DE954812C - Reflexionsklystron - Google Patents

Description

Es sind Schwingungserzeuger mit Geschwindigkeitsmodulation vom Typ des Reflexklystrons bekannt, bei denen ein Elektronenstrahl durch das elektrische Feld eines Hohlraumresonators hindurch auf eine negativ vorgespannte Elektrode gerichtet wird, die als Reflektor wirkt und die Elektronen umlenkt, so daß sie auf dem Rückweg den Hohlraum nochmals durchqueren. Bekanntlich ist die Schwingungsanfachung unter diesen Umständen ίο nur nach Überschreitung einer gewissen Mindestgröße des Strahlstroms möglich; diese Mindestgröße ist um so höher, je höher die Frequenz, je niedriger der Spannungsüberhöhungsfaktor (Güte) des Hohlraumresonators und je stärker die Belastung des an die Röhre angekoppelten Ausgangskreises ist. Aus diesen Gründen muß der Strahlstrom verhältnismäßig stark sein, wenn man einen solchen Schwingungserzeuger bei sehr hohen Frequenzen betreiben will.

Die Erfindung erlaubt die Umgehung dieses ao Nachteils, indem das Reflexklystron mit zwei Kathoden ausgerüstet wird, die Elektronenstrahlen mit verschiedenen Geschwindigkeiten aussenden. Es sind schon mit einem solchen Kathodenpaar versehene Verstärker bekannt, bei denen einer der Strahlen durch das Eingangssignal dichtemoduliert wird. Letzteres wird von den Elektronen in Form einer fortschreitenden Raumladungswelle mitge-

führt und durch die Wechselwirkung zwischen den in den beiden Strahlen verschiedener Geschwindigkeit enthaltenen Energien verstärkt. Bei der erfindungsgemäßen Röhre wird dieser an sich bekannte Verstärkungseffekt ausgenutzt, um die Schwingungsanfachung zu erleichtern, wobei der Strahlstrom auf einen sehr niedrigen Wert gegenüber demjenigen bei einem bekannten Reflexklystron mit vergleichbaren! Kennwerten beschränkt

ίο bleibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figur, die eine erfindungsgemäße Röhre im Schnitt darstellt.

Die Röhre enthält wie eine gewöhnliche Reflexklystronröhsre einen Hohlraum i, -der beispielsweise mit dem Kolben 2 konstruktiv vereinigt sein kann und mit einem einspringenden Teil 3 versehen ist. Letzterer wird durch ein Gitter 4 begrenzt, das einem Gitter 5 in der gegenüberliegenden Wand gegenübersteht, so daß die beiden Gitter den Raum, der das konzentrierte elektrische Feld des Hohlraumresonators aufweist, begrenzen. Die beiden Gitter sind senkrecht zum Strahlweg der Elektronen angebracht, die auf einen Reflektor 6 gerichtet sind. Letzterer wird von einer nicht dargestellten Spannungsquelle auf einem in bezug auf das Potential des die Anode bildenden Hohlraums 1 negativen Potential gehalten.

Erfindungsgemäß ist die Röhre mit zwei Kathoden versehen, beispielsweise einer scheibenförmigen Kathode 7 und einer gitterförmigen Kathode 8, welche die von der Kathode 7 emittierten Elektronen durchläßt. Die beiden Kathoden werden durch eine nicht dargestellte Spannungsquelle in bezug auf den Hohlraum 1 auf negativem Potential gehalten, derart, daß ihre Potentiale von der Größenordnung desjenigen des Reflektors 6 oder positiver als dieses sind. Ferner ist eine Spannungsquelle 9 zwischen die beiden Kathoden eingeschaltet, so daß ihre Elektronenstrahlen 10 bzw. 11 verschiedene Geschwindigkeiten erhalten. Bei 12 ist eine geeignete elektronenoptische Elektrode dargestellt. Auf der Reflektorseite ist die Röhre durch einen isolierenden Teil 13 abgeschlossen.

In diesem System ist die Stärke des mit der Frequenz der erzeugten Schwingungen dichtemodulierten Strahfetroms nicht eine (in erster Annäherung) lineare Funktion der Laufzeit der Elektronen für deren Hin- und Rückweg im Raum zwischen dem Gitter 5 und dem Reflektor 6 wie beim bekannten Reflexklystron, sondern eine Exponentialfunktion dieser Laufzeit. Sie wächst also viel schneller als im Fall des bekannten Reflexklystrons. Andererseits sind die Raumladungseffekte, die in der bekannten Röhre mit Geschwindigkeitsmodulation der Paketbildung der Elektronen . entgegenzuwirken suchen, bei der erfindungsgemäßen Röhre nützlich, da sie dem Verstärkungsmechanismus zugrunde liegen, so daß es möglich ist, sich mit einem verhältnismäßig geringen Emissionsstrom zu begnügen, um die Schwingungen anzufachen. Beispielsweise ist bei gleichen Röhrenabmessungen und gleicher Hochfrequenz-Ausgangsleistung für dieselbe Frequenz der Anfachungsstrom im Fall der erfindungsgemäßen Röhre von der Größenordnung der Hälfte desjenigen bei der bekannten Röhre mit Geschwindigkeitsmodulation. Dieser Vorteil bleibt auch erhalten, wenn die Verluste im Hohlraumresonator durch einen geringen Spannungsüberhöhungsfaktor vergrößert werden und wenn die an die Röhre angekoppelte Belastung hoch ist, d. h. wenn die den Verlusten und der Belastung gleichwertige Nebenschlußimpedanz gering ist. Bei vergleichbaren Kennwerten erweist sich also der Betrieb mit der erfindungsgemäßen Röhre bei sehr hohen Frequenzen als viel vorteilhafter als derjenige mit der bekannten Röhre.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und läßt alle im Bereich des fachmännischen Könnens liegenden Abänderungen zu.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reflexionsklystron, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenstrahlerzeugungssystem zwei Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeiten aussendet und diese Geschwindigkeiten derart bemessen sind, daß die durch das hochfrequente elektrische Feld des. Hohlraumresonators modulierten Elektronenstrahlen miteinander in Wechselwirkung treten können.

2. Reflexionsklystron nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Kathoden, die auf verschiedenen Potentialen gehalten werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 599 724, 583 214; österreichische Patentschrift Nr. 167 398.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 609546/386 6.56 (609 716 12.56)