DE3421530A1

DE3421530A1 - Linearstrahl-elektronenroehre

Info

Publication number: DE3421530A1
Application number: DE3421530A
Authority: DE
Inventors: Donald Henry San Mateo Calif. Priest
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Communications and Power Industries LLC
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-12-13
Also published as: CA1214272A; GB2143370B; JPH0219577B2; NL8401836A; GB8414504D0; DE3421530C2; FR2547456B1; FR2547456A1; GB2143370A; JPS609033A; US4527091A

Description

Die Erfindung betrifft Elektronenröhren, in denen ein linearer Elektronenstrahl durch ein Steuergitter dichtemoduliert und die Ausgangsenergie in einem Hohlraumresonator erzeugt wird, durch den der modulierte Strahl fliegt.

Bei gittergesteuerten Elektronenröhren, die bei sehr hohen Frequenzen arbeiten, werden schon seit langem Hohlraumresonatoren verwendet, um den Röhrenelerneηten Hochfrequenzfelder zuzuführen. Die Hohlraumresonatoren haben meistens die Form koaxialer Übertragungsleitungen, die so abgeschlossen sind, daß sie Stehwellen stützen. Dabei ist zwischen die Kathode und das Steuergitter ein erster Eingangsresonator geschaltet, während ein zweiter Ausgangsresonator zwischen dem Steuergitter und der Anode einer Triode vorgesehen ist. Im Fall einer Tetrode ist der Ausgangsresonator zwischen das Schirmgitter und die Anode geschaltet. Bei dieser Anordnung mit geerdetem Gitter, der sogenannten Gitterschaltung, erscheint der Eingangsleitwert der Röhre, d. h. das Verhältnis zwischen dem die Kathode verlassenden, Hochfrequenzstrom und der hochfrequenten Gitterspannung als Belastung durch Widerstand an der Eingangsschaltung. Diese Belastung verringert die Leistungsverstärkung unter den bei niedrigen Frequenzen mit der Schaltung mit geerdeter Kathode, der sogenannten Kathodenschaltung unter Verwendung konzentrierter Schaltungselemente erziel baren Wert.

Es sind Resonanzschaltungen für Hochfrequenz-Tetroden vorgeschlagen worden, bei denen die Belastung des Eingangsleitwertes durch Hinzufügen eines praktisch regenerativen, negativen Leitwerts verringert wird. In US-PS 2 642 533 und US-PS 2 706 802 sind Koaxial schaltungen für kontrollierte Regeneration beschrieben. Das Grundprinzip besteht darin, daß das Hochfrequenzfeld des. Eingangsresonanzsystems zwischen dem Steuergitter und der Kathode und in umgekehrter Phase auch zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter angelegt wird. Das Ausmaß der Regeneration wird durch die elektrischen Konstanten der Schaltungen kontrolliert, die bei Bedarf von außen einstellbar sind.

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Bei diesen bekannten Regenerationsschemata treten jedoch gravierende Schwierigkeiten auf. Die Isolierung zwischen Eingangs-.und Ausgangsresonator eines Tetrodenverstärkers ist unvollkommen. Das verhältnismäßig offene Schirmgitter der Röhre ermöglicht Leckverluste des Feldes vom Ausgangsresonator zurück in den Bereich des Steuergitters und der Kathode, wodurch es zu einer Regeneration kommt. Außerdem haben die Verstärker normalerweise einen Hochfrequenz-Nebenschluß-Kondensator zwischen der Eingangs- und Ausgangsschaltung, die mit unterschiedlichem Gleichstrompotential betrieben werden. Durch den Nebenschluß ergibt sich immer ein gewisser Leckverlust des Hochfrequenzfeldes. Das Ausmaß und die Phase dieser unkontrollierbaren Regeneration hängt vom Ausgangsresonatorfeld ab. Folglich schwankt es mit der Abstimmung und Belastung der Ausgangsresonanzkammer. Da die Regeneration vom Ausgang zum Eingang zu der von der Eingangsschaltung gelieferten kontrollierten Regeneration hinzukommt, ist das Ansprechen insgesamt nicht stabil und schwer unter Kontrolle zu halten.

Ein weiterer Aspekt des Standes der Technik betrifft Elektronenstrahlröhren mit einem Hohlraumresonatorausgang und einem durch Steuergitter modulierten linearen Elektronenstrahl. Beschreibungen derartiger Röhren finden sich in "An Ultra High Frequency Power Amplifier of Novel Design" von A. V. Haeff, Electronics, Februar 1939 und "A Wideband Inductive Output Amplifier" von A. V. Haeff und L. S. Nergaard, Proceedings of the IRE, März 1940. Bei diesen Röhren ist der Elektronenstrahl ziemlich klein und durch die Größe eines ebenen Steuergitters beschränkt, welches in so geringem Abstand von der Kathode anzubringen ist, daß eine Mikrowellenfrequenzmodulierung möglich ist. Deshalb sind diese Röhren auf einen Betrieb mit geringer Leistung beschränkt und haben außerdem geringe Verstärkung, weil sie einstufige Vorrichtungen mit geerdetem Gitter sind.

Kurz darauf wurde das Klystron entwickelt. Es ermöglicht nahezu jede gewünschte Verstärkung und sehr hohe Leistung. Damit war der Verstärker mit induktivem Ausgang überholt.

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Bei Varian Associates, Inc. ist eine neue Art von Röhre entwickelt worden, bei der das Prinzip des induktiven Ausgangs genutzt wird. Diese Röhre ist besonders geeignet für UHF-Fernseh-(Video-)-Sender. Da diese amplitudenmoduliert sind, ist die mittlere Leistung viel geringer als das Maximum an Schwarz oder die Synchronimpulsleistung. Die gegenwärtig vielfach verwendeten Klystrons müssen eine ausreichend hohe Dauerstrich-Strahlleistung haben, um die Spitzensignale zu erzeugen, und folglich ist der Umwandlungs-Wirkungsgrad im zeitlichen Mittel ziemlich gering. Die Röhre mit induktivem Ausgang wird andererseits als Klasse B-Verstärker betrieben, wobei Strom nur nach Bedarf für die momentan auftretenden Hochfrequenzspitzen gezogen wird. Der mittlere Wirkungsgrad ist folglich viel besser als bei einem Klystron. Mit den neuen Röhren können Spitzenleistungen von einigen zehn Kilowatt erzeugt werden. Das liegt teilweise an ebenen Gittern aus pyrolytischem Graphit, die in sehr engem Abstand von der Kathode anzuordnen sind und ziemlich groß sein kennen, ohne sich zu verwerfen oder Elektronen zu emittieren. Wenn diese Röhren mit herkömmlichen Eingangsresonatoren mit geerdetem Gitter verwendet werden, ist die Eingangsschaltung ähnlich wie bei einer Triode belastet und die Verstärkung gering, nämlich etwa 15 dB.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Röhre mit induktivem Ausgang zu schaffen, deren Verstärkung verbessert ist. Weiter soll eine Röhre geschaffen werden, die eine sehr hohe Stabilität aufweist. Ferner soll eine Röhre geschaffen werden, die von Schwingungen frei ist.

Das wird durch den Einbau einer Eingangsschaltung erreicht, bei der ein einziges Eingangssignal ein Feld zwischen der Kathode und dem Gitter und gleichzeitig ein zweites Feld zwischen dem Gitter und der Anode erzeugt, die von entgegengesetzter Phase sind, um auf diese Weise eine kontrollierte Regeneration zu erreichen. Die Stabilität wird dadurch gewährleistet, daß die Triftröhre zwischen der Anodenöffnung und dem Wechselwirkungsspalt des Ausgangsresonators ausreichend lang gewählt wird, daß Feldleckverluste zurück in den Gitter-Anoden-Raum auf ein vernachlässigbares Ausmaß reduziert werden. Schwingungen in Moden niedrigerer Ordnung des Eingangsresonators werden durch selektive Belastung ihrer. Resonanzen unterdrückt.

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Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine bekannte Röhre mit induktivem Ausgang;

Fig. 2 einen axialen Teil schnitt durch eine Röhre und eine Eingangsschaltung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist.eine Röhre mit induktivem Ausgang gemäß dem Stand der Technik gezeigt, die für UHF-Fernsehsender geeignet ist.

Fig. 1 zeigt eine langgestreckte Elektronenröhre 10, die eine Längsachse definiert, welche strukturell ziemlich analog zu der eines typischen Klystrons ist, aber ganz anders funktioniert. Zu den Hauptbaugruppen dieser Elektronenröhre gehören eine allgemein zylindrische Elektronenkanone und eine Signaleingangsgruppe 12 an einem Ende, eine segmentierte rohrförmige Wand 13 mit Keramik- und Kupferteilen, die eine Vakuumhülle definieren, eine axial mit öffnung versehene Anode 15, die axial zu einer Anodentriftröhre 17 verlängert ist; eine strahlabwärts angeordnete Triftröhre 19 als "Strahlrohr (tail pipe)" und ein Kollektor oder Auffänger 20 am anderen Ende der Elektronenröhre 10, wobei alle Elemente axial zentriert sind und vorzugsweise aus Kupfer bestehen.

Die Signal eingangsgruppe 12 mit der Elektronenkanone weist eine ebene, scheibenförmige Glühkathode 22 vom Typ Philips-Wolframmatrix auf, hinter der eine Heizwendel 23 angeordnet ist; ferner ein flaches, den Elektronenstrahl modulierendes Gitter 24 aus einer temperaturbeständigen Kohlenstoffform, vorzugsweise pyrolytischem Graphit; und eine Unterbaugruppe 25 zum Stützen und Festhalten des Gitters, die das Gitter der Kathode eng benachbart hält. Kathode und Gitter haben einen verhältnismäßig großen Durchmesser und erzeugen einen entsprechend bemessenen zylindrischen Elektronenstrahl und einen hohen Strahlstrom.

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Insgesamt koaxial zu den Triftrö'hrenteilen zwischen der Elektronenkanone 12 und dem Auffänger 20 ist ein einspringender, koaxialer HF-Ausgangsresonator 26 von einem Abstimmkästchen 27 außerhalb der Vakuuhülle und dem ringförmigen Innenraum 28 definiert, der zwischen den Triftröhren und der Keramik 30 der rohrförmigen Hülle gebildet ist, die sich über den größten Teil der axialen Erstreckung des Strahlrohres 19 und der Anodentriftröhre 17 erstreckt. Das Abstimmkästchen 27 ist mit einer Ausgangseinrichtung versehen, die eine Koaxialleitung 31 aufweist, welche durch eine einfache, drehbare Schleife mit dem Hohlraum gekoppelt ist. Mit dieser Anordnung werden Ausgangsleistungen im Größenordnungsbereich von einigen zehn Kilowatt bei UHF-Frequenzen gehandhabt. Höhere Leistungen können unter Umständen integrale Ausgangsresonatoren erforderlich machen, bei denen der gesamte Resonatorhohl raum innerhalb der Vakuumhülle der Röhre liegt; es könnte als Ersatz auch ein Hohlleiterausgang vorgesehen sein. Ferner können zusätzliche gekoppelte Hohlräume zur weiteren Bandbreitenverbesserung benutzt werden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zwar ein einspringender, koaxialer Ausgangsresonator 26 benutzt; aber es können ebenso gut andere Hochfrequenz-Ausgangseinrichtungen induktiver Art vorgesehen sein, die die Dichtemodulation des Elektronenstrahls in Hochfrequenzenergie umwandeln.

Zwischen Kathode 22 und Gitter 24 wird ein Eingangsmoduliersignal mit Frequenzen von mindestens einem Größenordnungsbereich von 100 MHz und einer Leistung von einigen Watt angelegt, während zwischen der Kathode 22 und der vorzugsweise auf Erdpotential liegenden Anode 15 ein beständiges Gleichstrompotential im Größenordnungsbereich zwischen 10 bis zu mindestens 30 kV aufrechterhalten wird. Die Modulationssignalfrequenz kann aber auch niedriger ebenso wie höher sein und sogar bis in den Gigahertzbereich gehen. Auf diese Weise entsteht ein Elektronenstahl von hoher Gleichstromenergie, der mit hohem Potential-zu einer öffnung 33 der Anode 15 beschleunigt wird und diese bei minimalem Abfangen durchtritt. Außerhalb der Vakuumhülle um den Bereich der Elektronenkanone und um das strahlabwärts liegende Ende des Strahlrohrs 19 und des Anfangsbereichs des Auffängers 20 angeordnete elektromagnetische Spulen oder Permanentmagnete erzeugen ein Magnetfeld für den Strahl,

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welches dazu beiträgt, den Strahl auf seinem Weg von der Elektronenkanone zum Auffänger auf einen konstanten Durchmesser einzugrenzen oder zu bündeln und ein minimales Abfangen durch die Anode sicherzustellen. Das Magnetfeld ist, obwohl erwünscht, jedoch nicht unbedingt nötig, und die Röhre könnte auch elektrostatisch fokussiert sein, wie beispielsweise bei gewissen Klystrons. Durch das hochfrequente Modulationssignal erfährt der Elektronenstrahl eine Dichtemodulation oder Ballung von Elektronen entsprechend der Signalfrequenz. Dieser dichtemodulierte Strahl passiert die Anode 15 und fliegt dann mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch einen feldfreien Bereich weiter, der vom Innenrauni der Anodentriftröhre begrenzt ist, aus dem er austritt und durch einen als Ausgang vorgesehenen Spalt 35 zwischen der Anodentriftröhe 17 und dem Strahlrohr 19 durchtritt. Die Anodentriftröhre 17 und das Strahlrohr 19 sind durch den Spalt 35 ebenso wie durch die rohrförmige Keramik 30, die in diesem Bereich die Vakuumhüne der Röhre bildet, gegeneinander isoliert. Der Spalt 35 liegt auch elektrisch innerhalb des Ausgangsresonators 26. Der Durchtritt des zusammengeballten Elektronenstrahls durch den Spalt 35 induziert im Ausgangsresonator ein entsprechendes hochfrequentes Signal, eine elktromagnetische Welle, welches im Vergleich zum Eingangssignal hoch verstärkt ist, da ein großer Teil der Energie des Elektronenstrahls in Mikrowellenform umgewandelt ist. Diese Schwingungsenergie wird extrahiert und durch die Ausgangs-Koaxialleitung 31 einem Verbraucher zugeführt.

Nach dem Durchlaufen des Spaltes 35 tritt der Elektronenstrahl in die "Strahlrohr"-Triftröhre 19 ein, die nicht nur gegenüber der Anode 15, sondern auch gegenüber dem Auffänger 20 mittels eines zweiten Spaltes 36 und rohrförmiger Keramik 37 isoliert ist und einen zweiten feldfreien Bereich definiert. Die Keramik 37 überbrückt den axialen Abstand zwischen einem Kupferflansch 38, der das Ende des Strahlrohrs abstützt, und einem Kupferflansch 39, der den strahlaufwärts liegenden Bereich des Auffängers 20 zentral axial abstützt. Der Elektronenstrahl fliegt also bei minimalem Abfangen durch den Bereich des Strahlrohrs, um schließlich den zweiten Spalt 36 zu passieren und in den Auffänger zu gelangen, wo seine restliche Energie abgeführt wird. Der Auffänger 20 wird durch eine herkömm-

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liehe Flüssigkeitskühlung mit einem Kühlmantel 40 gekühlt, der den Auffänger umgibt und durch den ein Fluid, beispielsweise Wasser umläuft. In ähnlicher Weise sind die Anode 15 und das Strahlrohr 19 jeweils mit einer entsprechenden Kühleinrichtung versehen, die am besten in Fig. 1 für das Strahlrohr erkennbar ist. Der Kupferflansch 38 und ein axial im Abstand parallel dazu angeordneter Kupferflansch 43, die sich beide rechtwinklig zur Achse der Röhre erstrecken, gehören zu einer Einrichtung 42. Diese begrenzen gemeinsam mit einem dazwischen liegenden, zylindrischen Kühlmantel 44 einen Ringraum um das strahl abwärts liegende Ende des Strahlrohres 19, in den ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Wasser durch eine Einlaßleitung 45 eingeführt wird, dann umläuft und durch eine ähnliche Auslaßleitung zurückfließt. Bei dem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel ist der Auffänger als einheitliches Bauelement beschrieben; aber er könnte ebenso gut in Form einer Vielzahl getrennter Stufen vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch den Eingangsteil einer Röhre ähnlich der in Fig. 1 gezeigten in Kombination mit einer Eingangsresonatorschaltung gemäß der Erfindung.

Hier ist eine Kathodenstütze 55 mit einem länglichen hohlzylindrischen Rohr 56 elektrisch verbunden. Ähnlich ist der das Gitter stützende Ring 51 mit einem zweiten hohl zylindrischen Rohr 58 außerhalb des Kahtodenrohrs 56 verbunden, so daß eine Koaxial-Übertragungsleitung 60 gebildet wird. Der Kathoden-Gitter-Raum ist also über das im übrigen offene Ende der übertragungsleitung 60 geschaltet. Der Außenleiter 58 ist an seinem anderen Ende 62 als offener Stromkreis im freien Raum abgeschlossen. Im Betrieb wird die übertragsungsleitung 60 bei der Betriebsfrequenz resonanzfähig gemacht, um eine Stehwelle mit einer ganzen Zahl elektrischer Halbwellenlängen zu unterstützen. Bei niedrigeren Frequenzen kann dies eine einzige halbe Wellenlänge sein; aber bei höheren Frequenzen ist es aus mechanischen Gründen oft nötig, der übertragungsleitung 60 die Länge einer vollen elektrischen Wellenlänge zu geben. Eine Justierung

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der Resonanzfrequenz der übertragungsleitung 60 ist möglich mittels eines leitfähigen Ringes 64, der auf dem Mittelleiter 56 verschiebbar ist, um die Belastungskapazität für das freie Ende 62 des Außenleiters 58 zu verändern, und durch ein teleskopartiges Ändern der Länge des Rohrs 58 mittels einer verschiebbaren Verlängerung 69. Eine Kontrolle der Abstimmung von außen ist mittels einer Isolierenden Schubstange 66 möglich.

Ein geerdeter AnodenstUtzring 67 ist mit einem zweiten hohlen Zylinder 68 verbunden, so daß eine zweite Koaxial-Übertragungsleitung 70 gebildet wird. Die übertragungsleitung 70 endet an einem Ende in dem Raum zwischen dem Gitter 24 und der Anode 15. Das andere Ende ist am Ende 62 des Innenleiters 58 ein offener Stromkreis, setzt sich aber als Koaxialleitung 72 fort, wobei der Innenleiter der Kathodenzylinder 56 ist. Die Leitung 72 endet in einem Kurzschluß, der von einem Nebenschlußkondensator 74 am Umfang einer Kurzschlußplatte 76 gebildet ist, die auf dem inneren Leiter 56 verschiebbar ist, um die Leitungen 70-72 so abzustimmen, daß sie bei der Betriebsfrequenz in Resonanz sind. Elektrisch koppelt die Leitung 72 die Kathode-Gitter-Leitung 60 mit der Gitter-Anode-Leitung 70, so daß das Eingangssignal an beiden Leitungen ansteht. Wegen der gefalteten Anordnung der zusammengesetzten Leitung erscheint die momentane Eingangsspannung in entgegengesetzten Richtungen über dem Kathoden-Gitter-Raum und dem Gitter-Anoden-Raum. Da die Schaltung in Resonanz ist;, liegt die Phasendifferenz zwischen diesen beiden Spannungen, bezogen auf die Richtung des Elektronenflusses, sehr nahe bei 180°. So Überqueren die Spitzen des bei positivem Gitter von der Kathode gezogenen Stroms den Gitter-Anoden-Raum, wenn das HochfrequenzfeTd verzögernd wirkt. Hierdurch wird hochfrequente Schwingungsenergie in regenerativer Weise erzeugt. Der regenerative Gewinn überwindet einen Teil der ohm'schen Belastung, die im Kathoden-Gitterraum entsteht, wo Stromspitzen fließen, wenn das momentane Hochfrequenzfeld die Richtung zur Beschleunigung der Elektronen hat, wodurch hochfrequente Schwingungsenergie aufgebraucht und in kinetische Energie des Elektronenstrahls umgewandelt wird.

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Das Ausmaß der Regeneration wird durch das Verhältnis der Amplitude der hochfrequenten Gitter-Anoden-Spannung zur hochfrequenten Kathoden-Gitter-Spannung bestimmt. Die Regeneration kann durch Variieren der Länge der verschiedenen Koaxialleitungsabschnitte und der Position des kapazitiv belastenden Kerns 64 justiert werden. Eine Erhöhung der Regeneration erhöht die Verstärkung der Röhre und verringert die Bandbreite. Natürlich muß die Regeneration unterhalb des Pegels liegen, bei dem es zu Schwingungen kommt.

Das Eingangstreibsignal wird mittels einer Kopplungseinrichtung, beispielsweise einer kapazitiven Sonde 78, die über eine koaxiale Leitung 80 von einer hier nicht gezeigen Signalquelle versorgt wird, in die koaxiale übertragungsleitung 70 eingespeist.

Der das Gitter 24 verlassende dichtemodulierte Elektronenstrahl wird durch die öffnung 33 in der Anode beschleunigt. Er fliegt durch die Triftröhre 17 und überquert den Spalt 35, wo er im Ausgangsresonator ein hohes Hochfrequenzfeld erzeugt.

Die Eingangs-Triftröhre 17 ist jenseits der Grenzfrequenz als Hohlleiter für alle Moden bei der Betriebsfrequenz. Sie ist ausreichend lang, so daß das vom Ausgangsresonator 26 in den Gitter-Anoden-Raum zurück gestreute oder leckende Feld vernachlässigbar klein ist. Es entsteht also praktisch keine Regeneration vom Ausgangskreis. Wenn es zu einer solchen Regeneration käme, hinge die gesamte Regeneration von der Abstimmung und Belastung des Ausgangsresonators ab und wäre infolgedessen sehr schwer einzustellen und zu kontrollieren. Wie vorstehend beschrieben, tritt diese Wirkung bei Tetrodenröhren so stark auf, daß eine regenerative Entlastung des Eingangskreises erreicht wurde, sie sich aber nicht als sehr praktisch erwiesen hat. Bei der Röhre gemäß der Erfindung kann die Rückkopplung vom Ausgangskreis vernachlässigbar gemacht werden, indem die Länge der Eingangs-Triftröhre 17 größer gemacht wird als ihr Durchmesser. Oft ist es erwünscht, die Länge mehr als doppelt so groß zu machen wie den Durchmesser, obwohl sie aus Gründen des Wirkungsgrades der Röhre einigermaßen kurz sein sollte.

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Bei einem Hohlleiter jenseits der Grenzfrequenz, wie der Triftröhre 17, klingt die Feldstärke der Streufeld- oder Leckfei ds tehwe He exponentiell mit der Entfernung längs des Hohlleiters (zum Gitter) mit einem Exponenten ab, der zum Durchmesser des zylindrischen Hohlleiters umgekehrt proportional ist.

Die Vorspannung für das Gitter 24 wird durch einen Draht 82 zugeführt, der im Inneren des Kathodenzylinders als Mittel leiter 56 einer Koaxialübertragungsleitung 84 verlegt ist. In der übertragungsleitung 84 sind zwei Belastungskerne 86 vorgesehen, die 1/4 der Raumwellenlänge lang sind und Drosseln bilden, um das Streuen oder Lecken von Hochfrequenzfeldern aus oder in den Eingangskreis bei der Betriebsfrequenz und der Fundamentalmodusfrequenz verhindern. Innerhalb des Leiters 56 verläuft außerdem die Zuleitung 88 für die Kathodenheizung.

Wie vorstehend beschrieben, ist es manchmal nötig, den Resonanz-Koaxial leitungsabschnitten 60, 70 eine volle elektrische Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz anstatt nur einer halben Wellenlänge zu geben. Wenn das der Fall ist, gibt es einen anderen Modus bei einer niedrigeren Frequenz, in der sie als Halbwellenlängenleitungen in Resonanz sind. Die Regeneration kann in diesem Modus ausreichend sein, um unerwünschte Schwingungen zu verursachen. Um diese Regeneration zu verringern, ist ein mit Verlust behaftetes Element 90 mit dem Resonanzkreis gekoppelt. Das Element 90 ist so angeordnet, daß es den niederfrequenten Halbwellenlängenmodus belastet, aber den Hochfrequenz-Ganzwellenlängenmodus nicht belastet.

Dies kann auf zweierlei Weise geschehen. Das Element 90 kann frequenzselektiv sein, beispielsweise ein mit Verlust behafteter Kreis, der bei der Frequenz des unerwünschten Modus in Resonanz ist. Statt dessen kann das Element auch mit dem Eingangskreis an einer Stelle gekoppelt sein, an der das Feld des gewünschten Modus gering oder sogar Null und das Feld des unerwünschten Modus groß ist. Das Element 90 ist als Resonanzkreis gezeigt, der mit dem Eingangskreis durch eine kapazitive Sonde 92 verbunden ist. Ein Stück Koaxialleitung 94 hat zwei Blindleitungen 96, deren elektrische Länge durch die Position von Kurzschlüssen.

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98 bestimmt ist, um das Element 90 bei der Frequenz des unerwünschten
Modus resonant und bei der Betriebsfrequenz im wesentlichen rein ohm'sch zu machen, so daß die Leistungsverstärkung bei der Betriebsfrequenz
nicht verringert wird. Ein Kern aus einem mit Verlust behaftetem
Dielektrikum 100 absorbiert Schwingungsenergie bei der Resonanzfrequenz.

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Claims

Patentansprüche

1.)Linearstrahl-Elektronenröhre mit einer Kathode mit einer Elektronen emittierenden Oberfläche, einem elektronendurchlässigen leitfähigen Gitter, welches im Abstand von der emittierenden Oberfläche und allgemein parallel zu derselben angeordnet ist, einer Einrichtung zum Anlegen eines elektromagnetischen Feldes mit einer gewünschten Hochfrequenz zwischen dem Gitter und der Kathode zur Erzeugung eines strommodulierten Strahls von Elektronen, der aus dem Gitter austritt, einer Anode, die im Abstand vom Gitter der Kathode gegenüber angeordnet ist und eine öffnung für den Durchtritt des Strahls hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des Hochfrequenzfeldes eine Resonanzeinrichtung aufweist, die von einer einzigen Quelle ein erstes Feld zwischen der Kathode und dem Gitter und ein zweites Feld zwischen dem Gitter und der Anode anlegt, wobei die beiden Felder etwa entgegengesetzte Phasen in bezug auf

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die Flußrichtung des Strahls haben, so daß eine regenerative Entlastung der Quelle geschaffen wird, eine hohle leitfähige Triftröhre vorgesehen ist, die den Strahl von der Anodenöffnung weg von der Kathode führt und die einen Spalt aufweist, um das in der Nähe der gewünschten Frequenz resonante elektromagnetische Feld eines umgebenden Hohlraums über den Spalt anzulegen, wobei die Länge der Triftröhre zwischen der öffnung und dem Anfang des Spaltes größer ist als der Durchmesser der Triftröhre, so daß der Raum zwischen dem Gitter und der Anode im wesentlichen gegenüber Feldern des Hohlraums abgeschirmt ist, und die Einrichtung zum Auffangen des Strahls strahlabwärts vom Spalt angeordnet ist.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des Hochfrequenzfeldes aus einer Koaxialleitung besteht, von der ein Ende über einen ersten Raum zwischen der Kathode und dem Gitter und das andere Ende über einen zweiten Raum zwischen dem Gitter und der Anode geschaltet ist.

3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Länge der Koaxialleitung, belastet durch die genannten Räume und weitere Diskontinuitäten etwa eine ganze Zahl von halben Wellenlängen bei der gewünschten Frequenz ist, so daß die Koaxialleitung in einem Betriebsmodus in der Nähe der gewünschten Frequenz resonant ist.

4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Zahl eins ist.

5. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Zahl zwei ist, so daß die Koaxialleitung auch in einem Fundamental-Modus bei einer Frequenz unterhalb der gewünschten Frequenz resonant ist.

6. Röhre' nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Verlust behaftete Einrichtung vorgesehen ist, mit der die Resonanz des Fundamental-Modus selektiv belastet wird, um Schwingungen bei der Fundamental-Frequenz zu unterdrücken.

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7. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung für die Frequenz der Resonanz des Fundamental-Modus selektiv ist.

8. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung räumlich so selektiv ist, daß sie an einer Stelle erscheint, wo das Feld des Fundamental-Modus nicht null ist und wo das Feld des Betriebsmodus etwa null ist.

9. Röhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung ein mit Verlust behafteter Kreis ist, der in der Nähe der Fundamental-Resonanz resonant ist und der mit der Koaxialleitung gekoppelt ist.

10. Röhrenach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des Hochfrequenzfeldes eine erste Koaxialleitung, deren erstes Ende zwischen die Kathode und das Gitter geschaltet und deren zweites Ende ein elektrisch offener Stromkreis ist, und eine zweite Koaxialleitung aufweist, deren erstes Ende zwischen das Gitter und die Anode geschaltet und deren zweites Ende ein elektrisch offener Stromkreis ist, wobei die zweiten Enden der Koaxial leitungen miteinander gekoppelt sind.

11. Röhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Leitung elektrische Längen haben, die ganze Vielfache einer halben Wellenlänge sind.

12. Röhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Koaxialleitung mit der zweiten Koaxialleitung koaxial ist.

13. Röhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter der ersten Koaxialleitung mit dem Innenleiter der zweiten Koaxialleitung einstückig ausgebildet ist.

14. Röhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der ersten Koaxialleitung und der Außenleiter der zweiten Koaxialleitung über die zweiten Enden der ersten und zweiten Koaxialleitung hinaus ragen, um eine dritte Koaxialleitung zu bilden, so daß die erste und zweite Leitung miteinander gekoppelt werden.

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15. Röhre nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Koaxialleitung bei etwa der gewünschten Frequenz resonant ist.

16. Röhre nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapazitiv belastender Kern in der Nähe des zweiten Endes der ersten Koaxialleitung vorgesehen ist.

17. Röhre nach einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungskoaxialleitung innerhalb des Innenleiters der Koaxialleitung vorgesehen ist, und daß der Außenleiter der

Vorspannungsleitung mit der Kathode und der Innenleiter der Vorspannungsleitung mit dem Gitter verbunden ist.

18. Röhre nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorspannungsleitung Drosseleinrichtungen vorgesehen sind, die in der Nähe der gewünschten Frequenz resonant sind.

19. Röhre nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Triftröhre zwischen der öffnung und dem Anfang des Spaltes größer ist als der zweifache Durchmesser der Triftröhre.

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