DE2914533B2 - Rückwärtswellen-Oszillatorröhre - Google Patents
Rückwärtswellen-OszillatorröhreInfo
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- H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
- H01J25/42—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
- H01J25/46—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field the backward travelling wave being utilised
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Description
tungen der Oszillatorröhre schematisch durch ein gezacktes Rechteck dargestellt. Es handelt sich bei den
in den Figuren gezeigten Ausführungsformen um übliche Kammstrukturen, wie bereits erwähnt wurde.
Die Abmessungen der Zinken dieser Mämme sind allgemein Bruchteile der Wellenlänge der Arbeitsfrequenz
der Leitung. In den Figuren stellen die senkrechten Pfeile Wellen dar, die in die Oszillatorröhre
eintreten oder daraus austreten, und zwar über die ohne Bezugszeichen eingezeichneten Koppelorgane, in denen
sich die Pfeile befinden. In den Figuren sind auch die Quellen fortgelassen, die die an die verschiedenen
Elektroden, nämlich Kathode, Leitung, Kollektor usw. angelegten Spannungen liefern. Es kann auf die
Hauptanmeldung Bezug genommen werden.
F i g. 1 zeigt eina erste Ausführungsform der Oszillatorröhre.
Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine zweite Verzögerungsleitung der Oszillatorröhre bezeichnet,
dip hinter der ersten auf dem Weg des Strahls angeordnet ist. Sie arbeitet auf einer Harmcnischen der
in der ersten Leitung 5 erzeugten Welle, wobei die zweite Harmonische von 0,5 mm Wellenlänge einer
Grundfrequenz der Leitung 5 von 3OuGHz entspricht.
Diese Hochfrequenzenergie wird am Ausgang dieser zweiten Leitung aufgefangen, und zwar an ihrem Ende,
das der Kanone am nächsten liegt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird eine Hochfrequenzenergie auch an
dem einen Ende der ersten Leitung 5 aufgefangen, die auf der Grundfrequenz ausreichend geringe \ erluste
aufweist, damit eine Hochfrequenzenergie durch Wechselwirkung des Strahls mit der ersten Linie erzeugt wird.
Die beiden Leitungen 5, 6 sind vorteilhafterweise als periodische, zueinander im Verhältnis der Arbeitsfrequenzen,
also der Grundfrequenz und der Frequenz der Harmonischen, geometrisch ähnliche Strukturen ausgebildet
Dieses Verhältnis, das den Übergang von der ersten zur zweiten Leitung ermöglicht, ist insbesondere
l/n, wenn mit π die Ordnungszahl der betreffenden " Harmonischen bezeichnet ist. Im Betrieb liegen die
beiden Leitungen auf derselben Spannung bezüglich der Referenzspannung (Kathode). Es kann auch vorgesehen
sein, um einen Maximalpegel auf der Harmonischen zu erreichen, verschiedene Spannungen an die beiden
H> Leitungen 5, 6 anzulegen, wie dies in der Hauptanmeldung
ausgeführt ist.
F i g. 2 zeigt eine zur ersten analoge Ausführungsform, bei der jedoch die Verluste der Leitung 5 so hoch
sind, daß keinerlei Energie an der Leitung 5 aufgefangen werden kann.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfühningsform, bei der
zwei Harmonische der Grundfrequenz der Leitung 5 an zwei weiteren Leitungen erhalten werden, die längs des
Strahls angeordnet sind, nämlich die bereits erwähnte Leitung 6 und eine Leitung 7. die auf der dritten
Harmonischer! der Grundfrequenz arbeitet, die einer Wellenlänge von etwa 0,33 mm bei dem obigen Beispiel
entspricht. Auch bei dieser Ausführungsform können die beiden Leitungen 6, 7 auf derselben Arbeitsspannung
wie Leitung 5 liegen.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner vorgesehen, weitere Leitungen entlang dem Strahlenweg anzuordnen,
um Hoehfrequen;:energie auf weiteren Harmonischen der Grundfrequenz der Leitung 5 zu erzeugen.
Für die Anwendung auf die bereits erwähnte Infrarotspektrometrie wird die in den Oszillatorröhren
erzeugte Höchstfrequenzenergie mit der einfallenden Infrarotstrahlung zu Schwebungen überlagert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Rückwärtswelien-Oszillatorröhre mit einer
längs eines zwischen einer Kathode und einem Kollektor verlaufenden Elektronenstrahls angeordneten,
zweiteilig ausgebildeten Verzögerungsleitung, deren Teile unterschiedliche Länge aufweisen
und bei welcher der Verbraucher der erzeugten Hochfrequenzenergie an dem der Kathode zugewandten
Ende des dem Kollektor benachbarten Teils der Verzögerungsleitung angeschlossen ist, mit
folgenden Merkmalen:
— die Länge des dem Kollektor benachbarten Teils der Verzögerungsleitung ist so bemessen,
daß die in ihr erzeugte Hochfrequenzenergie von ihrem kollektorseitigen Ende ausgehend bis
zu ihrem kathodenseitigsn Ende ihr Maximum erreicht; und
— die Länge des der Kathode benachbarten Teils
der Verzögerungsleitung ist wesentlich größer als die des dem Kollektor benachbarten Teils
der Verzögerungsleitung und so bemessen, daß die in ihr erzeugte Hochfrequenzenergie an
ihrem kollektorseitigen Ende und an ihrem kathodenseitigen Ende praktisch gleich Null ist,
wobei das Maximum der Hochfrequenzenergie zwischen ihren beiden Enden liegt; nach
Patentanmeldung 27 19 311.9, dadurch gekennzeichnet,
daß:
— der dem Kollektor (3) benachbarte Teil (6) der
Leitung eine zu dem der Kathode (2) benachbarten Teil (5) im Verhältnis l/n geometrisch
ähnliche Struktur aufweist, wobei η ganzzahlig ist;
— und die Belastung an das der Kathode (2) am nächsten liegende Ende des dem Kollektor (33)
benachbarten Teils (6) angekoppelt ist;
wobei die Röhre in diese Last eine elektromagnetische Energie auf der η-ten Harmonischen der
Frequenz der Hauptkompcnente liefert.
2. Rückwärtswellen-Oszillatorröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit
des Strahls (1) auf seinem Weg zwischen der Kathode (2) und dem Kollektor (3) konstant ist.
3. Rückwärtswellen-Oszillatorröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit
des Strahls (1) längs des dem Kollektor (3) benachbarten Teils (6) etwas geringer
ist als längs des der Kathode (2) benachbarten Teils (5).
4. Rückwärtswellen-Oszillatorröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ferner auf den dem Kollektor benachbarten Teil (6) der Leitung folgend entlang dem Strahlenweg
weitere Leitungen (7) angeordnet sind, die eine zu dem der Kathode benachbarten Teil (5) der Leitung
geometrisch ähnliche Struktur aufweisen, und daß Einrichtungen zum Ankoppeln der Last an diejenigen
Enden dieser weiteren Leitungen (7) vorgesehen sind, die der Kathode (2) am nächsten liegen, wobei
die Röhre in diese Belastungen eine elektromagnetische Energie auf den Harmonischen der Hauptkomponente
liefert.
Die Erfindung betrifft eine Rückwärtswellen-Oszillatorröhre
nach Patentanmeldung P 27 19 311.9.
Die in der Hauptanmeldung beschriebenen Röhren sind Lauffeldröhren, die im Rückwärtsbetrieb arbeiten.
Diese Röhren haben eine durch die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls in einem weiten
Bereich einstellbare Frequenz. Für bestimmte Anwendungen werden jedoch Generatoren für ein breites
Funkwellenband im UHF-Bereich benötigt, und zwar für Wellenlängen mit Millimeterbruchteilen und für
hohe Leistungen in der Größenordnung von einigen 10 Milliwatt Bei den bekannten Anordnungen übersteigt
die Leistung bei solchen Wellenlängen kaum 1 Milliwatt.
In der Hauptanmeldung wurde erläutert, wie die Verwendung von zwei aufeinanderfolgenden Verzögerungsleitungen,
die längs des Strahlenweges angeordnet sind, eine Steigerung der in einer Rückwärtswellen-Oszillatorröhre
erzeugten Energie ermöglicht.
Die erste Verzögerungsleitung wird dazu verwendet, den Strahl zu modulieren, und erzeugt praktisch keine
Funkwellenenergie, die außerhalb der Röhre nutzbar wäre. Der so modulierte Strahl erreicht die zweite
Verzögerungsleitung, in der aufgrund dieser vorhergehenden Modulation eine Höchstfrequenzenergie mit
einem Pegel erzeugt werden kann, der mit einer Röhre mit nur einer Leitung nicht erreichbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung der in der genannten Patentanmeldung beschriebenen Oszillatorröhre,
um eine Vervielfachung der von einem der Röhrer.teile erzeugten Frequenz zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Erfindung wird die zunehmende Schwierigkeit überwunden, die bei der Verwirklichung von
Verzögerungsleitungen in dem Maße auftritt, wie die Wellenlänge der Arbeitsfrequenz abnimmt. Diese
Verzögerungsleitungen weisen eine periodische Struktür, insbesondere kammförmige Struktur auf, deren
Verwirklichung bei großen Längen mechanisch immer schwieriger wird in dem Maße, wie die Wellenlänge
abnimmt. Durch die vorliegende Weiterbildung wird wie durch den Gegenstand der Hauptanmeldung
erreicht, daß bei sonst gleichen Verhältnissen die Länge reduziert werden kann.
Die Leistungspegel von einigen 10 Milliwatt bei Frequenzen in der Größenordnung von 1000 Gigahertz
werden z. B. für die Infrarotspektrometrie, insbesondere bei Raumfahrtanwendungen, angestrebt.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigt
Fig. 1—3 verschiedene schematische Ansichten der
Oszillatorröhre.
In den Figuren ist mit der Bezugszahl 1 der Elektronenstrahl (schraffierte Fläche) bezeichnet, der
sich zwischen der Kathode 2, von der er erzeugt wird, und dem ihn am anderen Ende der Röhre auffangenden
Kollektor 3 ausbreitet. Keines der gewöhnlich der Kathode 2 zugeordneten Hilfselemente für die Bildung
der Röhrenkanone in bekannter Weise ist dargestellt. Mit 4 ist die Vakuumhülle, mit B eine magnetische
Induktion zur Führung des Elektronenstrahls auf seinem Weg im Inneren der Hülle 4 bezeichnet.
Mit 5 ist in allen Fällen die erste periodische Verzögerungsleitung der Oszillatorröhre bezeichnet.
Diese Leitung ist wie die anderen Verzögerungslei-
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