DE958043C

DE958043C - Ankopplungsanordnung fuer eine Verstaerkerroehre fuer sehr kurze Wellen

Info

Publication number: DE958043C
Application number: DES36449A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Habil Werner Kleen; Dr Rer Nat Werner Veith
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-11-24
Filing date: 1953-11-24
Publication date: 1957-02-14
Also published as: FR68962E

Description

Es ist bereits eine Verstärkerröhre bekannt, bei der ein Elektronenstrahl an den Potentialflächen eines bremsenden Gegenfeldes reflektiert und im Bereich der Elektronenumkehr die zu verstärkende Hochfrequenzwelle eingeführt wird. Bei Vorhandensein eines elektrischen Vektors in Richtung der Elektronenbahn werden die Elektronen je nach der Polarität des Wechselfeldes an verschiedenen Potentialflächen und zu verschiedenen Zeiten reflektiert.

Bei der bekannten Röhre läßt man das Hochfrequenzfeld eines geeignet ausgebildeten Hohlleiters unmittelbar auf die Elektronen einwirken. Die Erfindung bezieht sich nun in Weiterbildung dieser Maßnahme auf eine besonders vorteilhafte Art der Hochfrequenzenergieeinkopplung. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Einführung der zu verstärkenden Hochfrequenzwelle in den Elektronenumkehrraum senkrecht zur Richtung der Entladungsbahn erfolgt, der hochfrequente elektrische Feldverstärker im wesentlichen in Richtung der Entladungsbahn verläuft, und daß der Elektronenumkehrraum von zwei senkrecht zur Entladungsbahn angeordneten Elektroden begrenzt

wird, von denen die der Kathode entfernter liegende Elektrode massiv ausgebildet ist (Renektorelektrode), während die der Kathode näher liegende Elektrode mit Öffnungen für den Elektronendurchtritt versehen ist und diese Öffnungen solche Ab-. messungen haben und in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß die hochfrequente elektrische Feldstärke in der Nähe der Reflektorelektrode möglichst groß ist.

to Zur Hochfrequenzenergieeinkopplung wird zweckmäßig ein sich nach dem Umkehrraum zu verjüngender Hohlleiter vorgesehen. Dabei kann der Hohlleiter so ausgebildet sein, daß die Hochfrequenzenergie als TE₁₀-WeIIe einläuft. Durch die Verjüngung des Hohlleiters wird eine wesentliche Erhöhung der Feldstärke bewirkt.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in ao seinen für' die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter stark schematisierter Darstellung.

In Fig. ι ist der zur Energieeinkopplung dienende Hohlleiter durch die Wandungen 1 und 2 begrenzt, wobei die Höhe des Hohlleiters im Elektronenumkehrraum derart verringert ist, daß die Hochfrequenzfeldstärke einen Höchstwert annimmt. Die Hochfrequenzenergie ist in ihrer Eintrittsrichtung durch den Pfeil 3 versinnbildlicht. Die obere Wand 2 des Hohlleiters ist mit geeigneten Öffnungen versehen, durch die die Elektronen in den Hochfrequenzraum eintreten können. Die Wandung kann hier als Gitter ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, siebartige Löcher vorzusehen. Gegenüber diesem Gitter steht ein zweites Gitter, das einen Teil der Anode 4 darstellt. An der Anode 4 liegt eine sehr hohe Spannung von beispielsweise 1000 Volt. Sie befindet sich außerordentlich dicht, z. B. in einer Entfernung von 0,1 bis ι mm, an dem ersten Gitter, damit ein möglichst starkes Gleichfeld entsteht. Dieses Feld bedeutet für den eintretenden Elektronenstrahl ein Bremsfeld. Das Potential der Kathode 9 ist so gewählt, daß die Elektronen an einer Potentialfläche nahe der Wand 1 reflektiert werden. Der Elektronenstrahl wird durch eine übliche Bündelungsanordnung so fokussiert, daß er in einem feinen Bündel durch das Röhrchen 8 der Zuganode 7 hindurchtritt. Der austretende divergente Strahl wird durch ein beschleunigendes Feld zwischen der Elektrode 5 und der Anode 4 parallel gerichtet. Die Elektronen, die im Laufraum zwischen den Wan- ■ düngen 1 und 2 reflektiert werden, laufen dadurch wieder ungefähr auf der gleichen Bahn zurück (mit einer geringen Aufspreizung) und treffen zum größten Teil außerhalb des Röhrchens 8 auf dem der Kathode abgewandten Teil der Anode 7 auf. Das Röhrchen 8 verhindert einen Energieaustausch zwischen der unmodulierten Elektronenströmung und der Verzögerungsleitung 6. Erst die reflektierte Elektronenströmung tritt mit der Verzögerungsleitung 6 in Wechselwirkung, wobei ein Energieaustausch von der Elektronenströmung auf die Verzögerungsleitung stattfindet. Die Exaktheit der Bahn der rücklaufenden Elektronen kann durch Potentialeinstellung an der Elektrode 4 beeinflußt 6g werden.

Um die Potentialverhältnisse im Elektronenumkehrraum näher zu verdeutlichen, ist in Fig. 2 ein Ausschnitt dieses Raumes mit Potentiallinien \⁷eranschaulicht. Oberhalb der Wandung 1 befindet sich die mit Löchern versehene, ein Gitter -darstellende Wandung 2, über der wiederum die Gitteröffnungen der Anode 4 veranschaulicht sind. Das kräftige Bremsfeld zwischen den Elektroden 2 und 4 tritt sehr stark in den Laufraum zwischen Wandung 1 und Gitter 2 hinein und ergibt beispielsweise mit einer Anodenspannung von 1000 Volt bei ι mm Abstand zwischen den Elektroden 2 und 4 eine Feldstärke von etwa 5000 Volt je Zentimeter an der Wandung 1. Das bedeutet eine Laufzeit für den Hin- und Rückweg zwischen der Wandung r und dem Gitter 2 bei einem gegenseitigen Abstand dieser Elektroden von 0,5 mm von etwa 1,35 · 10—¹⁰ Sekunden. Größte Dichtemodulation erhält man, wenn diese Laufzeit gleich einer halben Periode ist, was in diesem Fall einer Wellenlänge von 8 cm entspricht. Das Hochfrequenzfeld wird zwar, wie die gestrichelten Potentiallinien in Fig. 2 zeigen, durch die Gitter-■ öffnungen der Wandung 2 stark geschwächt, kann aber in der Nähe der Wandung 1 noch einen recht großen Wert haben.

Die Wirkungsweise der Röhre beruht im Gegensatz zu Röhren mit Intensitätsmodulation oder Geschwindigkeitsmodulation auf einer besonderen Dichtemodulation, die durch die verschiedene Verweilzeit der Elektronen im Umkehrraum infolge eines beschleunigenden bzw. verzögernden Hochfrequenzfeldes zustande kommt. Dabei wird aber gerade der sonst, z. B. bei Röhren der Klystronart, störende Einfluß eines zu großen Laufzeitwinkeli, ausgenutzt, indem die Elektronen in der einen Phase des Hochfrequenzfeldes gebremst und in der anderen beschleunigt wieder aus dem Hochfrequenzfeld hinausgestoßen werden. Dabei ergibt sich als günstigste Verweilzeit eine halbe Periode, so daß die Röhre ein flaches Maximum der Verstärkung für einen bestimmten Frequenzbereich hat. Diese optimale Frequenz kann durch die Größe des statischen Bremsfeldes in weiten Grenzen variiert werden. Im übrigen ist die Laufzeit nur durch den Hin- und Rücklauf der umkehrenden Elektronen im Raum zwischen der Wandung 1 und dem Gitter 2 gegeben und nicht, wie dies z. B. bei den bekannten Trioden der Fall ist, durch den zusatzliehen Weg, den die sehr langsamen Elektronen zwischen Kathode und dem durch die Raumladung verursachten Potentialminimum zurücklegen müssen. Der Gradient des durch das Gitter 2 hindurchgreifenden Feldes kann also beliebig groß tao gemacht werden, um die Laufzeit abzukürzen.

Der zur Energieeinkopplung dienende Hohlleiter geht allmählich in den Elektronenumkehrraum über, der eng genug gemacht ist, um die Hochfrequenzfeldstärke groß werden zu lassen. 1*5 Die Abstände zwischen den Elektroden 1, 2 und 4

lassen sich im Gegensatz zu dichtegesteuerten Röhren, bei denen technisch schwer realisierbare Abstände geringsten Maßes notwendig sind, ohne große technische Schwierigkeiten klein genug halten.

Claims

Patentansprüche:

i. Ankopplungsanordnung für eine Verstärkerröhre für sehr kurze Wellen, bei der ein Elektronenstrahl an den Potentialflächen eines bremsenden Gegenfeldes reflektiert und im Bereich der Elektronenumkehr die zu verstärkende Hochfrequenzwelle eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der zu verstärkenden Hochfrequenzwelle in den Elektronenumkehrraum senkrecht zur Richtung der Entladungsbahn erfolgt, der hochfrequente elektrische Feldstärkevektor im wesentlichen in Richtung der Entladungsbahn verläuft, und daß der Elektronenumkehrraum von zwei senkrecht zur Entladungsbahn angeordneten Elektroden begrenzt wird, von denen die der Kathode entfernter liegende Elektrode massiv ausgebildet ist (Reflektorelektrode), während die der Kathode näher liegende Elektrode mit Öffnungen für den Elektronendurchtritt versehen ist und diese Öffnungen solche Abmessungen haben und in solchem Abstand voneinander angeordnet sind, daß die hochfrequente elektrische Feldstärke in der Nähe der Reflektorelektrode möglichst groß ist.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich nach dem Umkehrraum zu verjüngender Hohlleiter vorgesehen ist.
3. Röhre nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Hohlleiters, daß die Hochfrequenzenergie als TE₁₀-WeIIe einläuft.
4. Röhre nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch siebartige öffnungen in der der Kathode näher liegenden Elektrode des Elektronenumkehrraumes, die in ihrer Lage derart, vorzugsweise genau, mit kleineren Öffnungen in einer vorgelagerten Elektrode (4) übereinstimmen, daß sich symmetrische elektronenoptische Felder ergeben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 874341.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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