DE2336167A1

DE2336167A1 - HIKING FIELD TUBE

Info

Publication number: DE2336167A1
Application number: DE19732336167
Authority: DE
Inventors: King Robin Charles Moorhouse; Harris Neville Wreford
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1974-09-05
Also published as: US3846664A; DE2336167B2; GB1378735A

Description

dr. MÜLLER-BORS dipl.-ph^vs. or. M^NITZ dipl.-ch?m. dr. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW dr. MÜLLER-BORS dipl.-ph ^v s. Or. M ^ NITZ dipl.-ch? M. dr. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

München, den *^6> JULI »73Munich, * ^6> JULY »73

Hl/Sv - E 1128Hl / Sv - E 1128

ENGLISH ELEOTEIC VALTE COMPANY LIPIITED 106 Waterhouse Lane, Ghelmsford,Essex, EnglandENGLISH ELEOTEIC VALTE COMPANY LIPIITED 106 Waterhouse Lane, Ghelmsford, Essex, England

WanderfeldröhreTraveling wave tube

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre und betrifft insbesondere eine Wanderfeldröhre mit gekoppeltem Hohlraum.The invention "relates to and relates to a traveling wave tube in particular a traveling wave tube with a coupled cavity.

Bekanntlich umfaßt eine Wanderfeldröhre eine Langsamwellenstruktur, die so angeordnet ist, daß sie sich im Bereich eines Elektronenstrahls befindet, und in sogenannten Wanderfeldröhren mit gekoppeltem Hohlraum umfaßt diese Langsamwellenstruktur eine Reihe von gekoppelten Hohlräumen mit Kopp el element en (beispielsweise Sehlitzen) zwischen benachbarten Hohlräumen und mit einer zentralen öffnung durch die Hohlräume, durch die der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone zu einer Kollektorelektrode an dem Ausgangsende der Röhre verläuft. Die grundsätzliche Betriebsweise solcher Röhren und die Art und Weise, in welcher die Langsaaellenstruktur eine angelegte Hochfrequenzwelle auf die Ge-As is known, a traveling wave tube comprises a slow wave structure, which is arranged so that it is in the range of an electron beam, and in so-called traveling wave tubes With a coupled cavity, this slow wave structure comprises a series of coupled cavities with coupling elements (e.g. Seat strands) between adjacent cavities and with a central opening through the cavities through which the electron beam from the electron gun to a collector electrode at the exit end of the tube. The basic mode of operation such tubes and the way in which the long hall structure an applied high frequency wave to the

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schviindigkeit des Elektronenstrahls verlangsamt, um eine Wechselwirkung zwischen diesen zu ermöglichen, ist bekannt und wird nicht im einzelnen beschrieben. Es ist ebenfalls bekannt, daß die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls, wenn dieser sich der Kollektorelektrode nähert, aufgrund der Gesamtübertragung von kinetischer Energie von den Strahlelektronen zu den Kreisfeldern der Hohlraumstruktur verringert wird und daß an dem Ausgangsende der Röhre der größere bzw. überwiegende Teil der Leistungsübertragung von dem Elektronenstrahl zu den Kreisfeldern stattfindet. Deshalb muß die Langsamwellenstruktur am Ausgangsende angepaßt sein, um die Hochfrequenz-Wellengeschwindigkeit noch weiter zu reduzieren, so daß sie der verringerten Geschwindigkeit des Elektronenstrahls entspricht. Eine bekannte Lösung bei solchen Wanderfeldröhren besteht in der Verwendung dessen, was als "Geschwindigkeitsverjüngung" ("velocity tapering") bekannt ist, an dem Ausgangsende. Die normale Methode, eine Geschwindigkeitsverjüngung zu erreichen, besteht darin, die Höhe der Hohlräume (d.h. die Länge in der Strahl richtung) über die letzten wenigen Zellen an dem Ausgangsende der Röhre stufenweise bzw. allmählich zu verringern, so daß die Axialgeschwindigkeit des Elektronenstrahls, obgleich dieser Energie an die Hochfrequenzkreis-Welle verliert, im wesentlichen mit der der Hochfrequenzwelle im Schritt bzw. Takt bleibt.electron beam speed slows down to a Enabling interaction between these is known and will not be described in detail. It is also It is known that the speed of the electron beam as it approaches the collector electrode is due to the overall transfer of kinetic energy from the beam electrons to the circular fields of the cavity structure is reduced and that at the exit end of the tube most of the power transfer from the electron beam to the Circular fields takes place. Therefore, the slow wave structure at the output end to be adapted to further reduce the high frequency wave speed so that it is the decreased Corresponds to the speed of the electron beam. A known solution for such traveling wave tubes consists in the use of what is known as "velocity tapering" at the exit end. The normal way to achieve a speed taper is to measure the height of the cavities (i.e., the Length in the direction of the beam) over the last few cells gradually closes at the exit end of the tube decrease so that the axial velocity of the electron beam, although this energy to the high-frequency circuit wave loses, essentially with which the high frequency wave stays in step.

Jedoch vermindert die oben erwähnte Methode der Schaffung einer Geschwindigkeitsverjüngung die Hochfrequenzkreis-Wellengeschwindigkeit um im wesentlichen den gleichen Betrag über das gesamte Arbeitsfrequenzband, was die nutzbare Bandbreite begrenzt, da aufgrund der streuenden Beschaffenheit "bzw. Eigenschaft der Koppelhohlraumstrukturen der Elektronenstrahl mehr andern niederfrequenten Ende als an dem hochfrequenten Ende des Arbeitsbandes verlangsamt wird.However, the above-mentioned method of creating a speed taper reduces the high frequency circuit wave speed by essentially the same amount over the entire working frequency band, which is the usable bandwidth limited because due to the scattering nature "or property the coupling cavity structures of the electron beam more at the low frequency end than at the high frequency end of the Working belt is slowed down.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Koppelhohlraum-Wanderfeldröhre, "bei der die Geschwindigkeitsverjüngung frequenzabhängig ist, so daß die Kreis-Hochfrequenzwelle "bei niedrigen Frequenzen relativ stärker als bei hohen Frequenzen im Arbeitsstand verlangsamt und so nutzbare Bandbreite der Röhre vergrößert wird.The object of the invention is to create a coupling cavity traveling wave tube, "where the speed reduction depends on the frequency is so that the circular high-frequency wave "relatively stronger at low frequencies than at high frequencies in the working state slowed down and so the usable bandwidth of the tube is increased.

Erfindungsgemäß umfaßt eine Wanderfeldröhre eine Elektronenkanone, die einen Elektronenstrahl erzeugt, eine Kollektorelektrode, die den Elektronenstrahl sammelt, eine Koppelhohlraum-Langsamwellenstruktur zwischen der Kanone und dem Kollektor zur Kopplung der Hochfrequensenergie in den Elektronenstrahl und aus diesem heraus, einen Hochfrequenz-Signaleingang, der mit der Langsamwellenstruktur gekoppelt ist, um die zu dem Strahl zu koppelnden Hochfrequenzsignale dieser zuzuführen, und einen Hochfrequenz-Signalausgang, der mit der Langsamwellenstruktur gekoppelt ist zum Abziehen verstärkter Hochfrequenzsignale von dieser, wobei benachbarte Hohlräume der Langsamwellenstruktur in der Röhre miteinander durch mitschwingende Koppelelemente bzw. Resonanz-Kopplungselemente, gekoppelt sind und die Resonanzfrequenzen von einigen Elementen an dem Ausgangsende der Struktur einem vorbestimmten Verjüngungsgesetz bzw. Querschnittsabnahmegesetz entsprechen, bei dem die Frequenz sich der Hohlraum-Resonanzfrequenz zu dem Ausgangsende annähert.According to the invention, a traveling wave tube comprises an electron gun, that generates an electron beam, a collector electrode that collects the electron beam, a coupling cavity slow wave structure between the cannon and the collector for coupling the high frequency energy into the electron beam and out of this, a high frequency signal input coupled to the slow wave structure for leading to the beam coupling high-frequency signals to this supply, and a high-frequency signal output, which with the slow wave structure is coupled for subtracting amplified radio frequency signals from this, whereby adjacent cavities of the slow wave structure in the tube are connected to each other by means of resonating coupling elements or resonance coupling elements, are coupled and the resonance frequencies of some elements at the exit end of the structure to a predetermined law of taper at which the frequency equals the cavity resonance frequency approaches the exit end.

Bevorzugt ist das vorbestimmte Verjüngungsgesetz ein lineares Gesetz, so daß die Differenz bei den Resonanzfrequenzen zwischen aufeinanderfolgenden Elementen dieser Elemente die gleiche ist. Die Resonanzelemente können Schlitze in gemeinsamen Trennwänden zwischen den Hohlräumen sein, wobei die die einigen Elemente bildenden Schlitze in der Länge von einer Trennwand zu der zum Ausgangsende nächstfolgenden variieren, um deren Resonanzfrequenz zu ändern.Preferably, the predetermined law of taper is a linear law such that the difference in resonance frequencies between successive elements of these elements is the same. The resonance elements can have slots in common partition walls be between the cavities, the slits forming the some elements in length from a partition to the Vary the output end of the next following in order to change their resonance frequency.

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Bei schlitzgekoppelten Strukturen des "Kleeblatt"-Typs mit radialen Schlitzen und des Oberwellen-Wechselwirkungs-Koppelhohlraum-Strukturtyps mit mfangsschlitzen wird die Schlitzlänge vergrößert, um die Resonanzfrequenz herabzusetzen. Bei schlitzgekoppelten Strukturen des umgekehrten Typs oder "Langschlitz"-Typs wird die Schlitzlänge vermindert, um die Resonanzfrequenz zu erhöhen.With slot-coupled structures of the "clover leaf" type with radial slots and the harmonic interaction coupling cavity structure type with circumferential slots the slot length becomes increased to lower the resonance frequency. In the case of slotted-coupled structures of the reverse type or "long-slotted" type the slot length is decreased to increase the resonance frequency.

Bei einer weiteren bevorzugten Koppelhohlraum-Struktur sind die Hohlräume schleifengekoppelt durch eine Struktur wie eine an sich bekannte "Hundertfüßer"-Struktur, bei welcher die Kopplungselemente "S"-förmige Schleifen in gemeinsamen Trennwänden zwischen den Hohlräumen sind und entweder der nmfangsmäßige Abstand zwischen den Schleifen (loops) vermindert oder die Schleifenamplitude erhöht wird, um eine Verringerung der Resonanzfrequenz der Elemente vorzusehen.In another preferred coupling cavity structure, the cavities are loop coupled by a structure such as a known "centipede" structure, in which the coupling elements "S" -shaped loops in common partitions between the cavities are and either of the circumferential Distance between the loops is reduced or the loop amplitude is increased to reduce the Provide resonance frequency of the elements.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Variation der Resonanzfrequenz der Elemente benutzt, um die "Geschwindigkeitsverjüngung¹¹ vorzusehen, sie kann jedoch auch benutzt werden, um nur einen Teil der gesamten erforderlichen "Geschwindigkeitsverjüngung" vorzusehen, während der verbleibende Teil durch Variation der Hohlraumhöhe an dem Ausgangsende herbeigeführt wird.In the embodiments described above, the variation of the resonant frequency of the elements is used to provide the "speed ^{taper 11} , but it can also be used to provide only part of the total required" speed taper, while the remaining part by varying the cavity height at the Exit end is brought about.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example described; in this shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Koppelhohlraum-Wanderfeldröhre vom Kleeblatt-Typ gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a longitudinal section of a coupling cavity traveling wave tube of the trefoil type according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 und Fig. 3 eine erläuternde graphische Darstellung.Fig. 2 is a cross section taken along line A-A in Fig. 1 and Fig. 3 is an explanatory diagram.

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In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern "bezeichnet. In the figures, the same parts are denoted by the same reference numerals ″.

Nach denPig. 1 und 2 umfaßt eine Wanderfeldröhre mit gekoppeltem Hohlraum vom Kleeblatt-Typ eine Elektronenkanone 1, die einen Elektronenstrahl liefert, eine Wellen-Verzögerungsstruktur 2, durch die der Elektronenstrahl hindurchgeht, und eine Kollektorelektrode 3» die <üe Elektronen des Strahls sammelt. Die Wellen-Verzögerungsstruktur 2 umfaßt drei Abschnitte 4, 5» 6» von denen die Abschnitte 4 und 5 negativ gekoppelte Kleeblatt-Strukturen sind, die ■Übertragungsleitungen mit Bandpaß-Eigenschaften bilden, die durch einen Driftabschnitt 6 getrennt sind. Jeder der Abschnitte 4 und 5 umfaßt eine Folge von Resonanzhohlräumen 7 (von denen nur drei in jedem Abschnitt 4, 5 aus Gründen der Klarheit dargestellt sind, obgleich in der Praxis die Benutzung von 10 bis 20 Hohlräumen in jedem Abschnitt möglich ist), die voneinander durch eine gemeinsame Verbindungs- oder Trennwand 8 getrennt sind, in welcher ein zentral angeordnetes kreisförmiges Loch 9t durch welches der Elektronenstrahl hindurchgeht, und acht radiale Resonanz-Kopplungselemente in der Form von Schlitzen 10 vorgesehen sind. Jeder Hohlraum 7 ist mit vier einwärtsAccording to the Pig. 1 and 2 comprises a traveling wave tube with coupled Trefoil-type cavity an electron gun 1 that delivers an electron beam, a wave retardation structure 2 through which the electron beam passes, and a collector electrode 3 “the electrons of the beam collects. The wave delay structure 2 comprises three sections 4, 5 »6» of which the sections 4 and 5 are negative Coupled clover-leaf structures are the ■ transmission lines with bandpass properties separated by a drift section 6. Each of Sections 4 and 5 includes a series of resonant cavities 7 (only three of which are shown in each section 4, 5 for the sake of clarity although in practice it is possible to use 10 to 20 cavities in each section) apart from each other are separated by a common connecting or partition wall 8 in which a centrally located circular hole 9t through which the electron beam passes, and eight radial resonance coupling elements in the form of slots 10 are provided. Each cavity 7 is inwardly with four

"ff vorspringenden Nasen 11 vorgesehen, die umfangsmäßig um jr -Radiant von einem Hohlraum zu dem nächsten versetzt sind. Der der Elektronenkanone 1 nächstgelegene Resonanzhohlraum 7 umfaßt eine öffnung, die einen Eingangswellenleiter 12 aufnehmen kann, und der der Kollektorelektrode 3 nächstgelegene Resonanzhohlraum 7 ist niit einem Ausgangswellenleiter 13 vorgesehen, der„in einer nicht gezeigten Last endet. Die auf jeder Seite des Driftabschnittes 6 gelegenen Resonanzhohlräume sind ebenfalls mit Wellenleitern 14 vorgesehen, die in nicht gezeigten Lasten enden. Die Resonanzhohlräume 7 werden von einer Fokussierungsspule 15 umgeben, die ein Magnetfeld liefert, um den Elektronenstrahl in einer an sich bekannten Weise zu fokussieren und zu begrenzen. Eine Leistungsversorgung "ff projecting lugs 11 are provided, which are circumferentially offset by jr - radians from one cavity to the next. The resonance cavity 7 closest to the electron gun 1 comprises an opening which can receive an input waveguide 12, and the resonance cavity 7 closest to the collector electrode 3 is niit an output waveguide 13 which ends in a load (not shown). The resonance cavities located on each side of the drift section 6 are also provided with waveguides 14 which terminate in loads (not shown). The resonance cavities 7 are surrounded by a focusing coil 15 which generates a magnetic field supplies to focus and limit the electron beam in a manner known per se

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ist mit ihrer negativen Klemme mit der !Elektronenkanone 1 und mit ihrer positiven Klemme (Erde bzw. Masse) mit den Resonanzhohlräumen 7 verbunden. Die Kollektorelektrode 3» die gegenüber der Langsamwellenstruktur 2 durch nicht gezeigte Mittel isoliert ist, ist mit der positiven Klemme einer weiteren Leistungsversorgung 17 verbunden, deren negative Klemme mit der Elektronenkanone 1 verbunden ist. Die Leistungsversorgung 17 weist eine geringere Spannung als die Quelle 16 auf und wenn die Wanderfeldröhre in dieser Weise verschaltet ist, ist sie zu einem Betrüb fähig, der als Betrieb mit "herabgedrücktem Kollektor" bekannt ist.is with its negative terminal with the electron gun 1 and connected to the resonance cavities 7 by their positive terminal (earth). The collector electrode 3 » which is isolated from the slow wave structure 2 by means not shown is to the positive terminal connected to another power supply 17, the negative terminal of which is connected to the electron gun 1. The power supply 17 has a lower voltage as the source 16 and when the traveling wave tube is in this Wired wisely, she is capable of sadness, known as "depressed collector" operation.

Im Betrieb schwingen die Hohlräume 7 alle mit im wesentlichen der gleichen Frequenz mit bzw. in Resonanz und es wird Hochfrequenzenergie in die Hohlräume 7 über den Eingangswellenleiter 12 eingeführt. Die Hochfrequenzenergie moduliert den Elektronensträa 1 in dem Abschnitt 4 der Langsamwellenstruktur und wird von dem der Elektronenkanone 1 nach st gelegenen Wellenleiter 14 abgezogen. Der modulierte Strahl verläuft durch den Driftabschnitt in den Abschnitt bzw. Teil 5, wo er mit den Hohlräumen 7 in Wechselwirkung tritt, um ein versinkt es Signal zu liefern, das an dem Ausgangswellenleiter abgeführt wird. Der nächst der Kollektorelektrode 3 vorgesehene Wellenleiter 14 dient dazu, Jede unerwünschte reflektierte Energie zu absorbieren.In operation, the cavities 7 all vibrate at essentially the same frequency with or in resonance and it becomes high frequency energy introduced into the cavities 7 via the input waveguide 12. The high frequency energy modulates the Electron beam 1 in section 4 of the slow wave structure and is withdrawn from the waveguide 14 located after st of the electron gun 1. The modulated beam runs through the drift section in the section or part 5, where it interacts with the cavities 7 in order to sink in to provide it signal that is discharged at the output waveguide. The next to the collector electrode 3 provided Waveguide 14 serves to absorb any unwanted reflected energy.

Soweit die Wanderfeldröhre bisher beschrieben worden ist, ist sie eine bekannte Röhre ohne Geschwindigkeitsverjüngung, in der die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls zu dem Ausgangsende hin geringer als die Axialgeschwindigkeit der Hochfrequenzwelle ist. Erfindungsgemäß ist eine Geschwindigkeitsverjüngung vorgesehen durch Gestaltung und Dimensionierung der Schlitze über den Abschnitt bzw. Teil 5» so daß die Hochfrequenzwelle im wesentlichen in Synchronisation mit dem Elektronenstrahl gehalten wird. Dies wird erreicht, indem die Resonanzfrequenz derAs far as the traveling wave tube has been described so far, it is a known tube without speed taper, in that the speed of the electron beam toward the exit end is lower than the axial speed of the high frequency wave is. According to the invention is a speed reduction provided by the design and dimensioning of the slots over the section or part 5 »so that the high frequency wave in the kept essentially in synchronization with the electron beam will. This is achieved by increasing the resonance frequency of the

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Schlitze 10 von dem Driftabschnitt 6 zu der Kollektorelektrode linear -vermindert wird, indem deren Länge vergrößert wird, so daß die Resonanzfrequenz der Schlitze 10 sich der Resonanzfrequenz der Hohlräume 7 annähert.Slots 10 from the drift section 6 to the collector electrode is linearly reduced by increasing the length thereof, so that the resonance frequency of the slots 10 approaches the resonance frequency of the cavities 7 .

In Fig. 3 sind Kennlinien dargestellt in "bezug auf die Phasenänderung der Hochfrequenzwelle mit der !frequenz der Hochfrequenzwelle für einen Hohlraum 7 vor dem Beginn der Schiitζlängen-Verjüngung und für einen Hohlraum 7 son. dem Ausgangsende der Wanderfeldröhre, d.h. an der Vervollständigung der Schlitzlangen- Verjüngung. Die mit durchgezogener Linie dargestellte Kennlinie repräsentiert den Hohlraum 7 vor dem Beginn der Schlitzlängen-Verjüngung und die mit strichpunktierter Linie dargestellte Kennlinie repräsentiert den Hohlraum bei der Vervollständigung der Schlitzlängen-Verjüngung, wobei auf der Abszisse die Phasenänderung pro Hohlraum (ßl) und auf der Ordinate die Frequenz (F) der Hochfrequenzwelle dargestellt ist. Aus den gezeigten Kurven geht bei einem Vergleich der zwei Strukturen hervor, daß die .Änderung von (ßl) und somit die Verringerung der Kreis-Wellengeschwindigkeit bei einer niedrigeren Frequenz (fi) in dem Hochfrequenzwellenband größer als bei einer höheren Frequenz (f2) ist. Somit hat die Maßnahme, die Länge der Schlitze 10 zu variieren, bei der resultierenden G-eschwindigkeitsverjüngung, die durch (ßl) repräsentiert wird, den Effekt zur Folge, daß die Arbeitsbandbreite der Wanderfeldröhre vergrößert wird, indem das erforderliche Verhältnis des Elektronenstrahls zur Hodifrequenzwelle im wes° tlichen über einen größeren Teil des Arbsitsbandes als bei bekcinnten Koppelhohlraum-Wanderfeldröhrer], aufrechterhalten wird.In Fig. 3 characteristics are shown in "with respect to the phase change of the high-frequency wave with the! Frequency of the high frequency wave for a cavity 7 before the start of Schiitζlängen rejuvenation and son for a cavity 7. The output end of the traveling wave tube, that is, at the completion of the slot Langen - Tapering. The characteristic curve shown with a solid line represents the cavity 7 before the start of the slot length tapering and the characteristic curve shown with a dash-dotted line represents the cavity at the completion of the slot length tapering, with the phase change per cavity (ßl) and on the abscissa The ordinate shows the frequency (F) of the high-frequency wave. When comparing the two structures, the curves shown show that the change in (β1) and thus the reduction in the circular wave velocity at a lower frequency (fi) in the high frequency waveband is larger than at a higher frequency (f2 ) is. Thus, the measure of varying the length of the slots 10 has the effect of increasing the working bandwidth of the traveling wave tube by increasing the required ratio of the electron beam to the radio frequency wave im essentially over a larger part of the working band than with known coupling cavity traveling wave tubes].

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil bei einer Wanderfeldröhre mit herabgedrücktem Kollektor (depressed collector travelling wave tube) benutzt worden, die in der in Fig.1 gezeigten Weise verschaltet ist und bei der die Leistungsquelle 17 in einer an sich bekannten Weise die Kollektorelektrode 3 auf einem negativen Potential in bezug auf dieThe invention is particularly advantageous in a traveling wave tube with depressed collector traveling wave tube) has been used, which is connected in the manner shown in FIG. 1 and in which the power source 17 is the collector electrode in a manner known per se 3 at a negative potential with respect to the

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Hohlräume 7 hält, um eineVerlangsamung bzw. Bremsen des elektrischen Feldes zu erzeugen. Bekanntlich wandern nicht alle Elektronen in einem Strahl "bzw. Bündel bei irgendeiner bestimmten Frequenz mit der gleichen Geschwindigkeit mit der Folge, daß, wenn das Kollektorelektrodenpotential so ausgelegt ist, daß Elektronen mit mittleren und höheren Geschwindigkeiten gesammelt werden, dann die langsameren Elektronen durch das Verlangsamende bzw. bremsende elektrische Feld umgedreht werden und zurück zu der Elektronenkanone 1 wandern. Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Zahl der durch das Bremsfeld umgedrehten Elektronen mit der Frequenz variiert. Jedoch kann bei Benutzung der erfindungsgemäßen, fasquenzabhängigen Geschwindigkeits-Verjüngung die Verjüngung so ausgelegt werden, daß das Abbremsen der Hochfrequenzwelle der Verzögerung des Elektronenstrahls über den Hochfrequenzwellen-Durchlaßbereich enger angepaßt ist mit der Folge, daß das Elektronenstrahlgeschwindigkeitstempo (electron beam velocity speed) beachtlich weniger mit der Frequenz variiert.Holds cavities 7 in order to slow down or brake the generate electric field. It is well known that not all electrons migrate in one beam "or bundle of one certain frequency at the same speed with the result that when the collector electrode potential is laid out is that electrons are collected at medium and higher speeds, then the slower electrons be reversed by the decelerating or braking electric field and migrate back to the electron gun 1. It has also been found that the number of electrons flipped by the braking field varies with frequency. However can when using the invention, fas sequence-dependent Speed taper The taper can be designed so that the deceleration of the high frequency wave of deceleration of the electron beam over the high frequency wave pass band is more closely matched, with the result that the electron beam velocity speed is remarkable varies less with frequency.

Die Erfindung ist bei jeder bekannten Koppelhohlraum-Verzögerungsstruktur anwendbar, indem die Resonanzfrequenz des Kopplungselementes von einem Hohlraum zu dem nächsten geändert und dadurch eine frequenzabhängige Phasenverschiebung in benachbarten Hohlräumen erzeugt wird. So werden in einer Oberwellen-Wechselwirkungs-Koppelhohlraum-Struktur, bei der die Kopplungselemente in Kreisumfangsrichtung angeordnete Schlitze sind, die Schlitze so ausgelegt, daß sie von einer Trennwand zu der nächsten in einer Richtung zu der Kollektorelektrode in der Länge zunehmen. Bei einer umgekehrten oder "Langschlitz"-Struktur, bei der die Resonanzfrequenz der Kopplungsschlitze unter der der Hohlräume liegt, wird die Länge der Kopplungsschlitze von einer Trennwand zur nächsten, wenn sich die Hochfrequenzwelle dem Wanderfeldröhrenausgang nähert, vermindert.The invention applies to any known coupling cavity delay structure applicable by changing the resonant frequency of the coupling element from one cavity to the next and this creates a frequency-dependent phase shift in adjacent cavities. Thus, in a harmonic interaction coupling cavity structure, in which the coupling elements are arranged in the circumferential direction slots, the Slots are designed to extend in length from one partition to the next in a direction toward the collector electrode gain weight. In the case of an inverted or "long slot" structure in which the resonance frequency of the coupling slots is below the of the cavities, the length of the coupling slots becomes from one partition to the next when the high frequency wave is approaches the traveling wave tube exit is reduced.

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Eine weitere Koppelhohlraumstruktur, "bei der die Erfindung anwendbar ist, ist die schleifengekoppelte oder "Hundertfüßler"-Struktur, bei der die Kopplungselemente in den Trennwänden "S"-förmige Schleifen sind. Bei einer solchen Struktur kann die Resonanzfrequenz der Kopplungselemente variiert werden, indem entweder der umfangsmäßige Abstand zwischen den Schleifen vermindert oder die Amplitude der Schleifen von einer Trennwand zu der nächsten, sich der Kollektorelektrode nähernden vergrößert wird.Another coupling cavity structure in which the invention is applicable is the loop-coupled or "centipede" structure, where the coupling elements in the partitions are "S" shaped loops. With such a structure can the resonance frequency of the coupling elements can be varied, by either the circumferential distance between the loops decreased or the amplitude of the loops by one Partition wall to the next, approaching the collector electrode is enlarged.

Obgleich die Erfindung bisher in Verbindung mit einer Kopplungselemente-Resonanzfrequenz beschrieben worden ist, die eine lineare Verjüngung aufweist, die zu dem Ausgang der Wanderfeldröhre hin abnimmt, können auch andere Verjüngungsgesetze ebenfalls angewendet werden. Die Erfindung ist ebenfalls außer bei einer Wanderfeldröhre mit einem Driftabschnitt auch bei Röhren mit einer kontinuierlichen Koppelhohlraumstruktur oder mit mehreren Driftabschnitten anwendbar, in welchem Fall wiederum nur einige der Elemente (nämlich die, die die dem Ausgangsende der Röhre nächstgelegenen Hohlräume trennen), die Geschwindigkeitsverjüngung vorsehen.Although the invention has heretofore been associated with a coupling element resonance frequency has been described which has a linear taper leading to the exit of the As the traveling wave tube decreases, other laws of tapering can also be applied. The invention is also except for a traveling wave tube with a drift section also applicable to tubes with a continuous coupling cavity structure or with multiple drift sections, in which Again, only some of the elements (namely those that support the cut the cavities closest to the exit end of the tube) that provide speed taper.

Es kann ebenfalls eine Kombination aus einer Zellenhöhen-Verjüngung und einer frequenzatiifengigen Geschwindigkeits-Verjüngung vorteilhaft benutzt werden, so daß jede Verjüngungsart nur einen Anteil der insgesamt erwünschten Geschwindigkeit sverjüngung liefert.It can also be a combination of cell height tapering and a frequency tapered speed can be used advantageously, so that each type of taper is only a fraction of the overall desired speed rejuvenation supplies.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims

' Λ j traveling wave tube with an electron gun for generating an electron beam, a collector electrode for collecting the electron beam, a coupling cavity slow-wave structure between the gun and the collector that couples high-frequency energy into and out of the electron beam, a high-frequency signal input connected to the slow-wave structure is coupled and this feeds high-frequency signals to be coupled with the beam, and a high-frequency signal output which is coupled to the slow-wave structure and subtracts amplified high-frequency signals from this, characterized in that "adjacent cavities of the long-wave structure are coupled to one another by resonance coupling elements and that the resonance frequencies of some of these elements at the exit end of the structure conform to a predetermined law of taper at which the frequency approaches the cavity resonance frequency towards the exit end.

2. Traveling wave tube according to claim 1, characterized in that g e k e η η ζ e i calculates that the predetermined law of taper is a linear law, so that the difference in the resonance frequencies is the same between successive elements of these some elements.

3. Traveling wave tube according to claim 1 or 2, characterized in that g · mark calibrates that the resonance element slots are in common 5bennwalls between the cavities and that the slots forming the several elements go from one partition to the next towards the exit end in the Vary in length so that their resonance frequency is changed.

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4. traveling wave tube according to claim 3 »characterized in that the slot-coupled structure from "Shamrock" type with radial slots and that the slot length is increased for a reduction in the Resonance frequency.

5 · traveling wave tube according to claim 3> characterized in that the slot-coupled structure from Harmonic interaction type with circumferentially arranged Slitting and that the slit length is increased for a decrease in the resonance frequency.

6. traveling wave tube according to claim 3> characterized in that the slot-coupled structure from reverse type in which the slot length is reduced for an increase in the resonance frequency.

7. traveling wave tube according to claim 3 »characterized in that the cavities by a structure looped like a "centipede" structure

. (loop coupled), with this structure the coupling elements "S" shaped loops are in common partitions between the cavities, and that the circumferential spacing is decreased between the loops for a decrease in the resonance frequency of the elements.

8. traveling wave tube according to claim 3j characterized g e k e η η ζ E i chnet that the cavities by a structure, such as a "centipede" structure, in which the coupling elements "S" -shaped loops in common partitions are between the cavities, are loop-coupled and that the loop amplitude is increased for a reduction in the resonance frequency of the elements.

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9. traveling wave tube according to one of claims 3 to 8, characterized marked that the resonance frequency of the elements is only part of the total required "speed reduction" provides, while the remaining part by varying the cavity height at the exit end is provided.

10. Traveling wave tube according to one of the preceding claims, characterized in that the height of the cavities is dependent on a predetermined taper is varied towards the exit end of the tube.

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