DE721010C - Verfahren zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einer Magnetfeldroehre - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einer Magnetfeldroehre

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DE721010C
DE721010C DET49605D DET0049605D DE721010C DE 721010 C DE721010 C DE 721010C DE T49605 D DET49605 D DE T49605D DE T0049605 D DET0049605 D DE T0049605D DE 721010 C DE721010 C DE 721010C
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/50Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/52Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field with an electron space having a shape that does not prevent any electron from moving completely around the cathode or guide electrode

Description

  • Verfahren-zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einer Magnetfeldröhre Zur Erzeugung ültrakurzwelliger Schwingungen sind die. verschiedensten Verfahren bekanntgeworden, von denen,die meisten von der Ausnutzung der Elektronenlaufzeiten in Elektronenröhren Gebrauch machen. Die Schwingungsanfachung beruht hierbei im wesentlichen darauf, daß durch die Wechselspannungen an den Elektroden sowie durch Raumladungserscheinungen innerhalb der Röhre .eine Gruppierung der Elektronen in dem Sinne stattfindet, daß eine periodisch hin und her pendelnde oder rotierende Elektronenwolke entsteht. Diejenigen Elektronen, die von der Kathode zu Zeiten ausgesandt werden, in denen keine Unterstützung der angefachten Schwingungen möglich ist, d. h. diejenigen Elektronen, die ihre Energie an das Wechselfeld ,nicht abgeben können, werden durch einen Aussortierungsprozeß vom Schwingungsvorgang ferngehalten. Dieser Prozeß beruht darauf, daß diese Elektronen, die als falschphasig bezeichnet seien, durch das Wechselfeld Energie aufnehmen, ihre Geschwindigkeit vergrößern und infolgedessen durch die ablenkenden Kräfte- *r Magnetfelder oder elekttischen Felder aus der Bahn der übrigen Elektronen gebracht und einer Auffangelektrode zugeführt werden. Durch die Aussortierung und Beseitigung der falschphasigen Elektronen wird selbstverständlich der Wirkungsgrad der Röhre erniedrigt. Es ist Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad einer Magnetronröhre mit. Laufzeitschwingungen zu erhöhen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß auch die falschphasigen Elektronen zur Schwingungsanfachung in der Weise ausgenutzt werden, daß diese falschphasig von der Emissionsquelle -ablaufenden Elektronen zu einer Phasenumkehr bzw. zu einem Phasensprung veranlaßt werden, so daß sie zumindest während des letzten Teiles ihres Fluges die Schwingungsanfachung unterstützen. Der Sprung oder die Umkehr der Phase bezieht sich auf den Phasenunterschied, der an der betreffenden Stelle des Entladungsraumes zwischen dem periodisch schwingenden Feld und der parallel zum elektrischen Feld verlaufenden Geschwindigkeitskomponente des Elektrons besteht.
  • Es ist bereits ein Ultrakurzwellenschwingungserzeuger vorgeschlagen worden mit einer Röhre mit 2 Elektrodensystemen und gemeinsamer Kathode, die zwei selbständigen ausgangsseitig gekoppelten Gener atorsystemen angehören. Bei diesem Vorschlag führt das eine System Schwingungen nach dem Prinzip der Elektronenpendelung infolge- der Laufzeit der Elektronen aus, während das andere System mit einem gegen die Anode negativ vorgespannten Gitter arbeitet. Die beiden Systeme sind hierbei über. die äußeien Kreise derart gekoppelt, daß das zweite System Elektronen von der Kathode oder ihrer Umgebung darin entnimmt, wenn die Elektronen nicht zur Erzeugung von Schwingungen im ersten System beitragen. Es werden also die obenerwähnten falschphasigen Elektronen bei einem Bremsfeldsystem zur Schwingungserzeugung in einem System mit negativem Gitter herangezogen. Dagegen handelt es sich beim Erfindungsgegenstand um die Ausnutzung der falschphasigen Elektronen bei Magnetronsystemen, bei welchen eine dem obigen Vorschlag entsprechende Arbeitsweise wegen des störenden Magnetfeldes nicht möglich ist.
  • Im folgenden wird angegeben, wie der obenerwähnte Phasensprung gemäß der Erfindung praktisch durchzuführen ist. Wie in den Abbildungen dargestellt, werden die der Kathode K benachbarten Nutzelektroden A durchbrochen ausgeführt und hinter diesen werden - in einem Abstand, der bei den verwendeten Vorspannungen und der zu erzeugenden Frequenz eine geeignete Laufzeit erlaubt - weitere Elektroden angebracht. Die hintereinanderliegenden Nutzelektroden A werden nun über Schwingungskreise L, C so verbunden, daß sie sich mit den in radialer Richtung benachbarten stets in Phasenopposition befinden, so.daß der Gradient des angelegten Wechselfeldes nach dem Durchtritt durch eine durchbrochene Elektrode sein Vorzeichen umkehrt. Die Hintereinanderschaltung bzw. Schachtelung der Elektroden läßt sich beliebig weit treiben.
  • Abb. z zeigt im Prinzip ein derartiges Elektrodensystem. Man kann die Elektrodenanordnung auch doppelseitig (Abb. a). öder zylindersymmetrisch (Abb.3 und ¢) ausbilden. Diese Elektrodenschachtelung läßt sich natürlich sinngemäß bei allen Magnetronschaltungen durchführen, bei denen die Elektronenlaufzeit in der Größenordnung der Schwingungszeit für eine Vollperiode der erzeugten Frequenz ist.
  • Abb. 3 zeigt eine Magnetronröhre R mit zwei ungeteilten Anoden- Al -und A2. Die radialen Abstände der Elektroden K, Az, A2 untereinander sind gleich groß. Beide Elektroden A1 und A2 erhalten positive Vorspannungen gegenüber der Kathode K. Die außenliegende Elektrode A2 erhält die höchste positive Vorspannung.
  • Eine weitere Verbesserung der bisher beschriebenen Anordnungen läßt sich dadurch erzielen, daß die durchbrochenen Schwingelektroden durch geeignete Oberflächenbehandlung oder durch Wahl eines entsprechenden Materials sekundäremissionsfähig gemacht werden. Treffen nämlich auf die Nutzelektroden dann zu einer falschen Zeit Primärelektronen auf, so überkompensieren die durch diese ausgelösten Sekundärelektronen die Primärelektronen in der Beeinflussung des Anfachungsvorganges. Die Sekundärelektronen unterstützen damit die Schwingungserzeugung. Zweckmäßig können die Sekundärelektronen dann nach Abgäbe ihrer Energie an die Schwingelektroden von Äuffangelektroden abgefangen werden, die keine Wechselspannung führen.
  • Die Abb. q. zeigt schließlich eine Röhre, die zur praktischen Durchführung der bisher dargelegten Gedanken anwendbar ist und bei der außerdem von verschiedenen anderweitigen Vorschlägen Gebrauch gemacht wird. Der Elektronenaustritt aus der Elektrode K wird gemäß einem anderweitigen Vorschlag durch eine Hilfselektrode G, (Zuggitter) begünstigt und durch zwei weitere Hilfselektroden G, im Rhythmus der zu erzeugenden Frequenz gesteuert. Zur Bündelring des Elektronenstromes ist eine Art Richtelektrode Z vorgesehen. Die richtigphasigen Elektronen laufen auf einer Wendelbahn mit `stetig kleiner werdendem Radius zwischen den durchbrochenen Nutzelektroden A1 und A2 ab und landen, nachdem sie ihre Energie an die Nutzelektroden abgegeben haben, mit einer minimalen Geschwindigkeit auf der Auffangelektrode N. Hinter den Nutzelektroden Ar und A2 befinden sich weitere Nutzelektroden AI und Au, welche aus den falschphasig in den .Entladungsraum eingetretenen Elektronen, die ihren Bahnradius zusätzlich vergrößert haben, nachdem Durchtritt durch die durchbrochenen Elektroden infolge ihrer gegenphasigen Erregung richtigphasig laufende Elektronen machen (Phasensprung). Der Vorschlag, zur Ausnutzung der falschphasig laufenden Elektronen die eigentlichen Nutzelektroden durchbrochen auszuführen und hinter diesen gestaffelt gegenphasig erregte Elektroden anzubringen, kann natürlich z. B. auch auf Turbinenmagnetrongeneratoren oder andere Magnetronröhren angewandt werden.
  • Bezüglich der Modulation, der Demodulation, der Fremdsteuerung und der Stabilisation lassen sich natürlich alle bekannten und geeigneten Verfahren elektrischer und magnetischer Art oder Kombinationen davon unter Verwendung der Haupt- oder Hilfselektroden anwenden.

Claims (1)

  1. PAZENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einer Magnetfeldröhre, bei der die für die Schwingungserzeugung maßgebliche Laufzeit der Elektronen einer Vollperiode der erzeugten Frequenz entspricht, dadurch gekennzeichnet,, däß eine Röhre mit mehreren von der Kathode aus gesehen hintereinanderliegenden Nutzelektroden bzw. Nutzelektrodensystemen benutzt wird und daß die bezüglich der Schwingungsanfachung falschphasig in das an dem ersten Nutzelektrodensystem liegende Wechselfeld eintretenden Elektronen dadurch zur Schwingungsanfachung ausgenutzt werden, daß zumindest die Elektroden dieses Systems durchbrochen ausgebildet sind, so daß die durch diese durchbrochenen Elektroden hindurchfliegenden Elektronen in ein dem genannten Nutzwechselfeld entgegengesetztes zweites Nutzwechselfeld gleicher Frequenz. eintreten, an das "sie die im ersten Feld gewonnene Energie abgeben. a. Magnetronänordnung - zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer RichtunghintereinanderliegendenSchwingelektroden bzw. Elektrodensegmente mit gegenphasig schwingenden Punkten eines oder. mehrerer Schwingkreise verbunden sind, derart, daß je zwei benachbarte Elektroden gegenphasige Spannungen führen. 3. MagnetronanordnungnachAnspruchz, dadurch gekennzeichnet, daß die in radialer Richtung hintereinanderliegenden Schwingelektroden in radialer Richtung ,mit der jeweils übernächsten Elektrode verbunden sind, so daß zwei Gruppen von gegenphasig schwingenden Elektroden entstehen, die mit einem gemeinsamen Schwingkreis verbunden sind. q.. Röhre zur Verwendung in einer Anordnung nach Anspruch -, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrbchenen Schwingelektroden durch geeignete Oberflächenbehandlung oder durch Wahl eines entsprechenden Materials sekundäremissionsfähig gemacht sind.
DET49605D 1935-11-30 1935-12-01 Verfahren zur Erzeugung ultrakurzer Wellen mit einer Magnetfeldroehre Expired DE721010C (de)

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