DE878986C - Wanderfeldroehre mit Emissionskathode und Verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre, bei der ein oder mehrere Elektronenstrahlen sich zwischen den beiden Leitern einer Verzögerungsleitung bewegen und unter der Einwirkung von rechtwinklig gekreuzten elektrostatischen und magnetischen Feldern stehen, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls angeordnet sind. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle längs der Verzögerungsleitung findet in Richtung der Bewegung des Elektronenstrahls statt und ist von der gleichen Größe wie die des Strahls, so daß in dem Laufraum eine Wechselwirkung beider stattfindet. Das Ergebnis der Wechselwirkung beider besteht darin, daß am Ausgang der Röhre verstärkte Schwingungen abgenommen werden können.

Für den Austausch der Feldenergien hat man bisher Röhren gebraucht, bei denen das Emissionssystem entweder am Eingang des Wechselwirkungsraumes angeordnet ist, oder man hat eine einheitliche Kathode in und über die ganze Länge dieses Raumes gelagert. Diese bekannten Anordnungen haben die Nachteile, daß die Heizleistung nicht erheblich gesteigert werden kann oder die Halterung und Fokussierung auf Schwierigkeiten stößt.

Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß längs der Verzögerungsleitung Emissionskathoden in derartigen Abständen voneinander angeordnet werden, daß der Elektronenstrahl jeder folgenden Kathode dann mit dem Feld der Welle in Wechselwirkung tritt, wenn die Ver-

Stärkung aer Welle durch den Elektronenstrahl der vorausgehenden Kathode anfängt im stärkeren Maße abzunehmen.

Diese Anordnung von Einzelkathoden gegenüber einer langgestreckten Kathode hat den Vorteil, daß bei Kathoden aus reinem Metall die Heizleistung nicht beschränkt ist, und daß außerdem jede Kathode mit einer Fokussierungseinrichtung ausgestattet werden kann, die den Elektronenstrahlen

ίο Bahnkurven zuweisen, die längs der Verzögerungsleitung einen optimalen Energieaustausch sichern. Die Erfahrung hat auch gezeigt, daß es vorteilhaft ist, einen der Leiter der Verzögerungsleitung auf einem etwas gegenüber dem Kathodenpotential negativerem Potential zu halten. Der Wirkungsgrad der Röhre wird dadurch verbessert.

Die Abb. ι bis 6 zeigen einige Ausführungsformen nach der Erfindung.

In der Abb. ι befindet das Röhrensystem sich im

so Innern eines Glaskolbens. Die Verzögerungsleitung besteht aus den beiden Leitern ι und 2, zwischen welchen das transversale elektrische FeIdE liegt. Die Röhre ist in dem magnetischen Feld B senkrecht zur Zeichenebene gelagert. Der Wert B ist derart gewählt, daß das Verhältnis EjB gleich der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls bei Abwesenheit des Hochfrequenzfeldes ist. Der Leiter r befindet sich auf einem positiven Potential gegenüber dem Leiter 2. Die Vorspannungen werden über Anschlüsse 10 und 11 zugeführt. Der Leiter 1 ist mit einer Zahl von Umweggliedern 3 ausgerüstet, welche die Verzögerung der Welle bewirken. An beiden Enden besitzt die Verzögerungsleitung Verengungen 5 und 7, um die Anpassung an den Ein- und Ausgang 12 vorzunehmen. Die Röhre enthält eine oder mehrere Kathoden 8. Die hieraus folgenden Vorteile werden noch dargelegt werden. Man kann mit Vorteil die Kathoden in Abständen verteilen, deren Abstand sich vom Einzum Ausgang vermindert, denn wenn das Hochfrequenzfeld näherungsweise nach einem exponentiellen Gesetz wächst, erreichen die Elektronen die Anode mit sich steigernder Geschwindigkeit.
Die Abb. 2 zeigt im Schnitt nach der Ebene A-B eine dieser Kathoden 8, die luftdicht in einem platten Fuß eingelassen sind. Die Kathoden können das Potential des Leiters 2 besitzen oder das Potential des Leiters 2 kann negativ 'in bezug auf die Kathode sein. Das kann einen Vorteil haben, weleher später erörtert werden wird. Die Röhrenkopplung mit dem Ein- und Ausgangskreis 12 wird durch die Kapazitäten zwischen den Enden 4 und 6 der Verzögerungsleitung und den beiden Lecherschen Systemen 12 hergestellt. Die Erfindung ist nicht auf diese Form der Kopplung beschränkt. Es würde ebenso möglich sein, die innere Leitung aus dem Kolben herauszuführen und mit dem Ein- und Ausgangskreis der Röhre zu koppeln.

Sowohl das Experiment wie die Theorie haben gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Elektrode 2 auf einem negativen Potential in bezug auf das der Kathode zu halten. Bei einem derartigen negativen Potential nähern sich die Bahnkurven der Elektronen der Anode, d. h. einem Gebiet, in welchem das elektrische Wechselfeld der Welle sehr stark ist. Hieraus folgt eine viel stärkere Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der Welle und damit eine Vergrößerung der Verstärkung. Wenn das Potential der Elektrode 2 negativ gehalten wird, besitzt .diese negative Spannung einen sehr starken Einfluß auf den Elektronenstrahl, welcher die Kathoden verläßt. Die Elektrode 2 wirkt wie eine Steuerelektrode auf diesen Strahl, der durch die negative Spannung vermindert oder selbst unterdrückt wird. In den Abb. ι und 2 sind die Kathoden in der Ebene eines der Leiter der Verzögerungsleitung angeordnet. Sie können aber auch im Innern der Verzögerungsleitung gelagert sein. '

Die Abb. 3 zeigt einen Transversalschnitt und die Abb. 4 einen Longitudinalschnitt einer Röhre, in welcher dies dargestellt ist. In dieser Abbildung sind ι und 2 die beiden Leiter der Verzögerungsleitung. Die Verzögerung wird nicht durch eine Vielzahl, von Umweggliedern erreicht, sondern durch eine flach gewickelte Wendel, wie in Abb. 4 dargestellt. Die Welle setzt sich längs der Drahtwendel fort, und sie besitzt elektrische transversale und longitudinal Vektoren, die sich in der Richtung Z mit einer Geschwindigkeit fortpflanzen, go die wesentlich kleiner als die des Lichtes ist. Das ganze System befindet sich im Innern eines metallischen Kolbens 13, z. B. aus Kupfer, der luftdicht abgeschlossen ist. Die Wendel 1 wird durch zwei keramische Stützen 14 gehalten bzw. vorzugsweise aus . Aluminium- oder Berylliumoxyd wegen der hohen Temperatur der Wendel. An beiden Enden ist die Wendel mit Durchführungen 16 verbunden, die als innere Leiter kleiner koaxialer Leitungen zur Kopplung des Eingangs- und des Belastüngskreises dienen.

Der Leiter 2 ist gleichfalls durch keramische Stücke gehalten und mit einer Durchführung ιό verbunden, welche die Gleichspannung einzuführen gestattet, die vorzugsweise negativ in bezug auf Kathode 8 ist. 17 sind Stromeinführungen für die Kathoden. Diese Konstruktion ist besonders an einen Verstärker mit einer sehr hohen Nutzleistung angepaßt. Die Elektronen werden nach Durchgang durch die Verzögerungsleitung von der Auf fangelektrode 18 aufgefangen, die aus einem Kupferblock besteht und, wenn notwendig, durch Wasser oder komprimierte Luft gekühlt werden kann. 19 sind die Polschuhe eines permanenten oder Elektromagneten, die das magnetische Feld im Innern der Röhre erzeugen.

In der Abb. 5 ist eine Wanderfeldröhre dargestellt, bei der längs der Leitung 1 und 2 Glieder 22 von adäquater Größe und Lage geschaltet sind, um Streuungen, die durch die Elektronenstrahlen hervorgerufen werden, tunlichst zu vermeiden und andere Glieder 23, die gegenüber der Kathode 8 als Fokussierungsglieder wirken. Außer den Röhren, die eine Folge von transversalen Umweggliedern in dem ebenen Teil der Verzögerungs- leitung besitzen, kann man ebenso Röhren be-

trachten, deren Verzögerungsleitung zwei Leiter ι und 2 umfaßt, von denen jeder Umwegglieder 3 besitzt, welche eine Verzögerung der elektromagnetischen Welle hervorrufen und in einer angenäherten symmetrischen Lage zueinander angeordnet sind. In der Fig. 6 hat man einige von ihnen mit verschiedenen Dimensionen gegenüber den anderen eingezeichnet, um die Wellenreflektionen zu kompensieren, welche die Kathoden hervorrufen wurden. Diese letzteren sind dargestellt unter der Form von Zylindern mit kleinem Durchmesser, und sie sind die Glieder auf einer und der anderen Seite von jeder dieser Kathoden, welche die Fokussierungselektrode liefern.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Wanderfeldröhre mit Emissionskathode und Verzögerungsleitung, bei der ein gekreuztes elektrostatisches und magnetisches Feld auf den Elektronenstrahl einwirken, der in dem Laufraum der Verzögerungsleitung mit dem Feld einer auf der Verzögerungsleitung fortschreitenden Welle in Wechselwirkung tritt, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Verzögerungsleitung mehrere Emissionskathoden as in derartigen Abständen voneinander angeordnet sind, daß der Elektronenstrahl jeder folgenden Kathode dann mit dem Feld der Welle in Wechselwirkung tritt, wenn die Verstärkung der Welle durch den Elektronenstrahl der vorausgehenden Kathode anfängt in stärkerem Maße abzunehmen.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Kathoden vom Eingang zum Ausgang der Röhre sich vermindert.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter der Verzögerungsleitung gegenüber den Kathoden auf negativem Potential gehalten wird.
4. 4. Röhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nachbarschaft der Kathoden auf dem Leiter der Verzögerungsleitung Umwegglieder angeordnet sind, durch die die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle auf die zur Wechselwirkung mit den Elektronen erforderliche Phasengeschwindigkeit gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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