DE952461C - Wanderfeldroehrenanordnung zur Verstaerkung und Schwingungserzeugung - Google Patents

Description

• Wanderfeldröhrenanordnung zur Zierstärkung und Schwingungserzeugung Es sind bereits Verstärkerröhren für Mikrowellen bekannt, bei denen eine fortschreitende elektromagnetische Welle, welche sich in einer aus zwei koaxialen auf verschiedenen.Potentialen gehaltenen Leitern bestehenden Verzögerungsleitung fortpflanzt, und ein Elektronenstrahl in Wechselwirkung treten. Der Elektronenstrahl breitet sich in einem zwischen den zwei Leitern gebildeten Wechselwirkungsraum senkrecht zu gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern aus. Bei diesen Röhren besteht die Verzögerungsleitung aus einem axialen Leiter von kreisförmigem Querschnitt und einer hierzu koaxialen Elektrode, derart, daß der Wechselwirkungsraum entweder zylindrisch (französische Patent-Schrift 985 536) oder konisch ausgebildet ist. Das in diesem Wechselwirkungsraum herrschende Magnetfeld ist dann kreisförmig und wird durch einen kräftigen Strom im axialen Leiter erzeugt. Dieser 'Strom kann bei einen Röhre im Dauerbetrieb ein Gleichstrom sein. Er kann bei einer Röhre im Impulsbetrieb einen Wechselstrom oder auch einen Impulsstrom darstellen.
• Die Erfindung bezieht sich auf Röhren, bei denen das Magnetfeld durch einen impulsförmigen Strom erzeugt. wird.
• Fig. i stellt das grundsätzliche Schema einer bekannten Anordnung dar. Die Röhre besitzt einen axiale Leiter i, der von eine:- Anode 2 umgeben ist. Letztere ist derart gebaut, daß sie wenigstens innerhalb des Wechselwirkungsraumes 3 Verzögerungseigenschaften aufweist. Diese Bauart ist schematisch durch die gestrichelte Linie angedeutet. Der Elektronenstrahl 4 mit ringförmigem Querschnitt wird von der Kathode 5 erzeugt und mittels einer geeigneten Elektronenoptik in den Wechselwirkungsraum eingeführt. Er wird am Ende des Wechselwirkungsraumes, wo der Durchmesser des axialen Leiters zunimmt, aufgefangen.
• Eine beispielsweise dargestellte Verstärkerröhre enthält eine Einkopplungsanordnung 6 und eine Auskopplungsanordnung 7. Man kann jedoch auch dieselbe Bauart für eine Schwingröhre verwenden, wo dann nur eine Auskopplungsanordnung vorhanden wäre.
• Diese Röhre kann , auf verschiedene Weise im Impulsbetrieb arbeiten. Eine dieser Möglichkeiten ist in Fig. i dargestellt. Die Anode 2 liegt an Masse, während die Kathode 5 und der axiale Leiter i während der Impulsdauer durch die Impulsspannungsquelle 8 über einen Impulstransformator 9 auf ein hohes negatives Potential gebracht wird. Im Ausgangskreis dieser Impulsspannungsquelle befindet sich ein zweiter Impulstransformator i o, dessen Primär- und 'Sekundärwicklung mit den ,entsprechenden Wicklungen des Transformators 9 in Reihe liegen. Dieser Transformator i o setzt die Spannung kräftig herab. Die Sekundärklemmen des Transformators io sind mit den Enden des axialen Leiters i verbunden. Auf diese Weise geht während der Impulsdauer ein kräftiger Stromstoß durch den axialen Leiter hindurch.
• Dieses Verfahren ist nicht praktisch verwertbar, da der axiale Leiter eine sehr erhebliche Impedanz aufweist, wenn er von einem. Stromimpuls durchlaufen werden soll, dessen Dauer in der Größenordnung i ,gs liegt. Hierdurch würden sich gewaltige Energieverluste in dem durch diesen Leiter dargestellten Widerstand ergeben.
• Eine Rechnung ergibt beispielsweise für eine Kupferstange von 5o cm Länge und 0,45 cm Durchmesser, welche von einem Stromimpuls durchlaufen wird, dessen Scheitelwert 2ooo Amp. ist und der 2 ,us dauert, wobei die vordere Anstiegsflanke 0,4 ,us aufweist, daß die erforderliche 'Scheitelleistung, um den gewünschten Strom fließen zu lassen, 8,5X ios Watt beträgt.
• Nun sind bei den meisten Anwendungen der Impulstechnik, insbesondere für Radar, Scheitelleistungen -über ios Watt in ,einem kommerziellen Gerät nicht anwendbar, da der Gesamtwirkungsgrad zu schlecht würde.
• Ziel der Erfindung ist die Herabsetzung der erforderlichen Impulsleistung für die Erzeugung des Magnetfeldes in der Röhre. Die erfindungsgemäß hierzu verwendeten Mittel bestehen in einer koaxialen Rückleitung für den Strom. Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhre. Die Röhre besitzt dieselben Teile wie nach Fig. i, jedoch ist zusätzlich eiCkkoaxialer Leiter i i außerhalb der Verzögerungsleitung vorgesehen, der mit dem axialen Leiter i an einem Ende der Röhrc verbunden ist und zur Rückleitung des Strome= dient.
• Wie eine Rechnung ergibt, wird mit denselben Zahlenwerten wie oben durch diese Maßnahme die Scheitelleistung auf o,325Xios Watt herabgesetzt. Hieraus ist die erhebliche Verbesserung durch die erfindungsgemäße Anordnung erkennbar.
• Der koaxiale Rückleiter i i befindet sich außerhalb der Verzögerungsleitung und umgibt dieselbe. Er kann den Röhrenkolben bilden, wie in Fig. 2 gezeigt, kann jedoch auch vollkommen im Vakuum im Innern des Glaskolbens nach Fig. i liegen oder sich auch vollkommen außerhalb des Glaskolbens. der die Verzögerungsleitung umgibt, befinden.
• Fig. 3 -und 4 zeigen im Quer- und Längsschnitt die Anordnung des Außenleiters i i zusammen mit einer wendelförmigen Verzögerungsleitung 2. Fig. ; und 6 zeigen dieselben Querschnitte bei einer Verzögerungsleitrng, welche aus einer Reihe paralleler Ringe 12, die an einem Längsträger 13 befestigt sind, besteht.
• Schließlich zeigt Fig.7 im Schnitt die konstruktive Ausführungsform einer Verstärkerröhre nach Fig. 2. Die Rückleitung i i bildet den Röhrenkolben. Die Impulsmodulation wird- der Kathode 5 von einer Spannungsquelle 8 aufgeprägt. Die Primärwicklung ioa des ringförmigen Impulstransformators io, der zur Speisung des axialen Leiters i dient, wird hier von einer unabhängigen Stromquelle i9 gespeist. Die Primärwicklung befindet sich in einer Isolierhülle 15 aus Glas, die innerhalb des Metallkolbens der .Röhre angeordnet ist. Der Kolben i i bildet den Rückleiter für den das'Magnetfeld erzeugenden Strom und geht unmittelbar in die aus einer einzigen Windung bestehende Sekundärwicklung ioy des Transformators über. Das Ganze wird von einem isolierenden Zylinder 16 umgeben. Der 'Kolben i i wird durch die Spannungsquelle 17 auf hoher negativer Spannung gehalten. Die Stange 13, die zur Halterung der Ringe 12 nach Fig. 6 dient, wird durch Wasserumlauf in der Rohrleitung 18 gekühlt. Der Wechselwirkungsraum ist mit 3 bezeichnet, die Ein-und Ausk opplungsanordnungen mit 6 und 7.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wanderfeldröhrenanordnung zur Verstärkung und Schwingungserzeugung, bei der durch den in der Achse der Röhre befindlichen geradlinigen zylindrischen Leiter (Innenleiter) der Wellenleitung ein Strom zur Eizeugung eines Magnetfeldeis mit kreisförmigen Kraftlinien geschickt wird und bei der zwischen diesem Innenleiter und einem koaxial dazu angeordneten zylindrischen Leiter mit Verzögerungseigenschaften (Außenleiter der Wellenleitung) ein statisches radiales elektrisches Feld errichtet wird und bei der die gesamte Wellenleitung von einer zylindrischen metallischen Hülle umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter der Wellenleitung mit der zylindrischen metallisches. Hülle an einem Ende leitend verbunden ist und daß die metallische Hülle als Rückleiter für den das Magnetfeld erzeugenden Strom dient.
2. 2. Röhrenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle von dem Röhrenkolben gebildet wird.
3. 3. Röhrenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle im Innern eines isolierenden Kolbens angeordnet ist. q..
4. Röhrenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Hülle außerhalb eines,- isolierenden Kolbens angeordnet ist.
5. 5. Röhrenanordnung nach einem der Ansprüche i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem der Kathode benachbarten Ende des Innenleiters und dem offenen Ende der zylindrischen metallischen Hülle eine Impulsspannung zur Erzeugung des Magnetfeldes angelegt wird.
6. 6. Röhrenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Impulsspannung mit einer das radiale elektrische Feld erzeugenden Impulsspannung, die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Wellenleitung liegt, synchronisiert ist.
7. 7. Röhrenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Impulsspannungen von einer gemeinsamen Spannungsquelle mit Hilfe eines Abwärtstransformators und eines Aufwärtstransformators geliefert werden, wobei die Primärwicklungen und die Sekundärwicklungen dieser Transformatoren jeweils in Reihe geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 985 536.