DE1264625B

DE1264625B - Elongated running field pipes for reinforcing extremely short waves, especially millimeter waves

Info

Publication number: DE1264625B
Application number: DE1961S0074294
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Franz Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-06-12
Filing date: 1961-06-12
Publication date: 1968-03-28

Description

Langgestreckte Lauffeldröhre zur Verstärkung von extrem kurzen Wellen, insbesondere Millimeterwellen Die Erfindung betrifft eine langgestreckte Lauffeldröhre zur Verstärkung von extrem kurzen Wellen, insbesondere Millimeterwellen, mit zwei in Elektronenstrahlrichtung hintereinanderliegenden, nur über den Elektronenstrahl miteinander gekoppelten Verzögerungsleitungen, bei der das zu verstärkende Signal (Eingangssignal) in die - in Strahlrichtung gesehen - erste Verzögerungsleitung an deren strahlerzeugerseitigem Ende eingekoppelt und das verstärkte Signal (Ausgangssignal) der zweiten Verzögerungsleitung an deren auffängerseitigem Ende entnommen wird und bei der die erste Verzögerungsleitung an ihrem auffängerseitigen Ende mittels Dämpfungsmaterial reflexionsfrei abgeschlossen ist.Elongated running tube for amplifying extremely short waves, in particular millimeter waves. The invention relates to an elongated running wave tube to amplify extremely short waves, especially millimeter waves, with two one behind the other in the electron beam direction, only via the electron beam delay lines coupled to one another, in which the signal to be amplified (Input signal) into the - seen in the beam direction - first delay line coupled at its end on the jet generator side and the amplified signal (output signal) is taken from the second delay line at its receiver-side end and in which the first delay line at its end on the receiver side by means of damping material is completed without reflection.

Lauffeldröhren dieser Art sind bereits bekannt (man vergleiche hierzu die französische Patentschrift 1041$92 und die USA.-Patentschrift 2 927 832). Dabei sind die beiden Verzögerungsleitungen entweder gemäß der genannten französischen Patentschrift untereinander gleich ausgebildet oder gemäß der genannten USA.-Patentschrift verschiedenartig. Bei den bekannten Lauffeldröhren ist jedoch die zweite Verzögerungsleitung zumindest am auffängerseitigen Ende, an dem das Ausgangssignal entnommen wird, in der für Lauffeldröhren üblichen Weise, d. h. möglichst reflexionsfrei, abgeschlossen.Lauffeldröhren of this type are already known (compare here French patent specification 1041 $ 92 and U.S. patent specification 2,927,832). Included are the two delay lines either according to the said French Patent specification is identical to one another or in accordance with the aforementioned USA patent specification various. In the known run-wave tubes, however, the second delay line is at least at the end on the receiver side from which the output signal is taken, in the usual way for running field tubes, d. H. as free of reflections as possible, closed.

Bei Lauffeldröhren zur Verstärkung von extrem kurzen Wellen, insbesondere Millimeterwellen, besteht das Problem, einen Elektronenstrahl hoher Stromdichte, z. B. von 20 A/cm2, über die gesamte Länge des Verstärkerteils hinreichend gebündelt zu führen. Bei den gebräuchlichen Lauffeldröhren mit einer Verzögerungsleitung in der Länge von 60 bis 100 mm sind dazu sehr starke Magnetfelder erforderlich.In running field tubes for amplifying extremely short waves, in particular Millimeter waves, there is the problem of generating an electron beam of high current density, z. B. of 20 A / cm2, sufficiently bundled over the entire length of the amplifier part respectively. In the case of the common Lauffeldröhren with a delay line in With a length of 60 to 100 mm, very strong magnetic fields are required for this.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baulänge von Lauffeldröhren der in Frage stehenden Art weiter zu verkürzen, um die Magnetanordnung zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls verkleinern zu können.The invention is based on the problem of the overall length of running field tubes of the type in question further to shorten the magnet arrangement to the bundled To be able to reduce guidance of the electron beam.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Lauffeldröhre der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die zweite Verzögerungsleitung als kurz bemessener, abstimmbarer Leitungsresonator ausgebildet ist.To solve the task at hand, the initially mentioned type proposed according to the invention that the second delay line is designed as a short, tunable line resonator.

Unter einem »Leitungsresonator« wird dabei eine Verzögerungsleitung verstanden, die an ihren beiden Enden für die elektromagnetischen Wellen zumindest sehr stark reflektierend abgeschlossen ist. Infolge der bei einer solchen Verzögerungsleitung erzielten Resonanzüberhöhung erhält man schon bei geringen Leitungslängen eine sehr hohe Verstärkung. Da andererseits die Anschwinggefahr eines Leitungsresonators sehr hoch ist, ist dieser kurz bemessen, so daß er nicht anschwingt, also (auch) im Leitungsresonatorabschnitt keine selbsterregten Wellen entstehen. Der Rest der gewünschten Verstärkung wird in der vom Elektronenstrahl zuerst durchlaufenen, am auffängerseitigen Ende stoßfrei bedämpften Verzögerungsleitung erzielt, in die das zu verstärkende Signal (Eingangssignal) am strahlerzeugerseitigen Ende über eine entsprechend breitbandige Kopplungsanordnung eingekoppelt wird. Zur Einstellung auf die Betriebsfrequenz ist der Leitungsresonator abstimmbar ausgebildet.A delay line is called a "line resonator" understood that at their two ends for the electromagnetic waves at least is very reflective. As a result of such a delay line A very high resonance increase is obtained even with short line lengths high gain. On the other hand, the risk of oscillation of a line resonator is very high is high, it is short so that it does not start to oscillate, i.e. (also) in the line resonator section no self-excited waves arise. The rest of the gain you want will in the one traversed by the electron beam first, at the end on the receiver side without impact attenuated delay line into which the signal to be amplified (input signal) at the end of the jet generator via a corresponding broadband coupling arrangement is coupled. The line resonator is used to set the operating frequency designed to be tunable.

Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Lauffeldröhre besteht darin, daß gegenüber den bekannten, in einem breiten Frequenzbereich einsetzbaren Lauffeldverstärkerröhren vergleichbarer Verstärkung. die Länge des Verstärkerteils noch wesentlich verringert werden konnte.The advantage of a running field tube according to the invention is that compared to the known running field amplifier tubes that can be used in a wide frequency range comparable gain. the length of the amplifier part is still significantly reduced could be.

An Hand der zum Teil in schematischer Darstellungsweise gehaltenen Zeichnung soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind die Teile, die zum Verständnis der Erfindung nicht unbedingt notwendig sind, wie z. B. das Elektronenstrahl-Erzeugungssystem, die Mittel zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls und die speziellen Strukturen der Verzögerungsleitungen, nicht dargestellt.On the basis of the partly in schematic representation The drawing is intended to explain an exemplary embodiment of the invention in more detail below will. The parts that are necessary for an understanding of the invention are not essential are necessary, such as B. the electron beam generating system, the means for bundled guidance of the electron beam and the special structures of the delay lines, not shown.

Der Verstärkerteil einer erfindungsgemäßen Lauffeldröhre besteht aus zwei Verzögerungsleitungen 1 und 2, die nacheinander vom Elektronenstrahl entlang der Achse 3 (Röhrenachse) durchlaufen werden und nur über den Elektronenstrahl miteinander gekoppelt sind. Die beiden Verzögerungsleitungen 1 und 2 sind dabei vorteilhaft aus geschichteten Blechschnitten aufgebaut und können z. B. die Form eines Hohlleiters haben, in dem abwechselnd an gegenüberliegenden Wandungsteilen befestigte Querstege angeordnet sind. Das Eingangssignal wird über ein vakuumdichtes Fenster 4 am auffängerseitigen Ende der Röhre und einen vorzugsweise rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Eingangshohlleiter 5, der parallel zu den Verzögerungsleitungen 1 und 2 vom auffängerseitigen Ende der Röhre bis zum strahlerzeugerseitigen Ende der Verzögerungsleitung 1 verläuft, der Verzögerungsleitung 1 stirnseitig eingespeist. Zur Erzielung einer breitbandigen Ankopplung ist der getaperte metallische Längssteg 6 des Eingangshohlleiters 5 praktisch stoßfrei mit einem Metallsteg 7 verbunden, der der Stirnseite der Verzögerungsleitung 1 gegenübersteht und so geformt ist, daß die Eingangsenergie weitgehend reflexionsfrei in die Verzögerungsleitung 1 eingekoppelt wird. An ihrem auffängerseitigen Ende ist die Verzögerungsleitung 1 reflexionsfrei abgeschlossen, wozu an diesem Ende der Verzögerungsleitung 1 ein nach außen sich verjüngender, keilförmiger metallischer Teil 8 angeordnet und zwischen diesem und dem letzten Element der Verzögerungsleitung 1 ein aus Dämpfungsmaterial bestehender, nach außen sich verdickender, keilförmiger Teil 9 eingefügt ist. Die Verzögerungsleitung 2 ist als kurz bemessener, abstimmbarer Leitungsresonator ausgebildet. Entlang der Verzögerungsleitung 1 muß die Verstärkung so kräftig sein, daß längs der Verzögerungsleitung 2 nur noch eine solche Verstärkung, z. B. von 10 db, benötigt wird, daß die an ihren beiden Enden sehr stark reflektierend abgeschlossene Verzögerungsleitung 2 nicht anschwingt.The amplifier part of a running field tube according to the invention consists of two delay lines 1 and 2 running along the electron beam one after the other the axis 3 (tube axis) are traversed and only via the electron beam with each other are coupled. The two delay lines 1 and 2 are advantageous here constructed from layered sheet metal sections and can be, for. B. the shape of a Waveguide have, in which cross webs alternately attached to opposite wall parts are arranged. The input signal is via a vacuum-tight window 4 on the receiver side End of the tube and preferably having a rectangular cross-section Input waveguide 5 parallel to delay lines 1 and 2 from the receiver side The end of the tube runs to the end of the delay line 1 on the jet generator side, the delay line 1 fed in at the end. To achieve a broadband The tapered metallic longitudinal web 6 of the input waveguide 5 is practical for coupling seamlessly connected to a metal web 7, that of the end face of the delay line 1 faces and is shaped so that the input energy is largely free of reflection is coupled into the delay line 1. At their end on the receiver side the delay line 1 is completed without reflection, including at this end of the delay line 1 is an outwardly tapering, wedge-shaped metallic one Part 8 arranged and between this and the last element of the delay line 1 a wedge-shaped one made of damping material, thickening towards the outside Part 9 is inserted. The delay line 2 is designed to be short and tunable Line resonator formed. Along the delay line 1, the gain must be so strong that along the delay line 2 only such a gain z. B. of 10 db, it is required that the very reflective at both ends completed delay line 2 does not start to oscillate.

Das verstärkte Signal (Ausgangssignal) wird aus der Verzögerungsleitung 2 über ein Hohlleiterzwischenstück 10 und ein sich daran anschließendes, vakuumdichtes Fenster 11 ausgekoppelt. Aus Anpassungsgründen ist dabei im Hohlleiterzwischenstück 10 wiederum ein metallischer Längssteg 12 mit in Elektronenstrahlrichtung stetig abnehmender Höhe vorgesehen. Der Längssteg 12 dient gleichzeitig zum Auffangen des Elektronenstrahls und ist hierzu stirnseitig mit einer Bohrung 13 versehen (Strahlauffänger). Das Hohlleiterzwischenstück 10 ist über das Fenster 11 mit einem Ausgangshohlleiter 14 fest gekoppelt, der ein in Längsrichtung des Ausgangshohlleiters 14 verschiebbares Abstimmteil 15 enthält, das zur Abstimmung der als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung 2 dient.The amplified signal (output signal) is made from the delay line 2 via a waveguide intermediate piece 10 and an adjoining, vacuum-tight Window 11 decoupled. For reasons of adaptation, there is an intermediate piece in the waveguide 10 in turn a metallic longitudinal web 12 with continuous in the electron beam direction decreasing height provided. The longitudinal web 12 also serves to catch the Electron beam and is provided with a bore 13 on the front side (beam catcher). The intermediate waveguide piece 10 is connected to an output waveguide via the window 11 14 fixedly coupled, the one in the longitudinal direction of the output waveguide 14 displaceable Tuning part 15 contains that for tuning the delay line acting as a line resonator 2 serves.

Claims

Claims: 1. Elongated running field tube to reinforce extremely short waves, especially millimeter waves, with two in the electron beam direction one behind the other, only coupled to each other via the electron beam, in which the signal to be amplified (input signal) is seen in the direction of the beam - The first delay line is coupled into its end on the jet generator side and the amplified signal (output signal) of the second delay line to their Auffängprseitigem end is taken and where the first delay line at its end on the receiver side, it is closed without reflections by means of damping material is, in that the second delay line (2) is designed as a short, tunable line resonator.

2. Lauffeldtube according to claim 1, characterized in that the second delay line (2) on the collector side via an intermediate waveguide piece containing the electron collector (13) (10) and an adjoining, vacuum-tight coupling window (11) with a Output waveguide (14) is fixedly coupled, the one in the longitudinal direction of the output waveguide (14) contains displaceable tuning part (15).

3. Lauffeld tube according to claim 2, characterized in that the input signal via an input waveguide (5), the parallel to the two delay lines (1, 2) from the au ', catcher side End of the tube to the jet generator-side ground of the first delay line (1) runs, the first delay line (1) is fed in at the end.

4th Lauffeldtube according to claim 3, characterized in that both the input switch (5) and the intermediate waveguide piece (10) one in the electron beam direction have steadily tapering metallic longitudinal web (6, 12) and that the longitudinal web (12) of the waveguide intermediate piece (10) with a bore (13) to catch the Electron beam is provided.

5. running field tube according to claim 4, characterized in that that at the end of the first delay line (1) on the catcher side an to the outside tapered, wedge-shaped metallic part (8) arranged and between this and the last element of the delay line (1) is made of damping material, outwardly thickening, wedge-shaped part (9) is inserted.

6. Lauffeldtube according to claim 5, characterized in that it consists of damping material wedge-shaped part (9) is a graphite wedge. Publications considered: French Patent No. 1041982; U.S. Patent Nos. 2,888,596, 2,927,832. Contemplated Older patents drawn: German Patent No. 1121231.