DE2430101C3

DE2430101C3 - Laufzeitröhre

Info

Publication number: DE2430101C3
Application number: DE2430101A
Authority: DE
Inventors: Hisaaki Sato; Hiroshi Tanaka; Isao Ueda
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1973-06-22
Filing date: 1974-06-22
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2430101A1; CA1004359A; DE2430101B2; NL171306B; NL171306C; US3902098A; NL7407817A; FR2234652A1; FR2234652B1; GB1449745A

Description

50 Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Derartige Laufzeitröhren sind bekannt (DE-AS 1 128569). Die bekannte Laufzeitröhre ist ein Klystron, bei der ein Spalt zwischen einem röhrenförmigen Teil, der sich an den Ausgangshohlraumresonator anschließt, und dem Kollektor durch einen Nebenschlußkondensator überbrückt wird, der hochfrequenzmäßig eine Verbindung des röhrenförmigen Teils mit dem Kollektor herstellt. Insofern also Hochfrequenzenergie den Kollektor erreicht und dieser deshalb als Antenne wirken und eine Rückkopplung verursachen könnte, wird dies dadurch vermieden.

Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahmen Instabilitäten und Störungen nicht ausgeschlossen werden können, die darauf beruhen, daß noch mit dem Hochfrequenzsignal modulierte Elektronen über den Wechselwirkungsspalt der Auskopplungseinrichtung hinaus gelangen und in dem sich daran anschließenden Raum entweder umkehren und zurückwandern oder aber beim Auftreffen auf den Kollektor Sekundäreleli.tronen erzeugen, die ihrerseits zurückwandern. Dieser rückwand«rnde Elektronenstrom, soweit er Träger des bei der Auskopplungseinrichtung nicht vollständig ausgekoppelten Hochfrequenzssignals ist, verursacht Instabilitäten, die durch die bekannte hochfrequenzmäßige Verbindung eines sich an den Wechselwirkungsspalt der Auskopplungseinrichtung anschließenden röhrenförmigen Teils mit dem KoI-lekior nicht ausgeschaltet werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Laufzeitröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die störenden, insbesondere Instabilitäten herbeiführenden Einflüsse des rückwanderncn Elektronenstroms, der durch Umkehr von Elektronen hinter der Auskopplungseinrichtung sowie durch Erzeugung von Sekundärelektronen hinter der Auskopplungseinrichtung entsteht, ausgeschaltet werden.

Bekannte Laufzeitröhren, bei denen diese Nachteile beseitigt werden sollen (US-PS 3447018) sehen spezielle Ausbildungen der Triftrohre zwischen Einkopplungs- und Auskopplungseinrichtung, insbesondere durch entsprechende Gestaltung der Triftrohre, vor. Das hat jedoch wiederum den Nachteil, daß diese Maßnahmen auch das vorwärtslaufende zu verstärkende Hochfrequenzsignal im Sinne einer Dämpfung beeinflussen. Weitere bekannte Maßnahmen (CiB-PS 8172K3) sehen spezielle Vorrichtungen /um Auffangen der Sekundärelektronen, in Form besonderer Kollektoren, vor. Nachteilig an diesen Anordnungen ist die speziell dafür notwendige aufwendige konstruktive Ausbildung des stromabwärts gelegenen Endes der Laufzeitröhre; durch diese Anordnung werden aber auch durch Rückwanderung im Raum hinter der Auskopplungseinrichtung umkehrender Elektronen verursachte Rückkopplungen nicht ausgeschaltet.

Die genannte Aufgabe soll daher ohne Inkaufnahme dieser Nachteile gelöst werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Schaltelement in Form einer Schicht aus Dämpfungsmaterial

an der Innenwand des sich an die Auskopplungseinrjchtung anschließenden Raumes und/oder des der Einkapplungseinrichtung vorgelagerten Raumes vorgesehen ist. Ferner ist alternativ hierzu vorgesehen, daß das Schaltelement in Form eines in dem sich an die Auskopplungseinrichtung anschließenden Raum und/oder in dem der Einkopplungseinrichtung vorgelagerten Raum einkoppelnden belasteten Hohlraumresonators vorgesehen ist.

Durch beide Maßnahmen wird erreicht, daß der unerwünschte Elektronenstrahl, der mit der nicht ausgekoppelten Hochfrequenzenergie moduliert wird, gedämpft wird. Das erfolgt zunächst bereits im Bereich hinter der Auskopplungseinrichtung, aber auch in Ergänzung hierzu im Bereich vor der Einkopplungseinrichtung, da man festgestellt hat, daß die Rückwanderung dieses unerwünschten Elektronenstrahls bis zurück vor die Einkopplungseinrichtung stattfindet und dann wiederum eine Umkehr eintreten kann, die dann zur Überlagerung in Vorwärts-Richtung mil dem zu verstärkenden Nutzsignal führt. Dieser störende Strom von Elektronen kann als:■■ sowohl hinter der Auskopplungseinrichtung als auch vor der Einkopplungseinrichtung wirksam durch Dämpfungsmaßnahmen erfaßt werden, die - gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2 - alternativ durch eine Dämpfungsschicht oder durch einen belasteten Hohlraumresonator gebildet werden können.

Die Maßnahmen sorgen für eine Veränderung der Amplitude und/oder Phasenlage des Hochfrequenzsignals in diesem unerwünschten Elektronenstrom, so daß dadurch die Störeinflüsse zum Verschwinden gebracht werden können. Die Erfindung betrifft ferner vorteilhafte Weiterbildungen gemäß den Kennzeichen der Unteransprüche 3 und 4.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. F, zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Dreikammer-Klystrons.

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung eines bekannten Fünf kammer-Klystrons.

Fig. 3 Frequenzkennlinien des Klystrons nach Fig. 2.

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig 5 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 6eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. K einen Teil einer Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel,

Fig. IO einen Teil einer Modifikation des vierten Ausführungsbi-^;spiels.

Bei dem Klystron nach Fig. 1 gibt die Elektronenkanone 11 den Elektronenstrahl 10 ab. Die Elektronenkanone 11 wird gebildet durch eine Kathode 12, eine Anode 13 sowie eine magnetische Fokussiereinrlchtung 16; diese wiederum wird gebildet durch erste und zweite Polslücke 17 bzw. 18 sowie durch mehrere Spulen, so z. B. die Spule 19.

Der Elektronenstrahl 10 fließt von der Elektronenkanone 11 durch dit mittig im ersten Polstück 17 gebildete öffnung, durch den Einkopplungs-Hohlraumresonator 22. den Zwischen-Hohlraumresonator 23.

den Auskopplungs-Hohlraumresonator24 und durch die mittig im zweiten Polstück 13 gebildete öffnung in Vorwärtsrichtung zum Kollektor 21. Die Hohlraumresonatoren 22, 23 und 24 weisen Wechselwirkungsspalte 27,28 bzw. 29 auf. Innerhalb der Fokussiereinrichtung 16 ist der Radius ;·,, des Elektronenstrahls 10 in Vorwärtsrichtung ungefähr konstant und etwa gleich dem 0,6- bis ü,8fachen des Radius rd der Triftrohre, so z. B. des Triftrohrs 31. Die Eingangskopplungseinrichtung weist ferner eine Einkopplungsschleife 32, die Auskopplungseinrichtung eine Auskopplungsschleife 34 auf. Im Auskopplungs-Hohlraiimresonator 24 erzeugt das Hochfrequenzsignal des dtchtemodulierten Elektronenstrahls 10 ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld am Wechselwirkungsspalt 29. Danach nimmt die durchschnittliche Geschwindigkeit des Elektronenstrahls 10 ab. Die jeweiligen Geschwindigkeiten der Elektronen hängen von der Phasenlage des Hochfrequenzsignals am Wechselwirkungsspalt 29 und ν α den Trajektorien ab

Hat das Hochfrequenzsignal am Eingang niedrigen Pegel, so wächst der Radius r_b des Elektronenstrahls 10 in Vorwärtsrichtung, also stromabwärts hinten dem Wechselwirkungsspalt 29 der Auskopplungseinrichtung nicnt so stark an, daß dies von Bedeutung wäre.

Hat das Hochfrequenzsignal jedoch hohen Pegel, dann wird die Wechselwirkung des Elektronenstrahls 10 mit dem Auskopplungs-Hohlraumresonator 24 so stark, daß sich auch der Radius vergrößert. Das hat zur Folge, daß einige Elektronen die Tendenz haben, auf der Innenfläche des Triftrohrs aufzuschlagen, das in Vorwärtsrichtung hinter dem Wechselwirkungsspalt 29 zwischen diesem und dem Kollektor 21 angeordnet ist. Einige schlagen auf der Innenfläche des Kollektors 21 auf. Das im einzelnen komplizierte Verhalten der Elektronen hinter dem Wechselwirkungsspalt 29 kann man zusammenfassend so beschreiben, daß einige nach rückwärts umgelenkt werden, wie anhand von Bahn 36 in Fig. I dargestellt; ferner fließen Sekundäreiektronen, wie z. B. anhand von Bahn 37 in Fig. 1 dargestellt, zurück. Sie bilden einen Elektronenstrahl mit ziemlich großem Radius, und zwar im wesentlichen über den gesamten Radius der Triftrohre. Sie haben verschiedene Geschwindigkeiten; ihre Menge verändert sich in Abhängigkeit von der Zeit. Sie treten am Wechselwirkungsspalt 29 der Auskopplungseinrichtung mit dein elektromagnetischen Feld des Elektronenstrahls 10 in Vorwärtsrichtung in Wechselwirkung; dasselbe tritt im Zwisehen-Hohlraumresonatoi 23 auf. Schließlich koppeln sie Hochfrequenzenergie in den Einkopplungs-Hoh¹ raumresonator 22 zurück. Diese Rückkopplung ist kc mpazsert und unstabil.

Selbst bei statischem Betrieb des Klystrons (keine Hochfrequenzsignale am Eingang) wandern einige der Elektronen von der Wand des Kollektors zurück, wie z. B. durch Bahn 38 in Fig. 1 dargestellt. Sie divergieren allerdings Seiten über einen Radius, der größer als r_h ist, hinaus. Dies konnte dadurch bestätigt werden, daß sich von der Auskopplungsschleife 34 bis zur Einkopplungsschleife 32 eine Verstärkung von nur — 70 bis —80 dB ergibt. Im Gegensatz dazu beträgt jedoch die Rückkopplung bei Betrieb mit Hochfrequenzsignalen hohe" Pegels oft bis zu - 10 dB eines hochfrequenten Signals am Eingang.

Beim Mehrkammer-Klystron nach Fig·. 2(A) sind drei Zwischenraum-Hohlresonatoren 231, 232 und

233 mit Wechsclwirkungsspalten 281, 282 und 283 vorgesehen. Wenn entweder das Hochfrequenzsignal am Eingang dieselbe Größenordnung wie die den Elektronenstrahl beschleunigende Anodenspannung hat oder die Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen breit ist, dann erreicht ein Teil der Elektronen den Kollektor 21 nicht, sondern wird, wie in Fig. 2(B) dargestellt, nach rückwärts umgelenkt; einige der restlichen Elektronen treffen auf die Innenfläche des Triftrohres auf, das sich in Vorwärtsrichtung an den Wechselwirkungsspalt 29 zum Kollektor 21 hin anschließt. Sie erzeugen dort sehr viele Sekundärelektronen, diese fließen zumindest teilweise zur Elektronenkanone 11 zurück, wie in Fig 2(C) dargestellt; ferner erzeugen auch selbst die Elektronen, die den Kollektor 21 erreichen, zumindest teilweise zurückfließende Sekundarelektronen, wie in Fig. 2(D) dargestellt.

Die Elektronen erhalten noch nach dem Vorbeifließen am Wechselwirkungsspalt 29 einen beachtlichenTeil der Hochfrequenzenergie. Dies gilt entsprechend für die iturückfließenden Sekundarelektronen. Der zur Elektronenkanone 11 hin zurückwandernde Elektronenstrom erfährt dann am Wechselwirkungsspalt 29 der Auskopplungseinnchtung und danach an d^n Wechselwirkungsspalten 283, 282, 281 eine Modulation. Anden Wechelwirkungsspalteii 285 und283 bilden sich also Rückkopplungsschleifen. Außerdem wird der zurückwandernde Elektronenstrom, sofern er die Elektronenkanone 11 erreicht, von der Anodenspannung wieder in Vorwärtsrichtung beschleunigt. Es entsteht ein zusätzlicher vorwärts gerichteter Elektronenstrahl 39 (Fig. 1). Er fließt ebenfalls zum Kollektor 21 und bildet weitere Rückkopplungsschleifen. Auch wenn der rückwandernde Elektronenstrom schwach ist, beeinflußt er die im Elektronenstrahl 10 enthaltene Hochfrequenzenergie im Wechselwirkungsspalt 29 unerwünscht derart, daß die gesamte Funktionsweise des Klystrons dadurch negativ beeinflußt und der Betrieb instabil werden kann.

Die Existenz dieser komplizierten Störanteile im Hochfrequenzbereich am Wechselwirkungsspalt 29 kann wie folgt nachgewiesen werden und das in Fig. 2 dargestellte Klystron als Vierkammer-Klystron betrieben und dann der am weitesten stromaufwärts gelegene Hohlraumresonator 22 gegenüber dem Betriebsfrequenzband verstimmt und in ihn keine Hochfrequenzenergie eingespeist und dagegen in den stromaufwärts &T-. zweiter Stelle angeordneten Hohlraumresonatoi231 Hochfrequenzenergie eingespeist, so ergibt sich das Frequenzverhalten am Ausgang nach Fig. 3(A). Wird dagegen der Hohlraumresonator 22 auf eine Frequenz innerhalb des Betriebsfrequenzbandes abgestimmt, dann ergab sich die in Fig. 3(B) dargestellte Kennlinie mit einer Spitze 40, die bis zu + 1 dB über dem Pegel der Verstärkung lag. Die Spitze 40 bewegt sich mit einer Frequenzverschiebung der Grund-Resonanzschwingung des Hohlraumresonators 22. Dies beweist das Vorhandensein einer Hochfrequenzkomponente im rückwandernden Elektronenstrom, und zwar selbst außerhalb des Bereiches zwischen Hochfrequenzsignal-Einkopplung am Wechselwitrkungsspalt 281 und Hochfrequenzsignal-Auskopplung am Wechselwirkungsspalt 29.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist auf der Eingangsseite eine Hochfrequenz-Dämpfungseinrichtung 41 vorgesehen. Sie ist zwischen der Elektro-

nenkanone 11 und dem Einkopplungs-Hohlraumresonatnr 22 angeordnet; zudem oder alternativ dazu ist auf der Ausgangsseite zwischen Auskopplungs-Hohlraumresonator 24 und Kollektor 21 eine weitere Hochfrequenz-Dämpfungseinrichtung 42 vorgesehen. Diese Hochfrequenz-Dämpfungseinrichtungen werden z. B. dadurch gebildet, daß man entweder ganz oder teilweise den Bereich der Triftrohre, an der sie vorgesehen sind, aus Material mit hohem elektrischem Widerstand herstellt oder eine Schicht aus derartigem Material auf der Innenfläche des betreffenden Triftrohres anbringt. Das Material hierfür ist Eisen, rostfreier Stahl, eine als Monel bekannte NiLkel-Kupfer-Legierung o. ä. Alternativ dazu kann die Schicht durch Aufsprühen entweder pulverisierten rostfreien Stahls oder einer Mischung eisenhaltigen Pulvers und eines unter dem Namen Kanthn! bekannten Alumimumpulvers erstellt sverden.

Die auf der Ausgangsseite vorgesehene DämpfungseinrichtungnachFig. 4 verändert die Amplitude des Hochfrequenzsignals im Elektronenstrahl 10 (Elektronenhauptstrahl) derart, daß damit der Teil der Hochfrequenzenergie des rückwandernden Elektronenstroms reduziert wird, der auf die Bildung von Sekundärelektronen im Kollektor 21 oder dessen Umgebung zurückgeht. Außerdem erfolgt rlnrch die Dämpfu.ngseinrichtung 42 eine direkte Reduzierung dieses Teils der Hochfrequenzenergie im rückwandernden Elektronenstrom. Die auf der Eingangsseite vorgesehene Dämpfungseinrichtune 41 reduziert die Hochfrequenzenergie des gesamten rückwärts wandernden Elektronenstroms sowie die Hochfrequenzenergie des zusätzlichen, vorwärts gerichteten Elektronenstrahls. Die an der Eingangsseite vorgesehene Dämpfungseinrichtung verändert damit auch die Amplitude der Hochfreq*uenzenergie des Elektronenstrahls 10. soweit sie darauf zurückgeht, daß der Elektronenstrahl 10 auch diesen zusätzlichen, vorwärts gerichteten Elektronenstrahl (s. o.) mitumfaßt. Eine Beeinflussung jedoch erfolgt durch Dämpfung nicht bezüglich des in Richtung des Elektronenstrahls 10 stromabwärts hinter der Dämpfungseinrichtung eingespeisten Hochfrequenzsignals.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Mit dem Elektronenstrahl 10 ist im Bereich zwischen Elektronenkanone 11 und dem Eingangskopplungs-Hohlraumresonator 22 eine Hochfrequenzschaltung gekoppelt, die durch einen eingangsseitig angebrachten Hohlraumresonator 46 gebildet wird, der zwischen der Elektrodenkanone 11 und dem Einkoppiangs-Hohlraumresonator 22 angeordnet ist. Der Hohlraumresonator 46 ist mit dem Elektronenstrahl 10 über einen Wechselwirkungsspalt 47 gekoppelt und weist ferner eine Schleife 48 auf, die mit einer Laste 49 verbunden ist. Der Hohlraumresonator 46 kann nun entweder im wesentlichen dieselben Dimensionen wie der Einkopplungs-Hohlraumresonator 22 oder der Zwischen-Hohlraumresonator 23 aufweisen; er kann auch kleinere Dimensionen aufweisen, die so bemessen sind, daß seine Grundschwingung oder harmonische Resonanzschwingung im Betriebsfrequenzband des Klystrons liegt. Die Hochfrequenzschaltung kann alternativ mit dem Elektronenstrahl 10 auch über einen Wellenleiter oder ein Koaxialkabel gekoppelt sein. Die Last 49 kann entweder durch einen weiteren Resonator, durch eine Abstimm-Stichleitung, durch einen Abstimmkern, ein Paar Bandleitungen o. ä. gebildet werden.

Die über dem Wechselwirkungsspalt 27 des Einkopplüngs-Höhlfaümresönators 22 erscheinende Spannung entsteht durch Überlagerung folgender Spannungen:

1. Einer Spannung, die auf das Hochfrequenz-CMut2-)Signal am Eingang zurückgeht;

2. einer unerwünschten Spannung, die auf die Hochfrequenzenergie im zurückwandernden Elektronenstrom zurückgeht;

3. einer unerwünschten Spannung, die auf die zusätzliche störende Hochfrequenzenergie im vorwärts gerichteten Elektronenstrahl zurückgeht.

Durch Einstellung der Impedanz der Last 49 ist es nun möglich, die Amplitude und/oder Phasenlage dieser unerwünschten Hochfrequenzenergie, d. h. des zusätzlichen vorwärts gerichteten Hochfrequenzsignals im Elektronenstrahl im Bereich zwischen Wechselwirkungsspalt 47 des zusätzlich angeordneten Hohlraum-Resonators 46 und Wechselwirkungsspalt 27 des Eipkopplungs-Hohlraumresonators 22 zu verändern. Das verändert wiederum die Amplitude und/oder Phasenlage der Hochfrequenzenergie im zurückwandernden Elektronenstrom. Bei entsprechender Einstellung macht es eine Kombination dieser Wirkungen der Hochfrequenzschaltung, gebildet durch Hohlraumresonator 46. Wechselwirkungsspalt 47, Schleife 48 und einstellbare Last 49 möglich, die Amplitude und/oder Phasenlage des Hochfrequenzstörsio.nals im zurückwandernden Elektronenstrom zu beeinflussen und damit die oben unter 2. und 3. erwähnten unerwünschten Spannungen zu reduzieren. Die Hochfrequenzschaltung eliminiert also im wesentlichen die oben dargestellte Rückkopplung und beseitigt damit die Instablität der Laufzeitröhre.

Fig. 6 zeigt eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels. Die Hochfrequenzschaltung ist an der Ausgangsseite vorgesehen und wird gebildet durch einen Hohlraumresonator 51, der zwischen dem Auskopplungs-Hohlraumresonator 24 und dem Kollektor 21 vorgesehen ist. Er ist mit dem Elektronenstrahl 10 über einen Wechselwirkungsspalt 52 gekoppelt und ferner mit einer Schleife 53 versehen, die mit einer einstellbaren Last 54 verbunden ist. Als weitere Modifikation ist eine Anordnung anzusehen, bei der sowohl auf der Eingangsseite (Fig. 5) als auch auf der Ausgangsseite (Fig. 6) eine solche Hochfrequenzschaltung vorgesehen ist. Die Funktionsweise der durch Bauteile 51 bis 54 gebildeten Hochfrequenzschaltung ist gleich der durch Bauteile 46 bis 49 gebildeten Hochfrequenzschaltung.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist eingangsseitig einen Hohlraumresonator 46 mit einem Wechselwirkungsspalt 47, wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, auf. Er ist zwichen Anode 13 und dem freien Ende eines eingangsseitig vorgesehenen Triftrohres 61 angeordnet, das sich an den Wechselwirkungsspalt 27 des Einkopplungs-Hohlraumresonators anschließt. Die Anode 13 bildet den Wiedereintrittsbereich des eingangsseitig vorgesehenen Hohlraumresonators 46, durch den die Elektronen des zunächst zurückgewanderten zusätzlichen Elektronenstroms nach Umkehr im Bereich der Elektronenkanone 11 wieder in den Bereich des Wechselwirkunesspaltes 47 eintreten. Die obere Wand des Hohlraumresonators 46 wird von einem Metallstützteil 62 gebildet, auf dem auch das eingangsseitig vorgesehene Triftrohr 61 angeordnet ist und der mit einer keramischen Röhre 65. die einen Teil einer Vakuumumhüllung der Laufzeitröhre bildet, abdichtend verbunden ist. Die Urttefe Wand des Hohlraumresonators 56 wird teilweise durch einen weiteren Metallstützteil 6ö gebildet, der die Anode 13 abstützt und ebenfalls mit der keramischen Röhre 65 verbunden ist. Die den Hohlraumresonator 46 umfänglich außen begrenzende Seitenwand 67 verläuft zwischen der oberen Wand 62 und der unteren Wand 66. Sie bildet auch . teilweise noch mit die untere Wand.

id Die Dimensionen des Hohlraumresona tors 46 kann man leicht durch Versuche und/oder Berechnung ermitteln. Die Funktionsweise ist gleich der des zweiten Ausführungsbeispiels; man kann jedoch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel den Abstand zwischen der Einkopplungs-Einrichtung und Elektronenkanone und demgemäß die Länge der Laufzeitröhre und der magnetischen Fbkussiereinrichtung 16 kleiner halten.

Fig. 8 zeigt eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels. Es weist einen Ring 69 aus elektrisch isolierendem Material zwischen dem die Anode 13 haltenden Metallstützteil 66 und der Seitenwand 67 (s. o.) auf. Dadurch wird in der unteren Wand des Hohlraumresonators 46, in dem der Wiedereintritt der Elektronen (s. o.) stattfindet, eine Drosselkopplung geschaffen. Sie kann auch zwischen dem die Triftröhre haltenden Metallstützteil 62 und der Seitenwand 67 oder auch an irgendeiner anderen Stelle der Wand des Resonators, der beliebige Form haben kann, angeordnet sein. Die Drosselkopplung ermöglicht es, den Anodenstrom zu messen und so eine Schätzung des rückwandernden Elektronenstroms zu gewinnen.

Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Dabei ist auf der Ausgangsseite der Laufzeitröhre stromabwärts vom Wechselwirkungsspalt 29 der Auskopplungs-Einrichtung ein Triftrohr 71 vorgesehen; ferner ist der Kollektor 21 als Hohlkörper ausgebildet, dessen stromaufwärts liegendes Ende eine Wand 72 bil-

det, die eine öffnung aufweist, die der öffnung des freien Endes des Triftrohrs 71 gegenüberliegt. Der Wechselwirkungsspalt 52 eines ausgangsseitigen Hohlraumresonators 51, der Bestandteil der Hochfrequenzschaltung am Ausgang ist, wird durch den Raum zwischen den einander gegenüberliegenden öffnungen des Triftrohrs 71 und der stromaufwärts gelegenen Wand 72 des Kollektors 21 gebildet, der herkömmlicherweise lediglich zur Messung des Strahlübertragungsfaktors der Laufzeitröhre benutzt

so wird. Das stromaufwärts gelegene Ende des Kollektors 21 ist Wiedereintrittsbereich des Hohlraumresonators 51 bezüglich der zurückwandernden Elektronen. Das stromabwärts gelegene Ende des Wechselwirkungsspaltes 52 des Hohlraumresonators 51, in dem dieser Wiedereintritt stattfindet, wird durch die stromaufwärts gelegene Wand 72 am Ende des Kollektors 21 gebildet, die mit einer am Ausgang angeordneten keramischen Röhre 75 abdichtend verbunden ist, welch letztere einen Teil der Vakuumumhüllung bildet. Die obere Wand des Hohlraumresonators 51 wird gebildet durch einen Metallstützteil 76, der das Triftrohr 71 von außen hält und der mit dem ausgangsseitigen Ende der keramischen Röhre 75 abdichtend verbunden ist. Zwischen der Wand 72 stromaufwärts am Ende des Kollektors 21 und dem Metallstützteil 76, der das Triftrohr 71 hält, ist eine Wand 77 vorgesehen, die die Boden- und Seitenwände des Hohlraumresonators 71 bildet. Die Ab-

messungen des Hohlraumresonators 71 kann man leicht durch Experimente und/oder Berechnungen bestimmen.

Zu Fig. 6 sei noch erwähnt, daß der Kollektor 21 größer und auf diese Weise unvermeidbar auch schwerer werden muß, wenn sein Abstand vom Wechselwirkungsspalt 29 des Auskopplungs-Hohlraumresonators 24 größer wird, da an dieser Stelle der Elektronenstrahl 10 divergiert. Nach Fig. 9 ist es jedoch möglich, eine Hochfrequenzschaltung bzw. eineri einen Bestandteil desselben bildenden Hohlraumresonator 51 an der Ausgangsseite vorzusehen, ohne den Abstand zwischen Wechselwirkungsspalt 29 des Auskopplungs-Hohlraumresonators und dem stromaufwärts gelegenen Ende des Kollektors 21 zu verlängern und demgemäß ohne die Festigkeit einer hermetischen Abdichtung des KuHektürs 21 negativ zu beeinträchtigen.

Fig. 10 zeigt schließlich eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels. Dabei ist ein Ring 7!) aus elektrisch isolierendem Material zwischen der Wand 77 des Hohlraumresonators 51 und der Seitenwand des Kollektors 21 vorgesehen. Dadurch wird eine Drosselkopplung geschaffen, die den Kollektor 21 elektrisch von dem Ausgangskopplungs-Hohlraumresonator 71 isoliert und eine Messung des Strahlübertragungsfaktors der Laufzeitröhre ermöglicht. Diese Drosselkopplung kann auch an irgendeiner anderen Stelle der Wand des ausgangsseitig vorgesehen nen Hohlraumresonators angeordnet sein.

Im vorhergehenden wurden Verschiedene Ausführungsbeispiele und Modifikationen davon beschrieben; daraus ergibt sich jedoch^ daß auch andere Arten der Verwirklichung der Erfindung bzw. Modifikationen davon möglich sind. Die Aüsführungsbeispiele der Erfindung, die unter Bezugnahme auf Mehrkammer-Klystrons anhand der Fig. 4 bis 10 beschrieben Worden sind, können auch bei anderen Laufzeitröhren für lineare Elektronehstrahlen, z. B. Lauffeldröhren, wie- Wanderfeldröhren. Anwendung finden. Auf der Eingangsseite und/oder auf der Ausgangsseite sind dabei die Hochfrequenzkomponenten beeinflussende Dämpfungsschaltungen oder Hochfrequenzschaltungen vorgesehen, wobei letztere mit Hilfe von Resonatorschaltungen am Eingang und/oder am Ausgang aufgebaut sein können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Laufzeitröhre, bei der mittels einer Einkopplungseinrichtung ein Hochfrequenzsignal in einen s von einer Elektronenquelle abgegebenen und zu einem Kollektor fließenden Elektronenstrahl eingekoppelt und mittels einer stromabwärts der Einkopplungseinrichtung vorgesehenen Auskopplungseinrichtung wieder ausgek ippelt wird, mit to einem außerhalb der Laufstrecke des Elektronenstrahls zwischen Einkopplungseinrichtung und Auskopplungseinrichtung vorgesehenen Schaltelement zur Verhinderung einer Rückkopplung der Hochfrequenzenergie, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement in Form einer Schicht (41, 42) aus Dämpfungsmaterial an der Innenwand des sich an die Auskoppiungseinrichtung (24, 34) anschließenden Raumes und/oder des der htnkopplungseinrichtung (22, 32) vorgelagerten Raumes vorgesehen ist.

2. Laufzeitröhre, bei der mittels einer Einkopplungseinrichtung ein Hochfrequenzsignal in einen von einer Elektronenquelle abgegebenen und zu einem Kollektor fließenden Elektronenstrahl eingekoppelt und mittels einer stromabwärts der Einkopplungseinrichtung vorgesehenen Auskopplungscinrichtung wieder ausgekoppelt wird, mit einem außerhalb der Laufstrecke des Elektronen-Strahls zwischen Einkopplungseinrichtung und Auskoppli.igseinrichtung vorgesehenen Schaltelement zur Verhinderung einer Rückkopplung der Hochfrcquenzencrgie, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelemr nt in Form eines in dem lieh an die Auskopplungseini.chtung (24, 29, 34) » anschließenden Raum und/oder in dem der Einkopplungseinrichtung (22, 27, 32) vorgelagerten Raum einkuppelnden belasteten Hohlraumresonators (51, 52, 53, 54. 46. 47, 48, 49) vorgesehen ist.

3 Laufzeitröhre nach Anspruch 2, bei der die Einkopplungseinrichtung durch einen den Wechielwirkungsspalt zwischen zwei Triftrohren umgebenden Hohlraumresonator und eine das Hochfrequenzsignal in den Hohlraumresonator ein- ₄-, koppelnde Einkopplungsschleife gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Wandbereiche des der Einkopplungseinrichtung (22. 27, 32) vorgelagerten, das Schaltelement bildenden Hohlraumresonators (46) durch zwei Metallstützteile (62, 66) gebildet wird, deren eines (66). die Anode (13) der Laufzeitröhre und deren anderes (62) das dem Wechselwirkungsspalt (27) der Einkopplungseinrichtung vorgelagertes Triftrohr (61) ab- ^₅ «tüt/t.

4 Laufzeitröhre nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Auskopplungseinrichtung durch einen den Wcchselwirkungsspalt zwischen zwei Triftrohren Umgebenden Hohlraumresonator und eine das Hochfrequenzsignal aus dem Hohlraumresonator auskoppelnde Auskopplungsschleife gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Wandbereiche des sich an die Einkopplungseinrichtung (24, 29, 34) anschlie- _b5 ßenden und das Schaltelement bildenden Hohlraumresonators (41) durch zwei Metalistützteile (76, 77) gebildet wird, deren eines (76) das dem Wechselwirkungsspalt (29) der Auskopplungseinrichtung nachgelagerte Triftrohr (71) abstützt.