Röhren 1934 in Europa, Teil V, Mischröhren

Veröffentlicht in Glasröhren in traditioneller Quetschfuß-Technik (REN904, AF7)

Fortsetzung von Teil IV

Mischröhren

Eine der bedeutsamsten Entwicklungen der Rundfunkröhren 1934 war die vorläufige Vervollkommenung der Mischröhren für die nächsten Jahre. Daher wird hier der Bericht über die damals neuen Mischröhren von 1934 aus der Firmenzeitschrift "Die Telefunken-Röhre" wiedergegeben. Autor ist Karl Steimel, der zugleich als Erfinder der Hexoden-Trioden bezeichnet werden kann.

 

 

 
ACH1, AK1, BCH1, RENS1224, RENS1234, 2A7, 6A7, 6A8, 6F7

 

Die neuen Mischröhren

1. Teil, von K. Steimel

Einleitung

Die Rundfunkröhren -Saison 1934/35 bringt zwei neue Mischröhren. In der systematischen Bezeichnungsweise sind es die Typen ACH1 (*1) und AK1. Die wesentliche Neuerung dieser Röhren gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ist die Möglichkeit der Verstärkungsregulierung in der Mischröhre selbst. Mit diesen Mischröhren ist ein Schritt weiter in der Mischrohr-Spezialentwicklung getan, die im Vorjahre mit den Hexoden begonnen wurde.                               

Vorliegender Aufsatz soll nun weniger eine genaue technische Beschreibung der neuen Röhren, ihrer Eigenschaften und ihrer Schaltungen bringen, er soll vielmehr eine Art Plauderei des Entwicklers über die Gesichtspunkte sein, die der Entwicklung zugrunde lagen. In diesem Rahmen sind kurz die verschiedenen Möglichkeiten einer Mischrohrentwicklung zu betrachten und nach Prüfung ihrer technischen Möglichkeiten und ihrer Leistungsfähigkeit kritisch gegeneinander abzuwägen.

So wird der vorliegende Bericht erst einen Rückblick auf die frühere Entwicklung bringen, dann die Grundlagen der Neuentwicklung skizzieren und über diese in ihren wesentlichen Zügen berichten. In der ganzen Art seiner Anlage ist dieser Bericht mehr als Basis für einen Zyklus über Fragen des Mischrohrproblems gedacht, die in zwangloser Folge in den späteren Heften erscheinen, statt dass er jetzt bereits erschöpfend die anzuschneidenden Fragen behandeln soll.

*1 Die der ACH1 (Wechselstrom) entsprechende Gleichstromtype ist die BCH1 

      
Rückblick auf die bisherige Mischrohr-Entwicklung.

Vor mehreren Jahren setzte in Deutschland eine neue Periode der Überlagerungsempfänger-Entwicklung ein, die außerordentlich stark anwuchs, und in diesem Jahre ist es bereits so, dass fast der Gesamtanteil der Geräte der hohen und mittleren Preisklasse nach dem Superprinzip gebaut wird. Der starken Entwicklung des Überlagerungsempfängerbaues ging eine ebenso heftige Entwicklung der Mischrohrfrage parallel. Man kann sogar behaupten, dass die starke Entwicklung der Mischrohrfrage mit ein wesentlicher Anstoß für das energische Aufblühen des Überlagerungsempfängerbaues war, da die Mischstufe doch mehr oder weniger das Herz des Überlagerungsempfängers ist.
                    
Die vor einigen Jahren neu aufgekommenen Überlagerungsempfänger besaßen als Mischröhre entweder eine Doppelgitterröhre oder eine Schirmgitterröhre in kathodenerregter Rückopplungsschaltung. Gelegentlich wurde auch ein getrennter Überlagerer benutzt, wobei dann die Überlagerungsspannung entweder in die Kathode, auf das Schirmgitter oder in geeigneter kapazitiver Spannungsteilerschaltung auf das Steuergitter gegeben wurde.

Die Schaltungen mit der Doppelgitterröhre haben keine große Bedeutung erlangt, obwohl die Doppelgitterröhre bereits einen gesunden Kern einer Mischrohrentwicklung in sich trug. Die Doppelgitterröhre selbst war aber seinerzeit nicht besonders für den Mischvorgang durchentwickelt und zeigte deshalb eine geringe Leistungsfähigkeit. Ihre Mischverstärkung war nicht wesentlich größer als 1. Die Hauptschwierigkeit der Doppelgitterröhre bestand in der kapazitiven Kopplung zwischen dem Oszillator- und Eingangskreis über die Kapazität zwischen Raumlade- und Steuergitter.

Die kathodenerregte Rückopplungsschaltung bei Schirmgitterröhren hat sich verhältnismäßig gut gehalten, vor allen Dingen wegen ihrer guten Verstärkungseigenschaften. Einen besonderen Impuls, vielleicht aber auch den letzten, hat sie durch die Pentodenentwicklung bekommen, durch die ein Teil der Schwierigkeiten beseitigt wurde und die Verstärkung noch Anwuchs. Auch bei dieser Schaltung wirkt sich die kapazitive Kopplung zwischen Oszillator- und Eingangskreis ungünstig aus, obwohl in diesem Falle die Verkopplung der Kreise an sich schon wesentlich kleiner ist als bei der Doppelgitterröhre, da die Kathode nur zu einem geringen Teil an den Oszillatorkreis angekoppelt ist. Gelegentlich wurde auch versucht, durch Neutralisations-Schaltungen über diese Schwierigkeit hinwegzukommen. Bei Schirmgitterröhren erwies sich ferner die durch die Sekundäremission bedingte starke Streuung des Verhältnisses von Schirmgitter und Anodenstrom als gefährlich (*2).

Die kathodenerregte Rückkopplungsschaltung stand bei ihrem Auftreten in Deutschland noch unter einem besonderen Unglücksstern. Die Apparatebauer, die diese Schaltung entwickelten, waren ohne engere Fühlungnahme mit der Röhrenentwicklung vorgegangen. Dies zeigte sich bald darin, dass die damals zur Verfügung stehenden Röhren nur mit größerem Ausfall für diese Schaltung verwendbar waren. Da in dieser Schaltung die Überlagerungsspanung zwischen Faden und Schicht (Katode) liegt, muss zwischen letzteren eine außerordentlich gute und zeitlich konstante Isolation gefordert werden. Gelegentliche kleinere Isolationsschwankungen, wie sie bei diesen hochtemperierten Werkstoffen in der Kathode nicht verwunderlich sind, bewirken eine Modulation der Oszillatorspannung und treten als Krachgeräusche in Erscheinung.

Die tieferen Gründe, warum diese Schaltung im Endkampf um die günstigste Form der Mischröhre wahrscheinlich nicht in Frage kommen wird, sollen etwas später auseinandergesetzt werden, nachdem vorher noch die anderen vorliegenden Entwicklungsrichtungen durchgesprochen sind.

Die Neubelebung der Überlagerungsempfänger-Entwicklung und die Mischröhrenschwierigkeiten im ersten Jahre führten im Jahre 1932 zu einer neuen Entwicklungsrichtung im Mischrohrbau. Getrennt und völlig unabhängig voneinander ging die Entwicklung in Deutschland und in Amerika, die aber seltsamerweise zu auf ähnlichen Prinzipien aufgebauten Röhren führte. Das Endresultat der amerikanischen Entwicklung war die Pentagridröhre, die deutsche Entwicklungslinie basierte auf dem Hexodengedanken. Zufällige Schwierigkeiten der Pentagridentwicklung ließen noch die Parallelentwicklung der Pentode-Triode aufkommen, die aber nicht besonders besprochen zu werden braucht, da sie an sich nichts Neues darstellt.

Die Hexodenentwicklung (*3) hatte sich zum Ziel gesetzt, von der Röhrenseite aus eine möglichst optimale Basis für den als Spitzengerät am Markt auftretenden Funfröhrensuper zu entwickeln. Die dabei zu lösenden Aufgaben tretenden in zwei Hauptgruppen: das Mischrohrproblem und die hochwertige Fadingregulierung. Die Ergebnisse dieser Entwicklung sind die Mischhexode und die Fadinghexode.

Obwohl die Fadinghexode an sich eine allgemeinere Bedeutung hat, steht sie doch im engsten Zusammenhang mit dem Mischrohrproblem und soll deshalb von dieser Seite aus noch kurz gestreift werden. Eine sehr wichtige Teilfrage des Mischrohrproblems ist die Oberwellenfreiheit der Mischung. Neben den Oberwellen des vom Oszillator gesteuerten Stroms spielen die in der Mischröhre sich bildenden Oberwellen der Hochfrequenz eine grundlegende Rolle. Sowohl Theorie wie Praxis zeigen, dass diese Oberwellen mit höheren Potenzen der Eingangsspannung anwachsen. Die konsequente Schlussfolgerung ist dann die, dass die Oberwellenfrage des Mischrohrs am besten so zu beherrschen ist, dass bei größerem Eingang durch eine geeignete Vorröhre eine möglichst starke Abschwächung der ankommenden Hochfrequenz stattfindet.

Die Durchbildung dieses Grundgedankens (*4) hat sich tatsächlich als sehr gesund herausgestellt, und auch heute gilt es trotz der neuen Fadingmischröhre immer noch als die beste Lösung eines hochwertigen Überlagerungsempfängers, vor der Mischröhre eine stark regelnde Vorröhre zu benutzen.

Die Mischhexode sollte in erster Linie die bereits vorhin erwähnten Schwierigkeiten, wie Kopplung zwischen Eingangs- und Oszillatorkreis, Modulation durch Kathodengeräusche und Abhängigkeit des Schwingens vom Verhältnis von Schirmgitter- und Anodenstrom, beseitigen. Wie dies im einzelnen erreicht wurde, braucht hier nicht mehr auseinandergesetzt zu werden, dazu sei auf die frühere Abhandlung verwiesen.

*2 Siehe hierzu: Die Telefunken-Röhre 1 (1934) 31.
*3 Siehe hierzu: K. Steimel, Telefunken-Zeitung 65 (1933) 33.
*4 Dieses Prinzip stammt von K. Wilhelm, Telefunken.

Schlussfolgerungen aus den Eigenschaften der bisherigen Mischrohrschaltungen

Die Beurteilung verschiedener Mischrohrprinzipien dürfte schwer ganz einheitlich durchzuführen sein. Im Gegensatz zu den Aufgabenstellungen für alle anderen Röhren ist die Aufgabenstellung für ein Mischrohr sehr komplexer Natur. Bei einem Rohr für Geradeausverstärkung verlangt man eindeutig höchste Verstärkung und für Hochfrequenz-Verstärkerschaltungen geringe Bedämpfung des Ausgangskreises. Diese Forderungen sind identisch mit der Bedingung höchster "Güte" der Röhre. Ein Endrohr soll beste Qualität bei guter Verstärkung und hohem Wirkungsgrad geben. Bei der Fadinghexode komplizieren sich zwar die Bedingungen schon, indem außer den Eigenschaften einer guten Verstärkerröhre noch eine möglichst scharfe verzerrungsfreie Regelung bei kleinster Regelspannung verlangt wird. Das Mischrohr bietet dagegen eine Summe von Aufgaben, über deren gegenseitige Wertung noch keine eindeutigen und übereinstimmenden Meinungen vorhanden sind. Bereits bei den beiden noch am klarsten fassbaren Forderungen sind die Ansichten stark verschieden. Ein Mischrohr soll möglichst gute Verstärkungen haben und oberwellenarm arbeiten. Bereits hier herrscht keine Einigkeit, wie weit man diese Forderungen gegeneinander abzugleichen hat, denn es ist ja bekannt, dass es sich hier um zwei sich im Grunde widersprechende Anforderungen handelt Die Beurteilung dieser Frage hängt außerdem vom Anwendungszweck ab. Bei einem Großsuper mit genügenden Verstärkungsreserven spielt die Empfindlichkeitsfrage eine geringere Rolle, bei einem Kleinsuper dagegen im Augenblick die Hauptrolle. Dabei müsste eigentlich für einen Kleinsuper die Oberwellenfrage noch viel wichtiger sein als für einen Großsuper, weil er mit einer kleineren Vorselektion auskommen soll.

Bei der Apparateentwicklung des letzten Jahres zeigt sich typisch, dass die vorhin aufgeworfene Alternativfrage bei der Wahl des Mischrohrs grundlegend war. Die Dreirohrsuper arbeiten praktisch meist mit der Hochfrequenzpentode, die eine etwa zwei- bis dreimal größere Verstärkung als die Mischhexode hat, allerdings mit den später genannten Nachteilen. Bei größeren Geräten, in denen die Verstärkungsfrage eine geringere Rolle spielt, hat man sich in den meisten Fällen, um der anderen Vorzüge willen, für die Mischhexode entschieden.

Bei der Beurteilung der Mischrohrfrage auf lange Sicht hin, also insbesondere dann, wenn es gilt, eine Entscheidung zu treffen, in welche Richtung die Entwicklung gelenkt werden soll, spielen die vorhin erwähnten Fragen die wichtigste Rolle. Allerdings treten noch andere Fragen auf, die normalerweise nicht in die Diskussion hineingezogen werden, nämlich solche der Fabrikation auf der Seite des Röhrenbaues sowie insbesondere auch des Apparatebaues, wo die Notwendigkeiten des Abgleiches und die Vermeidung von Streuungen berücksichtigt werden müssen.

Unter diesen Gesichtspunkt fällt auch eine Frage, die man auf den ersten Blick als ein rein elektrisches Problem ansehen würde: Sollen Hoch- und Überlagerungsfrequenz auf demselben oder auf zwei getrennten Gittern zugeführt werden? Unter den ersten Fall fällt auch die Zuführung der Überlagerungsfrequenz in die Kathodenleitung. Es gibt für beide Mischprinzipien eine Menge Für und Wider. Bei der Zuführung von Hoch- und Überlagerungsfrequenz auf einem Gitter ist es am leichtesten möglich, eine sehr große Verstärkung zu erzielen, insbesondere, weil in diesem Falle der dynamische Innenwiderstand des Rohres sehr hoch wird. Außerdem kann man die Stromverteilung zwischen Nutz- und Hilfselektroden auf ein Optimum bringen und damit eine maximale Nutzsteilheit erzielen.

Die Unannehmlichkeit dieser Schaltung, die die Hauptschwierigkeiten gebracht hat und wahrscheinlich auch im tieferen Grunde ihre Weiterexistenz gefährdet, ist die Notwendigkeit der genauen Einhaltung einer bestimmten Oszillatorspannung. Um die optimale Verstärkung zu erreichen, muss die Oszillatorspannung über den ganzen Wellenbereich konstant bleiben, und zwar soll dies auch der Fall sein für beliebige, in die Schaltungen eingesetzte Röhren, die doch naturgemäß in ihrer Eignung für die Schwingschaltung streuen.

Das Eigentümliche dieser Schaltung gegenüber den neuen Mischrohrschaltungen ist, wie im zweiten Teil noch etwas genauer auseinandergesetzt werden soll, dass die Mischverstärkung in Abhängigkeit von der Oszillatorspannung nicht bis zu einem Sättigungswert ausgenutzt werden kann. Es ist im Gegenteil notwendig, die Oszillatorspannung so zu bemessen, dass bei einer Veränderung der Gitterspannung noch eine möglichst große Veränderung der Verstärkung auftritt. Aus diesem Grunde ist die Schaltung Streuungsmäßig außerordentlich empfindlich. Hinzu kommt aber noch, dass dann, wenn die Oszillatoramplitude so groß wird, dass Gitterstrom auftritt, eine solche Verzerrung entsteht, dass ein Empfang praktisch unmöglich ist.

Bei der Zuführung von Hoch und Überlagerungsfrequenz auf getrennten Gittern fallen diese Schwierigkeiten fort, man kann dann die Oszillatoramplitude so groß wählen, dass die Mischsteilheit in Abhängigkeit von der Oszillatorspannung im Sättigungswert arbeitet, so dass also Schwankungen der Oszillatorspannung bei Veränderung der Frequenz bzw. beim Austausch der Röhren ohne Einfluss auf die Verstärkung bleiben. Da fernerhin die Hochfrequenz-Wechselspannung nicht mehr in Serie zur Überlagerungsspannung liegt, kann ein zu starkes Anwachsen der Überlagerungsspannung auch keinen Gitterstrom im Hochfrequenzkreis hervorrufen. Die anderen Schwierigkeiten, die bei der Serienschaltung von Hoch- und Überlagerungsfrequenz auftreten, sind bereits mehrmals erwähnt worden, nämlich die kapazitive Kopplung und die Abhängigkeit von den Kathodeneigenschaften mit Rücksicht auf Kratzgeräusche.

Die logische Weiterverfolgung dieser Gedanken scheint demnach in eine Entwicklungsrichtung zu drängen, wie sie seit dem vorigen Jahre in der Hexode und der Pentagrid vorliegen. Jedoch ergeben sich hier noch mancherlei Einzelheiten, deren Beachtung oder Nichtbeachtung auf den Apparatebau zurückwirkt. Wie bisher immer wieder betont wurde, spielt gerade unter diesem Gesichtspunkt die Entkopplung von Hochfrequenz- und Oszillatorkreis eine grundlegende Rolle. Während in den bisherigen Überlegungen immer von einer kapazitiven Entkopplung dieser Kreise die Rede war, ergab sich aus den Erfahrungen des letzten Jahres, dass die Stromkopplung in allen bisher behandelten Mischröhren eine zwar schwächere, im Grunde aber gleichartige Schwierigkeit bedingt.

Bei allen Röhren, die mit einer Schwingungserzeugung im Mischsystem selbst arbeiten, wird der Schwingstrom zum Teil von der Hochfrequenz mitgesteuert Dies ist bei den verschiedenen Schaltungen leicht einzusehen. Bei der kathodenerregten Rückkopplungsschaltung erkennt man dies am einfachsten, weil dort direkt der Anodenstrom, der zur Rückkopplung dient, auch vom Hochfrequenzsteuergitter gesteuert wird. Bei der Mischhexode wird nicht nur der ausgenutzte 5 - Strom, sondern auch der 3 - Strom (sic), in welchem der Rückkopplungskreis liegt, vom Hochfrequenzsteuergitter beeinflusst. Bei der Pentagrid wird in entsprechender Weise allerdings mit negativer Steilheit der Strom der Schwinganode vom Hochfrequenzgitter gesteuert. Eine solche Steuerung des Rückkopplungsstromes durch eine fremde Frequenz bewirkt eine Blindleistungszufuhr zum Oszillatorkreis, da der Oszillatorkreis gegen die Eingangsfrequenz verstimmt ist Diese Blindleistungszufuhr äußert sich in einer Verstimmung des Oszillatorkreises, die um so schlimmer wird, je größer die Hochfrequenzspannung ist bzw. je geringer die relative Frequenzdifferenz zwischen Oszillator und Hochfrequenzeingang ist. Im Extremfall äußert sich diese Erscheinung als ein Mitziehen der beiden Kreise.

Bei der kathodenerregten Rückkopplungsschaltung ist die Erscheinung so stark, dass es bisher fabrikationsmäßig nicht gelungen ist, die Schaltung für den Kurzbereich brauchbar zu machen. Bei der Mischhexode waren die Schwierigkeiten immerhin auch noch so stark, dass es die meisten Firmen aus diesem Grunde vorzogen, den Kurzwellenempfang mit einer Harmonischen des Oszillators zu betreiben. Bei der Pentagrid äußert sich diese Erscheinung nebenbei darin, dass durch die kapazitive Rückwirkung vom Oszillator auf den Eingangskreis rückwärts eine unkontrollierbare und stark frequenzabhängige Entdämpfung stattfindet, die bei kleiner Frequenzdifferenz und hohem Scheinwiderstand des Eingangskreises sogar zur Selbsterregung des Eingangskreises führt.

Wenn man auch diesen Gesichtspunkt bei einer Neuentwicklung noch berücksichtigen will, so würde sich noch die zusätzliche Forderung ergeben, dass der Oszillatorkreis von der Hochfrequenz nicht mehr beeinflusst werden darf, das heißt praktisch, dass man einen gesonderten Oszillator verwenden müsste. Zieht man nach allen bisherigen Überlegungen die Schlussfolgerung, so würde die optimale Entwicklungsbasis für eine neue Mischröhre eine nach dem Hexodenprinzip arbeitende Mischröhre mit selbständigen Oszillator sein. Man wird diese wohl begründet wegen ihres funktionellen Zusammenhanges auch in einem Röhrenkolben vereinigen und so eine geschlossene Einheit als Lösung der Mischrohrfrage bringen.

Es bleibt dann zum Schluss noch die Frage offen, ob man die Hochfrequenz dem ersten oder zweiten Steuergitter zuführt. Hierbei spricht einiges zugunsten der Zuführung der Hochfrequenz auf dem ersten Steuergitter und der Überlagerungsspannung auf dem Verteilungsgitter. Es sind direkte röhrenkonstruktive Gesichtspunkte. Leichter und betriebssicherer ist es, einem unmittelbar an der Kathode arbeitenden Gitter eine höhere Steuerfähigkeit zu geben als einem Verteilungsgitter. Hohe Steuerfähigkeit benötigt man aber nur für die Hörfrequenz. Bei Vorhandensein eines Oszillators ist die Steilheit des Modulationsgitters gleichgültig. Wenn man keine hohe Steilheit auf dem Verteilungsgitter anwendet, ist es auch leichter, einen höheren Gesamt-Innenwiderstand zu erzielen, da der Gesamtwiderstand wesentlich durch die Steilheit des Verteilungsgitters beeinflusst wird.

Die Bedingungen für die Regelfähigkeit der Mischröhre.

Neben den bisherigen Erörterungen über die Anforderungen an eine Mischröhre im allgemeinen trat bei den in diesem Jahre erscheinenden neuen Mischröhren noch die Forderung nach einer Möglichkeit der Verstärkungsregelung in der Mischröhre selbst auf. Diese Anforderung ist bedingt durch das Eindringen des Superprinzips in das Gebiet der mittleren Geräteklassen. Gegenüber dem 5-Rohr-Super tritt jetzt der 4- und der 3-Rohr-Super immer mehr in den Vordergrund. Bei diesen Geräten benötigt man bei den heute üblichen Aufbaumethoden eine regelbare Mischröhre, die als erste Röhre im Gerät arbeitet. Eine Vorröhre vor der Mischröhre scheidet im allgemeinen deshalb aus, weil die Gesamtverstärkung auf dem Kurzbereich, die ja hauptsächlich von der Verstärkung der Mischstufe und der Zwischenfrequenz abhängig ist, in diesem Falle bei Verwendung von nur vier Röhren zu niedrig wird.

Die erste Anforderung, die an eine geregelte Mischröhre zu stellen ist, ist die, dass bei einer Verstärkungsregelung in der Röhre der Oszillator weiterschwingt. In Verfeinerung dieser Anforderungen kommt als nächste Bedingung, dass die Oszillatorfrequenz beim Regelvorgang möglichst wenig verändert wird. Eine dritte Forderung, die hier aber nicht weiter behandelt werden, sondern einem späteren Aufsatz vorbehalten bleiben soll, ist die Frage der Oberwellen, insbesondere der der ankommenden Hochfrequenz beim Regelvorgang.

Von den bisher besprochenen Mischröhren haben eigentlich nur die Pentagrid und die Pentode mit besonderem Oszillator die Möglichkeit der Fadingregulierung, ohne dass man Gefahr läuft, dass der Oszillator beim Regelprozess abreißt. Bei den anderen Mischrohrschaltungen ist im Laufe der Regelung mit einem Abreißen zu rechnen. In der letzten Saison sind zwar in kleinerem Umfange auch die Hexoden RENS1224 und -1234 in Mischschaltungen mit Regulierung benutzt worden, doch war der erzielbare Regelbereich sehr klein.

Die Forderung der Frequenzkonstanz des Oszillators beim Regelvorgang ist die wesentlichste und schwierigste neue Bedingung, die für das regelbare Mischrohr hinzukommt. Besonders bemerkenswert ist hier, dass nicht eine relative, sondern nur eine beschränkte absolute Frequenzänderung zugelassen werden kann, was besonders am kurzen Ende des Kurzbereichs eine außerordentlich hohe prozentuale Frequenzkonstanz erfordert. Es ist deshalb nur eine absolute Frequenzänderung zulässig, weil durch Veränderung der Oszillatorfrequenz die gebildete Zwischenfrequenz relativ zu ihrer Selektion verschoben wird. Der Sender sitzt dann unsymmetrisch zur Zwischenfrequenzselektion, was zur Qualitätsverschlechterung fährt.

Um ein klares Bild über die Schärfe der Frequenz- Konstanzforderung zu gewinnen, sei noch kurz ein Zahlenbeispiel angeführt: Man rechnet allgemein damit, dass eine Verschiebung von etwa 300 - 500 Hertz tragbar ist. Bei einer Wellenlänge des Oszillators von etwa 20 m muss also die Frequenz auf 1/50 ‰ eingehalten werden.

Eine Frequenzverwerfung des Oszillators beim Regelvorgang kommt im wesentlichen dadurch zustande, dass eine der Größen, die im Korrekturglied der Frequenzformel des selbsterregten Röhrensenders vorkommen, beim Regelprozess mitgeändert wird. Es kann dies z. B. die Rückkopplungssteilheit des Oszillators oder ein Gitterstrom sein. Der erste Fall tritt z.B. bei der Pentagrid auf. Wird dort die Vorspannung des Hochfrequenzsteuergitters ins Negative verschoben, so wird der vor seinem Steuergitter umkehrende und zur Oszillatoranode fließende Strom größer. Mit anwachsendem Strom vergrößert sich gleichzeitig die Rückkopplungssteilheit. Bei der Pentagrid ist die dadurch entstehende Frequenz Verwerfung so groß, dass sie nach europäischem Geschmack bereits bei einer Wellenlänge von 200 m untragbar ist. Hier wäre schon ein Punkt einer Verbesserungsmöglichkeit der Pentagrid.*  Eine Veränderung der Oszillatorfrequenz durch Veränderung des Gitterstromes tritt im Prinzip bei der Regelmischröhre ACH1 auf und soll nachher im Schaltungszusammenhang besprochen werden, wobei auch gezeigt wird, wie sie praktisch unschädlich gemacht wird. Eine dritte Art der Frequenzverwerfung, die in untergeordnetem Maße auftritt, ist die, dass bei Veränderung der Regelspannung und damit der Ströme im Rohr sich die Kapazität einer Elektrode gegen eine Raumladungswolke ändert. Falls diese Kapazität parallel zum Schwingkreis liegt, kann sie eine merkbare Verstimmung des Kreises bewirken.

* Eine solche Verbesserung schien tatsächlich stillschweigend stattgefunden zu haben. Obwohl offiziell die Pentagrid- Typen 2A7, 6A7 und 6A8 stets die gleichen Daten beibehalten hatten, erweisen sich alle hier vorhandenen Ausführungen dieser Röhren als kurzwellentauglich bis mindestens 10 MHz. Erst ab ca. 12 MHz macht sich die Frequenzverschiebung leicht und bis zum Bereichsende bei ca. 18 MHz immer mehr bemerkbar.


Die praktischen Ausführungsformen der neuen Mischröhren.

Nach allen bisher durchgeführten Überlegungen gab es zwei Grundformen für eine regelbare Mischröhre, die Aussicht auf Erfolg hatten, entweder die am Schluss des vorhergehenden Abschnittes beschriebene Mischröhre nach dem Hexodenprinzip mit einem besonderen Oszillator oder eine Verbesserung der Pentagrid. Von der dritten Möglichkeit, eine Pentode mit besonderem Oszillator zu benutzen, wurde aus verschiedenen Gründen abgesehen. Ein Grund war die ausführlich auseinandergesetzte Notwendigkeit der Einhaltung einer bestimmten Oszillatorspannung. Bei Zuführung der Oszillatorspannung in die Kathode, wie dies z. B. bei der amerikanischen Pentode-Triode (6F7) geschieht, hängt man nach wie vor noch an den Schwierigkeiten der Beanspruchung des Kathodenisoliermaterials. Außerdem ist in dieser Schaltung die Frequenz-Verwerfung, insbesondere auf dem Kurzbereich, sehr groß. Eine andere Pentodenschaltung, bei der Überlagerungsspannungen mittels geeigneter kapazitiver Spannungsteilung dem Steuergitter zugeführt werden, hat den Nachteil, dass sie sehr hohe Gitterableitwiderstände benötigt, was mit Rücksicht auf die dann notwendigen außerordentlich guten Isolationen zwischen Steuergitter und Schirmgitter weder für den Röhrenfabrikanten noch für den Verbraucher, der letzten Endes die dann auftretenden Schwierigkeiten erlebt, angenehm ist. Die letzte Bedingung ist besonders deshalb unangenehm, weil hier eine minimale Veränderung der Röhre in der Lebensdauer die Sicherheit des Gerätes über den Haufen wirft.

Zwischen den beiden in Frage kommenden Typen eine Entscheidung für die eine oder die andere zu fällen, war bei der Komplexheit der Anforderungen an eine regelbare Mischröhre außerordentlich schwierig. Daher hat man es vorgezogen, beide Möglichkeiten in die Praxis umzusetzen und dieser schließlich, die Entscheidung zu überlassen. Da die Überlagerungsempfängerentwicklung selbst noch so jung und so stark in Fluss ist, kann man heute unmöglich voraussagen, welche Gesichtspunkte im einzelnem später für die Bewertung einer Mischröhre in den Vordergrund treten werden.

So sind denn die beiden Typen: die Fading-Mischhexode ACH1 (für Gleichstromnetze BCH1)  und die Oktode AK1 entstanden, von denen die erstere die Kombination einer Hexode mit einem Triodenoszillator, die letztere - hauptsächlich im Laboratorium von N. V. Philips entwickelt - eine einheitliche Röhre mit 6 Gittern darstellt. Bei der Durchbildung dieser Röhren wurden aus den vielen Anforderungen die einer hohen Verstärkung und die einer geringen Frequenzverwerfung an die Spitze gestellt. Um hohe Verstärkung zu erzielen, ist neben einer möglichst großen Mischsteilheit noch ein hoher Innenwiderstand erforderlich, der möglichst das Doppelte der verwendeten Zwischenfrequenzimpedanzen ausmacht. Die Größe der Mischsteilheit ist in beiden Fallen eine Frage des Aufwandes an Kathodenleistung und Gitterdimensionierung. Bei der Hexode erzielt man den hohen Innenwiderstand bereits dadurch, dass man die Verteilungssteilheit möglichst niedrig wählt. Bei der AK1 muss dagegen die Verteilungssteilheit hoch sein, und man ist gezwungen, zur Erzielung eines brauchbaren Innenwiderstandes zwischen dem auf das Verteilungsgitter folgenden Schirmgitter und der Anode noch ein weiteres Fanggitter einzusetzen. Hierdurch ist diese Röhre zu einer "Oktode" geworden. Sie unterscheidet sich gegen die Pentagrid durch den höheren Innenwiderstand und dadurch, dass sie dank einer geschickten Dimensionierung eine wesentlich geringere Frequenzverwerfung besitzt.

Die prinzipielle Anordnung der beiden Röhren geht aus den Bildern 1 und 2 hervor, die die Röhren mit ihren Schaltungen zeigen. Bild 1 bezieht sich auf die ACH1 und Bild 2 auf die AK1. Die ACH1 besteht aus einer Hexode und einer Triode. Die Hexode hat, bezogen auf das erste Gitter, eine Regelkennlinie, so dass durch Veränderung der Vorspannung eine Verstärkungsregelung vorgenommen werden kann. Das zweite und das vierte Gitter, die im Innern der Röhre verbunden sind, dienen als Schirmgitter, ähnlich wie bei der Fadinghexode. Die äußere Elektrode dient als Anode. Das dritte Gitter ist das Modulationsgitter. Es ist mit dem Gitter des Triodensystems verbunden, erhält also dieselbe Wechselspannung und dieselbe Vorspannung. Nach den Funktionen der einzelnen Elektroden ist die Schaltung ohne weiteres verständlich. Das erste Hexodengitter erhält Hochfrequenz und Regelspannung. An die Hexodenanode wird der Zwischenfrequenzkreis angeschlossen. Der Oszillatorkreis liegt in der Anode der Triode. Im Gitter der Triode liegt die Rückkopplungsspule, die über ein RC-Glied an das Gitter führt. An diesem RC-Glied baut sich durch den Gitterstrom eine Gittervorspannung auf.

Die Schaltung des Oszillators wurde aus verschiedenen Gründen in der angegebenen Form gewählt, während es sonst vielfach üblich ist, den Schwingkreis ins Gitter und die Rückkopplungsspule in die Anode zu legen. Der Hauptgrund waren die verschiedenen, vorhin besprochenen Möglichkeiten einer Frequenzverwerfung. Einmal geht eine Veränderung des Gitterstromes auf dem dritten Hexodengitter bei einer Regelspannungsveränderung weniger auf den Schwingkreis ein, weil die Transformation von der Rückkopplungsspule auf den Kreis quadratisch abschwächend eingeht. Genau so liegen die Verhältnisse bei der Raumladungskapazität vor dem dritten Gitter der Hexode. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungsart ist der, dass bei gleicher Gitterwechselspannung der Anodenstromverbrauch nur die Hälfte gegenüber der Gitterkreisschaltung beträgt, und zwar infolge der Anodenrückwirkung der Schwingkreisspannung.

Bei der Oktode ist das erste Gitter ein Schwinggitter, die zweite Elektrode besteht (nur) aus zwei Stäbchen und hat die Funktion einer Oszillatoranode. Die dritte und fünfte Elektrode sind Schirmgitter, die auch im Innern der Röhre verbunden sind. Das dritte Schirmgitter bewirkt insbesondere eine kapazitive Abschirmung des Oszillatorteils gegen den Hochfrequenzteil. Die vierte Elektrode ist das Hochfrequenzsteuergitter und ist auch so ausgebildet, dass auf ihm die Verstärkungsregelung vorgenommen werden kann. Das sechste Gitter ist ein Fanggitter, das mit der Kathode verbunden ist. Als letztes kommt dann die Zwischenfrequenzanode.

Die Schaltung ist ohne weiteres verständlich, die Erzeugung der Überlagerungsspannung geschieht zwischen der ersten und zweiten Elektrode. Dem vierten Gitter werden wieder Hochfrequenz- und Regelspannung zugeführt, an der äußeren Anode liegt der Zwischenfrequenzkreis.

Die Bilder 3 und 4 zeigen noch zwei andere Schaltungen für die ACH1. In Bild 3 ist eine Schaltung angegeben, die sich wesentlich von der ersten durch die Zuführung der Anodenspannung unterscheidet und schaltungstechnisch gewisse Vorzüge beim Wechsel der Wellenbereiche hat. Bild 4 entspricht im wesentlichen dem Bild 2, nur ist dort die Anodenspannung für das Oszillatorsystem in vereinfachter und verbilligter Weise gemeinsam am Schirmgitter abgenommen. Auf andere Vorteile, die diese Schaltung bietet, soll bei anderer Gelegenheit eingegangen werden.

     

Linkes Bild: ACH1 ohne Metallisierung, mittleres Bild : ACH1- Systeme, ältere und neuere Ausführung, bei welcher Keramikhalter durch Glimmer ersetzt wurden. Rechtes Bild: System der Oktoden AK1, AK2 und CK1.

Die Bilder  zeigen Ansichten der ACH1 und der Oktode. Auf den Bildern der ACH1 erkennt man insbesondere, wie die beiden Teilsysteme auf einer gemeinsamen Kathode aufgebaut sind. Das Triodensystem befindet sich unten und ist verhältnismäßig sehr klein gegenüber dem Hexodensystem. Das Hexodensystem ist außen noch mit einem geerdeten Schutzgitter versehen, das störende Einflüsse von Sekundärelektronen der Glaswand verhindert.

 

Fortsetzung: Röhren 1934 in Europa, Teil VI