DE1069695B - - Google Patents

Description

In der bisherigen Technik sind verschiedene Wanderfeldverstärker oder -oszillatorröhren mit geradem, kreisförmigem oder koaxialem Aufbau bekannt, die mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern arbeiten und allgemein als M-Typ-Röhren bezeichnet werden. Diese Röhren weisen normalerweise eine Verzögerungsleitung als Hauptanode, eine dazu parallel verlaufende Leitelektrode, eine Kathode und eine Hilfsanode am Anfang und eine Auffangelektrode am Ende der Verzögerungsleitung auf.

Röhren der hier beschriebenen Art werden bereits im Impulsbetrieb verwandt, wobei die Zuführung der Impulse entweder zur Kathode oder zur Hilfsanode erfolgt, die der Kathode gegenüberliegt und elektrisch von der Verzögerungsleitung (Hauptanode) getrennt ist.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen solfahren, das einen Impulsbetrieb einer Rückwärtswellen-Oszillatorröhre des sogenannten M-Typs (d. h. mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern) ermöglicht, der einen Ausgangsimpuls von Schwingungen wirklich nur einer einzelnen konstanten Frequenz, die durch die Spannung der zugeführten Impulse bestimmt wird, schafft, ohne ein Spektrum unerwünschter Frequenzen zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen solchen getasteten Oszillator zu schaffen, bei dem das Frequenzspektrum, das während der Impulszuführung erzeugt wird, praktisch auf eine einzelne Frequenz reduziert ist und der zugleich eine gute Spannungsfestigkeit hat, d. h. der die Spannung zwischen Anode und der negativen Elektrode ohne Überschlag in der Röhre verträgt.

Es ist bereits in der bisherigen Technik bekannt, die in einer der vorher erwähnten Arten getastete Freigabe des Strahles mit der gleichzeitigen Zuführung einer Gleichspannung zur Leitelektrode (französische Patentschriften 1 077 050 und 1 077 051 oder der gleichzeitigen Zuführung einer nichtgetasteten Wechselspannung, deren Spitzen mit den Freigabeimpulsen synchronisiert sind, zu kombinieren (französische Patentschrift 1 100 975).

Bei Anwendung der mit den oben beschriebenen Geräten der bisherigen Technik gemachten Erfahrungen auf Rückwärtswellen-Oszillatoren, zeigte sich, daß im ersten Fall, in dem eine Gleichspannung der Leitelektrode zugeführt wird, die vom Oszillator erzeugte Frequenz nur eine einzelne Frequenz ist. Die Hochspannungsfestigkeit der Röhre ist jedoch schlecht, und die Gefahren des Überschlags innerhalb der Röhre sind relativ groß.

Zur Verbesserung und zur Vermeidung der zuletzt erwähnten Unbequemlichkeit und des Nachteils der Überschlagsgefahr wurde die andere obenerwähnte Verfahren
und Anordnung zum Impulsbetrieb
einer M-Typ Rückwärtswell en-Wanderfeldoszillatorröhre

Anmelder:

Compagnie Generale

de Telegraphie sans Fil,
Paris

Vertreter: Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. Η. Gralfs, Patentanwälte,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität: Frankreidi vom 24. Januar 1957

Pierre ViaI, Paris, ist als Erfinder genannt worden

gleichzeitige Zuführung, d. h. die Zuführung einer ungetasteten Wechselspannung zur negativen Elektrode, als andere Möglichkeit betrachtet. Es zeigte sich in Verbindung mit einer derartigen Anordnung, daß die Hochspannungsfestigkeit wesentlich verbessert wurde, daß jedoch bei Anwendung dieser Art und Anordnung bei Rückwärtswellen-Oszillatoren das Spektrum der erzeugten Frequenz verbreitert wird, d. h., der Oszillator erzeugt an Stelle nur einer einzelnen Frequenz zur gleichen Zeit eine große Anzahl von Frequenzen, die über einen beträchtlichen Bereich verteilt sind.

Die Erfindung hat zum Ziel, den zuletzt erwähnten Nachteil der Erzeugung einer großen Anzahl von Frequenzen zu vermeiden und das Spektrum auf eine einzelne Frequenz zu reduzieren, wie im ersten Fall erreichbar, während zur gleichen Zeit die Vorteile der guten Hochspannungsfestigkeit der zweiten Möglichkeit gewahrt bleiben.

Im Gegensatz zur obenerwähnten zusammenhängenden Zuführung, die darin besteht, die Freigabe des Strahles mit der Zuführung einer ungetasteten periodisch wechselnden Spannung zur negativen Elektrode zu kombinieren, besteht die vorliegende Erfindung darin, die getastete Freigabe des Elektronenstrahles mit der Zuführung einer getasteten periodischen Rechteckspannung zur negativen Elektrode zu kombinieren. Die Impulsdauer dieser Rechteckspannung ist wesentlich länger als die des Elektronenstrahlfreigabe-

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impulses, jedoch wesentlich kürzer als das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden, der Leitelektrode zugeführten Impulsen. Die Wiederholungsfrequenz ist die gleiche wie die der Freigabeimpulse, von denen jeder nahezu in der Mitte der Impulse liegt, die der Leitelektrode zugeführt werden.

Es ist also ein Ziel der Erfindung, einen Rückwärtswellen-Oszillator zu schaffen, der eine gute Hochspannungsfestigkeit zusammen mit einer wirklich auf eine vorgegebene einzelne Frequenz beschränkte Ausgangsleistung kombiniert.

Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, einen Rückwärtswellen-Oszillator vom M-Typ zu schaffen, bei dem sowohl Impulse zur Freigabe des von der Kathode emittierten Elektronenstrahles als auch zur Erzeugung des elektrischen Feldes verwandt werden, ohne jedoch dabei die Gefahr des Überschlags der Röhre zu vergrößern oder mehr als eine genau vorgegebene Frequenz zu erzeugen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Rückwärtswellen-Oszillator zu schaffen, der ein sehr gutes Hochspannungsverhalten aufweist, d. h. in welchem gewissen Elektroden relativ hohe Spannungen ohne Überschlagsgefahr zugeführt werden können.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Wanderfeldröhre, die einen Rückwärtswellen-Oszillator vom M-Typ darstellt, bei dem gewisse Elektroden durch Zuführung vorgegebener Impulse getastet werden und der nur eine einzelne, durch die Spannung der zumindest einem der Elemente der Röhre zugeführten Impulse vorgewählte Frequenz erzeugt.

Noch ein anderes Ziel ist es, ein System zu schaffen, das Impulse zur Strahlfreigabe und zur Erzeugung des elektrischen Feldes in einer vorgegebenen zeitliehen Beziehung zuführt, um die obenerwähnten erwünschten Resultate zu erzielen.

Diese und andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung klar, besonders in Verbindung mit der Zeichnung, die lediglich zu Illustrationszwecken zwei Ausführungen gemäß der Erfindung zeigt und in welcher

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführung eines Rückwärtswellen-Oszillators vom M-Typ für Impulsbetrieb darstellt;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführung eines Rückwärtswellen-Oszillators vom M-Typ für Impulsbetrieb;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die Form und zeitliehe Beziehung der Impulse zueinander zeigt.

In der Zeichnung werden in den verschiedenen Darstellungen gleiche Bezugszahlen zur Kennzeichnung gleicher Teile verwandt. In Fig. 1 kennzeichnet 1 allgemein einen Rückwärtswellen-Oszillator vom M-Typ. dessen Einzelheiten als solche bekannt sind. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Hauptelektroden der Röhre, eine Heizung 12, eine emittierende Kathode 13, eine Leitelektrode 14 elektrisch getrennt oder isoliert von der Kathode 13, eine der Kathode 13 gegenüberliegende und den Strahl steuernde Hilfselektrode 15, eine Verzögerungsleitung 16, die die Hauptanode darstellt, und einen Kollektor 17. Die Röhre 1 ist mit den Leitern oder Verbindungen 2 und 3 ausgestattet, über die den Heizfäden 12 und der Kathode 13 elekirische Leistung zugeführt wird. Ein Leiter 4 ist mit der Hilfselektrode 15 verbunden, während ein Leiter 5 zur negativen Elektrode 14 führt. Verzögerungsleitung 16 und Kollektor 17 sind mit dem Metallgehäuse 18 dei Röhre verbunden, das an Masse liegt. Der Elek-

tronenstrahl der Röhre 1 wird durch die Zuführung relativ kurzer Impulse aus der Impulsquelle 6 über den Transformator 7 freigegeben. Die Sekundärwicklung des Transformators 7 ist zwischen Leiter 3 und Masse geschaltet, wodurch diese Impulse zwischen Kathode 13 und Verzögerungsleitung 16 erscheinen. In diesem Fall müssen die Freigabeimpulse negative Polarität besitzen.

In der Ausführung nach Fig. 2, bei der wieder ähnliche (nicht gezeigte) Röhrenelemente in der M-Typ-Wanderfeldröhre vorhanden sind, liegt der einzige Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1 darin, daß die Sekundärwicklung des Transformators 7 zwischen die Leiter 3 und 4 geschaltet ist, d. h. zwischen die Kathode 13 und die Hilfselektrode 15. In diesem Fall müssen die Impulse positive Polarität haben.

Derartige Freigabeimpulse sind in Fig. 3, durch die Bezugsziffer 8 gekennzeichnet, dargestellt, ohne Berücksichtigung ihres Vorzeichens, d. h. ob sie positiv oder negativ sind, entsprechend Fig. 1 oder 2. Die Dauer jedes dieser Impulse wird durch T₂ angedeutet, ihre Wiederholungsfrequenz ist _/, während die

Periodendauer γ ist.

Erfindungsgemäß wird die Freigabe des Strahles mit der gleichzeitigen Zuführung negativer Impulse 10 (Fig. 3) aus der Impulsquelle 9 kombiniert, die zwischen Gehäuse bzw. Masse und Leiter 5, d. h. zwischen Verzögerungsleitung 16 und Grundelektrode 14 des Oszillators, erscheinen. Die Impulse 10 sind wesentlich länger als die Impulse 8 und schließen diese mit ihren Vorder- und Rückflanken derartig ein, daß jeder Impuls 8 nahezu in der Mitte eines entsprechenden Impulses 10 liegt. Die langen Impulse 10 haben eine Dauer von T_r Beispielsweise kann der Wert von T₁ etwa gleich 3 bis 4 mal T₂ sein. Um in der Praxis die genaue Lage der Impulse 8 angenähert in der Mitte der Impulse 10 zu verwirklichen, ist es nötig, daß die Zeit t_ zwischen den Vorderflanken jedes

Impulspaares 8 und 10 etwa gleich —~—- ist.

Die Impulsquellen 9 und 6 sind derart synchronisiert, daß jeder Impuls von Quelle6 durch die Vorderflanke des Impulses von Quelle 9 getriggert wird, nachdem dieser in einer Verzögerungsleitung oder üblichen Verzögerungseinrichtung, die zwischen 6 und 9 geschaltet ist, um die Zeit t verzögert worden ist. Da derartige Anwendungen solcher Triggervorrichtungen in der Technik bekannt sind und auch kein Teil der vorliegenden Erfindung sind, kann wohl auf die Wiedergabe verzichtet werden. Als Beispiele synchronisiert getriggerter Vorrichtungen mögen verschiedene Typen von Multivibratoren und Impulsformeinrichtungen u. ä. erwähnt werden, wie man sie in Verbindung mit Radargeräten verwendet, in denen verzögerte Impulse für verschiedene Zwecke erzeugt werden.

Da die oben beschriebene Synchronisation die gleiche Wiederholungsfrequenz _/ für beide Impulse (8) und (10) gewährleistet, wird die Wiederholungsfrequenz als Funktion der Impulsdauer T₁, die in sich so kurz wie möglich gehalten wird, während sie zugleich in bezug auf die Dauer von T₂ relativ lang ist, so gewählt, daß die Dauer von T₂ noch sehr viel geringer

als das Intervally-T₁ ist, das die Rück- und Vorderflanke zweier aufeinanderfolgender Impulse (10) trennt, gemäß der Bedingung T₁ · f<< γ . Die spezielle Wahl der Werte für T₁ und _/ wird hauptsächlich

Claims (7)

durch einen Kompromiß zwischen der Bedingung eines guten Frequenzspektrums und der einer guten Hochspannungsfestigkeit bestimmt. Es zeigt sich so beim Betrieb eines Rückwärtswellen-Oszillators der oben beschriebenen Art, daß das elektrische Feld zwischen Leitelektrode und Verzögerungsleitung vor der Freigabe des Elektronenstrahles aufgebaut wird. Da erfindungsgemäß Impulse mit relativ steiler Vorderflanke zur Steuerung verwandt werden, hat das elektrische Feld bei der Freigäbe des Strahles durch den Impuls (8) bereits einen im wesentlichen konstanten Wert. Da die Frequenz der vom Oszillator erzeugten Schwingungen ebenfalls eine Funktion der Stärke des elektrischen Feldes ist, so kann die Frequenz die Schwingungen unter der Voraussetzung auf eine einzige beschränkt werden, daß das elektrische Feld praktisch statische Verhältnisse während der Zeit erreicht hat, in welcher es dem Elektronenstrahl durch die Freigabewirkung von Impuls (8) gestattet ist, durch die gekreuzten elektrischen und magnetischen Felder hindurchzutreten. Um die vom Oszillator erzeugten Frequenzen auf eine Frequenz zu beschränken, ist es ebenfalls erwünscht, möglichst steile Vorder- undRückflanken für die Impulse 8 und 10, besonders jedoch für Impuls 8 zu schaffen. Aus diesem Grund sind möglichst rechteckige Impulse erwünscht. Solche Impulse sind aus vielen in der Technik bekannten Vorrichtungen zu erhalten. P A T E N T Λ M S P R C C H E : 30

1. Verfahren zum Impulsbetrieb einer Rückwärtswellen-Wanderfeldoszillatorröhre vom sogenannten M-Typ (d. h. mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern), die eine Verzögerungsleitung als Hauptanode, eine dazu parallel verlaufende Leitelektrode, eine Kathode und eine Hilfsanode am Anfang sowie eine Auffangelektrode am Ende der Verzögerungsleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß relativ kurze periodische Spannungsimpulse zwischen der Kathode und der Haupt- oder Hilfsanode zugeführt werden und daß relativ lange periodische Spannungs-

impulse zwischen der Hauptanode und der negativ vorgespannten Leitelektrode zugeführt werden, wobei die Wiederholungsfrequenz der erwähnten kurzen und langen Impulse gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der zeitlichen Folge die Mitten der kurzen Impulse im wesentlichen mit den Mitten der entsprechenden langen Impulse übereinstimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes langen Impulses wesentlich kleiner ist als das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden langen Impulsen.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des langen Impulses T₁ und die Wiederholungsfrequenz £ der Impulse der Bedingung T₁ · f <^ 0,5 genügt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des langen Impulses drei- bis viermal größer als die Länge des kurzen Impulses ist.

6. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zwischen den Generatoren für die langen und kurzen Impulse vorgesehen ist, die Verzögerungseinrichtungen enthält, die jeden kurzen Impuls durch Steuerung von der Vorderflanke eines langen Impulses her auslösen, der in der erwähnten Schaltung verzögert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Verzögerungseinrichtungen eine Verzögerungszeit besitzen, die im

wesentlichen gleich — ist, wobei T₁ die Länge

eines langen und T₂ die Länge eines kurzen Impulses ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 952 461;
französische Patentschriften Nr. 1100975,1077050, 051.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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