DE1076196B

DE1076196B - Lauffeldroehrenanordnung mit zwei Elektronenstrahlen und mit zwei Umwegverzoegerungsleitungen

Info

Publication number: DE1076196B
Application number: DES53257A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Franz Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-04-25
Filing date: 1957-04-25
Publication date: 1960-02-25

Description

INTERNATIONALE KL.

PATENTAMT H01j;H03b;h

S 53257 VIIIa/21a⁴

AHMELDETAG: 25.APRIL1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 25. FEBRUAR 1960

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lauf feldröhrenanordnung mit zwei Elektronenstrahlen und mit zwei die gleichen Strukturen besitzenden Umwegverzögerungsleitungen, bei der jede Umwegverzögerungsleitung einem Elektronenstrahl zugeordnet ist und die Verzögerungsleitungen, die konstruktiv parallel zueinander verlaufen, wirkungsmäßig hintereinandergeschaltet sind. Die Elektronenstrahlen, die parallel zueinander in gleicher Richtung laufen, besitzen dabei unterschiedliche Elektronengeschwindigkeiten.

Es sind bereits Lauffeldröhren bekannt, bei denen Umwegverzögerungsleitungen vorgesehen sind. Diese Umwegverzögerungsleitung ist als Hohlleiter ausgebildet, die in bezug auf den Elektronenstrahl Umwege darstellt und somit die in diesem Hohlleiter fortschreitende Welle in bezug auf den Elektronenstrahl verzögert. Bei diesen Hohlleiterumwegverzögerungsleitungen ist es weiterhin bekannt, daß man die Hohlleiterwelle in bezug auf den Elektronenstrahl in Teilwellen aufteilen kann und jede dieser Teilwellen mit einem Elektronenstrahl in Wechselwirkung zu bringen ist, wenn die Geschwindigkeit der Elektronen mit der Phasengeschwindigkeit dieser ausgewählten Teilwelle übereinstimmt.

Weiterhin ist es bekannt, eine solche Hohlleiterumwegleitung zu Modulationszwecken oder anderen Zwecken zu unterteilen und mit ein und demselben Elektronenstrahl zu betreiben.

Bei den Lauffeldröhrenanordnungen mit Hohlleiterumwegverzögerungsleitungen hat es sich besonders bei Oszillatoranordnungen herausgestellt, daß die Ausgangsleistung den gestellten Anforderungen nicht genügt.

Deshalb bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Lauffeldröhrenanordnung zu schaffen, bei der die Ausgangsleistung, insbesondere bei höchsten Frequenzen, wesentlich verbessert wird.

Es sind bereits Lauffeldröhrenanordnungen mit zwei Elektronenstrahlen und mit zwei Umwegverzögerungsleitungen bekannt, bei denen jede Umwegverzögerungsleitung einem Elektronenstrahl zugeordnet ist und die Umwegverzögerungsleitungen, die wirkungsmäßig hintereinandergeschaltet sind, gleiche periodische Strukturen besitzen. Dabei laufen die Elektronenstrahlen, die unterschiedliche Elektronengeschwindigkeiten besitzen, in gleicher Richtung.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Umwegverzögerungsleitungen kathodenseitig zusammengeschaltet sind, wobei die Hohlleiterumwegleitungen aus gestanzten, die charakteristischen Querschnitte der Umwegleitungen darstellenden Blechen, die in Elektronenstrahlrichtung hintereinander zusammengesetzt sind, aufgebaut sind, wobei jedes Blech quer über beide Umwegleitungen reicht.

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Lauffeldröhrenanordnung
mit zwei Elektronenstrahlen

und mit zwei
Umwegverzögerungsleitungen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dr. Franz Gross, München,
ist als Erfinder genannt worden

Die Umwegverzögerungsleitungen erhalten einen solchen Dispersionsverlauf, daß jeweils nur eine Teilwelle mit einem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt und die von den Elektronenstrahlen beeinflußten Teilwellen in den zwei Umwegverzögerungsleitungen unterschiedliche Ordnungszahlen und gleiche oder unterschiedliche Fortpflanzungsrichtungen in bezug auf die Energietransportrichtung aufweisen.

Um den Wirkungsgrad und den Verstärkungsfaktor der erfindungsgemäßen Lauffeldröhre so groß wie möglich zu machen, wird man in der einen Entladungsanordnung die Hauptwelle und in der anderen Entladungsanordnung die erste Teilwelle mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung bringen. Weiterhin kann die Umwegverzögerungsleitung so ausgebildet sein, daß die Hauptwelle rückwärts laufend und die erste Teilwelle vorwärts laufend ist. Durch diese Bemessung der Hohlleiterumwegleitungen ist es möglich, die erste Teilwelle in einem Dispersionsbereich mit nahezu horizontalem Verlauf der Dispersionskurve für Verstärker- oder Begrenzerzwecke zu betreiben. Die rückwärts laufende Hauptwelle wird dann zu Selbsterregungszwecken nach Art eines Carzinotrons oder zur Rückwärtswellenverstärkung herangezogen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß in einfachster Weise die Umwegverzögerungsleitungen so aufgebaut werden können, daß Teilwellen erzeugt werden. Gegegenüber den -bekannten Anordnungen besteht ein weiterer Vorteil darin,

909 757/351

Claims

1 U7Ö

3 4

daß die erfindungsgemäße Lauffeldröhre die verschie- Elektronenstrahl 5 eine Elektronengeschwindigkeit,

densten Funktionen übernehmen kann. So kann die a- _A \τ ■■ a I ^c\ ^. · ι.* -η r.

λ j ι _rr -ι. ,. . -ο·. , .. . die dem Verzogerungsmaß — entspricht. Durch

Anordnung als Kombination aus einem Rückwärts- ^{ö ö} IWn ^v

wellenverstärker und einem Vorwärtswellenverstär- diese Geschwindigkeitsbemessung des Elektronen-

ker oder aus einem Begrenzer und einem Verstärker 5 Strahls 5 erhält man den Arbeitspunkt B (Fig. 1). Die

oder aus einem Oszillator und einem Verstärker oder Umwegverzögerungsleitung des Entladungssystems I

aus einem Oszillator und einem Begrenzer betrieben ist in Reihe mit der Umwegverzögerungsleitung des

werden, während bei den bekannten Anordnungen Entladungssystems II geschaltet. Die Umwegverzö-

mit zwei Umwegverzögerungsleitungen nur immer gerungsleitung der Entladungssysteme I und II ist

eine begrenzte Anzahl von Betriebsarten möglich ist. io konstruktiv parallel zueinanderliegend angeordnet.

An Hand der Fig. 1 und 2 sollen weitere Merkmale Dadurch ist es möglich, durchgehende Blechschnitte 7 der erfindungsgemäßen Lauffeldröhrenanordnung be- bis 14 zu verwenden, die in Entladungsrichtung hinschrieben und erläutert werden. tereinander angeordnet und verlötet sind. An der Ein-

Fig. 1 stellt den Dispersionsverlauf der Hauptwelle trittsseite der Elektronenstrahlen 2 und 5 ist das Blech

und der ersten Teilwelle dar; 15 10 mit den Eintrittsöffnungen 18 bzw. 24 für den

Fig. 2 a bis 2d zeigen ein Ausführungsbeispiel der Elektronenstrahl angeordnet. Darauf folgt in Elek-

erfindungsgemäßen Lauffeldröhre. tronenstrahlrichtung das Blech 11, das den Hohlleiter

In den Fig. 2 a bis 2 d sind alle Teile, die nicht un- begrenzt, der zur Kopplung der den beiden Entbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, ladungssystemen I und II zugeordneten Umwegverweggelassen worden. 20 zögerungsleitungen dient. Darauf folgt das in der

In der Fig. 1 stellt die Abszisse die Wellen- Fig. 2 b in perspektivischer Ansicht gezeichnete

länge X₀ im freien Raum dar. Auf der Ordinate ist Blech 7, das die Umwegöffnung 17 und die Elektro-

A \t ·· ~ ~. α ^c r„i TT j. τ. it j nenstrahldurchtrittsöffnung 18 besitzt. Auf das

das Verzogerungsmaß — aufgetragen. Unterhalb der -,-., , _ , , , , -m 1 ο j ■ τ->· ο -ι j

^{ö s} υ ^s ^s Blech 7 folgt das Blech 8, das m Fig. 2 c naher dar-

Geraden ψ=;7τ (■!/;=Phasendrehung je Elementarvier- 25 gestellt ist und die die Umwegkammern bildenden pol) ist der Dispersionsverlauf für die rückwärts lau- Öffnungen 19 und 20 und den die beiden Umwegverfende Hauptwelle aufgezeichnet. Zwischen den beiden zögerungsleitungen trennenden Stege 21 besitzt. Auf Geraden ψ=π und ψ~2π verläuft die Dispersions- das Blech 8 folgt das Blech 9, das, wie in Fig. 2d darkurve für die vorwärts laufende Teilwelle n~='-\-l. gestellt ist, zwei Umwegöffnungen 22 und 23, die eng Es ist ersichtlich, daß in den Punkten A und B bei 30 benachbart sind, und die Elektronenstrahldurchtrittsbei einer Wellenlänge λ 1 sowohl die Hauptwelle als öffnungen 24 besitzt. Auf das Blech 9 folgt wieder auch die benachbarte Teilwelle mit zwei Elektronen- ein Blech 8, darauf ein Blech 7, dann wieder ein strahlen verschiedener Elektronengeschwindigkeiten Blech 8 usw. In der Fig. 2 a ist die Reihenfolge der in Wechselwirkung treten können. Auf der Ordinate in Elektronenstrahlrichtung hintereinander angeordist das der Elektronenstrahlgeschwindigkeit propor- 35 neten Bleche bis zum Eingang bzw. Ausgang der

, ,₇ „ ιc\ ,.. , . „, , elektromagnetischen Welle gezeichnet. Der Eingang

üonale Verzogerungsmaß (-J_n fur den einen Elek- _{ist durch den pfcil 15 und der Ausgang durcll den}

tronenstrahl und (±) für den anderen Elektronen- ^Pfeifl⁶ angedeutet. Das Blech 12 entspricht im we-V » h senthchen dem Blech 9, besitzt jedoch verlängerte strahl eingezeichnet. Betreibt man also eine Verzö- 40 Enden zur Befestigung der Einkoppel- bzw. Ausgerungsleitung, die imstande ist, Teilwellen zu er- koppelleitungen. Das Blech 13 entspricht im wesentzeugen, mit zwei Elektronenstrahlen, die unterschied- liehen dem Blech 8, wobei jedoch die begrenzenden liehe Geschwindigkeiten haben, so ist es möglich, die Stege der Umwegkammern nach außen weggelassen verzögerte elektromagnetische Welle über zwei ihr sind. Das Blech 14 ist ebenso lang wie das Blech 12, zugeordnete Teilwellen zu beeinflussen, insbesondere 45 besitzt aber keine öffnungen und dient gleichzeitig zu verstärken. Für Verstärkerzwecke ist es vorteil- als Auffänger für die Elektronenstrahlen 2 und 5.
haft, einen horizontalen Verlauf der Dispersions- Die in der Fig. 2 a dargestellte Anordnung kann kurve zu verwenden. In der Fig. 1 ist dies im Bereich mehrere Funktionen übernehmen. Dabei ist es mögvon Jl₁ bis X₂ möglich. Um diesen Frequenzbereich lieh, daß die Entladungsanordnung I als Oszillator auch für die Hauptwellen=0 zu verwirklichen, muß 5° (Betriebspunkt^) und die EntladungsanordnungII die entsprechende Synchronspannung in weiten Gren- als Verstärker (Betriebspunkt B) verwendet wird, zen regelbar sein. Soll die Entladungsanordnung I als Oszillator ver-In Fig. 2 a bis 2d ist ein Ausführungsbeispiel für wendet werden, so muß der Eingang 15 reflektionsdie in der Fig. 1 erläuterte Möglichkeit der doppelten frei abgeschlossen sein. Weiterhin ist es möglich, die Beeinflussung einer elektromagnetischen Welle mit 55 Entladungsanordnung I als Oszillator und die EntHilfe zweier Elektronenstrahlen über ausgewählte ladungsanordnung II als Begrenzer zu verwenden. Teilwellen dargestellt. In dem Entladungssystem I er- Eine weitere Betriebsmöglichkeit besteht darin, daß zeugt die Elektronenkanone 1 den Elektronenstrahl, die Entladungsanordnung I als Rückwärtswellenverder durch die Öffnungen 18 bzw. 24 geschossen wird. stärker und die Entladungsanordnung II als Begren-Die Kathode 1 ist über ein Anodenspannungsgerät 3 60 zer oder Vorwärtswellenverstärker verwendet weran die ihr zugeordnete Verzögerungsleitung ange- den.
schlossen. Das Anodenspannungsgerät 3 bewirkt, daß

die Kathode 1 einen Elektronenstrahl 2 mit der Elek- Patentansprüche:
tronenstrahlgeschwindigkeit, die dem Verzögerungs-

n I c\ . · ■.. _iT>,ij· t> 65 1. Lauffeldröhrenanordnung mit zwei Elektro-

maß (-J₁ entspricht, erzeugt. Durch diese Bemessung anstrahlen und mit zwei die gleichen Strukturen

wird der Betriebspunkt A (Fig. 1) erreicht. Das Ent- besitzenden Umwegverzögerungsleitungen, wobei ladungssystem II besitzt eine Elektronenkanone 4, die jede Umwegverzögerungsleitung einem Elektroden Elektronenstrahl 5 erzeugt. Das der Elektronen- nenstrahl zugeordnet ist und die Verzögerungskanone 4 zugeordnete Versorgungsgerät 6 erteilt dem 70 leitungen, die konstruktiv parallel zueinander ver-

I υ / υ 1C7U

laufen, wirkungsmäßig hintereinandergeschaltet sind und die Elektronenstrahlen, die parallel zueinander in gleicher Richtung verlaufen, unterschiedliche Elektronengeschwindigkeiten besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegverzögerungsleitungen kathodenseitig zusammengeschaltet sind, wobei die Hohlleiterumwegleitungen aus gestanzten, die charakteristischen Querschnitte der Umwegleitungen darstellenden Blechen, die in Elektronenstrahlrichtung hintereinander zusammengesetzt sind, aufgebaut sind, wobei jedes Blech quer über beide Umwegleitungen reicht.

2. Lauffeldröhrenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegverzögerungsleitungen einen solchen Dispersionsverlauf erhalten, daß jeweils nur eine Teilwelle mit einem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt und die von den Elektronenstrahlen beeinflußten Teilwellen in den zwei Umwegverzögerungsleitungen unterschiedliche Ordnungszahlen und gleiche oder unterschiedliche Fortpflanzungsrichtungen in bezug auf die Energietransportrichtung aufweisen.

3. Lauffeldröhrenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiterumwegleitungen so bemessen sind, daß die Hauptwelle rückwärts laufend ist und die η = +l-Teilwelle über einen großen Bereich eine geringe Dispersion besitzt.

4. Lauffeldröhrenanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verzögerungsleitung (I) im Zusammenwirken mit dem ihr zugeordneten Elektronenstrahl als Oszillator betrieben wird, wobei die rückwärts laufende Hauptwelle mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt, und die andere Verzögerungsleitung (II) im Zusammenwirken mit dem ihr zugeordneten Elektronenstrahl als Verstärker oder als Begrenzer betrieben wird, wobei die n= +1-Teilwelle mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt.

5. Lauffeldröhrenanordnung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verzögerungsleitung (I), in die die elektromagnetische Energie (an der Auffängerseite) eingekoppelt wird, im Zusammenwirken mit dem ihr zugeordneten Elektronenstrahl als Rückwärtswellenverstärker betrieben wird, wobei die rückwärts laufende Hauptwelle mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt und die andere Verzögerungsleitung (II) im Zusammenwirken mit dem ihr zugeordneten Elektronenstrahl als Verstärker oder als Begrenzer betrieben wird, wobei die w=+ 1-Teilwelle mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung tritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 854 811, 898 635,
473;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 731 581;

französische Patentschriften Nr. 1 026 842,
613, 1114 893;

belgische Patentschrift Nr. 523 854.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen