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Durch Mitnahme stabilisierter, selbstschwingender Ultrakurzwellengenerator,
bei welchem eine Elektronenströmung in einer Generatorstrecke (Leistungsstrecke)
Energie an ein Schwingungsfeld abgibt Die Erfindung betrifft die Stabilisierung
der Frequenz eines selbstschwingenden Ultrakurzwellengenerators durch Mitnahme.
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Die Mitnahme der in einer Entladungsstrecke eines Hochfrequenzgenerators
erzeugten Schwingung beruht auf der Herstellung eines Blindleitwertes parallel zu
den Klemmen des an die Entladungsstrecke angeschlossenen Schwingkreises des mitzunehmenden
Generators. Dieser Blindleitwert stellt sich dabei von selbst auf einen solchen
Wert ein, daß die Änderung des Eigenblindleitwertes des Generators kompensiert wird
und der resultierende Blindleitwert den Wert Null behält. Die Änderung des Mitnehmerblindleitwertes
geschieht im Zusammenhang mit der Phasenbeziehung zwischen der Generatorschwingung
und derSteuerschwingung. Diese bekannten physikalischen Zusammenhänge sollen an
Hand der Abb. i betrachtet werden. In dieser Abbildung bezeichnet G, den Wirkleitwert
der Entladungsstrecke und Y, den Blindleitwert derselben. Der Blindleitwert des
an die Entladungsstrecke angeschalteten Schwingungskreises ist mit Yk bezeichnet.
Der Wirkleitwert GL umfaßt den vom angekoppelten Verbraucher und von der Kreisdämpfung
herrührenden Leitwert. Das mitnehmende System besitzt einen Wirkleitwert G", und
einen Blindleitwert Y.. Wenn das Mitnehmersystem nicht vorhanden ist, stellt sich
eine Generatorfrequenz ein, für welche die Beziehung gilt: Yk + Y,
= o. Die Amplitude schaukelt sich auf einen Wert auf, bei welchem die Beziehung
GL + G, = o besteht. Grurndsätzlich sind Ge und
auch
Y, amplitudenabhängig. Mit der Gesamtleistung, die im System umgesetzt wird, stehen
diese Leitwerte in engem Zusammenhang. Dies kommt zum Ausdruck, wenn man die Quotienten
5e : ZC = G, betrachtet. Mit (3#, fassen wir die Wirk- und Blindkomponente
in einen komplexen Gesamtleitwert der Elektronenstrecke zusammen. Wenn ein Mitnahmesy
stem mit dem komplexen Leitwert e",, der sich aus dem Wirkleitwert G"@ und dem Blindleitwert
Y"L zusammensetzt, parallel geschaltet wird, so gilt für den Mitnahmebereich die
Beziehung: Yk + Ye + Y," = ö.
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Auf Grund des Bestehens einer gegenläufigen Aufeinanderfolge der induktiven
und der kapazitiven Leitwerte für die beiden um i So' versetzten möglichen Phasenlagen
zwischen der Schwingung des mitgenommenen und des Mitnehmersystems stellt sich stets
von selbst als stabile Phasenlage diejenige ein, die die Blindleitwertsänderungen
des Generatorsystems selbsttätig ausgleicht, solange die Mitnahme stattfindet. Für
den komplexen Leitwert des Mitnalimesvsterns gilt die Beziehung
Die Mitnahmefähigkeit des Mitnahmesystems wird um so größer, je größer der Blindleitwert
Y," ist. Setzt man voraus, daß das Mitnahmesystem an der gleichen Wechselspannung
it wie das Generatorsystem liegt, so ergibt sich daraus, daß das Mitnahmesystem
einen verhältnismäßig starken Strom führen muß. Man kommt mit einem geringeren Strom
3," aus, wenn es gelingt, die '#NTechselspannung für das Mitnahmesystem heraufzutransformieren.
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Es sind bereits Schaltungen bekannt, bei denen die Schwingung eines
Generators dadurch mitgenommen und mit der Frequenz eines Steuersystems in Übereinstimmung
gebracht wird, daß dem Generator von außen eine Mitnahmespannung aufgedrückt wird.
Diese bekannten Anordnungen haben aber den Nachteil, daß die volle Mitnahmeleistung
als Steuerleistung aufgebracht werden muß.
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Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieses , Nachteils und die
Stabilisierung der Frequenz der im Generator erzeugten Schwingung durch Mit- j nahrne
ohne Belastung des Mitnehmersystems.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem durch Mitnahme stabilisierten,
selbstschw-ingernden Ultrakurzwellengenerator, bei welchem eine Elektronen Strömung
in einer Generatorstrecke (Leistungsstrecke (Energie an ein Schwingungsfeld abgibt,
dadurch erreicht, daß die in der Generatorstrecke fließende Elektronenströmung oder
ein Teil derselben zuerst eine vorzugsweise fremdgesteuerte Steuerstrecke (Mitnehmcrstrecke)
durchläuft, welche von der Generatorschwingung praktisch unabhängig ist, derart,
daß die Elektronenströmung oder ein Teil derselben anschließend in die Generatorstrecke
in Form von periodischen Impulsen aus Ladungsträgergruppen eintritt. Als durch Mitnahme
zu stabilisierende Generatorsysteme kommen in erster Linie Bremsfeldsysteme, Magnetron
Systeme und selbstschwingende Dioden in Frage. ' wobei die Impulsfrequenz der Ladungsträger
und die Generatorfrequenz insbesondere in einem rationalen Verhältnis zueinander
stehen sollen. Die Steuerung der Elektronenströmung kann beispielsweise durch Dichte-
oder durch Geschwindigkeitsmodulation erfolgen.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise einer solchen Anordnung sei vorausgeschickt,
däß man bei allen Ultrakurzwellengeneratoren davon ausgehen kann, daß der die Schwingungsleistung
liefernde Teil der Elektronenströmung aus mehr oder weniger ausgeprägten Ladungsscheiben,
d. h. aus Impulsen in Form von Ladungsträgergruppen, besteht: Die Phasenbeziehung
zwischen der am Generatorsystem auftretenden Wechselspannung I C und den von diesem
Generatorsystem hervorgebrachten Ladungsscheiben ist durch die an den Generator
angekoppelte Last gegeben. Hingegen wird die Mitnahme durch Beeinflussung der Phase
zwischen der Wechselspannung 2C und den vom Steuersystem gelieferten Ladungsscheiben
erzielt. Es besteht dabei die Möglichkeit, für das Steuersystem eine besondere Elektronenquelle
vorzusehen oder die die Mitnahme bewirkenden Ladungsscheiben der Kathode des Generatorsystems
zu entnehmen. Auch im zweiten Fall ist es berechtigt, von zwei Arten von Ladungsscheiben
zu sprechen, indem die die Mitnahme bewirkenden Ladungsscheiben diejenigen sind,
welche unmittelbar aus dem Steuersystem in die Kammer bzw. den Hohlraumresonator
des Generatorsystems eintreten, während sie als Ladungsscheiben des Generators im
Fall einer Bremsfeld-oder Magnetronröhre sich nach mehrmaligem Hinundlierpendeln
formen und in die Generatörphase legen. Da nun Y," von der Eintrittsphase der Ladungsscheiben,
die aus dem Steuersystem kommen, gegenüber der Generatorwechselspannung abhängt,
ist diese Phasenstellung der ausgleichende Faktor zur selbsttätigen Herstellung
der Beziehung Yk + Yi + Y," = o für die Mitnehmerfrequenz.
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In den Abb.2 bis 12 sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des
Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
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Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Elektrodensystem: welches
von einem Glasgefäß G umschlossen ist. Das Elektrodensystem soll eine im Vergleich
zu seinen Querschnittsabmessungen große Längsausdehnung senkrecht zur Zeichenebene
besitzen. Kennzeichnend für die Anordnung sind zwei innerhalb bzw. außerhalb des
Vakuumgefäßes liegende Resonanzhohlräume. Das Elektrodensystem besteht aus einer
langgestreckten mittelbar geheizten Glühkathode k, der ein Tastgitter T vorgelagert
sein kann. In der Richtung der Elektronenströmung folgt hierauf ein betriebsmäßig
auf positivem Potential gehaltenes Beschleunigungsgitter Bt, eine erste Verzögerungselektrode
VJ, ein zweites Beschleunigungsgitter B2 und eine zweite Verzögerungs- oder
Bremselektrode h2. Die Verzögerungselektrode V1 ist als Steggitter ausgebildet,
welches in eine das Vakuumgefäß durchsetzende Wand W eingearbeitet ist. Das zweite
Beschleunigungsgitter B2 ist mit Fortsätzen
W2 versehen, welche
zusammen mit der Wand W einen auf die zu erzeugende Frequenz abgestimmten Resonanzhohlraum
II umschließen und mit der Wand W kapazitiv kurzgeschlossen sind. An die erste Beschleunigungselektrode
Bi sind Metallflächen W1 ausgesetzt, welche zusammen mit der Wand W einen zweiten
Resonanzhohlraum 1 umschließen, welcher auf die Mitnehmerfrequenz abgestimmt ist.
Diese Mitnehmerfrequenz kann mit der Betriebsfrequenz übereinstimmen oder einen
ganzzahligen Bruchteil derselben darstellen. Die Entladungsstrecke wird der Länge
nach von einem konstanten Magnetfelddurchsetzt, welches beispielsweise von einem
permanenten Magneten erzeugt werden kann. Der magnetische Widerstand kann dadurch
herabgesetzt werden, daß an die Bremselektroden bzw. an die Beschleunigungselektroden
oder an die Kathode ferromagnetische Körper angesetzt werden. Die Anfachung des
Mitnehmersystems erfolgt durch eine Kopplungsschleife S1, welcher die Steuerspannung
zugeführt wird. Die Auskopplung der Schwingleistung erfolgt zweckmäßig mittels einer
zweiten Kopplungsschleife S2, die in der Nähe der Stirnseite des Resonanzhohlraumes
II angeordnet ist. Die von der Kathode ausgehenden Elektronen, deren Zahl durch
das Tast- oder Modulationsgitter T beeinflußt werden kann, werden durch das erste
Beschleunigungsgitter Bi beschleunigt und dann vor dem ersten Verzögerungsgitter
V1, welches zu diesem Zweck vorzugsweise eine gegen das Beschleunigungsgitter Bi
negative Vorspannung erhält, wieder abgebremst und treten mit geringeren Geschwindigkeiten
in das aus den Elektroden VJ, B2, h2 bestehende Bremselektrodensystem ein, wo sie
in an sich bekannter Weise Pendelungen um das Beschl,eunigungsgitter B2 ausführen.
Der zwischen den Elektroden B2 und V2 liegende Umkehrraum ist hierbei frei vom Wechselfeld.
Die Bremselektrode h2 kann mit einer die Abgabe von Sekundärelektronen erleichternden
Oberfläche versehen werden, so daß durch die an der Bremselektrode auftreffenden
falschphasigen Elektronen Sekundärelektronen ausgelöst werden. Der Zweck der Elektronenbeeinflussung
in der Wechselfeldstrecke I ist der, aus der ursprünglich aus der Kathode kontinuierlich
herauskommenden Strömung mehr oder weniger ausgeprägte Konvektionsstromimpulse am
Eintrittsgitter in die Bremsfeldstrecke herzustellen. Dies geschieht vorzugsweise
durch den Vorgang der sogenannten Feldfokussierung oder aber durch eine Elektronenausscheidung
durch dias Wechselfeld. Der die Schwingleistung liefernde Generator besteht in diesem
Fall aus dem Bremselektrodensystem V1, B2, Tlz, während das die Mitnahme bewirkende
Steuersystem aus der Kathode K, dem Beschleunigungsgitter Bi und der an diese anschließenden,
vom Wechselfeld erfüllten Strecke zwischen den Elektroden Bi und h1 besteht. Für
beide Entladungsstrecken ist somit eine gemeinsame Kathode vorhanden.
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Eine Abwandlung der in Abb. a beschriebenen Röhre zeigt die Abb.3,
in welcher dieselben Bezugszeichen verwendet sind, sofern es sich um gleiche Teile
handelt. Wesentlich ist die Verwendung der Elektroden B2, h2 als Begrenzungselektroden
des Resonanzhohlraumes II und die Einschaltung eines praktisch wechselfeldfreien
Umkehrraumes U zwischen den beiden Resonanzhohlräumen I und II. Der Unterschied
zwischen den Abb. z und 3 besteht somit in folgendem: Im Fall der Abb. a folgt auf
den mit der Elektrode V1 endigenden Vorsteuerraum die Leistungskammer II, d. h.
das Generatorsystem und dann der wechselfeldfreie Umkehrraum zwischen den Elektroden
Bz und h2; wenn h2 als sekundäremissionsfähige Prallelektrode ausgebildet ist, geht
die Sekundärelektronenentladung im wechselfeldfreien Raum vor sich. Demgegenüber
folgt bei der Anordnung nach Abb. 3 auf den wieder mit V1 abschließenden Vorsteuerraum
zuerst der Umkehrraum U und dann erst die Leistungskammer bzw. -strecke I1. Dadurch
wird eine bessere Trennung der beiden Kreise I und II erzielt, während die Rückwirkung
des mitgenommenen Systems auf das Mitnehmersystem geringer wird. Eine Sekundäremission
der Elektrode h2 steht bei einer Anordnung nach Abb. 3 unter dem Einfluß des Wechselfeldes,
eine Sekundäremission von V1 hingegen nicht.
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Während die Vorsteuerung der in das Bremselektrodensystem eintretenden
Elektronen im Fall der Anordnung nach Abb. 2 und 3 durch Feldfokussierung oder durch
hochfrequente Tastung der am Tastgitter T liegenden Sperrspannung erfolgt, vollzieht
sich in der Anordnung gemäß Abb. q. die Fokussierung in einem Laufraum, der von
einer zylindrischen Elektrode Z umschlossen wird. Der Resonanzraum I wird in diesem
Fall durch zwei Beschleunigungselektroden Bi und Bi' begrenzt. Gegenüber dem bekannten
Klystron weist diese Anordnung folgende Unterschiede auf: Die Leistungskammer II
ist galvanisch unterteilt und von Elektroden mit verschiedenen Potentialen begrenzt.
Ferner ist das Potential der Endelektrode h2 so niedrig, daß zumindest ein großer
Teil der Elektronen, welche die Leistungskammer durchlaufen haben und sich in Richtung
nach h2 bewegen, vor der Verzögerungselektrode T'2 zur Umkehr gezwungen werden (die
Entladungsstrecke zwischen B2 und V, ist der Umkehrraum) und die Pendelurigen um
B2 ausführt. Die Elektrode V2 nimmt. lediglich die falschphasigen Elektronen auf,
während beim bekannten Klystron möglichst die gesamte Elektronenströmung von der
Endelektrode aufgenommen wird. An Stelle von VQ kann auch, wie in den Anordnungen
nach Abb. 2 und 3, eine emittierende Elektrode treten.
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Bezüglich der Potentiallage der Kathode gegenüber dem Eintrittsgitter
der Leistungskammer ist folgendes zu sagen: Befindet sich die Kathode auf ungefähr
demselben Potential, so treten die Elektronen mit kleiner Geschwindigkeit in die
Leistungskammer ein und nehmen am Bremsfeldentladungsvorgang teil. Wenn das Kathodenpotential
sehr viel tiefer ist, so fliegen die Ladungsscheiben durch die Leistungskammer glatt
hindurch und nehmen am
Bremsfeldentladungsvorgang nicht teil, sondern
verursachen nur einen gewissen Mitnehmerleitwert. Die Elektronen für den Bremsfeldentladungsvorgang
stammen dann aus der Sekundäremission, die entweder an h2 oder an T11 oder an diesen
beiden Elektroden ausgelöst wird. Eine hohe Elektronengeschwindigkeit begünstigt
daher die Sekundärelektronenauslösung. Wie schon erwähnt, kann die Verzögerungselektrode
V2 entweder eine nicht emittierende Elektrode oder eine emissionsaktive Elektrode
(Sekundärkathode, Glühkathode, Photokathode) sein. Die Elektrode T12 ist in jedem
Fall so anzuordnen, daß die von ihr ausgehenden oder von ihr abgebremsten Elektronen
zur Beschleunigungselektrode B2 zurückfliegen und nicht etwa zu anderen Auffangelektroden
wegreflektiert werden. Die Elektroden Vi, B2, T12, die das Bremselektrodensystem
bilden, sind in solchen Abständen anzuordnen und an solche Spannungen zu legen,
daß eine Bremsfeldschwingung zustande kommt. Ein Nachweis dafür, :daß die Röhre
in dieser Weise arbeitet, kann dadurch erbracht werden, daß die Steuerschwingung
abgestellt wird; der die Leistungskammer enthaltende Teil der Röhre schwingt dann
allein als Bremsfeldsystem weiter.
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Abb. 5 zeigt einen Quer- und Längsschnitt durch eine Anordnung, welche
ähnlich der Abb. a aufgebaut ist. Die die Verzögerungselektrode T12 enthaltende
Wand unterteilt das Vakuumgefäß G der Länge nach und hat Flansche W, welche zur
kapazitiven Kurzschlußkopplung mit parallel laufenden Flächen der die Leistungskammer
II begrenzenden Wand W2 und der außerhalb des Vakuumgefäßes befindlichen Wand W1
der Steuerkammer I dienen. Eine. Abstimmung der Steuerkammer ist nunmehr durch Verformung
der Wand W1 leicht möglich. Das Längsmagnetfeld wird durch die Pole N und S erzeugt.
Zur Verringerung des: magnetischen Widerstandes ist an die Endelektrode ein Eisenkörper
F von beispielsweise T-förmigem Querschnitt angesetzt, der bis an die Gefäßwand
heranreicht. Aus demselben Grund können auch die mit Wi bezeichneten, an die Beschleunigungselektrode
Bi angesetzten Flächen, insbesondere der Körper F', aus ferromagnetischen Stoffen
hergestellt werden. Die Kathode K ist für das Steuersystem, welches mit Feldfokussierung
arbeitet, und das Bremselektrodensystem gemeinsam; das Steuersystem ist als impulsgetastete
Kathode für das Bremselektrodensystem aufzufassen. Es ist jedoch auch möglich, an
Stelle der Bremselektrode V, eine zweite Glühkathode bzw. eine Glühkathode mit vorgelagertem
Tastgitter zu setzen, welche den Hauptteil der Elektronen für das Bremselektrodensystem
liefert.
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Während bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine einzige
Kathode vorgesehen war, zeigt die Abb:6 einen Quer- und Längsschnitt durch ein Elektrodensystem,
bei welchem für das die Schwingleistung liefernde Bremselektrodensystem und für
das Steuersystem getrennte Kathoden vorgesehen sind, während die beiden Elektronenströme
parallel arbeiten. Das Bremselek-, trodensystem besteht wieder aus einer Kathode
K1, dem ein Tastgitter T1 vorgelagert ist, einer Beschleunigungselektrode Bi und
einer Verzögerungs-oder Bremselektrode A12. Zwischen Tastgitter T1 und Beschleunigungselektrode
Bi wird zweckmäßig E ein Verzögerungsgitter h1 eingefügt. Die an die beiden letztgenannten
Elektroden anschließenden Metallflächen definieren einen auf die Betriebswelle abgestimmten
Resonanzhohlraum, dem die Schwingleistung durch eine Auskoppelschleife S2 entnommen
wird. Die Elektronen pendeln um die Beschleunigungselektrode Bi, wobei zwischen
den Elektroden Bi und A.1/2 ein Wechselfeld vorhanden ist. Zur Stabilisierung der
Frequenz dient ein Mitnehmersystem, welches, ähnlich wie in Abb. 5, nach Art eines
Klystrons aufgebaut ist. Es enthält eine Kathode K2 mit einem. Tastgitter T2 und
dahinter einen auf die Steuerfrequenz abgestimmten Resonanzhohlraum I mit zwei vorzugsweise
auf gleichen Beschleunigungselektrodenpotentialen gehaltenen Gittern B2,
B3. Hieran schließt sich ein Lauf-' raum L, der bis an die durchgehende Beschleunigungselektrode
Bi reicht. Die von der Kathode K2 ausgehende Entladung wird in dem Mitnehmersystem
in der vom Klystron her bekannten Weise phasenfokussiert und tritt in diesem Zustand
in den Raum zwischen den Elektroden Bi und A1;2 ein. Um eine durchaus einseitig
gerichtete Elektronenströmung in dem Mitnehmersystem sicherzustellen, kann man der
Kathode K2 ein gegen die Elektrode K1 stark negatives Potential geben oder auch
den der Kathode K2 gegenüberliegenden Teil der Elektrode 42 galvanisch isolieren
und auf ein höheres Potential legen. Die Kopplungsschleife S1 dient zur Einkopplung
der Steuerschwingung für den Mitnehmer, während die Auskopplung der Leistung durch
die Kopplungsschleife S2 erfolgt. Während im Fall der Abb. 6 die beiden Elektronenströmungen
von der gleichen Seite in den Entladungsraum eintreten, zeigt Abb. 7 einen Längsschnitt
durch ein Elektrodensystem, bei welchem die Kathoden K, und K2 auf verschiedenen
Seiten der Beschleunigungselektrode Bi angeordnet sind. In diesem Fall wird von
der sogenannten Feldfokussierung Gebrauch gemacht, bei welcher die Elektronen des
Mitnehmersystems an der Austrittselektrode des Kreises I zu Ladungsscheiben zusammengefaßt
sind und in dieser Form in die Bremselektrodenanordnung eintreten. In diesem Fall
besteht auch die Möglichkeit, daß diese Elektronen an dem Elektronentanz um die
Beschleunigungselektrode Bi teilnehmen. Man kann ferner die Kathode K1 samt ihrem
Tastgitter T1 nach unten so weit verlängern, daß sie auch den der Kathode K2 gegenüberliegenden
Teil des Bremselektrodensystems einnimmt. Im Fall der Abb.6 und 7 besteht die Möglichkeit,
die Kathode K1 nicht als Glühkathode, sondern als Sekundärkathode auszubilden, da
die Entladung durch die von der Kathode K2 gelieferten Elektronen eingeleitet und
aufrechterhalten wird.
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In der Einleitung wurde bereits darauf hingewiesen, daß man im Mitnehmersystem
mit einem schwächeren Entladungssystem auskommen kann,
wenn es gelingt,
die in diesem System wirksame Wechselspannung auf einen höheren Wert zu transformieren.
Von dieser Möglichkeit wird bei den in den Abb. 8 und 9 im Schnitt dargestellten
Elektrodensystemen Gebrauch gemacht. Die Abb. 8 läßt sich sowohl als Meridianschnitt
durch ein rotationssymmetrisches System (mit einer Ringkathode K2) als auch als
Querschnitt durch ein. lineares langgestrecktes System nach der Art der Abb.6 auffassen.
Der auf die Betriebswelle-abgestimmte Resonanzhohlraum II kann als ein Topfkreis
mit aufgeschnittener Glocke aufgefaßt werden, wobei zur Vermeidung der Abstrahlung
aus dem am Umfang aufgeschnittenen Glockenrand noch ein als Kapazität oder Induktivität
wirkender Abschirmring III übergelegt ist. Es entsteht hierbei eine zentrale Kapazitätsstrecke
c mit größerem Elektrodenabstand und daher kleinerer Kapazität und eine ringförmige
Kapazitätsstrecke c' mit größerer Kapazität. Die letztgenannte Kapazitätsstrecke
bildet den Arbeitsraum für die Bremsfeldschwingung. Zu diesem Zweck ist in den Boden
ein im Fall rotationssymmetrischer Ausbildung ringförmiges Gitter B2 eingearbeitet,
dem eine gleichfalls ringförmige Kathode K2 und gegebenenfalls ein Tastgitter T2
gegenüberstehen. Die mittlere Kapazitätsstrecke bildet die Leistungskammer eines
Klystrons, dessen Modulationskammer I wieder mit der Steuerschwingung angefacht
wird. Da die Kapazität der mittleren Kapazitätsstrecke c bei dieser Ausbildung kleiner
ist als die Kapazität der äußeren Kapazitätsstrecke c', tritt an ersterer eine größere
Wechselspannung auf, und daraus folgt die Möglichkeit, das Steuersystem mit einem
schwächeren Entladungsstrom zu betreiben als das Generatorsystem.
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Von der Spannungstransformation wird auch im Fall der Abb. 9 Gebrauch
gemacht. Bei dieser ist das Schwingungssystem aber nicht als Bremselektrodensystem,
sondern als Magnetron ausgebildet. Das Mitnehmersystem, welches aus der Kathode
K1, dem Tastgitter T, den Beschleunigungselektroden Bi, B2 und der Anode A1 besteht,
arbeitet ähnlich wie in Abb. 7 mit Feldfokussierung. Man kann es jedoch auch als
Klystron ausbilden. Das Magnetron besteht aus zwei symmetrisch zum Mitnehmersystem
angeordneten, parallel geschalteten Hälften, deren jede eine Bandkathode K2 und
die Anoden A2, As, welche aus nichtferromagnetischem Werkstoff, z. B. Kupfer, bestehen,
enthält. Zur Erzeugung des Magnetfeldes, welches die Entladungsstrecken des Magnetrons
senkrecht zu den elektrischen Kraftlinien durchsetzt, dienen die Feldspulen M und
die das Joch bildenden Eisenteile F,". Die Steuerspannung für den Mitnehmer wird
in den Resonanzhohlraum I mittels der Kopplungsschleife S1 eingeführt, während die
im Generator erzeugte Schwingleistung aus dem Resonanzhohlraum II mittels der Kopplungsschleife
S2 ausgekoppelt wird. Um den Resonanzhohlraum II abstimmen zu können, sind in ihm
biegsame Flächen f angebracht, die mittels eines Gestänges g und eines biegsamen
Wellrohres w verstellt werden können. Die Elektrodenzuleitungen sind am unteren
Gefäß ende eingeschmolzen.
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In der Abb. io ist ein Querschnitt durch eir Magnetronsystem mit linearen
langgestreckter Resonanzkreisen dargestellt. Der eigentliche Magnetrongenerator
wird dargestellt durch der Resonanzkreis II, welcher in diesem Ausführungsbeispiel
mehrere in Längsrichtung verlaufende Glühfäden K2 als Elektronenquelle enthält.
Das Magnetfeld wird wiederum durch eiserne Leite flächen f," in zur Richtung des
elektrischen Feldes und der Kathode senkrechten Bahnen gelenkt. Zum Zwecke der Mitnahme
wird die Elektronenströmung eines Steuersystems von einer zweiten Kathode K1 erzeugt,
welche am Eingang einer Modulationskammer I liegt. Die Strömung, die aus dieser
Kathode K1 und dem Tastgitter T hervorgeht, erhält in der Kammer I eine Geschwindigkeitsmodulation,
so daß durch die durchbrochene Beschleunigungselektrode A1, welche zugleich die
eine Anode des Magnetrons bildet, Konvektionsstromimpulse in das Magnetronsystem
eintreten. Um zu verhindern, daß die aus dem Steuersystem kommende Strömung durch
das magnetische Feld der Magnetronkammer II vorzeitig abgelenkt oder in die Magnetronkammer
überhaupt nicht hineingelassen wird, erteilt man den Elektronen der Steuerströmung
eine höhere Voltgeschwindigkeit, als sie den im Magnetronsystem entstehenden Elektronen
mitgeteilt wird. Aus diesem Grunde ist die Kathode K1 potentialmäßig tiefer gelegt
als die Kathode K2. Die Anode A1 führt dasselbe Gleichpotential wie die Anode A2,
welche aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff besteht. Bezüglich der Elektronenquelle
für das eigentliche Magnetronsystem sind folgende Varianten möglich: Die Kathode
kann an Stelle der in der Mitte des Schwingraumes ausgespannten Fäden auch auf der
dem Steuersystem gegenüberliegenden Seite der Magnetronkammer angebracht sein. In
:diesem Fall ist die vor dieser letztgenannten Kathode liegende Wandung als Gitter
auszubilden und die Magnetronkammer galvanisch aufzutrennen. Es besteht weiterhin
die Möglichkeit, den dem Steuersystem gegenüberliegenden Teil A2 der Innenwand der
Magnetronkammer sekundäremissionsfähig auszubilden, wobei auf eine zweite Glühkathode
verzichtet werden kann.
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Eine Abwandlung des in Abb. io dargestellten Elektrodensystems zeigt
die Abb. i i. In diesem besteht nur der an die nichtferromagnetische Anode A2 unmittelbar
anschließende Teil f. aus Eisen, während der übrige, durch eine Isolierschicht i
galvanisch getrennte, aber kapazitiv angeschlossene Teil der die Magnetronkammer
II umschließenden Wand nicht ferromagnetisch ist; die Entladungsstrecke der Magnetronkammer
wird somit lediglich von dem magnetischen Streufluß durchsetzt. Der Entladungsstrom
für die Magnetronschwingung besteht überwiegend aus Sekundärelektronen, welche an
der Elektrode A1 oder A2 erzeugt werden, je nachdem das Potential von A2 das positivere
ist, oder umgekehrt.
_-1,bb. 12 zeigt einen Schnitt durch einElektrodensvstem,
bei welchem das Steuer- oder Mitnehmersystein ähnlich wie in Abb.,. nach Art eines
Klystrons ausgebildet ist, während das die Schwingleistung abgebende System ein
Magnetroh ist. Die von der Kathode K1 ausgehenden und das Tastgitter T durchsetzenden
Elektronen treten in den mittels der Kopplungsschleife S1 in der Steuerfrequenz.
erregtenResonanzraumI ein und erfahren dadurch eine Geschwindigkeitsmodulation.
Die Fokussierung zu Ladungsscheiben findet in dem von der Zwischenelektrode Z begrenzten
Laufraum L statt. Die Ladungsscheiben treten durch die durchbrochene Anode A1 in
das Magnetronsystem ein, welches beispielsweise ähnlich wie in :ebb. io ausgebildet
ist.
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Bei den Anordnungen nach Abb. io bis 12, kann hinter der Anode A2
auch eine Hilfskathode K3 angeordnet sein, die in Abb, 12 punktiert angedeutet ist:
die Anode A., muß in diesem Fall natürlich durchbrochen ausgebildet sein. Auch kann,
wie in vorhergehenden Beispielen, die Anode A2 selbst emissionsfähig sein.
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Die Steuerfrequenz kann in allen Fällen entweder gleich der Frequenz
des Leistungssystems sein oder in dem Leistungssystem vervielfacht werden.
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Das die Schwingleistung abgebende System (das Generatorsystem) kann
auch als selbstschwingende Diode ausgebildet und betrieben werden. Hierzu eignet
sich z. B. eine Elektrodenanordnung nach Abb. 3. Die Elektrodenabstände und Betriebsspannungen
werden zweckmäßig so gewählt, daß der Laufzeitwinkel zwischen den Elektroden Bi
und T, gleich 2,5:r und zwischen B2 und Ire gleich -7/2 für die gewünschte Betriebsfrequenz
ist. Legt man für das Steuer- und das Leistungssystem eine Wellenlänge von 7. =
io cm zugrunde und wählt man als Abstände zwischen Bi und T% 1 einerseits sowie
zwischen B2 und L'2 andererseits je 2 mm, so ergeben sich folgende Betriebsmöglichkeiten:
Spannung an B1 = 25 V, Spannungen an h1 _= ioo V (I ist eine Beschleunigungskammer).
Spannung an B1 = 59 V, Spannungen an V1 = 59 V (I ist eine Äquipotentialkammer),
Spannung an Bi = ioo V, Spannungen an V, = 30 V (I ist eine Verzögerungskammer),
Spannung an j B2 iooo V, Spannungen an V2 = 2000 V (II ist eine Beschleunigungskammer),
Spannung an B2 _ 1440 V, Spannungen an V2 = i4q.o V (II ist eine Äquipotentialkammer),
Spannung an B2 = 2ooo V, Spannungen an V2 = iooo V (II ist eine Verzögerungskammer).
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Welchen Betriebsfall man einstellt, hängt u. a. von den Stromübernahmeverhältnissen
ab.