DE922363C

DE922363C - Discharge tubes in which a bundle of electrons is generated, which interacts with an electromagnetic wave on a helical conductor

Info

Publication number: DE922363C
Application number: DEN5481A
Authority: DE
Inventors: Gesinus Diemer; Hendrik Groendijk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-05-11
Filing date: 1952-05-07
Publication date: 1955-01-13
Also published as: GB716658A; CH301935A; BE511284A; US2813222A; FR1073918A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, welches mit einer elektromagnetischen Welle auf einem wendeiförmigen Leiter in Wechselwirkung steht und welches vorher mittels eines Steuergitters in den Intensität moduliert wird.The invention relates to a discharge tube, in which an electron beam is generated, which with an electromagnetic wave a helical conductor interacts and which previously by means of a control grid is modulated in intensity.

Solche Röhren können betrachtet werden als eine Kombination einer normalen Triode für Ultrakurzwellen mit einer durchbohrten Anode und einer dahinter befindlichen normalen Laufwellenröhre mit wendeiförmigem Leiter. Der Elektronenstrahl wird dabei in dem Triodenteil in der Intensität moduliert.Such tubes can be viewed as a combination of a normal triode for ultra-short waves with a pierced anode and a normal running shaft tube behind it helical conductor. The electron beam is modulated in intensity in the triode part.

Trioden für Ultrakurzwellen haben, vorausgesetzt, daß sie von einem guten Aufbau sind, den Vorteil eines niedrigen Eigenrauschens. Der Ver-Stärkungsgrad einer Triode ist aber verhältnismäßig niedrig und die Bandbreite verhältnismäßig klein im Vergleich zu einer Laufwellenröhre.Ultra short wave triodes, provided that they are of good construction, have the Advantage of a low self-noise. The gain of a triode is proportional low and the bandwidth comparatively small compared to a shaft tube.

Lauf wellenröhren haben den Nachteil eines hohen Eigenrauschens, was unter anderem damit zusammenhängt, daß die Wechselspannung an der Wendel, von der Einspeisungsstelle an gerechnet, zunächst in der Amplitude abnimmt, da die Elektronen vom Signal noch in der Geschwindigkeit moduliert werden müssen. Die Dichteänderungen infolge des Rauschens induzieren aber gleich am Anfang der Wendel eine Spannung, welche dann weiter in der Amplitude zunimmt.Running wave tubes have the disadvantage of a high level of inherent noise, which is due, among other things, to that the alternating voltage at the filament, calculated from the feed point, initially decreases in amplitude because the electrons still have to be modulated in speed by the signal. The density changes as a result of the noise induce a voltage right at the beginning of the filament, which then further increases in amplitude.

Es wurde festgestellt, daß mit der vorerwähnten Kombination die Vorteile der "beiden zusammengesetzten Systeme erhältlich sind, vorausgesetzt, daß die Richtlinien der Erfindung berücksichtigt werden. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur elektronenoptischen Konzentrierung des Elektronenbüridels, das von einer großflächigen Kathode ausgeht, der Beschleunigungsanode eine besondere Form zu geben, und zwar abhängig vom Wendelradius. It has been found that with the above combination, the advantages of "the two combined." Systems are available provided the guidelines of the invention are followed. It has already been proposed, for the electron-optical concentration of the electron burial, which starts from a large cathode, the acceleration anode a special one To give shape, depending on the spiral radius.

Bei einer Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel erzeugt wird, welches mit einer elektromagnetischen Welle an einem wendeiförmigen Leiter in Wechselwirkung steht und welches vorher mittels eines Steuergitters in der Intensität moduliert wird, und bei der die Kathode und das . Steuergitter und die durchbohrte Anode auf in der Röhrenwand eingeschmolzenen Metallscheiben befestigt und dabei zylinder-symmetrisch um die Achse des schraubenförmigen Leiters angeordnet sind, wird nach der Erfindung der Durchmesser der Bohrung in der Anode höchstens etwa gleich dem Abstand zwischen der Vorderseite dieser Bohrung und den Gitterdrähten und deren Tiefe höchstens gleich der Hälfte des Durchmessers gemacht. Ferner .ist der Ring, auf dem die Gitterdrähte gespannt sind, mit der unbespannten Seite der Anode zugekehrt, und das Loch in diesem Ring ist konisch abgeschrägt mit einem Scheitelwinkel von höchstens 120°. Die Laufzeit der Elektronen vom Gitter zur Anode wird so gewählt, daß sie höchstens eine ganze Periode der zu verstärkenden Schwingungen beträgt, wobei der wendeiförmige Leiter möglichst nahe hinter der Vorderfläche der Anode anfängt. Es ist vorteilhaft, die Kathode derart zu bemessen, daß der Kathodenstrom wenigstens 10% des Sättigungsstroms beträgt, weil dadurch die Geräuschunterdrückung wesentlich verbessert wird.In the case of a discharge tube in which an electron beam is generated, which is connected to an electromagnetic Wave on a helical conductor interacts and which one before is modulated in intensity by means of a control grid, and in which the cathode and the. Control grid and the pierced anode attached to metal disks melted into the tube wall and thereby arranged cylinder-symmetrically around the axis of the helical conductor are, according to the invention, the diameter of the bore in the anode is at most approximately equal to that Distance between the front of this hole and the grid wires and their depth at most made equal to half the diameter. Furthermore .is the ring on which the grid wires are stretched are with the unstretched side facing the anode, and the hole in this ring is tapered with a vertex angle of not more than 120 °. The transit time of the electrons from the grid to The anode is chosen so that it has at most a whole period of the vibrations to be amplified is, with the helical conductor starting as close as possible behind the front surface of the anode. It is advantageous to dimension the cathode so that the cathode current is at least 10% of the Saturation current, because this significantly improves the noise suppression.

Die Anforderung hinsichtlich der Laufzeit hängt mit der Triodenwirkung der ersten drei Elektroden zusammen, und die übrigen Maßnahmen dienen dazu, mit möglichst einfachen Mitteln eine gute Bündelung der Elektronen zu erhalten, so daß die Laufzeit kurz bleibt, besonders die Laufzeitspreizung, wodurch die Geräuschzahl möglichst niedrig gehalten wird. Die Wendel kann leitend mit der Anode verbunden sein; in diesem Falle ist der Anode-Gitter-Raum nicht auf die Frequenz der zu verstärkenden Schwingungen abzustimmen, sondern die Anode muß kapazitiv mit dem Gitter verbunden sein, so daß die infolge der Wirkung des Steuergitters erzeugten Elektronenpakete auf den Anfang der Wendel eine Spannung induzieren. Die Wendel kann auch galvanisch von der Anode getrennt sein und mittels einer Schleife im Anoden-Gitter-Raum angekoppelt werden. Durch eine richtige Einstellung der Vorspannung der Anode und der Wendel kann erreicht werden, daß die Wechselspannung der Wendel infolge der Kopplung mit dem Anode-Gitter-Raum von der Spannung verstärkt wird, welche die Elektronenpakete auf sie induzieren, so daß das Geräusch-Signal-Verhältnis möglichst günstig ist.The requirement with regard to the running time depends on the triode effect of the first three electrodes together, and the other measures serve to achieve a good one with the simplest possible means To keep the electrons bundled so that the transit time remains short, especially the transit time spread, whereby the noise figure is kept as low as possible. The coil can conductively with the Anode be connected; in this case the anode-grid space is not up to the frequency of the to tune amplifying vibrations, but the anode must be capacitively connected to the grid be, so that the electron bunches generated as a result of the action of the control grid at the beginning induce a voltage in the filament. The helix can also be galvanically separated from the anode and are coupled by means of a loop in the anode-grid space. With the right attitude the bias of the anode and the filament can be achieved that the alternating voltage the coil is reinforced by the voltage as a result of the coupling with the anode-grid space, which induce the electron bunches on them, so that the noise-signal ratio as possible is cheap.

Für die Windungszahl der Wendel pro Wellenlänge und die Vorspannung an der Anode in Volt gilt, daß das Produkt der ersten Zahl und der Wurzel aus der letzten vorzugsweise wenigstens gleich 320 sein muß, und auch, daß das Produkt dieser Windungszahl und der Steigung der Wendel wenigstens gleich dem Zweifachen des Durchmessers des Loches in der Anode ist.For the number of turns of the helix per wavelength and the bias voltage at the anode in volts it holds that the product of the first number and the root of the last is preferably at least must be equal to 320, and also that the product of this number of turns and the pitch of the helix at least equal to twice the diameter of the hole in the anode.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1 und 2 zwei Ausführungen einer Röhre nach der Erfindung darstellen.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which FIGS. 1 and 2 show two versions represent a tube according to the invention.

In Fig. ι ist 1 eine schalenförmige Metallscheibe und 2 und 3 sind flache Metallscheiben, auf denen die Kathode 4, das Gitter 5 und die durchbohrte Anode 6 befestigt sind. Die Einzelteile der Glaswand sind mit 7, 8, 9 und 10 und die Wendel mit 11, die letzte Unterstützungselektrode derselben mit 12 und die Auf f angelektrode mit 13 angedeutet. Die Kathode besitzt eine durch einen porösen Wolframkörper abgedeckte Vorratskammer für das Emissionsmaterial; sie ist also eine sogenannte Vorratskathode und die Drähte 14 des Gitters 5 haben einen Abstand von wenigen Hundertstelmillimetern von der Kathode. Mit ψ ist der Scheitelwinkel der konischen Abschrägung der Gitterscheibe 5, mit D der Abstand zwischen den Gitterdrähten und der Vorderseite der Anode, mit α der Durchmesser des Loches in der Anode und mit d deren Tiefe sowie mit j die Länge der Steigung der Spirale bezeichnet.In Fig. 1, 1 is a bowl-shaped metal disk and 2 and 3 are flat metal disks on which the cathode 4, the grid 5 and the pierced anode 6 are attached. The individual parts of the glass wall are indicated with 7, 8, 9 and 10 and the coil with 11, the last support electrode of the same with 12 and the on f angel electrode with 13. The cathode has a storage chamber for the emission material, which is covered by a porous tungsten body; it is therefore a so-called storage cathode and the wires 14 of the grid 5 are at a distance of a few hundredths of a millimeter from the cathode. With ψ the apex angle of the conical bevel of the grid disk 5, with D the distance between the grid wires and the front of the anode, with α the diameter of the hole in the anode and with d its depth and with j the length of the pitch of the spiral.

In Fig. 2 sind die mit Fig. 1 übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Wendel 11 ist nichtleitend mit der Anode verbunden, sondern durch eine Öffnung in der Anodenscheibe3 in eine Schleife 15 übergeführt, deren Ende an der Platte 16 befestigt ist, welche mittels einer Glimmerplatte 17 kapazitiv an die Anodenscheibe 3 gelegt ist. Der vom Anode-Gitter-Raum gebildete Hohlraumresonator besteht aus zwei von einer Glimmerplatte 18 getrennten Hälften 19.In FIG. 2, the parts that correspond to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1. The coil 11 is not conductively connected to the anode, but rather through an opening in the anode disk 3 transferred into a loop 15, the end of which is attached to the plate 16, which by means of a mica plate 17 capacitively to the Anode disk 3 is placed. The cavity resonator formed by the anode-grid space consists of two halves 19 separated by a mica plate 18.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Discharge tube in which an electron beam is generated which interacts with an electromagnetic wave on a helical conductor and which is previously modulated in intensity by means of a control grid, the cathode, the control grid and the anode having a cylindrical hole in the tube wall Fused metal disks attached and thereby attached cylinder-symmetrically around the axis of the helical conductor, characterized in that the diameter of the hole in the anode is at most equal to the distance between the front of this hole and the grid wires, and its depth is at most equal to half the diameter and the ring on which the grid wires are tensioned, faces with the non-tensioned side of the anode, and the hole is chamfered in this annular conical with a smaller apex angle than 120 ^0, where the term of the electrons from the grid to the anode at most a whole period

of the vibrations to be amplified, and the helical conductor as close as possible begins behind the front surface of the anode.

2. Tube according to claim i, characterized in that the cathode current is at least io% of the saturation current.

3. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that the helix is conductive with the Anode is connected and the anode grid space is not related to the frequency of the Vibrations is matched.

4. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that the helix is non-conductive with connected to the anode and coupled by means of a loop in the anode-grid space in which Way that the effect of the voltages induced on the loop and that of the electron bunches induced voltage reinforce each other.

5. Tube according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the product of the Number of turns of the helix per wavelength and the square root of the voltage at the anode in volts is at least 320.

6. Tube according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the product of the Number of turns of the helix per wavelength and the pitch of the helix at least equal to that Is twice the diameter of the hole in the anode.

1 sheet of drawings

I 9579 12.I 9579 12.