DE1541909A1 - Electronic delay line - Google Patents

Electronic delay line

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DE1541909A1
DE1541909A1 DE19671541909 DE1541909A DE1541909A1 DE 1541909 A1 DE1541909 A1 DE 1541909A1 DE 19671541909 DE19671541909 DE 19671541909 DE 1541909 A DE1541909 A DE 1541909A DE 1541909 A1 DE1541909 A1 DE 1541909A1
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Germany
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delay line
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DE19671541909
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Gerard Kantorowicz
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Thales SA
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CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/42—Tubes 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
    • H01J25/44—Tubes 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 forward travelling wave being utilised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01P9/00—Delay lines of the waveguide type

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Description

DR. MÖLLER-BORG D I P L.-I N G. G R A L FS D R. M AN ITZ DB. DEUFELDR.MÖLLER-BORG D I P L.-I N G. G R A L FS D R. M AN ITZ DB. DEUFEL

München, den 3I. März I967Munich, the 3I. March 1967

Unser Zeichen: Fi/ßch - GOur reference: Fi / ßch - G

GSF - GOKPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS FIL ■47, rue Dumont d'Urville, PARIS 16, FrankreichGSF - GOKPAGNIE GENERALE DE TELEGRAPHIE SANS FIL ■ 47, rue Dumont d'Urville, PARIS 16, France

Elektronische VerzögerungsleitungElectronic delay line

Die Erfindung betrifft eine elektronische Verzögerungsleitung. The invention relates to an electronic delay line.

In der Patentanmeldung G 33 103 IXd/21g, die die Hauptanmeldung darstellt, ist eine elektronische Verzögerungsleitung mit einem Hohlleiter beschrieben, in dem sich ein Elektronenstrahl, dessen Übertragungsgeschwindigkeit geregelt werden kann, durch gekreuzte elektrische und magnetische Felder ausbreitet. Vor dem Eintritt des Elektronenstrahles in den Hohlleiter und nach dem Austritt aus dem Hohlleiter durchläuft der Strahl Eingangs- und Ausgangskopplungseinrichtungen, welche aus Verzögerungsleitungsteilen bestehen, die mit dem Strahl gekoppelt sind, der sich auch hier durch gekreuzte Felder ausbreitet. Die Geschwindigkeit des Strahles in den Kopplungseinrichtungen ist derart eingeregelt, daß sie in einem breiten Durchlaßbereich etwa gleich der Gruppengeschwindigkeit der sich durch die Verzögerungsleitung der Kopplungseinrichtung fortpflanzenden Welle ist. Die Verzögerungsleitungsteile sind derart aufgebaut, daß sie zu-In the patent application G 33 103 IXd / 21g, which is the main application represents, an electronic delay line with a waveguide is described in which an electron beam, whose transmission speed can be regulated by means of crossed electric and magnetic fields spreads. Before the electron beam enters the Waveguide and after exiting the waveguide passes through of the beam input and output coupling devices, which consist of delay line parts connected to the Beam are coupled, which also spreads here through crossed fields. The speed of the jet in the Coupling devices is regulated in such a way that they are approximately equal to the group speed over a wide pass band is the wave propagating through the delay line of the coupling device. The delay line parts are constructed in such a way that they

909884/0800 _bad original909884/0800 _bad original

mindest ungefähr die folgende Beziehung befriedigen: c - e . ( 1 - Λ ) (1) satisfy at least approximately the following relationship: c - e. (1 - Λ ) (1)

VP V P

Dabei ist c die Lichtgeschwindigkeit, A die Wellenlänge der eingeführten Welle, die der Mitte des Durchlaßberei— ches entspricht, \ die Zyklotronwellenlänge, die der gyromagnetischen Winkelgeschwindigkeit der Elektronen um die Kraftlinien des Feldes· B entspricht, wobei diese Winkelgeschwindigkeit proportional zur Feldstärke ist, ν die Phasengeschwindigkeit der Welle in den Kopplungseinrich— tungen und ν die Übertragungsgeschwindigkeit des Strahles in den Kopplungseinrichtungen.Here c is the speed of light, A is the wavelength of the introduced wave, which corresponds to the center of the transmission range, \ the cyclotron wavelength, which corresponds to the gyromagnetic angular speed of the electrons around the lines of force of the field B, this angular speed being proportional to the field strength, ν the phase velocity of the wave in the coupling devices and ν the transmission speed of the beam in the coupling devices.

In der Hauptanmeldung ist auch angeführt, daß die Geschwindigkeit des Strahles in dem Hohlleiter dadurch gesteuert werden kann, daß entweder das Magnetfeld B oder vorzugsweise das elektrische Feld E eingestellt wird. Zu diesem Zweck sind in den Figuren 1 und 5 der Haupt anmeldung Einrichtungen zur Veränderung von E dargestellt, während das Magnetfeld B auf einem festen Wert gehalten wird, der für den Hohlleiter und den Harn in den Kopplungseinrichtungen der gleiche ist.The main application also states that the speed of the beam in the waveguide can be controlled in that either the magnetic field B or preferably the electric field E is set. For this purpose, in Figures 1 and 5 of the main registration facilities for changing E, while the magnetic field B is kept at a fixed value, which is for the waveguide and the urine in the coupling devices is the same.

Diese Anordnung hat zur Folge, daß das System mit einerThis arrangement has the consequence that the system with a

BAD ORIGINAL 909884/0800 BAD ORIGINAL 909884/0800

beträchtlichen Einfügungsdämpfung arbeitet. Sie se Einfügungsdämpfung nimmt nämlich mit der Anzahl von Wellenlängen in dem Hohlleiter au, und zwar entsprechend dem Durchgang des Signals durch die Gesamtlänge L des Hohlleiters, der den Lauf raum bildet. Diese Zahl H ist durch die folgende Beziehung gegeben:considerable insertion loss works. You se insertion loss namely, increases with the number of wavelengths in the waveguide, according to the Passage of the signal through the total length L of the waveguide, which forms the running space. This number is H given by the following relationship:

N -N -

λ )λ)

(2)(2)

Da der Ausdruck zwischen den Klammern nicht Null ist, besitzt die Zahl N einen bestimmten, von Null verschiede-Since the expression between the brackets is not zero, the number N has a certain non-zero

nen Wert, der die Größe der Einfügungsdämpfung festlegt.A value that defines the size of the insertion loss.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und eine elektronische Verzögemgsleitung zu schaffen, die eine«, verringerte Einfügungsdämpfung aufweist·The aim of the invention is to eliminate this disadvantage and to create an electronic delay line, which has a «reduced insertion loss ·

Eine elektronische Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung umfaßt eine Vakuumröhre mit einem evakuierten Raum, in dem ein einen Laufraum bildendeB Elektrodensystem angeordnet ist, und einem Eingang und einem Ausgang, Einrichtungen zur Erzeugung eines Elektronenstrahles und zur Einführung dieses Strahles durch den Eingang in das Elektrodensystem, Einrichtungen zum Sammeln des StrahlesAn electronic delay line according to the invention comprises a vacuum tube with an evacuated space, arranged in the electrode system forming a running space is, and an input and an output, means for generating an electron beam and for Introduction of this beam through the entrance to the electrode system, devices for collecting the beam

909 8 8 4/0800909 8 8 4/0800

BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL

nach dem Austritt aus dem Elektrodensystem, Einrichtungen » zur Erzeugung gekreuzter, transversaler elektrischer und magnetischer Felder entlang der Bahn des Strahles, einen geometrisch periodischen Verzögerungsleitungsabsohnitt, der sich zumindest entlang eines Teils der Bahn des Strahles vor dem Elektrodensystemeingang erstreckt, und Einrichtungen zur Erregung des Verzögerungsleitungsabschnittes mit einem Mikrowellensignal, wobei die Geschwindigkeit des Strahles derart festgelegt ist, daß sie etwa gleich derafter leaving the electrode system, devices »for generating crossed, transversal electrical and magnetic fields along the path of the beam, a geometrically periodic delay line section, which extends along at least part of the path of the beam in front of the electrode system entrance, and means for exciting the delay line section with a microwave signal, the speed of the beam being determined to be approximately equal to that

Gruppengeschwindigkeit der sich in dem Verzögerungsleitungsund Group speed which is in the delay line and

abschnitt ausbreitenden Welle ist, diese Verzögerungsist
leitung/dadurch gekennzeichnet ie*, daß der lauf raum in einem festen magnetischen Querfeld angeordnet ist und daß die Stärke dieses Feldes von der Stärke desjenigen Feldes verschieden ist, in dem sich der Leitungsabschnitt befindet, während die Geschwindigkeit des Strahles durch Veränderung des elektrischen Feldes variiert wird·section of the propagating wave, this is delay
line / characterized ie * that the running space is arranged in a fixed magnetic transverse field and that the strength of this field differs from the strength of the field in which the line section is located, while the speed of the jet varies by changing the electric field will·

Genauer gemgt, wird das magnetische Feld durch den Laufraum auf einen derartigen Wert eingestellt, daß die Zyklotron-Wellenlänge in dem Laufraum etwa gleich der mittleren Wellenlänge des Durchlaßbereichee let.More precisely, the magnetic field is mixed through the running space is set to such a value that the cyclotron wavelength in the running space is approximately equal to that mean wavelength of the pass band.

Diese Feldeinstellung kann dadurch erreicht werden, daß den Magnetpolteilen eine geeignete Form gegeben wird, soThis field adjustment can be achieved in that the magnetic pole parts are given a suitable shape, see above

909884/0800909884/0800

™* y "*™ * y "*

daß sie insbesondere im Bereich des !aufräumes zur rela-that they are especially useful in the area of tidying up

.Erhöhung.Increase

tiven Höbe- der Feldstärke in diesem Bereich einen Vorsprung aufweisen, wenn die Kopplungseinrichtungen entsprechend der !ig. 1 der Hauptanmeldung mit einer Vorwärtsweile arbeiten, oder im entgegengesetzten Fall eine Vertiefung oder Einbuchtung im Bereich des Lauf räume s zur relativen Verringerung der Feldstärke besitzen, wenn die Kopplungseinrichtungen entsprechend Fig. 5 der Hauptan- ™A head start in terms of field strength in this area have if the coupling devices according to the! ig. 1 of the main application with a forward lead work, or in the opposite case a recess or indentation in the area of the running spaces for have a relative reduction in field strength when the Coupling devices according to FIG. 5 of the Hauptan- ™

meldung mit einer Rückwärtswelle arbeiten.message work with a backward wave.

In jeden Falle wird A- gleich oder zumindest nahezu gleich gemacht, so daß der Ausdruck zwischen den Klammern inIn any case, A- becomes the same or at least almost the same made so that the expression between the brackets in

zu (2) zu Null oder zumindest beinahe/Null wird und damit Έ m 0 gilt. Das bedeutet, daß sich das Signal bei der der mittleren Wellenlänge entsprechenden Fraguenz in dem Laufraum mit unendlicher P^sengeschwindigkeit ausbreitet. Auf beiden Seiten der mittleren Wellenlänge bleibt das ä to (2) becomes zero or at least almost / zero and thus Έ m 0 applies. This means that the signal propagates at the fraguence corresponding to the mean wavelength in the running space at an infinite pas speed. The ä remains on both sides of the middle wavelength

Verhältnis A/A nahe 1, so daß die Zahl N im gesamten Durchlaßbereich sehr niedrig ist. Die Einrichtung arbeitet somfc mit einer Einfügungsdämpfung, die bezüglich der Hauptanmeldung beträchtlich verringert ist.Ratio A / A close to 1, so that the number N throughout Passband is very low. The device works somfc with an insertion loss that is related to the parent application is reduced considerably.

Die Erfindung wird im folgenden unter Beägnahme auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigen:The invention is described below with reference to the Drawing described for example; in this show:

BAD 909884/0800BATH 909884/0800

-6- 1541908-6- 1541908

Figur i eine Draufsicht der Röhre der Fig. 1 der Hauptanmeldung, die zwischen gemäß der Erfindung ausgebildeten Fbistücken angeordnet ist, undFigure i is a plan view of the tube of Figure 1 of the parent application, which is arranged between Fbi pieces formed according to the invention, and

Figur 2 eine Ansicht der Röhre von Fig. 5 der Hauptanmeldung "von unten, wobei die Röhre sswischen Polstücken angebracht ist, die gemäß der Erfindung geformt sind.Figure 2 is a view of the tube of Figure 5 of the parent application "from below, with the tube sswischen pole pieces is attached, which are shaped according to the invention.

Nach Figur 1 besteht die Röhre aus einem Laufraumabschnitt 1 (der Raum zwischen den Elektroden 8 und 6 der Hauptanmeldung) und zwei Abschnitten von Kopplungseinrichtungen 2,3 $die Räume zwischen den Elektroden 7 und 6 oder 9 und 6 der Hauptanmeldung). Der Abschnitt 1 soll in einem Magnetfeld B,. —h Bo angeordnet sein, welches das Betriebsfeld der Abschnitte 2 und 3 bildet. Dieses Feld muß derart gewählt sein, daß die Zyklotron-Wellenlänge X im Abschnitt 1 gleich der mittleren Wellenlänge X der sich in den Abschnit-" ten 2 und 3 ausbreitenden Welle ist. Es soll mochmals darauf hingewiesen werden, daß die Kopplungseinrichtungen von Fig. 1 der Hauptanmeldung mit Vorwärtswellen arbeiten und daß diese Einrichtungen mit A < X betrieben ist, so daß es erforderlich ist, Λ im Abschnitt 1 zu verringern um diese Wellenlänge λ _ gleich Λ zu machen. Da sich die Zyklotronwellenlänge im umgekehrten Verhältnis zum magnetischen Feld ändert, muß demgemäß das Feld B^ bezug-According to Figure 1, the tube consists of a running space section 1 (the space between the electrodes 8 and 6 of the main application) and two sections of coupling devices 2,3 $ the spaces between the electrodes 7 and 6 or 9 and 6 of the main application). The section 1 should be in a magnetic field B ,. —H Bo be arranged, which forms the operating field of sections 2 and 3. This field must be selected in such a way that the cyclotron wavelength X in section 1 is equal to the mean wavelength X of the wave propagating in sections 2 and 3. It should again be pointed out that the coupling devices of FIG of the main application work with forward waves and that these devices are operated with A <X, so that it is necessary to reduce Λ in section 1 in order to make this wavelength λ _ equal to Λ. Since the cyclotron wavelength changes in inverse proportion to the magnetic field, must therefore refer to the field B ^

909884/0800909884/0800

Badbath

lieb. Bp erhöht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß jedes der Polstücke 4,5 mit einem Ansatz oder Vorsprung 6,7 innerhalb der Grenzen des Abschnitts 1 versehen wird. Bei de» im Hauptpatent betrachteten Beispiel, bei dem das Tertiältnis "X/ \c gleich 0,9 ist und die Feldstärke Bp gleich 1070 Gauss beträgt, muß das Profil derart gesein, daß das Feld B1 - 1ψ^ , 1190 Gauss ist.Dear. Bp can be increased. This is achieved in that each of the pole pieces 4, 5 is provided with a shoulder or projection 6, 7 within the boundaries of section 1. In the example considered in the main patent, in which the tertiary X / \ c is 0.9 and the field strength Bp is 1070 Gauss, the profile must be such that the field B 1 - 1ψ ^ , 1190 Gauss.

In ähnlicher ¥eise zeigt Fig. 2 schematisch die Röhre ▼in Fig. 5 der Hauptanmeldung, und zwar in einer Ansicht vnn unten· Bie Abschnitte 1,2 und 3 entsprechen jeweils wie im vorhergehenden Fall den Räumen zwischen den Elektroden 8-6, 7-6 und 9-6 der Hauptanmeldung.In a similar way, Fig. 2 shows the tube schematically ▼ in Fig. 5 of the main application, in one view vnn below · Bie sections 1, 2 and 3 correspond respectively as in the previous case, the spaces between electrodes 8-6, 7-6 and 9-6 of the parent application.

Anders als in der vorstehend beschriebenen Fig. 1 arbeiten die Kopplungseinrichtungen in diesem Falle mit einer Sückwärtswelle und die Einrichtung wird in den Abschnitten 2 und 3 *i* λ>λή betrieben. IM im Lauf raum ~\ gleichUnlike in the above-described FIG. 1, the coupling devices work in this case with a reverse wave and the device is operated in sections 2 and 3 * i * λ> λ ή . IM in the running space ~ \ same

-C C-C C

A zu machen, muß X erhöht werdaen, d.h., daß B^ , züglich Bp verringert werden muß. Die Polstücke 4,5 sind aus diesem Grunde mit Vertiefungen 8,9 im Bereich des Abschnittes 1 versehen. Werden nochmals die Figuren der Hauptanmeldung mit Ac - 8 cm und A» 10 cm betrachtet, so ergibt sich -Ag » 1,25· Beträgt Bg « 1340 Gauss, so müssen die Stücke 4,5 derart geformt werden, daß 1072 Gauss ist.To make A, X must be increased, that is, B ^, plus Bp must be decreased. For this reason, the pole pieces 4, 5 are provided with depressions 8, 9 in the area of the section 1. If the figures of the main application are considered again with A c - 8 cm and A »10 cm, the result is -Ag» 1.25 · If Bg «is 1340 Gauss, the pieces 4.5 must be shaped in such a way that 1072 Gauss is .

BAD 309884/0800BATH 309884/0800

— ο —- ο -

Es ist selbstverständlich, daß die angegebene Dimensionierung nur ungefähr mit ausreichenden Toleranzen erreicht werden kann, was lediglich eine dem Minimum der Einfügungödämpfung entsprechende leichte Verschiebung der Wellenlänge bezüglich der mittleren Wellenlänge zur Folge hat. Andererseits kann die gewünschte Änderung des magnetischen Feldes in bestimmten Bereichen der Einrichtung auch durch andere, allgemein bekannte Anordnungen erreicht werden.It goes without saying that the specified dimensions can only be achieved approximately with sufficient tolerances can be what is merely a minimum of insertion loss corresponding slight shift of the wavelength with respect to the mean wavelength. on the other hand can also achieve the desired change in the magnetic field in certain areas of the facility other well known arrangements can be achieved.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims (3)

PatentansprücheClaims 1.Elektronische Verzögerungsleitung mit einer Vakuumröhre, welche einen evakuierten Raum aufweist, in dem ein einen Laufraum bildendes Elektrodensystem angeordnet ist, und1.Electronic delay line with a vacuum tube, which has an evacuated space in which an electrode system forming a running space is arranged, and sowie einen Eingang und einen Ausgang besitzt,/Einrichtungen zur Erzeugung eines Elektronenstrahles und zur Einführung dieses Strahles durch den Eingang in das Elektrodensystem, g Einrichtungen zur Sammlung des Strahles nach dem Austritt aus dem Elektrodensystem, Einrichtungen zum Aufbau gekreuzter, transversaler,elektrischer und magnetischer Felter entlang der Bahn des Strahles, sowie einen eis» geometrisch periodischen Verzögerungsleitungsabachnitt, der sich zumindest entlang eines Teiles der Bahn des Strahles vor dem Elektrodensystemeingang erstreckt, und Einrichtungen zur Erregung des Verzögerungsleitungsabschnittes nifc einem Mikrowellensignal, wobei die Geschwindigkeit des Strahles derart festgelegt ist, daß sie etwa gleich der Gruppenge- " schwindigkeit der sich in dem Verzögerungsleitungsabschnitt ausbreitenden Welle ist, nach Patent ......(Patentnameldung 0 33 103 IXd/21g), dadurch gekennzeichnet , daß der Laufraum in einem festen magnetischen Querfeld angeordnet ist und daß die Stärke dieses Magnetfeldes von der Stärke desjenigen Feldes verschieden ist, in dem der Verzögerungsleitungsabschnitt angeordnet ist, während die Geschwindigkeit des Strahles durch Änderung des elektrischen Feldes verändert wird.and has an input and an output, / devices for generating an electron beam and for introducing this beam through the input into the electrode system, g devices for collecting the beam after exiting the electrode system, devices for building crossed, transversal, electrical and magnetic fields along the path of the beam, as well as a geometrically periodic delay line section which extends at least along part of the path of the beam in front of the electrode system entrance, and means for exciting the delay line section without a microwave signal, the speed of the beam being determined such that it is approximately equal to the group speed of the wave propagating in the delay line section, according to patent ...... (patent name 0 33 103 IXd / 21g), characterized in that the running space is arranged in a fixed magnetic transverse field and that d The strength of this magnetic field differs from the strength of that field in which the delay line section is arranged, while the speed of the beam is changed by changing the electric field. 909884/08-00." s BAD ORIGINAL909884 / 08-00. " S BAD ORIGINAL 15419081541908 - ίο - ·- ίο - · 2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch den Laufraum auf einen derartigen Wert eingestellt ist, daß die Zyklotronwellenlänge in dem Laufraum etwa gleich der mittleren Wellenlänge des Durchlaßbereiches der Leitung ist.2. Delay line according to claim 1, characterized in that that the magnetic field through the running space is set to such a value that the cyclotron wavelength in the running space is approximately equal to the mean wavelength of the pass band of the line. 3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem zweiten geometrisch, periodischen Verzögerungsleitungsabschnitt, der sich entlang eines Teiles der Bahn des Strahles zwischen dem Elektrodensystem__ausgang und den ßammeleinrichtungen befindet, und Signalausgangseinrichtungen, die zur Abführung des verzögerten Signals mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Abschnitt ein eiBm festen Magnetfeld angeordnet ist, dessen Stärke etwa gleich der Stärke des Feldes ist., in dem der Eingangsverzögerungsabschnitt angebracht ist.3. Delay line according to claim 1 or 2 with a second geometrical, periodic delay line section extending along part of the path of the beam between the electrode system output and the collection devices is located, and signal output devices that are used to discharge the delayed signal to the second section are coupled, characterized in that the second section has a fixed magnetic field whose strength is approximately equal to the strength of the field., in which the entry delay section is installed. 4·. Elektronische Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» bei dem sich das Mikrowellensignal in den Kopplungseinrichtungen ein einem Vorwärtsmodus ausbreitet, dadurch gekennzeichnet , daß die das Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen Polstücke aufweisen, die gegenüber dem Lauf raum Ansätze besitzen,,4 ·. Electronic delay line according to one of the claims 1 to 3 »in which the microwave signal propagates in the coupling devices in a forward mode, thereby characterized in that the means generating the magnetic field have pole pieces opposite have approaches to the running room, 5· Elektronische Verzögerungsleitung nach einem der Anprüche 1 bis 3, bei der sich das Mikrowellensignal in den Kopplungseinrichtungen in einem Rückwärtsmodus ausbreitet, dadurch 5 · Electronic delay line according to one of the claims 1 to 3, in which the microwave signal propagates in the coupling devices in a reverse mode, thereby 909884/0800 fc 909884/0800 fc BADBATH gekenn, ze ich.net , daß die das Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen Polstücke aufweisen, die gegenüber dem Laufraum Einbuchtungen besitzen.know, ich.net, that those generating the magnetic field Facilities have pole pieces that have indentations opposite the running space. 909884/0 8 00 BAD 909 884/0 8 00 BAD tete L e e r s e ι f eL e r s e ι f e
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