DE940418C - Mischroehre mit eingebautem Sekundaerelektronenvervielfacher - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 15. MÄEZ1956

F 4598 VIII c j 2ig

(Ges. v. 15. 7. 1951)

In modernen Empfangsisehaltungen werden heute allgemein Mischröhren zur Überlagerung der Empfangsfrequenz mit einer Oszillatorfrequianz verwendet. Diese Mischröhren bestehen im wesentlichen aus einer Glühkathode, einem normalen Steuergitter sowie einem diesem Steuersystem nachgeordneten weiteren Steuersystem, welches zur Einführung der Überlagerumgsfrequenz dient. Dabei wird das erste Steuergitter wie üblich im Raumladegebiet betrieben. Das zweite Steuersystem arbeitet nach dem Prinzip der sogenannten Verteilungssteuerung, d. h., es wird ein Teil des auf die Steuerelektrode zu fließenden Elektronenstromes auf eine Sammelelektrode gelenkt, während ein anderer Teil der Ausgangselektrode zugeführt wird.

Normalerweise besteht das Verteilungssystem aus einer positiven Beschleunigungselektrode, welche dem ersten Steuergitter nachgeordnet ist und die Rolle der Sammelelektrode übernimmt, und einem zweiten Steuergitter sowie gegebenenfalls weiteren Schirmelektroden, auf deren Bedeutung hier nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Dem zweiten Steuergitter wird die Überlagerungsfrequenz von einem Ctezillatorsystem geliefert, welches entweder in derselben Röhre mit eingebaut oder außerhalb der Röhre vorgesehen wird. Die Röhre besitzt jedoch eine Anzahl Nachteile, die Anlaß zu verschiedenen Änderungsvorschlägen gegeben haben. Es bildet sich nämlich in der Verteilungssteuerstufe zwischen dem Steuergitter und

der Beschleunigungselektrode eine Raumladung aus, deren Dichte im Rhythmus der Oszillatorfrequenz schwankt. Bei großen Steueramplituden kann es zu Verzerrungen durch Raumladung kommen. Unter anderem folgt z.B. die Raumladung in ihren Dichteschwankungen nicht trägheitslos der Steuerspannung. Außerdem werden Elektronen, die aus dem Steuerraum des ersten Steuergitters durch das Beschleunigungsgitter hindurch in den zweiten ίο Steuerraum gelangen, bei gesperrtem Verteilungsgitter zurückgedrückt und gelangen wieder in den Raum zwischen erstem Steuergitter und Beschleunigungsgitter, wo sie zu Störungen im Kreis des ersten Steuergitters Anlaß geben. Durch solche Verkoppelungen zwischen Eingangs- und Osizillatorkreis kann es zu Schwankungen der Frequenz des Oszillatorsystems kommen, die ebenfalls sehr unerwünscht sind.

Es ist bereits vorgeschlagen'worden, denArbeitspunkt des von einer steuerfähigen Glühkathode gelieferten Stromes bei Sekundärelektronenvervielfacherröhren z. B. durch negative Vorspannung des Steuergitters so weit zu verschieben, daß. das Steuersystem im Anlaufstromgebiet arbeitet. Es werden die Vorteile erhalten, daß bei einer festen geforderten Gesamtsteilheit der Ruhestromanteil im Ausgang wesentlich herabgesetzt und eine entsprechend geringe Belastung der Ausgangselektrode erzielt wird. Die Erfindung macht von diesem Vorteil Gebrauch und verbessert durch Anwendung dieses Prinzips auf eine Mischröhre gleichzeitig die Eigenschaften derselben.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Mischröhre zur Verwendung in einer Schaltung, bei der das erste Steuergitter im Anlauistromgebiet arbeitet und an den Eingangskreis gelegt ist, während das zweite nach dem Prinzip der Verteilungss'teueriung arbeitende Steuergitter mit dem Oszillator verbunden ist, innerhalb der Röhre vor der Anode eine an sich bekannte Anordnung zur Sekundärelektronenvervielfachung vorgesehen, die den Elektronenstrom auf die gewünschte Stromstärke bringt. Zweckmäßig wird die relative Steilheit des ersten Steuergitters, nämlich das Verhältnis von Steilheit zu Kathodenstrom, größer als 4 gewählt. Der in dem Sekundärvervielfacher entstehende Strom soll zweckmäßig nicht mehr als 100 mA betragen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß sich in dem Verteilungssteuersysteim keine störende Raumladung ergeben kann und daß die Rückwirkungen der Stromschwankungen in dem Verteilungssteuersystem auf das erste Steuergitter wegen der geringen Stromstärke ebenfalls so gering sind, daß ihnen keine praktische Bedeutung mehr zukommt. Es wird somit erreicht, daß Verkopplungen zwischen den beiden Steuergittern nicht mehr vorkommen, was sonst nur durch weitgehende Trennung der Steuergitter unter Verlust von Steuerempfindlichkeit möglich ist. Gleichzeitig ist aber mit der Erfindung noch der besondere Vorteil einer erheblich höheren Steilheit an dem ersten im Anlaufetromgebiet arbeitenden Gitter verbunden. Bei gleichen Kathodengrößen und vergleichbaren Ausgangsströmen läßt sich eine Steigerung dieser Steilheit um einen Faktor 10 gegenüber den bislang üblichen Mischröhren erreichen. Im folgenden werden an Hand der Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In Fig. ι ist R eine evakuierte RöhrenhüUe, z. B. ein Glasgefäß, in dessen Innern an dem einen Ende ein normaler Elektronenvervielfacher 5 eingebaut ist. In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Elektroden des Sekundärelektronenvervielfachers aus hintereinanderldegenden, leicht sekundäremittierenden Netzen 1 bis 8, die auf steigendem Gleichspan-"" nungspotential liegen. Wegen des homogenen Feldes vor dem Eingang des Netzvervielfachers und der großen Eintrittsöffnung ist dieser für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von NetzverviekEachern beschränkt.

Gegenüber idem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers befindet sich am anderen Ende der Röhre eine Glühkathode 9, deren Längsachse senkrecht auf den Flächen des Nefczvervielfachers steht.

Die Glühkathode ist umgeben von einem Steuergitter 10 sowie von einem Beschleunigungsgitter 11, welches gegenüber der Kathode auf positiver Spannung liegt. Die negative Vorspannung des Steuergitters und die positive Spannung der Beschleunigungselektrode sind erfinidungsgemäß so bemessen, daß das Verhältnis von Steilheit/tRuhestrom > 4 ist. Von der Kathode aus gesehen hinter dem Beschleunigungsgitter liegt das sogenannte \⁷erteilungsgitter 12, welches ein gegenüber der Besehleuiiigungsekktrode negatives Potential besitzt. Ferner ist ein weiteres Beschleunigungsgitter 13 vorgesehen. Je nach dem Potential des Gitters 12 wird ein mehr oder weniger großer Teil des Stromes durch die Maschen hindurchgelassen oder auf das Gitter 11 zurückgedrückt. Das ganze Steuersystem wird umgeben von einer kegelstumpfförmig gestalteten Elektrode 14. Dabei ist die weitere öffnung des Kegelstumpfes dem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers zugekehrt. Die Elektrode 14 kann negativ vorgespannt sein und lediglich zur Umlenkung der Elektronen auf den Sekundärelektronenvervielfacher dienen oder positiv vorgespannt und in diesem Fall mit sekundäremittierendem Material überzogen sein.

Zum Betrieb der Röhre werden dem ersten Steuergitter 10 die zu verstärkenden hochfrequenten Signale und dem zweiten Steuergitter 12 eine von einem Oszillator erzeugte Wechselspannung konstanter Amplitude zugeführt. Es ergibt sich dann vor dem Eingang des Sekundärelektronenvervielfachers ein mit der Schwebungsfrequenz modulierter Elektronenstrom, der nunmehr in bekannter Weise weiter verstärkt und schließlich einem Verbraucher zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Mischsystem, bei dem Elektroden zur Erzeugung der benötigten Oszillatorspannung in derselben Röhre angeordnet sind. Die Glühkathode 9 ist hier von zwei nebeneinanderliegenden Steuerelektroden umgeben. Von diesen ist das eine Steuergitter 10 von den weiter

oben beschriebenen gitterförmigen bzw. konusförmigen Elektroden umgeben, während das andere Steuergitter 15, welches vorzugsweise an dem von dem Sekundärelektronenvervielfacher abgewendeten Ende der Kathode liegt, lediglich von einer zylindrischen Anode 16 umschlossen ist und einen Teil eines normalen Triodensystems bildet. Die in diesem Hilfssystem erzeugte Oszillatorfrequenz kann dann in an sich bekannter Weise dem zweiten Steuergitter des Mischsystems zugeführt werden.

Um ein schwingungsfähiges System und ein im Anlaufstrotngebiet arbeitendes System miteinander in einer Röhre zu vereinigen, kann die Kathode auch aus zwei verschieden beheizten Abschnitten bestehen. Dabei liefert der stark beheizte Teil Elektronen für den Oszillator und der schwächer beheizte Teil solche für das Überlagerungssystem. Die Vornahme einer Verteilungssteuerung ist nicht allein auf die Verwendung der oben beschriebenen konzentrischen Gitter beschränkt. Es ist auch möglich, die positive Beschleunigungselektrode, die die nicht in den Sekundärelektronenvervielfacher gelangenden Elektronen auffängt, als den Elektronenstrom seitlich umschließenden Zylinder auzubilden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Mischröhre zur Verwendung in einer Schaltung, bei der das erste Steuergitter im Anlaufstromgebiet arbeitet und an den Eingangskreis gelegt ist, während das zweite Steuergitter, welches nach dem Prinzip der Verteilungssteuerung arbeitet, mit dem Oszillator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhre vor der Anode eine an sich bekannte Anordnung zur Sekundärelektronenvervielfachung vorgesehen ist, die den Elektronenstrom auf die gewünschte Stromstärke bringt.
2. 2. Mischröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorfrequenz von einem in der Röhre eingebauten Elektrodensystem geliefert wird, welches mit dem Mischsystem eine gemeinsame, jedoch im Oszillatorteil stärker beheizte Kathode besitzt.
3. 3. Mischröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Sekundär vervielfacher eintretende Strom nicht mehr als 100 .«A beträgt.
4. 4. Mischröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einer Schaltung, bei der das Verhältnis von Steilheit zu mittlerem Kathodenstrom größer als 4 gewählt wird.

   Angezogene Druckschriften:
   Recepteurs modernes de T. S. F., 1932, S. 379; Lehrbuch der Hochfrequenztechnik von Vilibig, 1937, S.238;
   deutsche Patentschrift Nr. 738 853.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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