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Elektronenbündelröhre für Signalverstärkung mittels einer schnellen Welle
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quenz, die in bezug auf die Zyklotronfrequenz gespiegelt ist. Soll ein rauscharmer Verstärker hergestellt werden, so müssen nicht nur die Rauschenergie mit Signalfrequenz sondern auch die Rauschenergie mit Spiegelsignalfrequenz der schnellen Welle beseitigt werden, das im allgemeinen zusätzliche Massnahmen erfordert.
Die Erfindung bezweckt eine Vorrichtung zu schaffen, die diese Nachteile behebt.
Die Elektronenbündelröhre nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die dritte Kopplungsvorrichtung als Verzögerungsleitungen mit einem das Bündel im wesentlichen transversal beein- flussenden elektrischen Feld ausgebildet sind, wobei die Phasengeschwindigkeit dieses Feldes nahezu gleich der Phasengeschwindigkeit der schnellen Welle ist.
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schwindigkeit der Elektronen in der z-Richtung von der Elektronenkanone zur Kollektorelektrode ist.
Es sei angenommen, dass die transversale Amplitude des das Bündel bei der ersten Kopplungsvorrich-
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beschrieben werden.
Wenn ein Elektron im Zeitpunkt to aus z = 0 abgeht, befindet es sich im Zeitpunkt t an der Stelle
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verwandlung statt, so dass das Ausgangssignal wieder die Signalfrequenz f aufweist.
Infolge dieser Umwandlung ist es nicht mehr notwendig, dass die Signalfrequenz f sich nur wenig von der Zyklotronfrequenz fc unterscheidet, so dass man eine grössere Freiheit in bezug auf die Wahl der Zyklotronfrequenz f hat und diese somit auf Grund praktischer Erwägungen hinsichtlich der Stärke des Magnetfeldes passend wählen kann. Um bei der ersten und der dritten Kopplungsvorrichtung im Prinzip lediglich eine Kopplung mit der schnellen Welle zu erhalten, müssen weiter die gleichen Bedingungen wie bei den bekannten Vorrichtungen erfüllt werden, was durch die Wahl der Länge und der Impedanz der Verzögerungsleitung erreicht werden kann.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die Vorrichtung enthält eine Elektronenbündelröhre mit einer nicht dargestellten evakuierten Hülle, innerhalb der sich eine Elektronenkanone 4 zum Erzeugen und ein Kollektor 5 zum Auffangen des Elektro- lenbündels befinden. Sowohl die Hülle als auch die Elektronenkanone und die Kollektorelektrode können bekannter Bauart sein.
Ein axiales konstantes Magnetfeld, das durch den Pfeil 6 bezeichnet wird, wird auf bekannte Weise nittels eines ausserhalb der Röhre angeordneten nicht dargestellten Elektromagneten oder Dauermagneten erzeugt.
In Richtung von der Elektronenkanone 4 zur Kollektorelektrode 5 sind längs des Bündels der Reihe nach lie erste Kopplungsvorrichtung l, die zweite Kopplungsvorrichtung 2 und die dritte Kopplungsvorrichtung 3 angeordnet.
Die Kopplungsvorrichtung l besteht aus der durch die gefalteten Leiter 7 und 8 gebildeten gefalteten
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Lecherleitung ist am Ende durch die charakteristische Impedanz 11 abgeschlossen. Die Leitung muss so gefaltet sein, dass das transversale elektrische Feld in einer Ebene durch das Bündel und senkrecht zu den parallel verlaufenden Ebenen, in denen die Leiter 7 und 8 liegen, eine Phasengeschwindigkeit hat, die
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Bündel, die durch die Betriebsspannungen der Elektroden der Röhre bestimmt wird, und gegebener Zyklo- tronfrequenz f, die nur durch die Stärke des Magnetfeldes 6 bestimmt wird, und schliesslich bei gegebe- ner Signalfrequenz f lässt sich die Phasengeschwindigkeit der schnellen Welle erreichen.
Das Verhältnis dieser Geschwindigkeit zur Geschwindigkeit, mit der sich die Wellen längs der Lecherleitung ausbreiten, bestimmt das Mass, in dem die Lecherleitung gefaltet werden muss. Ist die Lecherleitung nicht völlig rich- tig gefaltet, so lässt sich durch eine geringe Änderung der Betriebsspannungen der Röhre, die L bestimmen, oder des Magnetfeldes, das fc bestimmt, oder durch Änderung beider Werte die maximale Verstär- kung der Vorrichtung einstellen.
Die zweite Kopplungsvorrichtung 2 ist von bekannter Art und besteht aus vier parallel zum Bündel verlaufenden Metallplatten 12,13, 14 und 15, die in zum Bündel senkrechten Ebenen eine konvexe Krümmung in bezug auf das Bündel aufweisen. Die einander gegenüberliegenden Platten 12 und 14 sind elektrisch miteinander verbunden. Auch die Platten 13 und 15 sind elektrisch miteinander verbunden.
Zwischen den Plattenpaaren wird über die Leiter 16 eine von einem nicht dargestellten Generator stammende Wechselspannung mit der Frequenz 2fc zugeführt.
Die dritte Kopplungsvorrichtung 3 weist die gleiche Bauart wie die Kopplungsvorrichtung 1 auf, mit der Massgabe, dass an das der Kopplungsvorrichtung 2 zugewendete Ende die charakteristische Impedanz 17 angeschlossen ist und dass dem andern Ende über die Klemmen 18 und 19 das verstärkte Signal entnommen wird.
Es dürfte einleuchten, dass die Kopplungsvorrichtungen 1 und 3 nicht als Lecherleitung ausgebildet zu sein brauchen. Jede Verzögerungsleitung, die ein nahezu transversales, elektrisches Feld liefert, dessen Phasengeschwindigkeit in einer Ebene durch das Bündel nahezu gleich der Phasengeschwindigkeit der schnellen Welle ist, kann Verwendung finden. Auch ist es nicht notwendig, dass die Kopplungsvorrichtungen 1 und 3 die gleiche Gestalt haben.