DE1084322B

DE1084322B - Microwave generator

Info

Publication number: DE1084322B
Application number: DEN7193A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kompfner
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1952-05-17
Filing date: 1953-05-16
Publication date: 1960-06-30
Also published as: US2985790A; FR1080027A; NL94448C; NL178359B; BE520013A; GB740998A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Schwingungserzeuger der Wanderwellenrohrgattung, welche mit sehr hoher Frequenz arbeiten und bei welchen eine Wechselwirkung zwischen den Elektronen eines Elektronenbündels oder -Strahls, welches oder welcher von einer Elektronenlieferquelle nach einer Kollektorelektrode verläuft, und einer elektromagnetischen Wanderwelle, deren Fortpflanzungsrichtung der Elektronenrichtung entgegengesetzt ist und die in einer Wellenführungseinrichtung oder Verzögerungsleitung verläuft, neben welcher die Elektronen wandern, erzielt wird.The invention relates to vibration generators of the traveling wave tube genus, which work with a very high frequency and in which there is an interaction between the electrons of an electron bundle or beam coming from an electron supply source runs after a collector electrode, and a traveling electromagnetic wave, its direction of propagation the electron direction is opposite and that in a waveguide device or delay line runs, next to which the electrons migrate, is achieved.

Das Wanderwellenrohrprinzip ist von R. Kompf er in einer Abhandlung beschrieben worden, welche mit »The travelling wave tube as an amplifier at microwaves« betitelt und in der Folge IRE vom Februar 1947, *5 Bd. 35, S. 124 bis 127, erschienen ist. In einer Abhandlung »A spatial harmonic travelling wave amplifier for six milimetres wavelenght« von S. Millmann in der Folge IRE vom September 1951, Bd. 39, S. 1035 bis 1043, wird ein Wanderwellenrohrverstärker behandelt, bei welchem das Elektronenbündel mit einer räumlich harmonischen Schwingung einer elektromagnetischen Wellenfortpflanzung entlang einer Resonator-Schlitz-Anordnung interferiert. Dieses Rohr weist eine Elektronenschleuder bzw. eine Elektronen-Ausschußvorrichtung an seinem einen Ende auf und ist an seinem anderen Ende mit einem Kollektor versehen, wobei die Eingangswellen-Führungseinrichtung an dem die Elektronenschleuder aufweisenden Rohrende angeordnet ist, während am Kollektorende der Resonator-Schlitz-Anordnung die Ausgangswellen-Führungseinrichtung vorgesehen ist.The traveling wave tube principle has been described by R. Kompf er in a treatise, which with "The traveling wave tube as an amplifier at microwaves «and subsequently IRE from February 1947, * 5 Vol. 35, pp. 124 to 127, has been published. In a treatise, “A spatial harmonic traveling wave amplifier for six milimetres wavelenght "by S. Millmann in the series IRE from September 1951, vol. 39, pp. 1035 to 1043, a traveling wave tube amplifier is treated, in which the electron beam with a spatial harmonic oscillation of electromagnetic wave propagation along a resonator-slot arrangement interferes. This tube has an electron gun or an electron rejecting device its one end and is provided at its other end with a collector, the input shaft guide means is arranged at the pipe end having the electron centrifuge, while the output shaft guide device is arranged at the collector end of the resonator-slot arrangement is provided.

Es ist bereits in Vorschlag gebracht worden (deutsches Patent 966 271), ein Wanderwellenrohr zu entwickeln, bei welchem die negative Phasengeschwindigkeit im Strahl benutzt wird. In diesem Rohr liefert eine Elektronenschleuder einen Elektronenstrahl, welcher in der Nachbarschaft oder Nähe einer Verzögerungsleitung nach einer Kollektorelektrode eine Wanderbewegung ausführt. Die Schaltungsanordnung des Rohres ist derart, daß eine Störung aufgebaut wird, durch welche eine Welle in der Nähe des Kollektors erzeugt wird. Diese Welle wandert in Richtung nach der Elektronenquelle, und dabei wird eine Wechselwirkung bzw. Interferenz mit den vorwärts wandernden Elektronen hervorgerufen. Die rückwärts wandernde Welle liefert die Energie für den Ausgang.A proposal has already been made (German patent 966 271) to develop a traveling wave tube, at which the negative phase velocity in the beam is used. An electron gun delivers in this tube an electron beam emerging in the neighborhood or near a delay line after a collector electrode performs a wandering movement. The circuit arrangement of the pipe is such that a Disturbance is built up, by which a wave is generated in the vicinity of the collector. This wave moves towards the electron source, and there is an interaction or interference with the forward wandering electrons caused. The backward traveling wave provides the energy for the exit.

Bei dem bereits unter Schutz gestellten Wanderwellenrohr wird ein Ausgangskreis an demjenigen Ende der Verzögerungsleitung vorgesehen, an welchem sich die Elektronenquelle befindet. Am anderen Ende dieser Verzögerungsleitung befindet sich eine Absorptionsvorrichtung, die eine Reflexion der vorwärts wandernden Welle vom Ende der Verzögerungsleitung her in der Nähe der Auffangelektrode verhindert.In the traveling wave tube already under protection, an output circle is at that end of the Delay line is provided on which the electron source is located. At the other end of this Delay line houses an absorber, which is a reflection of the forward traveling Wave prevented from the end of the delay line near the collecting electrode.

Die Art der Verzögerungsleitung beim vorbehandelten MikrowellengeneratorThe type of delay line in the pre-treated microwave generator

Anmelder:Applicant:

English Electric Valve Company Limited, LondonEnglish Electric Valve Company Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14Representative: Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen, Oranienstr. 14th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Mai 1952Claimed priority:
V. St. v. America May 17, 1952

Rudolf Kompfner, Far Hills, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenRudolf Kompfner, Far Hills, NJ (V. St. A.),
has been named as the inventor

Wanderwellenrohr (vgl. Fig. 2 und 3 des Patents 966271) unterscheidet sich im Prinzip nicht von denjenigen Verzögerungsleitungen, welche bei der vorliegenden Erfindung zur Verwendung kommen.Traveling wave tube (see Figs. 2 and 3 of patent 966271) does not differ in principle from those delay lines which are used in the present case Invention come to use.

Es ist bekannt und auch in der Abhandlung ausgeführt sowie durch Messungen von Schwingungsfrequenzen und Elektronenbündelspanmmgen in diesem Rohr festgestellt worden, daß die Verstärkung in einer fortpflanzenden Art, und zwar fortpflanzend entgegengesetzt zur Richtung der Bewegung des Elektronenbündels, auftritt.It is known and also detailed in the treatise as well as through measurements of oscillation frequencies and Electron beam voltage levels in this tube have been found to increase amplification in a propagating one Type, namely propagating opposite to the direction of movement of the electron beam occurs.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Schwingungserzeugers der Wanderwellenrohrgattung, welcher einen hohen Wirkungsgrad der Breitbandschwingungserzeugung aufweist. Dabei wird von verschiedenen Maßnahmen Gebrauch gemacht, die bereits am deutschen Patent 966 271 unter Schutz gestellt sind. Es wird die Schwingungs-Ausgangsvorrichtung (z. B. eine Ausgangswellenführung) an dem der Elektronenquelle nächstgelegenen Ende vorgesehen. Die Führungs- oder Verzögerungsleitung wird so ausgebildet, daß sie eine Streu- bzw. Dispersivleitung, d. h. eine frequenzabhängige Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit aufweist. Die Anwendung der Dispersivleitung läßt ein Abstimmen über ein brauchbar breites Band vermittels Steuerung der Elektronengeschwindigkeit, z. B. durch Verändern der Elektronenspannung, zu. Dabei wird weiterhin das Ende der Kollektorelektrode von energieabsorbierenden Mitteln begrenzt oder durch diese abgeschlossen, um an diesem Ende die Wellenreflexion bzw. -rückstrahlung zu verhüten oder hintanzuhalten. Dadurch wird die Vorwärtswelle absorbiert, die bei den bisher bekannten Wanderwellenrohren ausgenutzt worden ist.The purpose of the present invention is to create a vibration generator of the traveling wave tube genus, which has a high efficiency of broadband oscillation generation. This is done by made use of various measures that are already protected by German patent 966 271. It becomes the vibration output device (e.g., an output shaft guide) on that of the electron source nearest end provided. The lead or delay line is formed to have a Stray or dispersive line, d. H. has a frequency-dependent wave propagation speed. The application of the dispersive line allows tuning over a usefully wide band by means of control of the Electron velocity, e.g. B. by changing the electron voltage, too. It will continue to be the end the collector electrode is bounded by energy absorbing means or closed off by them in order to be attached to this At the end of the wave reflection or back-radiation to prevent or hold back. This creates the forward wave absorbed, which has been used in the previously known traveling wave tubes.

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Gemäß der Erfindung wird bei einem derartigen Mikro- gitter 17 und ein Beschleunigungsgitter 18, welches in anAccording to the invention, with such a microgrid 17 and an acceleration grid 18, which in on

wellengenerator, der nach dem Rückwärtswellenprinzip sich bekannter Weise aus einer flachen Molybdänplattewave generator, which is made from a flat molybdenum plate according to the reverse wave principle

arbeitet, ein Elektronenbeschleuniger vorgesehen und so von rechteckigem Querschnitt mit einer rechteckigenworks, an electron accelerator is provided and so of rectangular cross-section with a rectangular

ausgebildet, daß er ein Steuergitter und ein hiervon Öffnung in der Mitte besteht. Die Molybdänplatte schneidetformed that it consists of a control grid and an opening thereof in the middle. The molybdenum plate cuts

getrenntes Beschleunigungsgitter aufweist und die Ge- 5 flach mit dem rechten Ende des offenen Raumes ab, undhas separate acceleration grid and the Ge 5 flat with the right end of the open space, and

schwindigkeit des Elektronenstrahls derart einzuregeln die Öffnung fluchtet mit dem Kanal 15 und den Rippen 13.to regulate the speed of the electron beam in such a way that the opening is aligned with the channel 15 and the ribs 13.

vermag, daß die Durchgangszeit für den Zwischenraum Die daraus sich ergebende Form eines ElektrönenstromesIt is possible that the transit time for the gap is the resultant form of an electron current

bzw. Abstand zwischen aufeinanderfolgenden gleichen ist diejenige, die durch die gestrichelte Linie 19 in Fig. IAor distance between successive equals is that indicated by the dashed line 19 in Fig. 1A

periodischen Intervallen für ein Elektron im wesentlichen und 1B dargestellt ist.periodic intervals for an electron essentially and 1B is shown.

gleichderDurchgangszeitfüreinelntegralzahlvonWellen- io Eine oxydüberzogene Nickelkathode 16 befindet sich längen ist, jedoch abzüglich dem Abstand bzw. Zwischen- in dem Unken Teil des offenen Raumes. Die Kathode 16 raum zwischen zwei der vorerwähnten aufeinander- hat rechteckigen Querschnitt, und ihre mit Oxyd überfolgenden gleichen periodischen Intervallen für sich fort- zogene Oberfläche weist nach rechts und fluchtet mit der pflanzende Wellen, welche entgegengesetzt zur Strömungs- Öffnung in der Platte mit dem Beschleunigungsgitter 18. richtung des Elektronenstrahls wandern. 15 Die Kathode 16 hat einen hohlen Innenraum und enthältequal to the transit time for a single integral number of wave- io An oxide-coated nickel cathode 16 is located length is, however, minus the distance or intermediate in the toe part of the open space. The cathode 16 Space between two of the aforementioned one on top of the other has a rectangular cross-section, and their successive ones with oxide at the same periodic intervals for itself, the surface drawn out points to the right and is in line with the planting waves, which are opposite to the flow opening in the plate with the acceleration grid 18. wander direction of the electron beam. 15 The cathode 16 has a hollow interior and contains

Die Erfindung soll nunmehr ausführlich an Hand der eine Heizwendel 20. Das Steuergitter 17, das sich zwischenThe invention will now be described in detail on the basis of a heating coil 20. The control grid 17, which is located between

sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert der Kathode 16 und dem Beschleunigungsgitter 18 be-they exemplarily reproducing drawing explains the cathode 16 and the acceleration grid 18 loading

werden, und zwar zeigt bzw. zeigen findet, fluchtet mit der Öffnung in der Platte mit dembe, namely shows or shows, is aligned with the opening in the plate with the

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform Beschleunigungsgitter 18.1 shows a longitudinal section through an embodiment of the acceleration grid 18.

einer an sich bekannten Wanderfeldröhre, welche eine 20 Rechts von der Rippe 13, und zwar am weitesten kammförmige Verzögerungsleitung gegenüber einer von rechts, befindet sich ein Endschlitz 21, der dem Schlitz 14 einem Metallblock gebildeten Leitelektrode, drei Längs- am linken Ende entspricht. Ein kurzes Verbindungsschlitze durch die Kammzinken sowie eine Kathode, ein stück 22, das dem Abschnitt 15 am linken Ende ent-Steuergitter und eine davon getrennte Beschleunigungs- spricht, erstreckt sich zwischen dem Schlitz 21 und einem elektrode aufweist, 25 rechtwinkligen hohlen Teil am rechten Ende des Blockesa traveling wave tube known per se, which is a 20 to the right of the rib 13, and that farthest Comb-shaped delay line opposite one from the right, there is an end slot 21 which corresponds to slot 14 A lead electrode formed by a metal block, corresponding to three longitudinal ones at the left end. A short connection slot through the teeth of the comb and a cathode, a piece 22, the section 15 at the left end ent control grid and an acceleration speech separate therefrom, extends between the slot 21 and a electrode has, 25 right-angled hollow part at the right end of the block

Fig. IA, IB, IC und ID Querschnitte der an sich 10, das eine Kollektorelektrode 23 enthält, die mit demFig. IA, IB, IC and ID cross-sections of the per se 10, which contains a collector electrode 23, which with the

bekannten Verzögerungsleitung nach den Schnittlinien Abschnitt 22 und den Rippen 13 fluchtet.known delay line after the cutting lines section 22 and the ribs 13 is aligned.

IA-I A, IB-IB, IC-IC und ID-ID in Fig. 1. Am vorderen Ende der Röhre (also an der Elektronen- IA-I A, IB-IB, IC-IC and ID-ID in Fig. 1. At the front end of the tube (i.e. at the electron

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist die an sich bekannte quelle) ist ein Schlitz 14 mit dem Ausgangswellenkanal 24 Wanderwellenröhrenanordnung größtenteils aus nicht- 30 durch einen konischen Wellenkanal 25 verbunden. Der magnetischem stromleitenden Werkstoff (z. B. Kupfer) Wellenkanal 24 hat normalrechteckigen Querschnitt und aufgebaut. Ein länglicher Kupferblock 10 bildet den erstreckt sich in Längsrichtung senkrecht zur Zeichnungs-Hauptteil der Röhrenanordnung und weist ein evakuiertes ebene. Der Wellenkanal 25 hat ebenfalls rechteckigen hohles Innere auf, um darin die elektromagnetischen Querschnitt und verjüngt sich, so daß er als Impedanz-Wellen zu führen. Der Wellenführungspfad weist eine 35 umformer wirkt.As can be seen from FIG. 1, the source known per se is a slot 14 with the output shaft channel 24 Traveling wave tube assembly mostly made of non-30 connected by a conical wave channel 25. Of the magnetic current-conducting material (z. B. copper) shaft channel 24 has a normal rectangular cross-section and built up. An elongated copper block 10 forms the extends in the longitudinal direction perpendicular to the main part of the drawing the tube assembly and has an evacuated plane. The wave channel 25 is also rectangular hollow interior to accommodate the electromagnetic cross-section and tapers so that it is called impedance waves respectively. The wave guide path has a 35 converter acts.

Reihe von Seitenschlitzen 11 auf, weiche in regelmäßigen Eine Ringnut 27 dient als Hochfrequenzsperre, undRow of side slots 11 soft in regular an annular groove 27 serves as a high-frequency barrier, and

Abständen über den größten Teil der Länge der Röhre das Innere des Blockes 10 ist durch ein Glasfenster 28Distances along most of the length of the tube the interior of the block 10 is through a glass window 28

vorgesehen sind. Drei Längsschlitze 12 queren die Seiten- abgedichtet, das durch eine Molybdänkappe 29 in seinerare provided. Three longitudinal slots 12 traverse the side, sealed by a molybdenum cap 29 in its

schlitze 11 und erstrecken sich im wesentlichen über die Lage gehalten wird. Ein zweiter ringförmiger Schätz 30slots 11 and extend substantially across the position being held. A second annular estimate 30

gesamte Länge des Rohres. Die Seitenschlitze 11 sind 40 dient ebenfalls als Hochfrequenzsperre,entire length of the pipe. The side slits 11 are 40 also serves as a high frequency barrier,

ihrer Natur nach Resonatoren und dienen dazu, die Am unteren Ende der Röhre wird der Wellenführungs-by their nature are resonators and serve to

Feldstärke der Welle in ihrer Umgebung zu verstärken. kanal in bekannter Weise durch einen Keil 31 ausTo amplify the field strength of the wave in its environment. channel in a known manner by a wedge 31

Die Längsschlitze 12 dienen dazu, den Raum zu erhöhen, keramischem Material mit geeignetem Verlustmaterial,The longitudinal slots 12 serve to increase the space, ceramic material with suitable waste material,

in dem der Elektronenstrom mit sich ausbreitenden z. B. kolloidalem Graphit, zum Abschluß gebracht. Derin which the electron stream with spreading z. B. colloidal graphite brought to a conclusion. Of the

Wellen zusammenwirken kann. 45 Querschnitt des Keiles nimmt in der Richtung desWaves can work together. 45 cross section of the wedge takes in the direction of the

Einzelheiten der Wellenführungsbahn sind in Quer- Elektronenflusses zu, und der Keil erstreckt sich zweckschnittsansichten in Fig. 1A und 1B dargestellt. Fig. 1A mäßigerweise über mehrere Wellenlängen des Wellenstellt einen Schnitt zwischen zwei Schlitzen 11 nach der kanals, so daß eine Breitbandimpedanzabstimmung Linie IA-IA dar, während Fig. IB einen Schnitt durch erzielt werden kann. Infolgedessen können Interferenzeinen Schlitz 11 nach der Linie 1S-IB wiedergibt. 50 Wirkungen zwischen vor- und rückwärts wanderndenDetails of the wave guideway are in cross-flow and the wedge extends functional sectional views shown in Figures 1A and 1B. Fig. 1A, moderately over several wavelengths of the wave, shows a section between two slits 11 down the channel, so that a broadband impedance matching line IA-IA , while Fig. IB a section through can be achieved. As a result, interference may reproduce a slit 11 along the line 1S-I B. 50 effects between moving forwards and backwards

Wie sich aus Fig. 1B ergibt, ist der Querschnitt des Wellen auf ein Minimum beschränkt werden, und es kann hohlen Innenraums des Blockes 10 rechteckig an jeden eine gleichmäßige Frequenzausgangscharakteristik erSchlitz 11 und die Ausführungsform ist der in Fig. IA reicht werden. Im allgemeinen können innere Reflexionen gezeigten ähnlich, mit der Abweichung, daß sich eine nicht vollständig ausgeschaltet werden, da aufeinanderrechteckige Rippe 13 nach unten in das Innere von der 55 folgende Schütze des Wellenkanals zu einer Reflexion Mitte der Oberseite des hohlen Innenraums erstreckt. beitragen.As can be seen from Fig. 1B, the cross section of the corrugation is kept to a minimum, and it can hollow interior of the block 10 rectangular to each one a uniform frequency output characteristic erSllitz 11 and the embodiment is the range shown in Fig. IA. In general, internal reflections can shown similarly, with the difference that one cannot be completely switched off, since it is rectangular Rib 13 down into the interior of the 55 following shooters of the wave channel to a reflection Center of the top of the hollow interior extends. contribute.

Die Unterkanten der Rippen 13 enthalten drei Längs- Die gesamte Röhre erstreckt sich der Länge nachThe lower edges of the ribs 13 contain three longitudinal The entire tube extends lengthwise

schlitze 12, die sich mit Abstand voneinander praktisch zwischen zwei Polen 55 und 56 eines Elektromagneten,slots 12, which are practically spaced apart between two poles 55 and 56 of an electromagnet,

über die gesamte Länge der Röhre erstrecken. der ein elektromagnetisches Längsstrahlungsfeld speist.Extend the entire length of the tube. which feeds an electromagnetic longitudinal radiation field.

Ein Schlitz 14 ist in an sich bekannter Weise etwas 60 Fig. 1D zeigt einen Schnitt der Röhre durch die schmaler und enger als die übrigen Schlitze 11 für eine Kathode 16 längs der Linie ID-ID. Ein Ende der Heizbessere Anpassung an die angeschlossene Ausgangs- wendel 20 ist in die Kathode 16 eingebettet, während das leitung. Links von dem Schlitz 14 befindet sich ein andere Ende an einem Wolframstab 38 befestigt ist. kurzer Verbindungsabschnitt 15, wobei ein Querschnitt Die Kathode 16 ist an einem weiteren parallelen Wolframnach der Linie IC-IC in Fig. IC dargestellt ist. Der 65 stab 39 befestigt, wobei beide Stäbe aus der Röhre heraus-Verbindungsabschnitt hat den gleichen Gesamtquer- ragen, rechts in Fig. ID und in der Zeichnungsebene in schnitt wie der Querschnitt zwischen Schlitzen nach Fig. 1. Eine Kupferhülse 40 liegt eng an der Wandung Fig. IA. des Blockes 10 an. Eine kurze Molybdänhülse 41 ist anA slot 14 is somewhat in a manner known per se. Fig. 1D shows a section of the tube through the narrower and narrower than the remaining slots 11 for a cathode 16 along the line ID-I D. One end of the heating better adaptation to the connected output - Helix 20 is embedded in the cathode 16, while the line. To the left of the slot 14 is another end attached to a tungsten rod 38. short connecting section 15, with a cross-section. The cathode 16 is shown on another parallel tungsten along the line IC-IC in Fig. IC. The 65 rod 39 is fastened, with both rods from the tube-connecting section has the same overall cross-section, on the right in FIG Wall Fig. IA. of block 10. A short molybdenum sleeve 41 is on

Links vom Verbindungsabschnitt 15 befindet sich in das Ende der Hülse 40 angelötet, und eine Glaskappe 42To the left of the connecting section 15 is soldered into the end of the sleeve 40 and a glass cap 42

an sich bekannter Weise eine Kathode 16, ein Steuer- 70 ist auf das Ende der Hülse 41 abdichtend aufgesetzt.In a manner known per se, a cathode 16 and a control 70 are placed on the end of the sleeve 41 in a sealing manner.

1 UÖ4 ÖZZ 5 61 UÖ4 ÖZZ 5 6

Die Stäbe 38 und 39 durchragen die Glaskappe 42. Eine Beim Betrieb des Oszillators sucht dann, wenn derThe rods 38 and 39 protrude through the glass cap 42. A When the oscillator is in operation, then when the

Heizspannungsquelle 43 ist an die Stäbe 38 und 39 an- Elektronenstrom eingeschaltet wird und der durch den geschlossen. Elektronenstrom bedingte elektrische Strom einen be-Heating voltage source 43 is connected to the rods 38 and 39 and the electron current is switched on and through the closed. Electron current caused electrical current a considerable

Wie aus Fig. 1 zu «rsehen ist, wird das Steuergitter 17 stimmten Anlaßstrom übersteigt, die darin befindliche von einer Wolframstange 44 getragen. Eine Kupferbuchse 5 Geräuschkomponente eine sich in Rückwärtsrichtung 45 sitzt dicht in der oberen Wandung des Blockes 10. bewegende Wanderwelle hervorzurufen, welche sich in Eine kurze Molybdänbuchse 46 ist an das Ende der der gleichen Weise wie die Welle auswirkt, die in der Buchse 45 angeschweißt oder hart gelötet. Eine Glas- vorangegebenen Analyse beschrieben wurde, und infolgekappe 47 schließt diese Ausführung vakuumdicht ab. dessen ergibt sich daraus eine stärker werdende, sich Die Stange 44 erstreckt sich durch die Glaskappe 47 io rückwärtsbewegende Hochfrequenzwelle, welche den sich ■hindurch und steht mit dem positiven Anschluß einer in Vorwärtsrichtung bewegenden Raumladungswellen Vorspannungsquelle 48 in Verbindung, deren negativer oder Dichtemodulationen des Strahles zugeordnet «ist. Anschluß an den Stift 39 (Fig. 1 D) angeschlossen ist. Diese Zuordnung hat eine Elektronenrückkopplung zurAs can be seen from FIG. 1, the control grid 17 will exceed the correct starting current that is present therein carried by a tungsten rod 44. A copper socket 5 noise component moves in the reverse direction 45 sits tightly in the upper wall of the block 10 to cause moving traveling wave, which is in A short molybdenum bushing 46 is attached to the end of the same way as the shaft that acts in the Bush 45 welded on or hard soldered. A glass-based analysis has been described, and subsequent cap 47 completes this version in a vacuum-tight manner. this results in a growing stronger, oneself The rod 44 extends through the glass cap 47 io backward moving high frequency wave, which the ■ through and stands with the positive terminal of a space charge wave moving in the forward direction Bias source 48 in connection, the negative or density modulations of which is assigned to the beam. Terminal is connected to pin 39 (Fig. 1 D). This assignment has an electron feedback to

Die Kollektorelektrode 23 ist an einem Wolframstab 49 Folge. Einfacher ausgedrückt, kann diese Wirkung wie befestigt. Eine Kupferhülse 50 umgibt den Stab 49, und 15 folgt umschrieb en werden: Zu einem gegebenen Zeitpunkt eine kurze Molybdänhülse 51 ist an das Ende der Hülse 50 wirkt dasjenige Teilstück der erregten Welle an einem angelötet. Der Stab 49 ist mit der positiven Klemme einer bestimmten Schlitz 11, wo die elektrische Längsfeld-Batterie 53 verbunden. Eine Glaskappe 52 dient zum komponente der Welle groß ist, auf die Gruppe der vakuumdichten Abschluß dieses Teiles. Elektronen in der Nachbarschaft des Schlitzes im SinneThe collector electrode 23 is on a tungsten rod 49 series. Put simply, this effect can be like attached. A copper sleeve 50 surrounds the rod 49, and 15 is circumscribed as follows: At a given point in time a short molybdenum sleeve 51 is at the end of the sleeve 50 that part of the excited wave acts on one soldered on. The rod 49 is connected to the positive terminal of a specific slot 11 where the longitudinal electric field battery 53 connected. A glass cap 52 is used to component of the shaft is large, on the group of vacuum-tight closure of this part. Electrons in the vicinity of the slot in the sense

Der negative Pol der Batterie 53 ist direkt mit dem 20 einer Geschwindigkeitsmodulation ein und bündelt die Kupferblock 10 verbunden, der außerdem geerdet ist. Elektronen in entsprechender Weise. Diese gebündelte Der negative Pol der Spannungsquelle 53 ist außerdem Elektronengruppe bewegt sich strömungsabwärts und mit der positiven Klemme der maßgeblichen Strahl- wirkt an aufeinanderfolgenden Schlitzen mit demjenigen beschleunigungs-Spannungsquelle54 verbunden, die in Teilstück der erregten Welle zusammen, welches sich der Spannung veränderbar ist. Die negative Klemme der 25 dann an diesen Schlitzen befindet. Falls die Relativ-Spannungswelle 54 ist mit der negativen Klemme der geschwindigkeiten des Stromes und der erregten Welle Spannungsquelle 48 verbunden. ZuniBetrieb als Frequenz- wie vorbeschrieben sind, »sieht« die Elektronengruppe modulator werden modulierende Signale von einer die gleiche Phase der erregten Welle an den aufeinandergeeigneten Modulationsquelle 57 in Reihe mit der gleich- folgenden Schlitzen, und infolgedessen wird der Elektrobleibenden Beschleunigungsspannung eingebracht, um 30 nenstrahl periodisch geschwindigkeitsmoduliert und gedadurch die Geschwindigkeit des Elektronenstromes längs bündelt, während er sich strömungsabwärts bewegt, des Wellenführungsweges zur Modulierung der Oszillator- wohingegen die erregte Rückwärtswanderwelle in gleicher frequenz als Funktion der Modulationssignale zu ver- Weise in der Amplitude zunimmt, während sie sich entändern, lang dem Wellenführungspfad strömungsaufwärts be-Es ist für die Gattung des in Fig. 1 gezeigten Strom- 35 wegt. Es ist ersichtlich, daß statt einer üblichen einzelnen kreises charakteristisch, daß ein Elektronenstrom ver- geschlossenen Stromkreisschleife für den Energieumlauf anlaßt werden kann, auf eine sich in Rückwärtsbewegung hier eine Mehrzahl von Schleifen für den Energieumlauf befindliche Wanderwelle zur Einwirkung zu kommen. vorhanden sind, von denen jede einen strömungsabwärts Für eine derartige Einwirkung wird die Geschwindigkeit gerichteten Bewegungspfad für die Schwingungsenergie des Elektronenstromes so eingeregelt, daß während der 40 in der Form von Raumladungswellen entlang dem Elek-Zeit, während ein Elektron den Abstand zwischen den tronenstrom zwischen Paaren von Schlitzen sowie einen Schlitzen zurücklegt, wo die Einwirkungsfeldkomponente Rückkehrströmungsaufwärtspfad für die Schwingungseine hohe ist, die Rückwärtswanderwelle sich um eine energie in der Form einer Rückwärtswelle aufweist, ganze Zahl von Wellenlängen minus im wesentlichen dieser welche entlang dem Kreis zwischen den gleichen Paaren gleichen Strecke fortbewegt. In quantitativer Weise aus- 45 sich fortbewegt. Darüber hinaus sind diese Schleifen für gedrückt, kann dieser Zwischenwellenkreis als ein Filter die Umlaufbewegung der Energie nicht nur zwischen angesehen werden. Falls im Kreis eine Welle zum Ent- Paaren von aufeinanderfolgenden Schlitzen, sondern stehen gebracht wird, welche sich entlang dem Kreis in zwischen beliebigen zwei Schlitzen vorhanden,
einer Richtung entgegengesetzt derjenigen des Elektronen- Durch Verwendung eines Wellenführungskreises, stromes fortbewegt, so kann eine Wechselwirkung mit g₀ welcher dispersiv ist bzw. eine Streuung aufweist, kann dieser Welle dann erzielt werden, wenn die Elektronen- erreicht werden, daß durch Veränderung der Strahlgeschwindigkeit im wesentlichen gleich geschwindigkeit die Betriebsfrequenz verändert wird.The negative pole of the battery 53 is directly connected to the 20 of a speed modulation and bundles the copper block 10, which is also earthed. Electrons in a corresponding manner. This bundled The negative pole of the voltage source 53 is also electron group moves downstream and with the positive terminal the relevant beam acts at successive slits connected to that accelerating voltage source54, which is a part of the excited wave which is variable in voltage. The negative terminal of 25 is then located on these slots. If the relative voltage wave 54 is connected to the negative terminal of the velocities of the current and the excited wave voltage source 48. To operate as a frequency as described above, the electron group modulator "sees" modulating signals from the same phase of the excited wave at the mutually suitable modulation source 57 in series with the same successive slots, and as a result the electro-permanent accelerating voltage is introduced to generate a beam periodically speed-modulated and thereby bundles the speed of the electron stream longitudinally while it moves downstream, the wave guiding path for modulating the oscillator - whereas the excited backward traveling wave increases in amplitude at the same frequency as a function of the modulation signals, while they change, for a long time The wave guiding path is upstream for the species of the stream 35 shown in FIG. 1. It can be seen that instead of a usual single circle, it is characteristic that a closed circuit loop for the energy circulation can be caused to act on a traveling wave in reverse motion here with a plurality of loops for the energy circulation. For such an action, the speed-directed path of movement for the vibrational energy of the electron stream is regulated so that during the 40 in the form of space charge waves along the elec-time, while an electron increases the distance between the electron stream between pairs of slots as well as a slot where the impact field component is return flow upward path for the vibration its high, the reverse traveling wave has an energy in the form of a reverse wave, integer of wavelengths minus substantially that which travels equal distance along the circle between the same pairs. Moves out in a quantitative way. In addition, these loops are pressed for, this intermediate wave circle can be viewed as a filter not only between the orbital motion of the energy. If in the circle a wave is brought to unpair successive slots, but stand, which is present along the circle in between any two slots,
In a direction opposite to that of the electron- By using a wave guide circuit, the current is moved, so an interaction with g ₀ which is dispersive or has a scattering, this wave can be achieved when the electrons are reached, that by changing the beam speed the operating frequency is changed essentially at the same speed.

_ω £ Wenn insbesondere die Strahlgeschwingkeit kontinuierlich _ω £ If in particular the beam velocity is continuous

-x ZTß~' verändert wird, so verändert sich die Frequenz ent- -x ZTß ~ ' is changed, the frequency changes

^π P 55 sprechend. Jedoch ist es für stabile Schwingungen mit der ^π P 55 speaking. However, it is for stable vibrations with the

worin ω gleich der Winkelfrequenz der sich rückwärts Frequenz notwendig, daß die Phasenverschiebung rund bewegenden Wanderwelle, d gleich der mittleren Länge um jede der Umlaufsschleifen ein ganzzahliges Vielfaches entlang dem Weg des Elektronenstromes eines Filter- von zwei Einheitsbögen bzw. -winkel ist, wenn diese abschnittes, η eine paarige Zahl und β gleich der Phasen- Frequenz der Höchstausbeute sich ändert. Es kann leicht verschiebung pro Abschnitt der Rückwärtswelle ist. 60 an Hand von Fig. 1 gezeigt werden, daß die Phasen-Wenn dieser Bedingung genügt wird, dann tritt ein änderung vom y-ten nach dem «-ten Schlitz bei der Zusammenwirken bzw. eine Interferenz einer bestimmten Entlangbewegung der erregten Stromkreiswelle in der Gruppe von Elektronen mit gleichen Teilstücken der Rückwärtsrichtung plus der Phasenveränderung vom Rückwärtswelle in aufeinanderfolgenden^ Zwischenwir- «-ten Schlitz nach dem y-ten Schlitz bei der Bewegung kungsintervallen auf. Eine solche Betriebsweise oder 65 mit dem Elektronenstrahl in Vorwärtsrichtung gleich Arbeitsweise wird im allgemeinen als räumlich-harmonische einem ganzzahligen Vielfachen von 2 π ist, falls die Arbeitsweise bezeichnet. Das Vorhandensein von relativ Geschwindigkeit des Elektronenstromes und die Phasenlängeren Zwischengebieten mit geringerem Feld dient da- geschwindigkeit der Stromkreiswelle der Bedingung zu, die Elektronen gegenüber den außer Phase liegenden genügen, daß eine gegebene Gruppe von Elektronen eine Komponenten der Welle abzuschirmen. 70 entsprechende Phase des elektrischen Feldes der Wellewhere ω is equal to the angular frequency of the backward frequency necessary that the phase shift of the traveling wave moving around, d equal to the mean length around each of the revolving loops, an integral multiple along the path of the electron flow of a filter of two unit arcs or angles, if this cut off , η is a paired number and β equals the phase frequency of the maximum yield changes. There can be slight shift per section of the reverse wave. 60 it can be shown with reference to FIG. 1 that the phase - If this condition is satisfied, then a change occurs from the yth to the «th slot in the interaction or an interference of a certain longitudinal movement of the excited electric circuit wave in the group of electrons with equal parts of the backward direction plus the phase change from the backward wave in successive intermediate slits after the yth slit in the movement. Such a mode of operation, or mode of operation similar to that of the electron beam in the forward direction, is generally referred to as a spatial harmonic which is an integral multiple of 2π , if the mode of operation is designated. The presence of a relatively speed of the electron flow and the phase-longer intermediate regions with a lower field serve to speed the electric circuit wave to the condition that the electrons, compared to the out-of-phase ones, suffice that a given group of electrons shield a component of the wave. 70 corresponding phase of the electric field of the wave

an jedem Schlitz sehen. Quantitativ ausgedrückt bedeutet dies, daß die Zeit, welche ein Elektron mit der Geschwindigkeit u benötigt, um die Strecke bzw. den Abstand d zwischen zwei Schlitzen zurückzulegen, gleich der Zeit sein muß, welche die Welle mit der Phasengeschwindigkeitz; benötigt, um ein ganzzahliges Vielfaches der gesamten Wellenlängen entlang der Wellenführungseinrichtung λ g minus dem Abstand d zurückzulegen, oder daß:see at each slot. Expressed quantitatively, this means that the time which an electron with the velocity u needs to cover the distance or the distance d between two slits must be equal to the time which the wave with the phase velocity z; required to cover an integral multiple of the total wavelengths along the waveguide device λ g minus the distance d , or that:

d nXg — d η νd nXg - d η ν

(1)(1)

1010

^x5x5

wobei η gleich einer ganzen Zahl ist. Die Phasenverschiebung in Einheitswinkeln entlang dem Elektronenpfad von einem Schlitz zum nächsten ist daher gleich -where η is an integer. The phase shift in unit angles along the electron path from one slot to the next is therefore the same -

worin gleich der Winkel- bzw. Kreisfrequenz der Schwingungen ist. Die Phasenverschiebung in Einheitswinkelnwhere is equal to the angular or circular frequency of the vibrations. The phase shift in unit angles

entlang dem Kreis ist gleich —. Die Gesamtphasenverschiebung ist dannalong the circle is equal to -. The total phase shift is then

ωά codωά cod

u νu ν

(2)(2)

Dadurch, daß man in Gleichung (2) den Wert für —By using the value for - in equation (2)

einsetzt, welcher durch Gleichung (1) gegeben ist, erhält manwhich is given by equation (1) is obtained

d as the

da gleich 2 π gemäß den Definitionen der verschiedenen Ausdrücke ist. Infolgedessen verbleibt die Bedingung für Schwingungen mit der Phasenverschiebung rund um die geschlossenen Schleifen selbsttätig selbst dann erfüllt, wenn die Geschwindigkeit des Elektronenstromes sich ändert. Als Folge dieser Wirkung kann ein kontinuierliches Abstimmen über weite Frequenzbereiche lediglich dadurch erzielt werden, daß man die Strahlspannung verändert, welche beispielsweise von der veränderlichen Spannungslieferquelle 54 her zwecks Änderung der Strahlgeschwindigkeit geliefert wird, so wie es bereits im deutschen Patent 966 721 unter Schutz gestellt ist.there is equal to 2 π according to the definitions of the various terms. As a result, the condition for oscillations with the phase shift around the closed loops is automatically fulfilled even if the speed of the electron flow changes. As a result of this effect, continuous tuning over wide frequency ranges can only be achieved by changing the beam voltage, which is supplied, for example, by the variable voltage supply source 54 for the purpose of changing the beam speed, as is already protected in German Patent 966 721 .

Für optimale Ergebnisse ist es erwünscht, einen möglichst guten Abschluß am Strömungsabwärtsende des Wellenführungspfades vorzusehen. Infolgedessen sind die Streublocks, welche dort vorgesehen sind, so ausgebildet, daß sie Reflexionen über das gesamte Band von Wellenlängen, welche sich wahrscheinlich entlang der Wellenführungseinrichtung fortpflanzen, auf einen Kleinstwert gebracht werden. Auf diese Weise werden Oszillationen bzw. Schwingungen infolge reflektierter Vorwärtswellen unterdrückt, welche sich sonst auf die gewünschte Rückwärtsschwingungswelle nachteilig auswirken würden. Darüber hinaus sucht diese Eigentümlichkeit auch die Gleichförmigkeit als Funktion der Frequenz in bezug auf die Ausgangshöhe der Rückwärtsschwingungen zu verbessern, so wie es bereits im deutschen Patent 966 721 unter Schutz gestellt ist.For best results it is desirable to have as good a closure as possible at the downstream end of the wave guide path. As a result, the scattering blocks provided there are like that designed to have reflections over the entire band of wavelengths which are likely to be along propagate the wave guide device, are brought to a minimum value. Be that way Oscillations or vibrations as a result of reflected forward waves suppressed, which would otherwise affect the desired backward oscillation wave would have an adverse effect. It also looks for this peculiarity also the uniformity as a function of frequency with respect to the initial level of the backward oscillations to improve, as it is already protected in the German patent 966 721.

Es ist außerdem erwünscht, eine gleichförmige Übertragung am Strömungsaufwärtsende zwischen der Ausgangswellenführung und dem Wellenführungskreis zur Erzielung eines gleichförmigen Ausgangs über das interessierende Frequenzband hinweg vorzusehen.It is also desirable to have a uniform upstream transmission between the output shaft guide and the waveguide circuit to achieve a uniform output across the to provide frequency band of interest.

Allgemein gesprochen, soll die Kreiseinrichtung eine hohe Impedanz, die im wesentlichen konstant ist, und einen geringen Stromkreisverlust über das weite bzw. breite Frequenzband aufweisen, wenn eine Rückwärtsausführungsform der Fortpflanzung unterstützt wird. Zusätzlich dazu soll der Kreis unschwer mit üblichen Ausgangskreisen über ein weites bzw. breites Frequenzband zum Zusammenwirken gebracht werden können.Generally speaking, the loop device should have a high impedance which is substantially constant and have little circuit loss over the wide frequency band when a reverse embodiment reproduction is supported. In addition to this, the circle should be easy to deal with usual Output circuits can be brought to interact over a wide or broad frequency band.

Verschiedene andere Ausführungsformen von Wellenführungskreisen können in gleicher Weise für die Fortpflanzung der Rückwärtswelle zur Anwendung kommen. Es ist im allgemeinen vorteilhaft, eine Wellenführungseinrichtung zu verwenden, welche entwickelt worden ist, um das Zusammenwirken bzw. Interferenz mit einem zylindrischen Elektronenstrahl zu begünstigen, um dadurch eine größere Gleichförmigkeit der Elektronengeschwindigkeit, kleinere magnetische Brennpunktfelder bzw. Bündelungsfelder und geringere Kathodenbelastungen erreichen zu können.Various other embodiments of waveguide circuits can be used in the same way for the propagation the reverse wave are used. It is generally advantageous to use a wave guide device to use which has been developed to interfere with a to favor the cylindrical electron beam in order to achieve a greater uniformity of the electron velocity, smaller magnetic focus fields or focusing fields and lower cathode loads to be able to achieve.

Claims

PATENT CLAIM:

Microwave generator in which an electron beam, which propagates from an electron source in the direction of a collector electrode, interacts with a wave that travels in a wave guide opposite to the electron movement direction, the microwave output being taken off at the end of the wave guide near the electron source and at End of the wave guide in the vicinity of the collecting electrode, an energy absorption resistor is provided, and that for the purpose of causing a strong interaction between the electron beam and the traveling wave traveling in the opposite direction, the wave guide has periodically arranged gaps through which a strong longitudinal field of interaction or concatenation of the electromagnetic waves with the Electron beam is generated, with areas being present between the columns, through which weak longitudinal linkage fields of the electromagnetic waves with the electron beam are caused, there characterized by. that an electron accelerator is provided and designed so that it has a control grid and a separate acceleration grid and is able to regulate the speed of the electron beam such that the transit time for the space or distance between successive equal periodic intervals for an electron is substantially equal to the transit time is for an integral number of wavelengths, but minus the distance or space between two of the aforementioned successive equal periodic intervals for propagating waves which travel opposite to the direction of flow of the electron beam.

Considered publications:
French Patent Nos. 951098, 979 095;
The BeH System Techn. Journal, 1950, pp. 438 to 440; Proceeding of the IRE, September 1951, p. 1040;
Electronics, Jan 1951, p. 67.

Legacy Patents Considered:
German Patent No. 966 271.

1 sheet of drawings