DE890972C - Laufzeitroehre zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen - Google Patents

Description

• Laufzeitröhre zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen Es isst bekannt, elektrische Wellen von sehr hoher Frequenz mit Hilfe sobgenannter Laufzeitröhren zu erzeugen, bei denen der Elektronenstrom in seiner Geschwindigkeit gesteuert wird. Zu Üiesen Röhren mit Geschwindigkeitssteuerung gehört auch @diie Klystronröhre, die ein mit einem Hohlraumresonator verbundenes Elektrodenpaar zur Modulation des Elektronenstrahles in seiner Geschwindigkeit sowie ein weiteres Elektrodenpaar besitzt, d a:s zum Auskoppeln der erzeugten Schwingungsenergie dient und gleichfalls mit einem Hohlraumresonator verbunden ist. Bei ;dieser Röhre, die grundsätzlich zur Erzeugung ultrakurzer Wellen gut geeignet ist, tritt die Schwierigkeit auf, idaß idie beiden H.ohlraumresonatoren sehr genau auf die gleiche Wellenlänge abgestimmt sein müssen, was durchaus nicht einfach zu erreichen ist. Die Erfindung betrifft nun eine neue Anordnung, durch welche diese Schwierigkeiten v:ermie den Nvefden und gleichzeitig ein hoher Wirku.ngsärad erzielt wird. Bei einer Laufzeitröhre zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen, bei ider ein Elektronenstrom (Elektronenstrahl) durch ein -steuerndes Elektrodensystem in seiner Geschwindigkeit modwliert wird und sodann ein zur Auskopplung ,dienendes Elektrodensystem @durcb:läuft, sind erfin-,dungsgemäß die vorzugswei@se aus je zwei in der Strahlrichtung a:ufein:anderfolgenden Elektroden gebildeten Elektrodiensysteme mit einem gemeinsamen Hohlraumreesonator gekoppelt, der:die Strahlenbahn umschließt. Dabei eind die Elektroden der beiden Elektrodermsysteme derart angeordnet und au@sgebilidet, @d.aß @die, Kapazität zwischen :den beiiden zur Modulation,di,enen:den Elektroden: :größer ist als die Kapazität zwischen den beiden, zur Auskopplung der erzeugten Schwingungsenergie dienendem. Elektroden. Es hat sich herausgestellt, idaß in,-an mit einer solchen Anordnung trotz der Einfachheit der Anordnung mit sehr gutem Wirkungsgrad ultrakurze Wellen- erzeugen kann. Die bei den bekanntem Klystronröhren vorhandenen Abstimm@schwierigkelten fallen bei der Anordnung der Erfindung weg.
• Die Anordnung nach der Erfindung ist .in Fig. 1 schematisch dargestellt. Der durch ein geeignetes Elektrodensystem erzeugte Elektronenstrahl i, wind durch die beiden Elektroden 2 und 3, zwischen welchen im Sahwingungszu!stand eine ultrahochfrequente Wechiselspannung Liegt,. in. _seiner Geschwindigkeit modluliert. Dann tritt er (durch den Raum q.; der von Wechselfeldern frei ist und innerhalb dessen die Geschwindigkcltsmodulation- in eine D-ichtemodulation umgewandelt wind'. Zn . dem Raum q. erfolgt gegebenenfalls eine gachbeisahleunigung mit Hilfe besonderer Hilfselektroden. Dann tritt der Elektronenstrahl im wesentlichen dichtemoduliert durch die beiden Elektroden 5 ,und 6 hindurch. Diese Elektroden dienen zum Auskoppeln der Schwingungseneirgie. Beide Elektrodenpaare sind. mit dem Hohlraumresonator 7 verbunden, der fair beide Elektrodensysteine gemeinsam ist. Die Kapazität zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 ist wesentlich kleiner als die Kapazität zwnschen dem Elektroden 2 ,und 3, vorzugsweise nur ein Bruchteil, z. B. 1/s bis 1/e dieser Kapazität. Im Schwingungszustand liegt also zwisahenden bei!den Elektroden 2 und 3 eine verhältnismäßig kleine, zwischen den Elektroden 5 und 6 eine verhältnismäßig große Spannung. Der Hohlraumresonator entnimmt mit Hilfe der beiden Elektroden 5 und, 6 Energie aus dem Elektronenstrahl und fuhrt einen Teil dieser Sahwingnungsenergie wieder zurück an die Elektroden a und 3, welche den Elektronenstrom steuern. Durch diese-Riickkopplung wird die Anordnung zu einem selbständig schwingfähigen Gebilide gemacht. Bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen dem zur Mo!dulatrion und dem zur Auskopplauxg düenendlen Elektrodensystem kleiner als rdtie axiale Ausdehnung dies Hohlraurnresonators. Diese Bemessung hat den Vorteil"daß man. unter Voraussetzung gleich großer beschleunIgenderGleichspann:ungen dem Hohlraurcnresonator einen kleineren Durchmesser geben und so einen besseren Wirkungsgrad erzielen kann.
• Eine sehr vorteilhafte praktische Ausführungsform des Erfirndungsgegenstand!es zeigt Fig. 2. In dieser bedeutet 8 die Elektronenquelle, g eine positiv, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf zao V vorgespannte Hilfselektrode. i o, und i i sind die beiden zur Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahles dienenden Elektroden. Sie-sind als leitende Innenbeläge vorzugsweise aus Metall auf der Innenfläche der aus Glas oder Keramik hergestellten Gefäßhülle 1¢ ausgebildet. Auf diebei@d@en Elektroden i.o und 1 i folgen die beiden zum Auskoppeln der Hochfrequenzenergie dienenden Elektroden 12 und 13 und die Auffang- bzw. Bremselektrode 15. Die Elektroden io und, ii liegen vorteilhafterweise auf -demselben Gleichpotential, z. B. auf -I- iaoo V. Zwischen den Elektroden ii und r2 findet idie Nachbeschleunigung der Elektronen Gtatt. Die Elektrode 12 hatdaher ein höheres Gleichpotential als sdie Elektrode rT, z. B. ein eolahes von 5000 V; dasselbe Gleichpotential habe .die Elektrode 13. Die Auffangelektrode hat bei -dem durgestellten Ausführungsbeispiel ein Potential von 2.5oo V. Die Gleichpotentiale werden über Drosseln an die entsprechenden Pole einer Gleichspannungsquelle gelegt. Zur kapazitiven Ankopplung des Resonanzkreises an die Elektroden im Gefäß ist die Gefäßwand an ihrer Außenseite mit entsprechenden Belegungen aus . Metall oder einem anderen leitenden Material versehen. Diese Belegungen 16, 17, 18 bilden, einen Teil -des Hohlraumresonators i9. Die Belegung 17 bewirkt außerdem nooh den kapazitiwen Kurzschluß zwischen den Elektroden i i .und 12, so daß zwisiohen diesen benden Elektroden kein Wechselfeld entsteht, sondern der von dieslen beiden Elektroden umschlossene Raum als feldfreier Lauf -raum.dient. Innerhalb dieses Laufraumes erfolgt die Umwandlung der Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahles in eine Dichtemoidulation. Mit 2o, ist ein metallischer Ring bezeichnet, dler in der Umgebung des Schlitzes zwischen Aden beiden Belägen 16 und- 17 verschoben werden kann, wodurch eine Kapazitätsändenung und Feinaibstimmunb erzielt werden kann. Die erzeugte Hoahfreque:nzenergie kann mit Hilfe einer Koppelischleife 21 aus .dem Hohlraumresonator entnommen werden. Anstatt die Elektroden als leitende Beläge auszubilden, kann man sie natürlich auch aus Blechen oder ähnlichem herstellen und mit beispielsweise gitterförmigen Querflächen versehen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Laufzeitröhre zur Erzeugung ultrakurzer elektri!Saher Wellen, beiiider ein Elektronenistrom durch ein; steuerndes Elektradensystem in seiner Geschwindigkeit mold'usiert wird und sedann ein zweites, zur Auskopplung der erzeugten Schwi.ngungsenergiedienendes Elektradensystem dürchsetzt, dadurch gekennzeichnet, @daß die Elektroden der belden Elektrodensysteme derart angeordnet und, -ausgebildet sind, idaß die Kapazität zwischen den beiden zur Modulation -dienenden Elektroden größer ist Tals ,die Kapazität zwischen dem beiden. zur Auskoppdung d.ienenden'Elektroden und daß beide Systeme mit einem gemeinsamen Hohlraumresonatorgekoppelt sind.
2. 2. Röhre nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß der Abstand zwischen dem zur Modulation und dem zur Auskopplung der erzeugten Energie dienenden Elektrodensystem kleiner ist als die Längenerstreckung ldes Hohlraumresonators.
3. 3. Röhre nach Anspruch i oder 2, dodurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle unid sämtliche Elektroden innerhalb. einer vakuum-,dichten Gefäßhülle aus Isolierstoff, insbesondere Glas oder Keramik, untergebracht sind, über welche der gemeinsam- H.ohlraumresonator ge- schoben ist. 4.. Röhre nach. Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Hohlraumresonator ;die Form eines an seinen beiden Enden abgeschlossenen Hohlzylinders hat, .der an seiner inneren Wand l:reisförm-ige Schlitze aufweist, die gegenübeir den Zwischenräumen zwischen den beiden zur Modulation bzw. zur Auskopplung diene:niden Elektroden liegen. j. Röhre nach Anspruch 3 un,d q., @dadurch ge- kennzeichnet, @daß die zur Modulation, bzw. zur Auskopplung der erzeugten Hochfrequenzenergie dienenden Elektroden zum Zweck der kapazi- tiven Kopplung mit dem Ho,h,lr:au.mresonator entweder zylintdrisch aiusgehildet sind od ier mit geeigneten zylindrischen Teilen versehen @sinid. 6. Röhre nach. Anspruch r bis 3,,dadurch ge- kennzeichnet, daß in der Elelztronenflugrichtwn@g gesehen die zweite ;der beiden zur Modulation dienenden Elektroden und die ;erste ;der beiden Auskoppl-ungsel,ektro,den sowie gegebenenfalls eine oder mehrere zwischen -diesen angeordnete Beschleu.nigungselektrolden z. B. duech den inneren WanUungsteil des Hählra,umreson,ators kapazitiv kurzgeschlossen sind, so daß im Betrieb zwischen ;dem modulierenden und -dem zur Energieabnahme dienenden Elektroden- system ein von Wechselfeldern freier Raum ent- steht.