DE3421530C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Linearstrahl-Elektronenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Röhre ist in der DE-OS 33 16 609 beschrieben, der eine ältere Anmeldung zugrunde liegt.

Bei gittergesteuerten Elektronenröhren, die bei sehr hohen Frequenzen arbeiten, werden schon seit langem Hohlraumresonatoren verwendet, um den Röhrenelementen Hochfrequezfelder zuzuführen. Die Hohlraumresona­ toren 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 Gitterschal­ tung, erscheint der Eingangsleitwert der Röhre, d. h., das Verhältnis zwischen dem die Kathode verlassenden Hochfrequenzstrom und der hoch­ frequenten Gitterspannung, als Belastung durch Widerstand an der Ein­ gangsschaltung. Diese Belastung verringert die Leistungsverstärkung unter den bei niedrigen Frequenzen mit der Schaltung mit geerdeter Kathode, der sogenannten Kathodenschaltung, unter Verwendung konzen­ trierter Schaltungselemente erzielbaren Wert.

Es sind Resonanzschaltungen für Hochfrequenz-Tetroden bekannt, bei denen die Belastung des Eingangsleitwertes durch Hinzufügen eines praktisch regenerativen negativen Leitwerts verringert wird. In US-PS 26 42 533 und US-PS 27 06 802 sind Koaxialschaltungen für kontrollierte Re­ generation beschrieben. Das Grundprinzip besteht darin, daß das Hoch­ frequenzfeld 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.

Bei diesen bekannten Regenerationsschemata treten jedoch gravierende Schwierigkeiten auf. Die Isolierung zwischen Eingangs- und Ausgangs­ resonator eines Tetrodenverstärkers ist unvollkommen. Das verhältnis­ mäßig 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 unterschied­ lichem 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 Elektronenstrahl­ röhren 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, S. 30-32 und "A Wideband Inductive Output Amplifier" von A. V. Haeff und L. S. Nergaard, Proceedings of the IRE, März 1940 S. 126-130. Bei diesen Röhren ist der Elektronenstrahl ziem­ lich 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.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 33 16 609 ist eine Linearstrahl- Elektronenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Bei dieser Elektronenröhre wird das Prinzip des induktiven Ausgangs genutzt. Diese Röhre ist besonders geeignet für UHF-Fernseh-(Video-)Sender. Da diese amplitudenmoduliert sind, ist die mittlere Leistung viel ge­ ringer als das Maximum an Schwarz oder die Synchronimpulsleistung. Die gegenwärtig vielfach verwendeten Klystrons müssen eine ausreichend hohe Dauerstrich-Strahlleistung haben, um die Spitzensignale zu er­ zeugen, 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 können, ohne sich zu verwerfen oder Elektronen zu emittieren. Wenn diese Röhren mit her­ kömmlichen 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 nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend weiter­ zuentwickeln, daß ihre Verstärkung erhöht ist, und sie dennoch eine sehr hohe Stabilität gegen Änderungen der Abstimmung und Belastung des Ausgangs aufweist und so von selbsterregten hochfrequenten elektro­ magnetischen Schwingungen bei Frequenz von Moden niederer Ordnung frei gehalten werden kann.

Ausgehend von einer Röhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Die Stabilität gegen Änderungen der Abstimmung und Belastung des Ausgangs wird dadurch gewährleistet, daß die Triftröhre analog zur Röhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zwischen der Anodenöffnung und dem Wechselwirkungsspalt des Ausgangsresonators ausreichend lang gewählt wird, daß Feldleckverluste zurück in den Gitter-Anoden-Raum auf ein ver­ nachlässigbares Ausmaß reduziert werden.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 19, beispielsweise werden Schwingungen in Moden niedrigerer Ordnung des Eingangsresonators durch selektive Belastung ihrer Resonanzen nach Ansprüchen 6, 7 und/oder 8 unterdrückt.

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 Teilschnitt durch eine Röhre und eine Eingangs­ schaltung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Röhre mit induktivem Ausgang gemäß der nicht vor­ veröffentlichten DE-OS 33 16 609 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 Elektronen­ kanone 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 Trift­ röhre 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 Signaleingangsgruppe 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 Elektronen­ strahl modulierendes Gitter 24 aus einer temperaturbeständigen Kohlenstoff­ form, vorzugsweise pyrolytischem Graphit; und eine Unterbaugruppe 25 zum Stützen und Festhalten des Gitters, die das Gitter der Kathode eng benach­ bart hält. Kathode und Gitter haben einen verhältnismäßig großen Durch­ messer und erzeugen einen entsprechend bemessenen zylindrischen Elektronen­ strahl und einen hohen Stahlstrom.

Insgesamt koaxial zu den Triftröhrenteilen zwischen der Elektronen­ kanone und dem Auffänger 20 ist ein einspringender, koaxialer HF- Ausgangsresonator 26 von einem Abstimmkästchen 27 außerhalb der Vakuum­ hülle 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 Strahl­ rohres 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 Ausgangs­ resonatoren 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 ein­ springender, koaxialer Ausgangsresonator 26 benutzt; aber es können ebenso gut andere Hochfrequenz-Ausgangseinrichtungen induktiver Art vor­ gesehen sein, die die Dichtemodulation des Elektronenstrahls in Hoch­ frequenzenergie 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 be­ ständiges Gleichstrompotential im Größenordnungsbereich zwischen 10 bis zu mindestens 30 kV aufrechterhalten wird. Die Modulationssignal­ frequenz kann aber auch niedriger ebenso wie höher sein und sogar bis in den Gigahertzbereich gehen. Auf diese Weise entsteht ein Elektronen­ strahl von hoher Gleichstromenergie, der mit hohem Potential zu einer Öffnung 33 der Anode 15 beschleunigt wird und diese bei minimalem Ab­ fangen durchtritt. Außerhalb der Vakuumhülle um den Bereich der Elektronen­ kanone 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, welches dazu beiträgt, den Strahl auf seinem Weg von der Elektronen­ kanone zum Auffänger auf einen konstanten Durchmesser einzugrenzen oder zu bündeln und ein minimales Abfangen durch die Anode sicherzu­ stellen. 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 dichtmodulierte Strahl passiert die Anode 15 und fliegt dann mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch einen feldfreien Bereich weiter, der vom Innenraum der Anodentriftröhre begrenzt ist, aus dem er aus­ tritt und durch einen als Ausgang vorgesehenen Spalt 35 zwischen der Anodentriftröhre 17 und dem Strahlrohr 19 durchtritt. Die Anodentrift­ röhre 17 und das Strahlrohr 19 sind durch den Spalt 35 ebenso wie durch die rohrförmige Keramik 30, die in diesem Bereich die Vakuumhülle der Röhre bildet, gegeneinander isoliert. Der Spalt 35 liegt auch elektrisch innerhalb des Aussgangsresonators 26. Der Durchtritt des zusammengeballten Elektronenstrahls durch den Spalt 35 induziert im Ausgangsresonator ein entsprechendes hochfrequentes Signal, eine elektromagnetische Welle, welches im Vergleich zum Eingangssignal hoch verstärkt ist, da ein großer Teil der Energie des Elektronenstrahls in Mikrowellenform umge­ wandelt 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 Strahlrohres 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 rest­ liche Energie abgeführt wird. Der Auffänger 20 wird durch eine herkömm­ liche Flüssigkeitskühlung mit einem Kühlmantel 40 gekühlt, der den Auffänger umgibt und durch den ein Fluid, beispielsweise Wasser um­ läuft. 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, ge­ hören zu einer Einrichtung 42. Diese begrenzen gemeinsam mit einem dazwischen liegenden, zylindrischen Kühlmantel 44 einen Ringraum um das strahlabwärts liegende Ende des Strahlrohres 19, in den ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Wasser durch eine Einlaßleitung 45 ein­ geführt wird, dann umläuft und durch eine ähnliche Auslaßleitung zu­ rückfließt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 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 Eingangs­ resonatorschaltung 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 hohlzylindrischen Rohr 58 außerhalb des Kathoden­ rohrs 56 verbunden, so daß eine erste 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 Übertragungsleitung 60 bei der Betriebsfrequenz reso­ nanzfähig 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 der Resonanzfrequenz der Übertragungsleitung 60 ist möglich mittels eines leitfähigen Ringes 64, der als Kern auf dem Mittelleiter, dem Rohr 56 verschiebbar ist, um die Belastungskapazität für das freie Ende 62 des Außenleiters, dem Rohr 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 Anodenstützring 67 ist mit einem zweiten hohlen Zylinder 68 verbunden, so daß eine zweite Koaxial-Übertragungsleitung 70 ge­ bildet 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, dem Rohr 58 ein offener Stromkreis, setzt sich aber als dritte Koaxialleitung 72 fort, wobei der Innenleiter der Kathoden­ zylinder 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 und 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 Eingangs­ signal 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 Phasen­ differenz 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 Hochfrequenzfeld 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 Elektro­ nen hat, wodurch hochfrequente Schwingungsenergie aufgebraucht und in kinetische Energie des Elektronenstrahls umgewandelt wird.

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 Band­ breite. Natürlich muß die Regeneration unterhalb des Pegels liegen, bei dem es zu Schwingungen kommt.

Das Eingangstreibsignal wird mittels einer Kopplungseinrichtung, bei­ spielsweise einer kapazitiven Sonde 78, die über eine koaxiale Leitung 80 von einer hier nicht gezeigten 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 fließt durch die Triftröhre 17 und überquert den Spalt 35, wo er im Ausgangsresonator 26 ein hohes Hochfrequenzfeld erzeugt.

Die Eingangs-Triftröhre 17 ist als Hohlleiter jenseits der Grenzfrequenz für alle Moden bei der Betriebsfrequenz ausgebildet. Sie ist ausreichend lang, so daß das vom Ausgangsresonator 26 in den Gitter-Anoden-Raum zurück ge­ streute 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 regenera­ tive 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, in­ dem 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.

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

Die Vorspannung für das Gitter 24 wird durch einen Draht 82 zugeführt, der im Inneren des Kathodenzylinders 56 als Mittelleiter einer Koaxial­ übertragungsleitung 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 Hochfrequenz­ feldern 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 eine mit Verlust behaftete Einrichtung, das Element 90 mit dem Resonanzkreis gekoppelt. Das Element 90 ist so angeordnet, daß es den niederfrequenten Halbwellen­ längenmodus belastet, aber den Hochfrequenz-Ganzwellenlängenmodus nicht belastet.

Dies kann auf zweierlei Weise geschehen. Das Element 90 kann frequenz­ selektiv sein, beispielsweise ein mit Verlust behafteter Kreis, der bei der Frequenz des unerwünschten Modus in Resonanz ist. Statt dessen kann das Element 90 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 Blindlei­ tungen 96, deren elektrische Länge durch die Position von Kurzschlüssen 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.

Claims (19)

1. Linearstrahl-Elektronenröhre mit einer Kathode (22) mit einer Elektronen emittierenden Oberfläche, einem elektronendurchlässigen leitfähigen Gitter (24), welches in einheitlichem Abstand von der emittierenden Oberfläche angeordnet ist, einer Einrichtung zum Anlegen eines elektro­ magnetischen Feldes mit einer gewünschten Hochfrequenz zwischen dem Gitter (24) und der Kathode (22) zur Erzeugung eines strommodulierten Strahls von Elektronen, der aus dem Gitter austritt, einer Anode (15), die im Abstand vom Gitter (24) der Kathode (22) gegenüber angeordnet ist und eine Öffnung (33) für den Durchtritt des Strahls hat, und einer hohlen leitfähigen Triftröhre (17), die den Strahl von der Anodenöffnung (33) weg von der Kathode (22) führt und die einen Spalt (35) aufweist, um das in der Nähe der gewünschten Frequenz resonante elektromagnetische Feld eines umgebenden Hohlraums über den Spalt (35) anzulegen, und deren Länge zwischen der Öffnung (33) und dem Anfang des Spaltes (35) größer ist als der Durchmesser der Triftröhre (17), so daß der Raum zwischen dem Gitter (24) und der Anode (15) gegenüber Feldern des Hohlraums abgeschirmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des Hoch­ frequenzfeldes eine Resonanzeinrichtung (60, 70,72) aufweist, die von einer einzigen Quelle (78, 80) ein erstes Feld zwischen der Kathode (22) und dem Gitter (24) und ein zweites Feld zwischen dem Gitter (24) und der Anode (15) anlegt, und die beiden Felder etwa entgegengesetzte Phasen in bezug auf die Flußrichtung des Strahls haben, so daß eine regenerative Entlastung der Quelle (78, 80) geschaffen wird.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen des Hochfrequenzfeldes (60, 70, 72) aus einer koaxialen Verbindung besteht; von der ein Ende über den Raum zwischen der Kathode (55) und dem Gitter (24) und das andere Ende über den Raum zwischen dem Gitter (24) und der Anode (15) geschaltet ist.

3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Länge der koaxialen Verbindung, belastet durch die genannten Räume und weitere Diskontinuitäten, etwa eine ganze Zahl von halben Wellenlängen bei der gewünschten Frequenz ist, so daß die koaxiale Verbindung 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 koaxiale Verbindung 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 (90) vorgesehen ist, mit der die Resonanz des Fundamental-Modus selektiv belastet wird, um Schwingungen bei der Fundamental- Frequenz zu unterdrücken.

7. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Verlust behaftete Einrichtung (90) an einer Stelle angeordnet ist, an der das Feld des Fundamental-Modus größer als null und daher belastet ist und an der das Feld des Betriebsmodus etwa null und daher unbelastet ist.

8. Röhre nach Anspruch 6, bei der die Belastung für die Frequenz der Resonanz des Fundamental-Modus selektiv ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Verlust behaftete Einrichtung (90) ein Kreis ist, der in der Nähe der Fundamental-Resonanz resonant ist und der mit der koaxialen Verbindung gekoppelt ist.

9. Röhre nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Verbindung zum Anlegen des Hochfrequenzfeldes eine erste Koaxial­ leitung (60), deren erstes Ende zwischen die Kathode (55) und das Gitter (24) geschaltet und deren zweites Ende (62) ein elektrisch offener Stromkreis ist, und eine zweite Koaxialleitung (70) aufweist, deren erstes Ende zwischen das Gitter (24) und die Anode (15) geschaltet und deren zweites Ende ein elektrisch offener Stromkreis ist, und daß die zweiten Enden der Koaxialleitungen (60, 70) miteinander gekoppelt (72) sind.

10. Röhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koaxial­ leitungen (60, 70) elektrische Längen haben, die ganze Vielfache einer halben Wellenlänge sind.

11. Röhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koaxial­ leitungen (60, 70) koaxial angeordnet sind.

12. Röhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter (58) der ersten Koaxialleitung (60) mit dem Innenleiter (58) der zweiten Koaxialleitung (70) einstückig ausgebildet ist.

13. Röhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (56) der ersten Koaxialleitung (60) und der Außenleiter (68) der zweiten Koaxialleitung (70) über die zweiten Enden der ersten und zweiten Koaxial­ leitung (60, 70) hinaus ragen, um eine dritte Koaxialleitung (72) zu bilden, die die erste und zweite Leitung (60, 70) miteinander koppelt.

14. Röhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Koaxial­ leitung (72) bei etwa der gewünschten Frequenz resonant ist.

15. Röhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapazitiv belastender Kern (64) in der Nähe des zweiten Endes der ersten Koaxial­ leitung (60) vorgesehen ist.

16. Röhre nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannungskoaxialleitung (84) innerhalb des Innenleiters (56) der koaxialen Verbindung vorgesehen ist, und daß der Außenleiter der Vorspannungsleitung (84) mit der Kathode (55) und der Innenleiter (82) der Vorspannungsleitung (84) mit dem Gitter (24) verbunden ist.

17. Röhre nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorspannungs­ leitung (84) Drosseleinrichtungen (86) vorgesehen sind, die in der Nähe der gewünschten Frequenz resonant sind.

18. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Triftröhre (17) zwischen der Öffnung (33) und dem Anfang des Spaltes (35) größer ist als der zweifache Durchmesser der Triftröhre (17).

19. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Triftröhre (17) zwischen der Öffnung (33) und dem Anfang des Spaltes (35) als Hohlleiter jenseits der Grenzfrequenz für alle Moden der Betriebs­ frequenz ausgebildet ist.