Lauffeldoszillatorröhre Die Erfindung befaßt sich mit einer Lauffeldoszillatorröhre,
bei der der Elektronenstrahl zunächst einen Rückwärtswellenoszillatorteil und dann
einen Vorwärtswellenverstärkerteil durchläuft, der mit dem Rückwärtswellenoszillatorteil
nur elektronisch gekoppelt ist, und bei der sowohl die Verzögerungsleitung des Rückwärtswellenoszillatorteils
als auch die Verzögerungsleitung des Vorwärtswellenverstärkerteils aus einer Wendel
besteht. Bei derartigen Röhren schlägt die Erfindung vor, daß die beiden Wendeln
gegensinnig gewickelt und so bemessen sowie mit solchen Gleichpotentialen beaufschlagt
sind, daß die Ordnungszahl der im Rückwärtswellenoszillatorteil mit dem Elektronenstrahl
in Wechselwirkung stehenden räumlichharmonischen Teilwelle und die Ordnungszahl
der im Vorwärtswellenverstärkerteil mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung stehenden
räumlichharmonischen Teilwelle dem Betrag nach gleich sind. Vorteilhafterweise haben
die Ordnungszahlen den Betrag 1,
d. h., der Elektronenstrahl tritt
dann im Rückwärtswellenoszillatorteil mit der räumlichharnionischen Teilwelle n
= -1 und im Vorwärtswellenverstärkerteil mit der räumlichharmonischen
Teilwelle n = +1
in Wechselwirkung.Running field oscillator tube The invention is concerned with a running field oscillator tube in which the electron beam first passes through a backward wave oscillator part and then through a forward wave amplifier part which is only electronically coupled to the backward wave oscillator part, and in which the delay amplification line of the backward wave oscillator part consists of both a delay amplifier line and a forward wave oscillator part. In such tubes, the invention proposes that the two coils are wound in opposite directions and dimensioned and applied with such direct potentials that the ordinal number of the spatially harmonic partial wave interacting with the electron beam in the backward wave oscillator part and the ordinal number of the partial wave interacting with the electron beam in the forward wave amplifier part spatial harmonic partial wave are equal in amount. Advantageously, the ordinal numbers have the amount 1, i. In other words, the electron beam then interacts in the backward wave oscillator part with the spatial harnionic partial wave n = -1 and in the forward wave amplifier part with the spatial harmonic partial wave n = +1.
Die folgenden Ausführungen sollen dies näher erläutern. Wählt man
für den Oszillator- und den Verstärkerteil wendelförmige Verzögerungsleitungen gleichen
Wicklungssinnes, so gilt für den Vektor des hochfrequenten elektrischen Feldes in
z-Richtung (s. F i g. 1) für die räumlichharmonische Fundamentalwelle (n
= o) Eo = E.-e-j(Q)t-Poz) und für die n-te räumlichbarmonische
Teilwelle (n # + 1, +2, :L- 3 usw.) i(a)t
- ß" Z +en) E,1, e-, (2) cot charakterisiert die zeitliche
Abhängigkeit, ß.z die Abhängigkeit der Feldstärke vom Ort in z-Richtung-,
ß. ist die Phasenkonstante, und 19. bezeichnet die ortsabhängige Phasenverschiebung
zwischen der Fundamentalwelle und den höheren Teilwellen.The following explanations are intended to explain this in more detail. If helical delay lines with the same winding direction are selected for the oscillator and the amplifier, then the following applies to the vector of the high-frequency electric field in the z-direction (see Fig. 1) for the spatial harmonic fundamental wave (n = o) Eo = E.- ej (Q) t-Poz) and for the nth spatial barmonic partial wave (n # + 1, +2 ,: L- 3 etc.) i (a) t - ß " Z + en) E, 1, e- , (2) cot characterizes the time dependence, ß.z the dependence of the field strength on the location in the z-direction-, ß. Is the phase constant, and 19. denotes the position-dependent phase shift between the fundamental wave and the higher partial waves.
. Bekanntlich ist das Verhältnis der Amplituden der einzelnen
Teilwellen untereinander sowie zur Fundamentalen konstant und wird nur durch die
geometrische Form der Verzögerungsleitung bestimmt. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunktt
eine der Teilwellen ihren maximalen Wert (Amplitude) erreicht hat, haben sowohl
die Fundamentale als auch alle anderen Teilwellen zu genau demselben Zeitpunktt
ihren maximalen Wert erreicht. . It is known that the ratio of the amplitudes of the individual partial waves to one another and to the fundamentals is constant and is only determined by the geometric shape of the delay line. If at a certain point in time one of the partial waves has reached its maximum value (amplitude), both the fundamentals and all the other partial waves have reached their maximum value at exactly the same point in time.
Es ist also zur Zeit t: Eo = Eo; Ei, =
En. (3)
Ferner ist nach (1) und (2) i(cot-ßoz) =j(«)t-ß.z #-und
damit 0. Z - fl, Z. (4) Da gemäß der Theorie der Wellenausbreitung
ist (L = Windungsabstand), erhält man aus (4) und (5)
Betrachtet man die Fundamentale und die anderen Teilwellen an einem
bestimmten Ort z, so ergibt sich, da
und
ist (co = Winkelgeschwindigkeit,
Phasengeschwindigkeit, (p = w - T),
für die Fundamentale
und ffir die n-te Teilwelle
Aus (1) und (2) erhält man damit für einen bestimmten Ort z:
Die sich hieraus ergebenden Phasendifferenzen zwischen der Fundamentalen und den
verschiedenen anderen Teilwellen entlang einer Wendelwindung sind der F i
g. 2 entnehmbar.So it is at time t: Eo = Eo; Ei, = En. (3) Furthermore, according to (1) and (2) i (cot-ßoz) = j («) t-ß.z # - and thus 0. Z - fl, Z. (4) Da according to the theory of wave propagation is (L = winding distance), one obtains from (4) and (5) If one looks at the fundamentals and the other partial waves at a certain location z, one obtains that da and is (co = angular velocity, Phase velocity, (p = w - T), for the fundamentals and for the nth partial wave From (1) and (2) one obtains for a certain place z: The resulting phase differences between the fundamental and the various other partial waves along a spiral turn are shown in FIG . 2 removable.
Werden die Punkte entlang einer Wendelwindung durch den Winkel oc
(s. F i g. 1) gekennzeichnet, so besteht zwischen dem Ort z und dem Winkel
oc der Zusammenhang:
Soll nun ein Elektronenstrahl, der beim Durchlaufen der Oszillatorwendel z. B. von
der rückwärts laufenden Teilwelle n = -1 moduliert wurde, auf der
Verstärkerwendel eine vorwärts laufende Teilwelle, z. B. die Teilwelle n
= + 1 »anregen«, so ist dies nur an den Stellen des Wendelumfangs
möglich, wo die beiden Tawellen in Phase sind oder eine Phasendifferenz von einem
Vielfachen von 2zr besteht. Dies ist aber nur an den aus der F i g. 3 ersichtlichen
Stellen des Wendelumfangs der Fall. Normalerweise streicht der Elektronenstrahl,
um eine feste Kopplung zwischen Strahl und Welle zu bekommen, möglichst nahe an
der Wendel entlang, wobei die Stromdichte im Strahl (Voll- oder Hohlstrahl) über
den Strahlquerschnitt hinweg etwa gleich ist. Gemäß F i g. 3 ist der Elektronenstrahl
aber nur in jenen Bereichen des Wendelumfangs von Nutzen, in denen eine hinreichende
Kopplung möglich ist. Man könnte also einen bzw. mehrere Bandstrahlen verwenden
bzw. aus einem zylindrischen Hohlstrahl jene Strahlsektoren ausblenden, für die
eine hinreichende Kopplung nicht möglich ist.If the points along a spiral turn are characterized by the angle oc (see Fig . 1) , the relationship between the location z and the angle oc is: If now an electron beam, which when passing through the oscillator coil z. B. was modulated by the backward partial wave n = -1 , on the amplifier coil a forward partial wave, z. B. "excite" the partial wave n = + 1 , this is only possible at the points on the circumference of the helix where the two wave waves are in phase or where there is a phase difference of a multiple of 2zr. However, this is only applicable to those from FIG. 3 obvious places of the helix circumference the case. Normally, in order to achieve a firm coupling between the beam and the shaft, the electron beam sweeps as close as possible to the filament, with the current density in the beam (full or hollow beam) being roughly the same across the beam cross-section. According to FIG. 3, however , the electron beam is only useful in those areas of the helix circumference in which sufficient coupling is possible. One could therefore use one or more ribbon beams or mask out those beam sectors from a cylindrical hollow beam for which adequate coupling is not possible.
Eine wesentlich intensivere Kopplung zwischen den beiden, nur durch
den Elektronenstrahl miteinander gekoppelten Wendeln bekommt man, wenn über den
ganzen Wendelumfang die Phasendifferenz zwischen den Teilwellen 0, 27r, 4z,
67r usw. beträgt. Setzt man (11) in (10) ein, so ergibt sich
Man erkennt nun hieraus sofort, daß in F i g. 2 fürTeilwellenmit gleichein#W,
aber verschiedenen Vor-1 .
zeichen die Phasendifferenzgeraden zusammenfallen,
wenn man Wendeln mit entgegengesetztem Wicklungsm sinn verwendet (entgegengesetzte
Drehrichtung von a).A much more intensive coupling between the two coils, which are only coupled to one another by the electron beam, is obtained when the phase difference between the partial waves is 0, 27r, 4z, 67r, etc. over the entire circumference of the coil. If one substitutes (11) in (10) , the result is It can now be seen immediately from this that in FIG. 2 for partial waves with the same # W, but different pre-1 . sign the phase difference lines coincide when using coils with opposite winding directions (opposite direction of rotation of a).
Man erhält also, und nur dann, eine über den ganzen Wendelumfang wirksame
Wechselwirkung zwischen dem von einer Rückwärtswelle vormodulierten Elektronenstrahl
und einer Vorwärtswelle, wenn die beiden hierzu verwendeten Wendeln gegm> sinnig
gewickelt sind und wenn die Ordnungszahl der im Rückwärtswellenoszillatorteil mit
dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung stehenden Teilwelle und die Ordnungszahl
der im Vorwärtswellenverstärkerteil mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung stehenden
Teilwelle dem Betrag nach gleich sind.So, and only then, one obtains an effective one over the entire circumference of the helix
Interaction between the electron beam pre-modulated by a backward wave
and a forward wave if the two coils used for this purpose match
are wound and if the ordinal number of the in the backward wave oscillator part with
the partial wave interacting with the electron beam and the atomic number
interacting with the electron beam in the forward wave amplifier section
Partial wave are equal in amount.