DE807961C

DE807961C - Schaltung zur UEbertragung bzw. Erzeugung elektrischer Ultrahochfrequenzschwingungen

Info

Publication number: DE807961C
Application number: DEP26141D
Authority: DE
Inventors: Gesinus Diemer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1947-04-09
Filing date: 1948-12-23
Publication date: 1951-07-09
Also published as: CH266792A; BE481725A; US2596539A; FR964329A; GB692182A; NL73973C

Description

Schaltung zur Ubertragung bzw. Erzeugung elektrischer Ultrahochfrequenzschwingungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Crbertragung bzw. Erzeugung elektrischer Ultrahochfretluenzschwingungen (7 kleiner als 3 in) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter mit einem ein wenig vom Kathodenpotential abweichenden, vorzugsweise in bezug auf letzteres negativen Potential, eine Elektrode (Anode) mit einem gegenüber dem Kathodenpotential positiven Potential und eine Sekundäremissionselektrode mit einem gegenüber der Kathode bedeutend geringeren positiven Potential in der erwähnten Reihenfolge enthält, wobei die zu übertragenden Schwingungen bzw. die von den erzeugten elektrischen Schwingungen abgeleiteten Schwingungen zwischen Steuergitter und Kathode wirksam sind.
l)ie Ertindung hat den Zweck, eine solche Schaltung derart einzurichten, daß sich eine große Energieverst:irkung für ein breites Frequenzband ergibt.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das Steuergitter über eine kapazitive Verbin-Jung, die eine geringe Impedanz für die zu übertragenden bzw. die erzeugten Schwingungen hat, mit der Sekundäremissionselektrode verbunden ist und daß der Ausgangskreis zwischen der Anode und der Sekundäremissionselektrode bzw. dein Steuergitter angeschlossen ist. Die erwähnten kapazitiv miteinander verbundenen Elektroden werden dabei mit einem Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentials (Erde) verbunden.
Um den Einfluß der Selbstinduktionen der Zuführungsleitungen zu den erwähnten Elektroden auf die erwähnte kapazitive Verbindung möglichst gering zu machen, wird diese vorzugsweise im Innern der Röhre angeordnet.
Es ist bekannt, bei Schaltungen mit einer Entladungsröhre, die eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und außerdem eine Sekundäremissionselektrode enthält, in der Weise eine entdämpfende Rückkopplung zu erzielen, daß die Sekundäremissionselektrode über eine Kapazität mit dem Steuergitter verbunden wird. Die erfindungsgemäß ausgeführte Schaltung unterscheidet sich von dieser bekannten Schaltung darin, daß die Kapazität zwischen der Sekundäremissionselektrode und dem Steuergitter so groß ist, daß die erwähnten Elektroden für alle zu übertragenden Frequenzen praktisch die gleiche Hochfrequenzspannung besitzen. Dies bedeutet, daß beim Gegenstand der Erfindung die zwischen den erwähnten Elektroden vorhandene Kapazität in bezug auf alle anderen in der Röhre vorhandenen Elektrodenkapazitäten groß sein muß. Ein weiterer Unterschied zu der bekannten Schaltung besteht darin, daß bei letzterer der Ausgangskreis zwischen Anode und Kathode geschaltet ist, während es für die Erfindung wesentlich ist, daß sich der Ausgangskreis zwischen der Anode und dein Steuergitter bzw. der Sekundäremissionselektrode befindet, da lediglich in diesem Fall für Ultrahochfrequenzen eine große Verstärkung in einem verhältnismäßig breiten Frequenzband erhalten- werden kann.
Die Erfindung eignet sich vorzüglich zur Anwendung bei Röhren mit einer doppelseitig emittierenden oder zylindrischen Kathode und einem Gitter, das die Kathode wenigstens an der Stelle der emittierenden Schicht umgibt. Hierbei sind im allgemeinen die Zuführungsleitungen zu den verschiedenen Elektroden alle parallel oder nahezu parallel zueinander durch die Röhrenwand hindurchgeführt, und zur Verringerung der sogenannten Stiftdämpfung sind für jede Elektrode eine Anzahl von konzentrisch zueinander angeordneten Durchführungsstiften vorhanden. Hierbei kann die erwähnte Kapazität zwischen dem Steuergitter und der Sekundäremissionselektrode dadurch erhalten werden, daß das zylindrische Steuergitter am einen Ende mit einem flanschförmigen Ansatz versehen ist, der wenigstens teilweise eine Belegung eines Kondensators bildet, dessen andere Belegung mit der Sekundäremissiönselektrode in Verbindung steht. Der erwähnte flanschfdrmige Ansatz kann hier auch als Abschirmung zwischen der Anode und der Kathode dienen.
E=in weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, <laß die Sekundäremissionselektrode bedenkenfrei mit Kühlrippen versehen werden kann. Da diese Elektrode geerdet ist, vergrößern diese Kühlrippen die Streukapazität nicht. Bei Verwendung solcher Kühlrippen ist es weiter in einfacher Weise möglich, die erforderliche Kapazität zwischen Steuergitter und Sekundäremissionselektrode dadurch zu erzielen, daß der vorerwähnte, flanschförmige Ansatz des Steuergitters mit Kondensatorbelegungen versehen wird, die durch ein dünnes Dielektrikum, z. B. aus Glimmer, von den Kühlrippen getrennt sind, wobei letztere auch als Kondensatorbelegungen dienen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Fig. i ein Beispiel einer erfindungsgemäß ausgeführten Schaltung darstellt und die Fig. 2 und 3 schematisch angeben, wie die Kapazität zwischen dem Steuergitter und der Se-Icundäremissionselektrode erhalten werden kann.
In Fig. i bezeichnet i eine Röhre mit einer Katliode 2, einem Steuergitter 3, einer Sekundäreniissionselektrode .4 und einer Anode 5. Zwischen der Kathode 2 und dein Steuergitter 3 liegt der Eingangskreis 6, über den die zu übertragende Spannung auftritt. Wenn angenommen wird, daß <las Steuergitter eine Gleichspannung o hat, können die Spannungen der übrigen Elektroden z. B. wie folgt gewählt werden: Kathode + i V, Anode -+- 4oo V, Sekundäremissionselektrode + i 5o V. Es ist selbstverständlich, daß von diesen Werten abgewichen werden darf, aber wenigstens bei der beschriebenen Bauart muß die Anodenspannung etwa (las Doppelte der Vorspannung an der Sekundäreinissionselektrode sein.
Gemäß der Erfindung ist das Steuergitter 3 innerhalb der Röhre über die Kapazität 8 mit der Sekundäremissionselektrode 4 verbunden, wobei diese Kapazität in bezug auf die übrigen Röhrenkapazitäten so groß ist, daß die erwähnten Elektroden für die zu übertragenden Frequenzen praktisch gleiche Hochfrequenzspannungen haben. Diese Kapazität wird vorzugsweise so groß gewählt, wie im Hinblick auf den verfügbaren Raum in der Möhre und auf die Eigenschaften der Materialien möglich ist. In der Praxis ist ini allgemeinen ein Wert von 5o pF genügend; dieser Wert kann leicht erhalten werden.
Der Ausgangskreis 7 befindet sich zwischen der Sekundäremissionselektrode 4 und der Anode 5. Die Ausgangsspannung kann den Klemmen 9 entnommen werden.
Es hat sich ergeben, daß niit der beschriebenen Schaltung eine sehr befriedigende Energieverstärkung für ein breites Frequenzband erreichbar ist. So wurde z. B. für eine @N' ellenlänge von 4o cm ein Energieverstärkungsfaktor von 5o für eine Bandbreite von 2o MHz erhalten, während für eine Wellenlänge von ioo cm sogar ein Energieverstärkungsfaktor von 225 gemessen wurde für eine Bandbreite von 3,5 MHz und ein Faktor ioo bei 12 MHz.

Fig. 2 stellt schematisch den Aufbau des Elektrodensystems einer Röhre dar, die vorteilhaft in einer erfindungsgemäß ausgeführten Schaltung verwendet werden kann. In dieser Figur bezeichnet i die Glaswand der Röhre, deren Kathode 2 in der -lclisenrichtung angeordnet ist. Die Kathode wird völlig von dem Steuergitter 3 umgeben, das an einem Ende mit einer zur Abschirmung gegen die übrigen Elektroden dienenden Kappe 20 und am anderen Ende mit einem Ansatz 15 in Form einer ringförmigen IUetallscheibe versehen ist. Außer als Abschirmung zwischen der Kathode und den übrigen Elektroden und als gutleitender Übergang zwischen den Stiften und dem Gitterkörper dient diese Scheibe auch als Belegung eines Kondensators, mit dem die erforderliche Kapazität zwischen dem Steuergitter und der Sekundäremissionselektrode erhalten wird. Das Dielektrikum dieses Kondensators wird durch eine ringförmige Glimmerscheibe 16 gebildet, während die zweite Belegung durch einen Metallring 17 gebildet wird, der mit der Sekundäremissionselektrode 4 verbunden ist.

Die Anode 5 wird durch eine Anzahl von Stäben

gebildet. Auch die Sekundäremissionselektrode

kann aus Stäben bestehen, die vorzugsweise pro-

iiliert sind. Das Steuergitter 3 ist mit einer Anzahl

von längs eines Kreisumfangs angeordneten Durch-

fiihrtingsstiften i i verbunden. Die Durchführungs-

stifte für die Kathode sind mit io bezeichnet. Auch

die Anodenstäbe 5 sind durch die Wand hindurch-

geführt, wobei auch die Durchführungen auf einem

Kreisumfang verteilt angeordnet sind. Es können

z. B. vier Anodenstäbe vorhanden sein. Die Stäbe

der Sekundäremissionselektrode .4 sind mit Kühl-

rippen 18 versehen, die vorzugsweise, ähnlich wie

die Verbindung zwischen dem Steuergitter und den

ztigeliüi-igen Stiften, mittels einer Scheibe mit Stif-

ten 1-2 verbunden sind, die durch die Röhrenwand

liindtirchgeführt und wiederum gemäß einer Zy-

lindc@roberfläcbe angeordnet sind. Anstatt Stift-

durchführungen kann wenigstens für das Steuer-

gitter und die Sekundäremissionselektroden die an

sich bekannte Einschmelzung verwendet werden,

bei der scheibenförmige Ansätze dieser Elektroden

iii das Glas eingeschmolzen sind, welche Ansätze

über ihren ganzen Umfang mit den auswendigen

ltreiscn verbunden werden. Die Durchführungs-

stifte können außerhalb der Röhre mit Lecher-

systeinen in Form konzentrischer Röhren 13, 14

verbunden sein.

Fig. 3 zeigt die Art und Weise, in der die Kapa-

zität -zwischen dem Steuergitter und der Sekundär-

cinissionselektrode durch Anwendung der Kühl-

rippen als Kondensatorbelegungen erhalten werden

kann. Diese Figur ist ein Querschnitt senkrecht zu

der Achse des Elektrodensystems der Röhre.

hllerlll bezeichnet 2 wiederum die Kathode und 3

(las Gitter, (las aus einem weildelförmig auf die

Stützen 21 aufgewickelten Draht bestehen kann.

I)io Aliodenstäbe sind mit 5 bezeichnet und im

Elektronenschatten von Hilfsleitern ,22 angeordnet,

die finit dem Steuergitter 3 in Verbindung stehen.

1 )ie zwei Stäbe der Sekundäremissionselektrode

sind je finit einer Kühlrippe 18 versehen, auf deren

beiden Seiten Glimmerplatten 24 angeordnet sind,

die (las Dielektrikum des Kondensators bilden. Die

anderen Belegungen werden durch Metallplatten 23

gebildet, die mit dein Steuergitter in Verbindung

stellen. Diese Verbindung kann z. B. durch den in

Fig. 2 dargestellten, als Abschirmung dienenden

Flansch 13 hergestellt werden.

Außer zur Verstärkung kann die beschriebene

Schaltung auch zum Erzeugen von Schwingungen

angewendet werden; in diesem Fall ist eine Rück-

I<opplung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis

vorzusehen.

Claims

PATENTANSPRCCHE: i. Schaltung zur Übertragung bzw. Erzeugun(1 elektrischer Ultraliochfrequenzschwingungeil (? kleiner als 3 n1) mit einer Entladungsröhre, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter mit einem ein wenig vom Kathodenpotential abweichenden, vorzugsweise in bezug auf letzteres etwas negativen Potential, eine Elektrode (Anode) mit einem in bezug auf die Kathode positiven Potential und eine in bezug auf die Kathode bedeutend weniger positive Sekundäremissionselektrode in der erwähnten Reihenfolge enthält, wobei die zu übertragenden Schwingungen bzw. von der erzeugten elektrischen Schwingung abgeleitete Schwingungen zwischen dem Steuergitter und der Kathode wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter über eine kapazitive Verbindung mit einer für die zu übertragenden bzw. zu erzeugenden Schwingungen geringen Impedanz mit der Sekundäremissionselektrode verbunden ist und der Ausgangskreis zwischen der Anode und der Sekundäremissionselektrode bzw. dem Steuergitter angeschlossen ist.
2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität, über die das Steuergitter mit der Sekundäremissionselektrode verbunden ist, im Innern der Röhre angeordnet ist, wobei die Belegungen durch Vorsprünge oder Verlängerungen der erwähnten Elektroden oder auch durch die Elektroden selbst gebildet werden.
3. Schaltung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiv miteinander verbundenen Elektroden mit einem Punkt konstanten oder nahezu konstanten Potentials (Erde) verbunden sind.
4. Entladungsröhre zur Anwendung in einer Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die wenigstens eine Kathode, ein die Kathode umgebendes Steuergitter, eine Anode und eine Sekundäremissionselektrode in der erwähnten Reihenfolge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Steuergitter am einen Ende mit einem flanschförmigen Ansatz versehen ist, der wenigstens teilweise eine Belegung des Kondensators bildet, dessen andere Belegung mit der Sekundäremissionselektrolle in Verbindung steht, wobei der erwähnte flanschförmige .lnsatz gleichzeitig eine Abschirmung zwischen der Anode und der Kathode bildet.
5. Entladungsröhre zur Anwendung in einer Schaltung nach einem der Ansprüche i bis 3, die wenigstens eine Kathode, ein Steuergitter, eine Anode und eine Sekundäremissionselektrode enthält, dadurch gekennzeichnet, daß letztere mit Kühlringen versehen ist.
6. Entladungsröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen eine Belegung des Kondensators bilden, der zwischen (lein Steuergitter und der Sekundäremissionselektrode angeordnet ist.