Die Erfindung betrifft eine Lauffeldverstärkerröhre, insbesondere für hohe Leistungen, bei der der Elektronenstrahl
auf einer in etwa wendeiförmigen Bahn rein elektrostatisch zwischen einem Außenleiter ohne
Verzögerungseigenschaften und einem konzentrisch zum Außenleiter angeordneten Innenleiter, der gegenüber
dem Außenleiter mit einem positiven Gleichpotential beaufschlagbar ist, gebündelt geführt ist und
bei der der Innenleiter als Verzögerungsleitung ausgebildet ist, die sich ihrerseits wendelförmig um die
Systemachse (Röhrenachse) herumwindet, die zu verstärkenden elektromagnetischen Wellen längs derselben
insbesondere also azimutal verzögert fortschreiten. The invention relates to a running field amplifier tube, in particular for high powers, in which the electron beam
on an approximately helical path purely electrostatically between an outer conductor without
Delay properties and an inner conductor arranged concentrically to the outer conductor, the opposite one
a positive DC potential can be applied to the outer conductor, is guided in a bundled manner and
in which the inner conductor is designed as a delay line, which in turn is helically around the
System axis (tube axis) winds around, the electromagnetic waves to be amplified along the same
in particular, progress with a delay in azimuth.
Lauffeldröhren dieser Art sind bereits im älteren !5
deutschen Patent 1255 208 vorgeschlagen. Dabei wird der Elektronenstrahl längs einer im wesentlichen
wendeiförmigen Bahn im Raum zwischen einer Außenelektrode ohne Verzögerungseigenschaft und
einer dazu konzentrischen, periodisch durchbroche- so
nen Innenelektrode rein elektrostatisch geführt. Die periodisch durchbrochene Innenelektrode bildet den
die Verzögerungseigenschaft bedingenden Teil einer Verzögerungsleitung, die sich wendelartig um die
Röhrenachse (Elektronenstrahlachse) herumwindet. ag
Längs ihrer Bahnen stehen die Elektronen in Wechselwirkung mit einer von der Verzögerungsleitung geführten
elektromagnetischen Welle, die neben einer axialen Verzögerung infolge der Wendelstruktur insbesondere
auch noch eine azimutale Verzögerung infolge der beispielsweise Interdigitalstruktur aufweisenden
Innenelektrode erfährt. Bei der Wechselwirkung geben die Elektronen Energie an die azimutal verzögert
fortschreitende Welle ab. Die Elektronen werden also gebremst, was zur Folge hat, daß die Elektronen
auf Gleichgewichtsbahnen mit geringerem Radius gelangen und somit ihr radialer Abstand von
der Innenelektrode sich verkleinert. Der Kopplungsfaktor zwischen dem Elektronenstrahl und der Welle
auf der Verzögerungsleitung nimmt dadurch längs der Entladungsbahn stetig zu.Lauffeldröhren of this type are already proposed in the older! 5 German patent 1255 208. In this case, the electron beam is longitudinally pure out a substantially helical path in space between an outer electrode without delay property and a concentric thereto periodically durchbroche- so nen inner electrode electrostatically. The periodically perforated inner electrode forms the part of a delay line which determines the delay property and which winds helically around the tube axis (electron beam axis). ag Along their orbits, the electrons interact with an electromagnetic wave carried by the delay line, which, in addition to an axial delay due to the helical structure, also experiences an azimuthal delay due to the internal electrode, for example, which has an interdigital structure. During the interaction, the electrons give off energy to the azimuthally delayed advancing wave. The electrons are thus slowed down, which has the consequence that the electrons get on equilibrium orbits with a smaller radius and thus their radial distance from the inner electrode is reduced. The coupling factor between the electron beam and the wave on the delay line thereby increases steadily along the discharge path.
Bei den geschilderten vorgeschlagenen Lauffeldröhren ist die Geschwindigkeit der Elektronen beim
Eintritt in die etwa wendeiförmige Bahn so bemessen, daß ihre Winkelgeschwindigkeit gleich oder geringfügig
größer als die Phasenwinkelgeschwindigkeit der mit dem Elektronenstrahl gekoppelten Wellen auf der
Verzögerungsleitung ist. Man ist dabei von der Annahme ausgegangen, daß ähnlich wie beim Magnetron
die Elektronen ihre Winkelgeschwindigkeit beibehal- So
ten, wenn sie durch Abgabe kinetischer Energie an die Welle auf eine Gleichgewichtsbahn mit geringerem
Radius gelangen. Demnach müßte der ursprünglich vorhandene Synchronismus zwischen den Elektronen
und einer längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Welle über die Länge der Entladungsbahn
aufrechterhalten bleiben, was zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades der Röhre erforderlich ist.In the proposed running wave tubes described, the speed of the electrons when entering the approximately helical path is such that their angular speed is equal to or slightly greater than the phase angular speed of the waves coupled to the electron beam on the delay line. It is assumed that the assumption that similar to the magnetron electron beibehal- their angular velocity So th, as they pass through delivery of kinetic energy to the shaft to a balance sheet with smaller radius. Accordingly, the originally existing synchronism between the electrons and a wave advancing along the delay line would have to be maintained over the length of the discharge path, which is necessary to achieve a high efficiency of the tube.
Es hat sich bei Versuchen nun herausgestellt, daß der Wirkungsgrad dieser Röhren erheblich geringer
ist als erwartet. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad solcher Röhren zu
verbessern. Um bei einer Lauffeldröhre der eingangs erwähnten Art einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen,
wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Einschußbedingungen für den Elektronenstrahl derart
gewählt sind, daß die Strahlelektronen beim Eintritt in die in etwa wendeiförmige Bahn eine Winkelgeschwindigkeit
haben, die um einige Prozent kleiner ist als die Phasenwinkelgeschwindigkeit der längs der
Verzögerungsleitung azimutal verzögert fortschreitenden Wellen.Tests have now shown that the efficiency of these tubes is considerably lower
is than expected. The invention is therefore based on the object of increasing the efficiency of such tubes
to enhance. In order to achieve a high degree of efficiency in a Lauffeldtube of the type mentioned above,
is proposed according to the invention that the shot conditions for the electron beam such
are chosen so that the beam electrons have an angular velocity when they enter the approximately helical path
which is a few percent smaller than the phase angular velocity along the
Delay line azimuthally delayed advancing waves.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Winkelgeschwindigkeit der Elektronen beim Übertritt
von einer Bahn mit größerem Bahnradius auf eine Gleichgewichtsbahn mit kleinerem Bahnradius um
das Verhältnis von größerem Bahnradius zu kleinerem Bahnradius größer wird. Falls bereits beim Eintritt
der Elektronen in die in etwa wendeiförmige Bahn Synchronismus zwischen den Elektronen und der auf
der Verzögerungsleitung laufenden Welle bestünde, würden die Elektronen bei ihrer Annäherung an die
Verzögerungsleitung, die durch die Wechselwirkung der Elektronen mit der auf der Verzögerungsleitung
fortschreitenden Welle bedingt ist, aus ihrem synchronen Lauf mit der Welle herauskommen. Bei den
erfindungsgemäßen Einschußbedingungen wird dagegen dieser den Wirkungsgrad der Röhre vermindernde
Nachteil vermieden.The invention is based on the knowledge that the angular velocity of the electrons when crossing
from an orbit with a larger orbit radius to an equilibrium orbit with a smaller orbit radius
the ratio of the larger orbit radius to the smaller orbit radius increases. If already upon entry
of the electrons in the roughly helical path synchronism between the electrons and the
If the delay line existed, the electrons would approach the wave as they approached
Delay line created by the interaction of the electrons with the one on the delay line
advancing wave is conditioned to come out of its synchronous course with the wave. Both
In contrast, the shooting conditions according to the invention will reduce the efficiency of the tube
Disadvantage avoided.