DE735968C - Roehrenanordnung zur Anfachung ultrakurzer Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röhrenanordnung zur Anfachung ultrakurzer elektrischer Wellen, insbesondere einen selbsterregten Oszillator, bei welchem die Energieübertragung von einem Elektronenstrahl durch elektrostatische Induktion auf einen Resonanzkreis" bewirkt wird. Es ist bekannt, daß ein Elektronenstrahl, dessen Dichte mit einer Hochfrequenzwelle moduliert ist, an einen Resonanzkreis Energie abzugeben vermag, wenn der Strahl veranlaßt wird, einen Teil des elektrostatischen Feldes des Resonanzkreises zu durchlaufen, und zwar derart, daß der Strahl sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, wie die Kraftlinien momentan gerichtet sind. Auf diese Weise geben die Elektronen des Strahls Arbeit an das Feld des Schwingungskreises ab. Ein Verstärker, der nach diesen Prinzipien arbeitet, ist von Dr. A. W. Haeff in der Zeitschrift »Electronics« vom Februar 1939 beschrieben worden. Es sind auch Verstärker dieser Art bekannt, bei denen eine Rückkopplung der Schwingungen zwischen zwei Resonanzkreisen vorgenommen wird, wobei der erste Resonanzkreis dazu ausgenutzt wird, den Elektronenstrahl in der Geschwindigkeit und damit in der Dichte zu modulieren, während der zweite die Energie aus dem dichtemodulierten Strahl herauskoppelt.

Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Prinzip wesentlich vereinfacht, indem ein einziger Resonanzkreis für beide Zwecke, d.h.

zur Modulation des Strahles und zur Auskopplung der Energie aus dem modulierten Strahl, benutzt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Schwingungskreis aus einer konzentrischen Leitung, deren Innenleiter an zwei in gewissem Abstand voneinander liegenden Stellen unterteilt ist. Der Innenleiter ist hohl ausgebildet und wird längs seiner Achse von einem Elektronenstrahl durchlaufen, der an den beiden Unterbrechungsstellen mit dem Schwingungskreis gekoppelt ist. Durch Wahl der richtigen Beziehungen zwischen der Übergangszeit der Elektronen zwischen den beiden Unterbrechungsstellen und des Abstandes dieser Stellen wird eine Spannungsdifferenz an beiden Stellen erzeugt, die dazu dient, im einen Falle eine Geschwindigkeitsmodulation der Elektronen zu erzeugen und im anderen Falle die Energie aus dem dichtemodulierten Strahl herauszukoppeln.

Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.

Abb. ι zeigt das Prinzip des Aufbaus einer Anordnung gemäß der Erfindung. Es ist dargestellt ein Elektronenstrahl 1 hoher Geschwindigkeit, der von einer geeigneten Kathode 7 mit Bündelungs- und Beschleunigungseinrichtungen erzeugt wird. Dieser Elektronenstrahl bewegt sich im Innern des Innenleiters 2 der koaxialen Resonanzleitung, deren Außenleiter mit 3 bezeichnet ist. Der Innenleiter 2 ist elektrisch eine halbe Wellenlänge lang oder ein ungerades Vielfaches davon. Am Eingangsende der Leitung ist ein enger Spalt 4 im Innenleiter 2 vorgesehen und am Ende der Leitung ein etwas breiterer Spalts. Nimmt man an, daß der Schwingungskreis, der durch 2 und 3 gebildet wird, bereits schwingt, z. B. durch irgendwelche Unregelmäßigkeiten in dem Elektronenstrahl oder durch thermische Anregung o. dgl., so wird ein Wechselfeld an dem Spalt 4 erzeugt, welches eine Geschwindigkeitsmodulation, in dem Elektronenstrahl hervorruft. Wenn der Strahl nun innerhalb des Innenleiters weiterläuft, überholen die schnellen Elektronen des modulierten Strahles die langsamen, so daß sich in bekannter Weise aus dem geschwindigkeitsmodulierten Strahl ein dichtemodulierter Strahl ausbildet. Bei geeigneter Wahl der Modulationsspannungen am Spalt 4' und der Elektronengeschwindigkeit im Strahl ist der Strahl, wenn er am Spalt 5 ankommt, optimal in der Dichte moduliert, so daß die Elektronen in einzelnen Haufen an dem Spalt 5 vorbeifliegen und ihre Energie an das Wechselfeld zwischen den beiden Spaltelektroden abgeben. Die Geschwindigkeit des Strahls kann durch die Spannungen an den Beschleunigungselektroden, die nicht gezeichnet sind, auf den günstigsten Wert eingestellt werden. Auf diese Weise kann man durch Variation der Elektronengeschwindigkeit eine Übergangszeit zwischen den Spalten 4 und 5 erreichen, derart, daß die am Spalt 5 eintreffenden Elektronenhaufen sich gerade gegen die Feldrichtung bewegen, die im Moment des Übergangs dort herrscht. Die gleichen Verhältnisse lassen sich natürlich auch einstellen, wenn der Leiter 2 nicht eine halbe Wellenlänge, sondern ein ungerades Vielfaches davon besitzt. Nachdem der Strahl seine Energie an das Feld im Spalt 5 abgegeben hat, wird er in einer Sammelelektrode 6 aufgefangen, welche zu diesem Zweck auf einem geeigneten positiven Potential gehalten wird. Die Elektronenkanone 7, der Strahl 1 und die Sammelelektrode 6 sind z. B. in ein evakuiertes Glasgefäß 8 eingeschlossen. Längs der Achse des Rohres kann eine geeignete Fokussierungs- und Beschleunigungselektrode vorgesehen sein. Es kann auch zur Fokussierung ein magnetisches Feld in an sich bekannter Weise benutzt werden. Alle diese Einrichtungen sind, da sie an sich bekannt sind und nicht direkt zur Erfindung gehören, in der Abbildung nicht dargestellt.

Abb. 2 zeigt einen Oszillator ähnlich dem in Abb. i, mit dem Unterschied, daß das Ausgangsende direkt zur Abstrahlung der Energie ausgebildet ist. Zu diesem Zweck ist der Außenleiter 3 in ein elektromagnetisches Horn 3' erweitert, wie dies zur Abstrahlung ultrakurzer Wellen an sich bekannt ist. Das Feld am Ausgangsende des Leiters 2 arbeitet gegen den dichtemodulierten Strahl 1, so daß Schwingungen genau wie bei Abb. 1 aufrechterhalten werden. Der Außenleiter bei Abb. 2 schirmt jedoch das schwingende Feld innerhalb des Kreises nicht ab, sondern dieses Feld breitet sich auf das konische Horn 3' aus, durch welches eine gebündelte Ausstrahlung erfolgt. Wenn die Strahlung zu stark wird, wodurch die Schwingungen abreißen können, da der Strahlungswiderstand zu groß wird, kann eine Blende, z. B. in Form einer Iris, vorgesehen werden, um die Kopplung des zylindrischen Teils 3 mit dem konischen Teil 3' einstellbar zu gestalten und so einen gewissen Teil der Blindleistung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen zu reflektieren.

Die Erfindung findet besonders Anwendung im Ultrakurzwellengebiet unterhalb 5 m, insbesondere unterhalb im Wellenlänge.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Röhrenanordnung zur Anfachung ultrakurzer Wellen, bei der die Hochfrequenzenergie aus einem dichtemodulierten Elektronenstrahl ausgekoppelt wird, dadurch

   gekennzeichnet, daß innerhalb und längs des rohrförmigen Innenleiters einer koaxialen Resonanzleitung, der in der Gegend der Elektroneneintrittsstelle und in der Gegend der Elektronenaustrittsstelle mit je einer Unterbrechung versehen ist, ein Elektronenstrahl mit einer solchen Geschwindigkeit verläuft, daß die an der ersten Unterbrechungsstelle erzeugte Geschwindigkeitsmodulation der Elektronen an der zweiten Unterbrechungsstelle als Dichtemodulation ausgekoppelt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen