DE873567C

DE873567C - Wanderfeld-Wendelroehre, deren Wendel in zwei Abschnitte unterteilt ist

Info

Publication number: DE873567C
Application number: DEC2933A
Authority: DE
Inventors: Pierre Palluel
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1948-11-19
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1953-04-16
Also published as: CH290458A; BE492101A; GB672292A; FR978576A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wanderfeldröhren als Schwingungserzeuger und Verstärker im Gebiet der Dezimeter- und Zentimeterwellen, die ein breites Frequenzband und einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Sie findet besonders Anwendung bei der UKW-Vielfachübertragung mittels einer großen Zahl von Kanälen.

Es ist bekannt, bei Wanderfeldröhren die Schwingungen durch innere Rückkopplung zu erregen, indem die Ausgangsimpedanz derart geregelt wird, daß ein bestimmter Bruchteil der Wellenenergie kontinuierlich reflektiert wird. Es ist auch bekannt, die Rückkopplung durch einen Außenkanal zu bewerkstelligen, in dem ein Filter und ein einstellbarer Phasenschieber angeordnet sind. In diesem Fall ist das zu übertragende Frequenzband um so breiter, je kürzer die Länge der Röhre ist. Immer aber muß die Länge der Röhre, wenn sie bestimmend für den Betrieb als Generator und auch als Verstärker ist, hinreichend groß sein, wenn man eine nennenswerte Leistung erhalten will. In der Mehrzahl der Fälle kann aber ein breites Abstimmband nur auf Kosten der Nutzleistung übertragen werden.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß sie in derselben Röhre die beiden zu erfüllenden Funktionen trennt: nämlich Generator für die Schwingungen und Verstärker für die Leistung zu sein, und erreicht auf diese Weise gleichzeitig und unabhängig voneinander die günstigsten Bedingungen für die Bandbreite und für die Leistung.

Die Theorie der Schwingungserzeuger mit äußerer Rückkoppelung bei Wanderfeldröhren ,zeigt daß die Bandbreite um so größer ist, je kürzer die Röhre ist. Die Verkürzung ist indessen durch die Erwägung 'begrenzt, daß die Verstärkung der Röhre infolge der Wellendämpfung in der Wendel ün<f im .Rückfcoppelungskanal größer sein muß als i. Diese Erwägung legt eine Minimallänge fest, welche um so geringer sein wird, wie die Verstärkung, bezogen auf die Einheit der Röhrenlänge, erhöht wird. .

Ein· gewisser Überschuß an Verstärkung ist "aber nötig, damit die Schwingungserzeugung nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Eine hohe Verstärkung wieder erfordert eine hinreichende Röhrenlänge, damit die Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und Welle vollständig ist. Diese Bedingungen widersprechen einander, so daß Leistung bzw. Bandbreite üblicherweise auf Kosten der einen oder der anderen erhalten werden.

Die gleichzeitige Erfüllung der besten Bedingungen für die Bandbreite und für die Leistung werden nach der Erfindung durch Trennung der Funktionen erhalten, die sich auf die Schwingungserzeugung und Verstärkung der Leistung beziehen, und zwar dadurch, daß in der Röhre zwei verschiedene Abschnitte vorgesehen werden. Der erste Abschnitt am Eingang des Systems, der die maximale Bandbreite sichert, umfaßt eine Wendel mit einem äußeren Rückkoppelungskanal, wobei die Verstärkung für die Einheit der Länge der Wendel ein Maximum und die Länge der Wendel ein Minimum ist. Die Länge des ersten Abschnittes ist also derart, daß die Schwingungserregung und die Steuerung des auf diesen ersten Abschnitt folgenden zweiten Abschnittes möglich ist. Der zweite Wendelabschnitt liefert das Maximum der Ausgangsleistung, ohne daß die Längenbedingung oder die Verstärkung in ihm die Schwingungsbedingungen für den ersten Abschnitt beeinträchtigt.

Beide Abschnitte sind in Form einer Gitterblende oder eines Laufraumes «bezüglich ihrer Schwingkreise über den Elektronenstrahl gekoppelt, wobei der Leistungsüberschuß der durch den ersten Abschnitt geliefert wird, genügt, um den Verstärker zu erregen, oder daß bei Entkoppelung der beiden Leitungsabschnitte die Erregung des Leistungsverstärkers durch die Modulation in dem Elektronenstrahl 'bei seinem Anfangsdurchgang gesichert ist.

Die Abb. 1 bis 4 stellen Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dar. '

Die Abb. ι stellt einen Axialschnitteiner Wanderfeldröhre ohne transversales magnetisches Feld dar. Diese Röhre enthält in ihrem Kolben T die Kathode K, den Elektronenstrahl F, der sich längs der WendelH fortbewegt und durch die Auffangelektrode C abgefangen wird, wie z. B. auf demselben positiven Potential wie die Wendel gehalten wird. .

^: ■ Nach der Erfindung ist die Wendelfi in zwei Abschnitte aufgeteilt, deren erster, A₁, eine möglichst kleine Länge hat. Dieser Abschnitt hat eine derartige Charakteristik, daß die Verstärkung für die Einheit der Länge den höchstmöglichen Wert besitzt. Er steht in bekannter Weise mit einem Rückkoppelungskanal R in Verbindung, in den ein Phasenschieber D und ein Filter B eingeschaltet sind und dessen Länge mittels der Kolbenzylinder L- und L' geregelt wird. Der zweite Abschnitt A₂, dessen Charakteristik in bezug auf Dimension, Dämpfung, Verzögerungskoeffizient von denen des " Abschnittes A₁ verschieden gehalten ist, liefert unabhängig vom ersten Abschnitt die Optimumbedingungen für die Leistungsverstärkung. Die Verstärkung im Abschnitt^ wird in diesem Fall ein wenig oberhalb der Grenzeingangsverstärkung gehalten in . der Art, daß der Leistungsüberschuß, der durch den ersten Abschnitt geliefert wird, ausreichend ist, um den Abschnitt A₂ zu erregen. Das Ende desselben ist mit der Ausgangsleitung S gekoppelt, die durch einen Kolbenzylinder L" regelbar ist.

Nach Abb. 2 zeigen die beiden Abschnitte der Leitung H₁ und H₂ zwischen sich eine Unterbrechung, die ihre Entkoppelung ermöglicht. Sie werden auf verschiedenen Potentialen V₀ und V₀' gehalten. Die beiden Abschnitte sind entkoppelt durch zwei Gitter G₁ und G₂ und einen Absorber A, der in bekannter Weise angeordnet ist, um die in H₂ reflektierte Welle zu absorbieren. In diesem Fall go ist-die Erregung des Leistungsverstärkers durch die Dichtemodulation gesichert, die der Elektronenstrahl beim Anfangsdurchgang erhalten hat.

Man kann auch zwischen den beiden Leitungsabschnitten eine Dämpfungsvorrichtung P anordnen, die derart dimensioniert ist, daß ihre Länge kleiner ist als die zu übertragende Wellenlänge (Abb. 3). Auf diese Weise liegen die beiden Abschnitte H₁ und H₂ auf dem gleichen Gleichstrompotential, ihre Hochfrequenzkoppelung ist dann rein elektronisch. ■

" In dem Fall, wo die beiden Wendelabschnitte H₁ und H₂ auf verschiedenem Potential gehalten werden wie in der Abb. 2, kann' der Abschnitt H₁ durch einen Dämpfungezylinder P verlängert werden, der wie in der Abb. 3 ausgebildet ist. Er besitzt aber eine größere Länge (Abb. 4) und ihm folgt ein Schlupf raum, um eine bessere Dichtemodulation des Strahls beim Eintritt in den Abschnitt H₂ zu erhalten. Der Dämpfungszylinder absorbiert die in'110 dem zweiten Röhrenabsehnitt reflektierte Welle.

Im Fall der Abb. 2 und 4, wo die Abschnitte getrennt sind, kann die Differenz zwischen den Gleichstrompotentialen der beiden Abschnitte geregelt werden, so daß sie auf die mittlere Geschwindigkeit des Elektronenstrahls längs seines Weges speziell in der Zwischenzone zwischen den beiden Abschnitten einwirkt, um durch die getrennte Regelung die Arbeitsbedingungen in den beiden Teilen der Röhre zu vereinfachen.

Endlich kann in allen den Fällen, wo die Koppelung .zwischen den Abschnitten rein elektronisch ist, der zweite Abschnitt durch eine Harmonische der Steue'rschwingungen erregt werden, die ihren Ursprung im ersten Abschnitt haben, um ein relativ sehr breites Übertragungsband zu erreichen, wäh-

Claims

rend die Frequenz der verstärkten Leistung im zweiten Abschnitt in dem gewünschten Frequenzband liegt.

Die Erfindung bietet vor allem die Vorteile, daß die Funktionen der Schwingungserzeugung und der Leistungsverstärkung voneinander getrennt und unabhängig voneinander eingestellt werden können, z. B. durch Konstruktion der Elektroden und durch Wahl der Arbeitsbedingungen.

Der Rückkoppelungskanal ist vollkommen unabhängig vom Ausgangskreis, so daß es nicht notwendig ist, die Ausgangsbelastung zu berücksichtigen.

Hieraus folgt eine große Stabilität der Arbeitsweise und im besonderen eine große Stabilität in der Frequenz.

Die beiden Vorteile werden besonders gut in dem Fall reiner Elektronenkoppelung erhalten, die außerdem die Möglichkeit der Rückkoppelung einer ungewünschten Schwingung zum Schwingungserzeuger vermeidet.

Schließlich kann eine Frequenzmodulation des Generators durchgeführt werden, ohne die Arbeit des Verstärkers zu beeinträchtigen, und zwar mit schwacher Steuerleistung, da die Leistung in dem ersten Teil der. Röhre nur ein Bruchteil der Totalleistung der Röhre zu sein braucht.

PATEXTANSPRÜCHE:

ι. Wanderfeld-Wendelröhre, deren Wendel in zwei Abschnitte unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt mit einem außerhalb verlaufenden Rückkoppelungskanal versehen ist, die Länge dieses Abschnittes so klein als möglich gewählt und seine Verstärkerwirkung in bezug auf die Einheit der Länge ein Maximum ist und daß der zweite Abschnitt lang gegenüber dem ersten Abschnitt ausgebildet ist.
2. Wanderfeld-Wendelröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte galvanisch miteinander verbunden sind und auf demselben Gleichstrompotential gehalten werden.
3. Wanderfeld-Wendelröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Abschnitte der Wendel eine Dämpfungsvorrichtung eingeschaltet ist.
4. Wanderfeld-Wendel röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wendelabsdhnitte voneinander getrennt sind und auf verschiedenen Gleichstrompotentialen liegen.
5. Wanderfeld-Wendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frequenzmodulation dem Gleichstrompotential des ersten Abschnittes eine Wechselspannung überlagert wird.
6. Wanderfeld-Wendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang des .zweiten Abschnittes eine Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist.
7. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Abschnitte in die Bahn des Elektronenstrahls eine Gitterblende geschaltet ist.
8. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Abschnitten ein Schlupfraum vorgesehen ist.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 934 220,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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