DE1018112B - Wanderfeldroehre mit ruecklaufender Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die spezielle Bemessung von Verzögerungsleitungen für Wanderfeld - Oszillatorröhren der »Carcinotron«-Bauart.

Bekanntlich enthalten diese Röhren eine Elektronenquelle und eine Verzögerungsleitung, längs deren ein von der Quelle ausgesandter Elektronenstrahl sich ausbreitet. Wenn gewisse Bedingungen erfüllt sind, werden in der Verzögerungsleitung Schwingungen angefacht und breiten sich von dem der Elektronenquelle abgekehrten Ende in Richtung auf das der Elektronenquelle benachbarte Ende der Verzögerungsleitung aus, wo ein Abnahmekreis vorgesehen ist.

In den Röhren dieser Bauart wird die Schwingungsfrequenz durch die Geschwindigkeit der Elektronen bestimmt.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Verzögerungsleitung für Röhren der obenerwähnten Bauart zu scharren, die insbesondere für Röhren mit verhältnismäßig geringer Leistung geeignet ist, d. h. für Röhren, deren Ausgangsleistung 1 Watt nicht übersteigt, also für Röhren mit einer Leistung, die derjenigen der bekannten Reflexklystrons entspricht.

Die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung hat die Gestalt einer Wendel, deren Windungen eine bestimmte abgewickelte Länge I haben. Diese ist derart mit den Wellenlängen, für die die Röhre bestimmt ist, verknüpft, daß, wenn X eine dieser Wellenlängen im freien Raum bedeutet, die folgende Beziehung gilt:

1<λ<21 oder

:Κλ₀

(X₀ — größte Betriebswellenlänge im freien Raum).

Es sind bereits Wanderfeldverstärkerröhren mit wendeiförmiger Verzögerungsleitung bekannt, bei welchen die abgewickelte Länge einer Windung zwischen λ/4 und X/2 einschließlich dieser beiden Werte liegt. Es ist ferner bekannt, daß bei derartigen Verstärkerröhren die Möglichkeit einer Verstärkung der rücklauf enden Welle besteht, jedoch ist in diesem Fall die rücklauf ende Welle keine räumliche Fundamentalwelle, da mit der angegebenen Dimensionierung der Wendel die Fundamentalwelle direkt ist. Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik ist die Erfindung auf ein »Carcinotron« anzuwenden, und zwar wird erfinduiigsgemäß eine Wendel verwendet, bei der die abgewickelte Länge einer Windung zwischen X_o/2 und X₀ liegt, wobei diese beiden Grenzwerte ausgeschlossen sind.

Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist unter diesen Bedingungen die Fundamentalwelle rücklaufend. unH das »Carcinotron«, dessen Wirkungsweise auf der Wechselwirkung mit einer rücklaufenden Welle beruht, kann in Wechselwirkung mit der Fundamentalwelle arbeiten. Nun ist es aus der französischen Wanderfeldröhre mit rücklaufender Welle

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 20. Dezember 1952

Pierre Palluel, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Patentschrift 1034007 bekannt, daß die Fundamentalwelle eine besonders günstige Wechselwirkung ergibt, weil sie schneller als die Oberwellen läuft und eine größere Energiemenge mit sich führt. Eine Wendel mit der angegebenen Dimensionierung eignet sich also für »Carcinotrons«, insbesondere für solche mit niedriger Leistung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung. Hierin ist

Fig. 1 ein Schrägbild einer Ausführungsart der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung,

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung der Längsachse einer anderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung,

Fig. 3 ein Querschnitt durch die Achse einer Carcinotron-Röhre, die mit einer Verzögerungsleitung nach Fig. 1 ausgerüstet ist, und

Fig. 4 eine andere Röhre ähnlicher Bauart, die mit einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung ausgerüstet ist.

Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsart tragen zwei isolierende Träger 1 und 2, beispielsweise in Gestalt von Stäben, einen in Form einer flachen Wendel gewickelten Draht 3 aus leitendem Material, beispielsweise Metall. Die Windungen der Wendel, die eine Ganghöhe P aufweist, bilden zwei Lagen 4 und 4 α paralleler Drahtelemente, die durch die Dicke der Stäbe 1 und 2 getrennt sind. Der Abstand zwischen den beiden Lagen ist vorzugsweise kleiner als die

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längs der Wendel gemessene Wellenlänge der Hochfrequenzenergie, welche sich entlang dieser Verzögerungsleitung fortpflanzen soll. Eine koaxiale Leitung 9, die mit einem Ende der X^erzögerungsleitung verbunden ist, gestattet die Abnahme der in der Verzögerungsleitung erzeugten Hochfrequenzenergie.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht in Richtung der Längsachse einer Wendel 3 gezeigt, die mit der in Fig. 1 dargestellten in der Form übereinstimmt, jedoch an äußeren Haltestäben 5, 6, 7 und 8 befestigt ist.

Gemäß der Erfindung ist die Länge / der Windungen der Wendel 3 so bemessen, daß /<]<2/ gilt, wobei λ auf die Wellenlängen der Hochfrequenzenergie im freien Raum bezogen ist, für welche die Röhre, die mit der Wendel 3 ausgerüstet werden soll, gebaut ist.

In Fig. 3 ist ein Beispiel einer solchen Röhre gezeigt, die mit einer Verzögerungsleitung der in Fig. 2 dargestellten Bauart ausgerüstet ist.

In einem evakuierten Kolben 10 ist eine Emissionskathode 12, welche die Gestalt eines Stabes hat und durch einen Heizfaden 11 geheizt wird, senkrecht zur Achse der Röhre angeordnet. Diese Kathode sendet einen Elektronenstrahl aus, der mittels zweier paralleler Leiterstäbe 13 und 14 in Form eines Flach-Strahles fokussiert wird. Diese beiden Stäbe sind sowohl zur Kathode als auch zur Röhrenachse senkrecht angeordnet. Sie erhalten eine negative Vorspannung — V, wobei das Potential der Kathode, als Bezugspotential genommen wird. Das andere Ende der Röhre ist mit einem Kollektor 15 versehen, der eine positive Vorspannung + V erhält.

Die Wendel 16 ist so zwischen der Kathode und dem Kollektor angebracht, daß ihre Achse mit der Achse der Röhre zusammenfällt und der Strahl sich innerhalb ihrer Windungen fortpflanzen kann. Diese Wendel erhält ebenfalls eine positive Vorspannung + V.

In der Nähe der Kathode ist die Wendel 16 mit dem Innenleiter 18 einer koaxialen Ausgangsleitung 19 verbunden. Diese Leitung erstreckt sich entlang der Innenseite der Röhre und dient zur Abnahme der von der Röhre erzeugten Ultrahochfrequenzenergie.

An ihrem anderen Ende ist die Wendel mit einem absorbierenden Material 20 bedeckt. Dieses Material verhindert die Bildung stehender Wellen.

Eine Spule 17 umgibt den Kolben 10 und erzeugt in letzterem ein entlang der Röhrenachse gerichtetes magnetisches Feld. Dieses Magnetfeld trägt dazu bei, den Strahl zu bündeln. Die Leistungsabgabe der Röhre kann durch Regelung der Vorspannung der Elektroden 13 und 14 eingestellt werden.

In der beschriebenen Röhre ist die Kopplung zwischen dem Elektronenstrahl und der längs der Wendel sich ausbreitenden Welle besonders eng, wodurch eine sehr kräftige Wechselwirkung erreicht wird. Der Strahl breitet sich in der Nachbarschaft der Wendel in einem Bereich aus, wo das Ultrahochfrequenzfeld seinen Höchstwert hat.

Diese Eigenschaften bewirken einen relativ hohen Leistungsgewinn je Längeneinheit der Wendel. Es ist darum möglich, kurze Röhren zu verwenden. Dabei bleibt der Strahl in einem weiten Betriebsspannungsbereich gebündelt, da sein Weg verhältnismäßig kurz ist.

Für geringe Leistungen ist die in Fig. 3 dargestellte Röhre billiger, da sie leichter zu bauen ist als eine Röhre, die mit Verzögerungsleitungen der Scheibenbauart oder der Bauart mit ineinandergreifenden Gliedern ausgerüstet ist.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsart einer mit einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung ausgerüsteten Röhre. Die Wendel 16 ist auf einem Kreiszylinder aufgewickelt. Die Kathode 12 hat die Gestalt eines Ringes. Die Röhre enthält drei Steuerelektroden 13, 14 und 23, die ebenfalls die Gestalt konzentrischer Ringe haben. Diese Elektroden bündeln die Elektronen in zwei koaxialen, röhren- oder schlauchförmigen Strahlen, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Wendel zu beiden Seiten der Windungen ausbreiten. Auf diese Weise erhält man eine enge Kopplung zwischen den Elektronenstrahlen und der Ultrahochfrequenzwelle. Diese Röhre hat somit ebenso wie die in Fig. 3 dargestellte Röhre einen relativ hohen Leistungsgewinn je Längeneinheit.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wanderfeldröhre mit rücklaufender Welle zur Erzeugung von in einem weiten Bereich durchstimmbaren Ultrahochfrequenzschwingungen, in welcher die elektromagnetische Energie der erzeugten Welle sich in zum Elektronenstrahl entgegengesetzte Richtung mit in der Richtung dieses Strahles gerichleter Phasengeschwindigkeit fortpflanzt, mit einer wendeiförmigen Verzögerungsleitung, deren in der Nähe der Elektronenstrahlquelle angeordnetes Ende mit einem Abnahmekreis gekoppelt ist, während an dem anderen, vom ersten Ende entkoppelten Ende Absorptionsmittel zur Vermeidung der Reflexion vorgesehen sind, wobei die Elektronenstrahlgeschwindigkeit so eingestellt ist, daß die Wanderfeldröhre in einem Frequenzband arbeitet, in welchem die Fundamentalwelle eine Rückwärtswelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewickelte Länge einer Wendelwindung

zwischen einem etwas höheren Wert als -y- einerseits und I₀ andererseits liegt (A₀=größte Betriebswellenlänge im freien Raum), daß die Wendel relativ kurz ist und daß Mittel vorgesehen sind, um eine enge Kopplung zwischen Elektronenstrahl und Wendel zu erreichen.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Bündelung der von der Elektronenquelle ausgesandten Elektronen in wenigstens einem sich in enger Nachbarschaft der Windungen der Verzögerungsleitung ausbreitenden Strahl enthält.

3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bündelnden Mittel aus einer Mehrzahl parallel verlaufender Steuerelektroden bestehen und daß spannungsführende Verbindungen vorgesehen sind, um den Steuerelektroden eine in bezug auf die Kathode negative Vorspannung zu geben.

4. Wanderfeldröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung in Form einer flachen Wendel gewickelt ist und die Steuerelektroden stabförmig ausgebildet und so angebracht sind, daß sie den Strahl innerhalb der Wendel führen.

5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung in Form einer zylindrischen Wendel gewickelt ist und sowohl die Kathode als auch die Steuerelektroden ringförmig ausgebildet und konzentrisch um die Wendelachse zugeordnet sind.

6. Wanderfeldröhre nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste ringförmige Elektrode

mit einem kleineren Durchmesser als die Wendel, eine zweite ringförmige Elektrode mit im wesentlichen demselben Durchmesser wie die Wendel und eine dritte, ebensolche Elektrode mit größerem Durchmesser als die Wendel, wodurch sich zwei schlauchförmige Strahlen in der Nachbarschaft der

Wendel, der eine innerhalb und der andere außerhalb, ergeben.

In Betracht gezogene Druckschriften: Traveling Ware Tubes von Pierce, 1950, S. 157 bis 159.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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