Barkhausenova krátká oscilace

Schottova trubicová trioda z Jeny z roku 1917, kterou používali Barkhausen a Kurz jako vysílací a přijímací trubice .

Barkhausenův Kurz kmitání , také známý jako elektron taneční oscilace , dříve známý mezi radioamatéry jako elektrické elektronového tanci a BK oscilátor, je forma buzení vysokofrekvenčních oscilací v kmitočtovém rozsahu mezi několika 10 MHz a několika GHz v elektronek . Frekvence oscilace závisí pouze na vzdálenosti mezi elektrodami a provozním napětím; externí rezonátor není nutný. Název je odvozen od německých fyziků Heinricha Barkhausena a Karla Kurze , kteří tento efekt poprvé popsali v roce 1917 a který jej ve 20. letech 20. století zkoumal na Technické univerzitě v Drážďanech . Poprvé bylo možné postavit oscilátory v vlnovém rozsahu metru a decimetru. Ve srovnání s generací Gill-Morellova kmitání oscilace Barkhausen-Kurz v zásadě nevyžaduje externí rezonátor, ale Barkhausen a Kurz k měření použili Lecherovy linky, které také sloužily jako rezonátor.

popis

Elektronová trubice PC88, zapojená jako trubice brzdného pole bez vnějšího rezonančního obvodu, generuje oscilace Barkhausen-Kurz s frekvencí závislou na napětí
Žárovka bez plnicího plynu s odvinutým vláknem, ve kterém mohou rušivě působit oscilace Barkhausen-Kurz

Elektrony vycházející z katody se zrychlují do mřížky v triodě spojené jako trubice brzdného pole , jejíž řídicí mřížka má tedy kladnější potenciál než anoda . Část se dostane přes kladně nabitou mřížku do prostoru mezi mřížkou a anodou. Tam elektrony dosáhnou oblasti pole záporné „anody“ (lépe: reflektor, viz reflexní klystron ) a tam se otočí. Po této objížďce někteří z nich zasáhli mřížku a vybili ji, ostatní se vrátili do prostoru vesmírného náboje. Přechodový čas určuje, že tato frekvence kyvadla závisí pouze na efektivní vzdálenosti mezi katodou (oblak náboje prostoru) a anodou (odpor) a na účinném zrychlovacím napětí . Elektrony se špatnou rychlostí jsou předčasně zachyceny mřížkou a nepřispívají k buzení vibrací. „Správné“ elektrony jsou tvořeny modulací rychlosti vibrační mřížky a vytvářejí během letu mraky vesmírného náboje, které zase účinně a ve správném rytmu znovu načítají mřížku.

Vzhledem k tomu, že dráhy elektronů mohou v závislosti na konstrukci trubice procházet také kolem katody nebo jsou možné i cesty šíření s různými délkami cest, je oscilace obvykle širokopásmová a velmi hlučná. Jelikož velikost oblaku náboje prostoru kolem katody závisí také na topném výkonu, je na tom také mírně závislá střední délka dráhy a tím i frekvence . Mezi excitovanou frekvencí a druhou odmocninou použitého síťového napětí existuje proporcionalita.

Přibližně platí toto:

aplikace

Výzkumy a výpočty pro tuto teorii vytvořily předpoklady pro pozdější časové trubice .

Oscilátory Barkhausen-Kurz byly používány v laboratořích a také na počátku druhé světové války jako UHF oscilátory a vysílače.

Trubka brzdového pole později nezískala žádný praktický význam, kromě několika „rušivých účinků“. Mohl by také Zeilenendröhren v televizních přijímačích za určitých chybových podmínek v Barkhausenu klesat krátké vibrace - jejichž anoda je záporná, zatímco čára jako mřížka obrazovky. Obraz chyby byl na obrazovce rozeznatelný jako vertikální úzké závěsy na okraji obrazu po celé výšce obrazu - zatímco protéká proud proudu každé linky ve tvaru pilovité zuby, oscilace se vždy vyskytují stejně a v závislosti na frekvenci a amplitudě interferují s příjmem.

K oscilacím Barkhausen Kurz může dojít také jako vysokofrekvenční rušivý účinek ve vakuových „plných“ žárovkách s dlouhými, hladkými vlákny ve formě pasti. Takové žárovky byly v počátcích elektrického osvětlení běžné, ale vyrábějí se dodnes. Barkhausenova krátká oscilace lamp v blízkosti zářící žárovky může rušit příjem VHF rádia.

Oscilace Barkhausen-Kurz může být kmitočtově stabilizována externím rezonátorem (často linkovým obvodem ); poté již není široká, ale velmi úzkopásmová. Takové uspořádání lze nazvat předchůdcem pro všechny oscilátory s elektronkami s časem letu ( reflexní klystron , magnetron ). Rádioamatéři a fandové využili tento efekt k posunu do frekvenčních rozsahů, které s dostupnými komponenty přinejmenším dříve nebylo možné dosáhnout.

literatura

  • Heinrich Barkhausen: Elektronky, zpětná vazba 3. svazku . 4. vydání. S. Hirzel, Lipsko 1931.
  • Oddělení technické a vědecké literatury, J. Jäger: Data a obvody ventilů televizních přijímačů . In: Série knih elektronických ventilů . IIIc. NV Philips 'Gloeilampenfabrieken (Philips Industries), Eindhoven, NL 1953 ( pocnet.net [PDF; 15,0 MB ]).

Jednotlivé odkazy / poznámky pod čarou

  1. ↑ H. Barkhausen: elektronové trubice . 6. vydání. páska 3 . S. Hirzel, Lipsko 1951, s. 102 .
  2. ↑ H. Barkhausen a Karl Kurz: Nejkratší hřídele, které lze vyrobit pomocí elektronek . In: Physikal. Časopis . páska 21 , č. 1 . Leipzig 1920, s. 1-6 .
  3. ↑ Archive link ( Memento na originálu z 14. července 2014 v Internet Archive ) Info: archiv odkaz se automaticky vloží a dosud nebyl zkontrolován. Zkontrolujte prosím původní a archivovaný odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odstraňte. Stránka 134ff. @ 1@ 2Šablona: Webachiv / IABot / ecb.thulb.uni-jena.de
  4. ↑ Žárovka jako vlákno VHF rušičky / příspěvky na fóru
  5. ↑ http://www.elektronik-labor.de/Notizen/Laufzeitoszillator.html Experimenty s krátkými oscilacemi a standardními elektronkami