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Schaltungsanordnung einer Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung und
Aussendung kurzer elektrischer Wellen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
einer mit einem elektrostatischen Ablenkplattenpaar versehenen Elektronenstrahlröhre
zur Erzeugung und Aussendung elektrischer Schwingungen.
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Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen der Elektronenstrahl
infolge der Ablenkung abwechselnd auf zwei Elektroden fällt, die mit einem Schwingungskreis
verbunden. sind. Infolge der Beaufschlagung dieser Elektroden durch den Elektronenstrahl
entstehen in diesem Kreis Schwingungen. Hierbei ist der Schwingungskreis mit dem
Ablenkplattenpaar; welches die Ablenkung des Elektronenstrahls von einer :der Elektroden
auf die ändere bewirkt, so gekoppelt, daß die erzeugten Schwingungen zugleich auch
die Ablenkwechselspannung für das Plattenpaar liefern. Es ist ferner bereits eine
noch näher zu beschreibende Schaltungsanordnung für ein elektrostatisches Ablenkplattenpaar,
das zur Ablenkung eines Elektronenstrahls mittels einer daran gelegten Wechselspannung
-dient, vorgeschlagen worden. Ihr liegt die. Erkenntnis zugrunde, daß bei der Ablenkung
des Elektronenstrahls im Ablenkplattenpaar ein Energieaustausch zwischen dem Elektronenstrahl,
und dem Kreis des Ablenkplattenpaars erfolgt, bei dem entweder Energie auf den Elektronenstrahl
übertragen oder Energie dem Elektronenstrahl entzogen wird. Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung
ist so beschaffen, daß die Ablenkung des Elektronenstrahls im Zeitmittel ganz oder
nahezu energielos erfolgt. Es ist hierbei vorgeschlagen worden, das Ablenkplattenpaar
in einem Schwingungskreis so anzuordnen
und die Betriebsdaten der
Anordnung so zu bemessen, daß in dem Schwingungskreis durch Selbsterregung die zur
Ablenkung des Elektronenstrahls dienenden Schwingungen entstehen und daß diese dem
Elektronenstrahl gerade so viel Energie entziehen, als zur Entdämpfung des Schwingungskreises
erforderlich ist.
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Die Erfindung fußt auf dem- Umstand, daß zwischen dem Ablenkplattenpaar
und dem Elektronenstrahl ein Energieaustausch stattfindet, und wendet diese bekannte
Schaltungsanordnung einer mit einem elektrostatischen Plattenpaar versehenen Elektronenstrahlröhre
auch zur Aussendung von kurzen und ultrakurzen elektrischen Wellen an, die dabei
in an sich bekannter Weise in einem mit dem Ablenkplattenpaar verbundenen Schwingungssystem
entstehen.
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Die Erfindung besteht dabei in der Anwendung dieser an sich bekannten
Schaltungsanordnung in Verbindung mit einer besonderen Regel zur Bemessung der einzelnen
Schaltungselemente, deren Größen derart gewählt sind, daß eine Leistungsabgabe der
erzeugten Schwingungen möglich ist und daß diese Leistungsabgabe gleichzeitig einen
optimalen Wert aufweist.
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Gemäß der Erfindung sind die vorzugsweise veränderlichen Größen der
Kreisfrequenz f der erzeugten Schwingungen, der Länge L des Ablenkplattenpaars und
der Geschwindigkeit v des Elektronenstrahls, mit der dieser in das Plattenpaar eintritt,
so aufeinander abgestimmt, daß die Größe f # L12 v
genau oder nahezu
3,8 beträgt.
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Wie Untersuchungen der Erfinderin ergeben haben, findet beim Energieaustausch
zwischen Elektronenstrahl und Ablenkplattenpaar eine im Zeitmittel maximale Energieabgabe
vom Elektronenstrahl an das Plattenpaar statt, wenn der Ausdruck f # L12
v einer bestimmten Größe gleichkommt, die in 3,8 einen für praktische Zwecke
ausreichenden Näherungswert besitzt. Bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
entzieht also das zum Schwingen angeregte, an die Ablenkplatten angeschlossene schwingungsfähige
System dem Elektronenstrahl maximale Energie, so daß das System auch ein. Maximum
an Schwingungsenergie an einen mit ihm gekoppelten Sender abgeben kann.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In Abb. i bezeichnet i die Elektronenstrahlröhre. Die Kathode der
Röhre ist mit 2 wiedergegeben. Mit 3, einem Wehneltzylinder, und 4, der Anode, ist
das Strahlerzeugungssystem der Röhre angedeutet. Die Platten des elektrostatischen
Ablenkplattenpaars sind mit 5 bezeichnet, während 6 einen geerdeten Auffangschirm
für den Elektronenstrahl darstellt. Die Geschwindigkeit v des Elektronenstrahls,
mit der er in den Raum zwischen den Platten 5 eintritt, ist durch.die Anodenspannung
bestimmt. Diese Geschwindigkeit v, die Länge L der Platten 5 und die
Kreisfrequenz f der freien Schwingungen, wie sie sich in dem an die Platten 5 -angeschlossenen,
aus einer Kapazität 7 und einer Induktivität 8 bestehenden Schwingungskreis ausbilden
können, sind gemäß der Erfindung so aufeinander abgestimmt, daß f # L12
v ge-
nau oder nahezu 3,8 beträgt. Wird nun der Schwingungskreis durch irgendeine
Störung, wie sie praktisch stets vorhanden ist, zu freien Schwingungen angeregt,
so wird dem von diesen Schwingungen abgelenkten Elektronenstrahl Energie entzogen.
Die Schwingungen werden dann stärker, entziehen also dem Elektronenstrahl in noch
größerem Maße Energie, so daß sie sich aufschaukeln. Im Endzustand bestehen dann
in dem Schwingungskreis elektrische Schwingungen, die eine Ablenkung des Elektronenstrahls
bewirken und ihm dabei Energie entziehen. Ein Teil dieser Energie wird über die
induktive Kopplung 8, 9 an eine geerdete Antenne io abgegeben.
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Gibt man die Länge der Ablenkplatten vor, so kann die Einregelung
des Schwingungskreises auf den Zustand, bei dem der Elektronenstrahl maximale Energie
abgibt, bei vorgegebener Anodenspannung mittels des Drehkondensators 7 erfolgen.
Umgekehrt läßt sich bei vorgegebener Frequenz der Schwingungen, die durch die Bemessung
des Schwingungskreises bestimmt ist, die Anodenspannung ermitteln, bei der maximale
Energieausbeute erfolgt. Man kann demnach die Anodenspannung, deren Skala zu diesem
Zweck in Frequenzen geeicht werden kann, in einfacher Weise auf die maximale Ausbeute
bei der durch den Schwingungskreis gegebenen Frequenz einstellen. Man kann auch
durch eine geeignete Kopplung dafür sorgen, daß die günstigste Einstellung des Schwingungskreises
automatisch durch die Regelung der Anodenspannung bewirkt wird.
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Ein weiteres Beispiel nach der Erfindung zeigt Abb. 2. Hier besteht
das schwingungsfähige System, das an die Ablenkplatten angeschlossen ist, aus Lecherdrähten
ii, in denen nach der erfindungsgemäßen Abstimmung stehende Schwingungen entstehen,
die Energie an die in einem Spannungsbauch die Lecherdrähte kurzschließende Antenne
12 übertragen. Die Antenne ist verschiebbar angeordnet, damit sie bei vorgegebener
Anodenspannung auf das Maximum der Energieaufnahme des Lechersystems eingestellt
werden kann.