DE673942C

DE673942C - Circuit for generating very short electrical waves using several discharge tubes

Info

Publication number: DE673942C
Application number: DER87672D
Authority: DE
Original assignee: PAUL GUENTHER ERBSLOEH; HANS KARL FRHR V WILLISEN
Current assignee: PAUL GUENTHER ERBSLOEH; HANS KARL FRHR V WILLISEN
Priority date: 1933-04-05
Filing date: 1933-04-05
Publication date: 1939-03-31

Description

Schaltung zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Wellen unter Verwendung von mehreren Entladungsröhren Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung für Sender und andere Generatoren, namentlich sehr hoher Frequenz, welche die Erzeugung beliebig großer Energiebeträge gestattet.Circuit for generating very short electric waves using of multiple discharge tubes The present invention relates to a circuit for transmitters and other generators, namely very high frequencies, which generate Any amount of energy is permitted.

Bei der Erzeugung sehr kurzer Wellen kann man die Leistung nicht dadurch steigern, daß man eine entsprechend starke Röhre wählt oder mehrere Röhren parallel schaltet, da die mit der Größe der Röhre bzw. die mit (ler Anzahl der Röhren wachsenden inneren Kapazitäten und die Kapazitäten der Verbindungsleitungen die Erzeugung gerade der höchsten Frequenzen unmöglich machen.When generating very short waves, you can't get the power through it increase that one chooses a suitably strong tube or several tubes in parallel switches, since the increases with the size of the tube or with the number of tubes internal capacities and the capacities of the interconnection lines generating straight make the highest frequencies impossible.

Man hat deshalb Schaltungen entworfen and ausgeführt, bei denen mehrere Röhren zur gleichzeitigen Schwingungserzeugung herangezogen werden.Circuits have therefore been designed and implemented in which several Tubes are used for the simultaneous generation of vibrations.

Bekannt sind Gegentaktschaltungen und Weiterbildungen davon, die jeweils eine gerade Anzahl gleicher Röhren erfordern, wenn die Schaltungen einwandfrei arbeiten sollen. Es sind auch bereits Abarten der Gegentaktschaltungen vorgeschlagen worden, bei denen Gitter und Anöde zweier verschiedener Röhren über ein resonanzfähiges System miteinander verbunden sind. Dabei arbeitet immer eine Röhre der Schaltung mit einer ihr zugeordneten in Gegentakt. Setzt eine Röhre aus, so fällt der Sender aus oder ändert zumindest wesentlich seine Frequenz.Are known push-pull circuits and developments thereof, each require an even number of equal tubes for the circuits to work properly should. Variants of push-pull circuits have also been proposed, where the grid and anode of two different tubes have a resonance-capable one System are interconnected. One tube of the circuit always works with one assigned to it in push-pull. If a tube fails, the transmitter drops or at least significantly changes its frequency.

Es sind auch Gleichtaktschaltungen bekannt, bei denen zwischen gleichartigen Elektroden zweier zusammenarbeitender Röhren ein Resonanzsystem liegt, welches elektrisch einer vollen Wellenlänge der erzeugten Schwingungen entspricht. Weiterhin ist es bekannt, mehrere Generatoren mit Hilfe einer besonderen Sammelleitung zu koppeln. Die beiden letztgenannten Schaltungen haben die Nachteile, daß die Strahlungs- und sonstigen Verluste durch die Vielzahl der Resonanzkreise ansteigen und daß bei Frequenzänderungen nicht nur die unmittelbar an den Röhren liegenden Systeme, sondern auch die zwischen zwei Generatoren liegenden Resonanzkreise bzw.. die einzelnen Abschnitte der Sammelleitung nachgestimmt werden müssen: Die erfindungsgemäße Schaltung weist gegenüber den bekannten Schaltungen eine Reihe von Vorteilen auf. Das Merkmal der Erfindung- ist darin zu sehen, daß eine größere, insbesondere ungerade Anzahl selbsterregter Generatoren von gleicher oder nahezu gleicher Frequenz mit Hilfe der eigenen, zwischen zwei kalten Elektroden derselben Röhre liegenden, vorzugsweise als lineare Leiter ausgebildeten Induktivitäten ihrer jeweils hochfrequenzmäßig geschlossenen, frequenzbestimmenden Schwingkreise zu einem Paralleldrahtsystem zusammengefaßt ist und daß im Zuge der Paralleldrahtleitung zwischen benachbarten Generatoren Koppelkondensatoren liegen; die entsprechend den abweichenden Eigenfrequenzen der Generatoren derart bemessen werden, daß die Generatoren gemeinsam mit einer Frequenz arbeiten.There are also common mode circuits known in which between similar Electrodes of two cooperating tubes create a resonance system, which is electrical corresponds to a full wavelength of the generated vibrations. Furthermore it is known to couple several generators with the help of a special manifold. The last two circuits have the disadvantages that the radiation and other losses increase due to the large number of resonance circuits and that with frequency changes not only the systems directly on the tubes, but also those between two generators lying resonance circuits or the individual sections of the collecting line must be readjusted: The circuit according to the invention has compared to the known Circuits have a number of advantages. The feature of the invention- is therein too see that one larger, especially uneven number of self-excited Generators of the same or almost the same frequency using their own, between two cold electrodes lying in the same tube, preferably as a linear conductor formed inductances of their respective high-frequency closed, frequency-determining Resonant circuits is combined into a parallel wire system and that in the course of Parallel wire line between adjacent generators are coupling capacitors; which are dimensioned in accordance with the deviating natural frequencies of the generators that the generators work together with one frequency.

Bei Verwendung von Röhren mit ungleichartig ausgebildeten und unsymmetrisch zur Kathode liegenden kalten rlektroden (Anode und Gitter) wird die Schaltung so aufgebaut, daß am Paralleldrahtsystem in Abständen von 7/4, von den Röhren aus :gerechnet, die Anodenseite bzw. Anodenseiten des einen Generators hochfrequenzmäßig in die Gitterseite bzw. Gitterseiten des benachbarten Generators übergehen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die kapazitive Belastung auf jeder Seite des Päralleldrähtsystems, über einen größeren Abschnitt betrachtet, annähernd gleich ist. Legt man jedoch Wert darauf, den Aufbau der Schaltung sowöhl einfach und übersichtlich als auch elektrisch völlig symmetrisch zu gestalten, so empfiehlt es sich, bei Röhren mit ungleichartigen kalten Elektroden die wirksamen Kapazitäten zwischen den kalten Elektroden und der Kathode durch zusätzliche Kapazitäten gleichzumachen. Drosseln oder Sperrkreise in den Gleichspannüngsleitungen werden dann überflüssig.When using tubes with unevenly designed and asymmetrical The circuit is made like this with cold electrodes (anode and grid) facing the cathode constructed that on the parallel wire system at intervals of 7/4, from the tubes: calculated, the anode side or anode sides of a generator in terms of high frequency in the Skip the grid side or grid sides of the neighboring generator. This arrangement offers the advantage that the capacitive load on each side of the paired wire system, considered over a larger section, is approximately the same. But if you put it down It is important that the structure of the circuit is simple and clear as well to make it electrically completely symmetrical, it is advisable to use tubes with dissimilar cold electrodes create the effective capacities between the cold ones Equalize electrodes and cathode by additional capacitance. Chokes or blocking circuits in the DC voltage lines are then superfluous.

In der erfindungsgemäßen Mehrfachschaltung kann eine größere, insbesondere ungerade Zahl von Röhren betrieben werden, von denen einzelne oder alle von verschiedener Einzelergiebigkeit, d. h. von verschiedener Type und Stärke sein können.In the multiple circuit according to the invention, a larger, in particular odd number of tubes are operated, some or all of which are operated by different ones Single yield, d. H. can be of various types and strengths.

Weiterhin kommen die Röhren mit verschiedenen Anoden- und Gitterspannungen betrieben werden, falls irgendein besonderer Verwendungszweck dies erforderlich machen sollte; nur müssen dann natürlich die galvanischen Verbindungen zwischen gleichartigen Elektroden in den Spannungsknoten unterbleiben.The tubes also come with different anode and grid voltages operated if any special purpose so requires should do; only then of course the galvanic connections between similar electrodes are omitted in the voltage nodes.

Die erfindungsgemäße Mehrfachschaltung stellt einen aus mehreren synchronisierten oder synchronisierbaren Generatoren aufgebauten Mehrfachsender oder -generator dar. Unter Generator soll eine in der Mehrfachschaltung synchron arbeitende Erregerquelle (Röhre) mit ihren zum resonanzfähigen System gehörigen Elementen, z. B. Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen, verstanden werden. Mit Erregerquelle wird der Teil des Generators bezeichnet, der durch veränderbares R, C öder L gekennzeichnet ist und dadurch die Umformung von einer Stromart in die andere (hochfrequente) ermöglicht. Erregerquellen können z. B: sein: Hochvakuumröhren, Gasentladungsröhren; Barkhausen - Kurzröhren, Magnetronröhren, Röhren, die so gebaut sind oder betrieben werden, daß sie eine fallende Charakteristik aufweisen (Dynatrons) usw.The multiple circuit according to the invention represents a multiple transmitter or generator built up from several synchronized or synchronizable generators. The generator should be an excitation source (tube) operating synchronously in the multiple circuit with its elements belonging to the resonant system, e.g. B. inductivities, capacitances and resistances can be understood. The part of the generator that is characterized by variable R, C or L and thus enables the conversion from one type of current to the other (high-frequency) is referred to as the excitation source. Pathogen sources can be, for. B: be: high vacuum tubes, gas discharge tubes; Barkhausen - short tubes, magnetron tubes, tubes that are built or operated in such a way that they have a falling characteristic (dynatrons), etc.

Die neue Mehrfachschaltung stellt eine Art Gleichtaktschaltung dar, die aber gegenüber den bisherigen Gleichtaktschaltungen den wesentlichen Vorteil hat, claß die Anordnung in elektrischer (Kosten-) und baulicher (Raum-) Hinsicht bedeutend günstiger ausfällt. Wurde bei den bisherigen Gleichtaktsendern die Frequenz geändert, so müßten nicht nur die Generätorsysteme; sondern auch die zwischen zwei benachbarten Generatoren befindlichen, in elektrischer Hinsicht eine halbe Wellenlänge großen Systeme nachgestimmt werden. Dies fällt bei der neuen Schaltung weg, da ja nach 214. schon das Nachbargeneratorsystem beginnt, das in Gleichtakt arbeitet und so angeschlossen ist, daß es das gesamte Paralleldrahtsystem nach Spannung und Phase im richtigen Sinne anregt.The new multiple circuit represents a kind of common mode circuit, However, compared to the previous common-mode circuits, this has the essential advantage has, claß the arrangement in electrical (cost) and structural (space) respect is significantly cheaper. With the previous common-mode transmitters, the frequency changed, so not only the generator systems; but also between two neighboring generators are half a wavelength from an electrical point of view large systems can be adjusted. This does not apply to the new circuit, because yes after 214. the neighboring generator system starts working in unison and is connected in such a way that it is the entire parallel wire system according to voltage and phase stimulates in the right sense.

Wichtig ist bei der Mehrfachschaltung die Kopplung zwischen den benachbarten Generatorsystemen, die die gleiche oder gegebenenfalls eine etwas abweichende Eigenfrequenz besitzen können. Ist die Kopplung zu schwach, so erschwert dies die Synchronisierung. Ist die Kopplung zu stark, so wirkt-sie stark verstimmend und erschwert evtl. sogar die Selbsterregung. Es ist bekannt, daß sich fest miteinander, z. B. galvanisch, über einen gemeinsamen Strahler gekoppelte Röhrengeneratoren liis zu einem gewissen Grade gegenseitig in der Frequenz mitnehmen, so daß eine Art Selbstsynchronisierung erfolgt. Es treten dabei leicht-Zieherscheinungen auf, so daß sich bald die eine und bald die andere Koppelfrequenz erregt.In the case of multiple switching, the coupling between the neighboring ones is important Generator systems that have the same or possibly a slightly different natural frequency can own. If the coupling is too weak, this makes synchronization more difficult. If the coupling is too strong, it has a strong detuning effect and may even make it more difficult the self-excitement. It is known that firmly with each other, for. B. galvanic, Tube generators coupled via a common radiator liis to a certain extent Degree take each other in frequency, so that a kind of self-synchronization he follows. There are easy signs of pulling on, so that soon the one and soon the other coupling frequency is excited.

Gemäß der Erfindung soll die zur Leistungssteigerung erforderliche Synchronisierung bei einer an sich wählbaren, aber eindeutigen Frequenz eintreten. Dies wird durch eine entsprechende Bemessung der Kopplung erreicht. Vorzugsweise soll von einer kapazitiven Kopplung Gebrauch gemacht werden, da sich diese leicht und ohne Beeinflussung der Schwingkreisdaten bzw. der Lage der Schwingkreiselemente verändern läßt. Es liegt natürlich im Sinne der Erfindung, die durch den Schaltungsaufbau gegebene induktive Kopplung benachbarter Kreise entsprechend den Anforderungen auszubilden oder geeignete Maßnahmen an der Erregerquelle zur Durchführung der Schaltung vorzunehmen.According to the invention, the required to increase performance Synchronization occur at a per se selectable but unambiguous frequency. This is achieved by dimensioning the coupling accordingly. Preferably should be made use of a capacitive coupling, since this is easy and without influencing the resonant circuit data or the position of the resonant circuit elements can be changed. It is of course within the meaning of the invention that the circuit structure given inductive Coupling of neighboring circles according to the Requirements or appropriate measures to be implemented at the source of the pathogen the circuit.

Versuche haben ergeben, daß die Grenzen, innerhalb deren die Generatoren sich einwandfrei synchronisierten, abhängig von der Größe der gegenseitigen, relativ schwachen Kopplung waren. Nach einmaliger Einstellung der Teilgeneratoren trat bei jeder Inbetriebnahme der Mehrfachschaltung die automatische Synchronisierung bei derselben Frequenz ein. Mit jedem zugeschalteten Generator wuchs die Leistung um den entsprechenden Betrag.Tests have shown that the limits within which the generators perfectly synchronized, depending on the size of the mutual, relative were weak coupling. After a one-time setting of the sub-generators joined the automatic synchronization with every commissioning of the multiple switching the same frequency. With every generator switched on, the power increased the corresponding amount.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsg normalen erni iißen Schaltung Trioden z' ist unter in Bild Verwendung i dargestellt. von Die Mehrfachschaltung besteht aus sechs Einzelgeneratoren. Stellt man sich die Mehrfachschaltung, deren einzelne Systeme z. B. ringförmig um einen Mittelpunkt angeordnet sein können, in einer Ebene abgewickelt vor, so bilden die Anoden- und die Gitterinduktivitäten ein Paralleldrahtsystem, an das alle %/2 eine Röhre angeschaltet ist, und zwar derart, daß alle 1/2 Anode A und Gitter G der folgenden Röhre die Seite des Paralleldrahtsystems wechseln; so daß bei sehr kleiner Gitter-Anoden-Kapazität Cgd der in Bild z gezeichnete Verlauf der Wechselspannungen E, im oberen Systemteil und Ett im unteren Systemteil auftritt. Ist Cga von endlicher Größe, so ergibt sich keine vollständige Sinuskurve mehr, da die Kapazität C", einen Ladestrom aufnimmt und dadurch das theoretische Spannungsmaximum auf dem System nicht mehr erreicht wird. Aus Bild i ist ersichtlich, daß die Anodenseite des einen Generatorsystems nach 2/q., von der Röhre aus gerechnet, hochfrequenzmäßig über den Kopplungskondensator Cl, in die Gitterseite des Nachbargeneratorsystems übergeht. In den Spannungsknoten der resonanzfähigen Systeme sind Leitungskreuzungen vorgesehen, um die Verbindung der zusammengehörigen Elektroden herzustellen. Der Überbrückungskondensator C;i im Kreuzungsknoten verkörpert den elektrisch neutralen Punkt zweier aneinanderstoßender Generatorsysteme, so daß an dieser Stelle die Zuführung der Gleichspannungen sowohl in konstruktiver als auch in elektrischer Hinsicht einwandfrei erfolgen kann.An embodiment of the normal circuit according to the invention Triodes z 'is shown using i in the picture. from The multiple circuit consists of six individual generators. If you imagine the multiple circuit whose individual systems e.g. B. can be arranged in a ring around a center point in Unwound in front of a plane, the anode and grid inductances form a parallel wire system, to which every% / 2 a tube is connected, in such a way, that all 1/2 anode A and grid G of the following tube is the side of the parallel wire system switch; so that with a very small grid-anode capacitance Cgd the one shown in figure z Course of the alternating voltages E in the upper part of the system and Ett in the lower part of the system occurs. If Cga is of finite size, there is no complete sinusoid more, since the capacity C "absorbs a charging current and therefore the theoretical one Voltage maximum on the system is no longer reached. From picture i it can be seen that the anode side of one generator system according to 2 / q., calculated from the tube, In terms of high frequency via the coupling capacitor Cl, in the grid side of the neighboring generator system transforms. There are line crossings in the voltage nodes of the systems capable of resonance provided to establish the connection of the associated electrodes. Of the Bridging capacitor C; i in the intersection node embodies the electrically neutral one Point of two adjoining generator systems, so that at this point the feed of the DC voltages, both structurally and electrically can be done.

Die neue Schaltung gewinnt um so mehr an Bedeutung, je höher die erzeugte Frequenz ist. Bei den höchsten Frequenzen wird eine Fremdsteuerung und damit eine Leistungssteigerung in Verstärkerkaskaden praktisch unmöglich, da meist unbeabsichtigte Selbsterregung eintritt oder die Fremdsteuerung andenweit technisch nicht durchführbar ist. Man kann also in solchen Fällen die Leistung eines Hochfrequenzgenerators nur noch dadurch steigern, daß man selbständige Generatoren zu synchronem Arbeiten in der angegebenen Schaltung veranlaßt.The higher the generated, the more important the new circuit becomes Frequency is. At the highest frequencies, an external control and thus a Increased performance in amplifier cascades is practically impossible because it is mostly unintentional Self-excitation occurs or external control is technically not feasible elsewhere is. So in such cases you can only use the power of a high frequency generator can be increased by using independent generators to work synchronously caused by the specified circuit.

Claims

PATENTA1 \ TSPRÜCI3E: i. Circuit for generating very short electrical Waves using multiple discharge tubes, characterized in that a larger, in particular an odd number of "self-excited generators of the same" or almost the same frequency with the help of your own, between two cold electrodes the same tube lying, preferably designed as linear conductors inductors their respective high-frequency closed, frequency-determining oscillating circuits is combined into a parallel wire system and that in the course of the parallel wire line coupling capacitors are located between adjacent generators, which correspond to the different natural frequencies of the generators are dimensioned such that the generators work together with a frequency. :

2. Circuit according to claim i, characterized in that that when using tubes with dissimilarly trained and asymmetrical Cold electrodes (anode and grid) facing the cathode on the parallel wire system at intervals of 1/4, calculated from the tubes, the anode side or anode sides of a generator in terms of high frequency in the grid side or grid sides of the skip the neighboring generator.

3. Circuit according to claim 2, characterized in that that when tubes with dissimilar cold electrodes are used, the effective ones Capacities between the cold electrodes and the cathode due to additional capacitances be made equal. q ..

Circuit according to Claim i, characterized in that Tubes of any single yield can be used.

5. Circuit according to claim i, characterized in that the tubes with different anodes and / or grid voltages operate.

6. A circuit according to claim i, characterized in that the inductive coupling between the. Generators also use the deviating natural frequencies of the generators is selected accordingly.

7. Circuit according to claim i, characterized marked that the individual generators including the connecting systems capable of resonance are arranged in a ring around a center point. B. Circuit according to claim i, characterized in that generators with falling current voltage characteristics be used. G. Circuit according to claim i and characterized in that the Tube generators are operated in Dynatron circuit, io: circuit according to claim i, characterized in that magnetron generators are used. i i. circuit according to claim i; characterized in that the tube generators are in braking field circuit operate. i2. Circuit according to Claims 1 and 2, characterized in that the tube generators are operated in a feedback circuit.