DE1297765B - Wanderfeldroehre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern - Google Patents

Wanderfeldroehre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern

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DE1297765B
DE1297765B DE1960R0029263 DER0029263A DE1297765B DE 1297765 B DE1297765 B DE 1297765B DE 1960R0029263 DE1960R0029263 DE 1960R0029263 DE R0029263 A DER0029263 A DE R0029263A DE 1297765 B DE1297765 B DE 1297765B
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Osepchuk John M
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/42Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/46Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field the backward travelling wave being utilised

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Description

  • Die Erfindung betrifft Wanderfeldröhren mit gekreuzten statischen und magnetischen Feldern zur Erzeugung oder Verstärkung extrem kurzer elektromagnetischer Wellen, bei welchen der Elektronenstrahl eine Wechselwirkungsstrecke durchsetzt, die seitlich von einer Verzögerungsleitung und einer gegenüber der Verzögerungsleitung mit einem höheren Gleichpotential beaufschlagten, gegenüber der Verzögerungsleitung also positiv gehaltenen Bezugselektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) begrenzt ist, und innerhalb welcher die Strahlelektronen zumindest zu Beginn der Wechselwirkungsstrecke auf ausgeprägten Zykloidenbahnen verlaufen.
  • Bei Wanderfeldröhren dieser Art, welche beispielsweise aus der französischen Patentschrift 976 677 bekannt sind, wird der Elektronenstrahl nahe der Verzögerungsleitung in die Wechselwirkungsstrecke eingeführt und durch Anlegen eines gegenüber demjenigen der Leitelektrode negativen Potentials an die Verzögerungsleitung dafür Sorge getragen, daß keine Strahlelektronen an der Verzögerungsleitung absorbiert werden, so daß die Strahlelektronen in einem in der Wechselwirkungsstrecke auftretenden Hochfrequenzfeld eine Phasenfokussierung erfahren und in Energieaustausch mit dem genannten Hochfrequenzfeld treten.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die mit einer gegenüber der Leitelektrode negativ gehaltenen Verzögerungsleitung erzielbare Phasenfokussierung bei den bekannten Wanderfeldröhren zu einer phasenungünstigen Dichtemodulation des Elektronenstrahls führt.
  • Andererseits wird zwar bei gegenüber der Leitelektrode positiv gehaltener Verzögerungsleitung eine günstige Dichtemodulation des Elektronenstrahls durch Phasenfokussierung erhalten, doch ergibt sich auf Grund einer starken Absorption von Strahlelektronen aus einer beispielsweise gemäß der deutschen Patentschrift 873 726 gegenüber der Leitelektrode positiv gehaltenen Verzögerungsleitung ein schlechter Wirkungsgrad dieser bekannten Röhren.
  • Durch die Erfindung soll demgemäß die Aufgabe gelöst werden, in Wanderfeldröhren der eingangs genannten Art eine günstige Dichtemodulation des Elektronenstrahls bei gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades derartiger Röhren zu erzielen.
  • Dise Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Ausnutzung eines Elektronenauswahleffekts zur Strahldichtemodulation erzielt. Im einzelnen wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Wanderfeldröhren der oben kurz beschriebenen Art die Anordnung und Bemessung der statischen Felder so ist, daß durch das angefachte (im Fall der Erzeugung) oder zu verstärkende (im Fall der Verstärkung) Wellenfeld solche Zykloidenbahnen hervorrufbar sind, daß zu Beginn der Wechselwirkungsstrecke ein Großteil der hinsichtlich des Wellenfeldes der Verzögerungsleitung in ungünstigen Phasenbereichen gelegenen Strahlelektronen von der Verzögerungsleitung absorbiert wird (intensivierte Strahldichtemodulation durch Elektronenauswahl).
  • Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist die Wanderfeldröhre eine zusätzliche Steuerelektrode (Phaseneinstellelektrode) auf, die nahe dem strahlerzeugerseitigen Ende der Leitelektrode in einem - Ausschnitt der Leitelektrode gleichstrommäßig von dieser isoliert angeordnet und mit einem vom Gleichpotential der Leitelektrode verschiedenen Gleichpotential beaufschlagt ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei wird auch der erfindungsgemäß zur Anwendung kommende Elektronenauswahleffekt im einzelnen beschrieben und erklärt. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine schematische Abbildung einer Wechselwirkungsstrecke mit negativ geladener Verzögerungsleitung zur Erläuterung des Phasenfokussierungseffekts, F i g. 2 eine schematische Abbildung einer Wechselwirkungsstrecke mit negativ geladener Verzögerungsleitung zur Erläuterung des Elektronenauswahleffekts, F i g. 3 den grundsätzlichen Aufbau einer Wanderfeldröhre, in welcher von dem Elektronenauswahleffekt Gebrauch gemacht wird, F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer Wanderfeldröhre nach der Erfindung mit einer Phaseneinstellelektrode und F i g. 5 eine weitere Form einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre mit kreisförmig gekrümmter Wechselwirkungsstrecke.
  • F i g. 1 zeigt eine Wechselwirkungsstrecke, die seitlich von einer Verzögerungsleitung 15 und einer im folgenden als Leitelektrode bezeichneten Bezugselektrode 16 ohne Verzögerungseigenschaften begrenzt ist. Die Verzögerungsleitung 15 ist gegenüber der Leitelektrode 16 auf negativem Potential gehalten. Durch die Wechselwirkungsstrecke bewegen sich Elektronen längs einer Bahn 25 mit der Geschwindigkeit VE, welche mit der Geschwindigkeit der Grundwelle eines Hochfrequenzfeldes übereinstimmt, das sich längs der Verzögerungsstrecke 15 in gleicher Richtung mit der Bewegung der Srahlelektronen, beispielsweise also von links nach rechts, ausbreitet. Das sich hierbei einstellende, im wesentlichen mit der Geschwindigkeit der Strahlelektronen nach rechts laufende Feldbild ist in F i g. 1 wiedergegeben. Außerdem wird durch geeignete Mittel, beispielsweise durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten, ein Magnetfeld B erzeugt, dessen Feldlinien senkrecht zu den Kraftlinien des zwischen Leitelektrode 16 und Verzögerungsleitung 15 wirksamen, mit EDc bezeichneten statischen elektrischen Feldes verlaufen. Für ein Elektron, dessen Geschwindigkeit ist, erscheint also das Hochfrequenzfeld stationär. Man erkennt aus F i g. 1, daß die transversale KomponenteE, des Hochfrequenzfeldes in den Bereichen a und c die gleiche, im Bereich b die entgegengesetzte Richtung wie das statische elektrische Feld EDC aufweist, so daß das resultierende elektrische Feld in den Bereichen a und c stärker, im Bereich b jedoch schwächer als das statische elektrische Feld EDC ist.
  • Wird also ein Elektron, dessen Bewegung keine Kreisbahnkomponente enthält, im Punkt 17 mit einer Geschwindigkeit eingeschossen, die der Phasengeschwindigkeit der Wanderwelle gleich ist, so wird dieses Elektron auf Grund des im Bereich a durch das Hochfrequenzfeld verstärkten elektrischen Feldes beschleunigt, da gilt. Dieses Elektron bewegt sich dann längs der Kurve 18 senkrecht zu den Kraftlinien, bis es auf die Verzögerungsleitung auftrifft und dort absorbiert wird. Entsprechende überlegungen zeigen, daß ein Elektron im Punkt 19 verzögert wird und sich längs der Kurve 20 gegenüber dem Hochfrequenzfeld bewegt, bis es an der Verzögerungsstrecke absorbiert wird. Ein Elektron erfährt im Punkte 21 eine Beschleunigung, wandert gegenüber dem Hochfrequenzfeld längs der Kurve 22 und wird schließlich ebenfalls an der Verzögerungsstrecke absorbiert.
  • Diese Wirkung des Hochfrequenzfeldes auf die Strahlelektronen ist der bekannte Phasenfokussierungseffekt, welcher jedoch zu einer Konzentration der Elektronen im ungünstigen Phasenbereich führt, wo die Elektronen gegen die negativ gehaltene Verzögerungsleitung hin getrieben werden und folglich keine potentielle Energie an das Hochfrequenzfeld abgeben können.
  • In F i g. 2 der Zeichnungen stimmen die Orientierung der statischen Felder und das von der Grundwelle des Hochfrequenzfeldes erzeugte Feldbild mit den Verhältnissen nach F i g. 1 der Zeichnungen überein. Im Gegensatz zu der Darstellung nach F i g. 1 besitzen jedoch längs der Bahn 25 in die Wechselwirkungsstrecke eingeschossene Strahlelektronen außer der in Richtung der Wechselwirkungsstrecke weisenden Geschwindigkeitskomponente VE eine Kreisbahnkomponente, welche sich in dem sich nach rechts bewegenden Feldbild gemäß F i g. 2 der Zeichnungen jeweils als geschlossene Kreisspur 24 bzw. 27 darstellt.
  • Es sei zunächst ein Elektron 23 betrachtet, welches sich in einem günstigen Phasenbereich des Hochfrequenzfeldes befindet und sich auf der Kreisbahn 24 bewegt. Das Elektron 23 wird unter dem Einfluß des günstigen Phasenbereichs des Hochfrequenzfeldes nach oben gegen die positiv geladene Leitelektrode 16 bewegt, so daß das Elektron im unteren Umkehrpunkt der Kreisbahn die Verzögerungsleitung nicht mehr tangiert und folglich von dieser nicht absorbiert wird. Allmählich verschiebt sich die Kreisbahn des Elektrons 23 immer näher gegen die Leitelektrode 16 hin, wobei Energie an das Hochfrequenzfeld abgegeben wird. Da das Hochfrequenzfeld unmittelbar an der negativ geladenen Verzögerungsleitung die größte Intensität und an der Leitelektrode die geringste Intensität hat und weil die Elektronen im Mittel in ziemlicher Nähe der Verzögerungsleitung in das Feld eingeschossen werden, findet zu Anfang eine starke Wechselwirkung zwischen den Strahlelektronen und dem Hochfrequenzfeld statt. Die Wechselwirkung wird allmählich in dem Maße schwächer, in welchem sich die Elektronen im günstigen Phasenbereich mehr und mehr gegen die positive Leitelektrode 16 hin bewegen.
  • Betrachtet man nun das Elektron 27, welches sich mit Bezug auf das Hochfrequenzfeld in einem ungünstigen Phasenbereich desselben auf der Kreisbahn 27 bewegt, so zeigt sich, daß dieses Elektron unter dem Einfluß des Hochfrequenzfeldes nach unten gegen die Verzögerungsleitung 15 gedrängt wird, so daß die Kreisbahn 27 schließlich die Verzögerungsleitung an einer Stelle schneidet und das Elektron absorbiert wird. Es findet also eine Elektronenauswahl durch Absorption der in ungünstigen Phasenbereichen befindlichen Strahlelektronen an der Verzögerungsleitung statt, wobei die Elektronen mit verminderter kinetischer Energie auf die Verzögerungsleitung auftreffen und dadurch eine bedeutend geringere Erwärmung der Verzögerungsleitung verursachen. Die im Elektronenstrahl verbleibenden Elektronen befinden sich nach dieser Auswahl hauptsächlich in einem günstigen Phasenbereich, so daß eine phasengünstige Dichtemodulation des Elektronenstrahls erzielt wird. Es sei noch darauf hingewiesen, daß Raumladungseinflüsse die Wirksamkeit der Elektronenauswahl unterstützen, so daß außerordentlich stabile Verhältnisse vorliegen.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre ist in F i g. 3 der Zeichnungen dargestellt. Man erkennt die verschiedenen Elektroden einer Wanderfeldröhre des M-Typs und die an die Elektroden angeschlossenen Spannungsquellen. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem ist durch die Kathode 41 und eine Beschleunigungselektrode 42 angedeutet und liegt am einen Ende der Röhre, eine Kollektorelektrode 43 liegt an dem gegenüberliegenden Ende. Eine Verzögerungsleitung 44 ist im Abstand von einer Leitelektrode 45 eingebaut. Die beiden Elektroden 44 und 45 sind an eine Gleichspannungsquelle, beispielsweise eine Batterie 46, angeschlossen, so daß die Verzögerungsleitung gegenüber der Leitelektrode negativ geladen ist. Damit wird ein elektrisches Feld EDC zwischen diesen beiden Elektroden erzeugt. Senkrecht zu dem elektrischen Feld EDC liegt ein magnetisches Gleichfeld B, so daß die Elektronen dem kombinierten Einfluß der gekreuzten Felder ausgesetzt sind und sich, von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem kommend, durch die gekreuzten Felder hindurch gegen die Kollektorelektrode 43 hin bewegen. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem ist so aufgebaut, daß die Bewegung der ausgesandten Elektronen eine Kreisbahnkomponente erhält. Somit bewegen sich die Elektronen auf Zykloidenbahnen, da die Elektronenbewegung sich unter dem Einfluß der gekreuzten Felder aus einer Kreisbewegung und einer gleichzeitig stattfindenden translatorischen Bewegung zusammensetzt. Wenn keine anderen Felder vorhanden sind, bewegt sich ein Elektron fortwährend auf einer Zykloidenbahn, sobald es auf einer bogenförmigen Bahn aus der Kathode ausgetreten ist, wie dies durch die gestrichelte Linie 47 angedeutet ist.
  • Eine sich entlang der Verzögerungsleitung 44 ausbreitende Welle hat jedoch ein Hochfrequenzfeld, unter dessen Einfiuß die Elektronen sich auf die Verzögerungsleitung hin- oder von ihr wegbewegen. Die Bewegungsrichtung hängt davon ab, in welchem Phasenbereich des Hochfrequenzfeldes die Elektronen sich befinden. Wenn sich daher eine elektromagnetische Welle längs der Verzögerungsleitung ausbreitet, bewegt sich ein Teil der der Bahn 47 folgenden Elektronen gegen die negativ geladene Verzögerungsleitung 44 und wird dort absorbiert, während ein anderer Teil nach oben in Richtung der positiv geladenen Leitelektrode 42 gezogen wird und mit dem Hochfrequenzfeld in Wechselwirkung steht. Elektronen, welche die Wechselwirkungsstrecke zwischen der Leitelektrode und der Verzögerungsleitung vollständig durchlaufen haben, werden an der Kollektorelektrode 43 absorbiert. Diese liegt an einer kleineren Spannung als die Leitelektrode 45. Die Kollektorelektrode muß allerdings nicht unbedingt ein unabhängiges Bauelement sein, sondern kann auch einen Teil der Leitelektrode 45 bilden. Wenn man jedoch eine unabhängige Kollektorelektrode verwendet, kann der Strahl bei einer kleineren Spannung aufgefangen werden; dadurch wird die entstehende, von der Röhre abzuleitende Wärme verringert. Wenn die Röhre nach F i g. 3 als Oszillator benutzt wird und die Verzögerungsleitung 44 entsprechend ihrem Aufbau eine Rückwärtsgrundwelle erregt, kann die Ausgangsschwingung über ein Ausgangskoppelglied 48 abgenommen werden, welches an das kathodenseitige Ende der Verzögerungsleitung angeschlossen ist. Da jedoch das zu der Rückwärtswelle der Verzögerungsleitung gehörige Hochfrequenzfeld an dem kathodenseitigen Ende seine größte Intensität und an dem kollektorseitigen Ende seine geringste Intensität aufweist, wird durch das intensive Hochfrequenzfeld an dem kathodenseitigen Ende der Verzögerungsleitung eine unmittelbar wirksame Elektronenauswahl bewirkt, sobald der Elektronenstrahl aus dem Strahlerzeugungssystem austritt.
  • Beim anfänglichen Eintritt eines Elektronenstrahls in die Wechselwirkungsstrecke, werden durch Störbereiche im Strahl in der Verzögerungsleitung Wellen erregt, so daß ein Hochfrequenzfeld im wesentlichen gleichzeitig mit dem Elektronenstrahl auftritt. Auf diese Weise erfolgt bei Oszillatorröhren der Anstoß zur Elektronenauswahl. Eine Oszillatorröhre mit negativ geladener Verzögerungsleitung ist besonders vorteilhaft; weil die Elektronen auf einer in der Nähe der Verzögerungsleitung verlaufenden bogenförmigen Bahn eingeschossen werden und daher mit dem zunächst schwachen Hochfrequenzfeld in unmittelbarer Nähe der Verzögerungsleitung in Wechselwirkung treten können, bevor die Schwingungen eine größere Stärke erreicht haben.
  • Wenn die Röhre nach F i g. 3 eine Verzögerungsleitung zur Erregung einer Rückwärtsgrundwelle enthält und als Verstärkerröhre verwendet wird, wird das Eingangssignal über das Koppelglied 49 an die Verzögerungsleitung 44 gelegt, so daß in der Wechselwirkungsstrecke sogleich ein Hochfrequenzfeld merklicher Stärke vorhanden ist. In diesem Fall kann die Bahn des Elektronenstrahls etwas weiter von der Verzögerungsleitung entfernt sein als bei der vorerwähnten Oszillatorröhre, da bei der Verstärkerröhre das Hochfrequenzfeld der sich an der Verzögerungsleitung ausbreitenden Welle die Elektronen noch in beträchtlichem Abstand von der Verzögerungsleitung beeinflussen kann und dadurch die Elektronenauswahl bewirkt.
  • F i g. 4 der Zeichnung zeigt eine weitere Ausführungsform der Wanderfeldröhre nach der Erfindung mit gegenüber einer Leitelektrode 64 mittels einer Batterie 65 negativ geladener Verzögerungsstrecke 63. Die Verzögerungsleitung 63 kann so aufgebaut sein, daß sie eine Komponente der Grundwelle in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung hat. Eine geeignete Einrichtung, beispielsweise ein Elektro- oder Permanentmagnet, erzeugt ein konstantes magnetisches Gleichfeld B, dessen Feldlinien senkrecht zu denen des elektrischen Feldes verlaufen, welches sich zwischen der Verzögerungsleitung 63 und der Leitelektrode 64 aufbaut. Ein aus einer Kathode 66, einem Gitter 77 und einer Beschleunigungselektrode 67 bestehendes Elektronenstrahlerzeugungssystem schießt dieElektronenmit einerKreisbahnkomponente auf einer Kurve 68 in die Auswahlstrecke ein. Wenn Sie Röhre als Oszillatorröhre benutzt wird, berührt die Spitze der Zykloidenbahn 68 die Oberfläche der i Verzögerungsleitung in einem Sammelpunkt 69. Bei der in F i g. 4 dargestellten Anordnung weist die Wechselwirkungsstrecke einen Auswahlabschnitt auf, welcher eine solche Ausdehnung besitzt, daß die Elektronen in einem ungünstigen Phasenbereich in einem zweiten Punkt 70 gesammelt werden können, welcher von dem ersten Sammelpunkt um eine Zykloidenperiode entfernt ist. Das Hochfrequenzfeld im Auswahlabschnitt lenkt Elektronen in dem günstigen Phasenbereich nach oben, Elektronen in dem ungünstigen Phasenbereich nach unten ab, wie schon oben im Zusammenhang mit der Erörterung von F i g. 2 erläutert wurde. Die im Auswahlabschnitt nach unten abgelenkten Elektronen werden aus dem Elektronenstrahl entfernt, indem sie auf die Verzögerungsleitung 63 auftreffen und von dieser absorbiert werden. Um eine Sekundärelektronenemission zu verhindern, ist die Verzögerungsleitung über den Bereich des Auswahlabschnittes mit Graphit oder einem anderen geeigneten Material mit geringer Sekundärelektronenemission belegt. Nach dem Durchgang durch den Auswahlabschnitt treten die in dem Strahl verbliebenen Elektronen in eine Störungszone ein, in der ein durch eine Phaseneinstellelektrode 71 erzeugtes Störungsfeld auf den Strahl einwirkt. Der Strahl bewegt sich von da an auf einer begradigten Bahn gegen die Kollektorelektrode 72 hin. Die Phaseneinstellelektrode 71 liegt isoliert innerhalb der positiven Leitelektrode 64. Nachdem eine einstellbare Spannungsquelle 73 zwischen der Phaseneinstellelektrode und der Leitelektrode 64 ein elektrisches Feld erzeugt, wirkt auf die Bahn des Elektronenstrahl ein Störungseinfluß, so daß ihre Form von einer gekrümmten in eine mehr gerade gerichtete Gestalt übergeht. Der Elektronenstrahl gelangt durch die Störungszone in den Verstärkerabschnitt der Wechselwirkungsstrecke, in welchem der dichtemodulierte Elektronenstrahl Energie auf die sich entlang der Verzögerungsleitung ausbreitende Welle überträgt. Indem die Elektronen des Strahls Energie an die Wanderwelle abgeben, bewegen sich auch mehr gegen die positive Leitelektrode 64 hin. Der Großteil der Elektronen folgt daher im Verstärkerabschnitt der Wechselwirkungsstrecke einer durch die Linie 74 angedeuteten Bahn und wird durch die Kollektorelektrode 72 absorbiert, deren Potential einen kleineren positiven Wert als das Potential der Leitelektrode hat, um die durch den auftreffenden Strahl erzeugte Wärmeenergie zu vermindern. Nicht alle in den Verstärkerabschnitt der Wechselwirkungstrecke eintretenden Elektronen werden durch die Kollektorelektrode absorbiert; viehmehr verliert ein merklicher Bruchteil der Elektronen seine potentielle Energie im Verstärkerabschnitt vollständig und trifft auf die positiv geladene Leitelektrode 64 auf. Ihre kinetische Energie wird dabei in Wärme umgewandelt. Diese muß also über die positive Leitelektrode abgeführt werden, damit die Röhre nicht zerstört wird. Da die Leitelektrode im wesentlichen aus einer ebenen Platte besteht, kann sie leicht durch eine Kühlflüssigkeit, welche durch Kanäle in der Platte fließt, gekühlt werden. Demgegenüber ist die Verzögerungsleitung komplizierter aufgebaut und kann nicht so leicht gekühlt werden. Versuche zeigten, daß die bei einer positiv geladenen Verzögerungsleitung an dieser in Wärme umgesetzte Leistung etwa ein- bis dreimal größer ist als die von der Röhre abgegebene Ausgangsleistung. An einer negativ geladenen Verzögerungsleitung nach F i g. 4 werden hingegen nur etwa ein bis drei Zehntel der Ausgangsleistung in Wärme umgesetzt. Bei Röhren mit vergleichbarer Ausgangsleistung ist daher die Wärmemenge, die über die Verzögerungsleitung abgeführt werden muß, für eine Röhrentype nach F i g. 4 ungefähr zehnmal kleiner als für Röhrentypen mit positiv geladener Verzögerungsleitung. Infolgedessen können Wanderfeldröhren mit einer negativ geladenen Verzögerungsleitung nach F i g. 3 oder 4 für Ausgangsleistungen gebaut werden, welche bei weitem größer sind als die Ausgangsleistungen vergleichbarer Wanderfeldröhren mit positiv beladener Verzögerungsleitung. Da der Elektronenauswahleffekt unter den gegenwärtig bekannten Erscheinungen als einziger den Bau mit hoher Leistung betreibbarer Wanderfeldröhren mit negativ geladener Verzögerungsleitung erlaubt, sind die Vorteile der Erfindung unverkennbar.
  • Man kann die in F i g. 4 dargestellte Wanderfeldröhre je nach der Konstruktion der Verzögerungsleitung 63 als Vorwärtswellenverstärker oder -oszillator bzw. als Rückwärtswellenverstärker oder -oszillator benutzen. Wenn die Röhre als Vorwärtswellenverstärker oder -oszillator verwendet werden soll, wird die Verzögerungsleitung so gebaut, daß die Grundwellenkomponente ihres Feldes sich in derselben Richtung wie der Elektronenstrahl ausbreitet. Die Ausgangsleistung einer Vorwärtswellenröhre wird über das Koppelglied 75 abgenommen. Dieses ist am kollektorseitigen Ende der Röhre mit der Verzögerungsleitung verbunden. Die Signalenergie gelangt über das am kathodenseitigen Ende der Röhre an die Verzögerungsleitung angeschlossene Koppelglied 76 in die Röhre. Wenn die Röhre als Rückwärtswellenverstärker oder -oszillator benutzt werden soll, muß sich die Grundwellenkomponente entlang der Verzögerungsleitung entgegengesetzt zur Richtung des Elektronenstrahls ausbreiten. Der Ausgang einer Rückwärtswellenröhre wird über das Koppelglied 76 abgenommen, während die Eingangssignale über das Koppelglied 75 in die Röhre eingegeben werden.
  • Die F i g. 3 und 4 der Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung in Form linearer Röhren; die Erfindung kann jedoch zweckmäßig auch bei kreisförmigen Röhren angewandt werden. Eine kreisförmige Röhre entsteht im wesentlichen aus einer linearen Röhre, beispielsweise nach F i g. 3 oder 4, einfach dadurch, daß man sich dieselbe in Kreisform gebogen denkt. In F i g. 5 erkennt man eine solche Röhre, welche ähnlich wie eine lineare Röhre mit negativ geladener Verzögerungsleitung aufgebaut ist. Man erkennt, daß innerhalb der Außenwand 80 der kreisförmigen Röhre eine Verzögerungsleitung 81 liegt, welche vorzugsweise als Interdigitalleitung ausgeführt ist und eine Rückwärts-Grundwellenkomponente erregt. Weiterhin ist konzentrisch zu der Verzögerungsleitung radial weiter innen eine Leitelektrode 82 angeordnet. Innerhalb der Leitelektrode liegt isoliert eine Phaseneinstellelektrode 83. Schließlich ist eine Kollektorelektrode 86 und ein aus einer Kathode 84, einem Gitter 88 und einer Beschleunigungselektrode 85 bestehendes Elektronenstrahlerzeugungssystem vorhanden. Die Spannungen dieser verschiedenen Elektroden sind ähnlich wie die Spannungen der Elektroden in F i g. 4 gewählt. Die Verzögerungsleitung 81- ist mechanisch mit dem metallischen Röhrenmantel 80 verbunden und muß daher aus Sicherheitsgründen zusammen mit diesem geerdet werden. Da die Verzögerungsleitung 81 gegenüber der Leitelektrode negativ geladen ist, ist für die Leitelektrode ein hohes, positives Potential erforderlich. Wenn man die positiv geladene Leitelektrode 82 im Inneren der kreisförmigen Röhre anordnet, ergibt sich daraus der Vorteil, daß ein etwas schwächers Magnetfeld B erforderlich ist, als der Fall wäre, wenn die negativen und positiven Elektroden in ihrer Lage in der kreisförmigen Röhre miteinander vertauscht wären. Dies rührt daher, daß die mittlere Geschwindigkeit der Elektronen des Strahles dem Verhältnis gleich ist, wobei Eoc die Feldstärke des elektrischen Gleichfeldes und B die Feldstärke des Magnetfeldes bedeuten. Der auf die Elektronen wirkenden elektrischen Kraft hält die von der Bewegung der Elektronen in dem Magnetfeld herrührenden Lorentz-Kraft das Gleichgewicht. Auf die auf einer Kreisbahn 84 umlaufenden Elektronen wirkt außerdem die Zentrifugalkraft. Diese wirkt bei einer Anordnung nach F i g. 9 in gleicher Richtung wie die Lorentz-Kraft, welche auf das in dem Magnetfeld B umlaufende Elektron einwirkt. Daher kann die Intensität B des Magnetfeldes um den Betrag vermindert werden, welcher der Wirkung der Zentrifugalkraft entspricht. Infolgedessen kann ein kleinerer Magnet für die Erzeugung des erforderlichen Magnetfeldes Anwendung finden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Wanderfeldröhre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern zur Erzeugung oder Verstärkung extrem kurzer elektromagnetischer Wellen, bei welcher der Elektronenstrahl eine Wechselwirkungsstrecke durchsetzt, die seitlich von einer Verzögerungsleitung und einer gegenüber der Verzögerungsleitung mit einem höheren Gleichpotential beaufschlagten, gegenüber der Verzögerungsleitung also positiv gehaltenen Bezugselektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) begrenzt ist, und innerhalb welcher die Strahlelektronen zumindest zu Beginn der Wechselwirkungsstrecke auf ausgeprägten Zykloidenbahnen verlaufen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Anordnung und Bemessung der statischen Felder so ist, daß durch das angefachte (im Fall der Erzeugung) oder zu verstärkende (im Fall der Verstärkung) Wellenfeld solche Zykloidenbahnen hervorrufbar sind, daß zu Beginn der Wechselwirkungsstrecke ein Großteil der hinsichtlich des Wellenfeldes der Verzögerungsleitung in ungünstigen Phasenbereichen gelegenen Strahlelektronen von der Verzögerungsleitung absorbiert wird (intensivierte Strahldichtemodulation durch Elektronenauswahl).
  2. 2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zusätzliche Steuerelektrode (Phaseneinstellelektrode) aufweist, die nahe dem strahlerzeugerseitigen Ende der Leitelektrode in einem Ausschnitt der Leitelektrode gleichstrommäßig von dieser isoliert angeordnet und mit einem vom Gleichpotential der Leitelektrode verschiedenen Gleichpotential beaufschlagt ist (F i g. 4 und 5).
  3. 3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung im Bereich des Elektronenauswahlabschnittes einen Belag mit geringem Sekundärelektronenemissionskoeffizienten aufweist.
  4. 4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung und die Leitelektrode derart gekrümmt sind, daß sie eine kreisförmig gekrümmte Wechselwirkungsstrecke begrenzen (F i g. 5).
  5. 5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelektrode innerhalb der Verzögerungsleitung liegt (F i g. 5).
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