DE854811C

DE854811C - Wanderfeldroehre mit sehr hoher Verstaerkung

Info

Publication number: DE854811C
Application number: DEC2930A
Authority: DE
Inventors: Lothar Brueck
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1948-09-17
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1952-12-11
Also published as: GB668334A; CH285599A; FR974996A; US2623193A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre mit sehr hoher Verstärkung, bei der die Möglichkeit einer Selbsterregung beträchtlich herabgemindert ist durch vollständige Entkopplung im Innern der Röhre zwischen Ein- und Ausgang.

Es ist bekannt, daß für eine Übertragungsleitung, die mehrere Relaisstationen besitzt und mit Wanderfeldröhren ausgerüstet ist, eine Verstärkung von 6o oder 8odb und eine Leistung von 0,5 bis 1 Watt je Station erforderlich ist. Man erhält eine solche Verstärkung, wenn man einen Stufenverstärker mit Wanderfeldröhre und mit einer Verstärkung von 20 oder 30 db für jede einzelne Stufe vorsieht» wobei der Ausgang der ersten Röhre durch Zwischenschaltung eines Wellenreiters an den Eingang der zweiten Röhre geschaltet ist und in dieser Folge weiter. Die Übertragung der Energie der Röhre auf die Leitung und umgekehrt wird durch Kopplungselemente erhalten, deren Kopplungsgrad mit der Frequenz variiert. Hieraus folgt, daß auch die Verstärkung mit der Frequenz variiert. Infolgedessen wird das Frequenzband, das von jeder Station ausgeht, durch den Verstärkungsabfall von 3 db unterhalb des Maximalwertes um so enger sein, je mehr Stufen vorhanden sind, d. h., daß es mehr Kopplungselemente geben wird, die von der Hochfrequenzenergie durchlaufen werden.

Es ist infolgedessen erforderlich, eine Wanderfeldröhre mit einem möglichst hohen Verstärkungsgrad zu besitzen, damit die notwendige Verstärkung mit einer möglichst geringen Zahl von Stufen er-

halten wird. Zu diesem Zweck kann man z. B. den Elektronenstrom, der die Wendel innerhalb der Röhre durchfließt, vergrößern. Dies führt aber infolge der Zunahme der Raumladung zu einer schlechten Gruppierung der Elektronen, welche den erwünschten Zuwachs der Verstärkung mindert. In Röhren, die für eine hohe Verstärkung konstruiert sind, besteht auch die Möglichkeit, daß ein Teil der Hochfrequenzenergie am Ausgang oder durch ίο eine Diskontinuität der Wendel zum Eingang mit einer Energie reflektiert wird, die gleich oder höher als die des Eingangssignals ist, so daß eine Selbsterregung eintritt. Um dies zu vermeiden, gebraucht man stark gedämpfte Wendeln für die Hochfrequenzenergie oder besser Wendeln mit einer begrenzten Dämpfung von 50 oder 60 db, um den Eingang und den Ausgang zu entkoppeln.

Die Dämpfungsspulen, die über die ganze Länge verteilt sind, besitzen den Nachteil, daß ihre Dämpfung die Verstärkung vermindern. Außerdem verhindert eine Spule mit begrenzter Dämpfung die Möglichkeit der Selbsterregung nicht ausreichend, da die Ausgangsenergie auf die Ausgangsleitung nicht ohne Reflexion übertragen wird, welches auch die Frequenz sei. Infolgedessen und auch infolge von Unregelmäßigkeiten der Wendel oder durch eine ungenügende Anpassung der begrenzten Dämpfung entstehen Reflexionen;, so daß Schwingungen erregt werden können,, wenn die Verstärkung hoch ist.

Die Fig. 1 und 2 stellen in Axialschnitt zwei Ausführungsbeispiele der Prinzipien der Erfindung dar, die es ermöglichen,, eine Röhre mit sehr hoher Verstärkung und Entkoppelung zu erhalten. In Fig. 1 emittiert die Kathode /C₁ ein Elektronenbündel, das parallel zur Achse der Wendel H₁ gerichtet ist. Das Hochfrequenzsignal wird am Eingang in die Wendel in bekannter Weise durch Schaltorgane eingeführt,, die nicht dargestellt sind. Die Wendel ist aus einem Material hergestellt, das für Hochfrequenz eine schwache Dämpfung besitzt, derart, daß die Verluste an Hochfrequenz klein bleiben. Um nur Wellen zu besitzen, die sich in Richtung der Elektronen längs der Wendel fortpflanzen» ist das Ende derselben an der Ausgangsseite mit einer Widerstandsschicht R₁ bedeckt, die über die Quarzstangen oder über die Windungen der Wendel verteilt sind. Diese Schicht ist der charakteristischen Impedanz der Wendel angepaßt, wodurch eine Reflexion der Hochfrequenzenergie nach dem Eingang vermieden ist. Die Elektronen werden, nachdem sie die Wendel H₁ durchlaufen haben,, durch den Kollektor C₁ abgefangen. Die Anordnung, die aus der Kathode /(1, der Spule H₁ und dem Kollektor C₁ besteht;, unterscheidet sich von den bekannten Wanderfeldröhren dadurch,, daß das Ende des Ausgangs der Wendel für alle Frequenzen angepaßt ist,, so daß es keinerlei Reflexionen der Hochfrequenzenergie gibt. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit einer Selbsterregung der Röhre stark vermindert. Um andererseits die Möglichkeit der Selbsterregung der Röhre,, die durch Unregelmäßigkeiten auf der Wendel hervorgerufen werden kann,, zu verhindern, kann man die Wendel H₁ in bekannter Weise mit einer eingrenzenden Dämpfungv4 versehen.

Eine weitere Stufenverstärkung kann man durch Anordnungen erreichen,, die den Anordnungen entsprechen, die in der Fig. 1 dargestellt sind.

Die Hochfrequenzenergic der ersten Wanderfeldröhre K₁, H₁, C₁ steuert die Elektronen eines zweiten Bündels F₂₁, welches durch eine Kathode /C₂ außerhalb der Wendel H₁ emittiert wird und in einem Punkt zwischen dieser gelegen ist. Dieses Bündel bewegt sich außerhalb der Wendel H₁ und tritt in Wechselwirkung mit einer zweiten Wendel H₂, die außerhalb des Bündels F₂ angeordnet ist, z. B. in der Achse der Wendel H₁ und mit demselben Durchmesser wie diese. In dieser Weise werden die Elektronen des zweiten Bündels in ihrer Geschwindigkeit längs des letzten Teils der Wendel H₁ moduliert, wonach das modulierte Bündel in der Wendel /Z₂ eine Hochfrequenzwelle erzeugt, die sich gegen den Ausgang fortpflanzt. Die Elektronen des Bündels ^₂ werden von dem Kollektor C₂ aufgefangen; während die Hochfrequenzenergie am Ausgang in bekannter Weise abgenommen wird, z. B. durch Kopplung des Ausgangs mit einer nicht dargestellten Leitung. Die Wendel H₂ ist an ihrem Eingang mit einer Widerstandsschicht R₂ versehen, die auf Quarzstangen T₂ oder über den Draht verteilt ist. Diese Schicht veranlaßt eine genügende Dämpfung für die Hochfrequenzenergic, die sich vom Ausgang nach dem Eingang fortpflanzt, so daß sie am Eingang der Wendel H₂ völlig absorbiert wird.

Die Kathode /C₂, die im Schnitt in der Fig. 2 dargestellt ist, kann Kreisform haben, die lediglich unterbrochen ist durch die Stangen T₁. In diesem Fall umhüllt das Bündel F₂ offenbar die Kathode H₁ vollständig, und infolgedessen besteht für den Kathodenstrom eine viel schwächere Raumladung als in dem Fall, in dem das Bündel sich innerhalb der Wendel befindet. Infolgedessen bleibt der unerwünschte Raumladungseinfluß auf die Verstärkung gering.

Die Fokussierung der beiden Bündel in Richtung der Wendel wird durch ein magnetisches Feld erhalten^ welches in bekannter Weise längs der Röhrenachse wirkt.

Mit einer Röhre nach Fig. 1 hat man nicht nur den Vorteil einer viel größeren Verstärkung als bei den bekannten Konstruktionen, sondern auch außerdem die Möglichkeit, die Hochfrequenzleitung am Ausgang einer Station zu entziehen,,¹ die verlangt wird. Diese Leitung ist bestimmt durch den Elektronenstrom der Kathode /C₂ und durch die Beschleunigungsspannung des Bündels F₂.

Die Fig. 2 stellt eine Abänderung der Erfindung dar. Die analogen Elemente gemäß der Fig. 1 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied in bezug auf Fig. 1 besteht darin,, daß die Spulen in einer metallischen Hülse M gelagert sind, die mit der Wendel H₂ ein radiales Feld liefert, um das Bündel/^ zu steuern. Die Kathode/C₂ ist ebenfalls ringförmig,, während die Wendel H₂ nicht mehr im Innern, sondern außerhalb des Bündels/^ ange-

ordnet ist. Die Kollektoren C₁ und C₂ können alsdann vereinigt werden, was die Speisung und Kühlung des Kollektors C₁ erleichtert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wanderfeldröhre mit sehr hoher Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Verzögerungsleitung Dämpfungsmittel angeordnet sind, um den Ausgangskreis an die Impedanz der Verzögerungsleitung für alle Frequenzen in einem vorgegebenen Bereich anzupassen.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang einer Verzögerungsleitung eines vorangehenden Systems mit dem Elektronenbündel des nachfolgenden Systems gekoppelt ist, wobei dieses Bündel seinerseits mit einer Verzögerungsleitung dieses Systems gekoppelt ist, das in einem folgenden Teil der Röhre gelegen ist.

3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern eines einzigen Mantels eine Kette von Systemen enthalten ist. von denen jedes ein Elektronenbündel besitzt, wobei der Ausgang einer Verzögerungsleitung eines vorangellenden Systems mit dem Bündel des folgenden Systems gekoppelt ist, wobei das Bündel seinerseits mit der Verzögcrungsleitung des Systems gekoppelt ist, das auf einen späteren Teil der Röhre folgt und daß die Eingänge der folgenden Verzögerungsleitungen mit Dämpfungsmitteln ausgerüstet sind, um die am Ausgang der Verzögerungsleitungen reflektierten Wellen zu absorbieren.

4. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang einer Verzögerungsleitung eines ersten Systems, durch dessen Inneres das Bündel läuft, mit einem Bündel eines zweiten Systems gekoppelt ist, welches außerhalb dieser Leitung läuft, wobei dieses Bündel seinerseits mit der Verzögerungsleitung dieses zweiten Systems in einem späteren Teil der Röhre gekoppelt ist.

5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet^ daß das zweite Bündel außerhalb der entsprechenden Verzögerungsleitung gelegen ist.

6. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 bis 5,, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang einer Verzögerungsleitung eines ersten Systems mit dem Bündel eines zweiten Systems in Röhrenform gekoppelt ist;, welches außerhalb dieser Leitung verläuft, wobei dieses Bündel seinerseits mit der Verzögerungsleitung des zweiten Systems in einem folgenden Teil der Röhre gekoppelt wird.

7. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der aufeinanderfolgenden Systeme in einem Stück vereinigt sind.

8. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette von Systemen vorgesehen ist, von denen jedes ein Elektronenbündel besitzt, und daß der Ausgang einer Verzögerungsleitung eines ersten Systems mit seinem durchlaufenden Bündel mit dem Bündel eines zweiten Systems gekoppelt ist, welches außerhalb dieser Leitung verläuft, und daß dieses Bündel seinerseits mit der Verzögerungsleitung des zweiten Systems in einem folgenden Teil der Röhre gekoppelt wird, wobei die zweite Verzögerungsleitung außerhalb des entsprechenden Bündels gelegen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen