Elektronenröhre für ultrahochfrequente, elektromagnetische Schwingungen. Die Erfindung betrifft eine Elektronen röhre für ultrahochfrequente, elektromagne tische Schwingungen. Sie kann zur Erzeu gung, Verstärkung oder Ummodulation von ultrahochfrequenten Schwingungen ausge bildet sein.
Die wesentlichsten Bestandteile von Ultrakurzwelleneinrichtungen sind das Elek- trodensystem, damit in Verbindung der frequenzbestimmende Resonator, und die mit dem frequenzbestimmenden Resonator ge- kuppelte Antenne.
Bei geeignet gewählter Schaltung, zum Beispiel Rückkoppelungs schaltung, Bremsfeldschaltung oder Magne- tronschaltung, kann durch eine zwischen dem Elektrodensystem übergehende Elektro nenströmung die Dämpfung des Resonators vermindert bezw. der Resonator zum Selbst schwingen angefacht werden.
Als Resonatoren werden sowohl Schwing kreise mit getrennter Selbstinduktion und Kapazität, als auch solche mit über die Lei- ter mehr oder weniger gleichmässig verteilter Selbstinduktion und Kapazität verwendet. Im ersten Fall bestehen die Resonatoren der bekannten Ultrakurzwellenröhren aus einem einfachen Drahtkreis - als Selbstinduktion und den Elektroden als Kapazität. Im zwei ten Falle werden parallele Leiter, sogenannte Lecherdrähte, zur Bildung eines Resonators benutzt, welche an einem Spannungsbauch die zur Anregung notwendigen Elektroden' tragen.
Für die mit einem solchen Resonator zu erreichende Schwingleistung ist der Wert
EMI0001.0028
massgebend, wobei L die Selbstinduk tion, C die Kapazität und R der ge samte Dämpfungswiderstand, über den der Schwingstrom fliesst, bedeuten. Bei einem Resonator mit über die Leiter gleichmässig verteilter Kapazität und Selbstinduktion sind für L und C Selbstinduktion und Kapa zität pro cm einzusetzen.
Der Wert
EMI0001.0033
wird auch als Wellenwiderstand (W) be- zeichnet, so dass statt
EMI0002.0002
auch ge- schrieben werden kann.
Bei den bekannten, bei Ultrakurzwellen- einrichtungen verwendeten Resonatoren ist der Wert von
EMI0002.0010
bezw. von wesent- lich kleiner als bei den in der Hochfrequenz technik verwendeten Resonanzkreisen. Die Ursache liegt darin, dass bei den bisher kon struierten ultrakurzwelligen Resonatoren die Werte von C und R im Verhältnis zu der schon sehr kleinen Selbstinduktion L nicht klein gemacht werden können.
Insbesondere wird der Wert B, der sich aus dem Ohm- scheu Widerstand, dem Ableitungswider stand und dem Strahlungswiderstand zu sammensetzt, vor allem wegen der mit wachsender Frequenz anwachsenden Strah lungsverluste des Resonators sehr gross. In folge dieser grossen Verluste am Resonator bleiben die zur Steuerung der Elektronen strömung dienenden Spannungsamplituden an den Elektroden der Röhre klein im Ver gleich zu den angelegten Vergleichsspan nungen, so dass die Röhre nur mit einem geringen Wirkungsgrad arbeitet.
Gegenstand der Erfindung ist eine Elek tronenröhre für ultrahochfrequente, elektro magnetische Schwingungen, bei welcher die geschilderten Nachteile vermieden sind durch einen Hohlkörper, der auf seiner Innenfläche mindestens nahezu allseitig elektrisch leitend ausgebildet ist und einen als Resonator die nenden Hohlraum umschliesst, wobei minde stens ein Teil der Elektroden den Hohlraum mindestens teilweise begrenzt.
Durch eine derartige Ausbildung des Re- sonators wird die am meisten ins Gewicht fallende Strahlungsdämpfung praktisch zu Null gemacht. Auch die Ohmsche Dämpfung des Resonators kann bei Verwendung von den Hohlraum begrenzenden Oberflächen aus gut leitendem Metall, zum Beispiel Silber oder Kupfer,
und durch Hochglanzpolieren derselben sehr klein gehalten werden und bei Anwendung besonderer konstruktiver Mass nahmen können auch die Ableitungsverluste praktisch vermieden werden.
Durch die Aus- bildung des Resonators als Hohlraum ist es ferner möglich, einen Belastungswiderstand, zum Beispiel eine Antenne, an den Resonator anzukoppeln, ohne dass Verluststrahlung auf- tritt.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes schematisch dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt Hohl- raumresonatoren, welche von zwei gegenein ander isolierten Metallkörpern begrenzt und zur Vermeidung von Verluststrahlung mit Kurzschlusskondensatoren versehen sind; die Fig. 3 und 3a zeigen im Längs- und Querschnitt eine Elektronenröhre zur Anfa- chung in der Bremsfeldschaltung mit einem Resonator entsprechend Fig. 2;
Fig. 4 zeigt im Längsschnitt, Fig. 4a und Fig. 4b in Querschnitten eine Elektronen röhre zur Anfachung in der Magnetronschal- tung; Fig. 5 bis 8 stellen Elektronenröhren im Längsschnitt dar, bei welchen der zur An fachung gelangende Hohlraum von einem gefässförmigen Behälter und einem isoliert durch den Gefässhals in das Innere des Be hälters ragenden Rohr begrenzt wird.
Gefäss hals und Metallrohr bilden zusammen eine Energieleitung zur Ankopplung eines Bela stungswiderstandes an den Resonator; Fig. 8a zeigt den Querschnitt durch eine Energieleitung, wie sie bei der in Fig. 8 dar gestellten Röhre vorgesehen ist;
Fig. 9 zeigt im Längsschnitt eine als Ver stärker besonders geeignete Ultrakurzwellen röhre; die Fig. 10, 11 und 11a zeigen Elektronen röhren, bei welchen ein den Hohlraumresona- tor begrenzender, möglichst allseitig ge schlossener Hohlkörper eine vollständig in seinem Innern befindliche Elektrode um schliesst;
die Fig. 12, 12a, 13 und 13a stellen Elektro nenröhren entsprechend den Fig. 10 und 11 dar, bei welchen ebene Elektroden zur An- fachung von vorzugsweise scheibenförmigen Resonanzräumen dienen; die Fig. 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a zeigen schliesslich noch Ausführungsbeispiele, bei welchen sich an die Kondensatorplatten, welche einen scheibenförmigen Resonanz raum begrenzen, senkrecht und vorzugsweise konzentrisch angeordnete Elektroden an schliessen.
Ein besonders einfacher dämpfungsfreier Hohlraumresonator mit verhältnismässig hohem _Wellenwiderstand ist in Fig. 1 darge stellt. Er besteht aus dem Zylinderkondensa tor 1 und der einlagigen Toroidspule' 2 als Selbstinduktion. Der die Selbstinduktion bil dende Leiter ist an der dem Zylinderkonden sator 1 gegenüberliegenden Stelle untsrbro- chen. An die Ränder der entstehenden beiden Teile schliesst ein Zylinderkondensator 3 an, der für die Ultrahochfrequenz einen Kurz schlusskondensator darstellt.
Die beiden Zy linder des Kondensators 1 sollen als Elek trode dienen. Da der Abstand der Elektroden im allgemeinen mit Rücksicht auf den Elek tronenmechanismus zu wählen ist und nicht derart eng gehalten werden kann, wie dies bei dem Kondensator 3 möglich ist, emp fiehlt es sich, zur Vermeidung der am offe nen Ende der Elektroden auftretenden Ver luststrahlung zwei Elemente entsprechend Fig. 1 zu einer Anordnung nach Fig. 2 symmetrisch zusammenzusetzen. An den als Elektroden- und Betriebskapazität dienenden Zylinderkondensator 1' schliesst dann auf jeder Seite eine einlagige Toroidspule 2 bezw. 2' als Selbstinduktion an.
Um den als Elek troden dienenden Leitern des Zylinderkon- densators 1' verschiedene Gleichspannung er teilen zu können, sind beide die Selbstinduk- tion bildenden Leiter an einer Stelle unter brochen. An die Ränder der entsprechend gegeneinander isolierten Teile schliessen auch hier Zylinderkondensatoren 3 und 3' an, welche für die Ultrahochfrequenz Kurz schlusskondensatoren darstellen.
Bei solchen Anordnungen kann im Gegensatz zu einer konzentrischen Lecherleitung die Kapazität des Schwingkreises auf ein Minimum, näm lich auf die durch die Elektrodenoberflächen bedingte Kapazität beschränkt werden. Die an die Selbstinduktionen 2 und 2' anschlie- ssenden Kurzschlusskondensatoren 3 und 3' haben' auf' die Frequenz der erzeugten Schwingung keinen Einfluss.
Die beiden Schalen des Toroides wirken praktisch wie eine Induktivität, deren magnetischer Fluss als Ringfluss die in den Fig. 1 und 2 dar gestellten Querschnitte durchläuft. Die Ver luststrahlung an den freien Enden der Kon densatoren 3 und 3' kann praktisch vernach lässigt werden. Gegenüber einer konzentri schen Lecherleitung hat die Anordnung den Vorteil, dass sie in axialer Richtung kürzer ausgebildet werden kann.
Bei einer Lecher- leitung wäre die Länge s in Fig. 1 bezw. 2 gleich 1/4 der Wellenlänge zu wählen, wäh rend bei Anordnungen entsprechend Fig. 1 und 2 die Länge wesentlich kürzer als 1/4 der Wellenlänge gewählt werden kann.
Versuche und theroretische Überlegungen haben ergeben, dass bei den bekannten Schal tungen zur Anfachung ultrahochfrequenter Schwingungen vor allem wegen der geringen Steilheit S" der Steuercharakteristik der Röh ren nur ein kleiner Belastungswiderstand an den Resonator angeschlossen werden darf.
Es hat sich gezeigt, dass bei günstigster An passung des Belastungswiderstandes an den Resonator der Wert
EMI0003.0058
bezw.
EMI0003.0060
mit einem Wert -
EMI0003.0062
vergleichbar sein muss, wobei ,S' das Verhältnis des durch den Steuermechanismus erhaltenen Wechselstro mes zu der an den Elektroden wirksamen Resonatorwechselspannung und h eine von den Elektrodenabmessungen abhängige, von dem Wert Z wenig verschiedene Grösse dar stellt.
Da man mit Rücksicht auf die Ab stände und Abmessungen der Elektroden die Kapazität C des Resonators nicht sehr klein bezw. den Wellenwiderstand @W nicht sehr gross wählen kann, muss der Belastungswider stand so klein gewählt werden, dass der Wert
EMI0003.0072
grössenordnungsmässig mit dem Wert
EMI0003.0073
übereinstimmt. Es ist daher eine sehr lose Kupplung zwischen Resonator und Be lastungswiderstand erforderlich. Diese lose Kupplung kann mit einer Energieleitung mit kleinem Wellenwiderstand erreicht werden.
Vorteilhaft wird eine aus zwei koaxialen Leitern bestehende Energieleitung benützt, bei welcher keine Strahlungsverluste auftre ten. Wird eine Energieleitung verwendet, deren Länge mit der Viertelwellenlänge der anzufachenden Schwingung ungefähr über einstimmt, und wird diese im Spannungs knoten an den Resonator angeschlossen, so tritt im Leerlauf an dem freien Ende eine Spannung auf,
welche im Verhältnis der Wellenwiderstände von Energieleitung und Resonator kleiner ist als die maximale Wechselspannungsamplitude im Resonator. Ein an dem freien Ende der Energieleitung angekoppelter Belastungswiderstand stellt dann für den Resonator einen Dämpfungs- widerstand dar,
der im Verhältnis der Qua drate der Wellenwiderstände von Energie leitung und Resonator kleiner ist als der Be lastungswiderstand. Man hat es also dadurch, dass der die Energieleitung darstellende spaltförmige Raum genügend klein gemacht wird, also einen genügend kleinen Wellen widerstand darstellt, absolut sicher in der Hand, den Belastungswiderstand, insbeson dere den Strahler, so lose, wie es gewünscht wird, an den Hohlraum anzukoppeln.
Die Fig. 3 zeigt eine nach dem im vor ausgehenden geschilderten Prinzip gebaute Elektronenröhre.
In der Mitte der rotationssymmetrischen Anordnung ist eine Kathode 4 in Form eines haarnadelförmigen Glühdrahtes zwischen den zwei Bolzen 5 und 5' ausgespannt. Glüh- kathode und Bolzen sind konzentrisch von einem Metallrohr 6 umgeben, das in seinem mittleren Teilvmit einem Gitter 7 aus parallel zur Achse verlaufenden Stäben versehen ist.
Das Metallrohr ist selbst wieder von einem rotationssymmetrischen Metallkörper um geben, dessen Teil 8 als Elektrode und Kon densator und dessen Teile 9, die einlagige Torusspulen darstellen, als Selbstinduktion des Resonators dienen. Der am untern Ende des Resonators sich anschliessende rohrför mige Teil 10 bildet mit dem Rohr 6 einen Kurzschlusskondensator,
und der am obern Ende sich anschliessende rohrförmige Teil 11 bildet mit dem Rohr 6 eine Energieleitung von geringem Wellenwiderstand. Die Länge der Energieleitung wird zweckmässig gleich der Viertelwellenlänge gewählt. Das obere Ende des Innenleiters 6 geht in. die A/4-An- tenne 12 und das obere Ende des Aussen leiters 11 in die Platte 13 zur kapazitiven Überleitung des Antennenstromes über.
Um hei der Röhre ein besonderes Va kuumgefäss zu vermeiden, ist das obere Ende der Energieleitung mit einer Glas verschmelzung 14 vakuumdicht abgeschlos sen, und an den Aussenleiter des Kurz schlusskondensators am untern Ende ist ein Glasstutzen 15 angeschmolzen, durch den die Stromzuleitungen 16 ins Innere der Röhre geführt sind. Der Glasstutzen trägt auch vorteilhaft den Stutzen 17 zum An schluss der Röhre an eine Vakuumpumpe. Als Vakuumgefäss dient demnach im wesent lichen der äussere Metallmantel der Röhre.
Um den Austritt von Verluststrahlung aus der Röhre möglichst gering zu halten, wird der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 6 und 10, welche den Kurzschluss- kondensator am untern Ende bilden, so klein wie möglich gewählt. Der Zwischenraum zwischen den die Energieleitung bildenden Rohren 6 und 11 wird so gross gewählt, dass durch dessen Wellenwiderstand die gün stigste Anpassung der Antenne 12 an den Resonator erzielt wird. Dieser günstigste Wert des Wellenwiderstandes der Energie leitung wird am besten durch den Versuch bestimmt.
Der zur Erregung kommende Resonator- hohlraum wird begrenzt von dem Metall zylinder 6, dem Gitter 7 und dem äussern Metallmantel, bestehend aus den Teilen 8 und 9. Der Spannungsbauch der Schwingung bildet sich zwischen dem Gitter 7 und dem Rohrteil 8 aus. Durch die Lücken des Gitters 7 greift das ultrahochfrequente Wechselfeld zu einem Teil auf den Innenraum des Zy- lindern 6 und auf die Kathode durch.
Um dort eine störende Anregung von Resonanz räumen und eine Ableitung von Schwin gungsenergie über die Stromzuleitungen zu vermeiden, ist der Innenraum des Zylinders 6 mit den isoliert eingesetzten beiden Bolzen 5 und 5' versehen, deren Aussendurchmesser nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 6 ist. Sie bilden daher mit dem Rohr 6 Kurzschlusskondensatoren und be grenzen innerhalb des Gitters einen Raum, dessen Eigenfrequenz höher ist als die des zur Anfachung gelangenden Resonators. Der Raum zwischen Kathode und Gitter kann sich also weder in seiner Grundschwingung noch in irgend einer Oberschwingung er regen.
Zur Entdämpfung bezw. zur Schwin- gungsanfachung des Resonators können ver schiedene Schaltungen benutzt werden. Vor teilhaft wird die Bremsfeldschaltung be nutzt, wobei das Gitter 7 eine hohe positive und die Anode oder Bremselektrode 8 eine Spannung um Null oder eine negative Span nung bezogen auf die Kathode erhalten. Die von der Kathode ausgehenden Elektronen ge langen zum Teil direkt auf die Stäbe des Gitters; ein anderer Teil dringt in den Raum zwischen Gitter und Anode ein.
Bei schwin gender Röhre ändert sich das Verhältnis des Elektronenstromes, der direkt auf dem Gitter endet, zum Elektronenstrom, der das Gitter durchquert, vor der Anode wendet und wie der auf das Gitter zurückkehrt. Durch die Schwingung zwischen Gitter und Anode fin det also am Gitter selbst eine Steuerung des in den Gitter-Anodenraum eindringenden Elektronenstromes statt.
Der dadurch hervor gerufene Elektronenwechselstrom gibt stets mit dem zwischen Gitter und Anode vorhan denen -'@Techselfeld eine Leistungsabgabe, falls die Laufzeit der Elektronen vom Gitter bis zur Umkehrfläche vor der Anode unge fähr mit 3/, der Periodendauer der ultrahoch- frequenten Schwingungen übereinstimmt.
Die das Gitter 7 in Richtung nach der Anode 8 durchsetzenden Elektronen werden sowohl auf dem Hinweg als auf dem Rück- weg durch das Hochfrequenzfeld gebremst, übertragen also Energie, die ihnen durch das zwischen 4 und 7 vorhandene Gleichfeld er teilt wurde, auf den Resonator. Wenn die Wechselspannung, bis zu welcher der Reso- nator sich aufschaukelt, genügend gross ist, werden die Elektronen bereits bei einem Hin- und Rückgang derart stark gebremst, dass sie auf dem Gitter 7 bei ihrer Rückkehr von der Anode 8 ungefähr mit der Geschwindigkeit Null ankommen.
Unter diesen Verhältnissen findet eine optimale Ausnutzung der auf die Elektronen übertragenen Gleichfeldenergie statt. ' Statt des hier geschilderten anfachenden Elektronenmechanismus mit Pendelsteuerung am Steuergitter 7 durch die Anode 8 kann um die Kathode 4 ein weiteres Steuergitter angeordnet werden, das mit der Kathode 4 zusammen einen Resonator bildet, der ent weder fremdgesteuert oder vom Resonator 6, 8 und 9 rückgekoppelt angeregt wird. Es liegt dann ein anfachender Elektronenmecha nismus mit Raumladesteuerung und Rück kopplung vor.
Auch eine Magnetronanord- nung kann benutzt werden, indem etwa bei der Röhre nach Fig. 3 über die Anode 8 eine Spule gewickelt wird, die ein axiales Magnetfeld ergibt. Dieses axiale Magnetfeld zwingt dann die das Gitter 7 in Richtung nach der Anode verlassenden Elektronen in ähnlicher Weise zur Umkehr, wie für die Anordnung nach Fig. 3 dies vom Bremsfeld vorausgesetzt wurde. Auch bei der Mag netronanordnung kann die Steuerung durch den soeben als Pendelsteuerung am Gitter bezeichneten Mechanismus geschehen.
Es sind noch beliebige weitere Arten von an fachenden Elektronenmechanismen denkbar, zum Beispiel kann als Kathode statt einer Glühkathode die zwischen einer Glühkathode und einer Erregeranode übergehende Elek tronenströmung dienen, oder es kann eine Anordnung mit Querfeldsteuerung benutzt werden, bei der ein Elektronenstrahl im Querfeld zwischen zwei Kondensatorplatten abwechselnd nach dem einen bezw. dem an dern von zwei Auffängern gelenkt wird.
Auch ein Elektronenmechanismus auf Grund der Elektronenaussortierung kann in Anwen dung kommen. Jedenfalls ist der Gegenstand der Erfindung vollkommen unabhängig von der besonderen Art des anfachenden Elek tronenmechanismus und erweist sich in Kom bination mit jeder Art der Anfachung als günstig und von wesentlicher Bedeutung, wenn es sich darum handelt, hohe Amplitu den der Wechselspannung und hohe Schwing- leistung zu erhalten.
Bei dem. bisher beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel bildeten die Elektroden der an fachenden Elektronenströmung Teile der Metallwandung des nahezu allseitig geschlos senen Hohlraumes, der als Resonator dient. Eine andere Lösung besteht darin, dass die Elektroden des anfachenden Elektroderisyste- mes oder diese Elektroden zusammen mit den Leiterteilen, welche das Schwingungsgebilde darstellen, zum Beispiel die zwei Leiter eines Lechersystemes, an sich ein offenes System bilden, welches Streustrahlung zulässt,
dass aber dieses an sich offene System umgeben ist von einem allseitig geschlossenen metal lischen Hohlkörper, der die Streustrahlung verhindert.
In Fig. 4, 4a und Fig. 4b ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer derartigen Magnetron- röhre im Längsschnitt und in zwei Quer schnitten x-x und y-y dargestellt. 4 sei die Kathode, und zwar eine Haarnadel kathode.
Die Elektroden 18, 18' sind soge nannte Schlitzanoden und bilden die beiden Leiter eines an den Enden durch Kondensa toren geschlossenen Lechersystemes der hal ben Wellenlänge, das quer zur Leitungsachse Streustrahlung zulassen würde. Dieses Sy stem ist umgeben durch ein Metallrohr 19, welches das Entweichen der Streustrahlen verhindert und die damit verbundene Dämp fung aufhebt.
Als Kondensatoren dienen am einen Ende die Bolzen 20, 20' von halbkreis förmigem Querschnitt, die sowohl unter sich, als auch zu dem Rohr 19 in geringen, spalt- förmigen Zwischenräumen angeordnet sind. Der Spalt zwischen 20, 20' dient gleichzeitig als Energieleitung. Am äussern Ende der Bolzen 20, 20' ist der Strahler 21 ange koppelt. Das linke Ende des Resonators ist durch die von den Platten 22, 23, ?4 gebil deten Kurzschlusskondensatoren gegen den Austritt von Verluststrahlung geschlossen.
Die Platten sind gegeneinander isoliert und am Rande mit einer Glasverschmelzung 25 versehen. Ebenso ist das rechte Ende der Energieleitung mit einer Glasverschmelzung 26 versehen, so dass die Röhre ohne Anwen dung eines besonderen Vakuumgefässes aus gepumpt werden kann. Zur Erzeugung eines axialen Magnetfeldes dient die Spule 27.
Bei den nun folgenden Ausführungsbei spielen sind die Kurzschlusskondensatoren, welche bei den in Fix. 3 und 4 dargestellten Röhren durch die Leiter 6, 10 bezw. 22,<B>23,</B> 24 gebildet werden, nicht mehr vorhanden. Die an diesen noch auftretenden geringen Strahlungsverluste sind daher vermieden, Der Generator der Röhre besteht aus einem flaschenförmigen, auf seiner Innenfläche metallisch leitenden Aussenleiter und einem durch den Flaschenhals ins Innere des Hohl raumes des Aussenleiters hineinragenden,
auf seiner Aussenseite metallisch leitenden Kör per (Innenleiter).
In dem Ausführungsbeispiel der Fig.- 5 ist 31 der flaschenförmige Aussenleiter, 32 der Boden, 33 der Hals der Flasche. Durch den Flaschenhals hindurch ragt ins Innere des Aussenleiters der rohrförmige Innenleiter 34, der an dem im Innern der Flasche be findlichen Ende 35 mit Fenstern versehen oder als Gitter ausgebildet ist und sich dem Boden der Flasche nur soweit nähert, dass keine wesentliche zusätzliche Endkapazität zwischen Innenleiter und Flaschenboden ent steht. In der Achse dieses Innenleiters ist die Glühkathode 36 beispielsweise in Form einer Haarnadel angeordnet.
Wählt man die Länge der Flasche zwischen Hals und Boden ungefähr gleich .1/4, so stellen Aussen- und Innenleiter ein Lechersystem der Länge @/4 dar, welches am einen Ende über den Zylin derkondensator, der aus Flaschenhals und Innenleiter 34 gebildet wird, nahezu kapa- zitiv kurzgeschlossen ist.
Ein derartiger Hohlraum, wie der Feldraum zwischen von Schwingungsenergie über das Innere des Innen- und Aussenleiter im Innern der Flasche, stellt ebenfalls einen Resonator von geringer Dämpfung dar. Notwendig dazu ist allerdings, dass im Innern des Innenleiters, durch dessen Achse die Stromzuführungen 3? zur Kathode verlaufen, geeignete Querwände 38 aus Metall angeordnet sind, welche den Innenraum des Innenleiters gegenüber der Betriebsfrequenz, ähnlich wie im Beispiel der Fig. 3, verstimmen und so einen Entzug von Schwingungsenergie über das Innere des Innenleiters verhindern.
Schwingungsenergie kann also dem Hohlraum nur durch den engen Spalt im Hals der Flasche zwischen Innen- und Aussenleiter zugeführt oder ent zogen werden. Da mit Rücksicht auf die An- fachung zwischen Innen- und Aussenleiter eine Gleichspannung besteht, sind Innen- und Aussenleiter voneinander isoliert und bei spielsweise im Hals der Flasche durch ge eignete Distanzierstücke aus Isoliermaterial gegeneinander abgestützt.
Wie bei den vor hergehenden Ausführungsbeispielen sollen auch hier, falls besonders niedrige Dämp- fungsgrade verlangt werden, die den Hohl raum begrenzenden Oberflächen hochglanz poliert und gegebenenfalls mit einem Über zug aus einem gut leitenden Metall, zum Bei spiel Gold, Silber etc., versehen sein. Dieser Überzug wird insbesondere immer dann er forderlich sein, wenn mit Rücksicht auf vakuumtechnische Eigenschaften die Unter lage aus einem Nichtleiter (keramisches Ma terial) oder aus einem Material relativ hoher Dämpfung (zum Beispiel vakuumgeschmol zenes Nickel, Chromeisen, Chromnickel) be steht.
Ferner ist es erforderlich, um ganz be sonders niedrige Dämpfungsgrade zu errei chen, scharfe Kanten und Ecken für den Ver lauf der Hochfrequenzströme an der Ober fläche des Hohlraumes zu vermeiden. In Fig. 5 sind denn auch sämtliche mit 39 be zeichneten Ecken und Kanten sorgfältig ab gerundet.
Einen besonders hohen kapazitiven Kurz schluss des Resonators erreicht man, wenn der aus Flaschenhals 33 und Innenleiter 34 gebildete Zylinderkondensator auf die Be triebsfrequenz abgestimmt, also in einer Länge von A/4 ausgeführt wird.
In vielen Fällen wird es wie bei den be sprochenen Beispielen von Vorteil sein, den Aussenleiter direkt als Vakuumgefäss auszu bilden. In diesem Falle wird in dem als Energieleitung dienenden Ringspalt im Fla schenhals ein vakuumdichter Isolator, zum Beispiel in Form einer Glasverschmelzung, angebracht. In Fig. 5 befindet sich diese Verschmelzung 40 an dem dem Hohlraum abgewandten Ende der Energieleitung.
An den Ringspalt kann eine weitere Energieleitung oder, wie in Fig. 5, direkt eine Antenne angekoppelt werden. Als An tenne dient das zwischen 40 und 41 auf einer Länge von ungefähr A/4 freiliegende Stück des Innenleiters 34. Auf den Aussenleiter ist, ebenso wie im Beispiel nach Fig. 3, am äussern Ende der Energieleitung eine Scheibe 42 aufgesetzt, welche als Gegengewicht zur Antenne dient.
Um die Zuleitungen zur Ka thode, insbesondere die Heizleitungen in die Röhre einzuführen, ohne den Aussenleiter des Resonators an einer andern Stelle als am Flaschenhals durchbrechen zu müssen, sind diese Heizleitungen vom obern Ende aus durch den Innenleiter geführt.
Dies bedingt, da eine hoehfrequenzfreie Stromzuführung nur in einem Spannungsknoten möglich ist, eine Verlängerung der Antenne 40 bis 41 um ?/4. Diese Verlängerung ist durch eine über geschobene Hülse 43, welche bei 44 am Innenleiter anschliesst, abgedeckt und trägt am offenen Ende eine der Scheibe 42 gegen überstehende Scheibe 45. Beide Scheiben die nen zur kapazitiven Überleitung des Stromes im Aussenleiter auf die Antenne.
Die Hülse 43 stellt zusammen mit dem ihr entsprechen den Stück des Innenleiters einen Resonator dar, welcher die Ableitung von Hoch frequenzenergie nach den Stromzuführungen für die Heizung und die Kathode sperrt. Die Stromzuführungen können dann zum Bei spiel in einem Quetschfuss 48 durch ein bei 46 an den Innenleiter angeschmolzenes Glas- rohr herausgeführt werden. An dieses Glas rohr kann auch der Stutzen 47 anschliessen, über welchen die Röhre gepumpt wird.
Eine Entdämpfung des aus Aussenleiter 31 und Innenleiter 34 gebildeten Hohlraum resonators durch die Elektronenströmung kann ebenso wie bei der in Fig. 3 dargestell ten Elektronenröhre erfolgen, wenn dem Innenleiter gegenüber der Kathode eine posi tive Gleichspannung, dem Aussenleiter eine vorzugsweise in der Höhe von Null gelegene positive oder negative Spannung erteilt wird. Die Steuerung des in den Raum zwischen den Elektroden 35 und 31 eintretenden Elektro nenstromes erfolgt in gleicher Weise,
wie sie im Anschluss an Fig. 3 beschrieben wurde.
Die Länge des im Innern des flaschen- förmigen Teils befindlichen Teils des Innen leiters könnte statt @/4 auch ein ungerades Vielfaches von 2./4 betragen, so dass der Re sonator dann durch die in einem oder meh reren Spannungsbäuchen übergehende Elek tronenströmung in einer Oberwelle angefacht wird.
Die zwischen den Querschnitten 40 und 44 gelegenen Leiterteile können ferner derart abgestimmt sein, dass sie ein einer halben Wellenlänge äquivalentes Resonanzelement bilden, welches über denjenigen Teil der Länge, über welchen der Aussenleiter fehlt, als Strahler wirkt.
Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 6 dargestellt. In den Aussenleiter 31 tritt durch den Flaschenhals 33 der Innen leiter 34 ein. 31 und 34 bilden zusammen ein Lechersystem der Länge .1/2, welches an sei nen Enden mit Kondensatoren versehen ist, welche für die Schwingung im Resonator nahezu einen Kurzschluss darstellen. Diese Zylinderkondensatoren können vorzugsweise von der Länge A./4 gewählt werden.
Auch bei kürzerer Länge als .1/4 tritt eine Kurzschluss- wirkung ein. In dem mittleren Teil des Hohlraumresonators, also im Spannungs bauch, ist der Innenleiter 34 mit einem Git ter oder Fenster 35 versehen, durch welches die von der Haarnadelkathode 36 ausgehende Elektronenströmung in den Hohlraumresona- tor einströmen kann.
Die Stromzuführungen 37 sind hier bis in die Nähe des Spannungs knotens des Zylinderkondensators 49 ge führt und durchsetzen zusammen mit einer Stromzuführung für den Innenleiter den Aussenleiter durch eine Öffnung 50, an wel che ein Glasrohr 51 aasgeschmolzen ist, das in einem Quetschfuss 52 für die Stromzufüh rungen endet. Das Innere des Innenleiters ist wiederum durch Querwände 38 verstimmt, so dass eine störende Schwingung im Innern des Innenleiters nicht auftreten kann. Am offenen Ende des Flaschenhalses erweitert sich der Aussenleiter zu der Scheibe 42, wel che als Gegengewicht für die Antenne 34' dient.
Das bei 53 aasgeschmolzene Glasrohr 54 schliesst den Hals der Röhre vakuumdicht ab. An diesem Glasrohr befindet sich die Abschmelzstelle 55 für die Pumpleitung. Der Innenleiter 34 ist im Gefässhals und im Kurzschlusskondensator 49, anderseits durch Isolatoren 56 gegen den Aussenleiter abge stützt und festgehalten. Statt dem Hohl raumresonator die Länge 2/2 zu erteilen, kann ein Vielfaches von 2/2 gewählt wer den.
Es ist dann möglich, Elektroden zur Anfachung jeweils in einem oder mehreren Spannungsbäuchen anzuordnen und den Re sonator in der entsprechenden Oberwelle an zuregen.
Statt konzentrische und zylindrische Lei ter, sogenannte konzentrische Lechersysteme zur Begrenzung der Hohlraumresonatoren zu verwenden, kann auch, wie in Fig. 7 darge stellt, die Kombination eines Zylinderkon densators mit einer einwindigen Torusspule zur Bildung des Resonators benutzt werden.
Der Teil 56 des Aussenleiters bildet mit dem Innenleiter 34 den Zylinderkondensator, während der erweiterte Teil 57 des Aussen leiters mit dem ihm entsprechenden Teil des Innenleiters 34 eine einwindige Torusspule darstellt.
Gegenüber einem konzentrischen Lechersystem hat ein derartiger Resonator den Vorteil der kürzeren Baulänge und eines höheren Wellenwiderstandes. Im übrigen ent spricht die Anordnung derjenigen von Fig. 5, nur dass an Stelle einer Antenne am offenen Ende des Flaschenhalses eine kon- zentrische Energieleitung angekoppelt ist, die am offenen Ende des Flaschenhalses einen Spannungsknoten aufweist und infolge dessen in einem Abstande von 2>/2 bei 58 von den Stromzuführungen zum Innenleiter und für die Heizung der Kathode durchquert werden kann.
Statt eines aus Zylinderkon densator und einwindiger Torusspule beste henden Resonanzelementes können auch eine ungerade Zahl solcher in Serie geschaltet werden zu einem Resonator, der dann in mehreren Spannungsbäuchen durch Elektro nenströme angefacht werden kann.
Bei Aneinanderreihung einer geraden Zahl von Resonanzelementen entsprechend Fig. 7 muss, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, in den Boden des flaschenförmigen Aussen leiters in gleicher Weise wie in Fig. 6 ein Kurzschlusskondensator eingesetzt werden, der wiederum als Zylinderkondensator, bei spielsweise der Länge 2./4, ausgeführt wer den kann.
In Fig. 8 ist ferner gezeigt, in welcher Vereise die Röhre an eine quer zu ihrer Achse verlaufende Energieleitung angekop pelt wird. Der Aussenleiter 31 schliesst näm lich mit seinem offenen Ende des Flaschen halses an den senkrecht zu ihm verlaufenden Leiter 59 eines Lechersystemes an, dessen zweiter Leiter 60 mit dem Innenleiter über die Hülse 61 bei 62 in leitender Verbindung steht. Das aus dem Aussenleiter 31 heraus ragende Ende des Innenleiters bildet nun, soweit es zwischen den beiden Leitern 59 und 60 oder im Innern der Hülse 61 verläuft, zusammen mit der Hülse 61 ein auf Reso nanz abgestimmtes Element, welches einem Lechersystemabschnitt der Länge A/2 äqui valent ist.
Die beiden Leiter 59 und 60, zwi schen welchen durch die Schwingung auf dem Innenleiter 34 stehende oder laufende Wellen angefacht werden, sind in ein Rohr 63 eingeschlossen, um Strahlungsverluste zu vermeiden. Die Stromzuführung zur Kathode kann in gleicher Weise wie in Fig. 5 über den Quetschfuss 48 geschehen. Die Fig. 8a stellt einen Querschnitt senkrecht zur Achse der Leiter 59 und 60 an der Kopplungsstelle mit der Röhre dar.
In vielen Fällen wird das Bedürfnis be stehen, den flaschenförmigen Aussenleiter zu erden, insbesondere in all den Fällen, wo er mit Reflektoranordnungen, zum Beispiel Spiegeln, fest baulich vereinigt werden soll. Da zwischen Kathode und Aussenleiter eine im allgemeinen nicht sehr von Null verschie dene positive oder negative Gleichspannung besteht, erhält in den Fällen des geerdeten Aussenleiters die Kathode gegenüber Erde eine Gleichspannung.
Die Generatorröhren nach Fig. 3 bis 8 lassen sich ohne weiteres auch umbauen zu Elektronenröhren zur Verstärkung von ultra- hochfrequenten Schwingungen. Zu diesem Zwecke wird, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, die Kathode 36 von einem Steuergitter 64 umgeben, das sich als ein die Kathoden zuleitungen 37 konzentrisch umgebendes Rohr 65 fortsetzt. 37 und 65 bilden mitein ander ein Lechersystem, welches an der Stelle der Kathode 36 einen Spannungsbauch aufweist.
Dieses Lechersystem wird nun ins Innere des Innenleiters 34 hineingebracht, wobei der Innenleiter 34 und das Rohr 65 derart angeordnet werden, dass das Gitter bezw. Fenster 35 des Innenleiters 34 das Steuergitter 64 umschliesst.
Ferner wird durch metallische Querwände 38 im Hohl raum zwischen dem Rohr 65 und .dem Innen leiter 34 dafür gesorgt, dass in diesem Hohl raum parasitäre Schwingungen nicht auf treten können. Die zwischen den konzentri schen Leitern 37 und 65 angeregten Schwin gungen ergeben nun infolge der Raumlade begrenzung eine Steuerung des aus der Ka thode 36 durch das Steuergitter 64 und das Gitter bezw. Fenster 35 in den eigentlichen Hohlraumkondensator eintretenden Elektro nenstromes. Der Innenleiter 34 ist dann ebenso wie in den vorgehenden Beispielen von dem flaschenförmigen Aussenleiter 31 umgeben, der in der Fig. 9 - fortgelassen . wurde.
Die zur Steuerung des Steuergitters erforderliche Hochfrequenzenergie, das heisst die aus 37 und 65 bestehende Doppelleitung kann durch den Flaschenhals ins Innere der Röhre gebracht werden.
Aus der anhand der Fig. 9 geschilderten Anordnung zur Verstärkung von ultrahoch- frequenten Schwingungen kann auch ein auf Rückkopplung beruhender, selbsterregter Ge nerator oder ein durch Rückkopplung ent- dämpfter Empfänger geschaffen werden.
Es wird dann ein Teil der im Hohlraumresona- tor durch den Ringspalt im Flaschenhals ent weichenden ultrahochfrequenten Schwin- gungsenergie dem aus den Leitern 37 und 65 gebildeten Lechersystem zugeführt. Die Überleitung dieser .Energie kann beispiels weise dadurch geschehen, dass durch geeig nete Fenster oder Öffnungen Hochfrequenz streufelder in die Feldzone des aus den Lei tern 37 und 65 gebildeten Lechersystemes eingreifen und dieses durch Feldkopplung anfachen.
Die in den Fig. 5 bis 8 dargestellten Elektronenröhren haben noch den konstruk tiven Nachteil, dass sich in dem Flaschenhals zwei Leiter mit grossem Spannungsunter schied in sehr geringem Abstand gegenüber stehen. Ausserdem bereitet die Ableitung der Wärme aus dem Innern der Röhre, insbeson dere vom sich hoch erhitzenden Gitter, Schwierigkeiten.
Bei den nun folgenden Aus führungsbeispielen sind diese Nachteile weit gehend beseitigt. Es werden hier Elektronen röhren beschrieben, bei welchen der zur An- fachung dienende Hohlraum von einem hoh len Metallkörper begrenzt wird, welcher eine vollständig in seinem Innern befindliche Elektrode umschliesst.
Ferner kann der Hohlraum-Resonator durch Wandungen gebildet werden, die ent weder galvanisch miteinander verbunden sind, oder aber keinen hohen Spannungs unterschied aufweisen. Die umschlossene Elektrode, welche gegenüber den Wandungen des Hohlraumes eine hohe Spannung erhält, wird innerhalb des Hohlraumes durch Isola toren abgestützt. Zweckmässig werden diese Isolatoren zur Abstützung der umschlossenen Elektrode in Spannungsknoten der Schwin gung des Hohlraumes angebracht.
Dielek- trische Dämpfungsverluste werden durch diese Massnahme sehr klein gehalten.
Werden die von dem Hohlkörper um schlossenen Elektroden flächenförmig ausge bildet, insbesondere als ebene oder zylin- drische Flächen, so da.ss sie mit ihren Schmal seiten dicht an die Wand des Hohlkörpers heranreichen, so wird der Hohlraum in Räume zerlegt, die durch die gebildeten Spalte miteinander gekuppelt sind.
Wird zum Beispiel ebenso wie bei den in den Fig. 3, 5 und 6 dargestellten Anordnungen der Resonator als ein koaxiales Lechersystem ausgebildet, so erhält die in dem Hohlraum untergebrachte Elektrode die Gestalt eines Hohlzylinders. Wird der Hohlraumresonator in seinem mittleren Teil angefacht, so bilden sich dort ein Spannungsbauch und an seinen Stirnflächen Spannungsknoten aus. Es fallen dann die zwischen den Stirnflächen des Hohlraumes und der umschlossenen Elek trode an den Enden gebildeten Spalte mit den Schwingungsknoten zusammen.
In der Nähe dieser Knotenlinien werden vorteilhaft auch die Isolatoren zur Befestigung, sowie die Stromzuführung zu der umschlossenen Elektrode angeordnet.
Die vom Hohlraumresonator umschlos sene Elektrode kann ferner auch aus meh reren Teilen bestehen, die gegeneinander iso liert sind und beispielsweise verschiedene Gleichspannungen erhalten. Zur Anfachung der Elektronenröhre kann ebenfalls irgend eine der bekannten Schaltungen und insbe sondere die Bremsfeldschaltung angewendet werden. Soll der geschlossene Hohlraum resonator in der Bremsfeldschaltung ange facht werden, so wird zweckmässig die Gitterelektrode zur besseren Wärmeableitung mit den Aussenwandungen des Hohlraum- resonators galvanisch verbunden.
Die um schlossene Elektrode ist dann die auf nega tivem Potential befindliche Bremselektrode.
Die Fig. 10 zeigt eine sogenannte Fla schenröhre, ähnlich wie sie in Fig. 5 darge stellt ist. Zur Anfachung kommt ein A/4 Resonator, der im wesentlichen aus dem flaschenförmigen Metallbehälter 71 alä Aussenleiter und einem in den Flaschenhals hineinragenden Zylinder 72 als Innenleiter besteht. Der Innenleiter ist hohl ausgebildet, weist am Ende ein Gitter 73 und im Innern desselben eine Haarnadelkathode 74 auf.
Letztere ist durch einen Isolierkörper 75 an dem Innenleiter<B>7-2</B> befestigt. Die beiden Heizzuleitungen 76 sind isoliert durch den Innenleiter 7 2 geführt. Die zwei Metallringe <B>77,</B> durch die die Heizleitungen ebenfalls iso liert hindurchgeführt sind, begrenzen im In nern der Gitterelektrode und des hohlen In nenleiters Räume, die gegenüber dem zur Anfachung gelangenden Resonanzraum ver stimmt sind.
Innerhalb des flaschenförmigen Hohl körpers 71 befindet sich eine als Hohlzylin der ausgebildete Elektrode 78, die durch Iso- lierkörper 79 an den Stirnflächen innerhalb des Hohlkörpers abgestützt ist. An der Stelle 80 erhält der flaschenförmige Hohlkörper eine Glasverschmelzung als Einführung für die Zuleitung 81. Der Innenleiter 72 bildet mit dem Flaschenhals 82 eine konzentrische Energieleitung der Länge 2./4. Der Innen leiter geht am obern Ende der Energie leitung in die Antenne 83, der Aussenleiter in die als Gegengewicht dienende Platte 84 über.
hm die Strahlungsleistung von den Heiz stromzuführungen fernzuhalten, ist die gleiche Anordnung wie in Fig. 5 vorgesehen. Die Antenne 83 bildet zusammen mit der Hülse 85 einen auf die in der Röhre ange fachte Schwingung abgestimmten Resonator, der nur über das zwischen den beiden Schei ben 84 gelegene Stück der Antenne Strahlung in radialer Richtung aussendet. Die Schei ben 84 dienen auch hier zur kapazitiven Überleitung des hochfrequenten Wechsel stromes im Aussenleiter 82 der Energie leitung. Ein besonderes Vakuumgefäss ist bei der Röhre ebenfalls nicht erforderlich.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist ganz ähnlich, wie sie ausführ lich im Anschluss an die Fig. 5 beschrieben wurde. Erhält der Innenleiter eine hohe positive Spannung und die isoliert angeord- nete Elektrode 78 eine geeignete schwach positive oder negative Spannung, so kann bei entsprechender Heizung der Glühkathode 74 der aus Innen- und Aussenleiter bestehende 2/4-Resonator zu Schwingungen angefacht werden. An dem Flaschenhals der Röhre bildet sich ein Schwingungsknoten, zwischen dem Boden und dem Ende des Innenleiters bildet sich ein Spannungsbauch aus.
In dem dargestellten Fall braucht dem Behälter 71 und damit auch dem Aussenleiter 82 der Energieleitung keine besondere Gleichspannung erteilt zu werden. Vorteil haft kann man an einer geeigneten Stelle, zum Beispiel an der Knotenstelle 86 zu Be ginn des Flaschenhalses eine galvanische Verbindung zwischen dem Innen- und Aussenleiter anbringen. Die beiden Leiter der Energieleitung sind dann auf demselben Gleichpotential.
Eine noch vorteilhaftere Ausführungs form zeigen die F'ig. 11 und 11a. Hier wird zur Anfachung ein Resonator der Länge A/2 benützt. Der zur Anfachung kommende Re sonanzraum besteht aus den beiden konzen trischen Zylindern 87 und 88, die zusammen mit den Endflächen 89, 90 einen torusförmi- gen Hohlraum begrenzen. Der mittlere Teil des als Hohlzylinder ausgebildeten Innen zylinders ist durch eine Gitterelektrode 91 ersetzt, die aus zur Zylinderachse parallelen Drähten aus Wolfram oder Molybdän be steht.
Im Innern dieser Gitterelektrode ist wiederum eine Haarnadelkathode 92 unter gebracht, deren Heizzuleitungen 93 durch den Isolierkörper 94 geführt sind. Der In nenzylinder 87 erhält auf der untern Seite einen Glasstutzen, durch den die Heizleitun- gen vakuumdicht durchgeführt sind. Die bei den Metallringe 96 dienen wieder zur Ver stimmung des die Kathode enthaltenden Rau mes innerhalb des Gitters 91 bezw. zur Bil dung weiterer verstimmter Räume innerhalb des Aussenleiters 87.
Die Haarnadelkathode 92 erhält durch die Schraubenfeder 98 eine geeignete Faden spannung. Die Schraubenfeder ist innerhalb des Isolierkörpers 97 untergebracht und mit ihrem obern Ende an dem Isolierkörper be festigt. Sie greift mit dem untern Ende über den Zugdraht 99 und den Haken 100 an der Haarnadelkathode an. Die Schraubenfeder ist in relativ grosser Entfernung von der Glühkathode und dem sich bei der Anfa- chung in Bremsfeldschaltung hocherhitzen den Gitter untergebracht, um zu vermeiden, dass sie durch Erwärmung ihre Elastizität einbüsst.
Der Innenzylinder 87 und der Aussen zylinder 88 gehen am obern Ende in eine Energieleitung von der Länge 2./4 über. Der Innenleiter 101 wird durch eine ?/4-Antenne 102 fortgesetzt, der Aussenleiter 103 geht am obern Ende in eine Metallplatte 104 über, die als Gegengewicht dient. Um einen Vakuum abschluss zu erhalten, ist über die Antenne 102 ein kurzes Glasrohr 105 geschoben, das mit der Platte 104 verschmolzen ist.
Um eine Berührung von Innen- und Aussenleiter<B>101,</B> 103 der Energieleitung zu vermeiden, ist der Aussenleiter 103 vorteilhaft am Übergang in die Metallscheibe 104 mit einem dielektri- schen Führungsring 110, zum Beispiel aus Glas oder Glimmer, versehen. Bei Wärme- ausdehnung des Innenleiters 87 bezw. des Gitters 91 kann sich der Innenleiter in dieser Richtung bewegen. Die durch die Wärme ausdehnung hervorgerufene Abstimmungs änderung der Antenne kann bei der Kon struktion der Röhre mit berücksichtigt wer den.
Im Innern des zwischen den beiden Lei tern 87 und 88 gebildeten torusförmigen Hohlraumes befindet sich die als Hohlzylin der ausgebildete, allseitig umschlossene Elek trode 106. Diese ist an den Stirnflächen des zylindrischen Raumes durch Isolatoren 107 abgestützt. An der untern Stirnfläche weist. der Hohlkörper 88 eine Glasverschmelzung 108 auf; durch die die Stromzuleitung 109 zu dem Innenzylinder geführt ist.
Der durch die Zylinder 87, 88 und die Stirnflächen 89 und 90 umschlossene torus- f örmige Hohlraum bildet den zur Anf achung gelangenden Resonator. Er wird von der hohlzylinderförmigen Elektrode 106 in zwei Räume a und b zerlegt, die an den Stirn- seiten 89 und 90 durch ringförmige Spalte miteinander kommunizieren.
Der Aussendurchmesser der zylinderför- migen Elektrode 106 ist nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des äussern Mantels 8 gewählt. Der Resonanzraum b erhält da durch im Vergleich zu dem Resonatorraum a einen kleinen Wellenwiderstand. Wesentlich frequenzbestimmend ist daher nur der Hohl raum a, während b die Kurzschlusskapazi- tät zur Überleitung des Hochfrequenzstromes von der Innenfläche von 106 auf die Stirn flächen 89 und 90 bildet.
Bei Erregung des Resonatorraumes a in der Grundschwingung bilden sich in dem mittleren Teil an der Stelle des Gitters 91 ein Spannungsbauch und an den Enden des zylindrischen Resonatorraumes Spannungs knoten aus.
Die lichte Weite zwischen den Platten 89 und 90 stimmt dann ziemlich ge nau mit der halben Wellenlänge der ange fachten Schwingung überein. Die zur Ab stützung der Elektrode 106 vorgesehenen Iso latoren 107, sowie die Spannungszuführung 109 liegen demnach in der Nähe eines Span nungsknotens der Schwingung, wodurch dielektrische Ableitungsverluste vermieden sind.
Aus dem Schnitt A-A der Fig. lla ist die Abstützung der umschlossenen Elektrode 106 innerhalb des konzentrischen Hohlrau mes zu erkennen. Die umschlossene Elek trode 106 weist an mehreren Stellen Einfrä- sungen auf, in welche die Isolatoren 107 teil weise eingelassen sind. Die umschlossene Elektrode kann auf diese Weise ihre Lage weder in axialer noch in -radialer Weise ändern.
Ein besonderes Vakuumgefäss kann bei dieser Röhre ebenfalls in Wegfall kommen, da der metallische Hohlraum selbst das Va kuumgefäss bildet. Da die mit den Elektro den verbundenen Wandungen der Röhre mit dem Aussenraum in Verbindung stehen, er gibt sich ferner eine bessere Kühlung. Die Kühlung der Röhre wird noch dadurch ver bessert, dass die sich im Betrieb hoch er- hitzende Elektrode (zum Beispiel die Gitter elektrode bei Anregung der Röhre in Brems feldschaltung) mit dem äussern Mantel lei tend verbunden ist.
Man wird in diesem Fall für die Gitterstäbe ein bei hoher Temperatur schmelzendes Metall, zum Beispiel Wolfram oder Molybdän, und für die übrigen Wand teile des Hohlraumes nicht ferromagnetische Metalle von guter Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel Kupfer oder Silber, wählen.
Die folgenden Ausführungsbeispiele, wel che in den Fig. 12, 12a, 13 und 13a darge stellt sind, unterscheiden sich von den vor angehend beschriebenen Röhren dadurch, dass die als Elektroden dienenden Wandteile des Hohlraumresonators einen ebenen, an seinen Rändern durch weitere Wandteile geschlos senen Plattenkondensator bilden.
Diese Ausbildung der Elektroden ge stattet, die Einzelteile der Röhre sehr genau herzustellen und zusammenzubauen. Insbe sondere können die Elektrodenabstände sehr genau eingehalten werden. Als weiterer Vor teil ergibt sich die gute Ableitung der Wärme aus dem Innern der Röhre und ihre gedrängte Bauart. Auch können bei solchen Röhren die Dämpfungsverluste sehr klein und der Wellenwiderstand relativ gross ge halten werden.
Um bei ebener Ausbildung der Elektro den einen möglichst dämpfungsfreien, gegen den Austritt von Verluststrahlung abge schlossenen Resonator zu erhalten, benutzt man ein achsensymmetrisches, insbesondere rotationssymmetrisches, metallisches Gehäuse und einen von den Wandungen des Gehäuses umschlossenen, ebenfalls achsensymmetri- schen bezw. rotationssymmetrischen Körper. Beide Teile, das Gehäuse und der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper, können, ähnlich wie bei den Beispielen in Fig. 10 und 11, selbst als Elektroden verwendet wer den.
Der umschlossene Metallkörper wird dann ebenfalls isoliert gegen das Gehäuse ab gestützt und erhält durch die Gehäusewand eine Spannungszuführung. Zweckmässig bil den einander zugekehrte Oberflächenteile von Gehäuse und umschlossenem Metall- körper in der Umgebung der Symmetrieachse den Plattenkondensator, der das Elektroden system darstellt.
Um einen möglichst einfachen und leicht zu berechnenden Resonator zu erhalten, kann der mit dem Plattenkondensator verbundene Resonatorraum eine scheibenförmige, torus- förmige oder zylindrische Gestalt erhalten. Die Anfachung in der Grundschwingung er folgt in der Weise, dass sich zwischen den Wandteilen des Plattenkondensators ein Spannungsbauch und am Rande des Resona- torhohlraumes ein Spannungsknoten aus bilden.
Um den Resonatorhohlraum mit einer Antenne oder einem Belastungswiderstand zu verbinden, wird an der Stelle des sich aus bildenden Spannungsknotens ebenfalls eine Energieleitung von geringem Wellenwider stand angeschlossen. Diese kann auch von Oberflächen des Gehäuses und des umschlos senen Metallkörpers begrenzt werden.
Die Fig. 12 und 13 zeigen solche Elek tronenröhren, bei welchen der Resonator von Wandungen eines rotationssymmetrischen metallischen Gehäuses 111 und von Ober flächen eines von dem Gehäuse umschlosse nen, ebenfalls rotationssymmetrischen metal lischen Körpers 112 begrenzt wird. Der als Resonator dienende Hohlraum 113 setzt in radialer Richtung den von den Wänden 114 und 115 begrenzten Raum 116 fort. Die An fachung erfolgt in dem homogenen Feldraum 116.
In dem Beispiel der Fig. 12 ist der Reso- natorraum scheibenförmig, in dem Beispiel der Fig. 13 torusförmig ausgebildet.
Die Verwendung eines scheibenförmigen Resonatorraumes ermöglicht bei vorgegebe ner Wellenlänge eine einfache und genaue Berechnung der Abmessungen des Resona- tors. Wird der scheibenförmige Hohlraum in der Weise angefacht, dass sich in der Um gebung der Symmetrieachse zwischen den Wänden 114 und 115 ein Spannungsbauch und am Rande des scheibenförmigen Hohl raumes ein Spannungsknoten der Schwin- gung ausbilden,
so lässt sieh für die elek trische Feldstärke in Funktion des Abstan des von der Rotationsachse eine-Differential- gleicheng aufstellen, die durch die Bessel- sche Zylinderfunktion nullter Ordnung ge löst wird.
Wird mit x der in geeignetem Massstab gemessene Abstand von der Rota tionsachse bezeichnet, so hat die Besselsche Zylinderfunktion nullter Ordnung Null stellen für die Werte x, - 2,405, x= = 5,520, x3 = 8,654<B>......</B> x" Aus der ein fachen Beziehung
EMI0014.0011
lässt sich dann für die vorgegebene Wellenlänge J, der Ra dius r des scheibenförmigen, in der nten Oberwelle schwingenden Zylinderraumes be rechnen.
Für den Fall der ersten Nullstelle x" was der Anregung des Feldraumes in der Grundschwingung entspricht, ergibt sich dann ein Radius r = 0,383 # A., oder ein Durchmesser d = 0,766 # A.. .
Durch die vorzugsweise radiale Ausdeh nung des Resonators erhält das zur Begren zung dienende Metallgehäuse 111 eine dosen- förmige Gestalt und der umschlossene Me- tallkörper 112 die Gestalt einer flachen Scheibe. Zweckmässig erhält der scheiben förmige Metallkörper 112 einen Durchmesser, der nur wenig kleiner als der Innendurch messer des Gehäuses ist. Der von dem Ge häuse begrenzte Hohlraum wird dann in zwei Räume 113 und 117 zerlegt, die durch einen engen, ringförmigen Spalt<B>118</B> miteinander in Verbindung stehen.
Der Teilraum 117 kann nun vorteilhaft gleich als Energieleitung zur Aukopplung einer Antenne oder eines Belastungswider standes an den Resonator benutzt werden, wenn man beachtet, dass eine möglichst lose Ankopplung der Belastung an den Resona- tor nötig ist.
Bei zu fester Ankopplung wird, wie schon ausgeführt, dem Resonator zu viel Energie entzogen, so dass er stark gedämpft wird und an Leistungsfähigkeit einbüsst. Die lose Ankopplung der Antenne an den Reso- nator kann durch die Verstimmung von Energieleitung und Antenne und durch die Wahl eines kleinen Wellenwiderstandes der Energieleitung relativ zum Resonator erzielt werden.
Macht man von der Verstimmung keinen Gebrauch, so muss der Wellenwider- stand der Energieleitung sehr klein gewählt werden. Die Energieleitung bildet dann. für den Resonator nahezu eine Kurzschlusskapa- zität. Eine solche Ausbildung der Energie leitung hat aber den Vorteil, dass man einen vollkommen einwelligen Resonator von gro sser Selektivität erhält.
Bei den in Fig. 12 und 13 dargestellten Röhren ist daher der Wellenwiderstand des als Energieleitung benutzten Raumes<B>117</B> klein im Vergleich zum Wellenwiderstand des Resonators gewählt worden. Dies hat man in einfacher Weise durch die Wahl eines geringen Abstandes der hauptsächlich ebenen Begrenzungsflächen des Raumes 117 erreicht. Der Metallkörper 112 trennt also den vom Gehäuse 111 umschlossenen Raum in zwei Räume von gleicher oder nahezu glei cher Eigenfrequenz, aber verschieden grossem Wellenwiderstand.
Bei der in Fig. 12 darge stellten Röhre haben die beiden Räume 113 und 117, da sie genau den gleichen Durch messer haben, die gleiche Eigenfrequenz; bei der in Fig. 13 dargestellten Röhre stimmen die Eigenfrequenzen nur annähernd überein.
Wird nun der als Resonator dienende Hohlraum 113 in der Grundschwingung an gefacht, wobei also in der Umgebung der Achse ein Spannungsbauch und am Ende an dem Spalt 118 ein Spannungsknoten auftritt, so bildet sich in dem abgestimmten und als Kurzschlusskondensator wirkenden Raum 117 in der Umgebung der Achse ebenfalls ein Spannungsbauch aus. Wegen des geringen Wellenwiderstandes des Raumes 117 sind die Spannungsamplituden an diesem Spannungs bauch wesentlich kleiner als an dem Span nungsbauch in dem Resonatorraum 113.
Der nahezu als Kurzschlusskondensator wirkende Raum 117 kann daher ebenso wie eine konzentrische Lecherleitung als Energie leitung benutzt werden. Zu diesem Zweck ist in der den Kurzschlusskondensator begren zenden Gehäusewand in der Symmetrieachse und daher im Spannungsbauch eine Öffnung 119 vorgesehen, durch die eine mit der um schlossenen Elektrode galvanisch verbun dene Antenne 120 in den Aussenraum ragt. Die Antenne kann sowohl auf den Resonator abgestimmt, als auch gegenüber diesem ver stimmt sein.
Da der als Energieleitung be nutzte Kurzschlusskondensator im Vergleich zum Resonator einen geringen Wellenwider stand aufweist, tritt eine Spannungsreduk tion ein. Die Spannungsamplituden sind an der Stelle der angekoppelten Antenne nur ein Bruchteil der Spannungsamplituden, die zwischen den Wänden 114 und 115 des Plattenkondensators im Resonatorraum auf treten. Eine zu starke Belastung des Genera- tors durch den Strahlungswiderstand der An tenne wird also vermieden.
Man erhält also auch hier für die Anfachung günstige hohe Steuerspannungen an den Elektroden und nur geringe Wechselspannungen für die Er regung der Antenne. Durch die günstigste Anpassung der Antenne an die Röhre wird ebenso wie bei den vorausgehenden Bei spielen bei Verwendung der Röhre als Sen der eine maximale Leistungsabgabe erzielt. Bei Verwendung der Röhre als Verstärker oder Empfänger kann in analoger Weise der Verstärkungsgrad bezw. die Empfangs empfindlichkeit zu einem Maximum gemacht werden.
In den dargestellten Beispielen dient die eine Gehäusewand als Gegengewicht für die )/4-Antenne. Um zu verhindern, dass die Aussenfläche des Gehäuses in Resonanz gerät und Verluststrahlung aussendet, ist zur Ver stimmung noch ein Rand 121 vorgesehen, durch den die Gehäusewand verbreitert ist. Da der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper in der Umgebung der Sym metrieachse als Elektrode dient und ein von dem Gehäuse verschiedenes Gleichpotential erhalten muss, wird er in der Nähe der Knotenlinie des elektrischen-Feldes, also in Isolierkörper 122 gegen das Gehäuse abge- der Nähe des ringförmigen Spaltes 118 durch stützt.
In gleicher Weise erhält der von dem Gehäuse umschlossene Metallkörper 112 in der Knotenlinie des elektrischen Feldes eine Spannungszuleitung 123, die das Metallge häuse isoliert durchsetzt. Zur Isolation und zum vakuumdichten Abschluss dient eine Glasverschmelzung 124.
Die Platte 114 des Plattenkondensators ist mit einer Öffnung versehen, durch welche eine zur Anfachung dienende Elektronen strömung in den Feldraum des Plattenkon- densators gelangen kann. Wie aus Fig. 12a zu ersehen ist, hat die Platte 114 eine spalt- förmige Öffnung 125 erhalten, in die senk recht zur Spaltrichtung dünne Gitterstäbe 126 eingesetzt sind.
Diese Gitterstäbe be stehen zweckmässig aus einem bei hoher Tem peratur schmelzenden Metall, zum Beispiel aus Wolfram oder Molybdäu, während die übrigen Teile der Kondensatorplatten ebenso wie das Gehäuse aus einem Stoff von grosser Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel aus Kup fer oder Silber, bestehen. Bei der in Fig. 13 dargestellten Röhre ist, wie aus dem Schnitt in 13a zu ersehen ist, die (Öffnung als ein ein facher Spalt 127 ausgebildet.
Es können auch die zur Unterteilung der Öffnung dienenden Gitterstäbe aus flachen und zur Elektroden fläche hochkant gestellten Stäben bestehen.
Je nach der Form der Öffnung in der Kondensatorplatte können punktförmige, drahtförmige, band- oder flächenförmige Kathoden als Elektronenquelle benutzt wer den. In dem Beispiel der Fig. 12 ist eine drahtförmige, direkt zu beheizende Glüh- kathode 128 als Elektronenquelle vorgesehen. In dem Beispiel der Fig. 13 wird eine band förmige Glühkathode 129 verwendet. Vor teilhaft lassen sich auch indirekt beheizte Oxydkathoden verwenden.
In den dargestellten Beispielen sind die Kathoden in Metallgehäuse 130 unterge bracht, die auf eine höhere Eigenfrequenz als die des zur Anfachung gelangenden Reso- nators abgestimmt sind. Dies ist notwendig, da auch hier ebenso wie bei den in den vor ausgehenden Beispielen dargestellten Elek tronenröhren das Hochfrequenzfeld durch die Gitterlücken in den Gitterkathodenraum durchgreift.
Bei der in Fig. 12 dargestellten Elektro nenröhre schliesst sich an das Kathodenge häuse 130 noch ein Glasstutzen<B>131</B> zur va- kuumdichten Durchführung der Heizleitun gen 132 an. Bei der in Fig. 13 dargestellten Röhre sind isolierte vakuumdichte Durchfüh rungen 133 unmittelbar am Kathodenge häuse vorgesehen. Die zur Begrenzung des Hohlraumresonators, der Energieleitung und des Kathodenraumes vorgesehenen Metall wände können also auch hier das Vakuum gefäss bilden.
Die wesentlichsten Merkmale der in den folgenden Beispielen dargestellten Elektro nenröhren bestehen darin, dass als Resonator ein scheibenförmiger Hohlraum mit senk recht dazu angeordneten Elektroden dient. Vorzugsweise sind die Röhren mit einer Ka thode versehen, welche zu dem den Resona- tor begrenzenden Plattenkondensator koach- sial angeordnet ist und welche wieder koach- sial von weiteren Elektroden umgeben ist.
Die dargestellten Röhren zeichnen sieh ebenfalls durch eine gedrängte Bauart, eine gute Wärmeableitung und durch geringe Verluste aus. Besondere Vorteile zeigen sie bei Anwendung eines Steuermechanismus nach dem Bremsfeld-Magnetronprinzip unter Anwendung zylindrischer Elektroden.
In Fig. 14 und 14a ist 141 eine haar- nadelförmige Drahtkathode in der Achse der Anordnung. Sie ist konzentrisch umgeben von einem Gitter 142, dessen Gitterstäbe achsenparallel ungefähr gleich weit sich er strecken wie die Kathode selbst. Ausserhalb des Gitters und koachsial zur Kathode und zum Gitter befindet sich die Bremselektrode 143.
Kathode und Gitterstäbe sind in einer kreisförmigen Platte 144 eingesetzt, welche mindestens an ihrer Oberfläche aus gut lei tendem Material besteht. Diese Platte 144 wird- sowohl auf ihrer Vorder- als auch auf ihrer Rückseite nahe umgeben von metalle nen Wänden 145 bezw. 146.
Die Wand 145 steht in leitender Verbindung mit der Brems elektrode 143, und 146 ist am Rande mit 145 ebenfalls leitend verbunden. In der Nähe der Achse hat die Wand 146 eine Öffnung 147, aus welcher die Antenne 148, die in die Platte 144 konzentrisch eingesetzt ist, her vorragt.
Wird die Öffnung 147 durch einen mit den angrenzenden Metallteilen ver schmolzenen Isolator 149 abgeschlossen, so bilden die Wandungen 143, 145, 146 gleich zeitig das Vakuumgefäss der Anordnung; Stromzuführung und Heizung der Kathode sind an der Stelle 150 beispielsweise durch eine Glasmetallverschmelzung eingeführt und verlaufen dann isoliert im Innern der Platte 144 bis zur Achse, an welcher Stelle sie dann an die eigentlichen Kathodenelemente angeschlossen sind. 151 ist eine Einführung zum Gitter 142, welches mit der Platte 144 in leitender Verbindung steht.
152 sind Stützisolatoren, vorzugsweise aus kerami schem Material, welche die Platte 144 und damit das Gitter 142 in der konzentrischen Lage zu der Kathode 141, der Bremselek trode 143 und den Gefässwandungen 145 und 146 unverrückbar festhalten.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist im Prinzip die gleiche wie bei den voraus gehenden Beispielen.
Frequenzbestimmendes System ist der durch die Platten 144 und 145 gebildete Kondensator, und zwar- schwingt derselbe auch in der Weise, dass an seinem Ende ein Spannungsknoten, in seiner Mitte aber ein Spannungsbauch auftritt. Die Hochfrequenz spannung nimmt vom Rande dieses Konden- sators nach der Mitte kontinuierlich zu, der Strom vom Rande nach der Mitte kontinuier lich ab.
Wären an diesem Kondensator in der Mitte, also in Achsennähe, weder Gitter noch Bremselektrode angekoppelt, so stände der Durchmesser des Kondensators in einer einfachen Beziehung zur Wellenlänge, und zwar gilt die bereits erwähnte Beziehung:
EMI0016.0077
worin a den Radius des Kondensators, A. die Wellenlänge und die Zif fer 2,405 die erste Nullstelle der Besselfunk- tion nullter Ordnung bedeuten.
Diese Formel wird nun nicht streng erfüllt, weil der Zy linderkondensator, gebildet durch Gitter 142 und Bremselektrode 143, welcher an den ebenen Kondensator 144, 145 angekoppelt ist, eine zusätzliche Kapazität darstellt, die eine Erniedrigung der Frequenz, also eine Vergrö sserung der Wellenlänge zur Folge hat.
Der aus 142 und 148 gebildete Zylinder kondensator soll selbstverständlich kürzer, insbesondere bedeutend kürzer sein als 1/.1 der Wellenlänge, so dass er als ein an den Kondensator 144, 145 angekoppeltes aperio- disches Gebilde anzusprechen ist. Die An tenne 142 kann in an sich bekannter Weise abgestimmt oder, um die günstigste Bela stung des Generators einzuhalten, auch gegenüber der Resonanz mehr oder weniger verstimmt sein. Sie erhebt sich über die durch die Wandung 146 gebildete Ebene wie eine Marconiantenne über die Erdoberfläche.
Fig. 15 und 15a stellen eine mit der Aus führung nach Fig. 14 verwandte Anord nung dar. 141 ist wiederum die Kathode, 142 das um diese in gleicher Weise wie in Fig. 14 angeordnete Gitter, 148 dient als Bremselektrode. Zum Unterschied von Figur 14 sind in Fig. 15 .die Anschlüsse von Gitter und Bremselektrode vertauscht, das heisst das Gitter 142 ist an eine Aussen wand 145, die Bremselektrode 143 da gegen an eine im Innern der Röhre an geordnete Platte 144 angeschlossen.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Küh lung des Gitters 142, an welchem die grösste Wärmemenge entsteht, eine noch bedeutend bessere ist als in der Anordnung nach Figur 14, da dieses Gitter 142 mit der Platte 145 und diese mit der Atmosphäre in direkter Verbindung steht.
Die Wirkungsweise des Elektrodensyste- mes ist dieselbe wie bei der Anordnung nach Fig. 14. Als Resonator dient jetzt der durch die Wandungen 144 und 145 gebildete Plat tenkondensator zusammen mit dem gegen über 2./4 kurzen Zylinderkondensator 142, 1.43. Am Rande des Plattenkondensators bil det sich wiederum eine Knotenlinie der Span nung aus; denn der durch 144 und 146 ge bildete Kondensator soll einen relativ gerin gen Wellenwiderstand gegenüber dem Reso- nator 144, 145 aufweisen.
Er dient also einer seits als Kurzschlusskapazität, welche die Bildung des Spannungsknotens am Rande des Kondensators sicherstellt und anderseits als Energieleitung, an welche der Strahler 148 verhältnismässig lose angekoppelt ist. Der Strahler 148 ist die direkte Verlänge rung des Zylinders 148, der als Bremselek trode dient. Wird die Antenne 148 nicht massiv ausgebildet, so wird bei 154 zweck mässig eine Trennwand angeordnet, die ver hindert, dass der Innenraum der Antenne eine Wirkung auf die Abstimmung des eigent lichen Resonators ausüben kann. Ausser der verbesserten Wärmeableitung hat die Anord nung den Vorteil einer bequemeren Zufuhr des Stromes für die Heizung der Kathode.
Ein Verlegen dieser Heizleitungen ist im vorliegenden Fall nicht erforderlich. 155 stellt einen Schirm dar, der den Horizont der Antenne 148 bildet.<B>152</B> sind wiederum Iso latoren, die den Einsatz 144, an welchen die Bremselektrode 148 und der Strahler 148 be festigt sind, in koachsialer Lage unverrück bar festhalten.
Die Fig. 16, 16a, 17 und 17a zeigen Röh ren, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau mit denjenigen der Fig. 14 und 15 vergleich bar sind, die jedoch gewisse Abänderungen enthalten, um sie zur Anwendung der Mag- netronsehaltung brauchbar zu machen.
In Fig. 16 ist 141 wiederum die Kathode, <B>156</B> und 157 sind die zwei Hälften einer so genannten Splitanode, von denen 156 an der im Innern des Gefässes befestigten Scheibe 144, 157 aber an der Gefässwandung 145 an geschlossen ist. Besteht zwischen 156 und 157 eine Wechselspannung, so hat das zur Folge, dass, sofern diese Wechselspannung in ihrer Frequenz in der Nähe der Resonanz frequenz liegt, der Kondensator, gebildet aus 144 und 145, in Schwingungen gerät.
Die Kurzschlusskapazität dieses Kondensators wird wiederum durch den Zwischenraum zwischen 144 und 146 gebildet, an den in üblicher Weise die Antenne 148 durch die Öffnung 147 angekoppelt ist.
Fig. 16a stellt einen Schnitt längs der Linie Z-Z durch das Elektrodensystem dar. 141 ist die haarnadelförmige Kathode, 156 und 157 sind die beiden Teile der Splitanode, welche umgeben sind von einem Zylinder 159, der mit der Platte 145 in leitender Ver bindung steht und sowohl als Schirm gegen Ausstrahlung von Streustrahlung; als auch als Abschluss des Vakuumgefässes dient.
Die Magnetronanordnung hat den Vorteil, dass ein Gitter fehlt, und dass die beiden Teile der Splitanode unter sich dasselbe relativ hohe positive Potential gegenüber der Kathode be sitzen. Alle Teile der Anordnung haben also untereinander dieselbe Gleichspannung mit Ausnahme der Kathode, die gegenüber die sen Teilen auf einer negativen Spannung ge halten wird.
Da 144, 145 und 146 auf glei cher Gleichspannung sich befinden, können die sonst in der Nähe der Knotenlinie vor gesehenen Stützisolatoren ersetzt werden durch direkte metallische Stützen 158, die in möglichster Nähe der Knotenlinie angeordnet sind. . Diese metallischen Stützen geben eine erhöhte. -Kühlung des im Innern der Röhre befindlichen Körpers 144.
Das Elektrodensystem ist umgeben von einer Magnetspule 160, welche das für die Magnetronanfachung erforderliche axiale Magnetfeld hervorruft.
Fig. 17 stellt die zu Fig. 15 analoge An ordnung dar, jedoch mit Magnetron, dessen Splitanode aus mehr als zwei Teilen, zum Beispiel aus vier Teilen, besteht. Natürlich könnte auch das Analogon zu Fig. 14 mit einer mehr als zweiteiligen Splitanode ausge rüstet sein, ebenso wie das Analogon zu Fig. 15 eine zweiteilige Splitanode erhalten könnte.
In Fig. 17 wird die Kathode 141 von vier Teilen der Splitanode 161, 162, 163 und 164 umgeben, wie deutlich aus Fig. 17a, die den Schnitt längs W-W der Fig. 17 dar stellt, zu ersehen ist.
Dabei sind die Teile 161 und 162 in direkter Verbindung mit der im Innern des Gefässes befindlichen Platte 144, wogegen die Teile 163 und 164 an der Wan dung 145 befestigt sind. Die Teile 163 und 164 sind durch Aussparungen in der Platte 144 nach der Wand 145 geführt. Diese Aus sparungen sind in Fig. 17a zu sehen und haben den Zweck, eine möglichst kapazitäts- arme Durchführung der Teile 163 und 164 durch die Platte 144 herbeizuführen.
Die Kurzschlusskapazität 144, 146 dient wieder um zugleich als Energieleitung nach der Antenne 148, die aus dem Horizont heraus ragt. Auch bei dieser Anordnung können sämtliche Teile mit Ausnahme der Kathode auf gleicher und ,gegenüber letzterer positi ver Spannung gehalten werden. Es ist also auch hier möglich, den im Innern des Re- sonators angeordneten Körper 144 durch metallische Platten 158 festzuhalten.
An Stelle einer Splitanode mit vier Teilen kann auch eine solche mit sechs oder acht Teilen angewendet werden, wobei je weils alle geraden Teile beispielsweise an die Platte 144, alle ungeraden an die Wand 145 anschliessen, in gleicher Weise, wie dies in den Fig. 17 und 17a für vier Teile darge stellt ist. Über den äussern Leiter 165 des Energiestromes sitzt die Spule 160 zur Er- zeugung des axialen Magnetfeldes.
In die Magnetronanordnungen können zum Zwecke der Modulation der Leistung weitere Elektroden eingeführt sein, bei spielsweise kann im Raum zwischen Kathode und der Splitanode eine drahtförmige oder irgendwie in geeigneter Weise ausgebildete, axial verlaufende Elektrode vorgesehen sein,
welche durch negative Aufladung die Emis- sion und damit die Leistung der Ultrakurz wellenröhre verkleinert. Es ist ebenfalls mög lich, diese Steuerelektrode ausserhalb der Splitanode anzuordnen, so dass sie zwischen den einzelnen Teilen der Splitanode hindurch das die Emission hemmende Feld auf die Kathode ausübt.
Electron tube for ultra-high frequency, electromagnetic oscillations. The invention relates to an electron tube for ultra-high frequency, electromagnetic vibrations tables. It can be used to generate, amplify or modulate ultra-high-frequency vibrations.
The most important components of ultra-short wave devices are the electrode system, in connection with it the frequency-determining resonator, and the antenna coupled with the frequency-determining resonator.
With a suitably selected circuit, for example feedback circuit, braking field circuit or magneton circuit, the damping of the resonator can be reduced or reduced by an electron flow passing over between the electrode system. the resonator to vibrate itself will be fanned.
Both resonant circuits with separate self-induction and capacitance and those with self-induction and capacitance more or less evenly distributed over the conductors are used as resonators. In the first case, the resonators of the well-known ultra-short wave tubes consist of a simple wire circle - as self-induction and the electrodes as capacitance. In the second case, parallel conductors, so-called Lecher wires, are used to form a resonator, which carry the electrodes necessary for excitation at a voltage belly.
The value for the vibration power that can be achieved with such a resonator is
EMI0001.0028
decisive, with L being the self-induction, C being the capacitance and R being the entire damping resistance through which the oscillating current flows. In the case of a resonator with capacitance and self-induction evenly distributed over the conductors, self-induction and capacitance per cm must be used for L and C.
The value
EMI0001.0033
is also known as wave resistance (W), so that instead of
EMI0002.0002
can also be written.
In the case of the known resonators used in ultra-short wave devices, the value is
EMI0002.0010
respectively significantly smaller than with the resonance circuits used in high frequency technology. The reason for this is that in the ultra-short-wave resonators constructed so far, the values of C and R cannot be made small in relation to the already very small self-induction L.
In particular, the value B, which is composed of the ohmic resistance, the discharge resistance and the radiation resistance, is very large, mainly because of the radiation losses of the resonator that increase with increasing frequency. As a result of these large losses on the resonator, the voltage amplitudes used to control the electron flow on the electrodes of the tube remain small compared to the applied reference voltages, so that the tube only works with a low level of efficiency.
The subject of the invention is an electron tube for ultra-high frequency, electro-magnetic vibrations, in which the disadvantages described are avoided by a hollow body which is electrically conductive on its inner surface at least almost on all sides and encloses a cavity as a resonator, with at least one part of the electrodes at least partially delimits the cavity.
By designing the resonator in this way, the radiation attenuation, which is the most important factor, is practically zero. The ohmic damping of the resonator can also be achieved if surfaces made of highly conductive metal, for example silver or copper, are used to delimit the cavity.
and the same can be kept very small by high-gloss polishing and if special constructive measures are used, the dissipation losses can also be practically avoided.
By designing the resonator as a cavity, it is also possible to couple a load resistor, for example an antenna, to the resonator without loss of radiation occurring.
In the drawings, for example, embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically.
1 and 2 show in section cavity resonators, which are limited by two mutually insulated metal bodies and are provided with short-circuit capacitors to avoid radiation loss; 3 and 3a show in longitudinal and cross-section an electron tube for flaring in the braking field circuit with a resonator according to FIG. 2;
4 shows in longitudinal section, FIGS. 4a and 4b in cross sections, an electron tube for fanning in the magnetron circuit; Fig. 5 to 8 show electron tubes in longitudinal section, in which the cavity coming to the flocking is limited by a vessel-shaped container and an isolated through the vessel neck in the interior of the Be container protruding tube.
Vessel neck and metal tube together form a power line for coupling a load resistor to the resonator; Fig. 8a shows the cross section through a power line as provided in the tube shown in Fig. 8 is;
Fig. 9 shows in longitudinal section an ultra-short wave tube particularly suitable as a Ver; 10, 11 and 11a show electron tubes in which a hollow body delimiting the cavity resonator and, if possible, closed on all sides, encloses an electrode located completely in its interior;
FIGS. 12, 12a, 13 and 13a represent electron tubes corresponding to FIGS. 10 and 11, in which planar electrodes are used to expand preferably disk-shaped resonance spaces; Finally, FIGS. 14, 14a, 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a show exemplary embodiments in which electrodes arranged vertically and preferably concentrically adjoin the capacitor plates which delimit a disk-shaped resonance space.
A particularly simple attenuation-free cavity resonator with a relatively high characteristic impedance is shown in FIG. 1. It consists of the cylinder capacitor 1 and the single-layer toroidal coil '2 as self-induction. The conductor forming the self-induction is interrupted at the point opposite the cylinder capacitor 1. A cylinder capacitor 3 connects to the edges of the resulting two parts, which is a short-circuit capacitor for the ultra-high frequency.
The two cylinders of the capacitor 1 are intended to serve as an electrode. Since the distance between the electrodes is generally to be selected with regard to the elec tron mechanism and cannot be kept as tight as is possible with the capacitor 3, it is recommended to avoid the loss of radiation occurring at the open end of the electrodes assemble two elements according to FIG. 1 symmetrically to form an arrangement according to FIG. A single-layer toroidal coil 2, respectively, then closes on each side of the cylindrical capacitor 1 'serving as electrode and operating capacitance. 2 'as self-induction.
In order to be able to share different direct voltages with the conductors of the cylindrical capacitor 1 'serving as electrodes, both conductors forming the self-induction are interrupted at one point. Here, too, cylinder capacitors 3 and 3 ', which represent short-circuit capacitors for the ultra-high frequency, are connected to the edges of the parts that are insulated from one another.
With such arrangements, in contrast to a concentric Lecher line, the capacitance of the resonant circuit can be limited to a minimum, namely the capacitance caused by the electrode surfaces. The short-circuit capacitors 3 and 3 'connected to the self-inductions 2 and 2' have no influence 'on' the frequency of the generated oscillation.
The two shells of the toroid act practically like an inductance, the magnetic flux of which passes through the cross-sections provided in FIGS. 1 and 2 as an annular flux. The Ver loss radiation at the free ends of the capacitors 3 and 3 'can practically be neglected. Compared to a concentric Lecher line, the arrangement has the advantage that it can be made shorter in the axial direction.
In the case of a Lecher line, the length s in FIG. To choose 2 equal to 1/4 of the wavelength, while rend in arrangements according to FIGS. 1 and 2, the length can be chosen to be much shorter than 1/4 of the wavelength.
Experiments and theoretical considerations have shown that in the known circuits for fanning ultra-high-frequency vibrations, only a small load resistor may be connected to the resonator, mainly because of the low slope S "of the control characteristic of the tubes.
It has been shown that with the most favorable adaptation of the load resistance to the resonator, the value
EMI0003.0058
respectively
EMI0003.0060
with a value -
EMI0003.0062
must be comparable, where 'S' is the ratio of the alternating current obtained by the control mechanism to the resonator alternating voltage effective at the electrodes and h is a variable that depends on the electrode dimensions and differs little from the value Z.
Since with regard to the distances and dimensions of the electrodes, the capacitance C of the resonator is not very small BEZW. If the wave resistance @W cannot be selected to be very large, the load resistance must be selected so small that the value
EMI0003.0072
in the order of magnitude with the value
EMI0003.0073
matches. It is therefore a very loose coupling between the resonator and loading resistance Be required. This loose coupling can be achieved with a power line with a low wave resistance.
An energy line consisting of two coaxial conductors, in which no radiation losses occur, is advantageously used. If an energy line is used, the length of which corresponds approximately to the quarter wavelength of the oscillation to be fanned, and if it is connected to the resonator in the voltage node, idling occurs tension at the free end
which in the ratio of the wave resistance of the power line and resonator is smaller than the maximum alternating voltage amplitude in the resonator. A load resistor coupled to the free end of the power line then represents a damping resistor for the resonator,
the ratio of the square of the wave resistance of the power line and resonator is smaller than the load resistance. So you have it by making the gap-shaped space representing the energy conduction sufficiently small, i.e. representing a sufficiently small wave resistance, absolutely securely in your hand, the load resistance, in particular the radiator, as loosely as is desired on the To couple cavity.
Fig. 3 shows an electron tube built according to the principle described above.
In the center of the rotationally symmetrical arrangement, a cathode 4 in the form of a hairpin-shaped filament is stretched out between the two bolts 5 and 5 '. The incandescent cathode and the bolt are concentrically surrounded by a metal tube 6 which, in its central part, is provided with a grid 7 of rods running parallel to the axis.
The metal tube is itself back from a rotationally symmetrical metal body to give, whose part 8 as an electrode and Kon capacitor and whose parts 9, which represent single-layer toroidal coils, serve as self-induction of the resonator. The rohrför-shaped part 10 adjoining the lower end of the resonator forms a short-circuit capacitor with the pipe 6,
and the tubular part 11 adjoining the upper end forms, with the tube 6, an energy conduction with low wave resistance. The length of the power line is expediently chosen to be equal to the quarter wavelength. The upper end of the inner conductor 6 merges into the A / 4 antenna 12 and the upper end of the outer conductor 11 merges into the plate 13 for the capacitive transfer of the antenna current.
In order to avoid a special vacuum vessel hot on the tube, the upper end of the power line is sealed vacuum-tight with a glass fusion 14, and a glass connector 15 is fused to the outer conductor of the short-circuit capacitor at the lower end, through which the power lines 16 into the interior of the Tube are guided. The glass connector also advantageously carries the connector 17 for connecting the tube to a vacuum pump. The outer metal jacket of the tube serves as the vacuum vessel.
In order to keep the leakage of radiation from the tube as small as possible, the space between the two tubes 6 and 10, which form the short-circuit capacitor at the lower end, is chosen to be as small as possible. The space between the tubes 6 and 11 forming the power line is selected to be so large that the most favorable adaptation of the antenna 12 to the resonator is achieved through its characteristic impedance. This best value of the wave resistance of the power line is best determined by the experiment.
The resonator cavity that is to be excited is delimited by the metal cylinder 6, the grid 7 and the outer metal jacket, consisting of the parts 8 and 9. The tension of the oscillation is formed between the grid 7 and the tubular part 8. Through the gaps in the grating 7, the ultra-high-frequency alternating field penetrates to some extent on the interior of the cylinder 6 and on the cathode.
In order to clear a disturbing excitation of resonance there and to avoid a derivation of vibrational energy via the power supply lines, the interior of the cylinder 6 is provided with the insulated two bolts 5 and 5 ', the outer diameter of which is only slightly smaller than the inner diameter of the pipe 6 . They therefore form short-circuit capacitors with the tube 6 and be bounded within the grid a space whose natural frequency is higher than that of the resonator coming to the fanning. The space between the cathode and the grid can therefore neither move in its fundamental oscillation nor in any harmonic.
For undamping respectively. Various circuits can be used to amplify the oscillation of the resonator. Before geous the braking field circuit will be used, the grid 7 receiving a high positive and the anode or braking electrode 8 a voltage around zero or a negative voltage relative to the cathode. Some of the electrons emanating from the cathode reach the bars of the grid directly; another part penetrates into the space between the grid and anode.
When the tube vibrates, the ratio of the electron flow that ends directly on the grid changes to the electron flow that crosses the grid, turns in front of the anode and then returns to the grid. As a result of the oscillation between the grid and anode, control of the electron current penetrating into the grid-anode space takes place on the grid itself.
The alternating electron current caused by this always gives a power output with the alternating field between the grid and anode, if the transit time of the electrons from the grid to the reversal surface in front of the anode corresponds approximately to 3 /, the period of the ultra-high frequency oscillations.
The electrons passing through the grid 7 in the direction of the anode 8 are decelerated by the high-frequency field both on the way there and on the way back, i.e. they transfer energy that was shared by the constant field between 4 and 7 to the resonator. If the alternating voltage, up to which the resonator builds up, is sufficiently large, the electrons are braked to such an extent that they are on the grid 7 when they return from the anode 8 at approximately zero speed arrive.
Under these conditions an optimal utilization of the constant field energy transferred to the electrons takes place. Instead of the electrifying electron mechanism described here with pendulum control on the control grid 7 by the anode 8, another control grid can be arranged around the cathode 4, which together with the cathode 4 forms a resonator, which is either externally controlled or fed back from the resonator 6, 8 and 9 is stimulated. There is then a fanning electron mechanism with space charge control and feedback.
A magnetron arrangement can also be used in that, for example in the case of the tube according to FIG. 3, a coil is wound over the anode 8, which coil produces an axial magnetic field. This axial magnetic field then forces the electrons leaving the grid 7 in the direction towards the anode to reverse in a manner similar to that which was assumed by the braking field for the arrangement according to FIG. In the case of the magnetron arrangement, too, the control can be done by the mechanism just referred to as pendulum control on the grid.
Any further types of specialized electron mechanisms are conceivable, for example the electron flow passing between a hot cathode and an exciter anode can serve as the cathode instead of a hot cathode, or an arrangement with cross-field control can be used in which an electron beam in the cross-field between two Capacitor plates alternately after the one respectively. which is steered by two interceptors.
An electron mechanism based on the elimination of electrons can also be used. In any case, the subject matter of the invention is completely independent of the particular type of fanning electron mechanism and proves to be beneficial and essential in combination with any type of fanning when it comes to high amplitudes of the alternating voltage and high oscillation power to obtain.
In which. Ausfüh approximately example described so far formed the electrodes of the electron flow to fold parts of the metal wall of the almost all-round closed cavity that serves as a resonator. Another solution is that the electrodes of the stimulating electrical system or these electrodes together with the conductor parts that represent the oscillation structure, for example the two conductors of a Lecher system, form an open system which allows scattered radiation.
but that this system, which is open in itself, is surrounded by a hollow metal body that is closed on all sides and prevents scattered radiation.
4, 4a and 4b show an exemplary embodiment of such a magnetron tube in longitudinal section and in two cross sections x-x and y-y. 4 is the cathode, namely a hairpin cathode.
The electrodes 18, 18 'are so-called slot anodes and form the two conductors of a Lechersystem, closed at the ends by capacitors, of the half wavelength that would allow scattered radiation transversely to the line axis. This system is surrounded by a metal tube 19, which prevents the escape of scattered rays and the associated damping cancels.
The bolts 20, 20 'of semicircular cross-section serve as capacitors at one end and are arranged both below themselves and with respect to the tube 19 in small, gap-shaped spaces. The gap between 20, 20 'also serves as a power line. At the outer end of the bolts 20, 20 ', the radiator 21 is coupled. The left end of the resonator is closed by the short-circuit capacitors formed by the plates 22, 23,? 4 to prevent radiation loss from escaping.
The plates are insulated from one another and provided with a glass seal 25 on the edge. The right-hand end of the power line is also provided with a glass seal 26 so that the tube can be pumped out without the use of a special vacuum vessel. The coil 27 is used to generate an axial magnetic field.
In the following exemplary embodiments, the short-circuit capacitors, which are used in the Fix. 3 and 4 tubes shown through the conductors 6, 10 respectively. 22, <B> 23, </B> 24 are no longer available. The low radiation losses that still occur at these are therefore avoided. The tube generator consists of a bottle-shaped outer conductor that is metallically conductive on its inner surface and a protruding through the bottle neck into the interior of the hollow space of the outer conductor,
on its outside metallic conductive body (inner conductor).
In the embodiment of Fig. 5, 31 is the bottle-shaped outer conductor, 32 is the bottom, 33 is the neck of the bottle. The tubular inner conductor 34 protrudes through the bottle neck into the interior of the outer conductor and is provided with windows or as a grid at the end 35 located inside the bottle and only approaches the bottom of the bottle so far that no significant additional end capacitance between the inner conductor and bottle bottom is created. The hot cathode 36 is arranged in the axis of this inner conductor, for example in the form of a hairpin.
If you choose the length of the bottle between neck and bottom approximately the same .1 / 4, the outer and inner conductors represent a Lechersystem of length @ / 4, which derkondensator at one end via the cylinder, which is formed from the bottle neck and inner conductor 34, is almost capacitively short-circuited.
Such a cavity, like the field space between vibration energy via the interior of the inner and outer conductors inside the bottle, also represents a resonator with little damping. However, it is necessary for this that the power supply lines 3? run to the cathode, suitable transverse walls 38 made of metal are arranged, which detune the interior of the inner conductor with respect to the operating frequency, similar to the example in FIG. 3, and thus prevent a withdrawal of vibration energy via the interior of the inner conductor.
Vibrational energy can therefore only be fed or withdrawn from the cavity through the narrow gap in the neck of the bottle between the inner and outer conductors. Since there is a direct voltage between the inner and outer conductors with regard to the expansion, the inner and outer conductors are insulated from one another and, for example, supported against one another in the neck of the bottle by suitable spacers made of insulating material.
As in the previous exemplary embodiments, if particularly low degrees of attenuation are required, the surfaces delimiting the cavity should be polished to a high gloss and, if necessary, provided with a coating of a highly conductive metal, for example gold, silver, etc. . This coating is always required, in particular, if the substrate is made of a non-conductor (ceramic material) or of a material with relatively high attenuation (for example vacuum-melted nickel, chrome iron, chrome nickel) with regard to vacuum properties.
Furthermore, it is necessary to be particularly low attenuation levels to errei chen, to avoid sharp edges and corners for the course of high-frequency currents on the upper surface of the cavity. In Fig. 5 all corners and edges marked with 39 be carefully rounded off.
A particularly high capacitive short circuit of the resonator is achieved if the cylinder capacitor formed from the bottle neck 33 and inner conductor 34 is matched to the operating frequency, that is to say has a length of A / 4.
In many cases, as in the examples discussed, it will be advantageous to train the outer conductor directly as a vacuum vessel. In this case, a vacuum-tight insulator, for example in the form of a glass fusion, is attached in the annular gap in the bottle neck that serves as a power line. In FIG. 5, this fusion 40 is at the end of the power line facing away from the cavity.
A further power line or, as in FIG. 5, an antenna can be coupled directly to the annular gap. The part of the inner conductor 34 exposed between 40 and 41 over a length of approximately A / 4 serves as an antenna. As in the example according to FIG. 3, a disk 42 is placed on the outer conductor at the outer end of the power line and acts as a counterweight serves for the antenna.
In order to insert the leads to the cathode, in particular the heating cables, into the tube without having to break through the outer conductor of the resonator at a point other than the bottle neck, these heating cables are passed through the inner conductor from the upper end.
Since a high-frequency-free power supply is only possible in one voltage node, this requires an extension of the antenna 40 to 41 by? / 4. This extension is covered by a sleeve 43 pushed over, which connects to the inner conductor at 44, and at the open end carries a disk 45 facing the disk 42. Both disks are used for capacitive transfer of the current in the outer conductor to the antenna.
The sleeve 43, together with the piece of the inner conductor that corresponds to it, represents a resonator which blocks the discharge of high-frequency energy to the power supplies for the heater and the cathode. The power supply lines can then, for example, be led out in a pinch foot 48 through a glass tube fused to the inner conductor at 46. The connecting piece 47 through which the tube is pumped can also connect to this glass tube.
A de-attenuation of the cavity resonator formed by the outer conductor 31 and inner conductor 34 by the electron flow can take place just as with the electron tube dargestell th in Fig. 3, if the inner conductor opposite the cathode a positive DC voltage, the outer conductor a preferably zero level positive or negative voltage is applied. The electron current entering the space between electrodes 35 and 31 is controlled in the same way,
as described in connection with FIG. 3.
The length of the part of the inner conductor located in the interior of the bottle-shaped part could also be an odd multiple of 2/4 instead of @ / 4, so that the resonator then through the electron flow passing over in one or more voltage bulges in one Harmonic is fanned.
The conductor parts located between the cross-sections 40 and 44 can also be coordinated such that they form a resonance element equivalent to half a wavelength, which acts as a radiator over that part of the length over which the outer conductor is missing.
Another embodiment is shown in FIG. In the outer conductor 31 occurs through the bottle neck 33 of the inner conductor 34. 31 and 34 together form a Lecher system of length .1 / 2, which is provided with capacitors at its ends, which represent almost a short circuit for the oscillation in the resonator. These cylinder capacitors can preferably be chosen with the length A./4.
A short-circuit effect occurs even if the length is shorter than .1 / 4. In the middle part of the cavity resonator, ie in the voltage belly, the inner conductor 34 is provided with a grid or window 35 through which the electron flow emanating from the hairpin cathode 36 can flow into the cavity resonator.
The power supplies 37 are here up to the vicinity of the voltage node of the cylinder capacitor 49 leads and enforce together with a power supply for the inner conductor the outer conductor through an opening 50, on wel che a glass tube 51 is molten, which is in a pinch foot 52 for the power supply ends. The interior of the inner conductor is in turn detuned by transverse walls 38, so that a disruptive oscillation cannot occur inside the inner conductor. At the open end of the bottle neck, the outer conductor widens to form the disk 42, which serves as a counterweight for the antenna 34 '.
The glass tube 54, which is ash melted at 53, closes the neck of the tube in a vacuum-tight manner. The melting point 55 for the pump line is located on this glass tube. The inner conductor 34 is supported and held in the vessel neck and in the short-circuit capacitor 49, on the other hand by insulators 56 against the outer conductor. Instead of giving the cavity resonator the length 2/2, a multiple of 2/2 can be chosen.
It is then possible to arrange electrodes for fanning in one or more voltage bulges and to stimulate the resonator in the corresponding harmonic.
Instead of using concentric and cylindrical Lei ter, so-called concentric Lechersystems to limit the cavity resonators, as shown in Fig. 7 Darge, the combination of a cylindrical capacitor with a single-turn toroidal coil can be used to form the resonator.
The part 56 of the outer conductor forms the cylinder capacitor with the inner conductor 34, while the extended part 57 of the outer conductor with the corresponding part of the inner conductor 34 represents a single-turn toroidal coil.
Compared to a concentric Lecher system, such a resonator has the advantage of a shorter overall length and a higher wave resistance. Otherwise, the arrangement corresponds to that of FIG. 5, except that instead of an antenna at the open end of the bottle neck, a concentric power line is coupled which has a voltage node at the open end of the bottle neck and as a result at a distance of 2> / 2 at 58 can be traversed by the power supply lines to the inner conductor and for heating the cathode.
Instead of a resonance element consisting of a cylindrical capacitor and a single-turn toroidal coil, an odd number of such elements can be connected in series to form a resonator, which can then be fanned in several voltage bulges by electrical currents.
When lining up an even number of resonance elements according to FIG. 7, as shown in FIG. 8, a short-circuit capacitor must be inserted into the bottom of the bottle-shaped outer conductor in the same way as in FIG. 6, which in turn is a cylinder capacitor, for example the Length 2./4, executed who can.
In Fig. 8 it is also shown in which ice the tube is coupled to a power line extending transversely to its axis. The outer conductor 31 closes with its open end of the bottle neck to the perpendicular to it conductor 59 of a Lechersystem, whose second conductor 60 is in conductive connection with the inner conductor via the sleeve 61 at 62. The end of the inner conductor protruding from the outer conductor 31 now forms, as far as it runs between the two conductors 59 and 60 or inside the sleeve 61, together with the sleeve 61 a resonance-matched element which is a Lechersystem section of length A / 2 is equivalent.
The two conductors 59 and 60, between tween which standing or running waves are fanned by the vibration on the inner conductor 34, are enclosed in a tube 63 in order to avoid radiation losses. The power supply to the cathode can take place in the same way as in FIG. 5 via the pinch foot 48. Figure 8a shows a cross-section perpendicular to the axis of conductors 59 and 60 at the point of coupling with the tube.
In many cases there will be a need to ground the bottle-shaped outer conductor, especially in all those cases where it is to be structurally united with reflector arrangements, for example mirrors. Since there is a generally not very different from zero positive or negative DC voltage between the cathode and the outer conductor, the cathode receives a DC voltage with respect to earth in the case of the earthed outer conductor.
The generator tubes according to FIGS. 3 to 8 can easily be converted into electron tubes for amplifying ultra-high-frequency vibrations. For this purpose, as shown in FIG. 9, the cathode 36 is surrounded by a control grid 64, which continues as a tube 65 concentrically surrounding the cathode supply lines 37. 37 and 65 together form a Lechersystem, which has a tension bulge at the location of the cathode 36.
This Lechersystem is now brought into the interior of the inner conductor 34, the inner conductor 34 and the tube 65 being arranged in such a way that the grid respectively. Window 35 of inner conductor 34 encloses control grid 64.
Furthermore, metallic transverse walls 38 in the cavity between the tube 65 and the inner conductor 34 ensure that parasitic vibrations cannot occur in this cavity. The excited between the concentric conductors 37 and 65 vibrations now result due to the space loading limitation a control of the method from the Ka 36 by the control grid 64 and the grid BEZW. Window 35 in the actual cavity capacitor entering electric nenstromes. As in the previous examples, the inner conductor 34 is then surrounded by the bottle-shaped outer conductor 31, which in FIG. 9 is omitted. has been.
The high-frequency energy required to control the control grid, i.e. the double line consisting of 37 and 65, can be brought into the interior of the tube through the bottle neck.
A self-excited generator based on feedback or a receiver undamped by feedback can also be created from the arrangement described with reference to FIG. 9 for amplifying ultra-high-frequency oscillations.
Part of the ultra-high-frequency oscillation energy escaping in the cavity resonator through the annular gap in the bottle neck is then fed to the Lecher system formed from the conductors 37 and 65. The transfer of this .Energie can be done, for example, that high-frequency stray fields intervene through suitable windows or openings in the field zone of the Lechersystem formed from the conductors 37 and 65 and fan this by field coupling.
The electron tubes shown in FIGS. 5 to 8 also have the constructive disadvantage that in the bottle neck two conductors with a large voltage difference are opposite each other at a very small distance. In addition, the dissipation of heat from the inside of the tube, in particular from the highly heated grid, creates difficulties.
In the exemplary embodiments that now follow, these disadvantages are largely eliminated. Electron tubes are described here in which the cavity used for fanning is delimited by a hollow metal body which encloses an electrode located completely inside.
Furthermore, the cavity resonator can be formed by walls which are either galvanically connected to one another or which do not have a large voltage difference. The enclosed electrode, which receives a high voltage against the walls of the cavity, is supported within the cavity by isolating gates. These insulators are expediently attached to support the enclosed electrode in voltage nodes of the oscillation of the cavity.
Dielectric attenuation losses are kept very small by this measure.
If the electrodes enclosed by the hollow body are made flat, in particular as flat or cylindrical surfaces, so that their narrow sides come close to the wall of the hollow body, the cavity is divided into spaces formed by the Column are coupled together.
If, for example, as in the arrangements shown in FIGS. 3, 5 and 6, the resonator is designed as a coaxial system of holes, then the electrode accommodated in the cavity has the shape of a hollow cylinder. If the cavity resonator is fanned in its middle part, a tension bulge is formed there and tension nodes are formed on its end faces. It then fall between the end faces of the cavity and the enclosed elec trode at the ends of the column formed with the vibration nodes.
The insulators for fastening and the power supply to the enclosed electrode are advantageously also arranged in the vicinity of these node lines.
The electrode enclosed by the cavity resonator can also consist of several parts that are isolated from one another and receive, for example, different DC voltages. Any one of the known circuits and in particular the special braking field circuit can also be used to fan the electron tube. If the closed cavity resonator is to be fanned in the braking field circuit, the grid electrode is expediently galvanically connected to the outer walls of the cavity resonator for better heat dissipation.
The closed electrode is then the braking electrode located on nega tive potential.
Fig. 10 shows a so-called Fla's tube, similar to that shown in Fig. 5 is Darge. An λ / 4 resonator, which essentially consists of the bottle-shaped metal container 71 as the outer conductor and a cylinder 72 protruding into the bottle neck as the inner conductor, is used for the expansion. The inner conductor is hollow, has a grid 73 at the end and a hairpin cathode 74 inside the same.
The latter is attached to the inner conductor <B> 7-2 </B> by an insulating body 75. The two heating supply lines 76 are guided through the inner conductor 7 2 in an insulated manner. The two metal rings <B> 77, </B> through which the heating lines are also passed in an insulated manner, delimit spaces in the interior of the grid electrode and the hollow interior conductor that are not correct in relation to the resonance space that is being fanned.
Inside the bottle-shaped hollow body 71 there is an electrode 78 designed as a hollow cylinder, which is supported by insulating bodies 79 on the end faces inside the hollow body. At the point 80, the bottle-shaped hollow body receives a glass fusion as an introduction for the supply line 81. The inner conductor 72 and the bottle neck 82 form a concentric power line of length 2/4. The inner conductor goes at the upper end of the power line into the antenna 83, the outer conductor into the plate 84 serving as a counterweight.
To keep the radiant power away from the heating power supplies, the same arrangement as in FIG. 5 is provided. The antenna 83, together with the sleeve 85, forms a resonator which is tuned to the vibration in the tube and which emits radiation in the radial direction only via the piece of the antenna located between the two discs 84. The discs 84 are also used here for the capacitive transfer of the high-frequency alternating current in the outer conductor 82 of the power line. A special vacuum vessel is also not required for the tube.
The mode of operation of the arrangement described is very similar to that described in detail in connection with FIG. If the inner conductor receives a high positive voltage and the insulated electrode 78 receives a suitable weakly positive or negative voltage, the 2/4 resonator consisting of inner and outer conductors can be fanned to oscillations with appropriate heating of the hot cathode 74. A vibration node forms at the bottle neck of the tube, and a tension bulge forms between the bottom and the end of the inner conductor.
In the case shown, the container 71 and thus also the outer conductor 82 of the power line need not be given any special DC voltage. A galvanic connection between the inner and outer conductors can advantageously be made at a suitable point, for example at the node 86 at the beginning of the bottle neck. The two conductors of the power line are then at the same potential.
An even more advantageous embodiment is shown in FIGS. 11 and 11a. A resonator of length A / 2 is used here for the amplification. The resonance space that is being fanned consists of the two concentric cylinders 87 and 88 which, together with the end faces 89, 90, delimit a toroidal cavity. The middle part of the inner cylinder designed as a hollow cylinder is replaced by a grid electrode 91, which is made of tungsten or molybdenum wires parallel to the cylinder axis.
In the interior of this grid electrode, a hairpin cathode 92 is again placed, the heating leads 93 of which are guided through the insulating body 94. The inner cylinder 87 has a glass connector on the lower side through which the heating lines are passed in a vacuum-tight manner. The in the metal rings 96 are used again for the United mood of the Rau containing the cathode mes within the grid 91 respectively. for the formation of further detuned spaces within the outer conductor 87.
The hairpin cathode 92 receives a suitable thread tension through the coil spring 98. The coil spring is housed within the insulating body 97 and fastened with its upper end to the insulating body be. It engages with the lower end of the pull wire 99 and the hook 100 on the hairpin cathode. The helical spring is housed at a relatively large distance from the hot cathode and the grid that heats up when it is flattened in the braking field circuit, in order to prevent it from losing its elasticity as a result of heating.
The inner cylinder 87 and the outer cylinder 88 merge at the upper end into a power line of length 2/4. The inner conductor 101 is continued by a 1/4 antenna 102, the outer conductor 103 merges at the upper end into a metal plate 104, which serves as a counterweight. In order to obtain a vacuum seal, a short glass tube 105, which is fused to the plate 104, is pushed over the antenna 102.
In order to avoid contact between the inner and outer conductors 101, 103 of the power line, the outer conductor 103 is advantageously provided with a dielectric guide ring 110, for example made of glass or mica, at the transition into the metal disk 104 . With thermal expansion of the inner conductor 87 respectively. of the grid 91, the inner conductor can move in this direction. The change in tuning of the antenna caused by thermal expansion can be taken into account when designing the tube.
In the interior of the toroidal cavity formed between the two conductors 87 and 88 is the electrode 106 designed as a hollow cylinder, which is enclosed on all sides. It is supported by insulators 107 on the end faces of the cylindrical space. At the lower end face. the hollow body 88 has a glass fusion 108; through which the power supply line 109 is led to the inner cylinder.
The toroidal cavity enclosed by the cylinders 87, 88 and the end faces 89 and 90 forms the resonator that is flared. It is divided by the hollow cylindrical electrode 106 into two spaces a and b, which communicate with one another on the end faces 89 and 90 through annular gaps.
The outer diameter of the cylindrical electrode 106 is selected to be only slightly smaller than the inner diameter of the outer jacket 8. The resonance chamber b is given a small wave resistance compared to the resonator chamber a. Therefore, only the cavity a is essential to determine the frequency, while b forms the short-circuit capacity for transferring the high-frequency current from the inner surface of 106 to the end surfaces 89 and 90.
When the resonator chamber a is excited in the fundamental oscillation, a tension bulge is formed in the central part at the location of the grid 91 and tension nodes are formed at the ends of the cylindrical resonator chamber.
The clear width between the plates 89 and 90 then coincides quite exactly with half the wavelength of the amplified oscillation. The isolators 107 provided to support the electrode 106, as well as the voltage supply 109, are accordingly in the vicinity of a voltage node of the oscillation, as a result of which dielectric dissipation losses are avoided.
The support of the enclosed electrode 106 within the concentric Hohlrau mes can be seen from the section A-A of FIG. The enclosed electrode 106 has millings at several points, into which the insulators 107 are partially embedded. In this way, the enclosed electrode cannot change its position either axially or radially.
A special vacuum vessel can also be omitted with this tube, since the metallic cavity itself forms the vacuum vessel. Since the walls of the tube connected to the electric are in connection with the outside space, it also provides better cooling. The cooling of the tube is further improved by the fact that the electrode which heats up during operation (for example the grid electrode when the tube is excited in braking field circuit) is connected to the outer jacket.
In this case, a metal that melts at high temperature, for example tungsten or molybdenum, and non-ferromagnetic metals of good thermal conductivity, for example copper or silver, will be selected for the grid bars, for example tungsten or molybdenum.
The following exemplary embodiments, which are shown in FIGS. 12, 12a, 13 and 13a, differ from the tubes described above in that the wall parts of the cavity resonator serving as electrodes are flat and closed at its edges by further wall parts Form a plate capacitor.
This formation of the electrodes ge equips to manufacture and assemble the individual parts of the tube very precisely. In particular, the electrode spacing can be maintained very precisely. Another advantage is the good dissipation of heat from inside the tube and its compact design. In such tubes, the attenuation losses can also be very small and the wave resistance can be kept relatively large.
In order to obtain a resonator that is as free of attenuation as possible and that is closed against the leakage of radiation loss, with a flat design of the electric, an axially symmetrical, in particular rotationally symmetrical, metallic housing and one enclosed by the walls of the housing, also axially symmetrical or respectively. rotationally symmetrical body. Both parts, the housing and the metal body enclosed by the housing, can, similarly to the examples in FIGS. 10 and 11, be used as electrodes themselves.
The enclosed metal body is then also insulated from the housing and receives a voltage supply through the housing wall. Expediently, the facing surface parts of the housing and the enclosed metal body in the vicinity of the axis of symmetry form the plate capacitor, which represents the electrode system.
In order to obtain a resonator that is as simple and easy to calculate as possible, the resonator chamber connected to the plate capacitor can be given a disk-shaped, toroidal or cylindrical shape. The amplification in the fundamental oscillation occurs in such a way that a voltage bulge is formed between the wall parts of the plate capacitor and a voltage node is formed on the edge of the resonator cavity.
In order to connect the resonator cavity with an antenna or a load resistor, a power line with a low wave resistance is also connected at the point where the voltage node is formed. This can also be limited by the surfaces of the housing and the enclosed metal body.
12 and 13 show such electron tubes in which the resonator is limited by walls of a rotationally symmetrical metallic housing 111 and by upper surfaces of a likewise rotationally symmetrical metallic body 112 enclosed by the housing. The cavity 113 serving as a resonator continues the space 116 delimited by the walls 114 and 115 in the radial direction. The fanning takes place in the homogeneous field space 116.
In the example in FIG. 12, the resonator chamber is disk-shaped, and in the example in FIG. 13, it is toroidal.
The use of a disk-shaped resonator chamber enables a simple and precise calculation of the dimensions of the resonator with a given wavelength. If the disk-shaped cavity is fanned in such a way that a stress bulge is formed in the vicinity of the axis of symmetry between the walls 114 and 115 and a stress node of the oscillation is formed at the edge of the disk-shaped cavity,
For example, a differential equation can be set up for the electrical field strength as a function of the distance from the axis of rotation, which is solved by the zero order Bessel cylinder function.
If x denotes the distance from the axis of rotation measured on a suitable scale, Bessel's cylinder function has zero order zeros for the values x, - 2.405, x = = 5.520, x3 = 8.654 <B> ...... < / B> x "From the simple relationship
EMI0014.0011
can then be calculated for the given wavelength J, the radius r of the disk-shaped cylinder space oscillating in the nth harmonic.
For the case of the first zero point x ", which corresponds to the excitation of the field space in the fundamental oscillation, the result is then a radius r = 0.383 # A., or a diameter d = 0.766 # A ...
As a result of the preferably radial expansion of the resonator, the metal housing 111 used for limiting is given a box-like shape and the enclosed metal body 112 has the shape of a flat disk. The disc-shaped metal body 112 is expediently given a diameter which is only slightly smaller than the inner diameter of the housing. The cavity delimited by the housing is then divided into two spaces 113 and 117, which are connected to one another through a narrow, annular gap 118.
The subspace 117 can now advantageously be used immediately as a power line for coupling an antenna or a load resistor to the resonator, provided that it is necessary to couple the load to the resonator as loosely as possible.
If the coupling is too tight, as already mentioned, too much energy is withdrawn from the resonator, so that it is strongly attenuated and its performance is lost. The loose coupling of the antenna to the resonator can be achieved by detuning the power line and antenna and by choosing a small wave impedance for the power line relative to the resonator.
If detuning is not used, the wave resistance of the power line must be selected to be very small. The power line then forms. almost a short-circuit capacitance for the resonator. Such a design of the power line has the advantage that a completely single-wave resonator of great selectivity is obtained.
In the case of the tubes shown in FIGS. 12 and 13, the characteristic impedance of the space 117 used as a power conduction has therefore been selected to be small compared to the characteristic impedance of the resonator. This has been achieved in a simple manner by choosing a small distance between the mainly flat boundary surfaces of the space 117. The metal body 112 thus separates the space enclosed by the housing 111 into two spaces of the same or almost the same natural frequency, but different wave resistance.
In the tube shown in Fig. 12 Darge the two spaces 113 and 117, since they have exactly the same diameter, the same natural frequency; in the case of the tube shown in FIG. 13, the natural frequencies only approximately match.
If the cavity 113 serving as a resonator is now fanned in the fundamental oscillation, with a tension bulge in the vicinity of the axis and a voltage node at the end at the gap 118, then in the coordinated space 117 acting as a short-circuit capacitor in the vicinity of the Axis also shows a tension. Because of the low wave resistance of the space 117, the voltage amplitudes at this voltage belly are significantly smaller than at the voltage belly in the resonator chamber 113.
The space 117, which acts almost as a short-circuit capacitor, can therefore be used as a power line, just like a concentric Lecher line. For this purpose, an opening 119 is provided in the housing wall limiting the short-circuit capacitor in the axis of symmetry and therefore in the voltage belly through which an antenna 120 electrically connected to the electrode 120 protrudes into the outside space. The antenna can both be matched to the resonator and also be true to this.
Since the short-circuit capacitor used as a power line has a low wave resistance compared to the resonator, a voltage reduction occurs. The voltage amplitudes at the point of the coupled antenna are only a fraction of the voltage amplitudes that occur between the walls 114 and 115 of the plate capacitor in the resonator chamber. An excessive load on the generator due to the radiation resistance of the antenna is thus avoided.
So here too, favorable high control voltages are obtained at the electrodes for the fanning and only low alternating voltages for the excitation of the antenna. As with the previous examples, when the tube is used as a transmitter, maximum power output is achieved through the most favorable adaptation of the antenna to the tube. When using the tube as an amplifier or receiver, the gain can bezw in an analogous manner. the reception sensitivity can be maximized.
In the examples shown, one housing wall serves as a counterweight for the) / 4 antenna. In order to prevent the outer surface of the housing from going into resonance and emitting radiation loss, an edge 121 is provided for Ver tuning, through which the housing wall is widened. Since the metal body enclosed by the housing serves as an electrode in the vicinity of the axis of symmetry and must have a different direct potential from the housing, it is in the vicinity of the node line of the electrical field, i.e. in the insulating body 122 against the housing, near the annular gap 118 through supports.
In the same way, the metal body 112 enclosed by the housing receives a voltage supply line 123 in the node line of the electrical field, which insulates the metal body through the housing. A glass fusion 124 is used for insulation and for the vacuum-tight closure.
The plate 114 of the plate capacitor is provided with an opening through which a flow of electrons serving for the enhancement can get into the field space of the plate capacitor. As can be seen from FIG. 12a, the plate 114 has a slot-shaped opening 125 into which thin lattice bars 126 are inserted perpendicular to the direction of the gap.
These bars be suitably made of a high temperature melting metal, for example tungsten or molybdenum, while the remaining parts of the capacitor plates as well as the housing are made of a material of high thermal conductivity, for example from Kup fer or silver. In the case of the tube shown in FIG. 13, as can be seen from the section in FIG. 13a, the opening is formed as a single gap 127.
The grating bars used to subdivide the opening can also consist of flat bars placed on edge to the electrode surface.
Depending on the shape of the opening in the capacitor plate, point-like, wire-like, ribbon or sheet-like cathodes can be used as the electron source. In the example of FIG. 12, a wire-shaped incandescent cathode 128 to be heated directly is provided as the electron source. In the example of FIG. 13, a band-shaped hot cathode 129 is used. Before geous can also use indirectly heated oxide cathodes.
In the examples shown, the cathodes are accommodated in metal housings 130 which are tuned to a higher natural frequency than that of the resonator being fanned. This is necessary because here too, as in the case of the electron tubes shown in the preceding examples, the high-frequency field penetrates through the grid gaps into the grid cathode compartment.
In the case of the electron tube shown in FIG. 12, the cathode housing 130 is adjoined by a glass connector 131 for the vacuum-tight passage of the heating lines 132. In the tube shown in Fig. 13, isolated vacuum-tight leadthroughs 133 are provided directly on the cathode housing. The metal walls provided for delimiting the cavity resonator, the power line and the cathode chamber can also form the vacuum vessel here.
The most important features of the electron tubes shown in the following examples are that a disk-shaped cavity with electrodes arranged perpendicular to it serves as the resonator. The tubes are preferably provided with a cathode which is arranged coaxially to the plate capacitor delimiting the resonator and which is again surrounded coaxially by further electrodes.
The tubes shown are also characterized by a compact design, good heat dissipation and low losses. They show particular advantages when using a control mechanism based on the braking field magnetron principle using cylindrical electrodes.
In FIGS. 14 and 14a, 141 is a hairpin-shaped wire cathode in the axis of the arrangement. It is concentrically surrounded by a grid 142, the grid bars of which extend parallel to the axis about the same distance as the cathode itself. The braking electrode 143 is located outside the grid and coaxially to the cathode and the grid.
The cathode and bars are inserted in a circular plate 144, which consists at least on its surface of good lei tend material. This plate 144 is- both on its front and on its back close surrounded by metal walls 145 BEZW. 146.
The wall 145 is in conductive connection with the brake electrode 143, and 146 is also conductively connected at the edge with 145. In the vicinity of the axis, the wall 146 has an opening 147 from which the antenna 148, which is inserted concentrically in the plate 144, protrudes.
If the opening 147 is closed by an insulator 149 fused to the adjacent metal parts, the walls 143, 145, 146 simultaneously form the vacuum vessel of the arrangement; The power supply and heating of the cathode are introduced at point 150, for example through a glass-metal fusion, and then run isolated inside the plate 144 up to the axis, at which point they are then connected to the actual cathode elements. 151 is an introduction to grid 142, which is in conductive connection with plate 144.
152 are post insulators, preferably made of ceramic cal material, which hold the plate 144 and thus the grid 142 immovably in the concentric position to the cathode 141, the brake electrode 143 and the vessel walls 145 and 146.
The mode of operation of the arrangement is in principle the same as in the preceding examples.
The system that determines the frequency is the capacitor formed by plates 144 and 145, and it also oscillates in such a way that a voltage node appears at its end, but a voltage bulge in its center. The high frequency voltage increases continuously from the edge of this capacitor towards the middle, the current from the edge towards the middle decreases continuously.
If neither the grid nor the braking electrode were coupled to this capacitor in the middle, i.e. near the axis, the diameter of the capacitor would have a simple relationship to the wavelength, namely the relationship already mentioned applies:
EMI0016.0077
where a is the radius of the capacitor, A. is the wavelength and the number 2.405 is the first zero of the Bessel function of the zeroth order.
This formula is not strictly complied with because the cylinder capacitor, formed by grid 142 and braking electrode 143, which is coupled to the flat capacitor 144, 145, represents an additional capacitance that lowers the frequency, i.e. increases the wavelength Consequence.
The cylindrical capacitor formed from 142 and 148 should of course be shorter, in particular significantly shorter than 1 / .1 of the wavelength, so that it can be addressed as an aperiodic structure coupled to the capacitor 144, 145. The antenna 142 can be tuned in a manner known per se or, in order to maintain the most favorable load on the generator, can also be more or less out of tune with respect to the resonance. It rises above the plane formed by the wall 146 like a Marconi antenna above the surface of the earth.
15 and 15a represent an arrangement related to the embodiment according to FIG. 14. 141 is again the cathode, 142 the grid arranged around it in the same way as in FIG. 14, 148 serves as a braking electrode. In contrast to FIG. 14, in FIG. 15 the connections of the grid and braking electrode are interchanged, i.e. the grid 142 is connected to an outer wall 145, while the braking electrode 143 is connected to a plate 144 arranged inside the tube.
This arrangement has the advantage that the cooling of the grille 142, on which the greatest amount of heat is generated, is even significantly better than in the arrangement according to FIG. 14, since this grille 142 is in direct contact with the plate 145 and the latter with the atmosphere stands.
The mode of operation of the electrode system is the same as in the arrangement according to FIG. 14. The plate capacitor formed by the walls 144 and 145 together with the cylinder capacitor 142, 1.43, which is short compared to 2/4, now serves as the resonator. At the edge of the plate capacitor, in turn, a nodal line of the voltage forms; because the capacitor formed by 144 and 146 should have a relatively low wave resistance compared to the resonator 144, 145.
On the one hand, it serves as a short-circuit capacitance, which ensures the formation of the voltage node at the edge of the capacitor, and, on the other hand, as an energy line to which the radiator 148 is relatively loosely coupled. The radiator 148 is the direct extension of the cylinder 148, which serves as a brake electrode. If the antenna 148 is not made solid, a partition wall is expediently arranged at 154, which prevents the interior of the antenna from having an effect on the tuning of the actual resonator. In addition to the improved heat dissipation, the arrangement has the advantage of a more convenient supply of current for heating the cathode.
It is not necessary to lay these heating cables in the present case. 155 represents a screen that forms the horizon of the antenna 148. 152 are in turn insulators which immovable the insert 144, to which the braking electrode 148 and the radiator 148 are attached, in a coaxial position hold tight.
16, 16a, 17 and 17a show tubes which, in their basic structure, are comparable to those of FIGS. 14 and 15, but which contain certain modifications in order to make them usable for the use of the magneto posture.
In FIG. 16, 141 is again the cathode, 156 and 157 are the two halves of a so-called split anode, 156 of which are attached to the disk 144, 157 attached to the interior of the vessel, but to the vessel wall 145 is. If there is an alternating voltage between 156 and 157, this has the consequence that, provided the frequency of this alternating voltage is close to the resonance frequency, the capacitor, formed from 144 and 145, starts to oscillate.
The short-circuit capacitance of this capacitor is in turn formed by the space between 144 and 146, to which the antenna 148 is coupled in the usual way through the opening 147.
16a shows a section along the line ZZ through the electrode system. 141 is the hairpin-shaped cathode, 156 and 157 are the two parts of the split anode, which are surrounded by a cylinder 159 which is in conductive connection with the plate 145 and both as a screen against the emission of scattered radiation; as well as the closure of the vacuum vessel.
The magnetron arrangement has the advantage that there is no grid and that the two parts of the split anode have the same relatively high positive potential with respect to the cathode. All parts of the arrangement have the same DC voltage with one another, with the exception of the cathode, which is kept at a negative voltage against these parts.
Since 144, 145 and 146 are on the same DC voltage, the post insulators otherwise seen in the vicinity of the node line can be replaced by direct metallic supports 158, which are arranged as close as possible to the node line. . These metallic supports give an increased. -Cooling of the body 144 inside the tube.
The electrode system is surrounded by a magnetic coil 160 which produces the axial magnetic field required for magnetron amplification.
FIG. 17 shows the arrangement analogous to FIG. 15, but with a magnetron whose split anode consists of more than two parts, for example four parts. Of course, the analog to FIG. 14 could also be equipped with a split anode that is more than two-part, just as the analog to FIG. 15 could have a two-part split anode.
In FIG. 17, the cathode 141 is surrounded by four parts of the split anode 161, 162, 163 and 164, as can be seen clearly from FIG. 17a, which shows the section along W-W of FIG. 17.
The parts 161 and 162 are in direct connection with the plate 144 located in the interior of the vessel, whereas the parts 163 and 164 are attached to the wall 145. The parts 163 and 164 are guided through recesses in the plate 144 to the wall 145. These recesses can be seen in FIG. 17 a and have the purpose of leading parts 163 and 164 through plate 144 through the plate 144 with as little capacity as possible.
The short-circuit capacitance 144, 146 also serves as a power line to the antenna 148, which protrudes from the horizon. With this arrangement, too, all parts, with the exception of the cathode, can be kept at the same voltage and, compared to the latter, positive voltage. It is therefore also possible here to hold the body 144 arranged in the interior of the resonator in place by means of metallic plates 158.
Instead of a split anode with four parts, one with six or eight parts can also be used, with all even parts adjoining plate 144, for example, and all odd parts adjoining wall 145, in the same way as in FIG. 17 and 17a for four parts is Darge. The coil 160 for generating the axial magnetic field is seated over the outer conductor 165 of the energy flow.
Further electrodes can be inserted into the magnetron arrangements for the purpose of modulating the power; for example, an axially extending electrode can be provided in the space between the cathode and the split anode.
which by negative charging reduces the emission and thus the output of the ultra-short wave tube. It is also possible, please include to arrange this control electrode outside the split anode so that it exerts the emission-inhibiting field on the cathode between the individual parts of the split anode.