DE967232C - Mischanordnung unter Verwendung einer geschwindigkeits- oder dichtegesteuerten Laufzeitroehre - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. NOVEMBEiR 1957

L so// Villa/2

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung bezieht sich auf Mischanordnungen unter Verwendung einer geschwindigkeits-oder dichtegesteuerten Laufzeitröhre, bei der die örtlich zugesetzten Oszillatorschwingungen in einem vom gemeinsamen Elektronenstrahl durchlaufenen Teil der Röhre erregt und die erzeugten Zwischenfrequenzschwingungen an einer Elektrode der gleichen Röhre abgenommen werden.

Im Gebiet normaler Hochfrequenzen ist es be~ kannt, bei Überlagerungsempfängern mit Mischoszillatorröhren zu arbeiten, in denen die Oszillatorfrequenz erzeugt und gleichzeitig die Mischung vorgenommen wird. Im Dezi- und Zentimeterwellenbereich werden bekanntlich Mischanordnungen häufig mit Laufzeit-Mischröhren ausgestattet, bei denen der Elektronenstrahl einerseits durch das Feld eines Oszillators und andererseits durch das von der Antenne stammende Feld derart gesteuert wird, daß am Ausgang die gewünschte ZF-Spannung auftritt. Üblicherweise werden hierzu zwei getrennte Röhren verwendet, was den erheblichen Nachteil mit sich bringt, daß die für die Zusammenschaltung der beiden Röhren notwendigen Leitungen in diesem Frequenzbereich beträchtliche Kapazitäten und Induktivitäten darstellen. Hinzu kommt der Aufwand für zwei getrennte Röhren.

Es sind deshalb bereits Mischanordnungen unter Verwendung einer geschwindigkeitsgesteuerten Laufzeitröhre bekannt, bei denen die örtlich zugesetzten Oszillatorschwingungen in einem vom ge-

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meinsamen Elektronenstrahl durchlaufenden Teil der Röhre erregt und die erzeugten Zwischenfrequenzschwingungen an einer Elektrode abgenommen werden, welche an dem der Elektronenstrahlquelle entgegengesetzten Ende der Röhre liegt. Diese Anordnungen besitzen jedoch eine Reihe erheblicher Nachteile, da es sich um komplizierte Spezialformen von Mehrsystemröhren handelt, bei denen hohe Anforderungen an die Konstruktion ίο der einzelnen Elektroden gestellt werden, wenn man erreichen will, daß in ein und derselben Röhre die Mischung durchgeführt und zu gleicher Zeit auch die notwendige Oszillatorfrequenz erzeugt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, beide Funktionen, die Mischung und zugleich die Schwingungserzeugung, in derselben Laufzeitröhre vorzunehmen, wird dadurch gelöst, daß im Zuge des gesteuerten bzw. modulierten Elektronen-Strahles ein als Oszillator arbeitender definierter Schwingungsraum angeordnet ist. Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, eine Laufzeitröhre für diesen Zweck durch den Einbau eines Reflektionsklystrons zu erweitern. Zu den bekannten Schwierigkeiten einer derartigen Klystronanordnung in bezug auf die Konstanthaltung der Frequenz treten aber dabei sehr kritische mechanische Forderungen auf. Es besteht nämlich bei den bekannten Anordnungen der Nachteil, daß die Klystronschwingungen parallel oder im spitzen Winkel zum Elektronenstrahl erzeugt werden. Deshalb muß man schräg gestellte, parabolisch geformte Reflexanoden verwenden, um die reflektierten Elektronen seitlich von einer Eintrittsblende des Strahles in den Schwingraum abzulenken. Der frequenzbestimmende Raum einer solchen Anordnung ist verhältnismäßig kompliziert, seine elektrischen Eigenschaften sind schwer zu beherrschen, und zwangsläufig wird ein mehr oder weniger großer Teil der Elektronen in den rückwärtigen Röhrenraum gelangen. Demzufolge ist die erzeugte Oszillatorfrequenz nicht nur von der Reflexion, vom Auftreffwinkel, sondern im Zusammenhang mit der Blende auch von den Betriebsspannungen der Röhre stark abhängig.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung durch die Anordnung eines einfachen und in seinen Abmessungen definierten Schwingraumes beseitigt, der eindeutige und stabile Verhältnisse schafft.

Auch für. den Fall, daß ein Reflexionsgenerator mit definierten Abmessungen, und zwar senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung angeordnet ist, bedarf es keinerlei mechanischen Aufwandes zur Einleitung des Elektronenstrahlses in diesen Raum. Eine Strahlführung oder -fokussierung bzw. besondere Blenden oder parabolische Teile können entfallen. Die zusätzliche Modulation des Elektronenstrahles mit der Eingangsfrequenz läßt sich auf zwei verschiedenen Wegen, nämlich in Form einer Geschwindigkeits- oder in Form einer Dichtesteuerung vornehmen. Diese beiden Wege sollen im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt schematisch eine geschwindigkeitsgesteuerte Laufzeitröhre, z. B. eine Heiische Kammer, bei der der von der Kathode 1 ausgesandte Elektronenstrahl 2 in bekannter Weise durch ein hochfrequentes Steuerfeld 3, einen Lauf raum 4 und ein Auskoppelfeld 5 geführt wird. Diese Laufzeitröhre erzeugt die Oszillatorfrequenz f₀. Anstatt diese Frequenz nun aus dem Kreis auszukoppeln, benutzt man den mit dieser Frequenz dichtemodulierten Elektronenstrahl zur weiteren Beeinflussung durch das Antennensignal f_o. In der Anordnung gemäß der Fig. 1 ist dies so durchgeführt, daß der aus dem Auskoppelfeld austretende Strahl noch durch ein drittes hochfrequentes Feld 6 geführt wird, welches z. B. von den Kapazitätsflächen eines Ε-Resonators gebildet wird, der von der Antenne gespeist wird. Der durch 4 nunmehr dichtemodulierte Strahl erhält dadurch eine zusätzliche Geschwindigkeitsmodulation mit einer anderen Frequenz (f_a), welche sich in einem Lauf raum 7 so auswirkt, daß auf die Anode 8 der Laufzeitröhre wieder ein dichtemodulierter Strahl auftritt, aus dem die Summen- bzw. Differenzfrequenz der beiden hochfrequenten Schwingungen als Zwischenfrequenz f_z herausgekoppelt werden kann. Da die Zwischenfrequenz meistens in der Größenordnung von über l=iom liegt, kann man in die Anodenleitung direkt den Zwischenfrequenzkreis, der aus konzentrischen Kreiselementen besteht, einschalten und daran die weiter zu verstärkende Zwischenfrequenz abgreifen. Aus dem Oszillatorkreis f₀ wird keine wesentliche Leistung entnommen, es genügt daher, wenn das Oszillatorrohr lediglich anschwingt; man kann also mit verhältnismäßig kleinen Strahlröhren, d. h. mit einem für kleine Leistung dimensionierten Rohr arbeiten.

Eine weitere Möglichkeit, eine Geschwindigkeitssteuerung der Elektronen zur Erzeugung der Zwischenfrequenz vorzunehmen, besteht darin, den Antennenkreis vor dem Oszillatorteil anzuordnen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Bei dieser Röhre tritt der kontinuierliche Strahl hochbeschleunigter Elektronen zunächst in das an den Antennenkreis angeschlossene Feld 9 ein, wird dort in seiner Geschwindigkeit moduliert und tritt dann als schwachmodulierter Strahl in den eigentlichen Oszillator 10 ein. Der dieses Rohr verlassende Strahl ist dadurch wieder mit beiden Frequenzen dichtemoduliert und kann den in der Anodenleitung angeordneten Zwischenfrequenzkreis anregen. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der ersten liegt darin, daß der Lauf raum 7 aus Fig. 1 entbehrlich wird, da sich die Geschwindigkeitssteuerung durch das Antennensignal in dem Laufraum des Oszillatorteils auswirken kann.

An einem weiteren Beispiel (Fig. 3) sei gezeigt, wie eine derartige geschwindigkeitsgesteuerte Vorsteuerung beispielsweise in Verbindung mit einem Reflexionsgenerator durchgeführt werden kann. Der aus der Kathode 1 austretende Elektronenstrahl wird zunächst durch ein Gitter 11 hoch beschleunigt und durchsetzt dann beispielsweise ein las erstes Steuerfeld, welches vom Gittern und 12

gebildet wird und am Ende einer hier nicht gezeichneten abstimmbaren konzentrischen Λ/4-Leitung liegt; dieses Steuerfeld wird vom Antennensignal gespeist. Dann tritt dieser schwach geschwindigkeitsmodulierte Strahl durch das Feld 13 eines E-Resonators 14, welcher mit der Reflexionselektrode 15 den Oszillatorteil der Röhre bildet. In der Spannungszuführung zur Reflexionselektrode liegt wieder der Zwischenfrequenzkreis f_z, welcher aber diesmal nicht, wie bei den vorher geschilderten Ausführungen, durch den auf der Anode auftretenden Konvektionsstrom, sondern durch Influenzwirkung der vor der Anode reflektierten Elektronen angeregt wird. Eine solche Röhre kann auch als Einfeld-Laufzeitrohr verwendet werden, sofern das Feld 13 genügend lang ist. An Stelle der Reflexionselektrode tritt dann eine normale Anode, über die der mit der Zwischenfrequenz modulierte Strahlstrom abfließt.

Die andere Methode der Mischung mit Hilfe einer Dichtevorsteuerung sei an Hand von Fig. 4 geschildert. Bei dieser Anordnung erfolgt die Steuerung der Elektronen durch das Antennensignal, bevor die Elektronen auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden. Dies ist z. B. möglich, wenn zwischen Kathode und dem etwa auf Nullpotential liegenden Steuergitter 16 der Antennenkreis wiederum in Form einer hier nicht gezeichneten konzentrischen Rohrleitung angeschlossen ist.

Dieser schwach dichtemodulierte Strahl wird auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und tritt dann in den Oszillatorteil 17 mit der Oszillatorfrequenz f₀ der Röhre ein. Dieser Oszillatorteil kann selbstverständlich auch wieder als Heilscher Generator, als Reflexionsgenerator oder irgendwie anders ausgebildet sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, empfindlicher als die vorher beschriebenen zu sein, da man mit kleinen Antennenspannungen bereits eine beträchtlicheDichtesteuerung erhält. Bei dieser zweiten Methode wird die Dichtesteuerung meist jedoch nicht ganz rein zu erzielen sein, vielmehr wird durch den Antennenkreis bereits eine geringe Geschwindigkeitsvorsteuerung, wie sie an Hand der ersten drei Figuren geschildert wurde, auftreten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Mischanordnung unter Verwendung einer geschwindigkeits- oder dichtegesteuerten Lauf-Laufzeitröhre, bei der die örtlich zugesetzten Oszillatorschwingungen in einem vom gemeinsamen Elektronenstrahl durchlaufenen Teil der Röhre erregt und die erzeugten Zwischenfrequenzschwingungen an einer Elektrode abgenommen werden, welche an dem der Elektronenstrahlquelle entgegengesetzten Ende der Röhre liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischröhre selbst einen symmetrischen und in seiner räumlichen Ausdehnung in bezug auf den Elektronenstrahl eindeutig definierten Oszillatorraum enthält und daß der diesen Raum durchsetzende Elektronenstrahl zugleich an einer anderen Stelle der Röhre mit der Eingangsfrequenz geschwindigkeits- oder dichtemoduliert ist.
2. 2. Mischanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oszillatorraum ein Heilscher Generator mit gegenphasig schwingenden Feldern angeordnet ist.
3. 3. Mischanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Oszillatorraum ein senkrecht zur Strahlrichtung der Elektronen angeordneter Reflexionsgenerator mit oder ohne Laufraum dient.
4. 4. Mischanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis für das Eingangssignal in Form einer konzentrischen Rohrleitung oder Paralleldrahtleitung ausgebildet ist.
5. 5. Mischanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zwischen Kathode und erstem Steuergitter der Röhre angeordnet ist.
6. 6. Mischanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis auf das Antennensignal abstimmbar und auch der Oszillatorraum abstimmbar ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   österreichische Patentschriften Nr. 144 195,

   535;

   schweizerische Patentschrift Nr. 224052;

   französische Patentschrift Nr. 840676;

   Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, Oktober 1939, S.130;

   Radio Amateur, Juni 1939, S. 347/348.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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