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Elektronenstrahlröhre zur Verstärkung sehr kurzer elektrischer
Wellen nach dem parametrische Prinzip
Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre zur Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen nach dem parametrischen Prinzip mit einem Elektronenstrahlerzeuger an dem einen und einer Auffangelektrode an dem andern Röhrenende, bei der der vom Strahlerzeuger kommende Elektronenstrahl zunächst einen Einspalt-Modulationskreis durchsetzt und mit der diesem Kreis zugeführten Pumpfrequenz moduliert wird und dann der so vormodulierte Elektronenstrahl durch einen Zweispalt-Verstärkerkreis hindurchläuft, dessen zwei Koppelspalte durch einen praktisch hochfrequenzfeldfreien Laufraum voneinander getrennt sind und dem sowohl die zu verstärkende Signalenergie zugeführt als auch die verstärkte Signalenergie entnommen wird.
Es ist bereits bekannt, Elektronenstrahlröhren nach dem parametrische Prinzip zu betreiben, um höchste Frequenzen rauscharm zu verstärken. Bei einer derartigen bekannten Verstärkerröhre wird der von der Elektronenkanone ausgehende Elektronenstrahl im Wechselwirkungsspalt eines Einspaltresonators mit einer leistungsstarken Frequenz, der sogenannten Pumpfrequenz, moduliert. In seinem weiteren Verlauf durchsetzt dieser modulierte Elektronenstrahl einen mit der Signalfrequenz erregten Zweispaltresonator so, dass nur ein Blindleitwert in den Resonator eingekoppelt wird. Man hat also einen Kreis mit einer veränderlichen Kapazität, d. h. einen parametrische Verstärker.
Die Verwendung von Resonanzkreisen bedingt, dass die genannte Verstärkerröhre nur eine geringe Bandbreite besitzt. Ausserdem haben die Resonanzkreise eine grosse Schwingneigung des Verstärkers zur Folge, so dass ein stabiler Betrieb nur schwer zu erreichen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raucharme Verstärkerröhre grosser Bandbreite und hoher Stabilität zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Elektronenstrahlröhre der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der Einspalt-Modulation5'eis von einem senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung sich erstreckenden Hohlleiter gebildet wird, in dem sich die zugeführte
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mig ausbreitet und der in seinem Innem einen hohlen Längssteg aufweist, der, galvanisch von der äusseren Hohlleiterwandung getrennt, mit der äusseren Hohlleiterwandung die beiden Koppelspalte bildet und den praktisch hochfrequenzfeldfreien Laufraum zwischen diesen Koppelspalten begrenzt.
Bei der Erfindung ist es zweckmässig, einen Elektronenflachstrahl zu verwenden, dessen grösste Breite sich in Richtung der den Modulations-und Verstärkerkreis bildenden Hohlleiter erstreckt. Der Verstar- kerkreis besteht vorteilhaft aus einem rechteckigen Hohlleiter, in dem symmetrisch ein rechteckiger, mit dielektrischen Stützen an der Hohlleiterinnenwand gehaltener Längssteg angeordnet ist. Der Elektronenstrahl durchsetzt diesen Verstärkerkreis so, dass zwei Koppelstrecken entstehen, zwischen denen der Elektronenstrahl mit einer Öffnung des Längssteges läuft. Die Öffnung des Längsteges wirkt dabei als feldfreier Laufraum.
Als Modulationskreis wird vorteilhaft ein Hohlleiter mit H-förmigem Querschnitt verwendet, wobei der Elektronenstrahl den Hohlleiter in der Mitte des verengten Bereiches durchsetzt.
Bei geeignetem Abschluss des den Verstärkerkreis bildenden Hohlleiters kann die erfindungsgemässe Elektronenstrah1rhre sehr stabil betrieben werden. Um die Röhre für beliebige Abschlusswiderstände stabil
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zu machen, wird vorgeschlagen, den den Verstärkerkreis bildenden Hohlleiter mit einer. Dämpfungsschicht zu versehen, die die reflektierte Welle stärker dämpft als die vorwärtslaufende Welle. Dazu eignet sich besonders vorteilhaft ein Ferrit in Form eines Gyrators. Damit das für den Ferrit benötigte Magnetfeld die
Bewegung des Elektronenstrahles nicht stören kann, darf das Magnetfeld nur eine Komponente in Strahlrichtung haben oder man schirmt das Magnetfeld dadurch ab, dass der Längssteg Im Innern des den Verstärkerkreis bildenden Hohlleiters aus ferromagnetischem Material besteht.
Um zu vermeiden, dass aus dem Verstärkerkreis auch die Mischfrequenz aus Pumpfrequenz und Signalfrequenz, die durch irgendwelche Nichtlinearitäten entstehen kann, ausgekoppelt wird, kann mit Vorteil der den Verstärkerkreis bildende Hohlleiter in seiner Längsrichtung so periodisch belastet werden, dass der Hohlleiter bei der Summenfrequenz aus Pump- und Signalfrequenz einen Sperrbereich hat.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellungsweise eiP Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei sind alle Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, weggelassen.
Die aus Kathode 1 und Zuganode 2 bestehende langgestreckte Elektronenkanone erzeugt einen Elek- tronenftachstrahlS. Der Elektronenflachstrahl3 tritt durch den Steghohlleiter 4, der H-förmigen Querschnitt besitzt. Im Steghohlleiter 4 läuft in Richtung des Pfeiles 5 die Pumpwelle, die den Elektronenflachstahl 3 moduliert. Der modulierte Elektronenflachstrahl3 durchläuft den vom Hohlleiter 6 gebildedeten Verstärkerkreis, bevor er vom Kollektor 7 aufgefangen wird : Im Hohlleiter 6 ist ein Steg 8 angeordnet, der vom Hohlleiter 6 galvanisch getrennt ist. Die Laufzeit der Elektronen im Steg 8 ist so bemessen, dass der Elektronenstrahl über die beiden Wechselwirkungsräume 9 und 10 nur einen Blindleitwert in den Hohlleiter 6 einkoppeln kann.
Da der Elektronenstrahl 3 mit der Pumpfrequenz vormoduliert ist, erhält also der Hohlleiter 6 eine veränderliche Kapazität, so dass eine in Richtung des Pfeiles 11 sich ausbreitende Signalwelle nach dem parametrischen Prinzip verstärkt werden kann. Um den Verstärkerkreis für beliebige Abschlusswiderstände zu stabilisieren, ist im Hohlleiter 6 ein Ferrit 12 so angeordnet, dass eine entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles 11 laufende Welle stärker gedämpft wird, als die in Richtung des Pfeiles 11 laufende Signalwelle. Das Magnetfeld für den Ferrit soll nur eine Komponente in Richtung der Elektronenstrahlbewegung haben, damit die Elektronenströmung nicht gestört wird.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Elektronenstrahlröhre zur Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen nach dem parametrischen Prinzip mit einemElektronenstrahIerzeuger an dem einen und einer Auffangelektrode an dem andern Röh- renende, bei der der vom Strahlerzeuger kommende Elektronenstrahl zunächst einen Einspalt-Modulationskreis durchsetzt und mit der diesem Kreis zugeführten Pumpfrequenz moduliert wird und dann der so vormodulierteEIektronenstrahl durch einen Zweispalt-Verstärkerkreis hindurchläuft, dessen zwei Koppelspalte durch einen praktisch hochfrequenzfeldfreien Lau & aum voneinander getrennt sind und dem sowohl die zu verstärkende Signalenergie zugeführt als auch die verstärkte Signalenergie entnommen wird, dadurch gekennzeichnet,
dass der Einspalt-Modulationskreis von einem senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung sich erstreckenden Hohlleiter (4) gebildet wird, in dem sich die zugeführte Pumpenergie wellenförmig ausbreitet und der Zweispalt-Verstärkerkreis aus einem ebenfalls senkrecht zur Elektronenstrahlrichtung sich erstreckenden Hohlleiter (6) besteht, in dem sich die Signalenergie wellenförmig ausbreitet und der in seinem Innern einen hohlen Längssteg (8) aufweist, der, galvanisch von der äusseren Hohlleiterwandung getrennt, mit der äusseren Hohlleiterwandung die beiden Koppelspalte (9,10) bildet und den praktisch hochfrequenzfeldfreien Laufraum zwischen diesen Koppelspalten begrenzt.