DE881532C

DE881532C - Ultra-short wave circuit, in particular amplifier circuit, using a traveling wave tube with a waveguide

Info

Publication number: DE881532C
Application number: DEC2920A
Authority: DE
Inventors: Alfred Lerbs
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1948-06-12
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1953-07-02
Also published as: US2623129A; FR967962A; GB676630A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wanderfeldröhren! für fortschreitende Wellen,, die als Verstärker, Schwingungserzeuger und für den Empfang von Ultrakurzwellen Anwendung finden, könnenThe present invention relates to traveling wave tubes! for advancing waves, the are used as amplifiers, vibration generators and for receiving ultra-short waves, can

Die bekannten Wanderfeldröhren, besitzen einen Ein- und Ausgangskreis E, S, zwischen denen sich eine Verzögerungsleitung befindet, die von· einer fortschreitenden Welle mit der Geschwindigkeit v_v durchlaufen wird, und einen Elektronenstrahl, welcher parallel zur Verzögerungsleitung mit der gleichen Geschwindigkeit v_e wie der fortschreitenden Welle läuft, und der während seines ganzen Laufes von; E nach S mit dem Hochfrequenzfeld der Welle in Wechselwirkung steht.The known traveling wave tubes have an input and output circuit E, S, between which there is a delay line, which is traversed by a traveling wave at the speed v _v , and an electron beam, which is parallel to the delay line at the same speed v _e as the advancing wave runs, and which throughout its course of; E to S interacts with the high frequency field of the wave.

Diese Bedingung v_e = v_p stellt eine Unzuträglichkeit bei; den bisher bekannten. Röhren: dar, weil die Geschwindigkeit der Elektronen! proportional dem Quadrat der Beschleunigungsspannungen ist und eine Verminderung der Spannung nur in· dem Falle zulässig ist, wo dieiPhasetngeschwindigkeitfp in dam gleichen Maße verringert wird; Dies ist aber nicht nach Belieben möglich. Wenn z. B, die Verzögerungsleitung aus einer zylindrischen Wendel besteht, so müßte, um die Geschwindigkeit v_p herabzusetzen, der Windüngsabstand α verringert oder besser ihr Durchmesser d vergrößert werden (Fig. i, wo der Pfeil die Richtung des Elektronenstrahls' und der fortschreitenden Welle anzeigt; C ist die Kathode, E und 5" sind Ein- undThis condition v _e = v _p creates an inconvenience; the previously known. Tubes: represent because the speed of electrons! is proportional to the square of the acceleration voltages and a reduction in the voltage is only permissible in the case where the phase velocity fp is reduced by the same amount; However, this is not possible at will. If z. B, the delay line consists of a cylindrical helix, in order to reduce the speed v _p , the winding distance α would have to be reduced or, better, its diameter d increased (FIG. I, where the arrow indicates the direction of the electron beam and the advancing wave; C is the cathode, E and 5 "are inputs and

Ausgang der Verzögerungsleitung). Die Verminderung des Windungsabstand'es¹· hat eine Verschiebung des Wellenfeldes zur Folge, da die Wendel zusammengezogen wird und die Zunahme des WindungsdurchmesseirS' vergrößert die Entfernung· zwischen der Achse des Elektronenstrahls und der Verzögerungsleitung. Diese Unzuträgliichkeiten treten nicht nur in Wanderfeldröhren mit geradlinigem Elektronenstrahl auf, sondern auch bei ίο Wanderfeldröhren mit magnetischem Feld, in welchem sich eine Kreisbewegung über die geradlinige Bewegung der Elektronen überlagert.Output of the delay line). The decrease in the winding spacing ¹ · results in a shift in the wave field, since the helix is drawn together and the increase in the winding diameter 1 · increases the distance between the axis of the electron beam and the delay line. These inconveniences occur not only in traveling wave tubes with a straight electron beam, but also in ίο traveling wave tubes with a magnetic field, in which a circular movement is superimposed on the straight movement of the electrons.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile. Sie hat zum Gegenstand eine Wanderfeldröhre, die eine Emissionskathode und. als Anode eine Verzögerungsleitung in Form einer Wendel mit Ein- und Ausgangskreis besitzt, deren. Länge von dear Frequenz der Bmpfangswelle unabhängig ist. Die Emissionskathode und die Anode sind koaxial zueinander in der Weise angeordnet, daß die Achse der Kathode sich in Richtung der Achse der Anode zwischen deren Ein- und Ausgangskreis erstreckt. Die Kathode führt das Potential Null, während die Anode sich gegenüber der Kathode auf positivem Potential befindet.The present invention avoids the disadvantages mentioned. Its subject is a traveling wave tube, the one emission cathode and. as an anode a delay line in the form of a Has helix with input and output circuit, whose. Length of the frequency of the receiving wave independent is. The emission cathode and the anode are arranged coaxially to one another in such a way that that the axis of the cathode is in the direction of the axis of the anode between its input and output circle extends. The cathode has zero potential, while the anode is opposite to the Cathode is at positive potential.

Das Feld zwischen der Anode und Kathode ist so gerichtet, daß die Elektronen eine hin, und her gehende periodische Bewegung in senkrechterRichtung zu dar Fortpflanzungsrichtung der Welle ausführen und keine in Richtung der Wendelachse. Der Energieaustausch zwischen· den Elektronen! und der fortschreitenden Welle vollzieht sich mittels der transversalen Komponente dies Hochfrequenzfeldes. Die Fig. 2 zeigt die augenblickliche Verteilung des Hochfrequemzfeldes der Welle, die sich längs der zylindrischen Wendel H fortpflanzt. a, a_x zeigt die Lage der longitudinalen Feldkompooente, während die transversale Feldkomponente, welche senkrecht auf der Leitung steht, die periodische Pendelbewegung der Elektronen parallel zu b, b_± hervorruft. Die für die Biewegung der Elektronen notwendige Energie wird durch eine Gleichspannungsquelle geliefert. Wird ein magnetisches Steuerfeld gewählt, so beschreiben die Elektronan Bahnkurven in Ebenen senkrecht zur Achse (Fig. 3 b), wie sie bei ,einem Magnetron! mit geschlitzter Anode auftreten. Der Energieaustausch mit der Empfangswelle findet gleichfalls vom Einzum Ausgang der Wendel statt und steigert sich, da in jedem Augenblick neue Elektronen in Wechselwirkung mit der Welle treten. Es ist also nicht notwendig, daß· die Wellengeschwindigkeit auf der Verzögerungsleitung einen bestimmten Wert erhält. Es kann aiuch eine dritte zylindrische Elektrode koaxial mit dem beiden, anderen angeordnet werden:, die ein etwas höheres· Potential führt. Ist diese dritte Elektrode mit einer Emissionsschicht bedeckt, so kann, sie auch mit der ursprünglichen Kathode vertauscht werden,.The field between the anode and cathode is directed in such a way that the electrons make a reciprocating periodic movement in a direction perpendicular to the direction of propagation of the wave and not in the direction of the helix axis. The energy exchange between · the electrons! and the advancing wave occurs by means of the transverse component of this high frequency field. FIG. 2 shows the instantaneous distribution of the high frequency field of the wave propagating along the cylindrical helix H. a, a _x shows the position of the longitudinal field component, while the transverse field component, which is perpendicular to the line, causes the periodic pendulum motion of the electrons parallel to b, b _±. The energy required to move the electrons is supplied by a DC voltage source. If a magnetic control field is selected, the electrons describe trajectories in planes perpendicular to the axis (Fig. 3 b), as they are in a magnetron! occur with a slotted anode. The exchange of energy with the received wave also takes place from the entrance to the exit of the filament and increases because new electrons interact with the wave at every moment. It is therefore not necessary for the wave speed on the delay line to be given a specific value. A third cylindrical electrode can also be arranged coaxially with the other two, which leads to a slightly higher potential. If this third electrode is covered with an emission layer, it can also be exchanged for the original cathode.

Wird eine Hilfselektrode angewendet, so steht der Schwingungsvorgang der Elektronen, in Analogie zur BarkhausenrKurz-Schaltung. Die Elektronen, pendeln gleichfalls in Ebenen senkrecht j zur Wendelachse und werden durch die Hilfselektrode reflektiert. Sie pendeln, zwischen der Kathode und der Wendel, bis sie von der letzteren abgefangen werden. Der Energieaustausch zwischen: Welle¹ und Elektron· findet in der gleichen Weise wie bed Wahl eines magnetischen Steuerfeldes statt. Die Röhre- arbeitet im beiden Fällen als Verstärker, wenn die Periode der Pendelung mit der der Welle übereinstimmt, und wenn man nach vollem Energ.ieaustaiusch die Elektronen aus dem Wechselwirkungsraum etwa durch Absorption, durch die Wendel entfernt.If an auxiliary electrode is used, the oscillation process of the electrons is analogous to the Barkhausen short circuit. The electrons also oscillate in planes perpendicular j to the filament axis and are reflected by the auxiliary electrode. They oscillate between the cathode and the filament until they are caught by the latter. The exchange of energy between: wave ¹ and electron · takes place in the same way as when a magnetic control field is selected. The tube works as an amplifier in both cases when the period of the oscillation coincides with that of the wave, and when, after full energy exchange, the electrons are removed from the interaction space, e.g. through absorption, through the coil.

Die Röhre nach der Erfindung ist scheimatisch in Längs- und Transversalschnitt durch die Fig. 3 und in vollständiger Weise durch die Fig. 3 a dargestellt. E und 6" sind Ein- und Ausgang der Verzögerungsleitung. In ihrer Achse befindet sich die Kathode, welche durch eine Hilfsbatterie ch geheizt wird. Ein konstantes magnetisches Feld B läuft parallel zur Achse. Gegenüber der Kathode C führt die Wendel H ein positives Potential Vd; siie wirkt also als Anode. Ist B = O, so bewegen sich die Elektronen, direkt nach der Anode. Wenn B ziemlich hoch ist, bewegen die Elektronen, sich um die Kathode und besitzen außerdem eine periodisch schwingende Bewegung" zwischen H und C, wie Fig. 3. anzeigt- Der transversal« Schnitt der Fig.3b stellt die Wegkurven 1, 2, 3 der Elektronen dar. Während dieser Bewegung bleiben die Elektronen in dem gleichen Schnitt, d. h. siie bewegen sich nicht längs der Achse der Kathode oder des magnetischen Feldes. In der Fig. 3 a wird der Anschluß des Eingangs E und des Ausgangs S der Verzögerungsleitung H mit Hilfe der koaxialen Leiter L₁ und' L₂ bewerkstelligt. B₁ und5₂ stellen schematisch dile Polschuhe eines Elektromagneten dar, der das magnetische Feld B parallel zur Kathode schafft. U₁ und U₂ sind die Anschlußklemmen für die Heizbatterie. Die Wendel H und die Kathode C sind an eine Gleichstromquelle Vd angeschlossen.The tube according to the invention is shown schematically in longitudinal and transverse section through FIG. 3 and in its entirety through FIG. 3a. E and 6 "are the input and output of the delay line. The cathode is located on its axis, which is heated by an auxiliary battery ch . A constant magnetic field B runs parallel to the axis. Opposite the cathode C , the filament H has a positive potential Vd ; So it acts as an anode. If B = O, the electrons move directly after the anode. If B is quite high, the electrons move around the cathode and also have a periodic oscillating movement "between H and C, As Fig. 3 shows - The transverse section of Fig. 3b shows the path curves 1, 2, 3 of the electrons. During this movement, the electrons remain in the same section, ie they do not move along the axis of the cathode or the magnetic field. In Fig. 3a, the connection of the input E and the output S of the delay line H with the help of the coaxial conductors L ₁ and ' L _{2 is} accomplished. B ₁ and 5 ₂ schematically represent the pole pieces of an electromagnet which creates the magnetic field B parallel to the cathode. U ₁ and U ₂ are the connection terminals for the heating battery. The filament H and the cathode C are connected to a direct current source Vd.

In der Fig. 4 stellt die untere Kurve die augenblicklichen Werte der Transvarsalkomponente des Feldes längs der Wendel dar. In Wirklichkeit setzt sich das Feld von E gegen S fort, während die Bewegung der Elektronen in dem gleichen, transversalen Schnitt vor sich geht, in welchem sie durch die Kathode emitiert sind. Die transversale Komponente des Hochfrequenzfeldes·, die auf die Elektronen einwirkt, ändert sich also im Rhythmus der Hochfrequenz. Hieraus folgt, daß die Elektronen während ihrer Pendelbewegung zwischen H und C fast denselben! Bedingungen, unterworfen· sind wie in einem Magnetron mit nicht geschlitzter Anode nach Fig. 5. A ist die Anode, in deren Achse die Kathode C angeordnet ist. B ist das- magnetische Feld. 1, 2, 3 sind die Bahnen der Elektronen. Der Schwingungskreis, ist durch die lao Kreiiiskonstanten C₁, C₂ und die Selbstinduktion, L angedeutet und zwischen C und A geschaltet. In der radialen, Richtung zwischen C und A ist ein stationäres Hochfrequenzfeld' wirksam. Der Mechanismus für die Elektronenbewegung ist in beiden Anordnungen im Prinzip der gleiche.In Fig. 4 the lower curve represents the instantaneous values of the transvarsal component of the field along the helix. In reality, the field continues from E to S , while the movement of the electrons takes place in the same transverse section in which they are emitted through the cathode. The transverse component of the high-frequency field, which acts on the electrons, thus changes in the rhythm of the high-frequency. From this it follows that the electrons during their pendulum motion between H and C are almost the same! Conditions are as in a magnetron with a non-slotted anode according to FIG. 5. A is the anode, in the axis of which the cathode C is arranged. B is the magnetic field. 1, 2, 3 are the orbits of the electrons. The oscillation circuit is indicated by the circle constants C ₁ , C ₂ and the self-induction, L, and is connected between C and A. In the radial "direction between C and A" a stationary high-frequency field is effective. The mechanism for electron movement is in principle the same in both arrangements.

In der Schaltanordnung nach Fig. 3 ist es notwendig, daß die Dauer der Pendslbewegung der Elektronen gleich der Periode dar Wechselspannung ist. In der FormelIn the switching arrangement according to FIG. 3, it is necessary that the duration of the pendulum movement Electrons is equal to the period of the alternating voltage. In the formula

Ββαιιβ =Ββαιιβ =

λ cm λ cm

(ι)(ι)

ist λ die Wellenlänge der Welle in cm, gemessen in Luft, A" ein Koeffizient von¹ der Ordnung 12 000, der in: gewissen Grenzen je nach d'er Verteilung des Feldes im Enitladungsraum sich ändern kann.. Das magnetische Feld ist also in erster Linie durch die Länge dler Welle bestimmt. Die Anodenspannung U_a, die zwischen H und C besteht, kann näherungsweise berechnet werden, wenn man, den Wert von B und die Radien der transversalen Schnitte von. H und C kennt : λ is the wavelength of the wave in cm, measured in air, A "a coefficient of ^{1 of} the order 12,000, which can change within certain limits depending on the distribution of the field in the discharge space. The magnetic field is therefore in primarily determined by the length of the wave. The anode voltage U _a , which exists between H and C , can be calculated approximately if one knows the value of B and the radii of the transversal sections of. H and C:

U_a = 0,022 B°~n U _a = 0.022 B ° ~ n

ii - (~Vii - (~ V

(2)(2)

Sobald die Elektronen, eine gewisse Zahl von Schwingungen ausgeführt haben, ist es notwendig, sie aus dem Entladeraum zu entfernen. Das· kann dadurch erreicht werden, daß man den Elektronen eine Hilfsbewegung in dler Richtung gegen die Anode erteilt. Hierzu genügt eine schwache Neigung des magnetischen Feldes gegen die Kathode oder ein leicht streuendes magnetisches Feld'. Man kann gleichfalls die Streuung des kontinuierlichen Feldes benutzen, das mit Hilfe von speziellen Hilfskathodein oder einer geometrischen Asymmetrie im Aufbau der Röhre erhalten wird.As soon as the electrons have performed a certain number of oscillations, it is necessary to remove them from the unloading space. This can be achieved by using the electrons an auxiliary movement is given in the direction towards the anode. A slight inclination is sufficient for this of the magnetic field against the cathode or a slightly scattering magnetic field '. Man can also use the spread of the continuous field, which is achieved with the help of special Auxiliary cathode or a geometric asymmetry in the structure of the tube is obtained.

Für die Arbeitsweise der Röhre wäre eine Verzögerungsleitung an sich nicht notwendig. Es würde im Prinzip genügen, die Welle auf einer koaxialen Leitung laufen zu lassen, deren innerer Leiter die Kathode und deren äußerer Leiter die Anode bilden würde. Indessen, um eine genügende Dämpfung einer solchen Leitung zu erhalten und um sie genügend aperiodisch zu machen, müßte ihre Länge viel größer sein als diejenige der Verzögerungsleitung, und zwar in einem Verhältnis, welches gleich ist demjenigen zwischen Lichtgeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit, d. h. praktisch 10- bis 2omal größer. Das ist aber mit Rücksicht auf die Länge der Kathode praktisch schwer durchführbar, so daß eine Verzögerungsleitung aus den angegebeinen Gründen erforderlich ist.A delay line would be used to make the tube work not necessary in itself. In principle, it would suffice to place the shaft on a coaxial one Run line, the inner conductor of which is the cathode and the outer conductor of which is the anode would. However, in order to obtain sufficient attenuation of such a line and around it To make it sufficiently aperiodic, its length would have to be much greater than that of the delay line, namely in a ratio which is equal to that between the speed of light and phase velocity, d. H. practically 10 to 2 times larger. But that's with consideration practically difficult to carry out on the length of the cathode, so that a delay line from the is necessary for the stated reasons.

Wenn der Abstand der Windungen α der Wendel H groß^; ist gegenüber dem Abstand C—H, so wird das elektrische Gleichfeld in der Richtung der Achse nicht gleichförmig. Das kann zu einem geringeren Wirkungsgrad im Energieaustausch führen. Die Fig. 6 stellt eine derartige Feldverteilung dar, in der die punktierten Linien die Kraftlinien bedeuten. Man kann indessen den. Einfluß des Abstandes der Windungen völlig kompensieren, wenn man die Wendel H mit einem Zylinder umgibt, der auf einer höheren. Spannung als derjenigen der Wendel-Anode gehalten wird. Wird die Spannung derart gewählt, daß die Wendel als äquipotentiale Elektrode betrachtet werden kann, so· bleibt die Feldverteilung in der Richtung der Achse konstant und entspricht etwa der Fig. 7. Wenn. man andere Werte für die Spannung wählt, erhält man Felder, die eine Zwischeniform zwischen denjenigen der Fig. 6 und¹ 7 besitzen!. Man kann: also mittels der Elektrode P auf die Elektronembewegung einwirken' und sie regeln.If the distance between the turns α of the helix H is large ^; is opposite to the distance C - H, the constant electric field does not become uniform in the direction of the axis. This can lead to a lower efficiency in energy exchange. Fig. 6 shows such a field distribution in which the dotted lines represent the lines of force. One can meanwhile. Completely compensate for the influence of the distance between the windings if the helix H is surrounded by a cylinder that is on a higher. Voltage is maintained as that of the helical anode. If the voltage is selected in such a way that the helix can be viewed as an equipotential electrode, the field distribution in the direction of the axis remains constant and corresponds approximately to FIG. If other values for the voltage selected fields is obtained, having a Zwischeniform between those of FIGS. 6 and ¹ 7 !. One can: thus act on the electron movement by means of the electrode P and regulate it.

Die Kathode C und der Außenzylinder P können auch miteinander vertauscht werden, wie es^; in. der Fig. 8 dargestellt ist. Eine derartige Anordnung erhält dann Bedeutung, wenn der Energieverlust in der Röhre beträchtlich ist und eine unzulässige Erhitzung der Kathode, durch Aufprall von Elektronen erfolgt (Rückwirkungsheizung). Man hat alsdann die Möglichkeit, nur einem Teil der Kathode aktiv zu machen, z. B-. aim enges Band C₁ (Fig. 9) parallel zur Achse. Obgleich die Elektronen in dem gleichen transversalen Schnitt verbleiben, bewegen sie sich in diesem Schnitt um die Achse in Richtung des Pfeiles 2, so daß' eventuell ein Abprall der Elektronen an- dem nicht emitierendem Teil der Kathode C erfolgen kann.The cathode C and the outer cylinder P can also be interchanged with one another, as ^; is shown in FIG. 8. Such an arrangement becomes important if the energy loss in the tube is considerable and the cathode is heated inadmissibly due to the impact of electrons (reaction heating). You then have the option of making only part of the cathode active, e.g. B-. aim narrow band C ₁ (Fig. 9) parallel to the axis. Although the electrons remain in the same transverse section, they move around the axis in the direction of arrow 2 in this section, so that the electrons may bounce off the non-emitting part of the cathode C.

Man kann eine Pendelbewegung der Elektronen auch durch die Schaltanordnung nach Fig. 7 erhaltein, ohne daß ein magnetisches Feld erforderlich ist, indem an die Elektrode; P eine negative Spannung in bezug auf die Kathode angelegt¹ wird, während die Wendel eine positive Spannung erhält. Die Elektronen werden alsdann durch die negative Elektrode P reflektiert und pendeln zwischen P und der Kathode C, bis sie durch die Wendel H abge,'-fangen werden. Hierbei kann, sich die Wendel beträchtlich erhitzen, da ihre verlängerte Form nicht vorteilhaft ist, um, die Wärme abzuführen. Es ist also' vorteilhafter, ein Spezialgitter zu ge¹-brauchem, um die Bewegung der Elektronen zu beschleunigen und. die Wendel H durch Anlegen. einer negativen Spannung zur Reflektionselektrode umzuwandeln. In: diesem Falle kann der positiven Elektrode eine günstige Form gegeben werden., um die Wärme abzuführen. Um das Gleichfeld;¹ in, der axialen Richtung zwischen diesem Spezialgitter und der Wendel gleichförmig zu machen:, kann man der Elektrode P eine hohe negative Spannung geben¹. In Fällen, wo eine gute Wärmeableitung erstrebt wird, kann es vorteilhaft sein:, die Kathode C außerhalb zu legen, die Elektrode. P in die Systemachsel und einem positiven. Gitter eine möglichst große Oberfläche zu geben, während der Durchmesser der Wendel gering bleibt.A pendulum motion of the electrons can also be obtained by the switching arrangement according to FIG. 7, without the need for a magnetic field, by contacting the electrode; P a negative voltage is applied ¹ with respect to the cathode, while the coil receives a positive voltage. The electrons are then reflected by the negative electrode P and oscillate between P and the cathode C until they are intercepted by the helix H. Here, the coil can heat up considerably, since its elongated shape is not advantageous in order to dissipate the heat. It is thus' advantageous to accelerate a special grid to ge ¹ -brauchem the movement of the electrons and. the helix H by applying. to convert a negative voltage to the reflection electrode. In this case, the positive electrode can be given a favorable shape to dissipate the heat. To the constant field; ¹ in, to make the axial direction between this special grid and the helix uniform: one can give the electrode P a high negative voltage ¹ . In cases where good heat dissipation is sought, it can be advantageous: to put the cathode C outside the electrode. P in the system axis and a positive. To give the grid as large a surface as possible, while the diameter of the helix remains small.

Ebenso' kann die Verzögerungsleitung am Stelle einer einfachen Wendel die Form, einer bifilaren Leitung erhalten.Likewise, the delay line can have the shape of a bifilar instead of a simple helix Management received.

Man kann' mit diesen Röhren eine Verstärkung selbst in dem Falle erhalten, wo die Schwingungsperiode der Elektronen offensichtlich geringer ist als die der durchlaufendem Welle,. Hieraus folgt, iao daß diese Röhren mit relativ niedrigen; Gleichspannungen bei sehr hohen Frequenzen und! genügend großen Abständen, der Elektroden arbeiten: können, da für einen festen Abstand die Spannungen proportional dem Quadrat der Schwingungsfrequenzen deir Elektronen) sind.A gain can be obtained with these tubes even in the case where the period of oscillation of the electrons is obviously smaller than that of the passing wave. From this it follows, iao that these tubes with relatively low; DC voltages at very high frequencies and! enough large distances, the electrodes work: can, since the voltages for a fixed distance proportional to the square of the oscillation frequencies of the electrons).

Die Elektronen können ihre Energie dem Wechselfeld der Welle bei schwachen Wechselspannungen nur in kleinen Mengen übertragen. Infolgedessen ist eine große Zahl von Schwingungen für jedes Elektron erforderlich, welches seine Energie abgibt. Es ist also zweckmäßig, daß dia Schwingungsperiode d!er Elektronen, dia ihre Energie abgeben, konstant und unabhängig von. der Amplitude ist, und daß dia Elektronen- die nicht die gewünschte ίο Phase besitzen, d.h. diejenigen, welche Energie dem Hochfrequenzfeld entnehmen, in Elektronen umgewandelt werden, dia die richtige Phase besitzen. Man erreicht dies, indem man¹ z.B. das Reflektionsfaid durch ein Hilfsgitter mit regelbarer Spannung deformiert.With weak alternating voltages, the electrons can only transfer their energy to the alternating field of the wave in small quantities. As a result, a large number of vibrations are required for each electron that releases its energy. It is therefore useful that the period of oscillation of the electrons, which give off their energy, is constant and independent of. the amplitude is, and that the electrons which do not have the desired phase, ie those who take energy from the high-frequency field, are converted into electrons, which have the correct phase. This is achieved by ^{deforming the reflection filter 1,} for example, by means of an auxiliary grid with adjustable voltage.

Aus der Tatsache, daß· dia Röhren symmetrisch sind, folgt, daß eine Verstärkung ebensogut für eine Welle stattfinden kann, die sich von E nach 5 fortbewegt, wie für eine Welle, die sich umgekehrt von S gegen, E bewegt. Der Eingang und der Ausgang¹ sind' also vertauschbar. Dies· kann zur Selbsterregung führen, wann z. B. infolge ungenügender Anpassung des Nutzkreises am Ausgang der Verzögerungsleitung ein Teil der Energie eins Reflektion erfährt und von S nach E zurückkehrt.From the fact that the tubes are symmetrical, it follows that amplification can take place just as well for a wave moving from E to 5 as for a wave moving inversely from S to E. The input and output ¹ are therefore interchangeable. This · can lead to self-excitement, when z. B. as a result of insufficient adaptation of the useful circle at the output of the delay line, part of the energy experiences a reflection and returns from S to E.

Um die Gefahren: der Selbsterregung zu verringern, kanu man die Röhren asymmetrisch machen, was aber zur Folge hat, dlaß Eingang und Ausgang nicht mehr vertauscht werden können. Eine gewisse Unsymmetrie der Röhre mit magnetischem Feld wird dadurch erhalten,, daß die Elektronen um die Systemachse der Röhre eine Bewegung parallel zu einer Windung dar Wendel' vollführen (s. die Fig. 3 und 9). Wenn diese Bewegung in derselben Richtung wie die Fortpflanzung der Welle vor sich geht, und zwar von E nach S, so ist sie der Richtung der Fortpflanzung von S nach E der reflektierten Walle entgegengesetzt. Hieraus folgt, daß für die Schwingungsfrequenz der Elektronen gegenüber der' einfallenden Welle und der reflektierenden' Welle verschiedene Bedingungen entstehen. Wenn also eine Frequenz derart geregelt ist, daß sie für die Welle von E nach 5* vorteilhaft ist, so wird sie für die Welle, dia sich im entgegengesetzten Sinne bewegt, weniger günstig sein. Die Röhre ist alsdann unsymmetrisch. Wenn diese Unsymmetrie nicht genügt oder wenn sie von Anfang an nicht besteht, wie das dar Fall ist für Röhren ohne magnetisches Feld, so· müssen die Röhren durch künstliehe Einrichtungen¹ unsymmetrisch gemacht warden. Prinzipiell kann, man dieses Ergebnis erhalten, wenn man kontinuierlich oder absatzweise die Arbeitsbedingungen längs der Röhre von E nach 6" in einer derartigen Waise abändert, daß die Abänderung in der Nachbarschaft vom E für schwache Wechselspanniungen undi nahe bei 6¹ für sehr hohe - Spannungen sich vorteilhaft auswirkt. Man kann hierfür z. B. dem Abstand der Windungen der Wendel in der Nähe von E relativ groß· machen und ihn gegen S hin abnehmen) lassen. Nur bei hohen Wechselspannungen erhält man für einen geringen! Abstand zwischen den Windungen einen wirksamen Energieaustausch zwischen dien Elektronen und Walle. Man kann auch zu einer Reflektionselaktrode· greifen, die aus mehreren, zwischen E und B gelegenen Elektroden besteht, die mit verschiedenen Reflektionsspannungen arbeitet. Man erhält in diesiem Falle die gewünschte Asymmetrie, wenn man absatzweise oder in fortlaufender kontinuierlicher Weise dien· Abstand und die Dirnensionen dieser Elektroden ändert.In order to reduce the dangers of self-excitation, the tubes can be made asymmetrical, but this means that the input and output can no longer be interchanged. A certain asymmetry of the tube with the magnetic field is obtained because the electrons move about the system axis of the tube parallel to one turn of the helix (see FIGS. 3 and 9). If this movement is in the same direction as the propagation of the wave, namely from E to S, it is opposite to the direction of propagation from S to E of the reflected wave. From this it follows that different conditions arise for the oscillation frequency of the electrons compared to the 'incident wave and the reflecting' wave. If a frequency is regulated in such a way that it is advantageous for the wave from E to 5 *, it will be less favorable for the wave which moves in the opposite direction. The tube is then unbalanced. If this asymmetry is not sufficient or if it does not exist from the start, as is the case for tubes without a magnetic field, the tubes must be made asymmetrical ^{by artificial means 1.} In principle, this result can be obtained if one continuously or intermittently changes the working conditions along the tube from E to 6 "in such an orphan that the change in the vicinity of E for weak AC voltages and close to 6 ¹ for very high voltages For this purpose, for example, the distance between the turns of the helix can be made relatively large in the vicinity of E and it can be reduced towards S. Only with high alternating voltages one obtains a for a small distance between the turns Effective exchange of energy between the electrons and the wall You can also use a reflection electrode, which consists of several electrodes located between E and B and which works with different reflection voltages The distance and dimensions of these electrodes change continuously.

Claims

PATENT CLAIMS:

I. Ultra-short-term circuit, in particular amplifier circuit, using a Traveling wave tube with a waveguide, consisting of a cathode and concentric to it arranged acceleration electrode (anode), which is aperiodic and extends from the Input to output circle · extends, characterized in that the waveguide as Delay line is formed and that between the electrodes of the delay line an electric field or a magnetic field in the direction of the delay line and is dimensioned such that the electrons oscillate between the Run electrodes and interact with the high frequency field of the wall.

2. Tube for use in a circuit according to claim 1, characterized in that one or more, in particular perforated auxiliary electrodes coaxially to the electrodes of the Delay line are provided.

3. Tube for use in a circuit according to claim 1, characterized in that an auxiliary electrode of positive potential with respect to the anode coaxial with the anode and the cathode lies.

4. Tube according to claim 2, characterized in that an auxiliary electrode with a negative Potential with respect to the cathode is arranged coaxially outside 'the latter.

5. Tube according to claim 4, characterized in that the delay line is on one negative potential is held and a grid with positive potential between the Delay line and cathode is connected.

6. Tube according to claim 2, characterized in that that an auxiliary electrode with negative Potential is arranged in the axis of the system, the delay line has a negative potential, and a grid with positive po- potential is connected between the delay line and cathode.

7. Tube according to claim 2 to 6, characterized in that that the reflection field of the electrode by means of an auxiliary grid with adjustable Potential is deformed.

8. Tube according to claim 2 to 7, characterized in that that means are provided to correct the reinforcement along the propagation path to make the shaft asymmetrical.

9 · Tube according to claim 8, characterized in that the delay line is a Variable pitch helix.

ok Tube according to Claim g, characterized in that several electrodes are distributed between the input and output and have different reflection voltages.

Referenced publications: French patent specification No. 799521.

1 sheet of drawings

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