DE877915C

DE877915C - Wanderfeldroehre fuer Ultrakurzwellen

Info

Publication number: DE877915C
Application number: DEC2902A
Authority: DE
Inventors: Lothar Brueck
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1947-01-08
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1953-05-28
Also published as: FR940052A; CH271763A; US2617961A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Wanderfeldröhren, in denen die Elektronen einer Geschwindigkeitsmodulation durch ein elektrisches Feld unterworfen· sind, das sich angenähert mit der Geschwindigkeit der Elektronen im Inneren einer Wendel· fortpflanzt.

Mit einer derartigen Rölhre lassen sieb nicht kurze Wellen nach Belieben verstärken. Sobald nämlich der Durchmesser der Wendel kleiner als ein Viertel der Wellenlänge wird, wird das innere Feld der Wendel zu schwach, weil die längs der Achse der Wendel erregten Feldlinien durch die verschiedenen Teile einer einzigen Windung entgegengerichtet sind und sich teilweise zerstören.

Diese Schwierigkeit wird nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß zwei Spiralen, wie sie z. B. in der Abb. ι als ebene Spiralen S₁, S₂ dargestellt sind, mit ihren parallelen Ebenen einander gegenüber angeordnet sind und durch Verbindung ihrer Enden in Phase erregt werden. Die hier nicht interessierenden weiteren Teile der Röhre sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Wird eine Welle bei A eingeführt, so durchläuft diese dieLänge der Spirale bis¹ an den Ausgang B, wobei immer ein radiales elektrisches Feld zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen derselben Spirale vorhanden ist, wie in der Abb. 2 angezeigt ist, bei der im Schnitt einige Windungen jeder Spirale S₁ und S₂ gezeichnet sind. Längs der gemeinsamen Achse der beiden Spiralen befindet sich die Kathode K (Abb. i), die von einem Steuergitter umschlossen ist, welches auf einem positiven Potential· gegenüber der Kathode

Liegt. Sobald -die Elektronen dieses Gitter passiert haben, treten sie in den Raum zwischen den beiden .Spiralen mit gleichförmiger Geschwindigkeit ein. Wenn das- Potential des Gitters passend gewählt ist, werden die Elektronen sich) in dem Raum zwischen den beiden Spiralen mit einer derartigen Geschwindigkeit fortbewegen, daß sie immer näherungsweise' mit demselben Feld in Wechselwirkung stehen, da das elektrische Feld näherungsweise seinen Ort auf der Spirale mit derselben Geschwindigkeit wechselt, wie die Elektronen¹ in Rich-■ tung des Radius von der Kathode sich fortbewegen. Aus diesem Grunde findet eine Gruppierung der Elektronen statt wie im Inneren der Wendel einer Wanderfeldröhre.

Im Gegensatz zu den bekannten Wanderfeldröhren findet aber eine Gruppierung der Elektronen in der Röhre nach der Erfindung nur in festgelegten Zonen längs der Peripherie der Spiralenwindungen so statt, während in· den zwischengelegenen Zonen die Phasen der Wellen mit einer derartigen Gruppierung unverträglich sind. Das Vorhandensein! dieser Zonen folgt aus der Tatsache, daß die gleiche Winkelweglä.nge der Welle längs einer Windung nicht derselben Länge für diese Windung entspricht, wenn man von zwei verschiedenen Punkten, dieser Windung ausgeht. So stellt man nur eine Gruppierung der Elektronen in den Winkelsektoren fest, die durch eine Weglänge der Welle bestimmt ist, welche mit der Gruppierung der Elektronen verträglich ist, _ die also eine gegebene Geschwindigkeit besitzen. In den Sektoreni für die Gruppierung werden die Elektronen in der Geschwindigkeit moduliert, wenn sie die Windungen der Spirale in der Nachbarschaft der Kathode durchlaufen, und an den äußeren'Teilen der Spirale geben sie Energie an die Welle ab, die dann alls verstärkte Welle abgenommen wird.

An Stelle von zwei drahtförmigen Spiralen, die parallel· zueinander angeordnet sind (Abb. 1 und 2), kann- man auch Wellenleiter in Form spiralig gekrümmter Flächen benutzen (Abb. 3, die vorderen Hälften der beiden Spiralen sind abgeschnitten), die durch eine Welle vom Typ H₀₁ erregt werden. In Abb. 3 ist K im Zentrum der Röhre die zylindrische Emissionskathode, die von dem Gitter G umschlossen ist. Dieses besteht aus metallischen Stäben, die in gleichem Abstand zueinander auf einem zur Kathode koaxialen Zylinder angeordnet sind;. Um die Elektronen an dem Leiter laufen zu lassen, ist dieser längs L aufgeschnitten, wie es in der Abb. 3 dargestellt ist. In bezug auf einen senkrechten Schnitt des gekrümmten Leiters haben die elektrischen Feldlinien) der Welle radiale Richtung, also dieselbe wie die Elektronen, die sich in· der geschnittenen Scheibe längs L bewegen.

Die Spiralen können, wie aus der Abb. 3 ersichtlich ist, oben und unten miteinander verbunden, sein, sofern die Höhe der ganzen Anordnung so bemessen ist, daß die benachbarten Wände der Spiralenwindüngen je zwei zu zwei sich wie Teile eines Wellenleiters· verhalten.

In beiden Ausführungsformen ist es vorteilhaft, ein konstantes magnetisches Feld, dessen Feldlinien der Richtung des Strahles folgen, anzuwenden', um zu vermeiden, daß die Elektronen abgelenkt und durch die Windungen der Spirale oder durch die Wand des Wellenleiters abgefangen werden. Ein derartiges magnetisches Feld kann mit Hilfe eines Magneten nach Art der bei elektrodynamischen Lautsprechern· verwendeten Magneten hergestellt 7" werden.

Für eine selektive Verstärkung kann nach der Erfindung der Raum um die Kathode in Sektoren aufgeteilt werden-, die mit einer passenden Gruppierung der Elektronen für eine gegebene Frequenz verträglich! sind. Nur die Sektoren mit passender Phase werden alsdann· von den Elektronen· durchlaufen. In den anderen Sektoren wird es keine Elektronen geben. Diese Unterteilung in Sektoren kann· man durch Stäbe B .vornehmen' (Abb. 4), die sich in bezug auf die Kathode K auf einem negativen Potential befinden und vor oder hinter dem positiven' Gitter G angeordnet sind. Die Stäbe B sind parallel zur Kathode K. Die Abb. 4 ist der Abb. 3 ähnlich. Sie zeigt eine Röhre, die mit Stäben B ausgestattet ist. Wenn man die Frequenz, die verstärkt werden soll, ändern will, genügt es, die Stäbe auf dem Kreise, längs dessen sie verteilt sind¹, einfach zu verstellen.

Ein anderes Verfahren¹, die Frequenz zu ändern·, besteht darin), den Stäben B verschiedene Potentiale zu erteilen. Durch Änderung der Potentiale kann man die Lage der Gruppierungssektoren ändern und so eine Änderung der Frequenz erhalten.

Um eine kleine Geschwindigkeit der Elektronen zu erhalten, kann man gemäß Abb. 5 die elektrischen Felder in den Schlitzen F des spiralförmigen Wellenleiters konzentrieren·. Zu· diesem Zweck sind die Schlitze mit Hilfe vorn Spiralscheiben P an den zerschnittenen Rändern L längs des Wellenleiters verengt (Abb. 3 und 5). Unter diesen Bedingungen wird die Durchgangszeit der Elektronen am jedem Schlitz genügend klein, um die Übertragung der Elektronenenergie auf die Welle in jedem betrachteten Schlitz getrennt für sich zu ermöglichen. Damit die Energieübertragung sich gleichmäßig in allen Schlitzen vollzieht, ist es außerdem notwendig, die Durchgangszeit in den Räumen des Leiters, die feldfrei sind, genau einzustellen. Durch Abänderung der Gleichspannung des Wellenleiters kann erreicht werden, daß die Elektronen bei ihren aufeinanderfolgenden Durchgängen! an der Fläche aller Fenster dieselben Phasen besitzen.

Die Röhren nach der Erfindung können bei Einführung einer geeigneten Rückkoppelung auch als Schwingungserreger geschaltet werden.

Claims

Patentansprüche:

i. Wanderfeldröhre für Ultrakurzwellen, dadurch gekennzeichnet, daß als Wellenleiter zwei spiralförmig gewundene Drähte oder Bänder Verwendung finden, die derart angeordnet sind, daß sie flädhenparallel zueinander und einander gegenüberliegen und die Kathode in der Mittelachse der Spiralen sich befindet und daß eine Welle am Innenende der Spiralen eingeführt

wird und mit den radial' zwischen den Spiralen sich bewegenden Elektronen in Wechselwirkung tritt und am Außenende verstärkt abgenommen wird.
2. Wanderfeldröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Spiralen an ihren äußeren Enden miteinander verbunden sind und' der zwischen ihren¹ Wänden eingeschlossene Raum eine solche Höhe hat, daß er als Hohlleiter wirkt.
3. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konzentration der elektrischen Felder in der Nachbarschaft des Elektronenstroms die Breite der Öffnungen; an den dem Elektronenstrom zugewandten Wänden der Band'spiralen mit Hilfe von Spiralscheiben (B) derart verengt -ist, daß eine konzentrierte Energieübertragung der Elektronen auf die Welle an jeder der öffnungen stattfindet.
4. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Achse der Spiralen und konzentrisch zur Kathode Stäbe angeordnet sind, die unter Spannung gehalten und in der Weise verteilt sind, daß die Gruppierung der Elektronen in Winkelräumen stattfindet, die von der Mitte aus bis zum Umfang der Spiralen reichen.
5. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Variation der Frequenz die Potentiale der Stäbe (B) veränderbar sind.
6. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ein- und Ausgang der Spirale eine Rückkoppelung vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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