DE1019389B - Wanderfeldroehre, bei welcher der Wechselwirkungskreis aus einer koaxialen Leitung besteht - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Wanderfeldröhren, bei denen die Wechselwirkung zwischen einem Elektronenstrahl und einer fortschreitenden elektromagnetischen Welle bei einer Vielzahl von Betriebswellenlängen dazu verwendet wird, um eine Verstärkung der elektromagnetischen Welle oder eine Schwingungserzeugung zu erzielen.

Bei Wanderfeldröhren schreitet eine elektromagnetische W^relle entlang eines Wechselwirkungskreises fort, durch den ein Elektronenstrahl unter Kopplung mit dem Wellenfeld geleitet wird. Wegen der verhältnismäßig großen Länge der Elektronenbahn und wegen der Raumladungskräfte, die auf den Elektronenstrahl einwirken, wenn die Elektronendichte, wie es hier erwünscht ist, hoch ist, ist es im allgemeinen zweckmäßig, eine Fokussierung vorzusehen, um den Elektronenstrahl während seines Durchgangs durch den Wechselwirkungskreis zylindrisch zu halten. Bisher hat man eine solche Fokussierung im allgemeinen durch Erzeugen eines magnetischen Längsfeldes entlang der Elektronenbahn durchgeführt. Jedoch bedingte in der Praxis der für eine gute Fokussierung erforderliche hohe magnetische Fluß entweder die Verwendung von großen Permanentmagneten oder von Zylinderspulen, die den LTmfang und das Gewicht von Wanderfeldröhrensystemen sehr vergrößerten. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, magnetische Längsfelder unnötig zu machen und dabei eine Ersparnis an Größe und Gewicht der für den Betrieb von Wanderfeldröhren notwendigen Hilfseinrichtungen zu erzielen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Unabhängigkeit von magnetischen Längsfeldern durch die Anwendung von magnetischen Ouerfeldern zu erreichen. Bei dieser Technik der Fokussierung eines Strahls geladener Teilchen wird ein magnetisches Querfeld benutzt, um (in Verbindung mit der Längsgeschwindigkeit der geladenen Teilchen) eine auf die geladenen Teilchen wirkende, zur Strahlachse hin gerichtete Kraft zu erhalten. Jedoch ist es in einem durch einen Strahl eingenommenen freien Raum unmöglich, magnetische Ouerfelder zu erzeugen, die für alle geladenen Teilchen gleichzeitig eine zur Strahlachse hin gerichtete Kraft ergeben. Wenn der Strahl in einer Ebene fokussiert wird, ist eine zu dieser Ebene senkrechte Ebene vorhanden, in der er unfokussiert ist.

Ferner sind bereits Wanderfeldröhren bekannt, bei denen die Strahlfokussierung durch elektrische Querfelder erfolgt. Bei diesen wird der Elektronenstrahl durch eine zugleich als Wechselwirkungskreis dienende koaxiale Leitung geschickt, deren Innen- und Außenleiter die Form hohler Zylinder haben und auf unterschiedlichem Gleichpotential gehalten werden und deren Innenleiter mit in Längsrichtung periodisch aufeinanderfolgenden und jeweils axialsymmetrisch angeordneten Schlitzen versehen ist. Durch die von den Schlitzen gebildeten Fenster kommen die elektrischen Ouerfelder zur Wirkung Wanderfeldröhre,

bei welcher der Wechselwirkungskreis
aus einer koaxialen Leitung besteht

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. April 1953

Calvin Forrest Quate, Berkeley Heights, N.J. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

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und erzeugen eine Fokussierungskraft, die praktisch kreissymmetrisch sein soll.

Eine weitere Entwicklung der Ouerfeldeinwirkung ist in Form der sogenannten »starken Fokussierung« geschaffen worden. Die Systeme mit starker Fokussierung lösen das Problem in vereinfachter Weise, indem eine Folge von magnetischen Feldgebieten entlang des Strahls erzeugt und das Feld in den aufeinanderfolgenden Gebieten so orientiert wird, daß der Strahl abwechselnd in zwei zueinander senkrechten Ebenen fokussiert ist. Die Stärke und die Wiederholung der magnetischen Feldgebiete wird so eingerichtet, daß die Abweichungen der Randteilchen klein sind. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Vierpolmagneten für die Erzeugung der aufeinanderfolgenden Magnetfeldgebiete zu verwenden, wobei aufeinanderfolgende Magneten 90° gegeneinander versetzt sind.
Weiterhin sind analoge elektrostatische Einrichtungen entwickelt worden, die nach den gleichen allgemeinen Prinzipien arbeiten, wobei eine Folge von elektrischen Vierpol-Feldgebieten verwendet wird und die Feldrichtungen in den aufeinanderfolgenden Gebieten in geeigneter Weise verändert werden.

Beim Erfindungsgegenstand wird von einer Wanderfeldröhre ausgegangen, bei welcher der Wechselwirkungskreis aus einer koaxialen Leitung besteht, deren Innen- und Außenleiter die Form hohler Zylinder haben und auf unterschiedlichem Gleichpotential gehalten werden und bei

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welcher der den Elektronenstrahl koaxial umschließende Innenleiter mit in Längsrichtung periodisch aufeinanderfolgenden und jeweils axialsymmetrisch angeordneten Schlitzen versehen ist. Die erfmdungsgemäße Besonderheit einer solchen Röhre besteht darin, daß die Schlitze längs des Innenleiters paarweise aufeinanderfolgen und die beiden Schlitze eines jeden Schlitzpaares derart ausgebildet sind, daß im Bereich eines jeden Schlitzpaares im Innern des Innenleiters ein vierpoliges elektrostatisches

Typisch für die elektrostatische Fokussierung entsprechend dem Wesen der Erfindung ist es, daß ein elektrostatisches Feld quer zur Elektronenbahn der Art erwünscht ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Hier wird das gewünschte Feld durch eine Vierpol-Anordnung von Elektroden 10, 11, 12 und 13 erreicht, wobei die gegenüberliegenden Elektroden 10 und 12 in bezug auf die Elektroden 11 und 13 auf ein geeignetes negatives Gleichpotential gebracht sind. Die Oberflächen der Elektroden

eine elektromagnetische Welle entlang wandern zu lassen, wobei eine räumlich harmonische Komponente der Welle mit einem durch den Leiter geführten Elektronenstrahl in Kopplungsbeziehung steht.

Ein Wechselwirkungskreis der beschriebenen Art ist insbesondere auch für die an sich bekannte räumlich harmonische Betriebsweise geeignet, bei welcher der Wechselwirkungskreis räumlich harmonische Komponen-

FeId erzeugt wird, und daß die aufeinanderfolgenden io sind vorzugsweise hyperbolisch, so daß das elektrische

Schlitzpaare um die Leiterachse derart gegeneinander ,-. ,, . , ,_τ-,, _ΛΤ ,, . , , dE_x , dE_y , . , , , 1 j ... · j j ο ι· .C-JiI j Feld in der Mitte Null ist und —— und ~- gleich und

versetzt angeordnet sind, daß die aufeinanderfolgenden dy dx ^ö

Vierpolfelder eine im wesentlichen gleichförmige Fo- stetig sind. Der Elektronenstrahl hat beim Durchgang kussierung des Elektronenstrahls bewirken. quer durch ein solches Feld (wenn er sich also senkrecht

Die Überlegenheit und die Vorteile der ernndungs- 15 zur Papierebene, in Z-Richtung, bewegt) die Tendenz, in gemäßen Wanderfeldröhre ergeben sich aus der besonderen der XZ-Ebene fokussiert und in der YZ-Ebene defo-Art der Wechselwirkung. Der Wechselwirkungskreis kussiert zu werden. Diese Wirkung kann andererseits selbst ermöglicht die Verwirklichung des speziellen vier- auch als ein Zusammendrücken in der XZ-Ebene und ein poligen elektrostatischen Fokussierungsfeldes, welches Auseinanderziehen in der YZ-Ebene aufgefaßt werden^ für die Erfindung wesentlich ist und von den üblichen 20 Um diese Asymmetrie zu beseitigen, sind die Felder entelektrostatischen Feldern abweicht. Durch Anwendung lang der Längsbahn des Strahls periodisch um 90° gegeneiner Reihe von Sehlitzen, die im Sinne der Erfindung in einander versetzt, so daß die Fokussierung abwechselnd dem inneren koaxialen Leiter angebracht sind, läßt sich in der YZ- und in der Ä'Z-Ebene stattfindet. Die Stärke nicht nur ein Vierpolfeld in speziellen Ouerebenen und die Periode der aufeinanderfolgenden Gebiete der erzeugen; der innere Leiter besitzt vielmehr darüber 25 elektrostatischen Querfelder können so eingerichtet hinaus die Eigenschaften, welche erforderlich sind, um werden, daß die Abweichungen der Randelektronen stets

klein sind.

Der Wechselwirkungskreis, welcher das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung darstellt, macht die Verwirk-30 lichung von elektrostatischen Vierpolfeldern der in Fig. 1 gezeigten Art durch eine W'ellenleiteranordnung möglich, die gleichzeitig zur Fortpflanzung von elektromagnetischen Wellen geeignet ist, welche, mit dem durch die Vierpolfelder fokussierten Elektronenstrahl in Wechselwirkung ten entstehen läßt, die entlang des Kreises mit Phasen- 35 treten. Durch Einbau eines solchen Wechselwirkungsgeschwindigkeiten fortschreiten, welche erheblich kleiner kreises in eine Wanderfeldröhre und durch gleichzeitige sind als die Phasengeschwindigkeit der Grundkompo- Verwendung der elektrostatischen Fokussierung werden nente einer dort fortschreitenden elektromagnetischen die in früher entwickelten Wanderfeldröhren meist Welle. Hierbei wird die Geschwindigkeit des Elektronen- üblichen magnetischen Längsfelder überflüssig. Der in Strahls so eingestellt, daß sie im wesentlichen gleich der 40 den Fig. 2 und 3 dargestellte Wechselwirkungskreis be-Phasengeschwindigkeit einer für die Wechselwirkung mit steht aus einer koaxialen Leitung 20 mit den zylindrischen dem Strahl geeigneten Komponente ist. Weiterhin erlaubt Innen- und Außenleitern 21 und 22. Der Innenleiter 21 ein räumlich harmonischer Betrieb dieser Art eine ist röhrenförmig und auf seiner Länge durch eine Folge Wechselwirkung mit einer vorwärts oder einer rückwärts von Schlitzpaaren 24, 25 durchbrochen, wobei die beiden fortschreitenden elektromagnetischen Welle. Die Er- 45 Schlitze 24 und 25 eines jeden Paares in bezug auf die findung soll sowohl bei Vorwärtswellenbetrieb als auch Achse der koaxialen Leitung diametral gegenüberliegen

(axialsymmetrische Anordnung). Durch Aufdrücken einer Gleichspannung zwischen den beiden Leitern der Leitung wird quer zur Leitungsachse ein elektrostatisches Feld der in Fig. 2 gezeigten Art erzeugt. Wie man dort sehen kann, verlaufen die Feldlinien im Zwischenraum zwischen den beiden Leitern radial, wie es den ungeschlitzten Teilen des Innenleiters 21 entspricht. Jedoch werden in den Gebieten, die den Schlitzen 24 und 25 im Innenleiter entsprechen, die durch den Schlitz tretenden Feldlinien derart abgebogen, daß sie an den angrenzenden inneren Oberflächen des Innenleiters 21 enden. Es entsteht in dem vom Innenleiter 21 eingeschlossenen Gebiet ein elektrostatisches Vierpolfeld, das zur elektrostatischen Fokussierung gemäß

Wirkungsmechanismus interessierenden hochfrequenten 60 den beschriebenen Prinzipien benutzt werden kann. Durch elektrischen Felder längs der in Fig. 2 und 3 dargestellten Versetzen aufeinanderfolgender Schlitzpaare um im we-Anordnung; sentlichen 90° um die Leiterachse herum ergibt sich ent-

Fig. 4 B ist eine graphische Darstellung des Ampli- lang des durch den Innenleiter 21 eingeschlossenen Raums tudenverlaufs des hochfrequenten elektrischen Feldes, eine Folge von Gebieten mit elektrostatischen Vierpolwie es einem entlang dieser Anordnung sich bewegenden 65 feldern, wobei die Felder aufeinanderfolgender Gebiete Elektron erscheint (Axialkomponente); um 90° gegeneinander versetzt sind. Dementsprechend

Fig. 5 und 6 zeigen den Wechselwirkungskreis, der ein kann ein in Längsrichtung durch diesen Innenleiter ge-Wesensmerkmal der Erfindung darstellt, eingebaut in leiteter Elektronenstrahl durch aufeinanderfolgende Geeinen Wanderfeldröhren-Verstärker bzw. in einen Rück- biete mit elektrostatischen Vierpolfeldern fokussiert wärtswellen-Oszillator. 7° werden.

bei Rückwärtswellenbetrieb beschrieben werden.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden, mehr ins einzelne gehenden Erläuterung in Zusammenhang mit den Zeichnungen besser verständlich werden.

Fig. 1 zeigt ein übliches Elektrodensystem zur Erzeugung eines elektrostatischen Vierpolfeldes, das demjenigen ähnelt, welches durch den ein Merkmal der Erfindung darstellenden Wechselwirkungskreis erhalten wird;

Fig. 2 und 3 zeigen Quer- und Längsschnitte durch eine erfindungsgemäße, als Wechselwirkungskreis dienende Wellenleiteranordnung ;

Fig. 4 A zeigt die Verteilung der für den Wechsel-

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Es ist offensichtlich, daß der Winkel θ (Fig. 2), der ein Feldes E_s, das auf das Elektron bei seiner Wanderung

Winkelmaß für die Breite der Schlitze darstellt, die Feld- entlang seiner Bahn einwirkt. Man erkennt, daß die

bilder im Innenleiter weitgehend bestimmt. In der Praxis Amplitude des Feldes in den den ungeschlitzten Teilen

hat es sich gewöhnlich als vorteilhaft herausgestellt, einen des Innenleiters entsprechenden Gebieten wegen der Ab-

„ , . .., , π , . , , 5 Schirmwirkung des Innenleiters im allgemeinen klein ist.

Wert von θ zu verwenden, der annähernd — entspricht. _c. .. , . .°, ■ ,,· , -P . _c. ,

, ₂ f g_{le an(}j_er^ 5J₀J_{1 lm} wesentlichen nach einer Sinuskurve

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Wanderfeldröhrenver- mit einer Wellenlänge d, die dem mittleren Abstand zwistärker sind die verschiedenen Röhrenelemente in einem sehen den jeweiligen Schlitzen 46 entspricht, wobei die evakuierten Glaskolben 40 untergebracht. Zur Verein- Kurve in jeder Periode an einem Punkt durch Null geht, fachung sind Einzelheiten, wie Träger undAbstandsstücke, io der der Mitte des jeweiligen Schlitzes entspricht. Diese deren Notwendigkeit dem Röhrentechniker klar ist, weg- periodische Form der hochfrequenten Felder in den Gegelassen. An einem Ende der Röhre dient ein Elektronen- bieten mit Wechselwirkung zwischen Strahl und Welle Strahlerzeugungssystem 41 als Quelle für einen Elektro- veranlaßt die Entstehung von räumlich Harmonischen nenstrahl, der in Längsrichtung durch den Kolben zu und macht diesen Kreis für den räumlich harmonischen einer Sammelelektrode 42 am anderen Ende des Kolbens *5 Betrieb geeignet. Damit eine Wechselwirkung mit einer verläuft. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem hat den rückwärts fortschreitenden Welle entsteht, d. h. mit einer herkömmlichen Aufbau und enthält eine Elektronen Welle, die von dem der Sammelelektrode benachbarten emittierende Kathode 414, eine den Strahl formende Ende des Wechselwirkungskreises zu dem dem Strahl-Elektrode 4125 und eine Beschleunigungsanode 41C. Ko- erzeugungssystem benachbarten Ende fortschreitet, muß axial zur Bahn des Elektronenstrahls ist ein Wechsel- 20 die Welle um eine Strecke, die gleich der Differenz X_g-— d Wirkungskreis 43 angeordnet, wie er an Hand der Fig. 2 ist, fortschreiten, und zwar mit einer Phasengeschwindig- und 3 beschrieben wurde. Der Wechselwirkungskreis be- keit υ und in der Zeit, in welcher ein Elektron den Absteht aus der koaxialen Leitung, die aus dem Innenleiter stand d mit einer mittleren Geschwindigkeit u durch-44, durch den der Elektronenstrahl in axialer Richtung wandert; dabei ist X_g die Wellenlänge der längs des hindurchfliegt, und den diesen umgebenden Außenleiter45 25 Wechselwirkungskreises fortschreitenden Welle, während zusammengesetzt ist. Der Innenleiter 44 ist auf seiner d den mittleren Abstand zwischen den jeweils zweiten Länge, die viele Betriebswellenlängen umfaßt, mit einer Schlitzpaaren (Fig. 3) längs der Bahn der geladenen Teil-Folge von gleichen Schlitzpaaren 46, 47 versehen, die von- chen darstellt. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist dieses einander gleichmäßige Abstände aufweisen, wobei die Elektron an jedem Schlitz im Innenleiter der richtigen beiden Schlitze eines jeden Paares rechteckig sind und 30 Phase der rückwärts fortschreitenden Welle ausgesetzt, einander diametral gegenüberliegen. Wie oben angegeben Diese Bedingung kann in Form einer Gleichung wie folgt wurde, sind die aufeinanderfolgenden Schlitzpaare jeweils geschrieben werden:

um 90° um die Achse des Elektronenstrahls herum gegen- ^ χ ^

einander versetzt. Zur Beschleunigung des Elektronen- — = — . (1)

Strahls ist der Innenleiter 44 in bezug auf die Elektronen 35 ^u

emittierende Kathode 414 durch eine Spannungsquelle 48 Da nun

auf ein positives Gleichpotential gebracht. Außerdem ist . __ . ν

der Innenleiter, um die gewünschten elektrostatischen '" ° 7

Felder im Gebiet des Elektronenstrahls zu erhalten, in

bezug auf den Außenleiter 45 durch eine Spannungs- 40 ist, wobei X₀ die entsprechende Wellenlänge der Welle im

quelle 49 auf ein positives Gleichpotential gebracht. freien Raum und c die Lichtgeschwindigkeit im freien

Der beschriebene Wechselwirkungskreis veranlaßt die Raum ist, kann die Gleichung (1) auch geschrieben

Entstehung von räumlich harmonischen Komponenten werden:
einer an ihm entlang fortschreitenden elektromagnet!-

sehen Welle. Es ist nun bekannt, daß eine Verstärkung 45 — _#

einer fortschreitenden Welle durch Wechselwirkung eines ^o c_ c^ (3)

Elektronenstrahls und einer räumlich Harmonischen der u ν

Welle erreicht werden kann. Für die Wechselwirkung mit

einer räumlich Harmonischen einer fortschreitenden Welle _XT ■ , , ^₇ , ..,. · υ , , ,. — , , ,

• j j· r~ -L-J-I-^₁ T-Ii^ j. i_i · Nun ist das Verhältnis — durch die Eigenschaften der

wird die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls so emge- 50 c °

stellt, daß sie im wesentlichen gleich der Phasengeschwin- koaxialen Leitung bestimmt. Es kann für einen typischen digkeit der räumlich Harmonischen ist. Da räumlich Fall etwa 0,7 betragen. Somit kann für den Betrieb bei harmonische Kreise (Kreise mit periodischer Struktur) einer gegebenen Wellenlänge I₀ und bei einer passenden räumlich harmonische Wellenkomponenten erzeugen, die Strahlgeschwindigkeit u der Schlitzabstand d aus der sowohl positive als auch negative Phasengeschwindig- 55 Gleichung (3) berechnet werden. Die Länge jedes Schlitzes keiten haben, sind sie — wie bekannt — zur Verstärkung ist für eine maximale Wechselwirkung vorzugsweise etwas von vorwärts fortschreitenden Wellen oder von rückwärts kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Schlitzfortschreitenden Wellen geeignet. Bevor mit der Beschrei- paaren gleicher Lage. Das optimale Verhältnis von Außenbung des in Fig. 5 dargestellten Verstärkers fortgefahren zu Innenleiterdurchmesser ist von einer Anzahl von wird, ist es nützlich, die Natur der auf den Elektronen- 60 Faktoren abhängig, die mit der gewünschten hochfrequenstrahl einwirkenden hochfrequenten Felder näher zu ten Impedanz der koaxialen Leitung und der für die Fountersuchen. kussierung geeignetsten Spannung zwischen Außen- und Die Fig. 4 A zeigt die hochfrequenten Felder, die auf Innenleiter in Zusammenhang stehen. Im allgemeinen ist ein Elektron einwirken, das innerhalb des Innenleiters 44 es jedoch am zweckmäßigsten, diese optimale Spannung längs einer mit der Achse nicht zusammenfallenden Bahn 65 für einen gegebenen Aufbau und einen gegebenen Elekentlang wandert. Es ist angenommen, daß der Abstand tronenstrahl experimentell zu bestimmen,
aufeinanderfolgender Schlitzpaare kurz ist im Vergleich Wie oben angegeben wurde, kann der Wechselwirkungszur Wellenlänge der längs des Kreises fortschreitenden kreis in gleicher Weise auch für räumlich harmonische Welle. Fig. 4 B zeigt eine graphische Darstellung des Verstärkung einer vorwärts fortschreitenden Welle be-Amplitudenverlaufs des hochfrequenten elektrischen 70 nutzt werden. Durch eine Untersuchung, ähnlich der oben

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für die Verstärkung von rückwärts fortschreitenden wesentlichen reflexionsfrei ist. Rückwärtswellen-Oszilla-Wellen angegebenen, kann gezeigt werden, daß die Be- torröhren sind an sich bereits bekannt. Wegen der grunddingung für Vorwärtswellen-Verstärkung wie folgt ge- sätzlichen Übereinstimmung sind in Fig. 6 die gleichen schrieben werden kann: Bezugszahlen benutzt, wie sie bei der Bezeichnung ent-

5 sprechender Teile des in Fig. 5 dargestellten Verstärkers

_«<_ _ 1 verwendet werden. Der Hauptunterschied im Aufbau des

χ cc' (4) in Fig. 5 dargestellten Verstärkers und des in Fig. 6 dar-

~ü ~v gestellten Oszillators 60 besteht darin, daß bei dem

Oszillator das Teil 51 des Hohlleiters des Verstärkers

Wir kommen nun zur Beschreibung des in Fig. 5 darge- io durch einen reflexionsfreien Abschluß des Wechselwirstellten Verstärkers zurück. Zur Verstärkung einer vor- kungskreises im Innern der Röhre ersetzt ist. Die Verwärts fortschreitenden Welle wird die Eingangswelle an Wendung eines inneren Abschlusses statt eines äußeren das dem Strahlerzeugungssystem benachbarte Ende des erleichtert das Problem, das der Sammelelektrode be-Wechselwirkungskreises angekoppelt, so daß sie den Kreis nachbarte Ende des Wechselwirkungskreises in einem entlang in derselben Richtung wie der Elektronenstrahl 15 breiten Frequenzband, in dem sonst eine unbeabsichtigte fortschreitet. Zur Ankopplung der Eingangswelle an den Verstärkung erhalten werden kann, reflexionsfrei zu Wechselwirkungskreis sind verschiedene Anordnungen machen. Um einen solchen Abschluß zu erhalten, ist ein bekannt. Gewöhnlich wird die Wanderfeldröhre als EIe- ringförmiger Keil 61 aus dielektrischem Material, der mit ment in ein Hohlleitersystem eingeschaltet, wobei sie so Dämpfungsmaterial überzogen ist, in den Raum zwischen in den Eingangs- und Ausgangswellenleitern des Systems 20 dem Innenleiter 44 und dem Außenleiter 45 eingesetzt, liegt, daß sie zwischen diesen einen Wellenübertragungs- Der Keil 61 ist abgeschrägt, um den Querschnitt in Richweg bildet. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 schema- tung des Elektronenstrahls zu vergrößern und eine so tisch dargestellt. Für die Vorwärtswellen-Verstärkung ist große Länge zu erhalten, daß ein guter Abschluß in dem ein Wellenleiter-Eingangsstück 50 vorgesehen, dessen breiten Frequenzband erreicht wird, in dem eine Verstärbeide gegenüberliegenden Wände Öffnungen zum Durch- 25 kung entstehen kann. Durch ein solches Mittel kann das stecken des Glaskolbens aufweisen. Der Glaskolben ist so der Sammelelektrode benachbarte Ende des Wechselgelagert, daß das der Elektronenquelle benachbarte Ende Wirkungskreises im wesentlichen reflexionsfrei gemacht des Wechselwirkungskreises sich innerhalb des Eingangs- werden.

Stücks 50 befindet. Dann kann jedes der üblichen Mittel Zur Entnahme der Schwingungsenergie ist der Wechsel-

zur Erhöhung des Energieübergangs zwischen dem Hohl- 30 Wirkungskreis an dem dem Strahlerzeugungssystem beleiter und der koaxialen Leitung zusätzlich verwendet nachbarten Ende an einem geeigneten Wellenleiter angewerden (in Fig. 5 nicht gezeichnet). Die verstärkte Welle koppelt. Wie dargestellt, wird die Ausgangswelle in einer kann an dem der Sammelelektrode benachbarten Ende Weise entnommen, wie sie oben in Zusammenhang mit des Wechselwirkungskreises in analoger W^Teise durch das dem in Fig. 5 dargestellten Verstärker beschrieben wurde, Stück 51 des Hohlleitersystems entnommen werden. 35 und zwar durch ein Hohlleiterstück 50.

Zur Verstärkung einer rückwärts fortschreitenden Da die Wechselwirkung bei einem Oszillator dieser Art

Welle vertauschen in bekannter Weise die Teile 50 und 51 mit einer rückwärts fortschreitenden Welle stattfindet, ist des Hohlleitersystems ihre Rollen, wobei das Teil 51 dazu die Bedingung für die Wechselwirkung durch die Gleibenutzt wird, um die zu verstärkende Welle, einzuführen, chung (3) gegeben. Jedoch ist es — wie bekannt — für den so daß sie längs des Wechselwirkungskreises in einer der 40 Betrieb als Oszillator wichtig, daß der Strahlstrom den Richtung des Elektronenstrahls entgegengesetzten Rieh- Anfangsstrom, der zur Erregung und Aufrechterhaltung tung fortschreitet. Das Teil 50 dient zur Entnahme der von Schwingungen notwendig ist, übersteigt. Da gezeigt Ausgangswelle. werden kann, daß bei Rückwärtswellenbetrieb die Stärke

Die Elektronenstrahlgeschwindigkeit ist in jedem Fall des Strahlstroms für einen gegebenen Wechselwirkungsso einzustellen, daß die Bedingung für die Wechselwirkung, 45 kreis ein Parameter ist, der auch die Verstärkung bedie durch die Gleichungen (3) oder (4) beschrieben ist, stimmt, gibt es einen minimalen Strom, dessen Wert am erfüllt wird. besten experimentell bestimmt wird, unterhalb dessen

Wenn die Verstärkung in der Rückwärtswellenform die Rückwärtswellenverstärkung nicht ausreicht, um durchgeführt werden soll, ist es (wie an sich ebenfalls be- Schwingungen aufrechtzuerhalten. Andererseits ist es, wie kannt) außerdem wichtig, den Strahlstrom so klein zu 5° oben angegeben, für den Verstärkerbetrieb in Rückwärtshalten, daß Störschwingungen in der Rückwärtswellen- wellenform wichtig, mit Strahlstromstärken unterhalb form nicht erregt werden. Dies wird unten noch ausführ- dieses Anfangsstroms zu arbeiten, licher behandelt. Wenn die Verstärkung in der Vorwärts- Es ist für Rückwärtswellen-Oszillatoren kennzeichnend,

wellenform durchgeführt werden soll, ist es im allgemeinen daß die Frequenz der Schwingungen durch die Geschwinwünschenswert, eine Dämpfung entlang des Wechsel- 55 digkeit des Elektronenstrahls und damit durch die auf Wirkungskreises einzuschalten, um die Schwingneigung zu den Strahl wirkende Beschleunigungsspannung geregelt beseitigen. Dies kann in bekannter Weise durch Aufbrin- werden kann. Infolgedessen kann durch Modulation der gen eines Belags aus Dämpfungsmaterial auf jeden der Strahlbeschleunigungsspannung mit Nachrichtensignalen beiden den Wechselwirkungskreis bildenden Leiter ge- die Frequenz der Schwingungen entsprechend, moduliert schehen. ^6o werden. Für einen Betrieb als Frequenzmodulator kann

Der in Fig. 6 dargestellte Rückwärtswellen-Oszillator demzufolge zwischen Elektronenquelle und Innenleiter ist in mancher Hinsicht dem Verstärker der Fig. 5 ähnlich. der koaxialen Leitung eine Modulations-SpannungsqueHe Während die Schwingungsenergie an dem dem Strahl- eingeschaltet werden, die durch die Nachrichtensigmile erzeugungssystem benachbarten Ende des Wechsel- gesteuert wird. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Oszillator Wirkungskreises in einer Weise abgenommen wird, die ⁶5 60 ist für einen solchen Modulationsbetrieb durch Einfür einen Rückwärtswellen-Verstärker kennzeichnend ist, fügen eines Schalters 62 Sorge getragen, der die Einschalwird hier jedoch das der Sammelelektrode benachbarte tung einer Quelle 63 für Modulationsspannungen erlaubt. Ende des Wechselwirkungskreises innerhalb der Röhre so Selbstverständlich sind die beiden beschriebenen speziabgeschlossen, daß es in einem breiten Frequenzband, in eilen Ausführungen nur Beispiele für die allgemeinen dem eine unbeabsichtigte Verstärkung auftreten kann, im 70 Prinzipien der Erfindung. Verschiedene andere Anord-

nungen können vom mit demStand der Technik vertrauten Fachmann vorgeschlagen werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können für spezielle Anwendungen verschiedene Änderungen in der Form der beiden Leiter, die die koaxiale Leitung bilden, zweckmäßig sein. So kann es zweckmäßig sein, die Form der im Innenleiter angebrachten Schlitze zu ändern oder auch die Anzahl der Schlitze zu vergrößern, um elektrostatische Sechspol- oder Achtpolfelder entlang des Strahlweges zu erhalten. Zusätzlich können Mittel zur Änderung der Verzögerungswirkung der Leitung angewendet werden, die insbesondere aus Wellungen auf den den Zwischenraum zwischen den beiden Leitern begrenzenden Flächen bestehen.

Claims (5)

Patentansprüche: 15

1. Wanderfeldröhre, bei welcher der Wechselwirkungskreis aus einer koaxialen Leitung besteht, deren Innen- und Außenleiter die Form hohler Zylinder haben und auf unterschiedlichem Gleichpotential gehalten werden, und bei welcher der den Elektronenstrahl koaxial umschließende Innenleiter mit in Längsrichtung periodisch aufeinanderfolgenden und jeweils axialsymmetrisch angeordneten Schlitzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze längs des Innenleiters paarweise aufeinanderfolgen und die beiden Schlitze eines jeden Schlitzpaares derart ausgebildet sind, daß im Bereich eines jeden Schlitzpaares im Innern des Innenleiters ein vierpoliges elektrostatisches Feld erzeugt wird, und daß die aufeinanderfolgenden Schlitzpaare um die Leiterachse derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die aufeinanderfolgenden Vierpolfelder eine im wesentlichen gleichförmige Fokussierung des Elektronenstrahls bewirken.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längs des Innenleiters aufein-

anderfolgenden Schlitzpaare in der Umfangsrichtung um die Leiterachse etwa 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2 zur Verstärkung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schlitzabstand d gegeben ist durch die Beziehung

(Vorwärtswellenverstärkung).

4. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2 zur Verstärkung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schlitzabstand d gegeben ist durch die Beziehung

d 1

^ao

(Rückwärtswellen-Verstärkung).

5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzeugung sehr kurzer Wellen mit einer Schlitzabstandsbemessung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Sammelelektrode benachbarte Ende der koaxialen Leitung durch einen zwischen dem Innen- und Außenleiter angebrachten ringförmigen Dämpfungskeil im wesentlichen reflexionsfrei abgeschlossen ist und daß Mittel zur Abnahme der Schwingungsenergie an dem dem Strahlerzeugungssystem benachbarten Ende der koaxialen Leitung vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1004 458;
Comptes Rendus des Seances de l'Academie des Sciences, Paris, Juli 1952, S. 236ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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