DE1263878B

DE1263878B - Multipactor switch

Info

Publication number: DE1263878B
Application number: DEH57044A
Authority: DE
Inventors: Kenneth L Horn
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1964-12-07
Filing date: 1965-09-01
Publication date: 1968-03-21
Also published as: GB1111950A; US3354349A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

HOIhHOIh

Deutsche Kl.: 21 a4-72/01 German class: 21 a4- 72/01

Nummer: 1263 878Number: 1263 878

Aktenzeichen: H 57044IX d/21 a4File number: H 57044IX d / 21 a4

Anmeldetag: 1. September 1965Filing date: September 1, 1965

Auslegetag: 21. März 1968Open date: March 21, 1968

Die Erfindung betrifft einen Multipactorschalter zum leistungsmäßigen Schalten von Mikrowellen.The invention relates to a multipactor switch for switching microwaves in terms of power.

Bei manchen Radarsystemen wird ein S-E-(Sende-Empfangs-)Schalter verwendet, der das Mikrowellensignal oberhalb eines bestimmten Leistungspegels sperrt, während er Signale, die unterhalb dieses Pegels liegen, durchläßt. Es wird dadurch verhindert, daß übermäßige Leistungsspitzen die Empfangsvorrichtung zerstören können. Eine zu diesem Zweck verwendete Vorrichtung hat die Gestalt einer Gas- ίο entladungsschaltröhre. Im Betrieb haben solche Röhren nach jeder Entladung eine beträchtliche Abklingzeit, während der die Signale nicht empfangen werden können. Daher ist die Impulsfolgefrequenz der Systeme, die einen solchen Schalter enthalten, sehr begrenzt.Some radar systems have an S-E (transmit / receive) switch used, which blocks the microwave signal above a certain power level, while it blocks signals below this Levels lie, lets through. It is thereby prevented that excessive power peaks the receiving device can destroy. A device used for this purpose has the shape of a gas ίο discharge interrupter. In operation, such tubes have a considerable decay time after each discharge, during which the signals cannot be received. Hence the pulse repetition rate of the systems that contain such a switch are very limited.

Es wurde noch eine andere Vorrichtung zum leistungsmäßigen Schalten von Mikrowellen verwendet, die eine Resonanz von Sekundärelektronen benutzt und »Multipactor« genannt wird. Bei den Multipactorvorrichtungen wird ein elektrisches Hochfrequenzfeld an eine Vakuumkammer gelegt, die zwei einander gegenüberliegende Oberflächen aufweist, die beide einen Sekundärelektronen-Emissionskoeffizienten haben, der größer als 1 ist. Wenn das hochfrequente elektrische Feld eine genügend große Amplitude hat und wenn die Frequenz des elektrischen Feldes in geeigneter Weise auf den Abstand der Oberflächen abgestimmt ist, so werden Elektronen aus einer Oberfläche emittiert und zur gegenüberliegenden Oberfläche hin beschleunigt, wo sie dann ankommen, wenn das elektrische Feld seine Polarität umkehrt. Es werden dann Sekundärelektronen von der entgegengesetzten Oberfläche emittiert, und weil der Sekundärelektronen-Emissionskoeffizient größer ist als 1, werden von der entgegengesetzten Oberfläche mehr Elektronen emittiert als auf sie auftreffen. Da das elektrische Feld zu der Zeit seine Polarität ändert, zu der die Sekundärelektronen emittiert werden, so werden diese Sekundärelektronen zurück zur ersten Oberfläche hin beschleunigt, aus der sie weitere Sekundärelektronen gleichzeitig mit dem Auftreten der Polaritätsumkehr des elektrischen Feldes herausschlagen. Dieser Vorgang hält so lange an, wie Elektronen zwischen den beiden Oberflächen in zeitlicher Synchronisation mit dem sich ändernden elektrischen Feld hin und her beschleunigt werden. Das Endergebnis ist die Mullipactorwirkung, d. h. die Eluklroncnvcrvielfachung zwischen zwei Sekundäreleklronen emittierenden Oberflächen durch synchrone Umkehr des elektrischen Feldes.Another device for switching microwaves in terms of power was used, which uses a resonance of secondary electrons and is called a "multipactor". Both Multipactor devices apply a high frequency electric field to a vacuum chamber, the two has opposing surfaces both of which have secondary electron emission coefficients that is greater than 1. When the high-frequency electric field has a sufficiently large amplitude and if the frequency of the electric field is appropriate to the spacing of the surfaces is tuned, electrons are emitted from one surface and to the opposite Surface accelerates to where they arrive when the electric field reverses its polarity. Secondary electrons are then emitted from the opposite surface, and because of the secondary electron emission coefficient is greater than 1, more electrons are emitted from the opposite surface than they hit. Since that electric field changes its polarity at the time the secondary electrons are emitted, so these secondary electrons are accelerated back to the first surface, from which they further Secondary electrons knock out simultaneously with the occurrence of the polarity reversal of the electric field. This process lasts as long as electrons are in between the two surfaces time synchronization with the changing electric field can be accelerated back and forth. The end result is the mullipactor effect; H. the multiplication of the eluent between two secondary elec- trons emitting surfaces by synchronous reversal of the electric field.

Die obenerwähnte Erscheinung kann dazu verwendet werden, hochfrequente Leistung zu schallen.The phenomenon mentioned above can be used to sound high frequency power.

MultipactorschalterMultipactor switch

Anmelder:Applicant:

Hughes Aircraft Company,Hughes Aircraft Company,

Culver City, Calif. (V. St. A.)Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,Dipl.-Phys. R. Kohler, patent attorney,

7000 Stuttgart, Hohentwielstr. 287000 Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Kenneth L. Horn, Hawthorne, Calif. (V. St. A.)Kenneth L. Horn, Hawthorne, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 7. Dezember 1964
(416 445)Claimed priority:
V. St. ν. America 7 December 1964
(416 445)

denn wenn die Eingangsleistung des Multipactorschalters größer ist als der Pegel, der dazu benötigt wird, den Multipactorvorgang aufrechtzuerhalten, so wird hochfrequente Leistung von den Elektronen absorbiert und in Verlustleistung umgewandelt, wenn diese Elektronen die Sekundärelektronen aussendenden Oberflächen treffen. Hierdurch wird die vom Schalter übertragene Leistung auf einen bestimmten Pegel begrenzt.because when the input power of the multipactor switch is greater than the level required for this is to maintain the multipactor process, so there is high frequency power from the electrons absorbed and converted into power loss when these electrons emit the secondary electrons Meet surfaces. This reduces the power transmitted by the switch to a specific one Limited level.

Obwohl die Mikrowellenschalter der Multipactorart Abklingzeiten haben, die mehrere Größenordnungen kleiner sind als die der Gasentladungsschaltröhren, beginnt die Multipactorwirkung nicht notwendigerweise sofort, nachdem die hochfrequente Leistung an den Schalter angelegt worden ist. Beim Einschalten der bekannten Multipactorschalter entsteht daher eine zeitliche Verzögerung, während der eine zu hohe Leistung zum Empfänger übertragen werden kann.Although the multipactor type microwave switches have decay times that are several orders of magnitude are smaller than that of the gas discharge interrupters, the multipactor effect does not necessarily begin immediately after the high frequency power has been applied to the switch. At the Switching on the known multipactor switches therefore creates a time delay while that too high a power can be transmitted to the receiver.

Dementsprechend sieht die Erfindung eine verbesserte Multipaclorschaltvorrichtung für hohe Leistung im Mikrowellenbereich vor, bei der die Multipactorwirkung sofort beginnt, nachdem einen bestimmten Pegel übersteigende Mikrowellenleislung an die Vorrichtung angelegt worden ist.Accordingly, the invention provides an improved multipaclor switch device for high Power in the microwave range, at which the multipactor effect begins immediately after one A microwave power exceeding a certain level has been applied to the device.

Gemäß der Erfindung wird ein Mullipaclorschalter geschaffen, der eine elektromagnetische Wellen leitendeAccording to the invention there is provided a mullipaclor switch which conducts electromagnetic waves

«09 519/227«09 519/227

Vorrichtung umfaßt und Einrichtungen in dieser Vorrichtung, die erste und zweite Sekundärelektronen emittierende Oberflächen darstellen, die einander mit Abstand gegenüberliegen, und Vorrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an die wellenleitende Vorrichtung, dessen Frequenz in Beziehung zum Abstand zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche steht, so daß eine Elektronenbewegung zwischen den Oberflächen synchron zu' dem Wechsel des elektrischen Feldes möglich ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Lieferung einer bestimmten Anzahl von Elektronen mit einer bestimmten kinetischen Energie in unmittelbarer Nähe der ersten und der zweiten Oberfläche vorgesehen ist.Apparatus includes and means in this apparatus the first and second secondary electrons represent emitting surfaces that are spaced apart and devices for applying an alternating electric field to the waveguiding device, its frequency in relation to the distance between the first and the second surface, so that an electron movement between the surfaces synchronous to 'the change of the electric field is possible. The invention is characterized in that a device for supplying a certain number of electrons with a certain kinetic energy in close proximity to the first and the second surface is provided.

Durch die Erfindung wird eine Schaltvorrichtung geschaffen, die elektromagnetische Wellen, deren Leistung unterhalb eines bestimmten Pegels liegt, im wesentlichen ohne Dämpfung überträgt und den Leistungspegel von elektromagnetischen Wellen»,, die den bestimmten Pegel überschreiten, auf diesen bestimmten Pegel begrenzt. Es wird eine Wellenleitvorrichtung vorgesehen, die mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektronen emittierende Oberflächen aufweist, von denen mindestens Teile einander gegenüberliegen. Es wird der Vorrichtung eine elektromagnetische Welle zugeführt, die in der Lage ist, eine Multipactorwirkung zwischen den Sekundärelektronen emittierenden Oberflächen hervorzurufen, wenn ihr Leistungspegel größer ist als der gewählte Leistungspegel, die jedoch nicht in der Lage ist, eine Multipactorwirkung hervorzurufen, wenn ihr Leistungspegel unterhalb des gewünschten Leistungspegels liegt. Es sind Einrichtungen, wie z. B. eine Elektronenkanone, vorgesehen, um die wellenleitende Vorrichtung in der Nachbarschaft der Sekundärelektronen emittierenden Oberflächen mindestens mit einer bestimmten Anzahl von Elektronen zu versorgen, die mindestens eine bestimmte kinetische Energie haben, um den augenblicklichen Beginn der Multipactorwirkung beim Auftreten von Leistung, die oberhalb des gewünschten Pegels liegt, zu gewährleisten. The invention provides a switching device, the electromagnetic waves whose Power is below a certain level, transmits essentially without attenuation and the Power level of electromagnetic waves »,, exceeding the certain level, on this certain Limited level. A waveguide device is provided which has at least two im Has spaced apart electron-emitting surfaces, of which at least Parts face each other. An electromagnetic wave is fed to the device, which is capable of a multipactor effect between the secondary electron-emitting surfaces cause if their power level is greater than the selected power level, but not is able to produce a multipactor effect when its power level is below the desired one Power level. There are facilities such. B. an electron gun, provided to the waveguiding device in the vicinity of the secondary electron-emitting surfaces at least with a certain number of electrons to supply that at least a certain kinetic Have energy to start the multipactor effect instantly when performance occurs, which is above the desired level.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing described and explained in more detail. In the drawing shows

F i g. 1 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt einen Multipactorschalter gemäß der Erfindung, F i g. 1 partially in side view and partially in section a multipactor switch according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section along the line 2-2 in FIG. 1.

F i g. 3 eine Rückansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,.gesehen von der Linie 3-3.F i g. 3 is a rear view of the device of FIG. 1, viewed from line 3-3.

F i g. 4a ein Zeitdiagramm üblicher Eingangsleistungsimpulse einer Multipactorvorrichtung.F i g. Figure 4a is a timing diagram of common input power pulses of a multipactor device.

F i g. 4b ein Diagramm der Ausgangsleistung einer bekannten Multipactorvorrichtung als Funktion der 'Eingangsimpulse nach Fig. 4a undF i g. 4b is a diagram of the output power of a known multipactor device as a function of FIG 'Input pulses according to Fig. 4a and

F i g. 4c ein Diagramm der Ausgangsleistung, einer Multipactorvorrichtung nach der Erfindung als Funktion der Eingangsimpulse nach F i g. 4a.F i g. 4c shows a diagram of the output power of a multipactor device according to the invention as a function of the input pulses according to FIG. 4a.

Insbesondere in den F i g. 1 und 2 ist ein Leistungsschalter gemäß der Erfindung gezeigt, der ein metallisches Gehäuse 10 umfaßt, das eine wellenleitende Oberfläche zur Fortleitung von elektromagnetischen Wellen besitzt, die innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches liegen. Die Wellenleiteroberfläche 12 kann verschiedene Formen haben, z. B. die eines rechteckigen Hohlleiters eines Hohlleiters mit Längssteg oder eines Hohlleiters mit Querstegen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Wellenleiter 12 die Form eines kammartigen Bandpaßfilters. Hierbei wird die Wellenleiteroberfläche 12 von einem rechteckigen Hohlleiter gebildet, in dem Zähne 14 in der Form von rechteckigen Klötzen von im Abstand voneinander längs einer Hohlleiterwand liegenden Punkten nach innen ragen. Die Zähne 14 folgen aufeinander und liegen auf einer gemeinsamen Längsachse des Hohlleiters 12.In particular in FIGS. 1 and 2 a circuit breaker according to the invention is shown, which is a metallic Housing 10 comprises, which has a wave-guiding surface for the propagation of electromagnetic Has waves that lie within a certain frequency range. The waveguide surface 12 can take various forms, e.g. B. that of a rectangular waveguide of a waveguide with a longitudinal web or a waveguide with crossbars. In the embodiment shown, the waveguide 12 has the shape a comb-like band-pass filter. Here, the waveguide surface 12 is rectangular Waveguide is formed in which teeth 14 are in the form of rectangular blocks spaced apart from each other points lying along a waveguide wall protrude inward. The teeth 14 follow one another and lie on a common longitudinal axis of the waveguide 12.

Die innere Endfläche jedes Zahnes .14 ist mit 'einer Schicht 16 bedeckt, die aus einem Sekundärelektronen emittierenden Material besteht, d. h. aus einem Material, dessen Sekundärelektronen - Emissionskoeffizient ο größer als 1 ist. Die Wand des Hohlleiters 12, die den inneren Endflächen der Zähne gegenüberliegt, ist ebenso mit einer Schicht 18 versehen, die aus einem Sekundärelektronen emittierenden Material besteht. Beispiele geeigneter Materialien, die für die Schichten 16 und 18 verwendet werden können, sind Silber-Magnesium-Legierungen, die etwa 98,5% Silber, 1,3% Magnesium und 0,2% Verunreinigungen enthalten, und Kupfer-Beryllium-Legierungen, die etwa aus 98% Kupfer und 2% Beryllium bestehen.The inner end face of each tooth 14 is covered with a layer 16 which consists of a secondary electron-emitting material, that is to say of a material whose secondary electron emission coefficient ο is greater than 1. The wall of the waveguide 12, which is opposite the inner end surfaces of the teeth, is also provided with a layer 18 which consists of a secondary electron-emitting material. Examples of suitable materials that can be used for layers 16 and 18 are silver-magnesium alloys containing about 98.5% silver, 1.3% magnesium and 0.2% impurities, and copper-beryllium alloys, which consist of about 98% copper and 2% beryllium.

Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt, hat jeder Zahn 14 eine Höhe /?, eine Breite w und eine Länge /. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen 14 ist mit s und der Abstand zwischen den Schichten 16 und 18 mit d bezeichnet. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, hat der Hohlleiter 12 eine Breite ct. Jeder Zahn 14 hält etwa den gleichen Abstand von beiden Seiten des Hohlleiters 12. Bei einem für das A'-Band geeigneten Ausführungsbeispiel wurden folgende Abmessungen verwendet: a = 3,81 mm, ir = 1.27 mm, h = 5,08 mm, d = 0,25 mm und I = s = 2,54 mm.As shown in Figs. 1 and 2, each tooth 14 has a height /?, A width w and a length /. The distance between successive teeth 14 is denoted by s and the distance between layers 16 and 18 is denoted by d. As shown in FIG. 2, the waveguide 12 has a width ct. Each tooth 14 maintains approximately the same distance from both sides of the waveguide 12. In an exemplary embodiment suitable for the A 'band, the following dimensions were used: a = 3.81 mm, ir = 1.27 mm, h = 5.08 mm, i = 0.25 mm and I = s = 2.54 mm.

Jedes Ende des Hohlleiters 12 geht in einen Ubergangsabschnitt 20 über, der beispielsweise von einem üblichen rechteckigen Hohlleiter für das X-Band gebildet werden kann. Dieser Ubergangsabschnitt 20 hat eine größere Höhe und eine größere Breite als der Hohlleiter 12.Each end of the waveguide 12 goes into a transition section 20 over, for example of a conventional rectangular waveguide for the X-band can be formed. This transition section 20 has a greater height and a greater width than the waveguide 12.

In jedem der Ubergangsabschnitte ist nahe den entsprechenden Zugängen zum Hohlleiter 12 ein Abstimmelement 22 vorgesehen. DieAbstimmelemente22 haben eine veränderliche Eindringtiefe in die entsprechenden Ubergangsabschnitte 22. um eine Widerstandsanpassung zwischen den Hohlleitern 12 und 20 zu ermöglichen.A tuning element is located in each of the transition sections near the corresponding accesses to the waveguide 12 22 provided. The tuning elements 22 have a variable depth of penetration into the corresponding ones Transition sections 22 to adjust the resistance between the waveguides 12 and 20 to enable.

Das vom Hohlleiter 12 entfernte Ende jedes Ubergangsabschnittes 20 ist mit einem kreisförmigen Hohlleiterabschnitt 24 durch Schweißen oder Löten verbunden. Eine Kreisscheibe 26 aus einem Dielektrikum. wie z. B. Forsterit (Magnesiumsilikat) oder Tonerde (Aluminiumoxyd), ist luftdicht mit den inneren Wandflächen des Hohlleiterabschnittes 24 dadurch verbunden, daß der Außenumfang der Kreisscheibe 26 metallisiert und mit dem Hohlleiter verlötet ist. Die Kreisscheibe 26 kann deshalb als Vakuumfenster dienen, das ermöglicht, das Innere der Hohlleiter 12 und 20 auf vermindertem Druck zu halten, z. B. auf 10~^ft mm Hg, während die Mikrowellenenergie ohne weiteres durch die Scheiben 26 hindurch in die Hohlleiter 12 und 20 ein- und austreten kann.The end of each transition section 20 remote from the waveguide 12 is connected to a circular waveguide section 24 by welding or soldering. A circular disk 26 made of a dielectric. such as B. Forsterite (magnesium silicate) or alumina (aluminum oxide) is connected airtight to the inner wall surfaces of the waveguide section 24 in that the outer circumference of the circular disk 26 is metallized and soldered to the waveguide. The circular disk 26 can therefore serve as a vacuum window, which makes it possible to keep the interior of the waveguides 12 and 20 at reduced pressure, for. B. to 10 ~ ^ft mm Hg, while the microwave energy can easily enter and exit through the disks 26 through the waveguides 12 and 20.

Das Ende jedes Hohlleiterabschnittes 24 ist mit einem rechteckigen Verbindungsflansch 28 versehen, um ihn an einen anderen Hohlleiter oder eine sonstigeThe end of each waveguide section 24 is provided with a rectangular connecting flange 28, to connect it to another waveguide or another

nicht gezeigte Mikrowellenübertragungsleitung anschließen zu können. In den Ecken des Verbindungsflansches 28 können Löcher 30 (Fig. 3) vorgesehen sein, die zur Aufnahme von Bolzen oder Schrauben zur Befestigung des Verbindungsflansches 28 an eine äußere Hohlleiterschaltung dienen. Eine abgerundete rechteckige Mittelöffnung 32 in jedem Verbindungsflansch 28 dient als Eingangs- oder Ausgangsöffnung für den Schalter. Die Mittelöffnung 32 an einem Ende der Vorrichtung dient als Eingangsöffnung, und die Mittelöffnung 32 am anderen Ende der Vorrichtung dient als Ausgangsöffnung.To be able to connect microwave transmission line, not shown. Holes 30 (FIG. 3) can be provided in the corners of the connecting flange 28 be that for receiving bolts or screws for attaching the connecting flange 28 to a serve outer waveguide circuit. A rounded rectangular central opening 32 in each connecting flange 28 serves as an inlet or outlet opening for the switch. The central opening 32 at one end of the device serves as an inlet opening, and the central opening 32 at the other end of the device serves as the exit opening.

Gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist eine Elektronenkanone 40 vorgesehen, um das die Multipactorwirkung aufweisende Gebiet des Schalters mit Elektronen zu versorgen und dadurch zu gewährleisten, daß die Multipactorwirkung im wesentlichen augenblicklich beginnt, wenn ein Eingangssignal auftritt, dessen Leistungspegel oberhalb eines bestimmten Pegels liegt. Wie man am besten aus F i g. 2 ersieht, umfaßt die Elektronenkanone 40 ein Metallgehäuse, z. B. aus Molybdän, das einen erweiterten rohrförmigen Abschnitt 42 aufweist, der außerhalb des Schaltergehäuses 10 angeordnet ist und einen kleineren, rohrförmigen, koaxialen Abschnitt 44 hat, der in einer Zylinderbohrung 46 des Gehäuses 10 sitzt. Die Zylinderbohrung 46 erstreckt sich durch das Gehäuse 10 in Richtung senkrecht zur Längsachse des Hohlleiters 12 auf eine Seitenfläche des Hohlleiters 12 zu, wo eine Verbindung mit dem Hohlleiter 12 besteht. Der Durchmesser der Zylinderbohrung 46 ist wesentlich größer als der Abstand d zwischen den Sekundärelektronen emittierenden Oberflächen 16 und 18. Wie gezeigt, erstreckt sich ein Teil der Mantelfläche der Bohrung 46 in Richtung parallel zur Zahnhöhe /i etwas über die Wandung 12 des Hohlleiters hinaus, die die Schicht 18 aufweist.In accordance with the features of the present invention, an electron gun 40 is provided to supply the multipactor area of the switch with electrons and thereby ensure that the multipactor begins essentially instantaneously when an input signal occurs whose power level is above a certain level. How best to get from F i g. 2, the electron gun 40 comprises a metal housing, e.g. B. made of molybdenum, which has an enlarged tubular section 42 which is arranged outside of the switch housing 10 and has a smaller, tubular, coaxial section 44 which sits in a cylinder bore 46 of the housing 10. The cylinder bore 46 extends through the housing 10 in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the waveguide 12 towards a side surface of the waveguide 12, where there is a connection to the waveguide 12. The diameter of the cylinder bore 46 is significantly larger than the distance d between the secondary electron-emitting surfaces 16 and 18. As shown, part of the lateral surface of the bore 46 extends in the direction parallel to the tooth height / i somewhat beyond the wall 12 of the waveguide, which the layer 18 comprises.

In dem rohrförmigen Abschnitt 44 ist nahe dessen dem Hohlleiter 12 benachbarten Ende eine Elektronen emittierende Kathode 48 vorgesehen, die aus einer thorierten Wolframspule bestehen kann. Die Kathode 48 ist mit zwei elektrischen Leitungen 50 und 52 elektrisch verbunden und wird zugleich von diesen Leitungen getragen, die ihrerseits in einer kreisförmigen keramischen Scheibe 54 gehaltert sind und diese durchqueren. Die die Kathode halternde Scheibe 54, die außerdem als Vakuumfenster dient, ist luftdicht mit der Innenfläche eines Metallringes 56 aus Molybdän verbunden. Der den größeren Durchmesser aufweisende rohrförmige Abschnitt 42 des Gehäuses der Elektronenkanone weist einen ersten Abschnitt 58 mit einer lichten Weite auf. die dem äußeren Durchmesser des Metallringes 56 entspricht, und einen zweiten Abschnitt 60 mit einem Innendurchmesser, der kleiner als die lichte Weite des ersten Abschnittes 58 ist. Der Abschnitt 60 ist axial zwischen dem ersten Abschnitt 58 und dem kleineren rohrförmigen Abschnitt 44 des Gehäuses der Elektronenkanone angeordnet. Der Metallring 56 ist innerhalb des ersten Abschnittes 58 angeordnet, so daß das axiale innere Ende des Metallringes 56 an dem axial äußeren Ende des radial nach innen ragenden Flansches anliegt, der durch den Gehäuseabschnitt 60 gebildet wird. Der Metallring 56 ist an dem ersten Gehäuseabschnitt 58 durch eine Helium-Lichtbogenschweißung befestigt.In the tubular section 44, near its end adjacent to the waveguide 12, there is an electron emitting cathode 48 provided, which may consist of a thoriated tungsten coil. The cathode 48 is electrically connected to two electrical lines 50 and 52 and is at the same time from these Leads carried, which in turn are held in a circular ceramic disc 54 and traverse them. The disk 54 holding the cathode, which also serves as a vacuum window, is also airtight connected to the inner surface of a metal ring 56 made of molybdenum. The one with the larger diameter tubular section 42 of the electron gun housing has a first section 58 with a clear width. which corresponds to the outer diameter of the metal ring 56, and one second section 60 with an inner diameter that is smaller than the inside diameter of the first section 58 is. The section 60 is axially between the first section 58 and the smaller tubular section 44 of the body of the electron gun. The metal ring 56 is within the first Section 58 arranged so that the axially inner end of the metal ring 56 at the axially outer The end of the flange protruding radially inward and formed by the housing section 60 rests will. The metal ring 56 is attached to the first housing section 58 by a helium arc weld attached.

Ein Drahtgitter 62. das beispielsweise aus goldplattiertem Wolfram bestehen kann, ist an dem dem Hohlleiter zugewandten Ende über den rohrförmigen Gehäuseabschnitt 44 vorgesehen, um die Widerstandsanpassung zwischen dem Hohlleiter 12 und der Elektronenkanone 40 für die elektromagnetischen Wellen zu verbessern, die sich längs des Hohlleiters 12 fortpflanzen. Das Drahtgitter 62 schirmt auch den Hohlleiter gegen Rauschen ab, das von der Elektronenkanone 40 erzeugt wird. Eine Heizspannungsquelle 64 mit einer Spannung von beispielsweise 6,3 V ist an die Leiter 50 und 52 angeschlossen und liefert einen Heizstrom, der für die thermionische Emission von Elektronen aus der Kathode 48 ausreicht. Zwischen der Kathode 48 und dem Gehäuse 10 liegt eine Gleichspannungsquelle 66, welche die Kathode 48 in bezug auf den Hohlleiter 12 negativ vorspannt, um dadurch die emittierten Elektronen in den Hohlleiter 12 zu bringen. Um den Elektronen eine genügende kinetische Energie zu erteilen, sollte die Spannung der Gleichspannungsquelle 66 mindestens 100 und vorzugsweise etwa 150 V betragen. Der von der Kathode 48 ausgehende Elektronenstrom sollte in der Größenordnung zwischen 10 μΑ und 5 mA liegen.A wire grid 62, which can consist of gold-plated tungsten, for example, is attached to the Waveguide facing end provided over the tubular housing portion 44 to adjust the resistance between the waveguide 12 and the electron gun 40 for the electromagnetic waves to improve, which propagate along the waveguide 12. The wire mesh 62 also shields the waveguide against noise generated from the electron gun 40. A heating voltage source 64 for example 6.3 volts is connected to conductors 50 and 52 and provides one Heating current sufficient for the thermionic emission of electrons from the cathode 48. Between The cathode 48 and the housing 10 are connected to a DC voltage source 66, which the cathode 48 with respect to the waveguide 12 negatively biased, thereby the emitted electrons in the waveguide 12 bring. In order to give the electrons sufficient kinetic energy, the voltage should of the DC voltage source 66 be at least 100 and preferably about 150 volts. The one from the Electron current emanating from cathode 48 should be in the order of magnitude between 10 μΑ and 5 mA.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wirdFor a better understanding of the invention

im folgenden eine mathematische Analyse gegeben, die die zur Einleitung und Aufrechterhaltung des Multipactorvorganges notwendigen Beziehungen zwischen verschiedenen Parametern aufzeigt. Diese Beziehungen können bei der Konstruktion eines Multipactorschalters nach der Erfindung verwendet werden.The following is a mathematical analysis that is necessary to initiate and maintain the Multipactor process shows the necessary relationships between various parameters. These relationships can be used in the construction of a multipactor switch according to the invention.

Die Untersuchung setzt voraus, daß zwischen den Sekundärelektronen emittierenden Oberflächen 16 und 18 ein elektrisches Feld der Stärke E in einer Richtung vorhanden ist, die senkrecht zu den Oberflächen 16 und 18 steht, d. h. mit der Richtung des Oberflächenabstandes d in Fig. 1 zusammenfällt. Außerdem wird angenommen, daß die Elektronenbewegung ausschließlich längs der oben erwähnten Richtung des elektrischen Feldes stattfindet. Diese Richtung wird als .\--Richtung bezeichnet.The investigation assumes that there is an electric field of strength E between the secondary electron-emitting surfaces 16 and 18 in a direction which is perpendicular to the surfaces 16 and 18, ie which coincides with the direction of the surface distance d in FIG. In addition, it is assumed that the electron movement takes place exclusively along the above-mentioned direction of the electric field. This direction is called the. \ Direction.

Aus der klassischen Dynamik ist bekannt, daß die auf ein Elektron, das der oben beschriebenen Umgebung ausgesetzt ist, ausgeübte Kraft F gleich · From classical dynamics it is known that the force F exerted on an electron exposed to the environment described above is equal to

F = qEF = qE

ist. worin q die Ladung des Elektrons und E die Stärke des elektrischen Feldes ist. Gemäß dem zweiten Newtonschen Gesetz kann die Gleichung (1) wie folgt umgeformt werden:is. where q is the charge of the electron and E is the strength of the electric field. According to Newton's second law, equation (1) can be transformed as follows:

dt² German ²

qE_ mqE_ m

Hierin ist m die Masse des Elektrons. Unter der Annahme, daß sich E sinusförmig ändert, wird die Gleichung (2) zuHere m is the mass of the electron. Assuming that E changes sinusoidally, equation (2) becomes

d²x dt² d ² x dt ²

sm «> t. sm «> t.

Hierin ist E₀ die maximale Amplitude und w die Frequenz des elektrischen Feldes E. Die Integration der Gleichung (3) ergibtHere, E _{0 is} the maximum amplitude and w is the frequency of the electric field E. The integration of equation (3) gives

dx _ — q dx _ - q
HH

E₀ cos «> t + K₁ . E ₀ cos «> t + K ₁ .

Unter der Annahme, daß die Elektronen Anfang die Geschwindigkeit Null haben, wirdAssuming that the electrons have a velocity of zero at the beginning, will

K₁ =K ₁ =

a E₀ a E ₀

m οm ο

Damit wird die Gleichung (4) zuThis equation (4) becomes

dx _ qE₀ dt dx _ qE ₀ dt

m o>m o>

(1 — COS o) t). (1 - COS o) t).

Die Integration der Gleichung (6) ergibtThe integration of equation (6) gives

mo \mo \

(5)(5)

(6)(6)

(V) emittierenden Oberflächen 16 und 18 in der Beziehung zur Spannungsamplitude V₀ und der Frequenz / des elektrischen Feldes stehen, die Gleichung (12) angibt.(V) emitting surfaces 16 and 18 are related to the voltage amplitude V ₀ and the frequency / electric field given by equation (12).

Eine weitere zur Aufrechterhaltung des Multipactorvorganges notwendige Bedingung ist, daß die Primärelektronen mindestens das Minimum an kinetischer Energie haben, das notwendig ist, um Sekundärelektronen mit dem gewünschten Sekundäremissions-Koeffizienten d herauszuschlagen. Unter der Annahme, daß ein Elektron aus seinem Ruhezustand von einer der Oberflächen 16 oder 18 aus mit seiner Bewegung anfangt, so ist die Energie U, die es beim Durchlaufen der Strecke d aufnimmt, gleichAnother condition necessary to maintain the multipactor process is that the primary electrons have at least the minimum kinetic energy necessary to knock out secondary electrons with the desired secondary emission coefficient d . Assuming that an electron starts moving from its rest state from one of the surfaces 16 or 18, the energy U which it absorbs when it traverses the distance d is the same

U =U =

(13)(13)

Wenn χ = O bei r = O und K₂ = O wird, wird die. Gleichung (7) zuIf χ = O when r = O and K ₂ = O, the. Equation (7)

χ =χ =

₌₌ M^o_ L _ M ^ o_ L _ sin<'>f\sin <'> f \

HJf) V O) J HJf) V O) J

(8)(8th)

Da die Spannung zwischen den Oberflächen 16 und 18 dem Produkt aus elektrischem Feld und dem Abstand der Oberflächen proportional ist, also V = Ed, kann die Gleichung (8) wie folgt umgeschrieben werden:Since the voltage between the surfaces 16 and 18 is proportional to the product of the electric field and the distance between the surfaces, i.e. V = Ed, equation (8) can be rewritten as follows:

Hierin ist ν die Geschwindigkeit des ElektronsHere ν is the speed of the electron

beim Erreichen der gegenüberliegenden Oberfläche.when reaching the opposite surface.

Da die Geschwindigkeit!' aus der Gleichung(11) abgeleitet werden kann, ergibt das Einsetzen der Gleichung (11) in die Gleichung (13)Because the speed! ' from equation (11) can be derived, inserting equation (11) into equation (13) gives

ti - ^X ti - ^X

-9^V°-9 ^V °

fofo

_{x=x =}

_ qV₀ / sin οt\ mv)d \ '''J _ qV ₀ / sin οt \ mv) d \ '''J

(9) Indem man die Gleichung (12) nach V₀ auflöst und das Ergebnis für V₀ in die Klammer auf der rechten Seite der Gleichung (14) einsetzt, erhält man(9) By solving equation (12) for V ₀ and inserting the result for V ₀ in the brackets on the right-hand side of equation (14), one obtains

Hierin ist V₀ die Amplitude der Spannung und d der Oberfläclienabstand gemäß Fig. 1.Here, V _{0 is} the amplitude of the voltage and d is the surface distance according to FIG. 1.

Wie oben erwähnt, erfordert die zeitliche Synchronisation zwischen den Elektronen und dem elektrischen Feld, daß die Laufzeit, die die Elektronen zum Durchlaufen des Abstandes d zwischen den Oberflächen 16 und 18 benötigen, gleich einem ungeraden Vielfachen einer Halbperiode des elektrischen Feldes ist. Mathematisch ausgedrückt muß die Laufzeit t folgende Gleichung erfüllen:As mentioned above, the time synchronization between the electrons and the electric field requires that the travel time required for the electrons to travel the distance d between the surfaces 16 and 18 be equal to an odd multiple of a half cycle of the electric field. Expressed mathematically, the running time t must satisfy the following equation:

U =U =

2 qV₀ 2 qV ₀

.τ(2π-1).τ (2π-1)

(15)(15)

Durch die Umwandlung in Elektronenvolt ergibt sichThe conversion into electron volts results in

U =U =

^-eV.^ -eV.

.τ (2/Ι-1).τ (2 / Ι-1)

(16)(16)

(10)(10)

Hierin hat das elektrische Feld die Frequenz /' = -^- Here the electric field has the frequency / '= - ^ -

und ist η eine beliebige ganze Zahl. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Multipactorvorgang auch dann noch auftritt, wenn die Elektronenlaufzeiten nicht genau (2 η — 1) Halbperioden gleich sind, ja sogar auch noch dann, wenn die Elektronen zu Beginn des Zyklus leicht außer Phase sind.and η is any integer. It should be noted, however, that the multipactor process still occurs when the electron transit times are not exactly (2 η - 1) half-periods, even when the electrons are slightly out of phase at the beginning of the cycle.

Durch Einsetzen der Gleichung (10) in die Gleichung (6) wird die Eleklronengeschwindigkeil Tür x = d: Substituting equation (10) into equation (6), the electron speed wedge door x = d:

Bei der Konstruktion von Multipactorvorrichtungen ist es zweckmäßiger, vom Leistungspegel statt von der gespeicherten Energie als Konstruktionsparameter Gebrauch zu machen. Da der Leistungsdurchfluß durch irgendeinen passiven Wellenleiter mit verringerter Phasengeschwindigkeit gleich dem Produkt aus der in der Längeneinheit gespeicherten Energie und der Gruppengeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle in dem interessierenden Bereich ist, ist der Leistungsfluß pro Längeneinheit P₁ durch folgende Gleichung gegeben:In designing multipactor devices, it is more convenient to use power level as a design parameter rather than stored energy. Since the power flow through any passive waveguide with reduced phase velocity is equal to the product of the energy stored in the unit of length and the group velocity of the electromagnetic wave in the region of interest, the power flow per unit length P _{1 is given} by the following equation:

dxdx

dldl

ti mfdti mfd

(H)(H) (17)(17)

Hierin bedeuten 17, die gespeicherte Energie pro Längeneinheit und v_(l die Gruppengeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle, die aus einem o>-j>-O'vc\- gramm des betrachteten Wellenleiters mit verringerter Phasengeschwindigkeit bestimmt werden kann. Die pro Längeneinheit in einem Multipaclorschalter gespeicherte Energie gemäß den Fig. 1 und 2 ist durch folgende Gleichung gegeben:17 denotes the stored energy per unit length and v _(l the group velocity of the electromagnetic wave, which can be determined from an o>-j>-O'vc \ - gram of the waveguide under consideration with reduced phase velocity. The per unit length in a multipaclor switch Stored energy according to FIGS. 1 and 2 is given by the following equation:

Wenn man die Gleichung (10) in die Gleichung (9) einsetzt, erhält man für χ — d in gleicher Weise (18)Inserting equation (10) into equation (9), one obtains for χ - d in the same way (18)

t] V₁₁Vn- 1) t] V ₁₁ Vn- 1)

4 7, mf² 4 7, mf ²

(12)(12)

Soll daher der Mullipaclorvorgang aullielen, so muß der Abstand.*/zwischen den Sekiindiiieleklionen Hierin ist C₁ die Kapazität pro Längeneinheit zwischen den Oberflächen 16 und 18. C) kann aus folgender Gleichung bestimmt werdenBetween the Sekiindiiieleklionen Herein, C _{1 is} the capacitance per unit length between the surfaces 16 and 18. C) can be determined from the following equation should therefore aullielen the Mullipaclorvorgang, the distance must be. * /

9 ίο9 ίο

Hierin ist f die Dielektrizitätskonstante des Materials Wird ein Multipactorschalter in der oben be-(in diesem Fall Luft) zwischen den Sekundärelektronen schriebenen Weise gebaut, jedoch unter Fortlassung emittierenden Oberflächen, und d und w sind Größen der Elektronenkanone 40 und der zugehörigen SchalgemäßdenFig. lund2.IndemmandieGleichung(19) rung, so beginnt die obenerwähnte Leistungsbegrenin die Gleichung (18) und die sich ergebende Gleichung 5 zung nicht sofort nach dem Einschalten der Vorin Gleichung (17) einsetzt und dann nach V₀ auflöst, richtung. Genauer gesagt besteht eine zeitliche Vererhält man zögerung zwischen, dem Augenblick, in dem eine /ΊΡ d\— den Schwellwertpegel überschreitende Leistung an V₀ = ( ' j². (20) die Vorrichtung gelegt wird und dem Augenblick, ^^f ⁹' io in dem die Multipactorwirkung einsetzt, die dieHere f is the dielectric constant of the material. If a multipactor switch is built in the manner described above (in this case air) between the secondary electrons, but with the omission of emitting surfaces, and d and w are sizes of the electron gun 40 and the associated switchgear according to FIG. lund 2.Indemmand the equation (19), then the above-mentioned power limitation begins in the equation (18) and the resulting equation 5 does not start immediately after switching on the pre-equation (17) and then solves for V ₀ , direction. More precisely, there is a time lag between, the moment when a / ΊΡ d \ - the threshold level exceeding power is applied to V ₀ = ('j ^2. (20) the device and the moment, ^ ^f ⁹ ' io in which the multipactor effect sets in that the

Indem man die Gleichung (20) in die Gleichung Ausgangsleistung auf den Schwellwertpegel begrenzt.By limiting equation (20) into the equation output power to the threshold level.

(12) einsetzt, erhält man ^D!^ese zeitliche Verzögerung, genannt »Einschalt-(12) starts, we get ^D ! ^ese delay called "switch-on

verzögerung«, ist in den F ι g. 4a und 4b veranschau-delay «is shown in the figures. 4a and 4b illustrate

3 / q\ (2 η — 1) / 2 P Υ¹· licht. In F i g. 4 a ist eine Folge von Eingangsleistungs-3 / q \ (2 η - 1) / 2 P Υ ¹ light. In Fig. 4 a is a sequence of input power

d -ψ = \~) ~~Ä—JT- ( j ■ (21) 15 impulsen gezeigt, von denen vier Impulse 70, von d -ψ = \ ~) ~~ Ä - JT- ( j ■ (21) 15 pulses shown, of which four pulses 70, of

\ / ⁷¹J \^h β/ denen jeder einen Leistungspegel hat, der unterhalb\ / ⁷¹ J \ ^h β / each of which has a power level below

Das Einsetzen der Gleichung (20) in die Glei- <Jer Schwellwertleistung P_th liegt die zur EinleitungInserting equation (20) into the equation <Jer threshold power P _th is the introduction

chune (16) ergibt ^der Multipactorwirkung notwendig ist, zuerst empfangen werden und denen eine Serie von Impulsen 72chune (16) gives ^the multipactor effect necessary to be received first and which a series of pulses 72

.2 /2P(CZYy 20 folgt, von denen jeder einen Leistungspegel hat, der.2 / 2P (CZYy 20 follows, each of which has a power level equal to

⁼ π{2η — 1) \ewv J ^e ^^ größer als die Schwellwertleistung P_lh ist. ⁼ π {2η - 1) \ ewv J ^e ^^ is greater than the threshold power P _lh .

⁹ Auf die Impulse der F i g. 4 a hin erscheinen bei ⁹ On the impulses of F i g. 4 a appear at

Die Gleichungen (21) und (22) sind bei der Kon- einem Multipactorschalter bekannter Konstruktion, struktion eines Multipactorschalters für niedere d. h. ohne Elektronenkanone 40 und zugehörige Schal-Leistungen nützlich, der eine Konstruktion gemäß 25 tung, am Ausgang die Impulse nach F i g. 4b. Wie den Fig. 1 und 2 hat. Der kleinste Leistungspegel, man aus F i g. 4b ersieht, werden die Impulse 70, bei dem der Multipactorvorgang auftreten soll, ist die unterhalb der Schwellwertleistung P_th liegen, im einer der gegebenen Konstruktionsparameter. Da wesentlichen unverändert durchgelassen. Obwohl die o_g aus einem m-/?-Diagramm ermittelt werden kann Multipactorwirkung nun allmählich einsetzt und und w und / gemäß der erwünschten Frequenz- 30 der Rest der Impulse 72 auf den Schwellwertpegel charakteristik des Wellenleiters mit verringerter Pha- gedämpft wird, wie es die Impulse 72' nach F i g. 4 b sengeschwindigkeit gewählt werden können, können zeigen, liegt eine Einschaltverzögerung T_D vor, wähder Oberflächenabstand d und die kleinste Energie U, rend der zu hohe Energiebeträge den Schalter die notwendig ist, um die Multipactorwirkung aufrecht- passieren. Die Dauer der Verzögerung T_D ist der zuerhalten, berechnet werden. Es wurde ermittelt, daß 35 Zeit direkt proportional, in der der Schalter nicht zur Erreichung optimaler Ergebnisse η gleich 1 oder 2 betrieben worden ist, und ist umgekehrt proportional sein sollte und daß U etwa zwischen 200 und 2000 eV der Temperatur und dem Pegel der Eingangsleistung, liegen sollte, je nachdem, welches spezielle Sekundär- die dem Schalter zugeführt wird,
elektronen emittierende Material benutzt wird. Wie oben erwähnt, beseitigt die Elektronenkanonen-The equations (21) and (22) are useful in the connection of a multipactor switch of known construction, construction of a multipactor switch for low, ie without electron gun 40 and associated switching powers, which has a construction according to 25, at the output the pulses according to FIG . 4b. As has FIGS. 1 and 2. The smallest power level, one can see from Fig. 4b, the pulses 70 at which the multipactor process is to occur, which are below the threshold power P _th, are one of the given design parameters. Since essentially unchanged. Although the o _g of a m - / -? Diagram can be determined Multipactorwirkung now gradually begins and and w and / according to the desired frequency 30, the rest of the pulses 72 to the threshold characteristic of the waveguide of reduced phases is attenuated as it the pulses 72 'of FIG. 4 sensor speed can be selected, can show that there is a switch-on delay T _D , while the surface distance d and the smallest energy U, rend the excessive amounts of energy that is necessary to maintain the multipactor happening the switch. The duration of the delay T _D is the one to be obtained, to be calculated. It has been determined that the time in which the switch has not been operated to achieve optimal results η equal to 1 or 2 and should be inversely proportional and that U should be approximately between 200 and 2000 eV of the temperature and the level of the input power has been determined , should be, depending on which special secondary which is fed to the switch,
electron emitting material is used. As mentioned above, the electron gun eliminates

Die Gleichung (22) gibt die Mindestelektronen- 40 anordnung nach der Erfindung die obenerwähnte energie U an, die notwendig ist, um die Multipactor- Einschaltverzögerung und gewährleistet dadurch einen wirkung im Hinblick auf einen gewünschten Lei- im wesentlichen augenblicklichen Beginn der Multistungspegel einzuleiten. Wenn daher die Eingangs- pactorwirkung auf Eingangsimpulse hin, die oberleistung unterhalb dieses kritischen oder Schwell- halb des Schwellwertpegels liegen. Die Elektronenpegels liegt, beginnt die Multipactorwirkung nicht, 45 kanone 40 bestrahlt einen Teil desjenigen Gebietes, und die Leistung wird durch den Schalter ohne in dem der Multipactorvorgang stattfindet, mit einem wesentliche Dämpfung übertragen, abgesehen von Elektronenstrom von einer bestimmten Mindestder Einfügungsdämpfung des kalten Schalters. Wenn größe, von z. B. 10 μΑ, dessen Elektronen eine andererseits die Eingangsleistung größer ist als der kinetische Energie von einer bestimmten Mindest-Schwellwertpegel, werden die Elektronen im Spalt d 50 größe, z. B. 100 eV, haben. Wenn dieser Elektronenbeschleunigt und schlagen Sekundärelektronen her- strom in das Multipactorgebiet gestrahlt wird, beaus, die in Phase mit dem elektrischen Feld sind, ginnt der Multipactorvorgang sofort nachdem der so daß sich schnell ein Strom zwischen den Ober- Pegel der Eingangsleistung die Schwellwertleistung P_lh flächen 16 und 18 aufbaut. Die Stromdichte wird überschreitet. Die Wirkung ist in der F i g. 4c verdurch Raumladungskräfte begrenzt, die einige Elek- 55 anschaulicht, die die Ausgangsleistung eines Multitronen außer Synchronismus mit dem elektrischen pactorschalters nach der Erfindung als Funktion Felde bringen und dadurch einen Gleichgewichts- der Eingangsimpulse nach F i g. 4a zeigt. Wie man zustand herstellen. Wenn die Elektronen in dem sieht, werden die ersten vier Impulse 70, die unterSpalt d hin und her beschleunigt werden, so absor- halb des Schwellwertleistungspegels P_th liegen, auch bieren sie aus dem elektrischen Feld Energie. Diese 60 hier im wesentlichen ohne Veränderung durchgelassen. Energie wird in Verlustleistung umgewandelt, wenn Jedoch ist keiner der Eingangsimpulse 72, die den die Elektronen auf die Oberflächen 16 und 18 auf- Schwellwertpegel P„, überschreiten, in der Lage, den treffen. Wenn daher die Eingangsleistung, die dem Schalter zu passieren, sondern es werden alle Impulse Schalter zugeführt wird, den Schwellwertpegel über- 72 im wesentlichen auf den Schwellwertpegel P_lh schreitet, beginnt die Multipactorwirkung, durch 65 begrenzt, wie es die Ausgangsimpulse 72' nach F i g. 4c die den elektromagnetischen Wellen Leistung cnl- /eigen. Der Mullipactorschalter nach der Erfindung /■\ücn und die Ausgangsleistung im wesentlichen auf ist demnach in der Lage, Einschaltverzögerungen '·. Ii-. ^!|\verfpcf>el begrenzt wird. auszuschließen und den Durchgang aller ImpulseEquation (22) specifies the minimum electron arrangement according to the invention, the abovementioned energy U , which is necessary to initiate the multipactor switch-on delay and thereby ensures an effect with regard to a desired electrical output, essentially instantaneous onset of the multi-power level. Therefore, if the input pactor effect on input pulses, the upper power is below this critical or threshold half of the threshold value level. If the electron level is lower, the multipactor effect does not start, 45 cannon 40 irradiates a part of that area, and the power is transmitted through the switch without the multipactor process taking place, with substantial attenuation, apart from electron flow with a certain minimum insertion loss of the cold switch. If size, from z. B. 10 μΑ, whose electrons on the other hand the input power is greater than the kinetic energy of a certain minimum threshold level, the electrons in the gap d 50 size, z. B. 100 eV have. When this electron accelerates and secondary electrons hit back into the multipactor area, but which are in phase with the electric field, the multipactor process starts immediately after the so that a current quickly between the upper level of the input power and the threshold power P _lh 16 and 18 builds up. The current density is exceeded. The effect is shown in FIG. 4c is limited by space charge forces, which illustrate some electrons that bring the output power of a multitron out of synchronicity with the electric pactor switch according to the invention as a function of fields and thereby an equilibrium of the input pulses according to FIG. 4a shows. How to make state. When the electrons are seen in the, the first four pulses 70, which are accelerated back and forth under gap d , are so below the threshold power level P _th , they also generate energy from the electric field. These 60 are passed through here essentially without change. Energy is converted into power dissipation if, however, none of the input pulses 72 which exceed the threshold value level P ″ which the electrons on the surfaces 16 and 18 exceed are able to hit. If, therefore, the input power to pass the switch, but all pulses are fed to the switch, exceeds the threshold level 72 essentially to the threshold level P _lh , the multipactor effect begins, limited by 65, as it does the output pulses 72 'according to F. i g. 4c the electromagnetic wave power cnl- / own. The mullipactor switch according to the invention / ■ \ ücn and the output power essentially on is therefore able to switch on delays. II. ^{! |} \ verfpcf> el is limited. exclude and the passage of all impulses

zu verhindern, die den Schwellwertleistungspegel überschreiten.to prevent exceeding the threshold power level.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Abweichungen von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können sich insbesondere dadurch ergeben, daß bei Ausführungsformen der Erfindung nur einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder mehrere in beliebiger Kombination Anwendung finden.It goes without saying that the invention is not limited to the illustrated embodiment, but rather Deviations from this are possible without departing from the scope of the invention. Deviations of the illustrated embodiment can result in particular from the fact that in embodiments of the invention only some of the features of the invention by themselves or several in any Combination find application.

Claims

Patent claims:

1. Multipactor switch with an electromagnetic wave-conducting device and facilities In this device, the first and second secondary electron emitting surfaces form, which are opposed to each other at a distance, and with means for creating an alternating electric field to the waveguiding device, its frequency in relation to the distance between the first and the second surface, so that an electron movement between the surfaces in synchronism with the change in the electric field is possible, characterized that a device (40) for supplying a certain number of electrons with a certain kinetic energy in the immediate vicinity of the first and second surfaces (16,18) is provided on the electromagnetic wave guiding device (12).

2. Multipactor switch according to claim 1, characterized in that the device (40) one of the secondary electron-emitting surfaces for supplying electrons (16, 18) independent electron source (48) comprising at least parts of the first and second Surface (16, 18) irradiated with electrons.

3. Multipactor switch according to claim 1 or 2, characterized in that the electrons supplied form an electron current of more than 10 μΑ.

4. Multipactor switch according to one of the preceding claims, characterized in that that the determined kinetic energy of the electrons is at least 100 eV.

5. Multipactor switch according to one of the preceding claims, characterized in that that the first and second surfaces (16, 18) are arranged parallel to one another, that the at least one electric field extending perpendicular to the first and second surfaces (16, 18) extending component has that the frequency / the alternating electric field in a such a relationship to the distance between the first and the second surface (16, 18), which allows the electrons to travel the distance in a time that is substantially

is equal, where η is a positive integer

Number is, and that the electrons delivered in the electromagnetic wave guiding device (12) enter in a direction substantially perpendicular to the direction of the electrical Field component stands.

6. Multipactor switch according to one of the preceding Claims, characterized in that the electromagnetic wave guiding device (12) extends along a certain direction parallel to the first and second surfaces (16, 18) extends that the wave-guiding device (12) has an opening (46) which is parallel extends to this particular direction, and that the electron supplying device (40) a Electron gun with a thermionic, electron-emitting cathode (48) which arranged outside the waveguiding device (12) in the vicinity of the opening (46), is.

7. Multipactor switch according to claim 6, characterized in that in the opening (46) means (62) for improving the resistance matching between the waveguides Device (12) and the electron gun (40) for those propagating in the device Waves is provided.

8. Multipactor switch according to claim 6. Or 7, characterized in that a device (62) for shielding the die in the opening (46) electromagnetic wave-guiding device (12) is arranged against noise from the Electron gun (40) is generated.

9. Multipactor switch according to claim 7 or 8, characterized in that the device in the opening (46) is a wire mesh (62).

10. Multipactor switch according to one of the preceding claims, characterized in that that the wave-guiding device (12) is a comb-like band-pass filter.

1 sheet of drawings

809519/227 3.68 ® Bundesdruckerei Berlin809519/227 3.68 ® Bundesdruckerei Berlin