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Lauffeldröhre nach Art einer Rückwärtswellenoszillatorröhre zur Erzeugung
elektrischer Schwingungen sehr hoher Frequenz Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre
nach Art einer Rückwärtswellenoszillatorröhre zur Erzeugung elektrischer Schwingungen
sehr hoher Frequenz, bei der als Verzögerungsleitung eine Wendel dient, längs der
ein Elektronenvollstrahl gebündelt geführt ist.
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Die axiale Komponente der elektrischen Feldstärke längs der Wendel
einer mit der Fundamentalen arbeitenden Rückwärtswellenwendelröhre ist u. a. an
symmetrisch zur Achse gegenüberliegenden Punkten gleich groß aber genau gegenphasig,
während längs der Achse der Wendel das elektrische Feld Null ist. Es wird deshalb
bei einer bekannten Rückwärtswellenoszillatorröhre, die als Verzögerungsleitung
eine Wendel hat und mit der Fundamentalen arbeitet, ein Hohlstrahl benutzt. Die
Elektronen von einander benachbarten Elektronenbahnen können dann durch das Wellenfeld
der Wendel längs derselben ohne wesentliche gegenseitige Beeinflussung gesteuert
werden. Würde man einen Elektronenvollstrahl benutzen, so wäre es nicht zu vermeiden,
daß die mehr oder minder gegenphasig gesteuerten Elektronen von einander benachbarten
Elektronenbahnen einander beeinflussen. Die dadurch auftretenden Schwierigkeiten
werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß bei einer Lauffeldröhre der eingangs
erwähnten Art der Elektronenvollstrahl exzentrisch zur Wendelachse längs einer Mantellinie
der Wendelumhüllenden geführt ist. Dadurch wird sichergestellt, daß der überwiegende
Teil des Elektronenstrahls in einem Bereich des längs der Wendel fortschreitenden
Hochfrequenzfeldes verläuft, in dem die axiale Komponente der elektrischen Feldstärke
überall annähernd gleichphasig ist, so daß eine gegenseitige Beeinflussung mehr
oder minder gegenphasig gesteuerter Elektronen nicht mehr auftritt. Ein Elektronenvollstrahl
ist zudem wesentlich leichter herzustellen als ein Elektronenhohlstrahl.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung wird besonders
deutlich, wenn man dem Rückwärtswellenoszillatorsystem ein übliches Wanderfeldverstärkersystem
nachschaltet, das vom selben Elektronenstrahl durchlaufen wird und ebenfalls eine
Wendel als Verzögerungsleitung hat. Würde man z. B. mit einem Hohlstrahl im Rückwärtswellenoszillatorsystem
eine Schwingung anfachen und mit der so erhaltenen Strahlmodulation auf der Wendel
des Wanderfeld-Verstärkersystems eine Vorwärtswelle zur Verstärkung anregen wollen,
so würden einander axialsymmetrisch gegenüberliegende Stromfäden des Hohlstrahls
jeweils ein Paar gegenphasiger Wellen gleicher Amplitude hervorrufen können, die
sich in ihrer Gesamtwirkung aufheben würden. Mit einer solchen Anordnung wäre daher
eine Kopplung vom Oszillatorteil über den Elektronenstrahl zum Verstärkerteil nicht
möglich. Wenn man aber in erfindungsgemäßer Weise einen Elektronenvollstrahl exzentrisch
zur Wendelachse längs einer Mantellinie der Wendelumhüllenden des Rückwärtswellenoszillatorsystems
führt, kann man auf Grund der dann im Strahl jeweils vorhandenen gleichphasigen
Modulation auf der sich anschließenden Verstärkerwendel eine Vorwärtswelle zur üblichen
Vorwärtswellenverstärkung anregen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die
Figuren zeigen in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele
der Erfindung in Verbindung mit einem an das Oszillatorsystem der Röhre sich jeweils
unmittelbar anschließenden, üblichen Wanderfeldverstärkersystem.
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In Fig. 1 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei der von einer gemeinsamen
Kathode 1 ein Elektronenvollstrahl 15 ausgeht, welcher zunächst eine Zuganode 2
und eine Verzögerungs- bzw. eine Beschleunigungsblende 3 durchsetzt. Mit dieser
blendenförmig gestalteten Elektrode 3 ist eine wendelförmige Verzögerungsleitung
4 galvanisch verbunden und an beiden Enden mit je einer Dämpfungsschicht 5 und 6
versehen. Weiterhin folgt in Elektronenstrahlrichtung eine Beschleunigungs- bzw.
eine Verzögerungsblende 7 und eine damit galvanisch verbundene, mit einer Dämpfungsschicht
9 versehene wendelförmige Verzögerungsleitung 8, an welche sich schließlich mit
Abstand ein Auffänger 11 anschließt. Mit 10 ist ein Auskoppelglied
(»Antenne«)
bezeichnet, über welches die im Wendelabschnitt 4 (dem Oszillatorsystem) erzeugte
und im Wendelabschnitt 8 (dem Wanderfeldverstärkersystem) verstärkte Höchstfrequenzenergie
in eine geeignete Ausgangsleitung, z. B. einen Hohlleiter, ausgekoppelt wird.
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Der Elektronenvollstrahl 15 ist zur Achse der Wendel 4 exzentrisch
angeordnet und bewegt sich innerhalb der Wendel 4 längs einer Mantellinie der Umhüllenden
dieser Wendel und erzeugt nach dem bekannten Prinzip der Rückwürtswellenoszillatorröhre
Schwingungen, deren Frequenz (bei gegebenen Abmessungen der Wendel) nur abhängig
ist von der Größe der gewählten Wendel-Spannung UI. Die so erzeugte Wellenenergie
(Höchstfrequenzenergie) bewegt sich in Richtung des Pfeiles 12 zum kathodenseitigen
Ende der Wendel 4 und wird dort von der Dämpfungsschicht 6 absorbiert. Der Elektronenstrahl,
der die Wendel 4 verläßt und in die Wendel 8 eintritt, besitzt eine mehr oder minder
ausgeprägte Dichtemodulation, die den im Wendelabschnitt 4 erzeugten Schwingungen
entspricht. Die Spannung Uz, auf welcher sich die Wendel 8 befindet, ist so eingestellt,
daß der Elektronenstrahl mit dem von ihm auf der Wendel 8 induzierten und längs
der Wendel 8 fortschreitenden Höchstfrequenzfeld nach Art einer üblichen Wanderfeldverstärkerröhre
in Wechselwirkung tritt. Am Ausgang, bei 10, wird in bekannter Weise, z. B. über
Hohlleiter oder Koaxialleitungen, die Höchstfrequenzenergie abgenommen. Während
der Elektronenstrahl im Bereich der Wendel 4 diese nur an einer beschränkten Stelle,
nämlich exzentrisch zur Achse, durchsetzt, füllt er im Bereich der Wendel 8 diese
in ihrem Innern völlig aus.
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Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Kopplung zwischen dem Oszillator-und dem Verstärkersystem lediglich elektronisch.
Es ist auch möglich, die erzeugte Höchstfrequenzenergie vors der Oszillatorwende14
auf die Verstärkerwende18 überzuleiten. Hierfür ist in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Hier wird die in Richtung des Pfeiles 12 nach dem kathodenseitigen
Ende der Wendel 4 sich bewegende Wellenenergie nicht mehr, wie in Fig, 1, von einer
Dämpfungsschicht absorbiert, sondern innerhalb der Röhre über eine Leitung 13, die
durch eine Kapazität 14 galvanisch aufgetrennt ist, der Wendel 8 zugeführt. Im übrigen
sind hier für gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen, wie in Fig. 1, verwendet.
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Während bei dem in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die
beiden Verzögerungsleitungen 4, 8 innerhalb der Röhre hochfrequenzmäßig verbunden
sind, zeigt Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem diese Verbindung außerhalb der
Röhre vorgenommen ist. Dabei ergibt sich besonders gut die Möglichkeit, geeignete
Zwischenglieder in der Übergangsleitung vorzusehen. Solche Zwischenglieder können
beispielsweise variable Dämpfungsglieder, Phasenschieber usw. sein. Bei dem in Fig.
3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die in der Oszillatorwendel 16 erzeugte
Wellenenergie über eine »Antenne« 17 in den Hohlleiter 18 und von dort über die
Leitung 19, in der beispielsweise ein variables Dämpfungsglied 20 und ein Phasenschieber
21 angeordnet sind, in den Hohlleiter 22 gekoppelt und gelangt dann über die »Antenne«
23 auf die Verstärkerwendel, 24. Die übrigen Bezugszahlen bezeichnen wiederum Teile,
die denen der Fig. 1 und 2 entsprechen.