DE1491392B1

DE1491392B1 - Wanderfeldroehre mit einer interdigitalen Verzoegerungsleitung

Info

Publication number: DE1491392B1
Application number: DE19641491392
Authority: DE
Inventors: Hergenrother Rudolf Clemens
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1963-04-26
Filing date: 1964-04-17
Publication date: 1969-09-04
Also published as: SE321523B; GB1047655A; NL6404405A; US3289030A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre mit in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeieiner interdigitalen Verzögerungsleitung, deren inein- Spieles näher beschrieben und erläutert. Es zeigt
andergreifende Glieder (Finger) mit koaxial zur Fig. 1 die teilweise aufgebrochene Seitenansicht Elektronenstrahlachse angeordneten Öffnungen zum einer Rückwärtswellen-Oszillatorröhre nach der Er-Durchtritt des Elektronenstrahles versehen sind und 5 findung,

abwechselnd mit derart unterschiedlichen Gleich- F i g. 2 einen Querschnitt durch die interdigitale

Potentialen beaufschlagt werden, daß der Elektronen- Verzögerungsleitung der Röhre der Fig. 1 in ver-

strahl elektrostatisch gebündelt geführt wird. Dabei größertem Maßstab,

kann es sich sowohl um eine nach dem Vorwärts- Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Auskoppel-

wellenprinzip als auch um eine nach dem Rückwärts- io abschnitt der Röhre nach Fig. 1 in vergrößertem

wellenprinzip arbeitende Wanderfeldröhre handeln. Maßstab,

Im folgenden wird als Beispiel nur eine Rückwärts- Fig. 4 ein Schaltbild mit einer Rückwärtswellen-

wellen-Oszillatorröhrebetrachtet. Oszillatorröhre nach Fig. 1, bei dem die Röhren-

Die interdigitale Verzögerungsleitung, die einen elemente zum Teil schematisch dargestellt sind und

Rückwärtswellen-Fundamentalmodus aufweist, hat 15 das zur Veranschaulichung der Gleichpotentialzu-

sich in Rückwärtswellen-Oszillator- und -Verstärker- führung zu den einzelnen Röhrenelementen dient,

röhren als sehr nützlich erwiesen. Bei den bekannten und

Elektronenröhren dieser Art wird der Elektronen- Fig. 5 die Stirnansicht eines der Abstandshalter

strahl dadurch gebündelt geführt, daß er kreisrunde nach F i g. 3.

Öffnungen durchläuft, die in den aufeinanderfolgen- ao F i g. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform den Fingern der Verzögerungsleitung angebracht und einer nach der Erfindung ausgebildeten Rückwärtsin bezug auf die Elektronenstrahlachse zentriert sind, wellen-Oszillatorröhre. Diese Röhre weist eine wobei aufeinanderfolgende Finger abwechselnd an metallische Umhüllung 10 auf, die an einem Ende ein höheres bzw. niedrigeres Gleichpotential gelegt in eine geeignete Basis 12 übergeht, beispielsweise sind. Bei den bekannten Anordnungen haben die 35 in ein steckerartiges Glied, das in einen Oktalsockel kreisrunden Öffnungen in den aufeinanderfolgenden einsetzbar ist und eine Vielzahl von Verbindungs-Fingern den gleichen Durchmesser. Der Elektronen- stiften 14 und einen zentralen Führungsstift 16 mit strahl, der die aufeinanderfolgenden Öffnungen einem Führangsansatz 18 aufweist. Am entgegendurchsetzt, hat die Tendenz, sich abwechselnd auf- gesetzten Ende der Umhüllung 10 ist ein Abschnitt zuweiten und einzuschnüren. Dieses Aufweiten und 30 20 vorgesehen, der zum besseren Abführen der Einschnüren hat die schädliche Folge, daß im Be- Kollektorwärme an die umgebende Atmosphäre reich der Öffnungen unvermeidlich Kollisionen gerippt ist. Die Umhüllung 10 umfaßt außerdem eine zwischen dem Elektronenstrahl und den Fingern auf- Hochfrequenz-Auskopplungsanordnung 22, die als treten, und zwar vor allem mit den Fingern, die auf Koaxialleitungsbucb.se mit einem Außenleiter 24 und dem niederigeren Gleichpotential liegen. Wenn der 35 einem Innenleiter 26, die beide in F i g. 1 gestrichelt Elektronenstrahl mit einem Finger kollidiert, kann angedeutet sind, ausgebildet ist. Es versteht sich, daß unter anderem eine Emission von Sekundärelektronen die Koaxialleitungsbucb.se 22 nur stellvertretend für von der Oberfläche des Fingers stattfinden. Diese jede andere geeignete Auskopplungsanordnung dar-Sekundäremission ist unerwünscht, weil sie in den gestellt ist.

Elektronenstrahl eingeht und eine Strombelastung 40 Nahe der Basis 12 ist innerhalb der Umhüllung 10

bewirkt, Hochfrequenzleistung absorbiert und zur eine mit 28 bezeichnete Elektronenkanone angeordnet,

Erzeugung von parasitären Schwingungen auf der die ein Heizelement 30, eine Kathode 32 und eine

Verzögerungsleitung beiträgt. Anode 34 umfaßt. Wie üblich ist jede der Elektroden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese der Elektronenkanone 28 mit einem oder mehreren schädlichen Nebenwirkungen zu vermindern. Zu 45 der Stifte 14 der Basis 12 verbunden,
diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Der von der Elektronenkanone 28 erzeugte, zen-Durchtrittsöffnungen der auf dem höheren Gleich- trisch zur Umhüllung 10 verlaufende Elektronenpotential liegenden Finger kleiner sind als die strahl durchsetzt eine Vielzahl von Elementen, welche Durchtrittsöffnungen der auf dem niedrigeren Gleich- die interdigitale Verzögerungsleitung 36 bilden. Die potential liegenden Finger. 50 Verzögerungsleitung erstreckt sich bis nahe zum

Hierdurch wird erreicht, daß Kollisionen zwischen Kollektorabschnitt 20. Der Elektronenstrahl kann, dem Elektronenstrahl und den Fingern im wesent- wie meist üblich, ein zylindrischer Vollstrahl kreislichen nur bei den auf höherem Gleichpotential förmigen Querschnitts sein, wie es in den Fig. 3 liegenden Fingern auftreten (die sich in bezug auf die und 4 angedeutet ist, oder die Form eines Hohlbenachbarten, auf einem niedrigeren Gleichpotential 55 Strahles kreisringförmigen Querschnitts haben oder liegenden Finger auf einem positiven Potential be- auch andere Formen, je nachdem, wie es im Hinfinden). Da die Sekundärelektronen eine wesentlich blick auf die besondere Ausbildung der Röhre geringere Geschwindigkeit als die Strahlelektronen zweckmäßig ist.

(Primärelektronen) haben und deshalb auch durch Die Einzelheiten der Konstruktion der Verzögedas zwischen den Fingern herrschende elektrosta- 60 rungsleitung 36 werden später noch genau beschrietische Feld leichter beeinflußbar sind, werden die ben, jedoch sei an dieser Stelle schon erwähnt, daß von der Oberfläche der auf höherem Gleichpotential sie aus einer Vielzahl hintereinander angeordneter liegenden Finger emittierten Sekundärelektronen da- Elemente besteht, die im Elektronenstrahlbereich durch wirksam unterdrückt, daß sie auf die emittie- sich überlappende Finger aufweisen, zwischen denen rende Oberfläche zurückgezogen werden. Hierdurch 65 sich die elektrischen Linsen ausbilden, die zur gewerden die vorgenannten schädlichen Nebenwirkun- bündelten Führung des Elektronenstrahles dienen, gen weitgehend vermieden. Eines der Elemente (38 in F i g. 3) der Verzögerungs-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines leitung 36 ist mit dem Innenleiter 26 der Koaxial-

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leitungsbuchse 22 leitend verbunden. Auf diese Weise An- und Abschwellen, das bei den bekannten, gleich

wird einer innerhalb der Umhüllung 10 erzeugten große Fingeröffnungen aufweisenden Anordnungen

Rückwärtswelle die Schwingungsenergie entnommen. auftritt, bei denen die Mehrzahl der Zusammen-

Die F i g. 2 bis 5 zeigen im einzelnen den Aufbau stoße an den auf dem niedrigeren Gleichpotential der Verzögerungsleitung 36. Diese besteht im wesent- 5 liegenden Fingern auftritt. Bei der erfindungsgemäßen liehen aus zwei Hauptteilen, nämlich dem unteren Verzögerungsleitung tritt dementsprechend auch eine Teil 40 und dem oberen Teil 42. Der obere Teil 42 durch solche Kollisionen hervorgerufene Sekundärsteht in elektrisch leitenden Kontakt mit der Um- emission im wesentlichen nur an den Fingern höheren hüllung 10 und ist in nicht näher dargestellter Weise Gleiehpotentials auf (Finger 60). Diese Sekundäran dieser befestigt, während der untere Teil 40 io emission, sofern sie auftritt, wird dabei sogleich mittels nicht leitender Befestigungsglieder 43 und 44, wirksam unterdrückt, weil die emittierten Sekundärdie sich in Längsrichtung der Verzögerungsleitung 36 elektronen wegen des vorhandenen Gleichpotentialerstrecken, an dem oberen Teil 42 befestigt ist. Der feldes zur Oberfläche der auf dem höheren Gleich-Außendurchmesser des kreisbogenförmig gekrümm- potential liegenden Finger 60 zurückgezogen werden, ten Abschnitts des unteren Teiles 40 ist etwas ge- 15 Fig. 4 zeigt als Beispiel eine Schaltung, die geringer als der Innendurchmesser der Umhüllung 10, eignet ist, der beschriebenen Rückwärtswellenso daß ein Zwischenraum 46 entsteht, der zur Isolie- Oszillatorröhre die erforderlichen Betriebsspannungen rung des unteren Teiles 40 von der Umhüllung dient. zuzuführen. Nach F i g. 4 werden die Gleichpotentiale

Der untere Teil 40 der Verzögerungsleitung 36 für die Verzögerungsleitung von Gleichspannungs-

umfaßt eine Vielzahl untereinander gleicher, platten- ao quellen 70 und 72 geliefert, die in F i g. 4 schema-

förmiger leitender Glieder 48, von denen jedes einen tisch als Batterien angedeutet sind. Der positive Pol

Finger 50 mit einem ringförmigen, eine Öffnung 41 der Spannungsquelle 70 ist mit dem oberen Teil 42

aufweisenden Abschnitt 52 aufweist, wie es Fig. 2 der Verzögerungsleitung verbunden, der die öffnun-

zeigt. Die Glieder 48 sind fluchtend hintereinander gen 61 mit dem geringeren Durchmesser aufweist,

mit Abstand angeordnet und werden mit Hilfe von 25 und außerdem mit dem Kollektor 71. Der negative

Bolzen 51 od. dgl. und einer Vielzahl von metal- Pol der Spannungsquelle 70 ist mit dem unteren Teil

lischen Abstandshaltern 54 zusammengehalten. 40 der Verzögerungsleitung verbunden, der die öff-

Der obere Teil 42 der Verzögerungsleitung 36 ist nungen 41 mit dem größeren Durchmesser aufweist, in gleicher Weise aus einer Vielzahl untereinander Der untere Teil 42 ist außerdem mit dem positiven gleicher, plattenförmiger leitender Glieder 58 zu- 30 Pol der Gleichspannungsquelle 72 verbunden, deren sammengesetzt, von denen jedes einen Finger 60 auf- negativer Pol an der Kathode 32 anliegt. Es versteht weist. Die Finger 60 fluchten im wesentlichen mit sich, daß die Gleichspannungsquellen 70 und 72 vorden Fingern 50 und haben in gleicher Weise wie zugsweise variabel ausgebildet werden, um die Mögdiese angeordnete ringförmige Abschnitte 62, die lichkeit einer Abstimmung und Fokussierungseinöffnungen 61 aufweisen. Die Öffnungen 61 in den 35 Stellung zu schaffen. Eine dritte Gleichspannungs-Fingern 60 sind jedoch, abweichend von den be- quelle 74 ist zwischen die Kathode 32 und die Anode kannten Anordnungen, kleiner als die Öffnungen 41 34 eingeschaltet, und zwar derart, daß ihr positiver in den Fingern 50. Die Finger 50 sind mit einer Pol mit der Anode 34 und ihr negativer Pol mit der Gleichpotentialquelle verbunden, deren Potential Kathode 32 verbunden ist. Eine vierte Gleichspanniedriger ist als das der Finger 60, wie es im folgen- 40 nungsquelle 81 dient zur Zuführung von Energie den noch an Hand der F i g. 4 beschrieben werden zum Heizelement 30. Mit Hilfe dieser Schaltung wird wird. Die plattenförmigen Glieder 58 werden eben- zwischen der Kathode 32 und dem unteren Teil 40 falls mittels Bolzen 57 und 59 od. dgl. und einer der Verzögerungsleitung eine erste Gleichspannung V₁ Vielzahl von metallischen Abstandshaltern 66 zu- und zwischen der Kathode 32 und dem oberen Teil sammengehalten. 45 42 der Verzögerungsleitung eine zweite und größere

Wenn auch als bevorzugtes Ausführungsbeispiel Gleichspannung V₂ erzeugt. Die effektive Spannung V

der Erfindung ein Aufbau der Verzögerungsleitung der Verzögerungsleitung ist dem Mittelwert der

aus einzelnen hintereinander angeordneten Elementen beiden Spannungen V₁ und V₂ gleich, d. h. also dem

gewählt worden ist, versteht es sich von selbst, daß Wert

andere, gleichwertige Konstruktionen im Rahmen der 50

Erfindung liegen. Beispielsweise können die Teile 40 γ ₌ JjLjt" l?

und 42 der Verzögerungsleitung auch aus einteiligen 2
Gußstücken bestehen.

Es ist zu beachten, daß während des Betriebes der Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung Elektronenstrahl, der die Öffnungen der Finger 50 55 ist der Wirkungsweise anderer Rückwärtswellenan- und 60 durchsetzt, die Form eines an- und ab- Ordnungen ähnlich. Durch die besondere Ausbildung schwellenden Strahles annimmt, der Strahldurch- der interdigitalen Verzögerungsleitung 36 und das messer also abwechselnd zunimmt und abnimmt, Anlegen verschiedener Gleichpotentiale an die beiden entsprechend dem abwechselnd niedrigeren und Teile 40 und 42 der Verzögerungsleitung entfällt die höheren Gleichpotential, das im Bereich der Finger- 60 Notwendigkeit zur Anwendung magnetischer Fokusöffnungen vorhanden ist. Wie weiterhin aus Fig. 3 sieranordnungen, da die gebündelte Führung des ersichtlich, findet ein Zusammenstoß zwischen dem Elektronenstrahles auf elektrostatischem Wege mit Strahl und den Fingern im wesentlichen mit den Hilfe der elektrischen Linsen erfolgt, die zwischen auf dem höheren Gleichpotential liegenden Fingern benachbarten Fingern 50 und 60 der Verzögerungs-60 statt. Es treten also nur sehr wenige Zusammen- 65 leitung gebildet werden. Mit Hilfe des auf diese stoße mit den auf dem niedrigeren Gleichpotential Weise längs der Verzögerungsleitung gebündelt geliegenden Fingern 50 auf. Das An- und Abschwellen führten Elektronenstrahles wird innerhalb der Andes Elektronenstrahles ist dabei entgegengesetzt dem Ordnung eine Rückwärtswelle erzeugt, und es kann

Hochfrequenzenergie über die Auskopplungsanordnung 22 der Anordnung entnommen werden.

Claims

Patentanspruch:

Wanderfeldröhre mit einer interdigitalen Verzögerungsleitung, deren ineinandergreifende Glieder (Finger) mit koaxial zur Elektronenstrahlachse angeordneten Öffnungen zum Durchtritt des Elektronenstrahles versehen sind und abwechselnd mit derart unterschiedlichen Gleichpotentialen beaufschlagt werden, daß der Elektronenstrahl elektrostatisch gebündelt geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (61) der auf dem höheren Gleichpotential (V₂) liegenden Finger (60) kleiner sind als die Durchtrittsöffnungen (41) der auf dem niedrigeren Gleichpotential (V₁) liegenden Finger (50).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen