DE1541929B1

DE1541929B1 - Run-time tube for wide frequency band

Info

Publication number: DE1541929B1
Application number: DE19671541929
Authority: DE
Inventors: Herbert Ludwig Jun Thal
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-09-29
Filing date: 1967-09-23
Publication date: 1971-02-04
Also published as: US3527976A; GB1196285A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Laufzeitröhre det sind und die Fokussieranordnung den Elektrofür ein breites Frequenzband, bestehend aus einem nenstrahl derart konisch zusammenlaufend bündelt, Elektronenstrahlerzeugersystem, einer Auffangelek- daß beim Durchlaufen der Wechselwirkungsstrecke trode, einer Fokussieranordnung zur gebündelten die elektrischen Eigenschaften an den aufeinander-Führung eines Elektronenstrahls über eine größere 5 folgenden Bereichen sich mit dem Logarithmus der Wegstrecke und einer mit Ein- und Auskoppelvor- Frequenz periodisch wiederholen, richtungen versehenen, mit dem Elektronenstrahl Nun hat man gefunden, daß die Anwendung desThe invention relates to a time-of-flight tube and the focusing arrangement for the electric a broad frequency band, consisting of an inner beam conically converging in such a way, Electron gun system, a collecting electrode that when passing through the interaction path trode, a focusing arrangement for bundling the electrical properties of the one on top of the other of an electron beam over a larger 5 following areas with the logarithm of Periodically repeat the distance and one with coupling and decoupling frequency, directions provided with the electron beam. It has now been found that the application of the

verkoppelten Wechselwirkungsstrecke. Die Wechsel- »logarithmisch-peiiodischen Prinzips« auf Wechselwirkungsstrecke ist in eine Mehrzahl von Bereichen Wirkungsstrecken und auf Elektronenstrahlen, die unterteilt, deren elektrische Eigenschaften bei unter- io solche Wechselwirkungsstrecken durchsetzen, auf schiedlichen Frequenzen gleich sind, wobei diese Breitbandröhren von höherem Wirkungsgrad führt, Frequenzen innerhalb des vorgegebenen Frequenz- die beispielsweise als Breitbandverstärkerröhren Verbandes in räumlich aufeinanderfolgenden Bereichen wendet werden können. In dieser Beschreibung werstetig ansteigen oder abnehmen. den die Ausdrücke »logarithmisch-periodisch« odercoupled interaction path. The alternating "logarithmic-peiiodic principle" on the interaction path is in a plurality of areas ranges of action and on electron beams that subdivided, whose electrical properties prevail at under- io such interaction paths different frequencies are the same, whereby these broadband tubes lead of higher efficiency, Frequencies within the specified frequency, for example as a broadband amplifier tube association can be turned in spatially consecutive areas. Steady in this description increase or decrease. den the terms "logarithmic-periodic" or

Es sind bereits erhebliche Anstrengungen unter- 15 »auf logarithmisch-periodische Weise« auf eine nommen worden, die Bandbreite von Mikrowellen- räumliche Folge von Bereichen einer Wechselwirröhren zu erhöhen. Insbesondere stellen Hoch- kungsstrecke oder eines Elektronenstrahls angewenleistungsröhren wie Elektronenstrahlröhren, die mit det, die so dimensioniert und angeordnet sind, daß Geschwindigkeits- und/oder Strahldichtenmodulation sich ihre elektrischen Eigenschaften, ihre Impedanarbeiten und zu denen auch Klystrons und Wander- 20 zen, periodisch mit dem Logarithmus der Betriebsfeldröhren gehören, einen Kompromiß zwischen frequenz wiederholen, also beispielsweise mit der Ausgangsleistung und Bandbreite dar. Man kann bei- Frequenz des Eingangssignals. In anderen Worten spielsweise mit einem bekannten Mehrkammerkly- ergibt sich dadurch, daß beim Auftragen der Frestron Ausgangsleistungen von mehreren Megawatt quenzen, bei denen sich die gleichen elektrischen erzielen, jedoch beträgt hierbei die relative Band- 25 Eigenschaften ergeben, auf einer Frequenzskala im breite höchstens 10%. Auf der anderen Seite sind logarithmischen Maßstab diese Punkte gleiche Abdie Ausgangsleistungen typischer Wanderfeldröhren stände aufweisen.Considerable efforts have already been made "in a log-periodic manner" in one been assumed, the bandwidth of microwave spatial sequence of areas of an alternating vortex to increase. In particular, high-voltage lines or an electron beam are applied power tubes like cathode ray tubes with det, which are dimensioned and arranged so that Velocity and / or radiance modulation change their electrical properties, their impedance work and also klystrons and wanderings, periodically with the logarithm of the operating field tubes belong to repeat a compromise between frequency, for example with the Output power and bandwidth. You can at- Frequency of the input signal. In other words for example with a known Mehrkammerkly- results from the fact that when applying the Frestron Output powers of several megawatts sequence, in which the same electrical Achieve, however, here the relative band properties result on a frequency scale im width at most 10%. On the other hand, on a logarithmic scale, these points are equal to each other Show output power of typical traveling wave tubes.

merklich niedriger, jedoch ist die nutzbare Band- Die Erzeugung konisch verlaufender Elektronenbreite solcher Wanderfeldröhren höher. Man kann strahlen wurde bereits in dem Artikel »Focussing of auch durch Kombination von Klystrons mit Wander- 30 Electron Beams in increasing Magnetic Field« (Fofeldröhren die Bandbreiten erhöhen. Man muß dann kussierung von Elektronenstrahlen in zunehmenden aber Einbußen an anderen wichtigen Kenngrößen Magnetfeldern), in »Proc. 5th Internati Congress on wie Ausgangsleistung, Frequenzunabhängigkeit der Microwave Tubes«, Paris, September 1964, S. 342 Ausgangsleistung, Verstärkung usw. in Kauf nehmen. bis 348, in allgemeiner theoretischer Form behandelt. Durch die Entwicklung immer komplizierterer elek- 35 Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ironischer Apparaturen und Anlagen wächst daher weist eine Anzahl von eingestülpten Hohlraumresolaufend der Bedarf nach einer Röhre, die ein breites natoren mit einem Wechselwirkungsspalt auf, wie sie Frequenzband besitzt und innerhalb dieses Fre- bei Mehrkammerklystrons üblich sind. Diese Hohlquenzbandes eine gleichmäßig hohe Ausgangslei- raumresonatoren sind in einer Reihe angeordnet, stung abgibt. 40 Diese Hohlraumresonatorreihe wird von einem ko-The generation of conical electron widths of such traveling wave tubes is higher. One can shine was already in the article »Focussing of also by combining klystrons with wandering electron beams in increasing magnetic field «(Fofeldröhren increase the bandwidths. One must then kiss the electron beams in increasing but losses in other important parameters magnetic fields), in »Proc. 5th International Congress on like output power, frequency independence of the microwave tubes ", Paris, September 1964, p. 342 Accept output power, gain, etc. to 348, treated in a general theoretical form. With the development of increasingly complex electronic devices, a preferred embodiment of the invention ironic apparatus and plants grows therefore has a number of inversed cavity resols the need for a tube that has a wide nator with an interaction gap on like them Has frequency band and within this range are common with multi-chamber klystrons. This hollow frequency band a uniformly high output volume resonators are arranged in a row, performance. 40 This series of cavity resonators is

In der britischen Patentschrift 961 964 wurde eine nisch zusammenlaufenden Elektronenstrahl durch-Klystron-Verstärkerröhre beschrieben, die vier Hohl- setzt, der mit den Hohlraumresonatoren in Wechselraumresonatoren aufweist, die nacheinander von wirkung tritt. Die Größe der Hohlraumresonatoren einem Elektronenstrahl durchsetzt werden. Die Re- und ihre Resonanzfrequenz nimmt vom Eingang sonanzfrequenzen aufeinanderfolgender Hohlraum- 45 zum Ausgang der Röhre laufend ab, und auch der resonatoren steigen dabei in einer Richtung stetig Durchmesser des Elektronenstrahls wird zum Röh-(monoton) an. Der Gütefaktor Q bei Belastung renausgang hin laufend kleiner, nimmt dabei bei den niedrigen Frequenzen ab und Der Ausdruck »logarithmisch-periodisch« wirdIn British patent specification 961 964, an electron beam converging through a klystron amplifier tube was described, which has four hollow spaces, which have an alternating space resonator with the cavity resonators, which come into effect one after the other. The size of the cavity resonators are penetrated by an electron beam. The resonance frequency and its resonance frequency decrease continuously from the input of successive cavity frequencies to the output of the tube, and the resonators also increase steadily in one direction. The diameter of the electron beam becomes Röh- (monotonous). The quality factor Q continuously decreases with load, decreases with the low frequencies and the expression "logarithmic-periodic" becomes

steigt dann bei den höheren Frequenzen an. Die entweder auf die Wechselwirkungsstrecke, den Elek-Gütefaktoren aller Hohlraumresonatoren sind daher 50 tronenstrahl oder auf beides gemeinsam angewendet, verschieden voneinander. Der Wirkungsgrad dieser wenn sich ihre charakteristischen Eigenschaften fort-Röhre ist bei den einzelnen Frequenzen unter- schreitend periodisch ändern. Diese Änderungen schiedlich. hängen in hohem Maße von den geometrischen Ab-then increases at the higher frequencies. Either on the interaction path, the Elek quality factors all cavity resonators are therefore 50 tron beam or applied to both together, different from each other. The efficiency of this tube if its characteristic properties continue is changing periodically at the individual frequencies. These changes different. depend to a large extent on the geometrical

In der französischen Patentschrift 969 886 wird messungen ab. Betrachtet man beispielsweise ein Aneine Laufzeitröhre mit Wendelleitung beschrieben, 55 zahl hintereinander angeordneter Hohlraumresonafür die eine Vergrößerung der Bandbreite auf maxi- toren, wie sie bei Klystrons üblich sind, so ist jeder mal den zweifachen Wert angegeben wird. Bei einer Hohlraumresonator das genaue Ebenbild des nächst-Ausführungsform dieser Laufzeitröhre mit Wendel- folgenden Resonators, jedoch mit dem Unterschied, leitung steigt der Durchmesser dieser Wendelleitung daß die maßgebenden Abmessungen aller Teile je in Richtung vom Elektronenstrahlerzeugersystem zur 60 nach Fall vergrößert oder verkleinert sind. Auch die Auffangelektrode stetig an. Durchmesser und die Längen der Driftröhren zwi-In the French patent specification 969 886 measurements are made. For example, if you look at an Aneine Time-of-flight tube with helical line described, 55 number of cavity resonators arranged one behind the other for the one enlargement of the bandwidth to maxi- mators, as they are common with klystrons, so is everyone times twice the value is given. In the case of a cavity resonator, the exact replica of the next embodiment this time-of-flight tube with a helical resonator, but with the difference, line increases the diameter of this helical line that the relevant dimensions of all parts each are enlarged or reduced in the direction from the electron gun system to 60 as the case may be. Also the Collecting electrode steadily on. Diameter and length of the drift tubes between

Es ergab sich die Aufgabe, eine Laufzeitröhre zu sehen zwei Hohlraumresonatoren werden fortschreischaffen, die ein breites Frequenzband besitzt und tend kleiner, und durch diese fortschreitenden Verinnerhalb dieses Frequenzbandes eine gleichmäßig kleinerungen aller Abmessungen werden auch die hohe Ausgangsleistung abgibt. Erfindungsgemäß 65 Breiten der Wechselwirkungsspalte immer kleiner, wird diese Aufgabe bei einer Laufzeitröhre der ein- Verwendet man bei einer anderen vorteilhaften Ausgangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Be- führungsform als Verzögerungsleitung eine Wendel, reiche der Wechselwirkungsstrecke derart ausgebil- die ein Spezialfall einer periodischen Wechselwir-The task was to see a time-of-flight tube, two cavity resonators are screaming, which has a broad frequency band and tends to be smaller, and through this progressive inwardness of this frequency band a uniformly smaller all dimensions are also the emits high output power. According to the invention 65 widths of the interaction gaps are getting smaller, this task is used with a transit time tube that is used with another advantageous output mentioned type solved in that the implementation form as a delay line is a helix, extend the interaction path in such a way that a special case of a periodic interaction

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kungsstrecke ist, so kann man beispielsweise die sehen, die fortschreitend geringere Durchmesser aufDurchmesser aufeinanderfolgender Windungen ver- weisen. Da die Durchmesser dieser Zwischenwände ringern und die Windungen dichter wickeln. Auch und auch ihr gegenseitiger Abstand fortschreitend die Drahtdicke und die Querabmessungen können kleiner werden, nimmt der Wandteil 37, der die Hohlebenfalls fortschreitend abnehmen. In beiden Fällen 5 raumresonatoren seitlich begrenzt, als Rotationsfläche nimmt der Durchmesser des Elektronenstrahles in die Form eines Kegelstumpfes an. Diese konische der gleichen Richtung wie der Durchmesser der Verjüngung des Wandteils 37, die in der F i g. 1 über-Wechselwirkungsstrecke ab. Andere vorteilhafte trieben stark dargestellt ist, beinhaltet, daß von einem Ausgestaltungen der Erfindung weisen Hohlraum- großen Durchmesser am Eingangsende 38 des resonatoren und Verzögerungsleitungen auf. io Klystronverstärkers 10 ausgegangen wird und daßis, so one can see, for example, the progressively smaller diameter to diameter refer to successive turns. As the diameter of these partitions wrestle and wind the turns more tightly. Also and also their mutual distance progressing the wire thickness and the transverse dimensions can be smaller, takes the wall part 37, which the hollow case progressively decrease. In both cases 5 space resonators limited laterally, as a surface of rotation the diameter of the electron beam assumes the shape of a truncated cone. This conical the same direction as the diameter of the taper of the wall portion 37 shown in FIG. 1 over interaction range away. Other beneficial shoots strongly illustrated include that of one Embodiments of the invention have large diameter cavities at the inlet end 38 of the resonators and delay lines. io klystron amplifier 10 is assumed and that

Im folgenden werden einzelne bevorzugte Ausfüh- dann der Durchmesser zum Ausgangsende 39 desIn the following, individual preferred designs are then the diameter of the output end 39 of the

rungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Klystronverstärkers 10 hin immer kleiner wird. JederApproximate forms of the invention in connection with the klystron amplifier 10 is getting smaller. Everyone

Zeichnungen beschrieben. Hohlraumresonator kann schrittweise kleiner als derDrawings described. Cavity resonator can be gradually smaller than that

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausfüh- von ihm angeordnete Hohlraumresonator sein, so daßF i g. 1 is a longitudinal section through a cavity resonator arranged by it, so that

rungsform der Erfindung, die als logarithmisch-peri- 15 der Wandteil 37 aus einer Reihe kurzer zylindrischerRung form of the invention, which as a logarithmic peri- 15 the wall part 37 from a series of short cylindrical

odischer Klystronverstärker verwendet wird; Abschnitte bestehen kann, durch die ein glatterodic klystron enhancer is used; Sections can be made through which a smoother

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Aus- Kegelstumpf auf die gleiche Weise approximiert wird,F i g. 2 is a longitudinal section through another made of truncated cone approximated in the same way

führungsform der Erfindung, die ebenfalls ein loga- wie man eine beliebig gekrümmte Kurve oder einenImplementation of the invention, which also has a loga- how to create any curved curve or a

rithmisch-periodisches Mehrkammerklystron ist; Kreis durch eine Folge gerader Linienstücke an-is rithmic-periodic multi-chamber klystron; Circle by a series of straight lines

F i g. 3 zeigt das Phasen-Frequenz-Diagramm für 20 nähern kann. Diese Approximation bezieht sich nurF i g. 3 shows the phase-frequency diagram for 20 may approach. This approximation is only related

die Ausführungsform nach Fig. 2; auf die äußere Gestalt, da die schrittweise Verklei-the embodiment according to FIG. 2; on the outer shape, as the gradual cladding

F i g. 4 ist eine Abwandlung der Erfindung und nerung der Dimensionen in einer geometrischen Prozeigt, wie das logarithmisch-periodische Prinzip auf gression erfolgt.F i g. 4 is a modification of the invention and shows a change in dimensions in a geometric pro how the logarithmic-periodic principle occurs on gression.

eine Wanderfeldröhre mit einem Wendelleiter ange- Die geometrische Progression beinhaltet auch, daß wendet werden kann. 25 die Anzahl der Hohlraumresonatoren pro Längen-Inder F i g. 1 ist dargestellt, wie das logarithmisch- einheit der Wechselwirkungsstrecke vom Eingangsperiodische Prinzip auf einen Klystronverstärker 10 ende 38 aus zum Ausgangsende 39 der Röhre hin zuangewendet werden kann. Der Klystronverstärker 10 nimmt. So nimmt beispielsweise der axiale Abstand weist eine Wechselwirkungsstrecke aus einer Anzahl zwischen den Zwischenwänden der Hohlraumresokoaxial angeordneter zylindrischer Hohlraumreso- 30 natoren zum Ausgangsende 39 hin laufend ab. Der natoren auf. Die Hohlraumresonatoren 11 bis 18 sind axiale Abstand zwischen den Zwischenwänden 30 innerhalb eines kegelstumpfförmigen Kolbenteils 27 und 31 ist beispielsweise kleiner als der axiale Abder Röhre verteilt, während die untereinander stand zwischen den Zwischenwänden 29 und 30.
gleichen Hohlraumresonatoren 19 bis 26 in einem zy- Die Hohlraumresonatoren 11 bis 18 werden durch lindrischen Abschlußteil 28 des Röhrenkolbens ange- 35 kurze koaxial angeordnete Rohrstücke 40 bis 48 verordnet sind. Die Hohlraumsresonatoren 11 bis 18 in- vollständigt, die als Driftröhren arbeiten, wie es bei nerhalb des kegelstumpfförmigen Kolbenteils 27 Hohlraumresonatoren für Klystrons üblich ist. Diese stellen eine logarithmische Progression dar, da die Driftröhren weisen alle voneinander einen gewissen Betriebskennwerte der aufeinanderfolgenden Hohl- Abstand auf, so daß die bekannten Wechselwirkungsraumresonatoren bezüglich ihrer Resonanz in geo- 40 spalte 49 bis 56 entstehen. Die Driftröhren 40 bis 48 metrischem Verhältnis abnehmen. In einer Ausfüh- sind als kurze Kegelstümpfe ausgebildet, so daß sie rungsform der Erfindung wird die logarithmische einen Kanal für den Elektronenstrahl 57 bilden, der Periodizität und die geometrische Progression in dem sich konisch verjüngt. Die konische Verjüngung des Sinne angewendet, daß jeder Hohlraumresonator das Elektronenstrahlkanals 57 folgt wieder dem logarith-Ebenbild desjenigen Hohlraumresonators ist, der in 45 misch-periodischen Prinzip, wie es in Verbindung mit der Wechselwirkungsstrecke vor ihm angeordnet ist, den Hohlraumresonatoren 11 bis 18 beschrieben jedoch mit der Ausnahme, daß alle maßgebenden wurde. Man kann die Driftröhren jedoch auch als Abmessungen um einen konstanten Faktor verklei- kurze Zylinderstücke ausbilden, deren Durchmesser nert worden sind. Dieser Faktor soll mit »o« bezeich- nach einer geometrischen Progression abnehmen, so net werden. Diese logarithmische Periodizität mit 50 daß sie zusammen den konisch sich verjüngenden geometrischer Progression sollte über eine größere Elektronenstrahlkanal 57 annähern. Das Prinzip der Anzahl von Hohlraumresonatoren im Klystronver- geometrischen Progression wird auch auf die Wechstärker 10 fortgesetzt werden, und zwar nach Möglich- selwirkungsspalte 49 bis 56 angewendet, die durch keit über mehr als drei Resonatoren. Wenn man den zwei sich gegenüberstehenden Driftröhren gebildet logarithmischen Faktor 0 auf den Resonatordurch- 55 sind. Diese Spalte werden nämlich auf das Ausgangsmesser anwendet, erhält man beispielsweise zuerst ende 39 der Röhre zu immer kleiner. Die laufende einen Resonator mit dem Durchmesser 1, dem ein Abnahme der Spaltbreite erfolgt nach einer geome-Resonator mit dem Durchmesser 0,9 folgt. Der irischen Progression auf die gleiche Weise wie die darauffolgende Resonator hat dann einen Durch- Abnahme der Resonatorabmessungen,
messer von 0,81 usw. Den logarithmischen Faktor 3 60 Wenn man die Dimensionen von Hohlraumreso- bzw. den Faktor der geometrischen Progression kann natoren in einer geometrischen Progression laufend man dann als 0,9 definieren. Genausogut kann man abnehmen läßt, so stößt man bald auf eine sehr große sagen, daß längs der Wechselwirkungsstrecke eine Anzahl sehr kleiner Abmessungen. So wird beispielskontinuierliche Abnahme von 10% stattfindet. weise in der Spitze einer sich verjüngenden Wechsel-a traveling wave tube with a helical conductor. The geometric progression also means that it can be turned. 25 the number of cavity resonators per length index F i g. 1 shows how the logarithmic unit of the interaction path from the input periodic principle can be applied to a klystron amplifier 10 from end 38 to the output end 39 of the tube. The klystron amplifier 10 takes. Thus, for example, the axial distance decreases, an interaction path from a number of cylindrical cavity resonators arranged between the intermediate walls of the cavity resonators continuously from the output end 39. Of the nators. The cavity resonators 11 to 18 are distributed axially spaced between the partition walls 30 within a frustoconical piston part 27 and 31 is, for example, smaller than the axial tube, while those between the partition walls 29 and 30 stand between them.
The cavity resonators 11 to 18 are arranged by the cylindrical end part 28 of the tubular piston. The cavity resonators 11 to 18 are incomplete, which work as drift tubes, as is customary in the case of cavity resonators for klystrons within the frustoconical piston part 27. These represent a logarithmic progression, since the drift tubes all have a certain operating characteristic of the successive cavity spacing from one another, so that the known interaction space resonators arise in geo-40 gaps 49 to 56 with regard to their resonance. Remove the drift tubes 40 to 48 metric ratios. In one embodiment, they are designed as short truncated cones, so that they approximate shape of the invention will form the logarithmic channel for the electron beam 57, the periodicity and the geometric progression in which it tapers conically. The conical tapering applied in the sense that each cavity resonator, the electron beam channel 57, again follows the logarithmic image of that cavity resonator which, however, describes the cavity resonators 11 to 18 in the mixed-periodic principle, as it is arranged in connection with the interaction path in front of it with the exception that all became authoritative. However, the drift tubes can also be made smaller by a constant factor as dimensions, the diameter of which has been modified. This factor, denoted by "o", should decrease after a geometric progression, so net. This logarithmic periodicity with 50 that they together should approximate the conically tapered geometric progression via a larger electron beam channel 57. The principle of the number of cavity resonators in the klystron-geometric progression will also be continued on the inverters 10, namely, if possible, applied gaps 49 to 56, which by means of more than three resonators. If the two opposing drift tubes are formed logarithmic factor 0 on the resonator diameter. These gaps are applied to the output knife if, for example, the end 39 of the tube is first obtained to become smaller and smaller. The running a resonator with the diameter 1, which is followed by a decrease in the gap width, is followed by a geome resonator with the diameter 0.9. The Irish progression in the same way as the subsequent resonator then has a through- decrease in the resonator dimensions,
meter of 0.81 etc. The logarithmic factor 3 60 If one considers the dimensions of cavity resonators or the factor of the geometric progression, then one can continuously define nators in a geometric progression as 0.9. One can just as well let it be removed, so one soon comes across a very large one saying that along the path of interaction there are a number of very small dimensions. For example, a continuous decrease of 10% will take place. wise at the tip of a tapering alternating

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht 65 Wirkungsstrecke aus Hohlraumresonatoren die Andarin, die Resonatoren 11 bis 18 der logarithmisch- zahl der Resonatoren beliebig groß, während die Abperiodischen Wechselwirkungsstrecke paarweise mit messungen dieser Resonatoren theoretisch gegen Null gemeinsamen Zwischenwänden 29 bis 36 zu ver- gehen. Wenn jedoch die Anzahl der Hohlraumreso-Another advantageous embodiment consists of 65 effective path from cavity resonators the Andarin, the resonators 11 to 18 of the logarithmic number of resonators of any size, while the periodic ones Interaction path in pairs with measurements of these resonators theoretically towards zero common partitions 29 to 36 to go. However, if the number of cavity resonators

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natoren unverhältnismäßig groß und ihre Abmes- zur Eingangswandung 88 und zum Elektronenstrahlsungen unverhältnismäßig klein werden, wird der kanal 57 konzentrisch angeordnet ist. Das zylin-Wirkungsgrad sehr stark herabgesetzt, und man er- drische Isolierstück 87 ist an der Eingangswandung reicht sehr bald einen Punkt, der einen Kompromiß 88 angesetzt, die gleichzeitig die eine Wandung des darstellt, an dem die Röhre 10 und die Wechselwir- 5 Hohlraumresonators 11 ist. Das zylindrische Isolierkungsstrecke aus den Hohlraumresonatoren abge- stück 87 ist außen von einer Stirnwand 89 verschlossen werden müssen. Dieser Punkt liegt an schlossen, an der die eigentliche Kathode 90 der einer Stelle, die sich merklich vor der Spitze der ko- Elektronenkanone 85 gehaltert ist. Die Kathode 90 nisch zusammenlaufenden Wechselwirkungsstrecke ist auf bekannte Weise ausgebildet. Sie weist einen befindet. Dadurch wird es aber erforderlich, die io Elektronenemitter auf, der üblicherweise aus einer Wechselwirkungsstrecke derart abzuschließen, daß Fritte aus einem hochwarmfesten Metall besteht, die die Endverluste und andere störende Einflüsse ver- mit einer Bariumverbindung getränkt ist. Die elekmindert werden, die durch die große Anzahl unver- tronenemittierende Fläche ist in Fig. 1 mit 91 behältnismäßig kleiner Hohlraumresonatoren bedingt zeichnet worden. Die Fläche 91 ist konkav ausgebilsind. 15 det. Ihr Durchmesser ist gleich oder größer als dernators are disproportionately large and their dimensions are disproportionately small to the input wall 88 and to the electron radiation, the channel 57 is arranged concentrically. The cylinder efficiency is very much reduced, and an earth insulating piece 87 is reached on the input wall very soon a point which sets a compromise 88, which at the same time represents the one wall of the, on which the tube 10 and the reciprocal cavity resonator 11 is. The cylindrical insulation section 87 from the cavity resonators must be closed on the outside by an end wall 89. This point is closed at which the actual cathode 90 is held in a position that is noticeably in front of the tip of the ko electron gun 85. The cathode 90 converging interaction path is formed in a known manner. She assigns one is located. This makes it necessary, however, to close off the electron emitter, which usually consists of an interaction path in such a way that the frit consists of a highly heat-resistant metal, which is impregnated with a barium compound to reduce the end losses and other disruptive influences. The areas that are reduced in electrons, due to the large number of non-electron-emitting areas, are shown in FIG. 1 with 91 relatively small cavity resonators. The surface 91 is concave. 15 det. Their diameter is equal to or greater than that

Man kann den Kolbenteil 27 der Röhre 10, der ko- Durchmesser des Elektronenstrahlkanals. Die FlächeOne can see the piston part 27 of the tube 10, the ko diameter of the electron beam channel. The area

nisch ausgebildet dargestellt ist, dadurch abschließen, 91 wird durch einen kurzen Zylinderstutzen 92 ge-niche is shown, thereby terminating, 91 is formed by a short cylinder connector 92

daß man ihn noch vor der Spitze des Konus an einer haltert, der an der Stirnwand 89 befestigt ist. Hinterthat it is held in front of the tip of the cone on one that is attached to the end wall 89. Behind

Stelle abschneidet, an der die Hohlraumresonatoren der elektronenmittierenden Fläche 91 ist ein Heiz-Cut off point at which the cavity resonators of the electron-emitting surface 91 is a heating

der Wechselwirkungsstrecke bestimmte Mindest- 20 element 93 angeordnet, mit dem die eigentlichethe interaction path certain minimum 20 element 93 arranged with which the actual

dimensionen unterschreiten. Dieses wird an anderer Kathode bis auf Emissionstemperatur aufgeheiztfall below dimensions. This is heated up to the emission temperature at the other cathode

Stelle vorgeschlagen. Man kann diesen Abschluß aber wird. Die Anschlußverbindungen für das HeizelementProposed position. You can get this degree though. The connection connections for the heating element

auch durch einen weiteren kegelförmig zusammen- 93 sind mit 94 bezeichnet. Sie gehen isoliert durch93 are denoted by 94 by a further conical shape. They go through in isolation

laufenden Teil vornehmen, in dem eine Anzahl von die Stirnwand 89 hindurch und werden mit einerMake running part in which a number of the end wall 89 through and are with a

Hohlraumresonatoren untergebracht sind, die sich in 25 Stromquelle wie beispielsweise mit einer Batterie 95Cavity resonators are housed in a 25 power source such as a battery 95

ihrem Durchmesser unterscheiden, sonst aber iden- verbunden,differ in their diameter, but otherwise identically connected,

tisch sind. Um die eigentliche Kathode 91 herum ist einare table. Around the actual cathode 91 is a

Ein besonders günstiger Abschluß ergibt sich, Fokussierungsteil 96 angeordnet, der bei 97 nach wenn man einen kurzen Zylinder 28 verwendet, in außen breiter wird. Dieser Fokussierungsteil 96 ist dem eine Anzahl von untereinander gleichen Hohl- 30 elektrisch mit der Stirnwand 89 verbunden. Den Einraumresonatoren angeordnet ist. Die Anzahl der gang des Elektronenstrahlkanals 57 bildet ein kreis-Hohlraumresonatoren in dem Abschlußzylmder 28 ist ringförmiger Block 98, der konzentrisch zur eigentüblicherweise geringer als die Anzahl der Hohlraum- liehen Kathode 91 und konzentrisch zum Elektronenresonatoren in dem kegelförmigen Teil 27. Sie kann Strahlkanal 57 angeordnet ist. Der Fokussierungsteil jedoch auch gleich oder größer sein. 35 96 und der kreisringförmige Block 98 bzw. ihreA particularly favorable conclusion is obtained if the focusing part 96 is arranged, the one at 97 after if a short cylinder 28 is used, it becomes wider in the outside. This focusing part 96 is to which a number of mutually identical hollow 30 electrically connected to the end wall 89. The single room resonators is arranged. The number of turns of the electron beam channel 57 forms a circular cavity resonator In the Abschlusszylmder 28 is ring-shaped block 98, which is concentric to the usual less than the number of cavity borrowed cathode 91 and concentric to the electron resonator in the conical part 27. You can jet channel 57 is arranged. The focusing part however, it can also be the same or greater. 35 96 and the annular block 98 and their

An der Übergangslinie zwischen den beiden Wand- Oberflächen 97 und 99 sind derart ausgebildet, daß teilen 27 und 28 kann entweder eine gemeinsame das elektrische Feld zwischen ihnen den Elektronen-Seitenwand zweier Hohlraumresonatoren wie bei- strahl fokussiert, so daß der Elektronenstrahl in der spielsweise die Seitenwand 37 angeordnet sein oder gewünschten Geometrie in den Elektronenstrahlkanal aber das Volumen eines Hohlraumresonators. Das 40 57 eintritt.At the transition line between the two wall surfaces 97 and 99 are formed such that share 27 and 28 can either share the electric field between them the electron side wall two cavity resonators focused as with beam, so that the electron beam in the For example, the side wall 37 can be arranged or the desired geometry in the electron beam channel but the volume of a cavity resonator. That 40 57 enters.

hängt von der Anzahl der verwendeten Resonatoren Der Kollekor 86 und die restlichen Teile desdepends on the number of resonators used The collector 86 and the remaining parts of the

sowie von ihrer Anordnung ab. Es ist wünschens- Klystrons 10 sind elektrisch leitend ausgebildet. Wennas well as their arrangement. It is desirable that klystrons 10 are electrically conductive. if

wert, daß der letzte Hohlraumresonator im kurzen man daher die Stirnwand 89 mit dem negativen Polworth the fact that the last cavity resonator in the short one therefore the end wall 89 with the negative pole

Zylinderteil 28 durch die gedachte Spitze 84 des ko- und die Wechselwirkungsstrecke nebst dem KollektorCylinder part 28 through the imaginary tip 84 of the co- and the interaction path in addition to the collector

nisch zusammenlaufenden Wandteils 27 hindurch- 45 mit dem positiven Pol einer Batterie 100 verbindet,nich converging wall part 27 through 45 connects to the positive pole of a battery 100,

geht. Das ist durch den Schnittpunkt der beiden werden die Elektronen, die von der Kathode 91goes. That is by the intersection of the two will be the electrons coming from the cathode 91

Konuslinien 82 und 83 angedeutet. Diese beiden emittiert werden, vom elektrischen Feld zwischenConical lines 82 and 83 indicated. These two are emitted by the electric field between

Konuslinien sind den Verlängerungen des konischen dem Fokussierteil 96 und dem kreisringförmigenConical lines are the extensions of the conical focusing part 96 and the circular ring-shaped

Wandteils 27 äquivalent und definieren die gedachte Block 98 fokussiert, so daß diese Elektronen alsWall part 27 equivalent and define the imaginary block 98 focused, so that these electrons as

Kegelspitze 84 durch ihren Schnittpunkt. Man sieht 50 Elektronenstrahl 101 den Kanal 57 entlanglaufen undCone tip 84 through its point of intersection. One sees 50 electron beam 101 running along the channel 57 and

beispielsweise in Fig. 1, daß die gedachte Kegel- im Kollektor 86 aufgefangen werden. Der Kollektorfor example in Fig. 1 that the imaginary cone in the collector 86 are collected. The collector

spitze 84 durch die letzte Stirnwand 65 des Hohl- 86 kann als Metallblock mit einer AuffängeröffnungPoint 84 through the last end wall 65 of the hollow 86 can be made as a metal block with a catcher opening

raumresonators 26 hindurchgeht. 102 ausgebildet und außerdem mit Kühlvorrichtun-space resonator 26 passes through it. 102 and also with cooling device

Um durch den Elektronenstrahlkanal 57 einen gen versehen sein, wie es üblich ist.
Elektronenstrahl hindurchführen zu können, ist am 55 Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin Eingangsende 38 des Klystrons 10 eine Elektronen- zu erblicken, daß sich die Wechselwirkungseigenkanone 85 angeordnet. Am Ausgangsende 39 des schäften des Elektronenstrahls 101 mit dem Teil 27 Klystrons 10 ist dagegen ein an sich bekannter Elek- der Wechselwirkungsstrecke vom Eingangsende 38 tronenkollektor 86 vorgesehen. Die in Fi g. 1 darge- aus zum Ausgangsende 39 des Klystrons 10 hin logastellte Elektronenkanone ist nur ein Beispiel für zahl- 60 rithmisch-periodisch ändern. Diese logarithmischreiche brauchbare Kathoden dieser Art. Eine andere periodischen Wechselwirkungseigenschaften des Elekbrauchbare Kathode ist in der USA.-Patentschrift tronenstrahls 101 beinhalten einmal die Wechselwir-3 046 442 beschrieben. Weiterhin sei in diesem Zu- kung des Elektronenstrahls mit der Wechselwirkungssammenhang auf das Buch »Theory and Design of strecke im gesamten, im besonderen im Vergleich mit Electron Beams« von J. R. Pierce verwiesen, das 65 einem zylindrisch ausgebildeten Elektronenstrahl in im Verlag Nostrand Co., Inc., New York, N. Y., einer zylindrischen Wechselwirkungsstrecke, und zu-1949, erschienen ist. Die Elektronenkanone nach sätzlich die Wechselwirkungseigenschaften der ein-F i g. 1 weist ein zylindrisches Isolierstück 87 auf, das zelnen Strahlabschnitte mit den aufeinanderfolgendenTo be provided with a gene through the electron beam channel 57, as is customary.
An essential feature of the invention is to be able to see the entrance end 38 of the klystron 10 of an electron beam that the self-interaction gun 85 is arranged. At the output end 39 of the shaft of the electron beam 101 with the part 27 of the klystron 10 , on the other hand, a known electrode interaction path from the input end 38 of the electron collector 86 is provided. The in Fi g. 1 shows the electron gun logically positioned toward the exit end 39 of the klystron 10 is only one example of numerical and periodic changes. This logarithmischreiche useful cathode of this kind. Another periodic interaction properties of the cathode is Elekbrauchbare include in the USA. Patent tronenstrahls 101 once the interactions-3046442 described. Furthermore, in this connection with the electron beam and its interaction, reference should be made to the book "Theory and Design of Strecke as a whole, in particular in comparison with Electron Beams" by JR Pierce, which contains a cylindrically shaped electron beam published by Nostrand Co., Inc., New York, NY, a cylindrical interaction series, and to -1949. The electron gun according to additionally the interaction properties of the one-F i g. 1 has a cylindrical insulating piece 87, the individual beam sections with the successive

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Hohlraumresonatoren der Wechselwirkungsstrecke. kussierung durch andere elektrische Felder durch-Diese logarithmisch-periodischen Wechselwirkungs- führen, durch die der Querschnitt des Elektroneneigenschaften werden dadurch hervorgerufen, daß Strahls die gewünschte Form erhält. In einer Ausman den Elektronenstrahl 101 konisch zusammen- führungsform der Erfindung wird zum Fokussieren laufend ausbildet. Der Elektronenstrahl 101 weist 5 eine Spule 103 verwendet, die sich den ganzen Elekeinen konisch zusammenlaufenden Strahlabschnitt tronenstrahlkanal 57 entlang erstreckt. Die Spule auf, dessen in gleichmäßigen Abständen gemessenen 103 weist einen konischen Teil 104 auf, der den Querschnitte progressiv abnehmende Durchmesser konisch zusammenlaufenden Teil 27 des Klystronaufweisen. Diese Abnahme der Durchmesser erfolgt Verstärkers 10 umgibt. Der andere Teil 105 der auf die gleiche Weise, die bereits in Verbindung mit io Spule 103 ist zylindrisch ausgebildet und umgibt den den Durchmessern der Trennwände 29 bis 36 in dem Teil 28 der Wechselwirkungsstrecke. Außerdem wird konisch zusammenlaufenden Abschnitt 27 der auch die Anzahl der Windungen oder die Windungs-Wechselwirkungsstrecke beschrieben worden ist. dichte im konischen Teil der Spule 103 geändert, umCavity resonators of the interaction path. kissing by other electric fields through these logarithmic-periodic interaction lead through which the cross-section of the electron properties are caused by the fact that the beam is given the desired shape. In an ausman the electron beam 101 is conical in the embodiment of the invention for focusing continuously trains. The electron beam 101 has 5 a coil 103 used, which is the whole ele conically converging beam section tronenstrahlkanal 57 extends along. The sink on, whose measured at regular intervals 103 has a conical part 104 that the Cross-sections comprise progressively decreasing diameters of the conical portion 27 of the klystron. This decrease in diameter occurs around amplifier 10. The other part 105 of the in the same way that already in connection with io coil 103 is cylindrical and surrounds the the diameters of the partition walls 29 to 36 in the part 28 of the interaction path. Also will conically converging section 27 of the also the number of turns or the winding interaction distance has been described. density in the conical part of the coil 103 changed to

Es sei bemerkt, daß der konisch zusammen- dem Elektronenstrahl 101 genau die konische Form laufende Elektronenstrahl, wie er beschrieben wurde, 15 zu geben, die gewünscht wird. Die Windungsdichte für sich allein das logarithmisch-periodische Prinzip im Spulenabschnitt 104 steigt auf einen Maximalnicht beinhaltet, da eine Definition von Strahl- wert an, der beim Übergang zum Spulenabschnitt abschnitten vorgegebener Länge nicht gegeben ist. 105 liegt. Von dort an läuft der Elektronenstrahl Das logarithmisch-periodische Prinzip kommt aber unter der Wirkung eines homogenen Magnetfeldes zum Tragen, wenn der Elektronenstrahl denjenigen 20 zylindrisch weiter. Wenn man eine Magnetspule verAbschnitt der Wechselwirkungsstrecke durchsetzt, wendet, kann man die Spule selbst zusammenlaufen dessen Abmessungen nach einer geometrischen lassen oder konisch ausbilden, um das Magnetfeld Progression kleiner werden. Innerhalb dieses Ab- in Übereinstimmung mit der gewünschten konischen schnittes der Wechselwirkungsstrecke läßt sich jedoch Form des Elektronenstrahls fortlaufend stärker zu das logarithmisch-periodische Prinzip und das Prm- 25 machen. Man kann beispielsweise eine konisch oder zip der geometrischen Progression durch die ge- eine zylindrisch ausgebildete Spule verwenden, in der trennte Betrachtung aufeinanderfolgender Quer- die Windungszahlen oder die Windungsdichte auf ein schnitte durch die Wechselwirkungsstrecke und den Ende des Klystrons hin laufend zu- oder abnehmen. Strahl ableiten, da solche Querschnitte Strahl- Die Fokussierung durch Permanentmagnete ist abschnitte begrenzen, deren Durchmesser und Länge 30 nach der Erfindung ebenfalls möglich. Hierzu kann immer kleiner werden. Um die gewünschten Ergeb- man einen oder mehrere Magnete an der Achse des nisse zu erzielen, kann man die konisch zusammen- Klystrons entlang anordnen, so daß die magnetischen laufende Form des Elektronenstrahls auch anders an- Feldstärken auf ein Ende der Röhre hin anwachsen, nähern. Man kann beispielsweise den Elektronen- Man kann aber auch eine Anzahl von Elektrostahl aus verschieden kurzen axialen Strahlab- 35 magneten, Permanentmagneten, elektrostatischen schnitten zusammensetzen oder dafür sorgen, daß die Linsen oder Kombinationen daraus verwenden, um Elektronenkonzentration in den verschiedenen Strahl- dem Elektronenstrahl eine konische Gestalt zu geben, abschnitten unterschiedlich wird. Wichtig ist nur, daß beispielsweise derart, daß der Durchmesser des Elekinsgesamt die gleiche Wirkung wie mit einem konisch tronenstrahls im zylindrischen Teil 28 der Wechselzusammenlaufenden Elektronenstrahl erzielt wird. 40 Wirkungsstrecke ein Viertel des Elektronenstrahl-It should be noted that the conical conical electron beam 101 has exactly the conical shape running electron beam as described to give 15 that is desired. The winding density by itself the logarithmic-periodic principle in the coil section 104 does not rise to a maximum contains, as a definition of the beam value at the transition to the coil section sections of a given length is not given. 105 lies. From there on the electron beam runs The logarithmic-periodic principle comes under the effect of a homogeneous magnetic field to wear when the electron beam continues that 20 cylindrical. When connecting a solenoid section the interaction path penetrates, turns, one can run together the coil itself its dimensions according to a geometric or conical shape to the magnetic field Progression get smaller. Within this ab- in accordance with the desired conical However, the intersection of the interaction path can be continuously increased in shape of the electron beam do the logarithmic-periodic principle and the Prm-25. For example, you can have a conical or zip the geometric progression through the use of a cylindrical coil in which Separate consideration of successive cross-the number of turns or the density of turns Sections through the interaction path and the end of the klystron continuously increase or decrease. Derive beam because such cross-sections are beam- The focusing is done by permanent magnets Limit sections whose diameter and length 30 are also possible according to the invention. Can do this getting smaller and smaller. In order to achieve the desired results, one or more magnets are attached to the axis of the To achieve nits, one can arrange the conical klystrons along so that the magnetic The current shape of the electron beam also increases differently - field strengths increase towards one end of the tube, approach. For example, one can use electrons, but one can also use a number of electrical steels of various short axial beam magnets, permanent magnets, electrostatic magnets cut together or make sure to use the lenses or combinations thereof Electron concentration in the different beam to give the electron beam a conical shape, sections becomes different. It is only important that, for example, such that the diameter of the Elekins overall the same effect as with a conical electron beam in the cylindrical part 28 of the alternating converging Electron beam is achieved. 40 effective distance a quarter of the electron beam

Im Abschnitt 28 der Wechselwirkungsstrecke, der durchmessers am Eingang in die Driftröhre 40 be-In section 28 of the interaction path, the diameter at the entrance to the drift tube 40

für den richtigen Abschluß der Wechselwirkungs- trägt. Man kann auch eine Reihe von Fokussierungs-for the correct termination of the interaction. You can also choose a number of focusing

strecke sorgt, braucht der Elektronenstrahl nicht vorrichtungen verwenden, durch die der konusför-distance, the electron beam does not need to use devices through which the conical

mehr konisch zusammenzulaufen. Innerhalb des mige Verlauf des Elektronenstrahls durch eine Folgeto converge more conically. Within the moderate course of the electron beam through a sequence

kegelstumpfförmig ausgebildeten Teils 27 der Wech- 45 gerader Linien oder durch eine Anzahl gekrümmterfrustoconical part 27 of the alternating 45 straight lines or a number of curved ones

selwirkungsstrecke sollte jedoch auch der Elektro- Kurvenstücke angenähert wird,However, the self-acting section should also be approximated to the electrical curve sections,

nenstrahl konisch zusammenlaufend ausgebildet sein. Wenn man das logarithmisch-periodische Prinzipnenstrahl be formed conically converging. If you use the logarithmic-periodic principle

Der konische Teil des Elektronenstrahls sollte zu- auf den Elektronenstrahl durch konusförmige Aus-The conical part of the electron beam should approach the electron beam by conical shape

mindest so lang wie drei hintereinanderliegende bildung des Strahles anwendet und wenn man zu-at least as long as three consecutive formations of the beam and if you

Hohlraumresonatoren im Teil 27 der Wechselwir- 50 sätzlich einen konisch ausgebildeten Elektronen-Cavity resonators in part 27 of the interactions 50 additionally have a conically shaped electron

kungsstrecke sein. Noch besser ist es, wenn der ko- Strahlkanal verwendet, so zeigt es sich, daß das loga-be the route. It is even better if the ko-ray channel is used, so it turns out that the loga-

nisch zusammenlaufende Teil des Elektronenstrahls rithmisch-periodische Prinzip alle wesentlichen Ein-nically converging part of the electron beam rithmic-periodic principle all essential inputs

so lang wie der gesamte konische Teil der Wechsel- zelteile der Röhre beherrscht, die zur Erzeugung undas long as the entire conical part dominates the interchangeable parts of the tube that are used to generate and

Wirkungsstrecke ist. Um den Wirkungsgrad, die Ver- Ausgangsleistung zusammenwirken. Hierdurch wirdEffective path is. In order to achieve the efficiency, the output power interact. This will

Stärkung und die Bandbreite möglichst groß zu 55 der Wirkungsgrad und damit die Bandbreite desStrengthening and the bandwidth as large as possible to 55 the efficiency and thus the bandwidth of the

machen, sollten die logarithmisch-periodischen Fak- Klystrons größer.make the logarithmic-periodic fac-klystrons larger.

toren ο für den Strahl und für die Wechselwirkungs- Um in den Klystronverstärker 10 Leistung einstrecke etwa gleiche Werte aufweisen, und außerdem koppeln oder aus dem Verstärker Leistung auskopsollte der Elektronenstrahl den Elektronenstrahl- pein zu können, wird eine Übertragungsleitung 106 kanal innerhalb der Wechselwirkungsstrecke prak- 60 oder etwas Ähnliches verwendet. In dem Ausfühtisch vollständig ausfüllen. Man kann den Faktor ρ rungsbeispiel nach F i g. 1 ist die Übertragungsleiim Elektronenstrahl aber auch kleiner machen. rung als elektrisch leitender Stab 107 ausgebildet,gates ο for the beam and for the interaction In order to insert power into the klystron amplifier 10 have approximately the same values, and should also couple or extract power from the amplifier To be able to pin the electron beam to the electron beam becomes a transmission line 106 channel within the interaction path is used in practice or something similar. In the finishing table fill in completely. One can estimate the factor ρ according to F i g. 1 is the transmission glue But also make the electron beam smaller. tion designed as an electrically conductive rod 107,

Wie man den Querschnitt eines Elektronenstrahls der durch die Trennwände der hintereinander anändern oder einem Elektronenstrahl eine konisch geordneten Hohlraumresonatoren im Klystronverzusammenlaufende Gestalt geben kann, ist bekannt. 65 stärker 10 hindurchgeht. Am Eingangsende 38 weist Hierzu kann man den Elektronenstrahl elektro- oder der Klystronverstärker 10 ein kurzes Rohrstück 108 magnetostatisch fokussieren. Man kann aber auch auf, durch das der Stab 107 hindurchgeht. Der Stab eine elektromagnetische Fokussierung oder eine Fo- 107 ist von dem kurzen Rohrstück 108 durch einHow to change the cross section of an electron beam passing through the partitions of the one behind the other or an electron beam conically arranged cavity resonators in the klystron converging Can give shape is well known. 65 stronger 10 passes through. At the entrance end 38 has For this purpose, the electron beam can be electro- or the klystron amplifier 10 can be a short piece of pipe 108 focus magnetostatically. But you can also click through which the rod 107 passes. The rod an electromagnetic focusing or a Fo- 107 is from the short piece of pipe 108 through a

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keramisches Fenster 109 elektrisch isoliert, das den schrieben werden: Wenn sich eine ganz bestimmte Innenraum der Röhre vakuumdicht verschließt. Am Energiemenge mit einer vorgegebenen Frequenz von Ausgangsende 39 des Klystronverstärkers 10 sind einem Punkte aus eine Wechselwirkungsstrecke entebenfalls ein kurzes Rohrstück 108' und ein weite- lang ausbreitet, die nicht abgeschlossen ist, jedoch res keramisches Fenster 109' vorgesehen. Der Stab 5 unendlich lang ist oder eine endliche Länge aufweist 107 ist zweckmäßigerweise auch von den Trennwän- und richtig abgeschlossen ist, ruft diese Energieden der Hohlraumresonatoren elektrisch isoliert, menge an jedem Wechselwirkungsspalt eine bedurch die der Stab hindurchgeht, so daß der Stab stimmte Spannungsverteilung hervor. Wenn jetzt die 107 vom Klystronverstärker 10 völlig isoliert ist. An Frequenz durch den logarithmischen Progressions-Stelle einer Übertragungsleitung kann man zum Ein- io faktor geteilt wird, verschiebt sich die gesamte Span- und Auskoppeln auch Koppelschleifen verwenden. nungsverteilung um einen Abschnitt nach rechts, alsoceramic window 109 electrically insulated, which was written: If there is a very specific Seals the interior of the tube in a vacuum-tight manner. Am amount of energy with a given frequency of Output ends 39 of the klystron amplifier 10 are also located at a point from an interaction path a short piece of pipe 108 'and a long one that is not closed, however res ceramic window 109 'is provided. The rod 5 is infinitely long or has a finite length 107 is expediently also closed off from the partition walls and is properly closed off, this evokes energy The cavity resonators are electrically isolated, an amount at each interaction gap which the rod passes through, so that the rod comes out of the correct stress distribution. If now the 107 is completely isolated from the klystron amplifier 10. In frequency through the logarithmic progression point a transmission line can be divided by a factor of one, shifts the entire span and decoupling also use coupling loops. voltage distribution by one section to the right, that is

Zum Betrieb des erfindungsgemäßen Klystronver- in diejenige Richtung, in der die Abmessungen kleistärkers wird die Elektronenkanone 85 unter Strom ner werden. Wenn nun der Elektronenstrahldurchgesetzt, so daß sie einen Elektronenstrahl erzeugt, messer in jedem Abschnitt um den gleichen Faktor ρ der konisch zusammenlaufend durch die verschiede- 15 kleiner wird, während der gesamte Strom und alle nen Hohlraumresonatoren und Wechselwirkungs- Spannungen konstant bleiben, ändern sich die Eigenspalte hindurch bis zum Röhrenkollektor 86 läuft. schäften des Elektronenstrahles im gleichen Maßstab Nun wird dem Klystronverstärker 10 über den Stab wie die Eigenschaften der Wechselwirkungsstrecke. 107 vom Kathodenende 38 her ein Eingangssignal In der Wechselwirkungsstrecke des Klystronverstärvorgegebener Frequenz zugeführt. Der Stab 107 20 kers nach Fig. 1 findet die Wechselwirkung zwiführt dieses Eingangssignal dem konisch zusammen- sehen dem Elektronenstrahl und dem Hochfrequenzlaufenden Abschnitt 27 der Wechselwirkungsstrecke feld in der Strecke hauptsächlich in demjenigen Bezu, wo es bestimmte Bereiche in einem oder mehre- reich statt, in dem die Eigenresonanzen der Hohlren Hohlraumresonatoren erregt, deren Eigenfre- raumresonatoren in der Nähe der Frequenz des Einquenzen der Frequenz des Eingangssignals benach- 25 gangssignals liegen. In diesem Bereich der Wechselbart sind. Nun findet in den Wechselwirkuagsspalten Wirkungsstrecke breitet sich das Hochfrequenzfeld die zu diesen Hohlraumresonatoren gehören, eine nicht mehr aus. Die Kopplung der einzelnen Hohlstarke Wechselwirkung statt, wie es bei Klystrons raumresonatoren wird vielmehr wie bei einem KIyüblich ist. Ein nachfolgender Bereich der Wechsel- stron vom Elektronenstrahl übernommen. Wenn die Wirkungsstrecke aus einem oder mehreren Hohl- 30 Frequenz größer wird, verschiebt sich dieser Bereich, raumresonatoren nimmt die Energie aus dem Elek- in dem eine solche aktive Wechselwirkung stattfindet, tronenstrahl wieder auf und gibt sie als verstärkte auf dasjenige Röhrenende hin, in dem die Abmes-Ausgangsenergie wieder an die Übertragungsleitung sungen kleiner sind und wo das verstärkte Signal ab. Unter »Bereich« soll hier ein Teil oder ein Ab- vom Elektronenstrahl zum Ausgang der Röhre geschnitt einer axial verlaufenden Wechselwirkungs- 35 koppelt wird. Wenn die Röhre ausreichend lang ist, strecke verstanden werden, das aus einem oder meh- befinden sich die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse reren Resonatoren besteht, die durch ein Eingangs- in Bereichen, in denen die Wechselwirkung für alle signal erregt werden, Frequenzen des gewünschten Frequenzbandes nurTo operate the klystron converter according to the invention in the direction in which the dimensions are smaller, the electron gun 85 will be energized. If the electron beam is now penetrated so that it generates an electron beam, in each section by the same factor ρ which conically converges through the various 15 becomes smaller, while the entire current and all the cavity resonators and interaction voltages remain constant, the changes Own column runs through to the tube collector 86. shafts of the electron beam on the same scale Now the klystron amplifier 10 over the rod as the properties of the interaction path. 107 from the cathode end 38, an input signal is supplied to the interaction path of the klystron amplifier with a predetermined frequency. The rod 107 20 kers according to FIG. 1, the interaction between this input signal, the conically combined see the electron beam and the high-frequency running section 27 of the interaction path field in the path mainly in that area where there are certain areas in one or more areas, in which the natural resonances of the cavities excite cavity resonators whose natural space resonators are in the vicinity of the frequency of the sequence of the frequency of the input signal adjacent signal. In this area the removable bits are. The high-frequency field belonging to these cavity resonators now no longer spreads in the interaction gaps. The coupling of the individual hollow strong interaction takes place, as it is with Klystrons space resonators rather like with a KIy usual. A subsequent area of alternating current is taken over by the electron beam. If the effect of distance is 30 frequency greater of one or more hollow, this area shifts, space resonators absorbs the energy of the electron in the held such an active interaction tronenstrahl again and outputs it as amplified to the one tube end, in which the dimensions output energy back to the transmission line are smaller and where the amplified signal comes from. Under “area”, a part or a section of an axially extending interaction from the electron beam to the exit of the tube is to be coupled. If the tube is sufficiently long, it can be understood that the input and output connections are composed of one or more resonators, which are frequencies of the desired frequency band through an input in areas in which the interaction for all signal is excited only

Man kann die Wirkungsweise des erfmdungsgemä- klein ist. Daher sind die Einflüsse der Enden der ßen Klystronverstärkers auch auf folgende Weise be- 40 Wechselwirkungsstrecke nicht mehr wesentlich und schreiben: Ein hochfrequentes Eingangssignal breitet die Verstärkungseigenschaften sowie das Frequenzsich auf dem Stab 107 aus und läuft dabei durch verhalten der Röhre wiederholen sich jedesmal, wenn einen oder mehrere der größeren Hohlraumresona- die Frequenz durch den Faktor ρ geteilt wird. Wenn toren hindurch, die mit der Frequenz des Eingangs- der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 28 signals nicht schwingen können. Schließlich erreicht 45 der Wechselwirkungsstrecke, der den Abschluß der das Eingangssignal einen Bereich in der konisch ganzen Wechselwirkungsstrecke darstellt, bei der ausgebildeten Wechselwirfcungsstrecke 27 des KIy- höchsten Betriebsfrequenz elektrisch genügend klein stronverstärkers 10, in dem die Eigenfrequenzen der ist, ist dieser zylindrische Abschnitt 28 mathematisch Hohlraumresonatoren in der Nähe der Frequenz des demjenigen konischen Abschnitt der Wechselwir-Eingangssignals liegen. Diese Hohlraumresonatoren 50 kungsstrecke äquivalent, der durch den Abschnitt 28 werden von der Frequenz des Eingangssignals auf ersetzt worden ist.The mode of action of the invention can be small. Therefore, the influences of the ends of the klystron amplifier are no longer essential in the following way and write: A high-frequency input signal spreads the amplification properties as well as the frequency on the rod 107 and runs through the behavior of the tube repeats itself every time one or several of the larger cavity resonances - the frequency is divided by the factor ρ . If gates through, the diameter of the cylindrical section 28 signal can not oscillate with the frequency of the input. Finally, the interaction path, which represents the end of the input signal, reaches an area in the entire conical interaction path, at the formed interaction path 27 of the KIy- highest operating frequency electrically sufficiently small current amplifier 10, in which the natural frequencies is, this cylindrical section 28 is mathematical Cavity resonators are close to the frequency of that conical section of the reciprocal input signal. These cavity resonators 50 are equivalent to that which has been replaced by the section 28 based on the frequency of the input signal.

bekannte Weise selektiv erregt, was in den Wechsel- Es ist nicht immer notwendig, daß die Koppelvorwirkungsspalten, die diesen Hohlraumresonatoren richtung oder die Übertragungsleitung 106 mit sämtzugeordnet sind, zu einer starken Wechselwirkung liehen einzelnen Hohlraumresonatoren in Verbinmit dem Elektronenstrahl führt. Wenn sich das Ein- 55 dung steht. Eine solche Abwandlung ist in Gestalt gangssignal weiter auf das kleinere Ende des Klystron- einer Klystronverstärkerröhre 110 in F i g. 2 dargeverstärkers hin ausbreitet und auch im Abschnitt 28 stellt. Die axial verlaufende Wechselwirkungsstrecke der Wechselwirkungsstrecke weiterläuft, läuft es des Klystronverstärkers 110 ist ein Teil des konisch durch Hohlraumresonatoren hindurch, die ihrer zu ausgebildeten Abschnittes 27 der Wechselwirkungskleinen Eigenfrequenzen wegen ebenfalls nicht mit 60 strecke nach Fig. 1. Die restlichen Bestandteile der der Frequenz des Eingangssignals schwingen kön- Röhre 110 sind genauso ausgebildet, wie es in F i g. 1 nen, so daß die Wechselwirkung immer schwächer dargestellt ist. In der Röhre 110 verbindet der Über- und schließlich vernachlässigbar klein wird. Das ver- tragungsstab 107 die Hohlraumresonatoren 111,112, stärkte Ausgangssignal wird dann über den Stab 107 113 und 114 miteinander, während zwischen den am Ausgangsende des Klystronverstärkers 10 ausge- 65 Hohlraumresohatoren 115, 116, 117 und 118 und koppelt. dem Übertragungsstab 107 keine Verbindungen be-Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen KIy- stehen. Bei der dargestellten Wechselwirkungsstrecke stronverstärkers kann auch auf folgende Weise be- ist jeder zweite Hohlraumresonator mit dem Über-known way selectively excited what is in the reciprocal It is not always necessary that the coupling prearrangement columns, the direction of these cavity resonators or the transmission line 106 with all associated are, to a strong interaction borrowed individual cavity resonators in connection the electron beam leads. When the mood arises. Such a variation is in shape output signal continues to the smaller end of the klystron a klystron amplifier tube 110 in FIG. 2 dargeeamps spreads out and also in section 28 represents. The axially running interaction path the interaction path continues, it runs the klystron amplifier 110 is part of the conical through cavity resonators, which are their to formed section 27 of the interaction small Natural frequencies because of also not with 60 stretch according to Fig. 1. The remaining components of the the frequency of the input signal can oscillate tubes 110 are designed in the same way as in FIG. 1 nen, so that the interaction is shown weaker and weaker. In the tube 110 the transfer connects and eventually becomes negligibly small. The contract rod 107, the cavity resonators 111, 112, The stronger output signal is then communicated via the rod 107 113 and 114, while between the at the output end of the klystron amplifier 10 are 65 cavity resonators 115, 116, 117 and 118 and couples. The transmission rod 107 has no connections. With the interaction path shown power amplifier can also be loaded in the following way every second cavity resonator with the super-

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tragungsstab gekoppelt. Der Grund, warum man in dieser nicht gekoppelten Hohlraumresonatoren sind eine Anzahl von Hohlraumresonatoren, die mit einer daher denjenigen Abstimmungseigenschaften sehr Übertragungsleitung gekoppelt sind, noch eine An- ähnlich, die man bei üblichen Mehrkammerklystrons zahl von Hohlraumresonatoren aufnimmt, die mit findet. Im Abschnitt 28 der Wechselwirkungsstrecke der Übertragungsleitung nicht gekoppelt sind, be- 5 rindet wieder eine Ausbreitung als Vorwärtswelle steht darin, daß man auf diese Weise eine größere statt, die durch den unteren Vorwärtswellenzweigload-bearing bar coupled. The reason why you are in these uncoupled cavity resonators a number of cavity resonators with a therefore very those tuning properties Transmission lines are coupled, yet another analogy to that found in conventional multi-chamber klystrons number of cavity resonators that takes place with. In section 28 of the interaction path of the transmission line are not coupled, prevents propagation as a forward wave again it says that in this way one takes a greater place, which is caused by the lower forward branch of the wave

Anzahl von Hohlraumresonatoren erhält, die mit der der w//5L-Kurve beschrieben wird, und der gebün-Number of cavity resonators, which is described with that of the w // 5L curve, and the

Frequenz des Eingangssignals schwingen können. delte Elektronenstrahl gibt an den Ausgang EnergieFrequency of the input signal can oscillate. The electron beam sends energy to the output

Man kann auf einen mit der Übertragungsleitung ge- ab, der vom Abschnitt 28 der Wechselwirkungs-One can rely on one with the transmission line, which runs from section 28 of the interaction

koppelten Resonator einen Resonator folgen lassen, io strecke gebildet wird.coupled resonator let a resonator follow, io stretch is formed.

der mit der Übertragungsleitung nicht gekoppelt ist, In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Man kann aber auch Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform ist auf einen gekoppelten zwei nicht gekoppelte Reso- eine Wanderfeldröhre 120, auf die das logarithmischnatoren folgen lassen oder die Resonatoren so aus- periodische Prinzip angewendet worden ist. Wie in bilden, daß auf zwei mit der Übertragungsleitung 15 dem Klystronverstärker nach Fig. 1 erzeugt die gekoppelten Resonatoren zwei nicht gekoppelte Re- Elektronenkanone 85 einen konisch zusammenlausonatoren folgen. Auch jede andere Anordnung ist fenden Elektronenstrahl, der eine Wendel 121 der möglich, die den Wirkungsgrad und die Verstärkung Wanderfeldröhre durchsetzt und im Kollektor 86 erhöht. aufgefangen wird. Die Wendel zeigt das logarith-Wie ein erfindungsgemäßer Klystronverstärker ar- 20 misch-periodische Prinzip, da die Durchmesser der beitet, läßt sich am besten an Hand der Fi g. 3 er- einzelnen Windungen der Wendel zu einem Ende hin läutern, die ein modifiziertes Phasen-Frequenz-Dia- abnehmen, während die Steigung der Wendel zum gramm oder ein w//?L-Diagramm ist. Das Diagramm gleichen Ende hin abnimmt. Das Iogarithmisch-perionach Fig. 3 stellt diejenigen Informationen dar, die dische Prinzip kann man auch dadurch anwenden, zum Berechnen mit einem Computer verwendet 25 daß man die Wechselwirkungsstrecke aus einer Anwurden. Die linke Seite des Diagramms zeigt die zahl geradliniger Stücke zusammensetzt, deren Verschiebung der Phasen in einer gleichförmig aus- Durchmesser immer kleiner wird,
gebildeten Wechselwirkungsstrecke. Da alle Ab- Zum Hervorrufen von logarithmisch-periodischen schnitte der Wechselwirkungsstrecke ähnlich sind, Wechselwirkungen sind auch andere Approximatiogilt das gleiche Diagramm für jeden einzelnen Ab- 30 nen möglich, wie bereits in Verbindung mit F i g. 1 schnitt, sofern der richtige Frequenzmaßstab be- beschrieben. Da die Fortsetzung des logarithmischnutzt wird. Die rechte Seite des Diagramms ermög- periodischen Prinzips theoretisch auf eine Wendel licht es, für jeden Abschnitt der Wechselwirkungs- führt, deren Durchmesser an einem Ende unendlich strecke den richtigen Frequenzmaßstab direkt zu be- klein wird, kann man die Wanderfeldröhre durch stimmen. Dasjenige Gebiet, in dem sich das Hoch- 35 ein kurzes zylindrisches Wendelstück 122 abschliefrequenzfeld nicht mehr ausbreitet, wird dort er- ßen, das sich ähnlich wie das zylindrische Stück 28 reicht, wo die Hohlraumresonatoren mit ihrer Eigen- der Wechselwirkungsstrecke aus F i g. 1 verhält. Man frequenz oder einer dicht danebenliegenden Fre- kann dazu aber auch ein konisch verlaufendes Wenquenz erregt werden. Nun sollen einmal die Röhren- delstück mit konstanter Steigung verwenden. Wie es eigenschaften und das Verhalten der Röhre bei einer 40 bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde, Frequenz von 2100 MHz betrachtet werden. Ein ist es günstig, wenn das Ausgangsende 122 der Wen-Eingangssignal dieser Frequenz, das dem Hohlraum- del 121 an derjenigen Stelle liegt, an der theoretisch resonator 11 oder dem Abschnitt 11 der Wechsel- die Spitze des Kegels liegt, der von der Wendel gewirkungsstrecke zugeführt wird, kann sich bis zum bildet wird, also dort, wo sich die gedachten Linien Abschnitt 17 ausbreiten. Am Abschnitt 17 wird das 45 schneiden, die den konusförmigen Teil der Wendel Signal reflektiert, da sich Hochfrequenzfelder dieser einhüllen. Auf das Abschlußstück dieser Wendel Frequenz von Abschnitt 17 an nicht mehr weiter oder auf die Abschlußstücke der bereits beschriebeausbreiten können. In der Nähe des Abschnittes 13, nen Ausführungsformen kann aber auch das logawo die Impedanz der Wechselwirkungsstrecke ver- rithmisch-periodische Prinzip angewendet werden,
hältnismäßig hoch ist, ist das reflektierte Eingangs- 50 Die Wanderfeldröhre nach F i g. 4 arbeitet genausignal mit dem Elektronenstrahl synchron, so daß so wie die bekannten üblichen Wanderfeldröhren, eine starke Wechselwirkung zwischen dem Eingangs- Das logarithmisch-periodische Prinzip kann auf eine signal und dem Elektronenstrahl auftritt, durch die Wendelleitung, auf eine Stegleitung oder auch auf der Elektronenstrahl stark gebündelt wird. Die re- andere Verzögerungsleitungen für Wanderfeldröhren flektierte Welle schwingt am Punkt A des Rückwärts- 55 angewendet werden, und der Elektronenstrahl beeinwellenzweiges der w/ßL-Charakteristik synchron flußt die Wirkungsweise der Röhre auf die gleiche mit dem Elektronenstrahl. Vom Abschnitt 18 bis Weise, wie es in Verbindung mit dem Klystronverzum Abschnitt 28 der Wechselwirkungsstrecke kann stärker nach F i g. 1 beschrieben worden ist. Die sich das Hochfrequenzfeld nicht mehr ausbreiten. Es Wendelleitung ist nur ein Beispiel für zahlreiche befindet jedoch eine starke Wechselwirkung zwischen 60 kannte Verzögerungsleitungen, die einander äquivadem Elektronenstrahl und den nicht gekoppelten lent sind. Solche Verzögerungsleitungen sind bei-Hohlraumresonatoren statt, wenn der Strahlstrom spielsweise in den USA.-Patentschriften 2 843 797, höher wird. In dem Klystronverstärker nach F i g. 2 2 860 280 beschrieben worden. Wendelleitungen genimmt die Resonanzfrequenz der nicht gekoppelten, hören nach Definition zu denjenigen Wechselwirjedoch belasteten Hohlraumresonatoren zum Aus- 65 kungsstrecken, die mit einem Elektronenstrahl periogangsende der Röhre hin zu, da auf diesen Klystron- disch in Wechselwirkung treten. Dabei wird jede Verstärker das logarithmisch-periodische Prinzip an- Windung der Wendelleitung als Periode betrachtet, gewendet worden ist. Die Abstimmungseigenschaften In den vorstehend beschriebenen Ausführungsfor-which is not coupled to the transmission line. FIG. 4 shows a further embodiment of the type shown in FIG. 2 is shown. But you can also present invention. This embodiment is based on a coupled two non-coupled reso- a traveling wave tube 120, to which the logarithmic converter can follow or the resonators have been applied in this way from the periodic principle. As in FIG. 1, the coupled resonators produced by the klystron amplifier according to FIG. 1 produce two non-coupled re-electron guns 85 which follow a conical conical resonator. Any other arrangement is also possible with an electron beam, which has a helix 121 which penetrates the efficiency and amplification of the traveling wave tube and increases it in the collector 86. is caught. The filament shows the logarithmic-periodic principle of a klystron amplifier according to the invention, since the diameter of the works can best be seen on the basis of FIGS. 3 he individual turns of the coil to one end, which take a modified phase-frequency slide, while the slope of the coil is a gram or a w //? L diagram. The diagram decreases towards the same end. The logarithmic period according to FIG. 3 represents the information that the Danish principle can also be applied by using a computer to calculate the distance of interaction from an approach. The left side of the diagram shows the number of rectilinear pieces composed, the displacement of which of the phases in a uniformly from diameter becomes smaller and smaller
formed interaction path. Since all of the interactions are similar, other approximations are also possible, the same diagram can be used for each individual segment, as has already been done in connection with FIG. 1 cut, provided the correct frequency scale is described. Since the continuation of the logarithmic is used. The right-hand side of the diagram enables the periodic principle to theoretically light it up on a filament, for each section of the interaction leads whose diameter at one end infinitely stretch the correct frequency scale is too small, the traveling wave tube can be tuned through. The area in which the high frequency field no longer propagates, a short cylindrical coil piece 122 , is er ßen that extends similarly to the cylindrical piece 28, where the cavity resonators with their own interaction path from FIG. 1 behaves. One frequency or a frequency that is close to it, but a conical frequency can also be excited. Now you should use the tube delicacies with a constant incline. How it is properties and the behavior of the tube with a 40 already in connection with F i g. 1, a frequency of 2100 MHz can be considered. It is advantageous if the output end 122 of the Wen input signal of this frequency, which lies in the hollow space del 121 at the point where the theoretical resonator 11 or the section 11 of the alternating cone is located, the path of action from the helix is supplied, can be formed until it is formed, that is, where the imaginary lines section 17 spread. At the section 17 the 45 will cut, which reflects the conical part of the helix signal, since the high-frequency fields envelop one another. On the terminating piece of this helix frequency from section 17 onwards no longer or on the terminating pieces of the already described can spread. In the vicinity of the section 13, however, the loga, where the impedance of the interaction path, the rithmic-periodic principle can also be used,
is relatively high, the reflected input 50 The traveling wave tube according to FIG. 4 works exactly signal with the electron beam synchronously, so that like the known usual traveling wave tubes, a strong interaction between the input The logarithmic-periodic principle can occur on a signal and the electron beam, through the helical cable, on a ribbon cable or also on the electron beam is strongly bundled. The other delay lines for traveling wave tubes inflected wave oscillates at point A of the reverse 55 are applied, and the electron beam influences the w / ßL characteristic synchronously flows the operation of the tube on the same with the electron beam. From section 18 to manner, as it is in connection with the klystronverzum section 28 of the interaction path can be more strongly shown in FIG. 1 has been described. Which the high-frequency field no longer spreads. There is a helical line, but there is a strong interaction between 60 known delay lines, which are equivalent to each other and the electron beam which is not coupled. Such delay lines are used in cavity resonators when the beam current becomes higher, for example in U.S. Patents 2,843,797. In the klystron amplifier of FIG. 2,860,280. Helical lines take the resonance frequency of the uncoupled, but according to definition, belong to those interactions but loaded cavity resonators to the discharge path, which with an electron beam go to the end of the tube, since these klystronically interact. Each amplifier is based on the logarithmic-periodic principle. The tuning properties In the embodiments described above

men wird die Geschwindigkeit und/oder die Stromdichte des Elektronenstrahls moduliert. Die Erfindung ist ganz allgemein auf Elektronenstrahlröhren anwendbar, bei denen ein Elektronenstrahl eine Wechselwirkungsstrecke durchsetzt und dabei ein Eingangssignal mit einer gewünschten Frequenz verstärkt. Solche Elektronenstrahlröhren können bekanntlich auch als Frequenzumsetzer, Gleichrichter, Oszillatoren usw. verwendet werden.Men the speed and / or the current density of the electron beam is modulated. The invention is generally applicable to cathode ray tubes in which an electron beam is a Interaction path interspersed and amplified an input signal with a desired frequency. As is well known, such cathode ray tubes can also be used as frequency converters, rectifiers, Oscillators, etc. can be used.

Die Erfindung ist daher auf die Kombination einer logarithmisch-periodischen Wechselwirkungsstrecke mit einem logarithmisch-periodischen Elektronenstrahl gerichtet, der die Wechselwirkungsstrecke durchsetzt, so daß sich die effektiven Wechselwirkungseigenschaften in axialer Richtung logarithmisch-periodisch ändern. Dabei ist es gleichgültig, ob die Wechselwirkungsstrecke aus gekoppelten Hohlraumresonatoren besteht oder als Stegleitung, als Wendel oder anderweitig ausgebildet ist. Während des Betriebs einer solchen Elektronenstrahlröhre sucht sich das Eingangssignal auf Grund seiner Frequenz selber die Hohlraumresonatoren oder die Bereiche einer Wendel oder einer anderen Wechselwirkungsstrecke aus, in denen die Wechselwirkung stattfindet. Der Ort oder Bereich der Wechselwirkung kann sich in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignals in der Wechselwirkungsstrecke hin und her verschieben. Dieses kann man als ein »Gleiten« des Wechselwirkungsbereiches beschreiben, wo der Ort, an dem die Wechselwirkung gerade stattfindet, durch die gerade anliegende Frequenz des Eingangssignals bestimmt ist.The invention is therefore based on the combination of a logarithmic-periodic interaction path directed with a logarithmic-periodic electron beam, which defines the path of interaction interspersed, so that the effective interaction properties in the axial direction are logarithmic-periodic change. It does not matter whether the interaction path is coupled There is cavity resonators or is designed as a ribbon cable, as a helix or in some other way. While the operation of such a cathode ray tube searches for the input signal on the basis of its Frequency itself the cavity resonators or the areas of a helix or another interaction path in which the interaction takes place. The place or area of interaction can vary depending on the frequency of the input signal in the interaction path move back and forth. This can be described as a "sliding" of the interaction area, where the place where the interaction is taking place through the currently applied frequency of the Input signal is determined.

Dieser »gleitende« Bereich kann einen oder mehrere aufeinanderfolgende Hohlraumresonatoren der Wechselwirkungsstrecke nach F i g. 1 oder auch einen Teil der Wendel nach F i g. 4 umfassen. In einer aus Hohlraumresonatoren aufgebauten Wechselwirkungsstrecke kann ein vorgegebenes Eingangssignal einen oder mehrere Hohlraumresonatoren erregen, so daß dort Energie an den Elektronenstrahl abgegeben wird, während die Erregung benachbarter Hohlraumresonatoren nur schwach ist. An der Stelle, an der der Strahl wieder Energie an die Wechselwirkungsstrecke abgibt, kann ein ähnlicher Bereich aus Hohlraumresonatoren definiert werden. Dieser Bereich kann unmittelbar neben dem Einkoppelbereich liegen. Die beiden Bereiche können aber auch durch mehrere Hohlraumresonatoren voneinander getrennt sein, die nur wenig oder gar nicht erregt sind. Die Stellen der maximalen Wechselwirkung in beiden Bereichen weisen einen bestimmten Abstand voneinander auf, der von der Frequenz des Eingangssignals abhängt, und beide Bereiche wandern mit der Frequenz hin und her. Der Einkoppel- und der Auskoppelbereich liegen in dem Sinne nebeneinander, als zwischen dem Einkoppel- und dem Auskoppelbereich praktisch keine weiteren Wechselwirkungen mehr stattfinden. Die Wirkungsweise ist für verschieden ausgebildete Wanderfeldröhren die gleiche, also beispielsweise für Wanderfeldröhren mit einer Wendelleitung, mit einer Doppelkammleitung oder einer Stegleitung. Solche Verzögerungsleitungen können als Wechselwirkungsstrecken angesehen werden, die periodisch mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung treten, wobei jede einzelne Windung einer Wendelleitung oder jeder einzelne Ring einer Doppelkammleitung nach Definition eine Periode darstellt.This "sliding" area can be one or more consecutive cavity resonators of the Interaction path according to FIG. 1 or part of the helix according to FIG. 4 include. In an interaction path made up of cavity resonators can receive a predetermined input signal excite one or more cavity resonators, so that there energy is passed to the electron beam while the excitation of neighboring cavity resonators is only weak. In the place A similar area can be used at which the beam gives off energy again to the interaction path can be defined from cavity resonators. This area can be directly next to the coupling area lie. However, the two areas can also be separated from one another by several cavity resonators separated who are little or not aroused at all. The places of maximum interaction in both areas are at a certain distance from one another, which depends on the frequency of the Input signal depends, and both ranges move back and forth with the frequency. The coupling and the outcoupling area lie next to one another in the sense that between the coupling and practically no further interactions take place in the coupling-out area. The mode of action is the same for differently designed traveling wave tubes, for example for traveling wave tubes with a spiral cable, with a double comb cable or a ribbon cable. Such delay lines can be viewed as interaction paths that periodically interact with the electron beam, where every single turn of a helical cable or every single ring of a double comb cable Definition represents a period.

Die logarithmisch-periodische Röhre kann für Vorwärtswellen- und für Rückwärtswellenbetrieb angepaßt werden. Bei einem Betrieb als Rückwärtswellenröhre wird das Eingangssignal am Röhrenende 39 eingekoppelt und am Röhrenende 38 ausgekoppelt. Man kann dann den zylindrischen Abschnitt 28 der Wechselwirkungsstrecke weglassen. Wählt man einen umgekehrten Aufbau, bei dem die Wechselwirkungsstrecke am Kathodenende klein ist und zum Kollektor hin immer größer wird, wird der logarithmisch-periodische Faktor ρ größer als 1.The log-period tube can be adapted for forward wave and backward wave operation. When operating as a reverse wave tube, the input signal is coupled in at the tube end 39 and decoupled at the tube end 38. The cylindrical section 28 of the interaction path can then be omitted. If one chooses a reverse structure, in which the interaction distance at the cathode end is small and becomes larger and larger towards the collector, the logarithmic-periodic factor ρ becomes larger than 1.

Man erhält erfindungsgemäß die besten Ergebnisse, wenn der logarithmisch-periodische Faktor auf die gesamte Wechselwirkungsstrecke mit Ausnahme des Abschlußstückes angewendet wird. Der logarithmisch-periodische Faktor braucht jedoch nicht für alle Anwendungen der gleiche zu sein. Wenn man beispielsweise wie in F i g. 2 mit abwechselnd angeordneten Hohlraumresonatoren arbeitet, können auf die abwechselnd angeordneten Hohlraumresonatoren unterschiedliche logarithmische Faktoren angewendet werden. Bei der Ausführungsform nach Fi g. 1 können unterschiedliche axiale Abschnitte der Wechselwirkungsstrecke mit unterschiedlichen logarithmischen Faktoren versehen sein. Für das Gesamtverhalten sind auch geringe Änderungen des logarithmischen Faktors, beispielsweise zwischen 0,9 und 1, von Bedeutung. Bei einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre wurde ein logarithmischer Faktor von 0,925 verwendet. Bevorzugte Werte liegen zwischen 0,90 und etwa 0,95.According to the invention, the best results are obtained when the logarithmic-periodic factor is on the entire interaction path with the exception of the terminating piece is used. The logarithmic-periodic However, the factor does not have to be the same for all applications. If for example as in FIG. 2 works with alternately arranged cavity resonators, can on the alternately arranged cavity resonators applied different logarithmic factors will. In the embodiment according to Fi g. 1 can have different axial sections of the interaction path be provided with different logarithmic factors. For the overall behavior are also small changes in the logarithmic factor, for example between 0.9 and 1, of importance. In a cathode ray tube according to the invention, a logarithmic Factor of 0.925 used. Preferred values are between 0.90 and about 0.95.

Claims

Patent claims:

1. Time-of-flight tube for a broad frequency band, consisting of an electron gun system, a collecting electrode, a focusing arrangement for the bundled guidance of an electron beam over a longer distance and one provided with coupling and decoupling devices, with the electron beam coupled interaction path, which in a plurality is divided by areas whose electrical properties are at different frequencies are the same, these frequencies being spatially within the given frequency band successive areas steadily increase or decrease, characterized in that that the areas (11 to 18) of the interaction path are formed in such a way and the Focusing arrangement bundles the electron beam (74) conically converging in such a way that when passing through the interaction path, the electrical properties of the successive ones Areas (11 to 18) repeat periodically with the logarithm of the frequency.

2. Time tube according to claim 1, characterized in that the interaction path a delay line (121).

3. Time tube according to claim 1, characterized in that the interaction path has a number of cavity resonators (11 to 18) arranged one behind the other.

4. transit time tube according to claim 3, characterized in that the interaction path has at least three cavity resonators (11, 12, 13) with interaction gaps (49, 50, 51).

5. Runtime tube according to claims 3 and 4, characterized in that the dimensions of the cavity resonators (11 to 18) and those of the interaction gaps (49 to 56) are different.

6. transit time tube according to claim 1, characterized in that the interaction path completed by an axially extending cylindrical interaction section is in which the electrical properties in axial Direction of successive areas (19 to 26) are the same.

7. transit time tube according to claim 1, characterized in that the interaction path has a helical cable (121).

8. transit time tube according to claim 1, characterized in that the interaction path and the electron beam (74) is frustoconical for a substantial portion of its length are.

9. time tube according to claims 1 and 6, characterized in that the cylindrical interaction path with a cavity resonator (26) ends at a point, the voa of the frustoconical alternating path of action no further than the tip that cone (83) is removed from the complement of the frustoconical Interaction distance to a full cone results.

10. transit time tube according to claim 7, characterized in that the diameter of the helical cable decreases from the input end to the output end.

11. Time tube according to claim 10, characterized in that the helical cable (121) Is frustoconical.

12. transit time tube according to claim 11, characterized in that the slope of the helical cable (121) decreases towards the end with the smaller diameter.

13. Time tube according to claim 12, characterized in that the helical cable (121) on End with the smaller diameter by a cylindrical spiral piece (122) of constant pitch is completed.

14. Time tube according to claim 13, characterized in that the cylindrical spiral piece (122) ends at a point which is not further away from the frustoconical spiral piece (121) than the tip of that cone which, by the addition of the frustoconical spiral piece, becomes i ^: a full cone.

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009 586/150