Oszillatorgitter negativ ist. Es wurde gleichfalls entdeckt,
daß der Eingangswiderstand ,les Steuergitters bei hohen Frequenzen ziemlich niedrig
wurde und daß diese sogenannte Laufzeiten aufladung zum größten Teil gleichfalls
auf Elektronen zurückgeht, die vom Oszillatorgitter in die Nähe des ersten Gitters
zurückgestoßen werden.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine verbesserte Mischröhre
für Überlagerungsempfänger zu schaffen, bei der die oben beschriebenen Laufzeiteneffekte
praktisch beseitigt sind.
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In den bekannten Mischröhren ist die Kathode umgeben von einem Steuergitter,
einem Schirmgitter, einem Oszillatorgitter, dem die im Apparat erzeugten -Gberlagerungsschwingungen
zugeführt werden, einem zweiten Schirmgitter und einer Anode. Es sind auch Mischröhren
mit zwei Schirmgittern zwischen Oszillatorsteuergitter und Anode bekannt. Bei :ehr
hohen Frequenzen ist. die Zeit, die die Elektronen von der Kathode bis zur Anode
benötigen, lang genug, um zu ermöglichen, daß sich bewegende Elektronen in dein
Raum zwischen Steuergitter und Oszillatorgitter befinden. wenn dieses Gitter negativ
wird. Derartige Elektronen werden bisweilen von dein negativen Oszillatorgitter
zurückgestollen und kehren mit einer nennenswert vergrößerten Geschwindigkeit zum
Steuergitter zurück. Gemäß der Erfindung sind bei derartigen Mischröhren mit einem
inneren Steuergitter und einem äußeren Oszillatorgitter zwischen den beiden Steuergittern
Flächen - mit einem gegenüber den Gittern hoch positiven konstanten Potential so
angeordnet, daß sie .die Elektronen, die während der negativen Halbwelle der dem
äußeren Steuergitter zugeführten Wechselspannung von diesem zurückgetrieben werden,
abfangen oder absaugen und daran hindern, daß sie zum inneren Steuergitter gelangen.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Röhre läßt sich an Hand der
Abbildungen besser verstehen. In Abb. i ist ein Querschnitt eines gemäß der Erfindung
aufgebauten Elektrodensvstems dargestellt. Eine Kathode io wird von einem Steuergitter
i i, einem Schirmgitter 12, einem Oszillatorgitter 13, einem Schirmgitter 14. und
einer Anode 15 umgeben. Ein Bremsgitter 16 kann nötigenfalls noch hinzugefügt
werden. Jedes Gitter besitzt einander gegenüber angeordnete Seitenstreben: alle
Seitenstreben liegen in einer gemeinsamen Ebene. Bei einer derartigen Anordnung,
die einer üblichen Mischröhre entspricht, bewegen sich die Elektronen in zwei oder
weniger wohldefinierten Strahlen in entgegengesetzten Richtungen von der Kathode
fort, leas durch die Wirkung der Seitenstreben des Steuergitters zustande kommt.
Bei normalem Betrieb werden die Elektronen daran gehindert, die Anode
15 zu erreichen, wenn das Oszillatorgitter 13 infolge der angelegten
Oszillatorspannung negativ wird, und kehren in den Raum des Steuergitters durch
das sich auf hohem positivem Potential befindende Schirmgitter 12 zurück. Diese
zurückkehrenden Elektronen bewirken. daß das Steuergitter bei hohen Frequenzen einen
sehr geringen Eingangswiderstand aufwei.sf. Außerdem haben einige der Elektronen
so viel an Geschwindigkeit gewonnen durch den Wechsel des Oszillatorgitterpotential>
während der Zeit, in der sich das Elektron in dem .Raum zwischen Gitter 12 und Gitter
13 aufhielt, daß sie das negative Gitter ii erreichen können.
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Erfindungsgemäß wird zwischen dem Steuer- und dem Oszillutorgitter
und in der Reihe der Seitenstreben ein-Paar von Hilfselektroden 1; angeordnet, die
bezüglich des Steuer- und des Oszillatorgitters auf hohem positivem Potential gehalten
werden und vorzugsweise ein noch höheres Potential als das Schirmgitter 12 erhalten.
Infolge der hohen angelegten Spannung werden die Elektronen auf beiden Seiten in
den punktiert angedeuteten gekrümmten Bahnen zwischen Kathode und Anode abgelenkt.
Man erkennt daraus, daß die meisten Elektronen beträchtlich dichter an den Seitenstreben
vorbeifliegen, als
wenn die Elektroden 17, 17 nicht vorhanden wären.
Wenn unter diesen Umständen Elektronen zwischen Steuer- und Oszillatorgitter abgebremst
werden, dann kehren sie nicht mehr in die Nähe des Steuergitters zurück, sondern
in der durch die punktierten Linien angedeuteten Weise zu den Hilfselektroden 17,
17, die das höhere positive Potential besitzen. Diese zurückkehrenden Elektronen
sind nur in der einen Röhrenhälfte angedeutet, selbstverständlich findet dies aber
auf beiden Seiten statt. Auf diese Weise werden die normalerweise von dem Oszillatorgitter
in der negativen Halbwelle zurückgetriebenen Elektronen aus .dem Raum zwischen Steuer-und
Oszillatorgitter herausgefegt und unschädlich gemacht, so daß sie keinen Gitterstrom
und keinen geringen Steuergittereingangswiderstand erzeugen können. Es sind Mischröhren
bekannt, in denen sich zwischen den beiden Steuergittern eine mit der Kathode verbundene
elektronendurchlässige Elektrode befindet. Diese ist jedoch nicht imstande, die
zum ersten Steuergitter (Eingangssteüergitter) zurückgetriebenen Elektronen aufzunehmen
und hat demnach nicht dieselbe Wirkung wie die Hilfselektroden 17.
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Die in Abb.2 dargestellte Ausführungsform stellt eine Verbesserung
der in Abb. i dargestellten, dar. = Die in Abb. 2 gezeigte Ausführungsform vermeidet
besondere Hilfselek troden und die entsprechenden Zuleitungen und ergibt eine einfachere
Konstruktion, wobei die kleinen Hilfselektronen mit hohem Potential durch solche
mit geringerem Potential, aber viel größerer Fläche ersetzt sind. In dieser Ausführungsform
ist wiederum die Kathode 2o umgeben von einem Steuergitter 2i, einem Schirmgitter
22, einem Oszillatorgitter 23, einem Schirmgitter 24, einem Bremsgitter 25 und einer
Anode 26. Die Hilfselektroden 27 und 28 sind rinnenförmig ausgebildete Organe, die
an der Außenseite des Schirmgitters an den Gitterseitenstreben so befestigt sind,
daß zwei einander gegenüberliegende Schlitze für die von der Kathode .ausgehenden
Elektronengebildet werden. Diese Form besitzt die gleichen kennzeichnenden Vorteile
der Form in Abb. i, ist aber in der Konstruktion einfacher.
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nie bevorzugte Ausführungsform ist in Abb. 3 in einer Röhre mit Metallwandung
30 dargestellt. Das Elektrodensystem ist zwischen zwei Schirmen 31 und 32, die die
Glimmerisolierbrücken 33 und 34 tragen, welche ihrerseits die Elektroden isoliert
halten und voneinander trennen. Wie man am besten aus Abb. 4 erkennen kann, ist
die Kathode 35 röhrenförmig und mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Vorzugsweise
sind nur die flachen einander gegenüberliegenden Seiten mit Oxyd bekleidet, was
die Bildung von Elektronenstrahlen unterstützt. Die Kathode wird von einem Steuergitter
36 umgeben, dessen Drähte parallel zu den flachen oxydbekleideten Flächen der Kathode
verlaufen, während die Seitenstreben 36' sich gegenüber den unbekleideten Kathodenflächen
befinden. Das Steuergitter ist seinerseits umgeben von einem Schirmgitter 37, einem
Oszillatorgitter 38, einem Schirmgitter 39, einem Bremsgitter 40 und einer
Anode 41. Die Abfang- oder Hilfselektroden 42 bestehen aus rinnenförmigen Organen,.
die elektrisch mit den Seitenstreben des Schirmgitters verbunden und einander gegenüber
angeordnet sind, so daß ein Paar einander gegenüberliegender Schlitze oder Üffnungen
gebildet werden, durch die die Elektronenstrahlen von der Kathode zur Anode übergehen.
Diese :!£usführungsform stellt eine Verbesserung gegenüber den in den Abb. i und
2 wiedergegebenen dar.
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Eine noch andere Ausführungsform ist in Abb. 5 wiedergegeben, bei
der das.Oszillatorgitter 44 mit einem Paar einander gegenüberliegender Seitenstreben
45 ausgerüstet ist, die im Elektronenstrom, d. h. .:gegenüber den Schlitzen zwischen
den Hilfselektroden 42 angeordnet sind. Diese Streben veranlassen zusätzlich die
Primärelektronen, nach dem Verlassen der Kathode gekrümmte Bahnen zu beschreiben,
und stellen außerdem sicher, daß vom Oszillatorgitter zurückkehrende Elektronen
die festen Schirme der Hilfselekfroden am Schirmgitter treffen. Nur ein Teil -der
Elektronenbahnen ist -durch punktierte Linien angedeutet.
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Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Röhre in .einer üblichen Schaltung
ist in Abb.6 dargestellt. Die Schaltung umfaßt einen abgestimmten Kreis mit einer
Induktanz 5o und einer veränderlichen Kapazität 51, der zwischen Kathode 35 und
Steuergitter 36 geschaltet ist. Die Schirmgitter 37 und 39
sind an eine übliche
Spannungsduelle 4o angeschlossen; das Oszillatorgitter 38 ist mit der besonderen
Oszillatorröhre 52 verbunden. Der Ausgangsstrom der Anode fließt durch die Primärwindung
eines Kopplungstransformators 53.