DE1063285B

DE1063285B - Electron tubes in the manner of a traveling wave tube for generating or amplifying very short electrical waves with a two-dimensional delay arrangement

Info

Publication number: DE1063285B
Application number: DEC12409A
Authority: DE
Inventors: Georges Mourier
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1955-01-13
Filing date: 1956-01-12
Publication date: 1959-08-13
Also published as: GB797772A; FR1119802A; NL203577A; CH339293A; BE544281A; US2849643A

Description

DEUTSCHESGERMAN

INTERNATIONALE KL·.INTERNATIONAL CL ·. PATENTAMT H01j;H03b;fPATENT OFFICE H01j; H03b; f

C12409 VHIa/21gC12409 VHIa / 21g

ANMELDETAG: 12. J a n tj a r 1956REGISTRATION DATE: JANUARY 12, 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DERNOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE

AUS LE GE SCHRIFT: 13. august 1959FROM LE GE WRITTEN: 13 August 1959

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre nach Art einer Wanderfeldröhre zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden, insbesondere zueinander senkrechten Richtungen eine periodische Struktur aufweist. Erfindungsgemäß kennzeichnet sich diese Röhre dadurch, daß in jeder dieser Richtungen parallel zur Verzögerungsanordnung ein Elektronenstrahl verläuft, der den anderen Elektronenstrahl kreuzt, und daß die Elektronenstrahlgeschwindigkeiten so gewählt sind, daß eine Wechselwirkung stattfindet zwischen den Elektronenstrahlen und der der jeweiligen Strahlrichtung zugeordneten Wellenkomponente der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Welle.The invention relates to an electron tube in the manner of a traveling wave tube for generating or amplifying very short electrical waves with a two-dimensional delay arrangement, which is shown in two intersecting, in particular mutually perpendicular directions has a periodic structure. According to the invention, this tube is characterized in that in each of these directions parallel to Delay arrangement runs an electron beam that crosses the other electron beam, and that the Electron beam speeds are chosen so that an interaction takes place between the Electron beams and the wave component to be generated which is assigned to the respective beam direction or wave to be amplified.

Die Verzögerungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß die .Höchstfrequenzwelle sich in beiden Richtungen als fortschreitende Welle oder als fortschreitende Welle mit einem geringen Gehalt an stehenden Wellen fortpflanzt oder daß in einer der beiden Richtungen stehende Höchstfrequenzwellen auftreten, während in der anderen Richtung die Höchstfrequenzwelle sich als fortschreitende Welle fortpflanzt.The delay arrangement is preferably designed in such a way that the maximum frequency wave is in both directions as a progressive wave or as a progressive wave with a low content of standing waves propagating or that standing waves in one of the two directions occur, while in the other direction the ultra-high frequency wave turns out to be a progressive wave propagates.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus derDetails of the invention emerge from the

Reschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Hierbei istDescription of some exemplary embodiments on the basis of the drawings. Here is

Fig. 1 ein zur Erklärung dienendes Diagramm,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Elektroden-1 is an explanatory diagram,
Fig. 2 is a schematic representation of the electrode

und Verzögerungsanordnung einer erfindungsgemäßen Röhre,and delay arrangement of a tube according to the invention,

Fig. 3 ein Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Verstärkerröhre, der Querschnitt entspricht der Fig. 9,3 shows an axial section of an amplifier tube according to the invention, the cross section corresponds to FIG. 9,

Fig. 4 die Kopplungsbügelanordnung für die Röhre nach Fig. 3,FIG. 4 shows the coupling bracket arrangement for the tube according to FIG. 3,

Fig. 5, 6 und 7 senkrechter Längsschnitt, senkrechter Querschnitt und horizontaler Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Röhre zur Schwingungserzeugung (Oszillatorröhre),5, 6 and 7 vertical longitudinal section, vertical cross section and horizontal longitudinal section of a tube according to the invention for generating vibrations (oscillator tube),

Fig. 8 und 9 Axialschnitt und Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Oszillatorröhre und8 and 9 are axial sections and cross-sections of a further oscillator tube according to the invention and

Fig. 10 die Kopplungsbügelanordnung der Röhre nach Fig. 8.FIG. 10 shows the coupling bracket arrangement of the tube according to FIG. 8.

Die Elektroden- und Verzögerungsanordnung einer erfindungsgemäßen Röhre ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Es ist angenommen, daß Höchstfrequenzenergie gegebener Frequenz sich in der Verzögerungsanordnung 1 fortpflanzt. Diese Energie kann der Anordnung zwecks Verstärkung zugeführt werden, oder sie wird innerhalb derselben erzeugt, wie es bei einem Oszillator der Fall ist. Die Lage der Ausgangsleitung 7 ist nur beispielsweise eingezeichnet, wie sich aus später zu beschreibenden Ausführungsformen ergeben wird. Die Röhre nach Fig. 2 enthält ein recht-Elektronenröhre
nach Art einer Wanderfeldröhre
zur Erzeugung oder Verstärkung
sehr kurzer elektrischer Wellen
mit einer zweidimensionalen
VerzögerungsanordnungThe electrode and delay arrangement of a tube according to the invention is shown schematically in FIG. It is assumed that maximum frequency energy of a given frequency is propagated in the delay arrangement 1 . This energy can be supplied to the arrangement for the purpose of amplification, or it is generated within the same, as is the case with an oscillator. The position of the output line 7 is shown only as an example, as will emerge from embodiments to be described later. The tube of Fig. 2 contains a right-hand electron tube
like a traveling wave tube
for generation or amplification
very short electric waves
with a two-dimensional
Delay order

Anmelder:
Compagnie Generale de Telegraphie
sans Fil, ParisApplicant:
Compagnie Generale de Telegraphie
sans Fil, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspradite Priorität:
Frankreidi vom 13. Januar 1955Claimed priority:
Frankreidi from January 13, 1955

Georges Mourier, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenGeorges Mourier, Paris,
has been named as the inventor

eckiges Verzögerungsnetzwerk 1 mit geometrischer Periodizität, das sowohl in Jtr-Richtung als auch in ^-Richtung Verzögerungseigenschaften aufweist. Dieses Netzwerk kann so' betrachtet werden, als ob es sowohl in ^-Richtung als auch in ^-Richtung aus einer Mehrzahl von benachbarten Wellenführungskanälen N bzw. M aufgebaut wäre, die miteinander gekoppelt sind. Jeder Kanal besteht aus einer Reihe benachbarter Zellen C, die ebenfalls miteinander gekoppelt sind und in Fig. 2 schematisch als Quadrate dargestellt sind.angular delay network 1 with geometric periodicity, which has delay properties both in the Jtr direction and in the ^ direction. This network can be viewed as if it were built up in both the ^ -direction and in the ^ -direction from a plurality of adjacent waveguide channels N and M , which are coupled to one another. Each channel consists of a number of neighboring cells C, which are also coupled to one another and are shown schematically in FIG. 2 as squares.

Eine erste Kathode 2, die sich in y-Richtung erstreckt, sendet einen ersten Flachstrahl 3 oder mehrere parallele Teilstrahlen in Jtr-Richtung. Dieser Elektronenstrahl wird, nachdem er parallel zum Netzwerk 1 gelaufen ist, durch eine Auffangelektrode 4 aufgenommen. Eine zweite Kathode 5, die sich in Jtr-Richtung erstreckt, sendet einen zweiten Flachstrahl 6 in y-Richtung. Ein Ausgangshorn 7 von rechteckigem Querschnitt ist an der der Kathode 5 gegenüberliegenden Seite der Anordnung 1 angekoppelt. Wie dargestellt, besitzt dieses Horn eine Wand 8, die sich in y-Richtung erstreckt, und eine Wand 9, die etwa parallel zuA first cathode 2, which extends in the y direction, sends a first flat beam 3 or several parallel partial beams in the Jtr direction. This electron beam is picked up by a pickup electrode 4 after it has run parallel to the network 1. A second cathode 5, which extends in the Jtr direction, sends a second flat beam 6 in the y direction. An output horn 7 of rectangular cross section is coupled to the side of the arrangement 1 opposite the cathode 5. As shown, this horn has a wall 8, which extends in the y-direction, and a wall 9, which is approximately parallel to

909 607/307909 607/307

11

den Pfeilen 10 ist, welche die angenommene allgemeine Energieausbreitungsrichtung in der Anordnung 1 angeben. Die Wand 9 dient als Auffangelektrode für die Elektronen des Strahls 6. Das Horn 7 ist mit einem Ausgangshohlleiter 11 verbunden. Die Neigung der Wand 9 ist so gewählt, daß das Horn 7 an die Anordnung 1 angepaßt ist. Vorzugsweise gilt diese Anpassung im wesentlichen im mittleren Teil des gewünschten Frequenzbandes der Röhre. Die Verzögerungsanordnung I₁ das Horn 7 und die Auffangelektrode 4 werden mittels einer Spannungsquelle 30 auf ein gemeinsames positives Potential gebracht. Die Kathoden 2 und 5 liegen an den negativen Polen der Spannungsquellen 30 und 32. Diese Potentiale, die moduliert sein können, bestimmen die jeweiligen Geschwindigkeiten der Elektronenstrahlen 3 und 6. is the arrows 10 which indicate the assumed general direction of energy propagation in the arrangement 1 . The wall 9 serves as a collecting electrode for the electrons of the beam 6. The horn 7 is connected to an output waveguide 11 . The inclination of the wall 9 is chosen so that the horn 7 is adapted to the arrangement 1. This adaptation preferably applies essentially in the middle part of the desired frequency band of the tube. The delay arrangement I _1, the horn 7 and the collecting electrode 4 are brought to a common positive potential by means of a voltage source 30. The cathodes 2 and 5 are connected to the negative poles of the voltage sources 30 and 32. These potentials, which can be modulated, determine the respective speeds of the electron beams 3 and 6.

Wenn die Welle sich in der Verzögerungsanordnung 1 in irgendeiner Richtung fortpflanzt, erleidet sie in jeder Zelle C eine Phasenverschiebung φ, deren Komponenten in x- und ^-R.ichtung mit φ_χ und bezeichnet werden. In Fig. 1 ist φ_χ in Abszissenrichtung und q >y in Ordinatenrichtung aufgetragen. Durch eine Meßreihe für einen gegebenen Frequenzbereich kann für jede gegebene Verzögerungsanordnung 1 eine Kurvenschar F erhalten werden, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Jede Kurve F entspricht einer gegebenen Frequenz und kann als isofrequente Kurve (/ = const.) bezeichnet werden. Die Koordinaten jedes Punktes einer Kurve F stellen die jeweiligen Phasenverschiebungen in χ- und ^-Richtung dar, die eine Welle mit der der betreffenden Kurve zugeordneten Frequenz in jeder Zelle C der Verzögerungsanordnung 1 erleidet. Wie man sieht, sind derselben Frequenz verschiedene Phasenverschiebungen φ_χ oder φ_ν zugeordnet. Für eine gegebene Geschwindigkeit des Strahles 3 oder 6 kann also eine große Anzahl von Frequenzen (entsprechend ^=Const. bzw. ^_y=Const.) erhalten werden.When the wave is propagated in the delay circuit 1 in any direction, it undergoes a phase shift φ in each cell C whose components are in the x- and ^ -R.ichtung with _φ χ and inscribed. In Fig. 1 φ _{χ is} plotted in the abscissa direction and q > y in the ordinate direction. By means of a series of measurements for a given frequency range, a family of curves F can be obtained for each given delay arrangement 1 , as is shown in FIG. 1, for example. Each curve F corresponds to a given frequency and can be referred to as an isofrequency curve (/ = const.). The coordinates of each point on a curve F represent the respective phase shifts in χ and directions which a wave with the frequency assigned to the curve in question suffers in each cell C of the delay arrangement 1. As can be seen, different phase shifts φ _χ or φ _{ν are} assigned to the same frequency. For a given speed of the jet 3 or 6 , a large number of frequencies (corresponding to ^ = Const. Or ^ _y = Const.) Can be obtained.

Wenn also in einer Röhre mit der Verzögerungsanordnung 1 ein Elektronenstrahl in ^-Richtung aus- +0 gesandt wird, kann dieser Strahl veranlaßt werden, zur Verstärkung oder Schwingungserzeugung mit irgendeiner Welle aus einer großen Anzahl von Wellen verschiedener Frequenz in Wechselwirkung zu treten. Wenn φ_χ ζ. Β. den Wert B hat (Fig. 1), kann dann der Strahl 3 mit allen Wellen in Wechselverbindung treten, deren Frequenzen denen der isofrequenten Linien entsprechen, die durch die Gerade BB_n (Fig. 1) geschnitten werden. Im Falle eines Oszillators bedeutet dies offensichtlich eine Instabilität und Unbestimmtheit der Schwingfrequenz.Thus, if an electron beam is emitted in a -direction - +0 in a tube with the delay arrangement 1 , this beam can be caused to interact with any one of a large number of waves of different frequencies for amplification or vibration generation. If φ _χ ζ. Β. has the value B (FIG. 1), the beam 3 can then enter into an alternating connection with all waves whose frequencies correspond to those of the isofrequency lines which are intersected by the straight line BB _n (FIG. 1). In the case of an oscillator, this obviously means instability and indeterminacy in the oscillation frequency.

Natürlich ist die obige Erklärung nur qualitativ, und der praktische Wert der Erfindung ist nicht an ihre Deutung gebunden.Of course, the above explanation is only qualitative and the practical value of the invention is not on their interpretation bound.

Erfindungsgemäß verläuft in beiden Vorzugsrichtungen parallel zur Verzögerungsanordnung ein Elektronenstrahl, der den anderen Elektronenstrahl kreuzt. Die Elektronenstrahlgeschwindigkeiten sind so gewählt, daß eine Wechselwirkung stattfindet zwischen den Elektronenstrahlen und der der jeweiligen Strahlrichtung zugeordneten Wellenkomponente der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Welle.According to the invention, an electron beam runs in both preferred directions parallel to the delay arrangement, that crosses the other electron beam. The electron beam speeds are chosen so that an interaction takes place between the electron beams and that of the respective beam direction associated wave component of the wave to be generated or amplified.

Wie aus dem Diagramm der Fig. 1 hervorgeht, kann für eine gegebene Verzögerungsanordnung nur eine einzige Welle mit den Strahlen 3 und 6 gleichzeitig in Wechselwirkung treten. In Fig. 1 ist die Frequenz dieser Welle durch den Schnittpunkt D der zu den Achsen φ_χ und <p_y parallelen Geraden CC_n und BB_n gegeben. OB und OC sind gleich den Phasenverschiebungen <p_x und φ,, dieser Welle, denen die jeweiligen 285 As can be seen from the diagram of FIG. 1, for a given delay arrangement only a single wave can interact with beams 3 and 6 at the same time. In FIG. 1, the frequency of this wave is given by the intersection point D of the straight lines CC _n and BB _n parallel to the axes φ _χ and <p _y . OB and OC are equal to the phase shifts <p _x and φ ,, of this wave, which the respective 285

Geschwindigkeiten der Elektronenstrahlen 3 und 6 angepaßt sind. Infolgedessen kann die Frequenz, die dem Punkt D entspricht, dadurch eingestellt werden, daß die Geschwindigkeit des Strahles 3 oder 6 oder beider Strahlen verändert wird, wodurch der Punkt D in der Diagrammebene wandert.Velocities of the electron beams 3 and 6 are matched. As a result, the frequency corresponding to point D can be adjusted by changing the speed of beam 3 or 6 or both beams, whereby point D moves in the plane of the diagram.

Gemäß der bekannten Technik der Wanderfeldverstärker- oder -oszillatorröhren bzw. der Rückwärtswellenoszillatorröhren kann die schematisch in Fig. 2 dargestellte Anordnung verwendet werden, um entweder einen Verstärker oder einen Schwingungserzeuger aufzubauen. Im Falle eines Verstärkers wird eine Welle gegebener Frequenz der Verzögerungsanordnung 1 zugeführt, und die Geschwindigkeit der Strahlen 3 und 6 wird entsprechend dieser Frequenz eingestellt. Im Falle eines Schwingungserzeugers bestimmen die Geschwindigkeiten der Strahlen 3 und 6 die Frequenz der erzeugten Schwingungen. Selbstverständlich muß in jedem Falle die Röhre, von der nur die wichtigsten Teile in Fig. 2 dargestellt sind, die gesamten aus der Wanderfeldröhrentechnik bekannten Einzelteile umfassen.In accordance with the known technique of traveling wave amplifier or oscillator tubes or backward wave oscillator tubes, the arrangement shown schematically in FIG. 2 can be used to construct either an amplifier or a vibrator. In the case of an amplifier, a wave of a given frequency is fed to the delay arrangement 1 , and the speed of the beams 3 and 6 is adjusted according to this frequency. In the case of a vibrator, the speeds of the beams 3 and 6 determine the frequency of the vibrations generated. Of course, in each case the tube, of which only the most important parts are shown in FIG. 2, must comprise all of the individual parts known from traveling wave tube technology.

Als Anwendungsbeispiel wird nun eine erfindungsgemäße Verstärkerröhre beschrieben.An amplifier tube according to the invention will now be described as an application example.

Die zugeführte, zu verstärkende Energie breitet sich im Verzögerungsnetzwerk in einer Richtung aus, die durch die Struktur des Netzwerkes bestimmt ist. Wie schon erwähnt, müssen die Geschwindigkeiten der Strahlen 3 und 6 so eingestellt werden, daß sie jeweils in Synchronismus mit den längs der x- und v-Richtung laufenden Wellenkomponenten der zu verstärkenden Welle sind.The supplied energy to be amplified propagates in the delay network in a direction that is determined by the structure of the network. As already mentioned, the speeds of the beams 3 and 6 must be adjusted so that they are each in synchronism with the wave components of the wave to be amplified running along the x and v directions.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstärkerröhre ist im Axialschnitt in Fig. 3 darge^ stellt. Der Querschnitt dieser Röhre stimmt mit demjenigen der Röhre nach Fig. 9 überein.An embodiment of an amplifier tube according to the invention is shown in axial section in Fig. 3 Darge ^ represents. The cross-section of this tube corresponds to that of the tube according to FIG.

In diesem Beispiel ist das Verzögerungsnetzwerk 1 der Fig. 2 zusammengerollt und bildet einen Zylinder, dessen Mantellinien parallel zur ^-Richtung verlaufen. Auf diese Weise sind zwei gegenüberliegende Begrenzungsseiten (Ränder) der Anordnung 1 miteinander gekoppelt (kurzgeschlossen), und es bilden sich stehende Wellen in ^-Richtung, d. h. in Azimutrichtung, in jedem Querschnitt des Zylinders, während die Fortpflanzung in der Axialrichtung (^-Richtung) durch fortschreitende Wellen geschieht. Wie ersichtlich, umfaßt das Netzwerk eine Gruppe von Flügeln 20, die durch die Wand des zylindrischen Metallkolbens 21 getragen werden. Das Netzwerk stellt also ein Wellenführungssystem dar, das aus einer Mehrzahl von untereinander gleichen Kanälen besteht, die parallel zur .^-Richtung verlaufen und voneinander gleiche Abstände aufweisen und die einen zentralen Mittelkanal, mit dem sie in Verbindung stehen, umgeben. Längs der Achse der Anordnung bzw. des Mittelkanals ist eine zylindrische Kathode 5 angeordnet, die durch ein Rohr 22 getragen wird, in dem der Heizfaden, dessen Enden bei 23 austreten, angeordnet ist. Durch die Spule 24 wird ein axiales Magnetfeld erzeugt. Die magnetische Feldstärke ist so hoch, daß die Bahnen der an der Kathode 5 austretenden Elektronen so stark gekrümmt werden, daß diese nicht auf den Flügeln 20 landen. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, wird der Elektronenstrahl 6 gemäß Fig. 1 in diesem Falle durch eine Elektronenwolke dargestellt, die sich um die Kathode 5 der Röhre herumschlingt und in der die Elektronen parallel zu den Querschnittsebenen, d. h. in y-Richtung laufen.In this example, the delay network 1 of FIG. 2 is rolled up and forms a cylinder, the surface lines of which run parallel to the ^ direction. In this way, two opposite limiting sides (edges) of the arrangement 1 are coupled (short-circuited) to one another, and standing waves are formed in the ^ -direction, ie in the azimuth direction, in each cross-section of the cylinder, while the propagation in the axial direction (^ -direction ) happens by advancing waves. As can be seen, the network includes a group of wings 20 carried by the wall of the cylindrical metal piston 21 . The network thus represents a wave guiding system which consists of a plurality of mutually identical channels, which run parallel to the. Arranged along the axis of the arrangement or the central channel is a cylindrical cathode 5 which is carried by a tube 22 in which the filament, the ends of which emerge at 23 , is arranged. An axial magnetic field is generated by the coil 24. The magnetic field strength is so high that the paths of the electrons emerging at the cathode 5 are so strongly curved that they do not land on the wings 20. As can be seen from FIG. 9, the electron beam 6 according to FIG. 1 is represented in this case by a cloud of electrons which loops around the cathode 5 of the tube and in which the electrons run parallel to the cross-sectional planes, ie in the y-direction.

Die Röhre enthält außerdem mehrere, im dargestellten Beispiel drei Elektronenstrahlerzeuger 2', The tube also contains several, in the example shown, three electron guns 2 ',

2", 2"', die drei parallele Teilstrahlen 3', 3", 3"' aussenden, welche durch das von der Spule 24 erzeugte axiale Magnetfeld in ^--Richtung gebündelt werden. Diese Strahlgruppe entspricht dem Elektronenstrahl 3 nach Fig. 2. Die Elektronenstrahlerzeuger werden über die Anschlüsse 25 gespeist. Die Elektronen, die durch eine mit dem Kolben 21 verbundene Beschleunigungselektrode 26 beschleunigt sind, werden entlang den Flügeln 20 gesandt und durch die Auffangelektrode 4 am anderen Ende ihrer Bahn gefangen. 2 ", 2"', which emit three parallel partial beams 3', 3 ", 3"' , which are bundled in the ^ direction by the axial magnetic field generated by the coil 24. This group of beams corresponds to the electron beam 3 according to FIG. 2. The electron beam generators are fed via the connections 25. The electrons, accelerated by an accelerating electrode 26 connected to the piston 21 , are sent along the wings 20 and captured by the collecting electrode 4 at the other end of their path.

Eine Anzahl von Flügeln 27, die, in axialer Richtung gesehen, in einer mittleren Zone des Verzögerungsnetzwerkes angebracht sind, ist aus bekannten Gründen mit einer Dämpfungssubstanz überzogen. Die Röhre wird wie in Fig. 2 durch die Spannungsquellen 30 und 32 gespeist. Die Kathode 5 erstreckt sich zwischen dem gedämpften Teil 27 und der Auffangelektrode 4. Demgemäß arbeitet die Röhre in dem Abschnitt zwischen dem Eingang 28 und dem linken Ende des gedämpften Abschnitts 27 als normaler Wanderverstärker, jedoch zwischen dem anderen (rechten) Ende des Abschnitts 27 und dem Röhrenausgang 31 als erfindungsgemäßer Verstärker. Die Kopplungsbügelanordnung, die in Fig. 4 noch besonders dargestellt ist, besteht aus Leitern 29, die jeweils mit allen Flügeln 20 einer Reihe verbunden sind. Die Enden der Leiter 29 sind einerseits mit der Doppelleitung 28 und andererseits mit der Doppelleitung 31 verbunden. Bekanntlich wird auf diese Weise die Ausbreitung von Vorwärtswellen gefördert. Die zu verstärkende Energie wird am Eingang 28 der Röhre zugeführt, die verstärkte Energie am Ausgang 31 abgenommen. Wie dargestellt, sind die beiden Leitungen 28, 31 als Doppelleitungen ausgebildet, die mit dem Kopplungsbügelsystem 29 in galvanischer Verbindung stehen.A number of vanes 27, which, viewed in the axial direction, are mounted in a central zone of the delay network, are coated with a damping substance for known reasons. The tube is fed by voltage sources 30 and 32 as in FIG. The cathode 5 extends between the damped part 27 and the collecting electrode 4. Accordingly, the tube works in the section between the input 28 and the left end of the damped section 27 as a normal traveling amplifier, but between the other (right) end of the section 27 and the tube output 31 as an amplifier according to the invention. The coupling bracket arrangement, which is particularly shown in FIG. 4, consists of conductors 29 which are each connected to all wings 20 of a row. The ends of the conductors 29 are connected on the one hand to the double line 28 and on the other hand to the double line 31 . As is known, this promotes the propagation of forward waves. The energy to be amplified is supplied to the input 28 of the tube, the amplified energy is taken from output 31 . As shown, the two lines 28, 31 are designed as double lines which are in electrical connection with the coupling bracket system 29.

Als weitere Beispiele der Erfindung werden zwei Oszillatorröhren beschrieben. Es wurde bereits erwähnt, daß für eine gegebene Elektronenstrahlgeschwindigkeit mehrere Schwingfrequenzen angeregt werden können. Die erzeugte Schwingfrequenz ist nur dann eindeutig bestimmt, wenn die Geschwindigkeit beider Elektronenstrahlen festliegt.As further examples of the invention, two oscillator tubes are described. It has already been mentioned that excited several oscillation frequencies for a given electron beam speed can be. The generated oscillation frequency is only clearly determined if the speed of both electron beams is fixed.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Oszillatorröhre. Das zweidimensionale Netzwerk 1 besteht aus einer posititiv vorgespannten Elektrodenplatte 12, die in zueinander senkrechten Richtungen parallele Zahnreihen 13 trägt, und einer ebenen, negativen Elektrode 14, die mit der Kathode 5 in galvanischer Verbindung steht und parallel zur Platte 12 angeordnet ist. Die Elektroden 5, 12 und 14 werden durch die Zuführungsleiter 15 bzw. die Stäbe 15' und 15" getragen, die in die aus Isoliermaterial bestehende Wand des Kolbens 16 eingeschmolzen sind. Diese Stäbe können zugleich als Zuführungen für die nötigen Betriebsspannungen dienen. Die Kathode 2 kann eine Mehrzahl von parallelen Teilstrahlen aussenden, die zusammen den Flachstrahl 3 darstellen. Diese Teilstrahlen werden zwischen den Zahnreihen 13 hindurchgesandt. Die Auffangelektrode 4 für den Flachstrahl 3 ist als Metallblock ausgebildet und stellt einen Teil des Vakuumkolbens der Röhre dar. Der Ausgangshohlleiter 11 ist durch ein vakuumdichtes Fenster 17 aus Isoliermaterial abgeschlossen. Die Polschuhe 18 und 19 erzeugen ein Magnetfeld, dessen Kraftlinien parallel zum Strahl 3 und senkrecht zum Strahl 6 sind. Wenn an die Elektrode 14 ein bezüglich der Elektrode 12 negatives Gleichpotential angelegt wird, entsteht zwischen diesen Elektroden ein zum Magnetfeld senk-FIGS. 5 to 7 show a first embodiment of an oscillator tube according to the invention. The two-dimensional network 1 consists of a positively biased electrode plate 12, which carries rows of teeth 13 parallel to each other in perpendicular directions, and a flat, negative electrode 14, which is in galvanic connection with the cathode 5 and is arranged parallel to the plate 12 . The electrodes 5, 12 and 14 are carried by the supply conductors 15 or the rods 15 ' and 15 " , which are fused into the wall of the piston 16 made of insulating material. These rods can also serve as feeds for the necessary operating voltages. The cathode 2 can transmit, which together constitute the flat beam 3. These sub-beams are passed sent between the tooth rows 13. the collecting electrode 4 of the flat beam 3 is designed as a metal block and is a part of the vacuum envelope of the tube are a plurality of parallel sub-beams. the output waveguide 11 is closed by a vacuum-tight window 17 made of insulating material. The pole shoes 18 and 19 generate a magnetic field, the lines of force of which are parallel to the beam 3 and perpendicular to the beam 6. When a negative direct potential is applied to the electrode 14 with respect to the electrode 12 , this occurs between these electrodes a lower to the magnetic field

rechtes elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld ist zwischen den freien Enden der Zähne 13 und der Elektrode 14 konzentriert. In dem Raum zwischen den Zähnen 13 verschwindet es praktisch. Der Strahl 3 wird durch das Magnetfeld gebündelt geführt. Der Strahl 6 pflanzt sich in dem Raum zwischen den freien Enden der Zähne 13 und der Elektrode 14 senkrecht zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern fort. Er wird in diesem Raum mittels einerright electric field. This electric field is concentrated between the free ends of the teeth 13 and the electrode 14. It practically disappears in the space between the teeth 13. The beam 3 is bundled by the magnetic field. The beam 6 is propagated in the space between the free ends of the teeth 13 and the electrode 14 perpendicular to the crossed electric and magnetic fields. He is in this room by means of a

ίο geeigneten elektronenoptischen Anordnung in an sich bekannter Weise eingeführt. ίο introduced a suitable electron-optical arrangement in a manner known per se.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Oszillatorröhre gemäß Fig. 5 bis 7 die Verzögerungsanordnung so ausgebildet sein kann, daß die Höchstfrequenzwelle sich in beiden Richtungen als fortschreitende Welle fortpflanzt oder daß in einer der beiden Richtungen stehende Wellen auftreten, während in der anderen Richtung die Höchstfrequenzwelle sich als fortschreitende Welle fortpflanzt. Bei der ersteren Möglichkeit genügt ein geringer Gehalt an stehenden Wellen zur Selbsterregung der Schwingungen. Dieser läßt sich leicht durch entsprechende Fehlanpassung der Ränder des Verzögerungsnetzwerkes erzeugen.
Wenn die Röhre mit stehenden Wellen arbeiten soll, müssen längs den Rändern der Verzögerungsanordnung Reflexionsmittel angebracht werden. Wenn beispielsweise die Energie einer stehenden Welle mit dem Strahl 3 in Wechselwirkung treten soll, müssen Reflexionsplatten, die in Fig. 7 schematisch durch die gestrichelten Linien R und R' angedeutet sind, vorgesehen werden. Ebenso könnten Platten R_a und R_a' senkrecht zur Richtung des Strahles 6 vorgesehen sein, oder es könnte eine Platte R_a allein vorhanden sein, während der Ausgang stark fehlangepaßt ist, was hinsichtlich der Wirkung offensichtlich auf dasselbe hinauskommt.It should be noted that in the oscillator tube according to FIGS. 5 to 7, the delay arrangement can be designed so that the maximum frequency wave propagates in both directions as a progressing wave or that standing waves occur in one of the two directions, while in the other direction the Ultra-high frequency wave propagates as a progressive wave. With the first option, a small amount of standing waves is sufficient for self-excitation of the vibrations. This can easily be generated by appropriate mismatching of the edges of the delay network.
If the tube is to operate with standing waves, reflective means must be placed along the edges of the delay arrangement. If, for example, the energy of a standing wave is to interact with the beam 3 , reflection plates, which are indicated schematically in FIG. 7 by the dashed lines R and R ' , must be provided. Likewise, plates R _a and R _a 'could be provided perpendicular to the direction of the beam 6 , or there could be a plate R _a alone, while the output is severely mismatched, which obviously amounts to the same effect in terms of effect.

Wenn die Energie sich in fortschreitenden Wellen ausbreitet, kann die Wechselwirkung entweder im Vorwärtswellenbetrieb oder im Rückwärtswellenbetrieb stattfinden. Im letzteren Falle werden in bekannter Weise mit Vorteil Absorptionsmittel am der jeweils zugehörigen Auffangelektrode benachbarten Ende des Strahlweges angeordnet. Diese Absorptionsmittel können z. B. an den Rändern des Netzwerkes, wie es für den Strahl 3 bei A und für den Strahl 6 bei B schematisch dargestellt ist, angeordnet sein.As the energy propagates in advancing waves, the interaction can take place in either forward wave operation or reverse wave operation. In the latter case, absorption means are advantageously arranged in a known manner at the end of the beam path adjacent to the respective associated collecting electrode. These absorbents can e.g. B. at the edges of the network, as it is shown schematically for the beam 3 at A and for the beam 6 at B , be arranged.

Natürlich könnte die gezeigte Röhre auch als Verstärkerröhre dienen, wenn die Energie bei 11' zugeführt und bei 11 abgenommen wird. Unabhängig von der Betriebsart der Röhre bleibt das Hauptmerkmal eine zweidimensionale Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden Richtungen eine periodische Struktur aufweist und die mit zwei sich kreuzenden Elektronenstrahlen zusammenwirkt.Of course, the tube shown could also serve as an amplifier tube if the energy is supplied at 11 ' and removed at 11. Regardless of the operating mode of the tube, the main feature remains a two-dimensional delay arrangement which has a periodic structure in two intersecting directions and which interacts with two crossing electron beams.

Die Fig. 8 und 9 zeigen im Axialschnitt und Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Oszillatorröhre. Diese ist im wesentlichen ebenso wie die Verstärkerröhre nach Fig. 3 aufgebaut; einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Jedoch ist natürlich keine Eingangsleitung vorgesehen. Der Ausgang 31' befindet sich in der Nähe der Kathoden 2', 2" und 2"'. Das rechte Ende der Verzögerungsanordnung ist aus den oben angegebenen Gründen mit einer Dämpfung versehen. Die Schwingungserzeugung in axialer Richtung geschieht durch Wechselwirkung der Strahlen 3', 3" und 3"' mit einer rückwärts laufenden Teilwelle. Die Doppelleitung 31' ist mit Kopplungsleitern 29 versehen, die gemäß Fig. 10 mit den Flügeln 20 verbunden sind. Die Leiter 29 sind abwechselnd mit den8 and 9 show, in axial section and cross section, a further embodiment of an oscillator tube according to the invention. This is constructed essentially in the same way as the amplifier tube according to FIG. 3; Corresponding parts are provided with the same reference numerals. However, no input line is of course provided. The output 31 ' is located in the vicinity of the cathodes 2', 2 " and 2"'. The right end of the delay arrangement is provided with damping for the reasons given above. The vibrations are generated in the axial direction by the interaction of the beams 3 ', 3 " and 3"' with a partial wave running backwards. The double line 31 ′ is provided with coupling conductors 29 which are connected to the wings 20 according to FIG. The conductors 29 are alternating with the

Claims

Wings 20 of two adjacent rows connected. Experience shows that this type of coupling supports the propagation of a powerful backward wave. The system represented by beams 3 ', 3 "and 3'" and the delay arrangement operates as a reverse wave oscillator tube. The system formed by the cathode 5 and the delay arrangement can be compared with the electrode system of a magnetron tube. It is closely coupled to the output 31 'by the coupling conductors 29 and behaves like an amplifier tube. As mentioned, numerous other embodiments can be envisaged, all of which have the main feature of the invention, namely a two-dimensional retardation arrangement which has a periodic structure in two intersecting directions and which interacts with two crossing electron beams. It is clear in itself that ζ .Β. three electron beams can also be used, which run in three mutually crossing directions and interact with a three-dimensional delay arrangement, that is to say a delay line which has a periodic structure in three intersecting directions. The mode of operation of such a tube, which is equipped with a three-dimensional delay arrangement, basically corresponds to that of the described tube with a two-dimensional delay arrangement. Claims

1. Electron tube in the manner of a traveling wave tube for generating or amplifying very much short electrical waves with a two-dimensional delay arrangement that turns into two intersecting, in particular mutually perpendicular directions has a periodic structure, characterized in that in each of these directions parallel to the delay arrangement Electron beam passes that crosses the other electron beam, and that the electron beam speeds are chosen so that an interaction takes place between the electron beams and the wave component of the wave to be generated or amplified which is assigned to the respective beam direction.

2. Tube according to claim 1, characterized in that at least one electron beam from there is mutually parallel partial beams.

3. Tube according to claim 1 and 2, characterized in that the delay arrangement is designed such that the ultra-high frequency wave is advancing in both directions Wave or as a progressive wave with a low content of standing waves.

4. Tube according to claim 1 and 2, characterized in that the delay arrangement is designed in such a way that high frequency waves standing in one of the two directions occur, while in the other direction the ultra-high frequency wave turns out to be a progressive wave propagates.

5. Tube according to claim 4, characterized in that the delay arrangement is cylindrical is and is designed such that the standing ultra-high frequency waves in the circumferential direction and the advancing ultra-high frequency waves occur in the axial direction.

6. Tube according to claim 5, characterized in that the delay arrangement consists of Groups of metallic elements are made periodically along a metal cylinder, which is preferably forming a part of the tubular piston, are arranged, in turn each group from periodically distributed along the circumference of the metal cylinder elements, and that one Electron beam from a cathode arranged axially in the interior of the retardation arrangement is generated whose emission current is under the action of a stationary axial magnetic field and a radial electrical one between the cathode and the retardation arrangement Constant field runs in the circumferential direction, while the other electron beam from one Electron gun is supplied, the one parallel to the axis of the delay arrangement, emits beam running between the delay elements.

7. Tube according to claim 6, characterized in that on part of the groups of Delay elements a damping substance is attached and that the axially arranged Cathode is designed such that it is provided with a damping substance at the point of Groups not emitted.

8. Tube according to claim 7 for generating very short waves, characterized in that it the high-frequency output on the side of the delay arrangement facing the electron gun and that the groups provided with damping substance on the side facing away from the electron gun Delay arrangement are arranged.

9. Tube according to claim 7 for amplifying very short waves, characterized in that the groups provided with damping substance in the central part of the delay arrangement, seen in FIG Axial direction, are arranged and that the axially arranged cathode is also in the section between the electron gun and the groups provided with damping substance are not emitted.

10. Tube according to one of claims 1 to 9, characterized in that the high-frequency input and / or output to a conductor arrangement for connecting the delay elements connected to each other.

"11." Tube according to "Claim 1 and 2, characterized in that the delay arrangement consists of consists of a flat, rectangular network.

12. Tube according to claim 4 and 11, characterized in that "that the reflector walls the delay arrangement perpendicular to the direction in which the standing waves should occur.

13. Tube according to claim 3 and 11 for generating very short waves, characterized in that the edges of the delay network are mismatched to the bidirectional waves with the minor 'To provide a content of standing waves that is sufficient for the "self-excitation" of the vibrations, and that the output circuit is coupled to one edge of the network to which the Energy that propagates one of the advancing waves.

14. Tube according to claim 3 and 11 for generating very short waves, characterized in that that the collecting electrode of an elec-

electron beam adjacent side of the delay network is provided with an attenuation and that the output circle is on a boundary side of the network that runs perpendicular to this side is coupled.

15. Tube according to claim 8 or 14, characterized in that the frequency of the to be generated Oscillations caused by changing the speed of at least one electron beam is set.

16. Tube according to claim 11, characterized in that it is arranged in a magnetic field is that runs parallel to the direction of an electron beam, and that they with respect to the Magnetic field parallel electron beam as a traveling field tube without an electric (direct) field, with regard to of the other electron beam, however, as

Traveling wave tube with crossed electric and magnetic fields works.

17. Tube according to claim 16, characterized in that the delay arrangement consists of a smooth plate, which is at negative potential, and a parallel, positively biased Plate, which is arranged opposite the negative plate and into which in to The electron beams are inserted into parallel directions at regular intervals teeth that extend in the direction of the negative plate, and that the partial beams from which the to Magnetic field consists of parallel electron beam, while passing between the rows of teeth the electron beam running perpendicular to it between the negative plate and the free one Tooth ends runs.

For this purpose 2 sheets of drawings