Sperröhren (Nulloden)

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Funktionsprinzip eines Radargerätes jener Zeit:
Zuerst wurde der kurze Sendeimpuls über die Antenne abgegeben, wobei der Empfängereingang, der auf der gleichen Antenne lag, durch eine Sperröhre gesperrt werden mußte. Wurde der Impuls von einem Objekt reflektiert, brauchte er eine bestimmte Zeit, um zurück zu kehren. Der Sender war jetzt aus getastet, und das Signal gelangt ungehindert an den Empfängereingang. Der Empfänger kann dann die Zeitdifferenz zwischen gesendetem und empfangenem Impuls anzeigen, die ein genaues Maß für die Entfernung des georteten Objektes ist. Durch wiederholtes Senden und Empfangen bei gleichzeitigem Schwenken der Antenne lassen sich Bewegungen von Objekten verfolgen.

.Die Röhre besteht im wesentlichen aus einem gasgefüllten Glaskörper, der in die Empfängerzuleitung eingebaut ist. Mit einer starken HF-Spannung wird eine Entladung ausgelöst, die die Zuleitung kurzschließt. Sperröhren hatten eine relativ kurze Lebensdauer von wenigen 1000 Stunden, weil die Gasfüllung bei zu starken Entladungen verbraucht wurde. Um dem entgegen zu wirken, hatten einige Sperröhren ein kleines Gasreservoir. Spätere Sperröhren besaßen zusätzlich eine Hilfselektrode, die aus der gleichen Schaltung Impulse bekam wie der Sender. Durch eine negative Spannung von etwa 300-800 V wurde eine kleine permanente Entladung herbeigeführt, die für genügend freie Ladungsträger in der Gasfüllung sorgte. Dadurch konnte die Sperr-Entladung rasch stattfinden, was eine frühzeitige Abnützung verhinderte.

Diese typische Sperröhre (Western Electric 721 B) bestand aus einem rundem gasgefüllten Glaskörper der durch zwei runde Kupferbleche durchschnitten war, aber trotzdem gasdicht sein mußte. Die Kupferringe waren die äußere Begrenzung des Hohlleiters und trugen im Inneren einander zugewandte Spitzen, die eine Kondensator bildeten. Dieser bildete zusammen mit dem Hohlleiter einen Schwingkreis, in dem die sperrende Entladung ausgelöst wurde, wenn eine starke Hochfrequenzstrahlung bestimmter Frequenz eintraf. An einen Ende des Kolbens befindet sich die Hilfselektrode für die Vorionisation.

Die ersten Sperröhren wurden auch Nulloden genannt, weil sie keine Elektrodenanschlüsse besitzen. Solche Röhren wurden einfach nur in den konzentrischen Zuleiter des Empfängers eingeschoben. Diese Bauart wurde nur in der Deutschen Wehrmacht verwendet. Typische Vertreter waren die Röhren LG 71, LG 73 und LG 75.

Überhaupt war die Kupfer-Glas-Verbindung äußerst schwierig herzustellen; Nicht nur die völlig unterschiedlichen Materialien waren schwer zu verbinden, auch die verschiedenen (Wärme-) Ausdehnungskoeffizienten bereiteten Probleme. Durch eine exzentrische Anordnung konnte eine kritische Kupfer-Glas-Verbindung eingespart werden. Die 1 B 23 von Western Electric wurde in einen Hohlleiter eingebaut. Der größte Teil der Röhre, mit Hilfselektrode und Gasreservoir befand sich außerhalb der Leitung.

Diese Anordnung zeigt die 721 B in einer frühen Empfängereingangskonstruktion. Die Schaltung ist mit koaxialen Leitungen ausgeführt. Durch ein T-Glied zwischen Antenne und Sender wurde eine Abzweigung Richtung Empfängereingang hergestellt. Damit die Sperröhre betrieben werden konnte, musste sie sich in einem Hohlleiter befinden. Die Übergänge Koaxialleitungen / Hohlleiter wurden mit Koppelschleifen hergestellt. Von der Verwendung von Koaxialkabeln kam man bald ab, weil die Leitungsverluste hier etwa 50mal höher waren als bei Hohlleitern. Durch die höheren Leitungsverluste bei Koaxialkabeln entstand in der Antennenzuleitung bei hoher Leistung auch so viel Abwärme, daß sie oft einfach durchbrannte.

Die 1 B 24 war als Teilstück eines Hohlleiters konstruiert und verfügte über eine Hilfselektrode und ein Gasreservoir. Über eine Schraube war der Abstand der Spitzen einstellbar. Dadurch wurde die Kapazität im Resonanzkreis verändert. Die mögliche Sperrfrequenz lag somit zwischen 8570 MHz und 9510 MHz.

Diese Sperröhre war ein Bestandteil des Hohlleiters. Ein gefräster Kupferblock besaß an beiden Enden Glasfenster zur Kopplung. Die Fenster wurden in einem Kovar-Rahmen mit dem Kupfer verbunden. Im Inneren befanden sich zwei Entladungstrecken. Durch diese Anordnung konnte ein breiterer Frequenzbereich gesperrt werden. Auch wurde durch mehrere Sperren eine höhere HF-Dichtigkeit erreicht. Mehr als zwei Entladungsstrecken haben sich in der Praxis nicht bewährt.

Die Sperröhre BS 858 von EEV, die zwei Entladungsstrecken enthält, inmitten eines Hohlleiterstückes. An jedem Ende dieses Hohlleiters befinden sich Abzweigungen.

Sperrröhren der deutschen Luftwaffe (bis 1945)

Type	Hersteller	Hilfselektrode	Gehäuse
LG 71	Telefunken	keine	konzentrischer Glaskörper
LG 75	Telefunken	keine	konzentrischer Glaskörper
LG 76	Telefunken	ja	Glaskörper zum Einbau in Hohlleiter
1 B 24	Valvo	ja	Hohlleitersegment mit Gasreservoir Abstand der Spitzen einstellbar
721 A	Western Electric	ja	Glaskörper zum Einbau in Hohlleiter
721 B	Western Electric	ja	Glaskörper zum Einbau in Hohlleiter
724 B	Western Electric	ja	Glaskörper zum Einbau in Hohlleiter
729 A / 1 B 23	Western Electric	ja	Glaskörper zum Einbau in Hohlleiter

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