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Verstärkerschaltung für sehr hohe Frequenzen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verstärkerschaltung für sehr hohe Frequenzen, [)ei der zwischen das
Steuergitter und die Kathode einer oder mehrerer Verstärkerröhren ein auf die zu
verstärkende Frequenz abgestimmter Schwingungskreis eingeschaltet ist.
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Wenn dem Steuergitter einer Elektronenröhre eine Spannung sehr hoher
Frequenz zugeführt wird, so wird der das Steuergitter durchfließende Strom eine
Phasenverschiebung in bezug auf die Steuergittervorspannung aufweisen, infolge des
Umstandes, daß die Laufzeit der Elektronen in bezug auf die Periode der angelegten
Spannungen nicht vernachlässigbar klein ist. Infolge dieser Phasenverschiebung verhält
sich die Röhre in solcher Weise, als ob zwischen das Steuergitter und die Kathode
ein Ohmscher Widerstand eingeschaltet wäre. Es wird dadurch eine zusätzliche Dämpfung
des Gitterkreises herbeigeführt. Der zwischen Steuergitter und Kathode auftretende
scheinbare Ohmsche Widerstand wurde von C. J. Bakker und G. d e V r i e s in einem
in Physica a, S. 683 bis 697, Juli 1935, veröffentlichten Aufsatz berechnet.
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Gemäß diesem Aufsatz ist der Reziprokwert dieses Widerstandes gleich
wobei S die Steilheit der Kennlinie ist, welche den Zusammenhang zwischen dem das
Steuergitter durchfließenden Gesamtstrom und der Steuergitterspannung angibt, während
co die Kreisfrequenz der zugeführten Hochfrequenzspannung und a die Laufzeit der
Elektronen zwischen der Kathode und dem Steuergitter darstellt.
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Wenn die Verstärkung der Schaltung in üblicher Weise durch Änderung
der Steuergittervorspannung der Verstärkerröhren geregelt wird, so weist die Steilheit
und mithin auch der obengenannte scheinbare Widerstand für jede Einstellung der
Verstärkung einen anderen Wert auf. Es wird also für jede Einstellung der Verstärkung
eine verschiedene zusätzliche Dämpfung der Gitterkreise herbeigeführt, so daß auch
die Selektivität der Schaltung . für jeden Wert der Verstärkung verschieden ist.
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Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß in die
dem Anoden- und Gitterkreis gemeinsame Kathodenleitung der Verstärkerröhre bzw.
-röhren ein vorwiegend Ohmscher Widerstand eingeschaltet ist, der so bemessen ist,
daß der infolge der Phasenverschiebung zwischen der Steuergittervorspannung und
dem das Steuergitter durchfließenden Strom zwischen Steuergitter und Kathode auftretende
scheinbare Ohmsche
Widerstand ausgeglichen oder nahezu ausgeglichen
wird.
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Die Einschaltung eines Ohmschen Widerstandes in die Kathodenleitung
ist bei Ver-: stärkerschaltungen für sehr hohe Frequente für andere Zwecke bekannt.
Neu ist aber cie besondere Bemessung des in die Kathoden-" leitung eingeschalteten
vorwiegend Ohmschen Widerstandes, durch welche Bemessung die Abhängigkeit der Dämpfung
des Eingangskreises von der Röhrensteilheit beseitigt wird.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. - . .
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In der Zeichnung ist eine Schirmgitterröhre dargestellt, bei der das
Steuergitter und die Kathode mit einem abgestimmten Schwingungskreis verbunden sind,
der aus einer Selbstinduktion L und einer veränderlichen Kapazität C besteht. Die
durch die im Schwingungskreise auftretenden Verluste herbeigeführte Dämpfung wird
durch den Parallelwiderstand R dargestellt. In der Kathodenleitung der Röhre liegt
ein Widerstand Rk, und die Kapazität zwischen dem Steuergitter und der Kathode wird
durch Cgk dargestellt.
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Die Spannung über den Schwingungskreis beträgt V und die Spannung
zwischen dem Steuergitter und der Kathode Vg. Ferner ist der die Kapazität Cgl,
durchfließende Strom mit i, und der von der Anode und dem Schirmgitter aufgenommene
Strom mit ik bezeichnet.
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Ist nun die Rückwirkung der Anode und des- Schirmgitters vernachlässigbar,
so ist ik = Shg. Ferner ist i, = ja) Cg,7, # Vg, also V=Vg+ (ik -I-
i@) Rk =Vg [z --1- Rk(S -i- i C0 Cgk)1 -
Aus diesen Gleichungen
läßt sich die infolge der Anwesenheit des Widerstandes Ri, scheinbar parallel zum
Schwingungskreis auftretende Impedanz leicht errechnen. Diese Impedanz Zg
läßt sich wie die. Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstandes Rg und einer Kapazität
Cg auffassen. Die Kapazität Cg ergibt nur eine Verstimmung des Eingangskreises,
sie führt aber keine zusätzliche Dämpfung herbei. Die durch die Anwesenheit des
Widerstandes Rk bedingte Dämpfung wird also nur durch den Widerstand Rg bestimmt;
für die bei der Berechnung annähernd gefunden wird: Rg=co2 CgkRk (i --2SRk).
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fiese Dämpfung hat ein positives Glied: -C#j# Rk, das nicht
von der Steilheit ab-#id a gt, und ein negatives, also entdämpfendes i n # Glied:.-
2 a)2 S Cäa; Rh , das der Steilheit proportional ist. Der Wert des Widerstandes
Rk wird nun so gewählt, daß
oder
ist- diese Bedingung erfüllt, so beträgt die gesamte zusätzliche Dämpfung des Eingangskreises
des Schwingungskreises
Diese Dämpfung ist also von der Steilheit der Verstärkerröhre unabhängig, d. h.
die Selektivität der Schaltung ist von der Vorspannung der Steuergitter der Verstärkerröhren
unabhängig. Die Kapazität zwischen der Kathode und dem Heizfaden ist zu dem Widerstand
Rk parallel geschaltet. Wenn man diese Kapazität in die Rechnung einführt, so ergibt
sich, daß diese Kapazität keinen nachteiligen Einfluß auf die beabsichtigte Wirkung
ausübt. Nur soll man für den Widerstand Rk einen etwas kleineren Wert wählen, als
aus der obigen Rechnung hervorgeht.
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Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden gute Ergebnisse mit
einem Widerstand von zoo Ohm mit dazu parallel geschalteter Kapazität von 2o,uuF
erhalten.