DE821070C - Elektronisches Messgeraet fuer sehr schnelle elektromagnetische Schwingungen - Google Patents

Elektronisches Messgeraet fuer sehr schnelle elektromagnetische Schwingungen

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DE821070C
DE821070C DEP12408A DEP0012408A DE821070C DE 821070 C DE821070 C DE 821070C DE P12408 A DEP12408 A DE P12408A DE P0012408 A DEP0012408 A DE P0012408A DE 821070 C DE821070 C DE 821070C
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DE
Germany
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measuring device
oscillation
electron beam
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electronic measuring
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Expired
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DEP12408A
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English (en)
Inventor
Georg Dr Wendt
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Telefunken AG
Original Assignee
Telefunken AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/121Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen tubes for oscillography

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  • Particle Accelerators (AREA)

Description

  • Elektronisches Meßgerät für sehr schnelle elektromagnetische Schwingungen Im Bereich von Dezimeterwellen und noch kürzeren Wellen bereitet die Messung von Stromstärke und Spannung einer Energieströmung sowie der daraus abgeleiteten Größen beträchtliche Schwierigkeiten. Es ist bekannt, als trägheits- und leistungslos arbeitendes Meßgerät den hathodenstrahloszillographen zu verwenden. Im Bereich sehr kurzer Wellen macht sich jedoch auch dabei die Elektronenlaufzeit störend bemerkbar und verlangt beispielsweise eine besondere, jeweils nur für eine einzige Frequenz richtige Ausbildung der Ablenkplatten. Beim Anschluß einer Meßeinrichtung an eine Energieleitung ist ferner zu beachten, daß dadurch die Fortpflanzungsverhältnisse für die Schwingung möglichst wenig gestört werden dürfen und daß keine unkontrollierbaren Nebenschlußwege entstehen, die einen mehr oder weniger großen Teil der Schwingungsenergie an dem Meßgerät vorbeileiten, so daß dieses eine falsche Anzeige liefert. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Überwindung der genannten Schwierigkeiten.
  • Zu diesem Zweck wird ein elektronisches Meßgerät zur Bestimmung von Stromstärke und Spannung sowie der davon abgeleiteten Größen einer elektromagnetischen Schwingung im Bereich von Dezimeter-und kürzeren Wellen unter Verwendung eines von der zu untersuchenden Schwingung beeinflußten Elektronenstrahles in der Weise ausgebildet, daß der Elektronenstrahl einen die zu untersuchende Schwingung fortleitenden Hohlleiter mit oder ohne Innenleiter senkrecht zu dessen Achse durchsetzt und nach anschließendem Durchlaufen eines zeitlich unveränderlichen Querfeldes auf eine Auffangfläche, insbesondere einen Leuchtschirm, fällt. In dieser Anordnung wird die bei den bekannten Kathodenstrahloszillographen sich störend bemerkbar machende Elektronenlaufzeit zur Ermittlung der Meßgrößen nutzbringend verwertet, wie später noch nachgewiesen werden wird. Infolge der Verbindung der Kathodenstrahlanordnung mit einem Hohlleiter fügt sich die angegebene Meßeinrichtung organisch in den üblichen Aufbau von Geräten für sehr kurze Wellen ein, da in diesen der Hohlraum das meist verwendete Element für Schwingungskreise und Energieleitungen darstellt. Aus demselben Grunde ist aber auch eine volle Erfassung der ganzen Energieströmung durch die Meßeinrichtung gewährleistet.
  • In der Zeichnung zeigt die Abb. i in schematischer Form einen Querschnitt durch ein Beispiel für die Ausführung des Erfindungsgedankens und die Abb. 2 ein Beispiel für die Auswertung einer Elektronenstrahlspur. Mit i ist in Abb. i der Außenleiter und mit 2 der Innenleiter eines koaxialen Energieleitungsabschnittes bezeichnet, der an beiden Stirnseiten vakuumdicht, aber schwingungsdurchlässig abgeschlossen ist und beispielsweise im Zuge einer gleichartigen eine Antenne mit einem Schwingungserzeuger verbindenden Energieleitung eingeschaltet sein möge. Die beiden Leiter sind mit Öffnungen 3 versehen, die in einer Flucht liegen und einem Elektronenstrahl 4 den Durchtritt gestatten. Letzterer wird von einer Elektronenstrahlquelle erzeugt, die aus einer Kathode 5 und den Steuer- bzw. Beschleunigungsblenden 6 bzw. 7 bestehen möge. In dem Zwischenraum zwischen dem Außen- und dem Innenleiter bildet sich ein elektromagnetisches Schwingungsfeld aus, dessen elektrische Kraftlinien (i radial und dessen magnetische Kraftlinien 5 zirkular verlaufen.
  • Betrachtet man den Feldzustand in einem Augenblick, in welchem der elektrische Feldvektor radial nach außen zeigt, und.nimmt man ferner an, daß die Periodendauer des Schwingungsfeldes lang ist im Vergleich zur Verweilzeit der Elektronen in dem vom Außenleiter umschlossenen Raum, so wird der Elektronenstrahl beim Durchgang durch den Leitungsabschnitt zunächst abgebremst und dann um denselben Betrag beschleunigt, so daß seine Geschwindigkeit im Endergebnis durch das Schwingungsfeld nicht geändert wird. In gleicher Weise wird die Richtungsänderung, welche der Elektronenstrahl in der ersten Hälfte seines Aufenthaltes in dem Energieleitungsabschnitt durch das magnetische Schwingungsfeld erfährt, durch eine gleich große entgegengesetzte Richtungsänderung in der zweiten Hälfte ausgeglichen. Selbstverständlich müssen Form und Größe der Öffnungen 3 so gewählt sein, daß der Elektronenstrahl trotz seiner vorübergehenden Richtungsänderung den Energieleitungsabschnitt durchsetzen kann.
  • Der Elektronenstrahl bewegt sich nach seinem Austritt aus dem Energieleitungsabschnitt auf seinem Wege zum Leuchtschirm 8 in dem zeitlich unveränderlichen elektrostatischen Querfeld zwischen den beiden Ablenkplatten 9 und io, die als Segmente koaxialer Zylindermantelflächen ausgebildet sind. Die innere Ablenkplatte g 'mit dem kleineren Krümmungshalbmesser erhält eine gegen die äußere Ablenkplatte positive Spannung. Wenn Elektronen mit verschieden großer Bewegungsenergie in der Strahlrichtung in das Querfeld eintreten, so werden sie in radialer Richtung um so stärker abgelenkt, je geringer ihre Bewegungsenergie ist, d. 1i. je langsamer sie beim Eintritt in das Querfeld sind. Wenn der Elektronenstrahl aus Elektronen praktisch gleicher Geschwindigkeit besteht, ist der Strahlquerschnitt vor und hinter dem Querfeld gleich groß. Die Geschwindigkeitsunterschiede, welche von der Streuung der Austrittsgeschwindigkeit aus der Kathode herrühren, können bei ausreichend hoher Spannung an der Beschleunigungsblende 7 vernachlässigt werden, da sie höchstens eine geringfügige Verbreiterung des Leuchtflecks zur Folge haben. An diesem Zustand ändert sich nichts, wenn im Innenraum des Energieleitungsabschnittes das vorhin betrachtete, sich verhältnismäßig langsam ändernde Schwingungsfeld vorhanden ist.
  • Anders wird jedoch die Einwirkung des Schwingungsfeldes auf den Elektronenstrahl, wenn dessen Verweilzeit in dem vom Außenleiter umschlossenen Raum von derselben Größenordnung wie die Dauer einer Schwingungsperiode ist. Am stärksten macht sich diese Wirkung dann bemerkbar, wenn das Schwingungsfeld seine Phase um i8o° ändert, während ein Elektron den vom Innenleiter 2 umschlossenen Raum durchsetzt. In diesem Falle wird nämlich in beiden Hälften der innerhalb des Außenleiters zurückgelegten Wegstrecke das Elektron durch das elektrische Schwingungsfeld beschleunigt oder abgebremst und durch das magnetische Schwingungsfeld nach derselben Richtung abgelenkt. Da sich das Schwingungsfeld periodisch ändert, schwanken die Geschwindigkeit und Richtung des Elektronenstrahles im gleichen Rhythmus. Im Beispielsfalle wird aus der Geschwindigkeitsänderung durch das elektrische Querfeld eine in der Zeichenebene verlaufende 'Pendelbewegung des Elektronenstrahles abgeleitet, während die von dem magnetischen Schwingungsfeld hervorgerufene Pendelbewegung in einer zur Zeichenebene senkrechten Richtung vor sich geht. Der Elektronenstrahl beschreibt damit auf dem Schirm 8 eine Lissajousche Figur, die im allgemeinen eine Ellipse ist, aber auch zu einem Kreis oder einer Geraden entarten kann.
  • Ein Beispiel für eine Strahlspur auf dem Schirm ist in Abb. 2 dargestellt und dort mit S bezeichnet. Zur Abb. i orientiert, würde die Abszissenachse U in der Zeichenebene und die Ordinatenachse senkrecht dazu verlaufen. Die Ablenkung in der Abszissenrichtung ist der Stärke des elektrischen Schwingungsfeldes (-g- in dem vom Elektronenstrahl durchsetzten Energieleitungsabschnitt verhältnisgleich, während die Ablenkung in der Ordinatenrichtung der Größe des magnetischen Schwingungsfeldes s; und damit der Stärke des Schwingungsstromes entspricht. Somit ist es möglich, aus Form und Ausdehnung der Strahlspur nach vorheriger Eichung die Stromstärke, die Spannung und ihren Phasenunterschied an dem vom Elektronenstrahl durchsetzten Punkt der Energieleitung zu bestimmen. Bei reinen fortschreitenden Wellen sind Strom und Spannung in Phase, und die Strahlspur besteht aus einem gegen die beiden Koordinatenachsen geneigten geraden Strich. Mit zunehmender Phasenverschiebung verbreitert sich der Strich zu einer Ellipse mit zu den Koordinatenrichtungen geneigten Achsen. Bei Leerlauf, Kurzschluß oder Abschluß der Energieleitung mit einem reinen Blindwiderstand fallen die Ellipsenachsen mit den Koordinatenachsen zusammen. Unter Verwendung der in Abb. 2 bezeichneten Strecken lassen sich folgende Bestimmungsgrößen der untersuchten Schwingung ermitteln. Der Scheitelwert der Schwingstromstärke ist proportional der Strecke a und der Scheitelwert der Schwingungsspannung proportional der Strecke b. Die Phasenverschiebung (p zwischen Strom und Spannung ergibt sich aus der Beziehung Die Scheinleistung ist proportional dem Produkt a, b, während sich die Wirkleistung als proportional dem Produkt b, c und die Blindleistung proportional dem Wert ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektronisches Meßgerät zur Bestimmung von Stromstärke und Spannung sowie der davon abgeleiteten Größen einer elektromagnetischen Schwingung im Bereich von Dezimeter- und kürzeren Wellen unter Verwendung eines von der zu untersuchenden Schwingung beeinflußten Elektronenstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl einen die zu untersuchende Schwingung fortleitenden Hohlleiter (mit oder ohne Innenleiter) senkrecht zu dessen Achse durchsetzt und nach anschließendem Durchlaufen eines konstanten Querfeldes auf eine Aufzeichnungsfläche, insbesondere einen Leuchtschirm, fällt.
  2. 2. Meßgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Querfeld durch zwei Ablenkelektroden erzeugt wird, welche Segmente koaxialer Zylindermantelflächen darstellen.
DEP12408A 1948-10-02 1948-10-02 Elektronisches Messgeraet fuer sehr schnelle elektromagnetische Schwingungen Expired DE821070C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475787A2 (de) * 1990-09-14 1992-03-18 Hamamatsu Photonics K.K. Vorrichtung zum Wahrnehmen der Änderung einer Zeitabhängigen Information

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0475787A2 (de) * 1990-09-14 1992-03-18 Hamamatsu Photonics K.K. Vorrichtung zum Wahrnehmen der Änderung einer Zeitabhängigen Information
EP0475787A3 (en) * 1990-09-14 1992-05-27 Hamamatsu Photonics K.K. Device for deriving a change of time-dependent information
US5180908A (en) * 1990-09-14 1993-01-19 Hamamatsu Photonics K.K. Device for deriving a change of time-dependent information by converting the information to positional-dependent information

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