-
Elektronenröhre für sehr kurze Wellen mit zwei oder mehr Elektronenströmungen
Es sind Elektronenröhren für sehr kurze Wellen bekannt, bei denen eine Elektronenströmung
in Wechselwirkung mit den hochfrequenten Feldern einer längs einer Verzögerungsleitung
fortschreitenden elektromagnetischen Welle gebracht wird. Im allgemeinen ist bei
solchen Röhren die Verzögerungsleitung als wendelförmiger Draht ausgebildet, wobei
innerhalb der Drahtwendel die Elektronenbahn verläuft. Die Phasengeschwindigkeit
der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Welle wird dabei so verlangsamt,
daß ein Elektronenstrahl ihr zu folgen vermag, so daß bei angenäherter Gleichheit
von Elektronengeschwindigkeit und Phasengeschwindigkeit der von der Wendel geführten
Welle ein Energieaustausch stattfindet und eine Verstärkung erzielt wird. Um eine
möglichst große Verstärkung erreichen zu können, ist man bestrebt, einen Elektronenstrahl
mit möglichst hoher Stromstärke bei möglichst niedriger Spannung zu bilden und eine
Wendel mit möglichst kleinem Querschnitt zu benutzen.
-
Diese beiden Forderungen widersprechen einander, da es nicht gelingt,
bei vorgegebenem Querschnitt der Wendel Elektronenstrahlen mit beliebig hoher Stromstärke
zu erzeugen.
-
Bei den heute vorhandenen Röhren dieser Art bestimmt diese Tatsache
begrenzter Stromstärke eines Elektronenstrahles bei vorgegebenem Querschnitt die
erzielbare Verstärkung.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man
bereits Wanderfeldröhren mit zwei Elektronenstrahlen verwendet, bei denen der zweite
Elektronenstrahl die Wendel 'schlauchförmig umgibt. Es gelingt zwar auf diese Weise,
höhere Stromstärken zu erzielen, da der Querschnitt des auf der Außenseite der Wendel
laufenden schlauchförmigen Elektronenstrahles wesentlich größer bemessen werden
kann; die Kopplung zwischen Elektronenströmung und den hochfrequenten Feldern ist
dabei jedoch wesentlich geringer. Am Energieaustausch sind nämlich im wesentlichen
nur die der Wendel dicht benachbarten Elektronen wirksam, während die in größerem
Abstand von derselben laufenden Elektronen in nur geringem Maß oder gar nicht beteiligt
sind: Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und gestattet, mit hoher Stromdichte
zu arbeiten und trotzdem den Vorteil einer festen Kopplung zwischen Elektronenströmung
und Hochfrequenzfeld zu erreichen, indem die Elektronenbahn vollkommen von der Verzögerungsleitung
umschlossen wird.
-
Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der im Innern einer wendelförmigen
Verzögerungsleitung zwei Elektronenstrahlen in entgegengesetzter Richtung verlaufen.
Hierbei: soll aber nur einer der beiden Strahlen der Verstärkung der fortschreitenden
Welle dienen, während dem zweiten eine Dämpfungswirkung zukommt. Beide Elektronenstrahlen
bewegen sich innerhalb ein und derselben Verzögerungsleitung, so daß es damit nicht
möglich ist, Elektronenströmungen von nahezu beliebig großem Querschnitt mit den
hochfrequenten Feldern der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Welle
innig zu koppeln.
-
Es ist weiterhin eine Anordnung bekannt, bei der zwei Elektronenströmungen
gleicher Geschwindigkeit und Richtung längs einer Verzögerungsleitung geführt werden.
Auch hierbei werden die beiden- Strömungen von der Verzögerungsleitung gemeinsam
umschlossen oder die zweite Strömung außerhalb der Leitung entlanggeführt. Eine
innige Kopplung zwischen Elektronenströmungen und hochfrequenten Feldern ist also
hier ebenfalls nicht oder nur in geringem Umfang zu ermöglichen.
-
Demgegenüber besteht die Erfindung in einer derartigen Ausbildung
und Anordnung der Verzögerungsleitung und des Elektronenerzeugungssystems oder der
Elektronenerzeugungssysteme für zwei oder mehr Elektronenströmungen sowie in einer
solchen Ausbildung und Anordnung der Einrichtungen zum Führen der Elektronenströmungen,
daß von wenigstens zwei Elektronenbahnen jede einzelne Elektronenströmung für sich
von der Verzögerungsleitung völlig umschlossen wird.
-
Die Verzögerungsleitung kann gemäß der Erfindung so ausgebildet sein,
daß ihr Querschnitt im wesentlichen die Form einer 8 oder mehrfach diese Form besitzt.
Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, daß sich die Leitungsteile, z. B. Drahtwendeln,
der Verzögerungsleitung überkreuzen, es ist vielmehr auch möglich, eine Querschnittsform
in Gestalt eines Kleeblattes od. dgl. zu wählen.
-
Bei der Verwendung eines gemeinsamen Kathodenkörpers für die einzelnen
Elektronenströmungen kann dieser zweckmäßig so ausgebildet sein, daß die einzelnen
Emissionsflächen abgeschrägt sind, so daß entsprechend der größeren geometrischen
Fläche der Elektronenaustrittsstellen eine hohe Elektronenausbeute gewährleistet
ist. Dementsprechend kann der Kathodenkörper in einer oder mehreren Ebenen einen
trapezförmigen Querschnitt besitzen.
-
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung
wesentlichen Teilen in stark .vereinfachter schematischer Darstellung.
-
Um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu wahren, wurde bei dem dargestellten
Beispiel eine Ausführungsform gewählt, bei der lediglich zwei Elektronenströmungen
von einer in Form einer einfachen 8 gewickelten Drahtwendel umschlossen werden.
Der Kathodenkörper z besitzt einen trapezförmigen Querschnitt, bei dem die Emissionsflächen
mit 2 und 3 bezeichnet sind. Zur Fokussierung und zur Erzeugung zweier Elektronenstrahlen
dienen die beiden Elektroden q. und 5, die gegenüber der Kathode auf einem negativen
Potential liegen. Mit Hilfe der dreiteiligen Beschleunigungselektrode6 werden zwei
Elektronenstrahlbündel7 und 8 erzeugt, die rein schematisch mit rechteckigem Querschnitt
dargestellt sind. Bei Verwendung anderer Strahlerzeugungssysteme sind entsprechend
andere Querschnitte der Elektronenbündel zu wählen, was von Fall zu Fall durch die
Form der Verzögerungsleitung gegeben ist.
-
Die beiden Elektronenstrahlen 7 und 8 treten in die Verzögerungsleitung,
die in Gestalt einer Drahtwendel 9 ausgeführt ist, ein und durchlaufen sie auf getrennten
Wegen. Durch die dargestellte Form der Wendel wird erreicht, daß jeder einzelne
der Strahlen eng von dem Wendeldraht umschlossen ist. Hierdurch wird erzielt, daß
das von der Wendel geführte elektrische Feld auf die Elektronenstrahlen relativ
stark einwirkt, wie dies zur Erzielung hoher Verstärkung erforderlich ist. Die Wendel
befindet sich auf einem. solchen positiven Potential -gegenüber der Kathode, daß
die axiale Komponente der Phasengeschwindigkeit in Richtung der Fortbewegung der
Elektronen angenähert gleich der Elektronengeschwindigkeit ist. Das zu verstärkende
Signal wird dem Eingang der Wendel bei zo zugeführt. Die verstärkte Leistung am
Ausgang der Wendel im Punkt r r bzw. in dessen Fortsetzung abgenommen.