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Wanderfeldröhre mit in Form einer symmetrischen Kammleitung ausgebildeter
Verzögerungsleitung Es ist schon vorgeschlagen worden, in Wanderfeldröhren Verzögerungsleitungen
zu benutzen, die in Form von . symmetrischen Kammleitungen (Doppelkammleitungen)
ausgeführt sind. Deren Struktur ist in der Zeichnung in den Fig. i und z dargestellt.
Diese Figuren stellen in Aufsicht und im Längsschnitt eine Leitung dar, die von
zwei Trägern i und 2 gehalten ist, an denen fingerförmige Zinken (metallische Stäbe
oder Platten) 3 bzw. q. befestigt sind. In einer Wanderfeldröhre kann diese Leitung
parallel zu einer Platte 5 angebracht werden, wobei ein Elektronenstrahl in den
Raum 6 eingeschossen wird.
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Es ist bereits die Wellenfortpflanzung in einer mäanderförmigen Leitung,
die durch Zinken dieser Art gebildet ist, untersucht worden. In einem früheren Vorschlag
ist bereits angegeben worden, daB für eine vorgegebene Fortschrittsrichtung der
Energie eine unendliche Vielzahl von Wellen besteht, die sich mit solchen Geschwindigkeiten
fortpflanzen, daß die Phase z. B. zwischen den Punkten 7 und 8 (mit aufeinanderfolgenden
Kanälen der Mäanderleitung) durch den folgenden Ausdruck gegeben ist:
Dabei ist s angenähert die Länge der Zinken, A, Wellenlänge im Vakuum und m eine
beliebige Grenzzahl, die positiv, negativ oder o sein kann.
Weiterhin
wurde angegeben, daß es für die Wechselwirkung mit der Elektronenströmung vorteilhaft
sei, unter allen diesen Wellen die schnellste zu benutzen; das ist die Welle, die
einem Winkel gemäß obiger Gleichung entspricht, der den kleinsten Absolutwert hat.
Es folgt aus Gleichung (i), daß für eine Zinkenlänge von
der kleinste Wert von cp von der Größenordnung -
für m = o ist und der nächsthöhere Wert von der Größenordnung + -
für m = i ist. Das positive Vorzeichen zeigt dabei an, daß die Welle sich im selben
Sinne wie die Energie fortpflanzt, und das negative Zeichen bedeutet, daß die Welle
und die Energie sich in entgegengesetzter Richtung fortpflanzen. Nun kann man in
Verstärkern nur eine Wellenkomponente mit positiven Vorzeichen benutzen. Man sieht
daher, daß die symmetrische Kammleitung an sich ungünstig für die Anwendung bei
Verstärkern ist, denn die erste verwendbare Wellenkomponente entspricht einem Phasenwinkel
-f-
und ist eine Komponente schwacher Intensität, da der größte Teil der Energie von
einer Welle geführt wird, die einer Phase - entspricht, also einer Welle, die sich
in unerwünschter
Richtung ausbreitet. Aus diesem Grunde hat man bereits vorgeschlagen, in die Wellenleitung
eine Asymmetrie einzuführen, die die Welle in positiver Ausbreitung gegenüber der
Grundwelle in negativer Richtung bevorzugt.
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Gemäß der Erfindung erhält das so gestellte Problem eine andere Lösung,
die es vermeidet, eine Unsymmetrie in die Leitung einzuführen.
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Die Erfindung besteht in einer solchen Konstruktion der Leitung, daß
die Welle außerhalb des den Strahl beeinflussenden Bereichs, d. h. unterhalb der
Mäanderleitung, Teile der Leitung durchfließt, die eine positive oder negative Phase
zusätzlich in den Verlauf der Welle einführt, d. h., die Leitung enthält für die
Höchstfrequenzen zusätzliche Elemente, die Blindleitwerte darstellen.
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Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der ein Elektronenbündel
durch Öffnungen in einer Anzahl quer zur Bewegungsrichtung des Elektronenbündels
stehender Streifen hindurchgeführt wird, die annähernd gleiche Abstände voneinander
haben und abwechselnd mit zwei Leitern verbunden sind und bei denen außerhalb der
Röhre verstellbare Glieder, z. B. Kurzschlußbrücken, angeordnet sind. Bei dieser
bekannten Anordnung handelt es sich aber um eine Vorrichtung zur Erzeugung von sehr
kurzen Wellen, wobei innerhalb der Anordnung stehende Wellen gebildet werden. Demgegenüber
bezieht sich die Erfindung auf eine Wanderfeldröhre, bei der also im Gegensatz zu
der bekannten Vorrichtung eine Welle längs eines Leiters fortgeführt wird. Bei der
Wanderfeldröhre nach der Erfindung stellen die außerhalb des Bereiches der Wechselwirkung
mit dem Elektronenstrahl vorgesehenen Reaktanzen Elemente dar, die als Phasenverschiebungsglieder
wirksam sind. Die Wirkung dieser Elemente ist verschieden, je nachdem, ob sie eine
Selbstinduktion oder eine Kapazität darstellen, aber in beiden Fällen ist der erzielte
Effekt der gleiche. Wenn nämlich das betreffende Element sich wie eine Selbstinduktion
verhält, so führt es jeweils eine zusätzliche Phasenverschiebung zwischen +
und +
ein, so daß eine Phasenverschiebung der Welle mit 9p =--
, die der langsamen negativen Wellenform entspricht, auf den Bereich innerhalb
der Grenzen o und n stattfindet. Wenn andererseits dieses Element eine Kapazität
darstellt, die eine Phasenverschiebung zwischen -
und - - einführt, so wird die Welle mit rp = + -
der schnellen,
positiven Wellenform gleichfalls in den Phasenbereich zwischen den Grenzen o und
n gebracht. In beiden Fällen erhält man also eine positive Wellenform, deren Phasenverschiebung
zwischen o und n liegt, d. h. eine Phasenverschiebung, die dem kleinstmöglichen
Wert, wie erwünscht, entspricht.
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Im folgenden sollen zur näheren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele
für die Realisierung von Verzögerungsleitungen gemäß der Erfindung beschrieben werden.
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In erster Linie können die Blindleitwerte in die Mäanderleitung durch
Vergrößern des Abstandes der Träger i und 2 (der Kammrücken) der Fig. i eingeführt
werden, derart, daß der Abstand zwischen den äußeren Punkten der Zähne und dem Träger
des gegenüberliegenden Kammes vergrößert wird. Eine dementsprechend ausgebildete
Leitung zeigt Fig.3, in der man als Länge der Zähne
R und als Abstand zwischen dem äußeren Punkt der Zähne und dem Träger des gegenüberliegenden
Kammes
gewählt hat. Der Raum 13, gemessen in der Richtung der Breite der Leitung, ist dann
kleiner als
und verhält sich jeweils wie eine Selbstinduktion, die in Serie in die Mäanderleitung
eingeschaltet ist. Es wäre auch möglich, die Breite dieses Raumes 13 größer als
auszubilden, um damit das Äquivalent einer Kapazität herzustellen. Diese Variante
ist jedoch weniger vorteilhaft, denn aus konstruktiven Gründen ist man daran interessiert,
die Breite der Leitung so gering wie nur möglich zu halten.
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Die Fig. q. und 5 zeigen schematisch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Die Finger 3 und ,4 sind an ihren Halterungen i und 2 mit Hilfe von
Zwischenstücken 9 bzw. io befestigt, wobei die Breite dieser Zwischenstücke 9 und
io größer als die der Zinken ist. Auf diese Weise besitzt das Profil jedes i Kammes
eine Reihe von Einschnitten ii bzw. 12, deren Breite S ein wenig größer ist als
das Doppelte der Entfernung d der Kämme. Unter diesen Bedingungen realisiert man
das Äquivalent einer relativ starken Selbstinduktion mit einer nur geringen Tiefe
i der Einschnitte ii bzw. 12.
Um besser den Breitenbereich der Leitung,
der auf den Elektronenstrahl einwirkt, von dem Bereich, in dem sich die zusätzliche
Phasenverschiebung vollzieht, zu trennen, und um die Breite der Leitung zu reduzieren,
kann es nützlich sein, die äußeren Teile der Zinken der Kammleitung derart abzukrümmen,
daß diese in die Räume der Phasenverschiebungsglieder eindringen. Eine Verzögerungsleitung
dieser Form ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Zinken 15 und 16, beispielsweise
in Form von rechteckigen Stäben, wie in Fig. 6 im Querschnitt dargestellt, sind
eingebettet in die massiveren Halterungen 17 und 18, die auf einer gemeinsamen Platte
14 befestigt sind. Die Teile i9 und 2o dieser Zinken sind umgebogen und tauchen
wechselweise in die Vertiefungen 21 und 22 der Träger 17 bzw. 18 ein. Hierdurch
wird wie in den Räumen i3 und xi in den Fig. 3 und 4 jeweils eine Verschiebung der
Phase bewirkt.
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Wie in den Fig. 2 und 5 stellt in der. Fig. 6 die Elektrode 5 eine
parallele Elektrode dar. Zwischen dieser Elektrode 5 und der eigentlichen Verzögerungsleitung
entsteht dann ein Raum 6, in den der Elektronenstrahl eingeschossen wird, auf den
also die Bereiche der Phasenverschiebung 21 und 22 nicht einwirken.
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Die Fig. 8 stellt einen Längsschnitt, die Fig. 9 einen Querschnitt
durch eine Wanderwellenverstärkerröhre mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Leitung
entsprechend Fig. 6 und 7 dar. Sämtliche wirksamen Elemente befinden sich innerhalb
eines metallischen, vakuumdichten Kolbens 31, dessen rechte Seite einen Auffänger
32 bildet. Die koaxiale Eingangsleitung 27 ist z. B. mit der Mitte des Zinkens verbunden
und die koaxiale Ausgangsleitung 28 auf die gleiche Weise an die Leitung angekoppelt.
Der Elektronenstrahl 29, der von der Kathode 3o ausgeht, wird in den Raum zwischen
der Elektrode 5 und der Leitung 14 eingeschossen. Die Elektrode 5 befindet sich
beispielsweise auf einem negativen Potential, das durch die Spannungsquelle 25 erzeugt
wird, und die Leitung 14 befindet sich auf dem Potential Null, entsprechend dem
Metallkolben der Röhre. Auf diese Weise entsteht in dem Raum, den der Strahl durchläuft,
ein elektrostatisches Feld, dessen Kraftlinien parallel zur Zeichenebene und senkrecht
zur Bahn des Strahls 29 verlaufen. Ein Magnet, dessen Polschuhe 33 und 34 in Fig.
9 dargestellt sind, erzeugt ein Magnetfeld mit Kraftlinien, die senkrecht zwischen
dem Strahl und dem obengenannten elektrostatischen Feld verlaufen.
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Es sei noch bemerkt, daß einige der Zinken 15 aus Widerstandsmaterial
hergestellt sein können, um dadurch eine Dämpfung in die Verzögerungsleitung einzuführen.
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