DE863390C - Elektronenentladungsvorrichtung - Google Patents
ElektronenentladungsvorrichtungInfo
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- DE863390C DE863390C DER2777A DER0002777A DE863390C DE 863390 C DE863390 C DE 863390C DE R2777 A DER2777 A DE R2777A DE R0002777 A DER0002777 A DE R0002777A DE 863390 C DE863390 C DE 863390C
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/02—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having one or more output electrodes which may be impacted selectively by the ray or beam, and onto, from, or over which the ray or beam may be deflected or de-focused
- H01J31/04—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having one or more output electrodes which may be impacted selectively by the ray or beam, and onto, from, or over which the ray or beam may be deflected or de-focused with only one or two output electrodes with only two electrically independant groups or electrodes
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- Microwave Tubes (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenentladungsvorrichtuiigen,
bei denen von einer periodischen Ablenkung des 'Elektronenstrahls Gebrauch
gemacht wird und die insbesondere für Ultrahochfrequenzen von Vorteil sind.
Bei den gebräuchlichen Elektronenentladungsvorrichtungen der hier betrachteten Art wird ein
Elektronenstrahl zwischen zwei Ablerikelektroden hindurch auf eine mit einer Öffnung versehene
Elektrode gerichtet, hinter welcher gewöhnlich ein Kollektor angebracht ist. Den Ablenkelektroden
werden Hochfrequenzwechselspannungen zugeführt, um eine Ablenkung des Elektronenstrahls über die
erwähnte Öffnung hinweg zu bewirken und auf diese Weise den Augenblickswert des den Kollektor
treffenden Elektronenstroms zu steuern, wobei der Kollektor als Ausgangselektrode dient. Bei den
bekannten Röhren dieser Art nimmt die Ablenkempfindlichkeit infolge der Laufzeiteffekte der
Elektronen mit zunehmender Ablenkfrequenz ab. Es sind Versuche unternommen worden, um die
Ablenkempfindlichkeit oder die Transkonduktanz der Röhre zu erhöhen; jedoch sind diese Versuche
ohne großen Erfolg geblieben. Die gebräuchlichen Röhren dieser Art unterliegen auch insofern einer
Begrenzung, als beim Betrieb mit Ultrahochfrequenzen der Eingangskreis einen geringen
Resonanzwiderstand annimmt, so d'aß eine große Leistung zum Betrieb der Röhre erforderlich wird.
Hierdurch wird die Leistungsverstärkung der Röhre, wenn sie als Verstärker betrieben wird,
herabgesetzt. Die hauptsächlichen Gründe für den geringen Resonanzwiderstand liegen unter anderem
in Strahlungsverlu'Sten und Wid'erstandsverlusten
■ infolge "höher zirkulierender -Ströme in den Elektroden
und Zuleitungen. Aus der gegenseitigen Einwirkung des Elektronenstroms und der mit der
Röhre verbundenen Stromkreise und Elektroden resultiert auch eine Elektronenlast, welche unerwünschte
degenerative und regenerative Wirkungen ''. ausüben'ka'nn·,/ die durch den Zuleitungswiderstand
der mehr als einem Stromkreis gemeinsamen Zuleitungen
hervorgerufen werden können.
ίο Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Elektronenentladungsvorrichtung mit einer Querablenkung des Elektronenstrahls, welche sich besonders für die Benutzung bei Ultrahochfrequenzen eignet und welche eine verhältnismäßig hohe Transkonduktanz besitzt.
ίο Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Elektronenentladungsvorrichtung mit einer Querablenkung des Elektronenstrahls, welche sich besonders für die Benutzung bei Ultrahochfrequenzen eignet und welche eine verhältnismäßig hohe Transkonduktanz besitzt.
Außerdem bezweckt die Erfindung die Schaffung einer solchen Vorrichtung mit einem Eingangskreis
hohen Resonanzwiderstandes, so daß die Steuerleistung
besser ausgenutzt wird.
ao Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, in einer solchen Vorrichtung die unerwünschte
Kopplung durch gemeinsame Zuleitungen und die unvollkommene Abschirmung zwischen den einzelnen
'Kreisen auf ein Minimum zu vermindern.
Ferner soll insbesondere bei einer Elektronen- -■■- entladungsvorrichtung mit Querablenkung eine - mehrfache additiv wirkende Ablenkung geschaffen werden, um der Röhre eine hohe Transkonduktanz zu verleihen.
Ferner soll insbesondere bei einer Elektronen- -■■- entladungsvorrichtung mit Querablenkung eine - mehrfache additiv wirkende Ablenkung geschaffen werden, um der Röhre eine hohe Transkonduktanz zu verleihen.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist der, bei einer Elektronenentladungsvorrichtung mit Querablenkung
eine mehrfache additiv wirkende Ablenkung und eine Sekundäremissionsverstärkung zu
benutzen, um zu einer Röhre mit sehr hoher Transkonduktanz zu kommen.
Schließlich bat die Erfindung noch den Zweck, bei einer Elektronenentladungsvorric'htung mit Querablenkung
eine neue Art eines kombinierten Elektrodensystems und eines Stromkreises für die
Benutzung bei Ultrahochfrequenzen und bei einer hohen Transkonduktanz zu verwenden.
Fig. ι zeigt einen Längsschnitt einer Ausfüihrungsform
der Erfindung mit den; zugehörigen Stromkreisen;
Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Ebene 2-2 in Fig. i,
■ Fig. 3 ein Längsschnitt einer anderen Ausfüihrungsform,
Fig. 4 ein Querschnitt längs der Schnittebene 4-4 in Fig. 3,,
- Fig. 5 ein vergrößerter Querschnitt längs der Schnittebene 5-5 in F'ig. 3,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des Elek-
- trodensystems und des Hochfrequenzstromkreises, die in der Röhre nach Fig. 3 verwendet werden, und
Fig. 7 ein schematisch dargestellter Längsschnitt
durch die in Fig. 3 gezeichnete Röhre mit einem Schaltbild der zugehörigen Stromkreise.
Die Röhre in Fig. 1 besteht aus einem evakuierten Gehäuse 10 mit dem üblichen Preßfuß 11 und dem
Sockel Γ2. Auf diesem Preßfuß befindet sich die indirekt geheizte Kathode 1.3 mit den Zuführungen
13', welche als Kathodenzuleitungen und als Heizwicklungszuleitüngen
dienen. Am anderen Ende des Röhrengefäßes ist ein Kollektor 14 angebracht, auf
welchen der Elektronenstrahl durch die zwischen Kathode und Kollektor gelegenen Elektroden gerichtet wird.
In der Nähe der Kathode befindet sich eine Elektrode
zur Begrenzung und Fokussierung des Strahls/ die aus einer Scheibe 15, welche mit der Zuleitung
15' verbunden ist, gebildet wird. Das Ablenkelektrodensystem
enthält das Rohr 16, das durch drei transversale leitende Elemente 17, 18 und 19
in Kammern aufgeteilt wird, wobei die in diesen Elementen angebrachten Öffnungen x'f 18' und 19'
sich decken, so daß der Strahl von der Katihode aus
durch sie hindurchlaufen kann. Der Strahl passiert beim Durchlaufen dieses Elektrodensystems eine
weitere Elektrode 20 mit einer öffnung 20', die an eine Leitung 21 angeschlosen ist und von ihr gehalten
wird. Zwischen dieser letzteren Elektrode und dem Kollektor liegt ein Elektronenvervielfacher,
welcher aus den Elektroden 22, 23, 2,4,, 25, 26 und
einem Netz 27 besteht. Das Element 20", dais sich auf Erdpotential befindet und mit der Elektrode 20
verbunden ist, bewirkt, daß der Elektronenstrahl auf die Vervielfacherelektrode 22 auftrifft, auf der
Sekundärelektronen entstehen. Die Elektroden dieses Elektronenvervielfachers können mit einem
gebräuchlichen Material zur Sicherstellung eines hohen Verhältnisses von Sekundärelektronen zu
Primärelektronen überzogen werden.
Zwischen die mit öffnungen versehenen Wände
18 und 19 sind die Ablenkelektrodenelemente 30, 31
und 32 angebracht, die der Reihe nach abwechselnd auf verschiedenen Seiten des Strahls liegen, Der
Abstand zwischen den Mittelpunkten dieser Ablenkelemente ist gleich der Entfernung, welche ein
Elektron in einer Halbperiode einer diesen Ablenkelektroden zugeführten Wechselspannung zurücklegt.
Die Elemente haben in der Flugrichtung der Elektronen vorzugsweise eine solche Erstreckung,
die dem von den Elektronen während einer Halbperiode oder π Bogenmaßeinheiten zurückgelegten
Weg gleich ist. Die aufeinanderfolgenden Elemente sind miteinander kreuzweise verbunden, so daß
die Phasenbeziehung zwischen dem Elektronenstrahl und der den Steuerelekroden zugeführten
Spannung eine additive Ablenkung ergibt, d. h. die Ablenkung immer in derselben Richtung stattfindet.
Die Leitungen 34 und 3,5 sind über zwei in der Zeichnung dargestellte;, aber nicht mit Bezugszeichen versehene Kondensatoren an die Signaleingangsquelle angeschlossen und außerdem über
die Widerstände 37 .und 38, die mit dem Querkondensator 36 zusammenarbeiten, an eine
Spannungsteilereinrichtung, welche die Spannungsquelle 33 enthält. Diese Anordnung erlaubt nicht
nur eine Abstimmung der Leitungen 34 und 35, sondern liefert auch die notwendigen Gleichspannungen,
um den Ablenkelektroden eine geeignete Vorspannung zu geben, die zur Zentrierung
des Elektronenstrahls nötig ist. Die geeignete positive Spannung wird dem Ablenkelektrodensystem
to mittels des Leiters 39 zugeführt. Die Spannungs-
quelle für die Vervielfacherelektroden ist mit 40 bezeichnet, ihre Spannungen nehmen von der
Scheibe 20 nach dem Kollektor 14 in positiver Richtung zu. Durch Nebenschlußkondensatoren,
wie die Kondensatoren 41, werden Wege für die
Hochfrequenzströme geschaffen. Die Ausgangsenergie wird zwischen dem Kollektor 14 und dem
Gitter 27 abgenommen und der Primärwicklung eines Transformators 42 über einen Kondensator 43
zugeführt. Der Kollektor erhält eine geeignete Vorspannung über eine Leitung 43', wobei ein
Nebenschlußkondensator 44 den Hochfrequenzkreis vervollständigt und die Versorgung des Rohres 16
und des Kollektors 14 mit verschiedenen positiven Spannungen erlaubt.
Beim Betrieb wind ein Elektronenstrahl von der Kathode 13 durch die strahlerzeugende und
Elektronenlinsenanordnung, die aus den Elementen 15, 17 und 18 gebildet wird, hergestellt. Durch
eine geeignete Wahl der Lage der Ablenkelemente 30 gegenüber der Blendenscheibe 18 kann eine weitere
Elektronenlinse zwischen diesen Elementen !gebildet werden, um den Strahl auf die Öffnung 19' in der
Scheibe 19 zu fokussieren. Der Strahl läßt sich
außerdem dadurch richtenj daß die drei Ablenkelemente mit einer geeigneten Vorspannung versehen
werden. Aus diesem Grund ist eine ungerade Anzahl, von Ablenkelementen vorhanden. Wenn
eine Eingangssignalspannung oder eine Steuerspannung den Leitungen 34 und 35 aufgedrückt
wird, wird der Strahl über die Öffnung 119' hinweg abgelenkt. Die Laufzeit der Elektronen ist den
Ablenkelementen so· angepaßt, daß Elektronen, die
durch die Ablenkelemente 30 nach oben abgelenkt werden, eine halbe Periodendauer später zwischen
den Ablenkelementen 31 wieder eine Ablenkung nach oben erfahren und gleicherweise zwischen
den Ablenkelementen 32 nach oben abgelenkt werden. Da die Ablenkelemente kreuzweise miteinander
verbunden sind, und' da ihre Mittelpunkte
eine Versetzung von einer Halbperiode haben, sind die Spannungen zwischen den Ablenkelektroden
immer in derjenigen Phasenlage, um Elektronen additiv, d. h. in derselben Richtung, abzulenken.
Der Betrag der Ablenkung über die Blende 19, der in einem bestimmten Zeitpunkt auftritt, bestimmt
auch den Strom, welcher die Öffnung 19' durchsetzt, so daß die Eingangsspannung wiederhergestellt
werden kann und eine vergrößerte Ausgangsspannung wegen der hohen Transkonduktanz
der Röhre entsteht. Die Verstärkung wird mittels des Elektronenvervielfachers zwischen der Scheibe
20 und dem Kollektor 14 noch weiter erhöht, wobei die Ausgangsenergie zwischen dem Kollektor 14
und dem Gitter 27 mittels des Ausgangskreises mit Transformator 42 und Kondensator 43 abgenommen
wird. Wenn die Röhre als Umformer benutzt werden ,soll, so muß man sowohl das Signal als die
örtlich erzeugte Schwingung den Eingangsleitungen 34 und 35 (Lecherleitungen) zuführen.
In Fig. 3 ist eine Abänderung der Erfindung dargestellt, in welcher die Stromversorgung in den
Eingangskreis eingebaut ist und in welcher der Eingangskreis gegenüber der Kathode und'ferner
gegenüber dem Ausgangselektrodensystem fast völlig abgeschirmt ist. Dieser Eingangskreis stellt
eine andere Ausführungsform einer mehrfach wirkenden Ablenkungseinrichtung nach Fig. 1 dar.
Bei dieser Ausführungsform ist ein evakuiertes Gefäß'50 mit dem üblichen Preßfuß 51 und dem
Sockel 51' vorhanden. Auf dem Preßfuß ist eine indirekt geheizte Kathode 52 mit einer Kathodenzuführungsleitung
53 vorgesehen. Der Kathode liegt eine Elektrode 54 mit Öffnung 54' zur Herstellung
und Fokussierung des Elektronenstrahls benachbart, die an einer mit Glaskügelchen 54
isolierten Konstruktion befestigt ist. Die Elektrode 54 und die Kathode 52 sind, wie in Fig. 5
gezeigt, elektrisch miteinander verbunden. Am anderen Ende des Glasgefäßes befindet sich der
Kollektor 55 auf seinen Haltedrähten 55'. Zwischen der Fokussierungselektrode 54 und dem Kollektor
55 liegen die Strahlablenkungselektroden, bestehend aus einem rohrförmigen Körper 56, zu
welchem die mit Öffnungen versehenen und scheibenförmigen leitenden Elemente 57, 58 und 59 mit
den länglichen Schlitzen 57', 58' und 59' quer ver-' laufen, welche untereinander und mit der Öffnung
54' in Deckung sind. Die Länge dieser Schlitze ist zum Zweck, den Strahl geeignet zu
formen, verschieden groß.
Gemäß der Erfindung ist die Strahlablenkeinrichtung und der Eingangskreis zu einem einheitlichen
Bauteil vereinigt, was die Konstruktion der Röhre vereinfacht und eine wirksame Abschirmung
des Eingangskreises und der Elektroden von dem Ausgangselektrodensystem ermöglicht. Der rdhrförmige
Körper 56 ist mit Ansätzen 60 und 61 versehen, innerhalb deren der mit dem Ablenkelektrodensystem
vereinigte Stromkreis angebracht ist iOo
und dort mittels der auf Glaskügelchen befestigten Konstruktion gehalten wird.
Wie am besten aus Fig. 6 zu ersehen, besteht die Ablenkelektrodeneinrichtung aus einem prismatischen,
rechtwinkligen Körper von bandartigem Aufbau, welcher in der Mitte zwei nach innen ragende Teile 64 trägt, die mit Schlitzen 65
versehen sind, um die Ablenkelemente 64' zwischen diesen Schlitzen zu bilden. Der Abstand von der
Mittellinie, die transversal zum geschlitzten Teil no
verläuft, ist gleich einer Viertelwellenlänge der empfangenen oder Steuerspannung, so daß jede
Hälfte sich wie ein Lecherdrahtsystem von Viertelwellenlänge verhält und die Spannungsspitzen
zwischen den nach innen ragenden Teilen 64, in n5
denen die Ablenkelektrodenelemente angebracht sind, auftreten. Die Spannung wird dieser
Schaltungsanordnung über Leitungen 66 zugeführt, welche an eine Übertragungsleitung, beispielsweise
an ein konaxiales Kabel, angeschlossen werden können. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten
der Elemente 64' ist gleich einer ganzen Wellenlänge der zugeführten Steuerspaunung oder gleich
der Entfernung, die ein Elektron während einer Periodendauer der zugeführten Steuerspannung
durchfliegt. Die Elemente haben einen Abstand in
der Richtung der Elektronenbalin gemessen, der
etwa gleich einer Halbperiode oder gleich rc'Bögenmaßeinheiten
ist. Diese Anordnung macht es möglich, alle Elemente auf derselben Seite des Strahls
elektrisch miteinander zu verbinden und sie an dieselbe .· Seite des Lechersystems anzuschließen,
welches durch den Körper 62 gebildet wird.
Um den Strahl zwischen den Ablenkelektroden geeignet zu zentrieren und ihn durch die Öffnung
der Scheibe 59 hindurchzulenken, werden zwei strahlrichtende Elemente 67 in der Kammer
zwischen den Scheiben 57 und 58· benutzt, wobei
die richtigen Vorspannungen mittels der Leitungen 68 und 69 zugeführt werden.
-Das schematische Schaltbild nach Fig. 7 zeigt die Verbindungen zum Spannungsteiler der
Spannungsquelle 71 und zur Spannungsquelle 70 für die Strahlrichtungselektroden 67 und die verschiedenen
anderen Elektroden. Die Ausgangsspannung wird zwischen dem Kollektor 55 und dem transversal verlaufenden Körper 59 abgenommen,
der durch das Rohr 56 gehalten wird, und tritt an ,der Induktivität 72 auf. Wie zu sehen, ist quer zur
Öffnung ein Leiter ^g1 angebracht, um den Doppel-
öffnungseffekt zu erhalten und dadurch die Ausgangskennlinie entsprechend zu beeinflussen.
Beim Betrieb ist der Elektronenstrahl, der durch die Kathode 52 und das Fokussierungselement'54
erzeugt wird, durch die Öffnung 57.' hindurch auf
den Zwischenraum zwischen den Strahlrichtungselementen 67 gerichtet, deren Vorspannung so eingestellt
werden kann, daß der Strahl durch die Mitte der Öffnung 58' und durch die Ablenkelektroden
64' hindurchläuft. Wenn der Strahl diese Elemente passiert, wird er für jeweils etwa
eine Halbperiode dem Einfluß der .aufeinanderfolgenden Ablenkelektrodenpaare ausgesetzt. Insofern
als die Spannung während dieser HaIbperiodenintervalle durch i8o° geht, wirken die Ab-
lenkungen additiv in derselben Richtung, so daß die Transkonduktanz erhöht wird, und zwar im
wesentlichen proportional der Anzahl der aufeinanderfolgenden
Ablenkelementpaare. In der dargestellten Einrichtung ist der Eingangskreis mit
den Ablenkelementen vereinigt, um die Konstruktion wesentlich vereinfachen zu können und
die Ablenkung besser wirksam zu machen. Außerdem ist wegen der Abschirmwirkung des rohrförmigen
Körpers 56 mit seinen Ansätzen 60 und 61 der Eingangskreis von dem Ausgangselektrodensystem
gut abgeschirmt, so daß wenig gegenseitige Einwirkung vorhanden ist,
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Elektronenentladungsvorrichtung, bestehend aus der Kombination einer Kathode und aus Einrichtungen, die ihr zugeordnet sind, um einen gerichteten und von ihr ausgehenden Elektronenstrahl zu erzeugen, und aus Einrichtungen, welche eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Paaren von einander gegenüberangeordneten Ablenkelementen enthalten, die so beschaffen sind, daß ihnen eine Steuerwechselspannung hoher Frequenz zugeführt werden kann, wobei die Paare von Ablenkelementen beiderseits des Elektronenstrahls hintereinander angeordnet sind, dadurch ge-, kennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten dieser Elemente so gewählt ist, daß nacheinander additive Ablenkungen des Elektronenstrahls hervorgerufen werden und daß eine Mehrzahl· von Sekundäfemissionselektroden vorhanden ist, auf die der Strahl gerichtet werden kann, nachdem er die genannten Ablenkungen erfahren hat, sowie eine Aus-. gangselektrode, um den durch die letzte der " ■genannten Sekunidäremissionselektroden vervielfachten Elektronenstrom aufzunehmen.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Elemente aufeinanderfolgender Paare von Ablenkelektroden gleich dem Abstand ist, den ein Elektron während einer Halbperiode der zugeführten Steuerspannung durchläuft, wobei jedes Paar von Ablenkelementen kreuzweise mit dem nächsten Paar verbunden ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Elemente aufeinanderfolgender-Paare von Ablenkelektroden gleich dem Abstand ist, den ein Elektron während einer Periode der zugeführten S teuer spannung durchläuft, wobei alle diese Elemente auf derselben Seite des Strahls 'elektrisch miteinander verbunden sind.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß. sie einen mit Öffnungen versehenen leitenden Körper enthält, durch welchen der Strahl hindurchgelenkt wird und quer zu dessen Oberfläche der Strahl eine Ablenkung erfahrt, bevor er die Sekundäremissionselektroden erreicht.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4; dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ablenkelemente in der Elektronenflugrichtung eine Abmessung besitzen, die ein wenig kleiner ist als die Länge, die von einem Elektron während einer Halbperiode. der zugeführten Steuerspannung durchlaufen wind.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Kathode und den Sekundäremissionselektroden ein leitfähiges Gehäuse enthält, das mit transversal liegenden Elementen, die mit in Deckung !befindlichen öffnungen versehen sind, ausgerüstet ist, wobei die genannte Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Paaren entgegengesetzt angeordneter Ablenkelemente zwischen zwei (der transversalen Elemente des genannten Gehäuses gelegen sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen5627 1.
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