DE880037C

DE880037C - Laufzeitroehre mit einem Resonator, dessen Wellenlaenge nur von den radialen Abmessungen und nicht von der Laenge desselben abhaengt

Info

Publication number: DE880037C
Application number: DEL4842D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Doering; Felix Dr Herriger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1942-10-14
Filing date: 1942-10-15
Publication date: 1953-06-18

Description

Laufzeitröhre mit einem Resonator, dessen Wellenlänge nur von den radialen Abmessungen und nicht von der Länge desselben abhängt Es ist bekannt, daß in einem Resonator nach Abb. i die HI-Schwingung bei einer Wellenlänge auftritt, die nur von den radialen Abmessungen des Resonators abhängt, jedoch nicht von der axialen Länge, (vgl. die Veröffentlichung von Steyskal in der Zeitschrift für technische Physik i942, H. 4). Die Spannungsverteilung in dem Resonator verläuft annähernd sinusförmig am Umfang des Innenleiters, wobei an dem zwischen dem Innenleiter i und Außenleiter 2 befindlichen Steg 3 Spannungsknoten und auf der dem Steg gegenüberliegenden Seite der Spannungsbauch auftritt.
Die Erfindung betrifft eine derartige Laufzeitröhre. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den erregenden Elektronenstrahl in der Nähe des zwischen Außen- und Innenleiter angeordneten Steges in radialer Richtung in den Resonator. eintreten zu lassen. Der Elektronenstrahl wird dann durch den hohlen Mittelleiter hindurchgeführt und trifft auf den Außenleiter. Der Außenleiter dient als Anode; es kann aber auch eine besondere Anode zum Auffangen des Elektronenstrahles vorhanden sein, wenn der Außenleiter des Resonators an der Durchtrittsstelle des Elektronenstrahles gitterförmig ausgeführt ist.
Durch das Eintreten des Strahles in der Nähe des Steges in den Resonator wird erreicht, daß im Steuerfeld eine niedrigere Feldstärke herrscht als am Auskoppelfeld; dies ist für die gute Wirkungsweise einer Laufzeitröhre besonders wichtig. Bedingt ist dies dadurch, daß in der Nähe des Steges zwischen Innen-und Außenleiter eine niedrige Spannung herrscht. Der Austritt des Elektronenstrahles erfolgt dann in der Nähe des Spannungsmaximums.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Resonator gemäß Fig. i und gibt - die Strahlführung durch den Resonator wieder. Die Bezeichnungen sind die gleichen wie in Fig. i. Die radialen Abmessungen des Resonators müssen nach zwei Gesichtspunkten gewählt werden. Erstens muß der Resonator für die richtige Wellenlänge gebaut werden; die man nach der Formel A, % 2 # (7l -j- y') # Z errechnen kann, dabei ist y, der Radius des Innenleiters und r2 der Radius des Außenleiters. Zweitens müssen die Strahlwege in den drei Räumen Steuerfeld, Laufraum und Auskoppelfeld eine solche Länge haben, daß der Strahl anfachend auf den Resonator wirkt. In der Fig. z ist auch die sinusförmige Spannungsverteilung am Umfang des Resonators dargestellt; die Spannung hat an der Stelle q. ihren niedrigsten Wert und erreicht bei 5 ihr Maximum. Der Elektronenstrahl ist durch die Pfeile 6 angedeutet. Bei 7 befindet sich die Kathode, gegenüber ist die Anode 8 angeordnet.
Bei etwa gleich langem Steuer- und Auskoppelfeld ist es nötig, mit verschiedenen Spannungsaussteuerungen zu arbeiten; dies ist aber durch den schrägen Strahldurchschuß gegeben.
Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig. 3. Hier werden zwei Strahlen zu beiden Seiten des Steges durchgeschossen, so daß sich ein symmetrischer Aufbau ergibt. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche wie bei derjenigen nach Fig. 2. Auch die Bezugszeichen sind die gleichen.
Der Querschnitt des Resonators kann rund oder eckig ausgeführt werden. Es ist in erster Linie darauf zu achten, daß die Felder an den Stellen, an denen Elektronen durchtreten, homogen sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man dem Innen- oder Außenleiter eine spezielle Krümmung gibt, um durch diese Abstandsvariätion die sinusförmige Spannungsverteilung so auszugleichen, daß die hochfrequente Feldstärke über den Strahlquerschnitt konstant bleibt.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 4. gezeigt. Der rechteckige Resonator besteht aus dem Außenleiter i und dem Innenleiter 2, die durch den Steg 3 miteinander verbunden sind. Der Innenleiter 3 ist an den Stellen q. und 5 gekrümmt ausgeführt. Die gleiche Spannungsverteilung erhält man mit einem Resonator gemäß Fig.5, bei dem der Außenleiter i an den Stellen 6 und 7 gekrümmt ausgebildet ist, und zwar ist die Krümmung hier genau entgegengesetzt wie bei dem Innenleiter nach Fig. q.. Die Elektronenstrahlen sind in den beiden Figuren durch die Pfeile 8 und g dargestellt. Die Benutzung dieses Resonators als Schwingkreis in einem geschwindigkeitsgesteuerten Laufzeitrohr bietet den Vorteil, daß der Resonator auch bei sehr kurzen Wellenlängen erheblich lang ausgeführt werden kann. Man kann also im Gegensatz zu anderen Laufzeitröhren zur Erzielung großer Strahlleistungen bzw. großer Hochfrequenzleistungen eine beträchtliche Kathodenlänge vorsehen, da diese Dimension die Grundwelle des Resonators nicht beeinflußt.
Die Röhre kann als Vollmetall- oder Glasröhre ausgeführt werden. Sie wird mit Thorium- oder Oxydkathoden betrieben.. Sie kann eine eigene Anode besitzen oder der Außenleiter des Resonators kann ` direkt als Anode verwendet werden. Die Abstimmung des Resonators erfolgt in einfacher Weise durch ein Loch im Außenmantel desselben, in das ein Metallstift eingeschraubt wird. Um diese Methode beispielsweise bei einer Vollmetallröhre anwenden zu können, ist es notwendig, das Loch im Resonator vakuumdicht, beispielsweise durch eine Keramikplatte oder Kappe, abzuschließen. Die Auskopplung der Hochfrequenzenergie kann durch ein ebensolches Loch im Resonator erfolgen, wobei der Kopplungswinkel zweckmäßig an der Stelle des stärksten elektrischen Feldes angeordnet wird.

Claims

PATE@NTAN$PRÜCHE: i. Laufzeitröhre mit einem Resonator, dessen Wellenlänge nur von den radialen Abmessungen und nicht von der Länge desselben abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der erregende Elektronenstrahl in der Nähe des zwischen Außen-und Innenleiter angeordneten Steges in radialer Richtung in den Resonator eintritt, durch den hohlen Mittelleiter hindurchgeführt wird und dann auf den Außenleiter auftrifft.
2. Laufzeitröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine besondere Anode zum Auffangen des Elektronenstrahles vorhanden ist, wenn der Außenleiter des Resonators an der Durchtrittsstelle des Elektronenstrahles gitterförmig ausgeführt ist.
3. Laufzeitröhre nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektronenstrahlen zu beiden Seiten des Außen- und Innenleiter verbindenden Steges in den Resonator eingeschossen werden. q..
Laufzeitröhre nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Resonators rund oder eckig ausgeführt ist.
5. Laufzeitröhre nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß bei rechteckiger Ausführung des Resonators der Innen- oder Außenleiter an der Durchtrittsstelle des bzw. der Elektronenstrahlen, nach innen bzw. nach außen gekrümmt ist.