DE932250C

DE932250C - Run-time tubes for reinforcing centimeter waves

Info

Publication number: DE932250C
Application number: DES12009D
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Phil Habil Koenig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-09-25
Filing date: 1944-09-26
Publication date: 1955-08-29

Description

Laufzeitröhre zur Verstärkung von Zentimeterwellen Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre zur 'Verstärkung kürzester elektrischer Wellen, insbesondere von Zentimeterwellen. Es ist bekannt, zu diesem Zwecke eine klyst:ronartige Laufzeitröhre zu verwenden, die in üblich-er Weise eine Steuerstrecke und eine Auskoppelstrecke besitzt. Die Steuerspannung wird dabei der Steuerstrecke aufgedrückt, während die verstärkte Spannung der Auskoppelstredke entnommen wird. Die beiden Elektronenstrecken sind .in bekannter Weise mit Hohlraumresonatoren gekoppelt. Bei einer in der beschriebenen Weise aufgebauten VerStärker'röhre tritt jedoch ein ziemlich starkes Rauschen auf, welches auf den Schroteffekt zurückzuführen ist. Der von der Kathode ausgehende Elektronenstrom, der eine Raus,dhkomponente mit sich führt, für fluenziert nämlich an den Elektroden der Steuerstrecke eine Wechselspannung, welche die Wirkung hat, daß der aus der Steuerstrecke in den Laufraum tretende Elektronenstrahl in seiner Geschwindigkeit ;gesteuert ist. Nach dem Durchlaufen des Laufraumes wird diese Geschwindi.gkeits- in eine verstärkte Dichteschwankung umgesetzt., wobei die Störung durch die ungewollte Steuerung des Elektronenstromnes :ihfolge der Raus#dhl:#omponervte uan so größer ist, je größer der Verstärkungsgrad: der Anordnung ist, @d. h. je besser die Röhre an sich als Verstärker arbeiten würde. Eine teilweise Unterdrückung des Rauscheffektes würde also bei der üblichen Anordnung einen teilweisen Verzicht auf die erwüns@dhte Verstärkung des dem Steuersystem zugeführten Signals bedeuten.Time-of-flight tube for amplifying centimeter waves The invention relates to a transit time tube for the 'amplification of the shortest electrical waves, in particular of centimeter waves. It is known to use a klyst: ron-like runtime tube for this purpose to use a control path and a decoupling path in the usual manner owns. The control voltage is applied to the control path while the increased tension is taken from the decoupling rod. The two electron paths Are. coupled in a known manner with cavity resonators. With one in the described If the amplifier tube is constructed in a wise manner, however, there is quite a lot of noise. which is due to the shot effect. The one emanating from the cathode Electron current, which carries an out, ie component, with it, namely fluences an alternating voltage at the electrodes of the control path, which has the effect of that the electron beam emerging from the control path into the running space is in his Speed; is controlled. After passing through the running area, this speed is implemented in an increased density fluctuation., whereby the disturbance by the unwanted Control of the electron flow: As a result of the out # dhl: #omponervte uan so bigger is, the greater the degree of reinforcement: the arrangement is, @d. H. the better the tube would work as an amplifier in and of itself. A partial suppression of the noise effect would therefore be a partial waiver with the usual arrangement on represent the desired gain of the signal fed to the control system.

Die Erfindung löst die Aufgabe, unter Vermei,, dang dieser Schwierigkeiten eine weitgehende Unterdrückung des Rauschens zu :bewirken. Zu diesem Zweck macht die Erfindung von einer Hi@lfssteuerstredke Gebrauch, welche zwischen Kathode und' Steuerelektrode angeordnet ist. Es ist an sich bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der ein Elektronenstrahlbündel nacheinander eine Anzahl zylindrischer Hohlelektroden durchsetzt. Die Geschwindigkeitssteuerung des Elektronenbündels wird dabei durch eine Steuerelektrode biewirkt, an welcher ein Schwingungskreis liegt. Bei der bekannten Anordnung soll dieser Schwingungskreis so verstimmt werden, daß er für die durchzulassenden Signalfrequenzen einte Kapazität darstellt. Um nun arn Ausköppelsystem, das durch eine Ausgangselektrode mit anges-dhlossenem Schwingungskreis gebildet ist, eine besonders geringe Rauschspannung zu erhalten, müssen bei unveränderten geometrischen Abmessungen der gesamten Ellektrodensysteme die Phasenbeziehungen von vornherein so weit stimmen, daß lediglich eine geringe am Schwingkreis der Steuerelektrode notwendig wird. Wenn weiter -durch eine Hilfselektrode zusammen mit einem Hilfssdhwingkreis .ein Hilfssteuersystem gebildet wird, so muß die Größe und d!ile Phase der -Rauschspannung der Hilfselektrode und der Steuerelektrode durch die geeignete Wähl der Größe und der Phase der mit dieser' Elektrode verbundenen Impedanzen mit Rücksicht auf die Laufzeit der Elektronen .derart bemessen werden, daß drei versidhiedene Rauschkomponenten sich kompensieren.The invention solves the problem of largely suppressing the noise while avoiding these difficulties. For this purpose, the invention makes use of an auxiliary control rod which is arranged between the cathode and the control electrode. It has already been disclosed an arrangement in itself, in which an electron beam successively passes through a number of cylindrical hollow electrodes. The speed control of the electron beam is effected by a control electrode on which an oscillating circuit is located. In the known arrangement, this oscillating circuit is to be detuned so that it represents a single capacitance for the signal frequencies to be passed. In order to obtain a particularly low noise voltage in the decoupling system, which is formed by an output electrode with a connected oscillating circuit, the phase relationships must be so correct from the outset that only a small one is necessary on the oscillating circuit of the control electrode, with unchanged geometrical dimensions of the entire electrode system . If an auxiliary control system is also formed by an auxiliary electrode together with an auxiliary oscillating circuit, the size and phase of the noise voltage of the auxiliary electrode and the control electrode must be determined by the appropriate selection of the size and phase of the impedances connected to this electrode Consideration of the transit time of the electrons. Be dimensioned in such a way that three different noise components compensate each other.

Weiterhin ist eine Anordnung bei Laufzeitröhren bekannt, bei der die gälvanische Unterteilung eines Hohlraumresonators nicht nur-bei Laufzeitröhren ahne besonderen Laufraum von Vorteil, sondern ganz allgemein bei allen Hohlraumresonatoren a#nr wendbar ist, bei denen eine Elektronenströmung abgebremst oder beschleunigt werden .soll.Furthermore, an arrangement is known for time tubes in which the Galvanic subdivision of a cavity resonator is not only possible with time-of-flight tubes special running space is an advantage, but in general with all cavity resonators a # nr can be used in which an electron flow is slowed down or accelerated shall be.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei Einfügung einer zur Rauschverminderung dienenden Hilfssteuerstrecke zwischen der Kathode und der zur Steuerung der Elektronenströmung dienenden Elektro,denstreclke die Steuerstrecken und die Auskoppelstr.edke durch Elektrodensysteme gebildet sind,- deren Elektroden Teile von -Ho!hlraumreso natoren sind und durch. galvanische Trennung und' kapazitive Verbindung mit denselben derart an unterschiedliche Gleichspannungen anlegbar sind, daß an den Ein- und Austrittsstellen zwischen dem: einzelnen Steuer- und Laufräumen Felds:tärkensprünge erzeugbaz sind und-die Laufwinkel zwischen Hilfsateueratrecke und' eigentlicher Steuerstrecke sowie Hilfsisteuerstrecke und Auskoppelsürecke so einstellbar sind, daß das Verhältnis der Leistung, die infolge derr vom Schrotrauschen herrührenden, durch diieHilfs@steuerstrecke bewirrkten Steuerung des Elektronenstromes an das Auskoppelsystem abgegeben wird; zu der infolge der Steuerung durch das Signal an das Auskoppelsystem abgegebenen Leistung möglidhst_.klein oder zumindest stark herabgesetzt wird.In contrast, the invention is that when inserting a for noise reduction serving auxiliary control path between the cathode and the to control the electron flow serving electr, denstreclke the control paths and the Auskoppelstr.edke are formed by electrode systems, - their electrodes Parts of ceiling resonators are and through. galvanic isolation and 'capacitive Connection with the same can be applied to different DC voltages in this way, that at the entry and exit points between the: individual control and running rooms Fields: jumps in strength are generated and-the running angles between auxiliary equipment and 'actual control path as well as auxiliary control path and decoupling corner so are adjustable that the ratio of the power, which as a result of the shot noise resulting control of the electron flow caused by the auxiliary control path is delivered to the decoupling system; to that as a result of control by the signal The power delivered to the decoupling system is as small as possible or at least strong is reduced.

Während -die bekannte Anordnung auß:erordentlidh schwer realisierbare Verhältnisse bedingt, erlaubt die Erfindung mit verhältnismäßig geringem Aufwand das Ziel *einer Rauschverminderung oder Rauschunterdrückung zu erreichen. Durch Ausbildung der Steuerelektroden als Teile von Hohlraumresonatoren und galvanische Trennung der einzelnen Elektroden unter Benutzung kapazitiver Verbindungen mit den Hohlraumresonatoren wird-, es möglich, dien einzelnen Steuerstrecken beliebige Giei.chspannungen zu erteilen. Auf diese Weise lassen sich an den Trennungsflächen zwischen dien einzelnen Steuer- und Laufräumen Feildstärkensprünge -erzeu;gen. Ohne die geometrischen Abmessungen verändern zu müssen, ist man dadurch in der Lage, die Laufwinkel zwischen den einzelnen Strecken für die Rauschverminderung optimal von Fall zu Fall einstellen zu können.While -the well-known arrangement excluded: erordentlidh difficult to implement Depending on the circumstances, the invention allows with relatively little effort to achieve the goal * of noise reduction or noise suppression. By Formation of the control electrodes as parts of cavity resonators and galvanic Separation of the individual electrodes using capacitive connections with the Cavity resonators - it is possible to use any Giei.chspannungen individual control paths granted. In this way, at the interfaces between the individual Control and movement areas - generate field strength jumps. Without the geometric dimensions having to change, you are able to change the running angle between the individual To be able to optimally adjust routes for the noise reduction from case to case.

An, Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. .The invention will be explained in more detail using the drawing. .

In dein i.ri der Zeichnung sdhematisdh veranschaulichten vereinfachten Ausführungsbeispiel bedeutet i die Kathode, 2 die von den Elektroden 3 und q, begrenzte Hilfssteuerstredke, 5 .die Steuer-' stredke, der dass Signal zugeführt wird, .und die zwischen den Elektroden 6 und 7 liegt. Die Elektroden 8 und 9 begrenzen die Auskoppelstreoke io. Mit i i ist eine Auffangelektrode bezeichnet. Die einzelnen Elektronenstrecken sind Teile der Hohlraumresonatoren 12, 13 und 1q.. -Diese sind längs der Trennfugen 15, 16 und 17 dieraxt aufgetrennt, d!aß die einzelnen Elektroden beliebige Gleichspannungen erhalten können.In the simplified embodiment illustrated in the drawing, i denotes the cathode, 2 the auxiliary control line limited by the electrodes 3 and q, 5 the control line to which the signal is fed, and that between the electrodes 6 and 7 lies. The electrodes 8 and 9 limit the Auskoppelstreoke io. A collecting electrode is denoted by ii. The individual electron paths are parts of the cavity resonators 12, 13 and 1q .. - These are separated along the separating joints 15, 16 and 17 so that the individual electrodes can receive any DC voltages.

Wenn nun der Elektronenstrom d'i:e Steuersysteme und das Auskoppelsystem hintereinander d'wrohfiießt, dann wird zunächst in der 1-Elfssteuerstreok e durch die dem Betriebewellenbereidh entsprechende Rauschkomponente eine Wechselopannung influenziert, die auf den Elektronenstrom eine Steuerrwir'kung ausübt. Das mit einer KoppeJlschleife 18 zugeführte Signal steuert dann den Strom im Takte des zu verstärkenden Signals.. Die Laufwinkel (bzw. Spannungen und, Elektrodenabstände) werden so eingestellt, daß die Geschwindigkeitsmodulation .des Fllektronenstrahles dürdh die Rauschkomponente in der Hiafss-teuerstrrerJke 2 in der Auskoppelstrecke io zu einer minimalen Verstärkung führt, während die der Steuerstrecke -aufgedrückte Signalspannung in der Auskoppelstredke io eine möglichst hohe Verstärkung ergibt. Auf diese Weise gelingt es, die Rauschkomponente in ihrer Wirkung auf die Aüskoppelsürecke, also auf die abgegebene Wedhs@elstromenergie, weitgehend; zu unterdrücken, während die eigentliche Signalspannung als optimarl verstärkte Spannung in der - Awskoppelstreeke bzw. dem an -diese angeschlossenen Schwingsystem auftritt. Den E.lektroden der einzelnen, Steuerstrecken karnv man. beliebige Gleichspannung erteilen; so da.B sich an den Trennungsflächen zwischen den einzelnen Steuer-und Laufräumen Feldstärjkensprünge erzeugen lassen. Es hat sich herausgestellt, daß es auf diese Weise voIllkommen gelingt, die Bedingung einzuhalten, daß die Steuerwirkung der Raus.dhleomponente zu einer minimalen Störspannung, aber die Steuerwirkung der Signalspannung zu einer optimalen Verstärkung im Auskoppelraum führt. Die Trennung dier Elektroden der .einzelnen Elektrodenstredken bezüglich der Gleichspannungerfolgt dadurch, daß man die Resonatoren zweiteilig ausführt und die Trennfugen zwischen den Resonatortei,len kapazitiv überbrückt, so daß zwar die Isolierung zwischen den beiden mit dem betreffenden Resonator gekoppelten Elektroden sichergestellt ist, andererseits aber dieHochfrequenzströme praktisrJh über einen Kurzschluß zwischen,den beiden Resonato,rteilen fließt.If now the electron flow d'i: e control systems and the decoupling system one after the other, then the 1-eleven tax street is first passed through the noise component corresponding to the operating wave range is an alternating voltage influenced, which exerts a control effect on the electron flow. That with a KoppeJlschleife 18 supplied signal then controls the current in the cycle of the to be amplified Signals .. The running angles (or voltages and, electrode spacings) are set in such a way that that the speed modulation of the electron beam is due to the noise component in the auxiliary control unit 2 in the decoupling section io to a minimal gain leads, while the control path -pressed signal voltage in the decoupling speech io results in the highest possible gain. In this way it succeeds in removing the noise component in their effect on the coupling corner, i.e. on the delivered Wedhs @ elstromenergie, largely; to suppress while the actual signal voltage as optimarl Increased voltage in the Awkoppelstreeke or the one connected to it Oscillation system occurs. The electric electrodes of the individual, control sections karnv man. issue any DC voltage; so there.B at the interfaces between generate jumps in field strength in the individual control and movement areas permit. It has been found that in this way the condition succeeds perfectly to ensure that the control effect of the removal component leads to a minimum interference voltage, but the control effect of the signal voltage leads to an optimal amplification in the decoupling space leads. The separation of the electrodes in relation to the individual electrode rods the DC voltage is achieved by making the resonators in two parts and the joints between the Resonatortei, len capacitively bridged, so that although the Isolation between the two electrodes coupled to the resonator in question is ensured, but on the other hand the high-frequency currents practically over a Short circuit between the two resonator parts flows.

Claims

PATENT CLAIM: Time-of-flight tube for amplifying centimeter waves, in which an auxiliary star path serving to reduce noise is inserted between the cathode and the electrode rod serving to control the electron flow, that is, characterized in that the control rods and .die Auskoppelstr.ecke: are formed by electrode systems, the electrodes of which Parts of cavity resonators are and through galvanic separation and capacitive connection with the same can be applied to different direct voltages in such a way that field jumps can be generated at the entry and exit points between the individual control and running spaces and the running angles between the auxiliary control path and the actual S. The expensive controls as well as the hi-l $ ssteuberabre @ cke and Auskoppe.Istrecken are so adjustable that the ratio of the power, which is due to the control of the electron flow caused by the shot noise and caused by the control path of the electron flow to the decoupling system :, to which, as a result of the control by the signal to the: decoupling system, the output power is reduced as small as possible or at least greatly reduced. References: French Patent No. 874 832; Swiss Patent No. 216 058.