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Ultrakurzwellenschwingungserzeuger mit einer Röhre mit zwei Elektrodensystemen
mit gemeinsamer Kathode Die Erfindung bezieht sich auf Schwingungserzeuger-für Ultrakurzwellen.
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In Schwingungserzeugern für Ultrakurzwellen mit Elektronenröhren verläßt
eine nicht unerhebliche Anzahl der von der Kathode emittierten Elektronen den Bereich
der Kathode außer Phase gegenüber den den Schwingungsstrom bildendem Elektronen.
Solche Elektronen entnehmen dem Schwingungskreis Energie, so daß der Schwingungs;
strom relativ gering und der Wirkungsgrad niedrig wird. Schwingungserzeuger des
Barkhaus.en-Typs, indeneinidiieElektronenröhren zur Erzeugung sehr kurzer Wellen,
beispielsweise von einer Länge unter i m, dienen, besitzen koaxiale Elektroden,
die in einem sehr geringen Abstand voneinander angeordnet sein müssen. Dies führt
jedoch dazu, daß die Ausgangselektrode, die meistens ein schraubenförmiges Gitter
ist; sehr klein sein muß, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung dementsprechend
verringert wird.
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Der @erfin@dungs,gemäße Schwingungserzeuger, .durch den sowohl die
Leistungsfähigkeit als auch der Wirkungsgrad erhöht wird, besteht- aus einer Röhre
mit zwei Elektro@densystem@en mit gemeinsamer Kathode, die zwei. selbständigen,
ausgangsseitig gekoppelten Generatorsystem-en -angehören und bei der das eine System
Schwingungar nach dem Prinzip der Elektronenpendelung infolge der Laufzeit der Elektronenerzeugt,
während das andere System mit einem gegen die Anode negativ voargespannten Gitter
arbeitet, wobei die beiden Systeme über die äußeren Kreise derart gekoppelt sind,
daß das zwemte System Elektronen von der Kathode oder ihrer Umgebung dann entnimmt,
wenn die Elektronen nicht zur Erzeugung von Schwingungen im ersten System beitragen.
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Im nachstehenden sind einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
an Hand der Abbildungen näher beschrieben.
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Die in der Abb. i dargestellte Anordnung besteht aus einem luftleeren
Gefäß, in dem eine Kathode i i, zwei. Gitter 12 und 13 und zwei Anoden 14 und 15
enthalten sind. Die Kathode i i kann aus zwei senkrechten Stützen 16 bestehen, die
eine Anzahl paralleler Heizlfäden 17 tragen. Diese Heizfäden können mit einem aktiven
Material, beispielsweise mit einem alkalischen Erdmetalloxyd, überzogen sein, wobei
jeder Heizfaden einzeln auf den Trägern 16 und 17 derart angebracht ist, daß sie
elektrisch parallel geschaltet liegen.
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jedes der Gitter 12 und 13 besteht aus. den Trägern 18, von denen
der eine als Zufährungsleitung für das Gitter dient, und einem
Drahtig.
Dieser ist zwischen den Trägern 18 schraubenförmig saufgewickelt, so daß
per vorzugsweise m einer parallelen Ebene zu der Ebene der Heizdrähte 17 liegt.
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Die Anoden i q. und 15 liegen parallel zu den Ebenen der Heizfäden
und der Gitter und werden von einem festen Stab 2o, der gleichzeitig als Zuführungsleitung
dient, getragen. Die Anoden 14 und 15 sind in unmiittelbamer Nähe der Gitter 12
und 13 auf, der entgegengesetzten Seite der Kathode i i angeordnet.
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Die Entladeröh-re, die in der Abb. r dargestellt ist, enthält somit
zwei getrennte Gitter= anodeneinheiten, die so miteinander verbünden werden können,
daß. sie zwei Trioden;-einheiten bilden, wovon die eine aus der Kathode i i, dddm
Gitter 12 und der Anode i q. und die andere aus der Kathode i i, dem Gitter 13 und
der Anode 15 besteht. Die beiden Schaltschemen ,in den Abb. 2 und 3 zeigen, wie
diese Trioden benutzt werden, um zwei Schwingungselemente zu bilden.
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In dem Schaltschema in Abb.2 sind das Gitter 13 und die Anode 14 'an
den entgegen,-gesetzten Enden einer Drosselspule 21 verbunden, deren Mittelanzapfung
über den Widerstand 23 mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle, beispielsweise
der Batterie 22, in Berührung steht. Ein veränderlicher Kondensator 24 kann mit
der Drosselspule 21 parallel ;geschaltet sein. In ähnlicher Weise sind das Gitter
12 und die Anode 15 an den eiltgegengesetzten Enden einer Drosaelspule 25 angeschlossen,
während die Mittelanzapfung dieser Drosselspule mit dem positiven Pol einer anderen
Spannungsquelle, beispielsweise der Batterie 26, verbunden ist. Parallel zur Drosselspule
25 kann sein veränderlicher Kondensator 27 geschaltet sein. Somit ist ein Schwingungserzeuger
des Barkhaüsen-Typs eilt standen, - der aus der Kathode i i,. dem als Ausgangselektrode
dienenden Gitter 12 und der als Reflexionselektrode dienenden Anode besteht. Außerdem
ist :ein Schwingungserzeuger mit negativem Gitter aus der Kathode i i, dem Gitter
13 und der Anode 14 entstanden.
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Bei der Erzeugung von Schwingungen in dem oben beschriebenen Barkhausen-Schwingungserzeuger
werden ,einige der von der Kathode i 1 emittierten Elektronen, die dem Gitter 12
und der Reflexionselektrode i q. zufließen, den Elektronen gegenüber, die den Schwingungsstromerzeuger,
außer Phase sein. In gewöhnlichen Schwingungserzeugern des Barkhausen-Typs absorbieren
solche Elektronen Energie aus dem Schwingungskreis mit dem Ergebnis, daß der Wirkungsgrad
verhältnismäßig -niedrig wird-.- Erfindungs;geinäß wird jedoch ein großer Teil dieser
Elektronen dazu veranla 13t, zu der Energie des Schwingungskreises. beizutragen,
wodurch eine relativ hohe Ausgangsleistung und ein hoher W'ir'-kungsgraderreicht
wird.
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Die Spannungen. des Gitters 13 und der Anode 15 sind
so geregelt, daß diese mit der Spannung des Ausgangsgitters i z ein Feld erzeugen,
dessen Spannung in--der- Ebene der Kathode i i im wesentlichen den Wert Null hat.
Durch Einstellung der Kondensatoren 24. und 27 können die Wechselspannungen, die
an dem Ausgangsgitter 12 und an der Anode 15 auftreten, eine ;gegenseitige
Phasenverschiebung.von etwa i8o°erhalten. Unter dieseil Verhältnissen bewegt sich
ein großer Teil der von der Kathode i i in Richtung auf das Ausgangsgitter 12 emittierten
Elektronen des Barkhaus:en-Elements, die außer Phase gegenüber den Elektronen sind,
die den Schwingungsstrom des Barkhausen-Elements bilden, in regelmäßigen Bündeln
durch das Gitter 13. - und- fließt zur Anode 15 im wesentlichen mit i8o°
Phasenverschiebung gegenüber den Elektronen, die von der Kathode i i zu dem Ausgangsgitter
12 fließen. Ein Ausgangs- oder Verbraucherkreis kann mit dem Ausgangsgitter 12 und
der Anode 15 durch eine Spule 28 induktiv mit der Drosselspule 25, wie in
der Abb. z dargestellt, gekoppelt sein. Der Strom in dem Ausgangskreis ist dann
gleich der Summe der Schwingungsströme, die zum Ausgangsgitter 12 und zur Anode
15 fließen.
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In dem Schaltschema der Abb.3 sind die Elektroden,der Anordnung mit
einem Lecher-System. geschaltet. Das Gitter 13 und die Reflexionselektrode 14 können
mit den parallelen Drähten 3o verbunden sein, die durch einen verschiebbaren Leiter
31 kurzgeschlossen sind. Der Leiter 31 ist durch den Widerstand 23
mit dem
negativen Pol einer Spannungsquelle 22 verbunden. In der gleichen Weise können das
Ausgangsgitter 12 und die Anode 15 mit den parallelen Drähten 32 verbunden werden,
die durch den verschiebbaren Leiter 33, der mit dem positiven Pol der Quelle 26
in Verbindung steht, kurzgeschlo,s!sen sind. Die Kapazität und die Induktivität
der mit den Elektroden verbundenen Leiter können in der bekannten Weise durch Verschiebung
der Kurzschlußleiter 31 und 33 an den Drähten 3o bzw. 32 entlang verändert werden.
Ein Ausgangskreis kann mit dem Ausgangsgitter 12 und der Anode 15 durch eine Drahtschleife
oder durch eine Spule 34 induktiv mit den Drähten 32 gekoppelt werden. Die Spannungen
in der Schaltung nach Abb.3 sind so geregelt und das Lecher-System ist derart abgestimmt;
daß. das erwünschte Feld mit der Spannung Null in der Ebene der Kathode i i erreicht
wird und daß die Wechselspannungen, die an dem Gitter 12 und an der Kathode 15 auftreten,
eine Phasenverschiebung zueinander
aufweisen, die im wesentlichen
i8o° beträgt, wie bereits an Hand der Abb. 2 beschrieben.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigt die Abb.4,
in dem die Elektroden einen Schwingungserzeuger mit zwei Elektroden und ein schwingungserzeugendes
Element mit negativem Gitter bilden. Die. Röhre i o enthält eine geradlinige Kathode
35, die indirekt geheizt werden kann, und eine Anode 36. Die Zuführungsleitung 37
für den Heizstrom der Kathode 35 kann direkt in der unteren Wand 38 der Hülle io
eingeschmolzen sein, während die Zuleitung 39 für die Kathode an einem Drahtende
40 befestigt werden kann, das ebenfalls in der unteren Wand 38 - eingeschmolzen
ist. Die Anode 36 kann ein gerader Stab sein, der-parallel zur Kathode 3 5 angeordnet
und in der unteren Wand 38 eingeschmolzen ist.
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In der unteren Wand 38 ist ein fester Metallstab 41 eingeschmolzen.
Dieser Stab trägt Metallplatten, die einen Flansch 42 und einen bogenförmigen Teil
43 mit verhältnismäßig großer Fläche besitzen. Ein schraubenförmig angebrachter
Draht 44 bildet das Gitter, ist an dem bogenförmigen Tei143 angeschweißt und umgibt
die Kathode 35 -und die Anode 36. An dem anderen Ende hat das Gittereine halbzylindrische
Form 45 koaxial zu der Kathode 35.
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In der unmittelbaren Nähe des Gitterteils 45 liegt eine weitere Anode
46, die ebenfalls halbzylinderförmigausgebildet ist. Diese Anode liegt koaxial zur
Kathode 35 und ist mit einem Flansch 47 versehen, der von dem in der unteren Wand
38eingeschmolzenen Stab 48 getragen wird.
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Die in den Abb.4 und 5 dargestellte Anordnung kann in einer .Schaltung
Verwendung finden, die in der Abb. 7 dargestellt ist. Hier kann die Anode 46 und
das Gitter 44 durch ein Lecher-System, das aus Iden parallelen Drähten 5o und einem
verschiebbaren, kurzschließenden Leiter 51 besteht, verbunden sein. Die Kathode
35 und die Anode 36 sind über einen abstiminbaren Kreis; # der aus der Drosselspule
52 und dem veränderlichen Kondensator 53 besteht, und über eine Stromquelle, beispielsweise
die Batterie 26, verbunden. Es ist leichtersichtlich, daß die- Kathode 35 und die'
Anode 36 auch mittels eines Lecher-Systems zusammengeschaltet sein können. Ein Verbraucherkreis
ist über die Spule 54 mit der Drosselspule 52 gekoppelt.
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Schwingungen werden durch den Schwingungserzeuger mit den beiden Elektroden
35 und 36,erzeugt. Ein Teil der Elektronen,- und zwar andere als die, die den Schwingungsistrom
zu der Anode 36 bilden, erhalten genügend Energie und Geschwindigkeit, um durch
das Gitter 44 durchzukommen, werden beschleunigt und von der Anode 46 auf Grund
deren positiver Spannung ;angezogen: Wenn diese Elektronen die Anode 46 in entsprechendem
Phasenverhältnis zu den Elektronen, die zu der Anode 36 fließen, erreichen, können
diese die durch die Anordnung erzeugte Schwingungsenergie unterstützen. Eine Methode,
um das richtige Phasenverhältnis zu erlangen, ist die, daß. .die Anoden 36 und 46
innerhalb der Hülle durch den Leiter 49 mit,-einander verbunden werden, wobei der.
Leiter 49 -,eine solche Induktivität besitzt, daß. die an den Anoden 36 und 46 auftretenden
Wechselspannungen eine Phasenverschiebung von i8o° besitzen. Andererseits. kann
dies auch durch eine Schaltungsanordnung außerhalb der Hülle erreicht werden.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigt die Abb.
6: in der die Entladeröhre eine geradlinige Anode 5 5 und zwei geTadlimmge Kathoden
56 und 57 besitzt, die auf beiden Seiten der Anode 55 und parallel zu dieser angeordnet
sind. Die, Kathoden 56 und 57 können in Reihe gescaltete Heizfäden oder indirekt
geheizt sein. Die Anode.55 und die Kathoden 56 und 5,7 werden von einem schraubenförmigen
Drahtgitter 58 umgeben, das zwei im wesentlichen halbzylindrische Abschnitte 59
und 6o besitzt, die koaxial zu den Kathoden 56 und 57 ,angeordnet sind. Direkt 'an
den Endabschnitten 59 und 6o sind halbkreisförmige Anoden 61 und 62 koaxial zu den
Kathoden angeordnet. Die Anoden 61 und 62 sind auf den Stäben 63 und 64 befestigt.
-In der Anordnung, die in der Abb.6 gezeigt ist, können die Kathoden 56 und 57 zusammen
mit der Anode 55 zwei Schwingungs!-erzeuger mit je zwei Elektroden bilden, während
die Kathoden 56 und 57; das 'Gitter 58 und die Anoden 61 und 62 je zwei Schwingungserzeuger
mit negativem Gitter bilden.-Diekverschiedenen Anoden sind zweckmäßig so angeordnet,
da:ß. die Ausgangsleistung der Vorrichtung gleich der Summe der Ströme der verschiedenen
Anoden ist.-