DE901446C - Elektronenroehre fuer sehr hohe Frequenzen nach Art eines sogenannten Laufwellen-Linsenklystrons - Google Patents

Description

• Elektronenröhre für sehr hohe Frequenzen nach Art eines sogenannten Laufwellen-Linsenklystrons Zur Erzeugung, Verstärkung und Modulation sehr hoher Frequenzen ist die Verwendung von Laufwellenröhren bekannt, bei denen eine fortschreitende elektromagnetische Welle von so niedriger Geschwindigkeit erzeugt wird, daß eine Elektronenströmung der Welle zu folgen vermag. Dabei wird eine Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und fortschreitenden elektromagnetischen Feldern erzielt.
• Es ist weiterhin eine Laufwellenröhre bekannt, bei denen der Energieaustausch zwischen Elektronen und einer. elektromagnetischen Welle unmittelbar erfolgt. Zur Abbnemsung der Wellengeschwindigkeit werden dabei Systeme von Verzögerungslinsen verwendet. Solche Verzögerungslinsen können z. B. durch metallische Dipolelemente gebildet werden. Bei einer derartigen bekannten Anordnung tritt eine linear polarisierte Mikrowelle in eine metallische Verzögerungsschicht der erwähnten Art ein, worin die Phasengeschwindigkeit der Welle verlangsamt wird. Ein in Richtung des elektrischen Feldvektors der Welle durch die Schicht laufender Elektronenstrahl, dessen Geschwindigkeit angenähert gleich der: Phasengeschwindigkeit der Welle in der Schicht ist, wird vom elektrischen Wechselfeld geschwindigkeitsmoduliert. Während die Welle durch die Verzögerungsschicht und eine Hohlleitung zu einer zweiten, der ersten Verzögerungsschicht gegenüber befindlichen Schicht gelangt, wird der Elektronenstrahl im feldfreien Laufraum zwischen beiden Linsensystemen phasenfokussiert. Ist .die Laufzeit der Elektronen so bemessen, daB der Strahl während der Bremsphase der Mikrowelle in der zweiten Linsenschicht durch diese hindurchläuft, so geben die Elektronen Energie an das elektrische Feld der Welle ab und verstärken sie dadurch. Eine in die erste Linsenschicht eintretende Welle tritt also verstärkt aus der gegenüberliegenden Schicht aus.
• Die Erfindung stellt eine Verbesserung einer derartigen Anordnung dar und gestattet, eine wesentlich höhere Verstärkung zu erzielen. Die Erfindung besteht darin, daß an Stelle einer einzigen Elektronenströmung deren zwei vorgesehen sind, wobei die Elektronengeschwindigkeit der beiden Strömungen geringfügig voneinander verschieden ist. Es spielt sich dann im Raum zwischen den beiden Linsenschichten der Verstärkungsmechanismus entsprechend dem Vorgang in einer Elektronenwellenröhre (Zweistrahlröhre) ab.
• Bei Verwendung einer solchen Röhre als Schwingungserzeuger können Mittel vorgesehen sein, um eine bevorzugte Reflexion bzw. Rückführung einer oder mehrerer gewünschter Frequenzen zu bewirken. So können in den Rückführungsweg, der z. B. als Hohlleiter ausgebildet ist, frequenzselektive Glieder, z. B. ein Hohlraumresonator, eingeschaltet sein.
• An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert -werden. Die Figur zeigt ein Prinzipbild in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter schematischer Darstellung. Es handelt sich dab°i um ein Laufwellen-Linsenklystron, bei dem eingangs- und ausgangsseitig je ein System von Verzögerungslinsen vorgesehen ist. Die beiden Systeme sind mit i und 2 bezeichnet und können in der oben beschriebenen Weise, z. B. durch metallische Dipolelemente, gebildet sein. Eine linear polarisierte Mikrowelle, die schematisch mit 3 bezeichnet ist, läuft in Richtung des Pfeiles .I in das Linsensystem i ein. Die Welle läuft nach Passieren der Linsenschicht i durch einen Hohlleiter 5 und gelangt zu der zweiten Linsenschicht 2, um sie in Richtung des Pfeiles 6 zu verlassen.
• In Richtung des elektrischen Feldvektors der Welle laufen durch die Linsenschichten i und 2 Elektronenströmungen, z. B. zwei Elektronenstrahlen 7 und 8; die beiden Elektronenstrahlen gehen von den beiden Kathoden 9 und io aus, wobei die Anordnung so getroffen ist und durch geeignete Bündelungselemente i i und i2 sowie, eine Beschleunigungselektrode 13 bewirkt wird, daß der äußere Elektronenstrahl 7 den inneren Elektronenstrahl 8 schlauchartig umgibt. Zur Führung der Elektronenstrahlen sind gegebenenfalls noch weitere in der Zeichnung nicht näher veranschaulichte Elektroden vorgesehen sowie elektromagnetische Felder verwendet. Die Elektronenstrahlen werden von einer Anode 14 aufgefangen. An den einzelnen Elektroden liegen solche Spannungen, und die Kathodenpotentiale sind derart bemessen, daß die beiden Elektronenstrahlen eine geringfügig verschiedene Elektronengeschwindigkeit besitzen.
• Die Geschwindigkeiten der beiden Elektronenstrahlen send angenähert gleich der Phasengeschw indigkeit der Welle in der Linsenschicht, so daß ;sie vom elektrischen Wechselfeld geschwindigkeitsmoduliert werden. In der Linsenschicht 2 geben,die Elektronen Energie an das elektrische Feld der Welle ab und verstärken sie dadurch. Die austretende verstärkte Welle ist mit 15 bezeichnet.
• Die Röhre nach der Erfindung kann als Verstärker oder auch als Oszil'lator betrieben werden. Bei der Verwendung als Oszi-llator läßt sich die gewünschte Rückkopplungswirkung durch teilweise Reflexion der Welle an der Linsenschicht 2 erzielen. Dadurch gelangt ein Teil der verstärkten Energie über den Hohlleiter 5 zur Linsenschicht i zurück und wird hier erneut reflektiert. Zur Erregung einer definiertem Frequenz kann es dabei zweckmäßig sein, in dien Hohlleiter ein frequenzselektives Glied einzuschalten, z. B. einen Hohlraumresonator. Dieser ist so zu bemessen, :daß er allein die gewünschten Frequenzen @durchläßt und für alle anderen Frequenzen den Hohlleiter sperrt. Wenn dieser Kreis abstimmbar gemacht ist, läßt es sich leicht erreichen, daß die Wellenlänge des Oszillators dadurch verändert werden kann.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronenröhre für sehr hohe Frequenzen nach Art eines,sogenannten Laufwellen-Linsenklystrons, ,bei der Systeme von Verzögerungs, linsen zur Herabsetzung der Wellengeschwindigkeit von Laufwellen vorgesehen sind, in denen die Wellen in Wechselwirkung mit einer Elektronenströmung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektronenströmungen unterschiedlicher Elektronengeschwindigkeit vorgesehen sind.
2. 2. Elektronenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Röhre als Schwingungserzeuger Mittel vorgesehen sind, um eine bevorzugte Reflexion und/oder Rückführung einer oder mehrerer gewünschter Frequenzen zu bewirken.
3. 3. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den vorzugsweise als Hohlleiter ausgebildeten Rückführungsweg frequenzselektive Glieder eingeschaltet sind. q..
4. Elektronenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektiven Glieder durch Hohlraumresonatoren gebildet sind.
5. 5. Elektronenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektiven Glieder abstimmbär ausgebildet sind.