DE1964721B2 - HIKING FIELD TUBE WITH HIGHER EFFICIENCY - Google Patents

HIKING FIELD TUBE WITH HIGHER EFFICIENCY

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DE1964721B2 DE19691964721 DE1964721A DE1964721B2 DE 1964721 B2 DE1964721 B2 DE 1964721B2 DE 19691964721 DE19691964721 DE 19691964721 DE 1964721 A DE1964721 A DE 1964721A DE 1964721 B2 DE1964721 B2 DE 1964721B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/36—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/38—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field the forward travelling wave being utilised

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  • Lasers (AREA)

Description

abschnitt der Verzögerungsleitung als ein- oder mehr- d, h. die Kreisgüte Q bestimmt, Daraus resultiertsection of the delay line as one or more- d, h. determines the circular quality Q , which results

stufiger /l/4-Transformator derart ausgebildet ist, daß dann die wirksame Bandbreite, An den Wendel-stage / l / 4 transformer is designed in such a way that the effective bandwidth, to the helical

längs ihm praktisch keine Wechselwirkung mehr mit abschnitt 8 schließt sich nunmehr ein Abschnitt 9 an,along it practically no interaction with section 8 is now followed by a section 9 ,

dem Elektronenstrahl stattfindet, der als ein- oder mehrstufiger λ/4-Transfornmtor derartthe electron beam takes place as a single- or multi-stage λ / 4-Transfornmtor such

Die Verzögerungsleitung soll so bemessen sein, 5 ausgebildet ist, daß er praktisch keine WechselwirkungThe delay line should be dimensioned in such a way that it has practically no interaction

daß die Kleinsignalverstärkung im Abschnitt zwischen mehr mit dem Elektronenstrahl ermöglicht. SclJieß-that the small-signal amplification in the section between allows more with the electron beam. Closing

dem am strahlerzeugerseitigen Eingang der Verzöge- lieh wird die verstärkte Welle über die Auskoppel-The amplified wave is borrowed from the delay at the jet generator side via the decoupling

rungsldtung angeordnete Dämpfungsabschnitt und leitung 3, in der noch ein Zirkulator 10 angeordnetRungsldtung arranged damping section and line 3, in which a circulator 10 is also arranged

dem Resonanzabschnitt größer als 25 db ist. ist, dem Verbraucher zugeführt.the resonance section is greater than 25 db. is fed to the consumer.

An Hand einer Wanderfeldröhre mit einer Wendel- to Durch die Resonanzüberhöhung im Wendelableitung soll die Erfindung — die allgemein auf alle schnitte wird erreicht, daß die £2-Felder für die Arten von Verzögerungsleitungen anwendbar ist — Wechselwirkung mit dem Strahl so groß werden, im folgenden an einer schematischen Figur mit wei- daß der Wirkungsgrad durch die extreme Abbremteren Merkmalen näher erläutert werden. Für das sung der Elektronen wesentlich erhöht wird. Um Verständnis der vorliegenden Erfindung unwesentliche 15 diesen Effekt noch zu optimieren, ist es notwendig, Teile, wie z. B. die Vakuumhülle der Röhre und das die Verzögerung des Wendelabschnittes 8 der einge-Magnetsystem zur gebündelten Führung des Elek- stellten Kreisgüte Q so anzupassen, daß die maximale tronenstrahls, sind dabei in der Figur weggelassen Abbremsung der Elektr-'ien möglich ist. Dazu wird worden. die Verzögerung im Wendelabschnitt 8 folgender-By means of a traveling wave tube with a helix, the invention - which is generally achieved for all sections, so that the £ 2 fields can be used for the types of delay lines - the interaction with the beam should be so great in the following on a schematic figure with white that the efficiency is explained in more detail by the extreme decelerated features. For the solution of the electrons is increased significantly. In order to optimize understanding of the present invention insubstantial 15 this effect, it is necessary to include parts such. B. adapt the vacuum envelope of the tube and the delay of the coil section 8 of the integrated magnet system for the bundled guidance of the electron beam Q so that the maximum electron beam, are omitted in the figure, decelerating the electrons is possible. This has been done. the delay in the spiral section 8 is as follows

Das Bild zeigt schematisch den Ajfbau der Wander- 20 maßen bemessen:The picture shows schematically the construction of the wall dimensions:

feldröhre mit einer Wendel als Verzögerungsleitung. a) Größeres φ a,s im Wendelabschnitt 7 und gleich-field tube with a helix as a delay line. a) Larger φ a , s in the spiral section 7 and equal

Mit der Elektronenkanone 1 wird ,η üblicher We.se mäßi übe die Lä des Abschnitts 8.With the electron gun 1, η is the usual way of measuring the length of section 8 .

der Elektronenstrahl erzeugt und mit Hilfe eines B the electron beam is generated and with the help of a B

homogenen Magnetfeldes (Permanentfeld; Spulenfeld) b) Größere c/v-Werte als im Abschnitt 7, jedochhomogeneous magnetic field (permanent field; coil field) b) Larger c / v values than in section 7, however

oder eines periodischen Permanentmagnetfeldes durch 25 mehrfach abgestuft.or a periodic permanent magnetic field graduated several times by 25.

den Wcndelraum bis zum Kollektor 4 geführt. Das c) Größere c/i'-Werte als im Abschnitt 7, jedoch zu verstärkende HF-Signal wird über die Eingangs- kontinuierlich verlaufend nach irgendeiner be-Ieitung2 in den eingangsseitigen Teil der Wendel- stimmten vorgegebenen Funktion,
leitung 6 eingekoppelt und dort in der üblichen Weise „ , ,,. , ,.,
verstärkt. Der Gewinn muß in diesem Teil größer 30 d> Abwechselnd größere und kleinere φ-Werte, als die sogenannte AufteilungsdSmpfung sein, damit abgestuft oder kontinuierlich,
der Elektronenstrahl seine vollständige Modulation Diese Änderungen der c/r-Werte lassen sich ererhält und mit dieser den ausgangsseitigen Wendel- reichen über Durchmesseränderungen der Wendel, teil 7 anregen kann. Beide Wendelteile sind in üblicher Steigungsänderung der Wendel oder durch Annähe-Weise durch eine praktisch reflexionsfreie Dämpfungs- 35 rung metallischer oder dielektrischer Umhüllungen zone 5 entkoppelt. Die ausgangsseitige Wendel 7, 8 der Wendel nach vorher bestimmten Funktionen,
und 9 ist nun in ganz bestimmter Weise zur Erzie- Auch kann eine Änderung des 7a-Wertes heranlung eines besonders großen Wirkungsgrades aus- gezogen werden.the changing room led to the collector 4. The c) higher c / i 'values than in section 7, but to be amplified, is given a predetermined function via the input, running continuously after some guidance2 in the input-side part of the helix,
line 6 coupled and there in the usual way ",". ,,.,
reinforced. The gain in this part must be greater than 30 d > alternately greater and lesser φ values than the so-called splitting attenuation, thus graduated or continuous,
the electron beam its complete modulation. Both parts of the helix are decoupled in the usual change in the pitch of the helix or by approaching them by means of a practically reflection-free damping of metallic or dielectric sheaths zone 5. The output-side helix 7, 8 of the helix according to previously determined functions,
and 9 can now be used in a very specific way. A change in the 7a value can also be used to achieve a particularly high degree of efficiency.

gebildet. Von der Dämpfung 5, die möglichst nahe Hiermit läßt sich dann auch ein vorgegebener Veram Eingang 2 der Wendel angeordnet sein muß (für 40 lauf der Verstärkungskurve (abhängig von der Fregroßen η und kleine Phasenverzerrung), ausgehend, quenz) realisieren, wenn die 7a-Werte der Wendelist zunächst ein Wendelabschnitt 7 mit gleichmäßiger abschnitte 6, 7 und 8 unterschiedlich gewählt werden. Verzögerung angeordnet. Für diesen Abschnitt gilt Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung des die Bedingung, daß die Kleinsignalverstärkung min- Wirkungsgrades ist eine Erhöhung des magnetischen destens 25 db betragen muß, um den maximalen 45 Führungsfeldes für den Elektronenstrahl im Wendel-Wirkungsgrad zu erreichen. Hieran schließt sich ein abschnitt 8. Hier muß das Magnetfeld dem Grad Wendelabschnitt 8 an, der von zwei Reflexionsstellen der starken Wechselwirkung, d. h. der Strahlabbremabgeschlossen ist. Der Reflexionsfaktor r, bzw. r2 sung angepaßt werden. Dazu ist eine Magnetfeldkawn beliebige Werte haben (vorwiegend wird jedoch erhöhung nach vorgegebener Funktion erforderlich, r, = r2 sein). Hierdurch wird erreicht, daß der Wen^ 50 die von der Resonanzüberhöhung im Wendelabschnitt 8 delabschnitt 8 wie ein Leitungsresonator wirkt. Seine abhängt.
Länge muß daher auf die gewünschte Betriebsfrequenz Zuletzt sei darauf hingewiesen, daß der gesamteeducated. From the attenuation 5, which is as close as possible to this, a predetermined process must be arranged at the input 2 of the helix (for the duration of the gain curve (depending on the frequency η and small phase distortion), based on the frequency), if the 7a Values of the helix are initially a helix section 7 with more uniform sections 6, 7 and 8 differently selected. Delay arranged. For this section, another measure to improve the condition that the small signal gain min efficiency is an increase in the magnetic must be at least 25 db in order to achieve the maximum 45 guide field for the electron beam in the helical efficiency. This is followed by a section 8. Here the magnetic field must be at the degree of the helical section 8, which is closed off by two points of reflection of the strong interaction, ie the beam deceleration. The reflection factor r or r 2 solution can be adapted. For this purpose, a magnetic field kawn must have any values (however, an increase according to the given function is mainly required, r, = r 2 ). This ensures that the coil 50, which is caused by the excessive resonance in the coil section 8, acts like a line resonator. Its depends.
Length must therefore match the desired operating frequency. Lastly, it should be noted that the entire

abgestimmt sein (/ = ,. %). Mit der Größe der Re- Betriebswirkungsgrad auch bei dieser Anordnungbe coordinated (/ =,. %). With the size of the re-operating efficiency also with this arrangement

6 Vl) durch einen Abbremskollektor in bekannter Weise flexionsfaktoren /·„ r2 wird diu Resonanziiberhöhung 55 noch wrter zu verbessern ist. 6 VI) by means of a braking collector in a known manner, flexion factors / r 2 , the resonance increase 55 can still be improved.

Hierzu 1 Statt ZeichnungenFor this 1 instead of drawings

Claims (6)

Elektronenstrahls zur Verstärkung der elektromagneti- Patentansprüche: sehen Welle herangezogen werden, da die bei der Verstärkung der Welle auftretende Geschwindigkeits-Electron beam to amplify the electromagnetic patent claims: see waves are used, since the speed occurring during the amplification of the wave 1. Wanderfeldröhre mit einer zwischen einem abnähme des Elektronenstrahls den Wanderfeld-Elektronenstrahlerzeugungssystem und einem Elek- 5 Verstärkungsmechanismus unterbricht,
tronenstrahlauffänger untergebrachten Verzöge- Es ist bekannt, daß der Konversions-Wirkungsgrad rungsleitung, die im Bereich de:, auffängerseitigen bei Wanderfeldröhren durch Anpassung der Wellen-Endes einen Abschnitt mit gegenüber dem nor- geschwindigkeit an die Elektronengeschwindigkeit am malen Verzögerungsmaß der Verzögerungsleitung ausgangsseitigen Teil der Verzögerungsleitung ververgrößertem Verzögerungsmaß enthält, d a- io bessert werden kann. Die »Geschwindigkeitstaperung« durch gekennzeichnet, daß an den kann dabei durch eine Änderung der Leitungspara-Begrenzungen dieses Abschnittes reflexionsbehaf- meter, insbesondere durch Verkleinerung ihrer Periode, tete Stoßstellen vorhanden sind und daß bei einer in Stufen oder nach einer kontinuierlichen Funktion, mittleren Betriebsweilenlänge ).l der Leitung die vorgenommen werden (man vergleiche deutsche Aus-,-. D ... , „, ,,. 15 legeschrift 1296 272, USA.-Patentscbrift 3 324 342). Lange des Resonanzabschnittes/= TAL betragt ^ andere M8^chkeit zur Verbesserung des1. Traveling-wave tube with a between a decrease in the electron beam interrupts the traveling-field electron gun and an elec- 5 amplification mechanism,
It is known that the conversion efficiency approximation line, which in the area de :, on the collector side in traveling wave tubes by adapting the wave end, a section with compared to the normal speed to the electron speed at the time delay measure of the delay line on the output side part of the delay line contains an increased amount of delay, which can be improved a- io. The »speed stacking« is characterized by the fact that there can be reflective joints by changing the line parameter limits of this section, in particular by reducing their period, and that in the case of a step-by-step or continuous function, mean operating length ) .l the line that is made (compare German Aus -, -. D ..., ", ,,. 15 Legeschrift 1296 272, USA.-Patent letter 3 324 342). The length of the resonance section / = T A L amounts to other possibilities for improving the (/i=l,2,3,...). Konversions-Wirkungsgrades infolge einer Nach-(/ i = l, 2,3, ...). Conversion efficiency as a result of 2. V, uiderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch korrektur des Verhältnisses der Axialgeschwindigkeit gekennzeichnet, daß das Verzögerungsmaß im der elektromagnetischen Welle zur Geschwindigkeit Resonanzabschnitt konstant ist. 20 des Elektronenstrahls besteht darin, daß die Elek-2. V, uiderfeldröhre according to claim 1, thereby correcting the ratio of the axial speed characterized in that the amount of delay in the electromagnetic wave to velocity Resonance section is constant. 20 of the electron beam is that the elec- 3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, tronengeschwindigkeit durch ein- oder mehrstufige dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfak- Nachbeschleunigung an die unveränderte Wellentoren am Anfang und am Ende des Resonanz- geschwindigkeit angepaßt wird. Dabei muß jedoch abschnittes gleich groß sind. die Verzögerungsleitung zum Zwecke der Nach-3. Traveling wave tube according to claim 1 or 2, electron speed by single or multi-stage characterized in that the reflection factor post-acceleration to the unchanged wave gates at the beginning and at the end of the resonance speed is adjusted. In doing so, however, must section are the same size. the delay line for the purpose of post- 4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 25 beschleunigung des Strahles galvanisch aufgetrennt bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den werden, was bei der stoßfreien Fortleitung der Welle Resonanzabschnitten folgende Endabschnitt der zu erheblichen Schwierigkeiten führt (französische Verzögerungsleitung als ein- oder mehrstufiger Patentschrift 1 147 080).4. Traveling wave tube according to one of claims 1 25 acceleration of the beam galvanically separated to 3, characterized in that the will be what in the smooth propagation of the wave End section following resonance sections which leads to considerable difficulties (French Delay line as single or multi-stage patent specification 1 147 080). //4-Transtormator derart ausgebildet ist, daß Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe// 4-Transtormator is designed in such a way that the present invention now has the task längs ihm praktisch keiY.e Wechselwirkung mehr 30 gestellt, die durch eine Taperung der Wellengeschwin-there is practically no interaction along it, which is caused by a tapering of the wave mit dem Elektronenstrahl stattfindet. digkeit, d. h. durch eine Änderung der Parametertakes place with the electron beam. age, d. H. by changing the parameters 5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 der Verzögerungsleitung am ausgangsseitigen Ende bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Röhre erzielbare Erhöhung des Konversionsder Verzögerungsleitung so gewählt ist, daß die Wirkungsgrades noch weiter zu verbessern. Zur Kleinsignalverstärkung im Abschnitt zwischen dem 35 Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Wanderfeldam strahlerzeugerseitigen Eingang der Verzöge- röhre der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfinrungsleitung angeordneten Dämpfungsabschnitt dung vorgeschlagen, daß an den Begrenzungen dieses und dem Resonanzabschnitt größer ist als etwa Abschnitts reflexionsbehaftete Stoßstellen vorhanden 25 db. sind und daß bei einer mittleren Betriebswellenlänge ).u 5. Traveling wave tube according to one of claims 1 of the delay line at the output end to 4. characterized in that the dimensioning of the tube achievable increase in the conversion of the delay line is chosen so that the efficiency can be improved even further. For small-signal amplification in the section between the solution of this problem, it is proposed that at the boundaries of this section and the resonance section there is greater than approximately 25 dB of reflective joints at the boundaries of this section and the resonance section . are and that at a medium operating wavelength) .u 6. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 40 der Leitung die Länge des Resonanzabschnitts6. Traveling wave tube according to one of claims 1 to 40 of the line the length of the resonance section bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zur ge- , η . , .. , , _ , .
... , . ._... ir-.. , ι j· j I=-.- Λ/, betragt (/; = 1, 2, 3, ...),to 5, characterized in that the for ge, η. , ..,, _,.
...,. ._... ir- .., ι jj I = -.- Λ /, amounts to (/; = 1, 2, 3, ...), bündelten Fuhrung des Elektronenstrahls dienende 2 ° bundled guidance of the electron beam serving 2 ° Magnetfeld im Bereich des Resonanzabschnittes Das Verzögerungsmaß im Resonanzabschnitt kannMagnetic field in the area of the resonance section The amount of delay in the resonance section can entsprechend der starken Wechselwirkung, d. h. dabei mehrfach abgestuft und/oder kontinuierlich der Strahlabbremsung, gegenüber dem normalen 45 nach irgendeiner bestimmten vorgegebenen Funktion Wert erhöht ist. verlaufen, doch wird man das Verzögerungsmaß imaccording to the strong interaction, d. H. several times and / or continuously the beam deceleration, compared to the normal 45 according to some particular predetermined function Value is increased. run, but you will get the delay measure in Resonanzabschnitt im allgemeinen konstant halten,Generally keep the resonance section constant, um den Aufbau der Leitung nicht unnötig zu komplizieren. so as not to complicate the structure of the line unnecessarily. 50 Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es für die meisten Anwendungszwecke von Wan-50 The invention is based on the knowledge that for most purposes of wall Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wanderfeld- derfeldröhren — auch bei Berücksichtigung der Tat- töhre mit einer zwischen einem Elektronenstrahl- sache, daß einer ihrer Hauptvorteile in ihrer Breittrzeugungssystcm und einem Elektronenstrahlauffän- bandigkeit liegt — ausreicht, wenn die Übertragungs- £:r untergebrachten Verzögerungsleitung, die im 55 bandbreite etwa 10 bis 20% beträgt. Durch die erfincrcich des auffängerseitigen Endes einen Abschnitt dungsgemäßfc Ausgestaltung einer Wanderfeldröhre mit gegenüber dem normalen Verzögerungsmaß der kann der über diese Übertragungsbandbreite hinaus-VerzögerungjJeitung vergrößertem Verzögerungsmaß gehende Teil der Bandbreite über einen Resonanz· enthält. Überhöhungseffekt zur Erhöhung des Konversions- The present invention relates to a traveling-field wave tube - even when taking into account the fact tube with an electron beam thing that one of its main advantages lies in its wide generation system and electron beam detection - is sufficient if the transmission delay line, which is around 10 to 20% in the 55 bandwidth. Due to the invention of the end on the receiver side, a section according to the design of a traveling wave tube with, compared to the normal delay rate, can contain the part of the bandwidth that goes beyond this transmission bandwidth delay increased by a resonance. Exaggeration effect to increase the conversion Der Verzögerungsmechanismus bei Wanderfeld' 60 Wirkungsgrades herangezogen werden. Die notwenröhren erfordert eine bestimmte Relation zwischen digerweise mit der Resonanzüberhöhung verbundene der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls und der Verminderung der Bandbreite bedeutet somit nach auf der Leitung transportierten, zu verstärkenden dem oben Ausgeführten in den allermeisten Fällen elektromagnetischen Welle, wobei die Elektronen- keine Beeinträchtigung der Übertragungsverhältnisse, Strahlgeschwindigkeit etwas größer sein muß als die 65 da die mögliche Bandbreite in praktisch sehr vielen axiale Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle. Bei Fällen nie ausgenutzt wird.The delay mechanism in case of traveling field '60 efficiency can be used. The necessary tube requires a certain relation between the speed of the electron beam, which is associated with the resonance exaggeration, and the reduction in the bandwidth thus means in most cases electromagnetic waves transported on the line, to be amplified, as stated above, whereby the electrons do not impair the transmission conditions, Jet velocity must be somewhat greater than the 65 because the possible bandwidth in practically very many axial propagation speed of the wave. In cases it is never exploited. einer Leitung mit konstanten Parametern kann dem- In Weilerbildung der Erfindung ist vorgesehen, daßa line with constant parameters can accordingly. In hamlet formation of the invention it is provided that zufolge lediglich ein geringer Teil der Energie des der auf den Resonanzabschnitten folgende End-according to only a small part of the energy of the end-
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DE4036799A1 (en) * 1990-11-19 1992-05-21 Licentia Gmbh Travelling wave tube amplifier - has additional delay section to provide correction and give linear characteristic
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