DE959747C

DE959747C - Tube arrangement for very short shafts

Info

Publication number: DE959747C
Application number: DET5492A
Authority: DE
Inventors: Dr Lothar Brueck
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1951-12-22
Filing date: 1951-12-23
Publication date: 1957-03-14

Description

Bekanntlich ist der Dichtesteuerung in Elektronenröhren bei sehr hohen Frequenzen infolge der endlichen Laufzeit der Elektronen durch die kleinsten technisch noch ausführbaren Abmessungen in der Röhre eine Grenze gesetzt. Bisher ist man mit der Dichtesteuerung über Frequenzen von 3000 MHz bei technisch noch gut herstellbaren Konstruktionen und 6000 MHz in besonderen Fällen nicht hinausgekommen. Man verwendet darum vielfach im Frequenzgebiet über 3000 MHz die Geschwindigkeitssteuerung.It is known that density control in electron tubes is a consequence of very high frequencies the finite transit time of the electrons due to the smallest technically feasible dimensions set a limit in the tube. So far one is with the density control over frequencies of 3000 MHz for designs that can still be technically manufactured and 6000 MHz in special cases did not get out. This is why the is often used in the frequency range above 3000 MHz Speed control.

Zur Verstärkung sehr breiter Frequenzbänder nach dem Prinzip der Geschwindigkeitssteuerung hat sich vor allem in letzter Zeit eine Anordnung zur Verstärkung kurzer elektrischer Wellen bewährt, bei der eine · elektromagnetische Welle mit dem Elektronenstrahl mitläuft. Derartige Anordnungen sind unter dem Namen Lauffeldröhren (Wanderfeldröhren) bekanntgeworden. Bei solchen Anordnungen wird zur Angleichung der Wellengeschwindigkeit an die Elektronehgeschwindigkeit eine Verzögerungsleitung in Form einer Wendel oder Kreiskette verwendet, in deren Achsrichtung der Elektronenstrahl verläuft. Um eine gute Bündelung des Elektronenstrahls zu erreichen, ist ein Elektronenlinsensystem notwendig, das verhindernTo amplify very wide frequency bands based on the speed control principle An arrangement for amplifying short electrical waves has proven its worth especially recently, in which an electromagnetic wave travels with the electron beam. Such arrangements have become known under the name Lauffeldröhren (traveling wave tubes). In such Arrangements are used to adjust the wave speed to the electron velocity a delay line in the form of a helix or circular chain is used in the direction of the axis the electron beam passes. In order to achieve good focusing of the electron beam, a Electron lens system necessary to prevent that

soll, daß Elektronen auf die Verzögerungsleitung auftreffen. Es ist jedoch schwierig, große Strahlströme durch die Verzögerungsleitung in axialer Richtung hindurchzuschicken, und somit nicht möglieh, eine hohe Leistung zu erzeugen.should that electrons hit the delay line. However, it is difficult to get large jet currents to send through the delay line in the axial direction, and thus not possible to produce a high output.

Die Erfindung geht von einer Röhrenanordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen, z. B. Dezimeterwellen, aus, bei der im Raum zwischen einer länglichen Kathode und einer diese umgebenden Anode wenigstens eine weitere Elektrode vorgesehen ist, die als Verzögerungsleitung ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Verzögerungsleitung bezüglich ihrer Verzögerungseigenschaften sowie die Betriebsspannungen derart zu bemessen, daß in der nahezu geradlinig von der Kathode zur Anode übergehenden Elektronenströmung Ladungsdichteschwankungen durch die transversalen elektrischen Feldkomponenten einer auf der Verzögerungsleitung sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle hervorgerufen werden, wodurch Energie an diese Welle oder an eine Welle, welche sich auf einer in Elektronenflugrichtung darauffolgenden Verzögerungsleitung ausbreitet, abgegeben wird.The invention relates to a tube arrangement for very short electromagnetic waves, e.g. B. Decimeter waves, from where in the space between an elongated cathode and one surrounding it Anode at least one further electrode is provided, which is designed as a delay line is. According to the invention it is proposed that the delay line be modified with regard to its delay properties and to dimension the operating voltages in such a way that in the electron flow passing almost in a straight line from the cathode to the anode Charge density fluctuations due to the transverse electric field components caused by an electromagnetic wave propagating on the delay line, whereby energy is transferred to this wave or to a wave which is traveling in the direction of electron flight subsequent delay line propagates, is released.

Es ist an sich eine elektrische Entladungsröhre bekannt, bei der im Raum zwischen einer länglichen Kathode und einer diese umgebenden Anode wenigstens eine weitere Elektrode vorgesehen ist, die als Verzögerungsleitung ausgebildet ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch vorausgesetzt, daß die Elektronenströmung in der Querschnittsebene der Verzögerungselektrode pendelt, was durch ein besonderes Magnetfeld oder elektrisches Hilfsfeld erreicht wird. Im Gegensatz hierzu ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorausgesetzt, daß die Elektronenströmung geradlinig von der Kathode zur Anode übergeht, was zu einer andersartigen Bemessung der Verzögerungsleitung führt.It is known per se an electric discharge tube in which in the space between an elongated Cathode and an anode surrounding it, at least one further electrode is provided, which is designed as a delay line. In this known arrangement, however, it is assumed that that the electron flow oscillates in the cross-sectional plane of the deceleration electrode, what is achieved by a special magnetic field or electrical auxiliary field. In contrast to this it is a prerequisite for the arrangement according to the invention, that the electron flow goes straight from the cathode to the anode, resulting in a different sizing of the delay line leads.

An Hand der Ausführungsbeispiele der Abbildungen wird die Erfindung nachstehend näher erklärt. Abb. ι zeigt eine Entladungsröhre gemäß der Erfindung, die nur eine als Verzögerungsleitung ausgebildete Elektrode aufweist. Die Verzögerungsleitung ist in dem vorliegenden Falle als Wendel 2 ausgebildet. Es ist statt der Wendel auch eine Kreiskette anwendbar, insbesondere bei Anordnungen, bei denen die Elektronen nur in bestimmten Abschnitten längs des Umfanges der Kathode emittiert werden. Die Kathode 1 kann bei einer erfindungsgemäßen Anordnung entweder so ausgebildet werden, daß sie allseitig emittiert, oder daß nur bestimmte Abschnitte längs des Umfanges der Kathode emissionsfähig sind. Die mechanische Befestigung der Wendel 2 kann beispielsweise mittels Keramikstäbchein oder Glimmerblättchen geschehen. Wichtig ist dabei, daß die Wendel als Verzögerungsleitung für die im Betrieb auftretenden elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist.The invention is explained in more detail below using the exemplary embodiments in the figures. Fig. Ι shows a discharge tube according to the invention, the only one as a delay line having formed electrode. The delay line is in the present case as Helix 2 formed. A circular chain can also be used instead of the helix, especially in arrangements in which the electrons are only emitted in certain sections along the circumference of the cathode. The cathode 1 can be at an arrangement according to the invention can either be designed so that it emits on all sides, or that only certain sections along the circumference of the cathode are emissive. The mechanical The filament 2 can be fastened, for example, by means of ceramic rods or mica flakes. It is important that the helix acts as a delay line for those occurring during operation electromagnetic waves is formed.

Die Enden der Wendel sind im Ausführungsbeispiel der Abb. 1 durch den Glaskörper 3 durchgeführt und dienen zur Ein- und Auskopplung der Wellenenergie. Es sind jedoch auch die anderen bekannten Kopplungsmethoden anwendbar, beispielsweise eine kapazitive Kopplung durch den Röhrenkolben. Über das eine Wendelende 4 wird eine sehr kurze Welle auf die Wendel 2 in an sich bekannter Weise eingekoppelt. Diese Welle pflanzt sich dann wie auf einer Verzögerungsleitung üblicher Art längs der Wendel fort. Am anderen Wendelende 5 ist ein Verbraucher 6 angeschlossen, der einerseits unmittelbar mit dem Wendelende 5 und andererseits über eine kapazitive Ankoppelelektrode 5' mit der Wendel verbunden ist und der die gesamte Energie der Welle aufnimmt. Die Welle schreitet dabei mit einer gegenüber der Lichtgeschwindigkeit geringeren Phasengeschwindigkeit in axialer Richtung der Röhre fort. Die auf der Wendel auftretende Feldverteilung ist etwa so, wie in Abb. 1 a gezeigt.In the exemplary embodiment in FIG. 1, the ends of the helix are passed through the glass body 3 and serve to couple the wave energy in and out. However, so are the others known coupling methods applicable, for example capacitive coupling through the Tubular flask. About the one end of the helix 4 is a very short wave on the helix 2 in itself coupled in a known manner. This wave is then planted as usual on a delay line Art along the helix. A consumer 6 is connected to the other end of the helix 5, the one hand directly to the helix end 5 and on the other hand via a capacitive coupling electrode 5 'is connected to the helix and which absorbs the entire energy of the wave. the The wave travels with a phase velocity that is lower than the speed of light in the axial direction of the tube. The field distribution occurring on the filament is approximately as shown in Fig. 1 a.

Wird die Kathode 1 der Röhre zum Emittieren gebracht und der Anode 7 eine so hohe positive Spannung gegeben, daß ein Elektronenstrom von der Kathode 1 zur Anode 7 fließt, so tritt zwischen den Elektronen des Elektronenstromes und den elektrischen Feldkomponenten der auf der Wendel fortschreitenden Welle eine Wechselwirkung ein.If the cathode 1 of the tube is made to emit and the anode 7 such a high positive Given a voltage that a stream of electrons flows from the cathode 1 to the anode 7, then occurs between the electrons of the electron stream and the electric field components on the filament advancing wave an interaction.

Man nehme nun an, ein Elektron trete zur Zeit If₁ an einer bestimmten Stelle der Kathode 1 aus und bewege sich auf die Wendel 2 zu. Ist die Querkomponente des elektrischen Feldes an dieser Stelle der Wendel 2 der Bewegungsrichtung des Elektrons gleichgerichtet, so wird durch diese Querkomponente das Elektron gebremst. Dabei geht ein Teil seiner kinetischen Energie in Wellenenergie über. Ein Elektron, das zu einem Zeitpunkt in den Wirkungsbereich des Wendelfeldes kommt, in dem das Feld der Elektronenbewegung entgegengerichtet ist, wird durch die Querkomponente beschleunigt, wobei Wellenenergie in kinetische Energie übergeführt wird. Dies ergibt eine Fokussierung der Elektronenströmung in radialer Richtung. Zugleich findet durch die Längskomponente des elektrischen Feldes der auf der Wendel fortschreitenden Welle eine seitliche Lagenänderung des Elektrons gegenüber seinem Austrittspunkt aus der Kathode 1 statt. Diese seitliche Lagenänderung bewirkt ebenfalls eine Fokussierung der von der Kathode 1 kommenden Elektronen, und zwar in axialer Richtung. Zwischen Kathode 1 und Wendel 2 befindet sich also eine zur Anode 7 sich fortbewegende, in axialer Richtung der Wendel 2 und in Richtung zur Anode 7 geschwindigkeits- und dichtemodulierte Elektronenströmung. Diese tritdurch die Wendel 2 hindurch in den hinter der Wendel 2 befindlichen Raum 8 und trifft dann auf die Anode 7 auf.Let us now assume that an electron emerges at a certain point from the cathode 1 at _{the time If 1 and moves towards the filament 2.} If the transverse component of the electric field at this point of the filament 2 is in the same direction as the direction of movement of the electron, then the electron is braked by this transverse component. Part of its kinetic energy is converted into wave energy. An electron that comes into the effective area of the helical field at a point in time in which the field is directed in the opposite direction to the electron movement is accelerated by the transverse component, with wave energy being converted into kinetic energy. This results in a focusing of the electron flow in the radial direction. At the same time, the longitudinal component of the electric field of the wave advancing on the filament causes a lateral change in position of the electron with respect to its exit point from the cathode 1. This lateral change in position also causes the electrons coming from the cathode 1 to be focused, specifically in the axial direction. Between the cathode 1 and the filament 2 there is therefore an electron flow which is moving towards the anode 7 and is speed- and density-modulated in the axial direction of the filament 2 and in the direction of the anode 7. This passes through the coil 2 into the space 8 located behind the coil 2 and then strikes the anode 7.

Die Phasengeschwindigkeit der Welle längs der Wendel 2 kann man durch die Abmessungen derselben oder durch Einbringen von Dielektrikum (22 in Abb. 3) festlegen. Innerhalb einer gewissen Grenze gestattet außerdem die Wahl der Anoden- und der Wendelspannung, die Elektronengeschwindigkeit festzulegen. Durch beide Maßnahmen ist es daher möglich, die Laufzeit der den Wendel-Kathoden-Raum 10 (Abb. 1 a) durchlaufenden Elek-The phase velocity of the shaft along the helix 2 can be determined by the dimensions of the same or by introducing dielectric (22 in Fig. 3). Within a certain Limit also allows the choice of the anode and the filament voltage, the electron speed to be determined. With both measures it is therefore possible to reduce the running time of the filament-cathode space 10 (Fig. 1 a) continuous elec-

tronen so zu bemessen, daß sie dichtemoduliert in einem Augenblick durch die Wendel 2 hindurchtreten, in dem das Feld der auf der Wendel 2 fortschreitenden Welle für die Elektronen bremsend wirkt. Da die Feldkonzentration in der unmittelbaren Nähe der Wendel 2 am stärksten ist, wird dabei eine sehr starke Bremsung und somit eine große Energieabgabe an das Feld der auf der Wendel 2 fortschreitenden Welle erreicht. Da durch die Längskomponente des Feldes eine Fokussierung in axialer Richtung auftritt, wird ein großer Teil der von der Kathode 1 zur Anode 7 strömenden Elektronen gezwungen, durch die durch die Wendel 2 bestimmte Zylinderfläche in der bremsenden Phase der auf der Wendel 2 fortschreitenden Welle hindurchzutreten. Infolge dieser längs der Wendel 2 stattfindenden Energieabgabe der Elektronen an die Welle erscheint diese am Ausgang 5 verstärkt gegenüber dem Eingang 4.trons to be dimensioned in such a way that they pass through the helix 2 in a moment in a density-modulated manner, in which the field of the wave advancing on the helix 2 is braking for the electrons works. Since the field concentration is strongest in the immediate vicinity of the helix 2, is a very strong braking and thus a large amount of energy to the field on the Helix 2 reached advancing wave. Since the longitudinal component of the field a Focusing occurs in the axial direction, a large part of the from the cathode 1 to the anode 7 is flowing electrons are forced through the cylindrical surface determined by the helix 2 in the braking phase of the wave advancing on the helix 2 to pass through. As a result of this along the filament 2 taking place energy transfer of the electrons to the shaft this appears Increased at output 5 compared to input 4.

Für den Verstärkungsmechanismus in der Röhre ist es nicht unbedingt notwendig, daß die Wendel 2 frei von stehenden Wellen ist. Die Elektronen brauchen auch nicht über den gesamten Umfang der Wendel 2 durch diese hindurchzutreten, vielmehr genügt es beispielsweise, nur in einem Sektor der Wendel 2 eine Wechselwirkung zwischen den Elektronen und der auf der Wendel fortschreitenden Welle zu ermöglichen. Dies läßt sich — wie beispielsweise in Abb. 1 b gezeigt — durch eine Elektronenoptik 11 bekannter Bauart erreichen und hat den Vorteil, daß die zur Halterung notwendigen Bauelemente 12 in diesem Raum angeordnet werden können. Die Blenden 11 sind in 'der Abb. 1 b, die einen Querschnitt einer solchen Röhre darstellt, als negativ gegenüber der Kathode ι vorgespannte Metallplättchen eingezeichnet. Mit 7 ist wiederum die Anode bezeichnet.For the reinforcement mechanism in the tube it is not absolutely necessary that the helix 2 is free from standing waves. The electrons also do not need over the entire circumference the coil 2 to pass through this, rather it is sufficient, for example, only in one sector of the filament 2 an interaction between the electrons and the one advancing on the filament Enable wave. This can be - as shown for example in Fig. 1 b - by a Achieve electron optics 11 of known design and have the advantage that the necessary for holding Components 12 can be arranged in this space. The diaphragms 11 are in 'of Fig. 1b, which is a cross-section of such a tube, is negative to the cathode ι pretensioned metal plates are shown. With 7 the anode is again referred to.

Um eine höhere Geschwindigkeit der Elektronen vor ihrem Eintritt in die Wechselwirkungszone zuTo increase the speed of the electrons before they enter the interaction zone

4.0 erreichen, kann man eine Beschleunigungselektrode 13 zwischen der Wendel 2 und der Kathode 1 einfügen, wie dies in Abb. 1 c gezeigt ist. Auch im Raum zwischen der Wendel 2 und der Anode 7 kann eine solche Elektrode vorteilhaft sein. Bei einer Anordnung nach Abb. 1 ergibt sich je nach dem Abstand der Wendel 2 von der Kathode 1 eine überwiegende Geschwindigkeits- oder eine überwiegende Dichtemodulation der Elektronenströmung. 4.0, you can use an acceleration electrode 13 insert between the coil 2 and the cathode 1, as shown in Fig. 1c. Also in the space between the helix 2 and the anode 7 such an electrode can be advantageous. With an arrangement according to Fig. 1 results depending on the distance of the coil 2 from the cathode 1 a predominant speed or a predominant density modulation of the electron flow.

Abb. 2 zeigt eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens. Ordnet man im Raum zwischen der Wendel 2 und der Anode 7 eine zweite Wendel 14 an, so regt eine durch die auf der Wendel 2 fortschreitende Welle dichtemodulierte Elektronenströmung auf der Wendel 14 ebenfalls eine fortschreitende Welle an. Ist die von der Kathode 1 kommende Elektronenströmung nach ihrem Durchtritt durch die Wendel 2 zum Teil noch geschwindigkeitsmoduliert, so kann sie sich im Raum zwischen der Wendel 2 und der Wendel 14 in eine dichtemodulierte Elektronenströmung in bekannter Weise umwandeln. Dieser Raum 15 stellt also eine Art Laufraum ähnlich wie beim Klystron dar. Man kann eine erfindungsgemäße Röhre auch so aufbauen, daß die Welle außerdem noch längs 6g der Wendel 14 auf die bereits an Hand der Abb. 1 beschriebene Weise verstärkt wird. Die verstärkte Energie wird dann an der Wendel 14 abgenommen.Fig. 2 shows a further development of the concept of the invention. One arranges in the space between the Helix 2 and the anode 7 excites a second helix 14, so one through the one advancing on the helix 2 excites Wave density-modulated electron flow on the helix 14 is also a progressive one Wave on. Is the flow of electrons coming from the cathode 1 after it has passed through partly speed-modulated by the helix 2, it can be in the Space between the helix 2 and the helix 14 in a density-modulated electron flow in known Convert way. This space 15 thus represents a kind of running space similar to that of the klystron A tube according to the invention can also be constructed in such a way that the shaft also extends along 6g the helix 14 is reinforced in the manner already described with reference to FIG. The reinforced Energy is then taken from the coil 14.

Es ist zweckmäßig, den Windungssinn der Wendeln 2 und 14 so zu wählen, daß diese möglichst gering miteinander verkoppelt sind, um zu vermeiden, daß Energie vom Ausgang 17 der Röhre zum Eingang 16 durch Kopplung zurückläuft.It is useful to choose the direction of winding of the coils 2 and 14 so that they are as possible are slightly coupled to each other in order to avoid energy from the output 17 of the tube runs back to input 16 by coupling.

Um ein phasenmäßiges Zusammenarbeiten der dichtemodulierten Elektronenströmung mit der auf der Wendel 14 fortschreitenden Welle zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Wendeln 2 und 14 so zu bemessen, daß die Phasengeschwindigkeit der Welle auf beiden gleich groß ist.To ensure that the density-modulated electron flow cooperates in phases with the on To achieve the advancing wave of the helix 14, it is advantageous to dimension the helixes 2 and 14 so that that the phase velocity of the wave is the same on both.

Es ist aber auch eine Anordnung möglich, bei der die Phasengeschwindigkeit der Welle auf der einen Wendel mit der Phasengeschwindigkeit einer Harmonischen dieser Welle auf der anderen Wendel übereinstimmt. Eine solche Anordnung wirkt dann als Frequenzvervielfacher oder -teiler, je nachdem auf welcher Wendel man die Grundwel'e fortschreiten läßt. Die Phasengeschwindigkeit auf einer Wendel ist in bekannter Weise beeinflußbar, beispielsweise durch Einbringung von Dielektrikum oder durch Änderung der Steigung der Wendel.But an arrangement is also possible in which the phase velocity of the wave on the one helix with the phase velocity of a harmonic of this wave on the other helix matches. Such an arrangement then acts as a frequency multiplier or divider, depending according to which spiral the basic world is allowed to advance on. The phase velocity up a helix can be influenced in a known manner, for example by introducing dielectric or by changing the pitch of the helix.

Man kann zwischen die Wendeln 2 und 14 (Abb. 3) noch weitere Wendeln einbauen, die unter Umständen ebenfalls zur Ein- und Auskopplung von Wellen dienen können. Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung beruht darauf, daß eine von der Wendel 2 herrührende Dichtemodulation der Elektronenströmung auf einer weiteren in ihrem Strömungsweg befindlichen Wendel eine fortschreitende Welle anregt. Ist nun die Dichtemodulation der von der Wendel 2 herkommenden Elektronenströmung nicht vollkommen, d. h. sind nicht sämtliche Elektronen zu Paketen zusammengedrängt, so wird die Elektronenströmung nach Verlassen der zwischengeschalteten Wendel infolge deren Verstärkungseigenschaften erheblich mehr dichtemoduliert sein wie nach dem Verlassen der Wendel 2. Hieraus ergibt sich sofort, daß bei schwachen Energien auf der Wendel 2 mit einer solchen Anordnung von mehreren Wendeln eine große Verstärkung bzw. Leistung erzielt werden kann. Es ist nicht unbedingt notwendig, die Energie der Welle diesen zwischengeschalteten Wendeln zu entnehmen.You can move between the coils 2 and 14 (Fig. 3) install further coils, which may also be used for coupling and decoupling of waves can serve. The operation of such an arrangement is based on the fact that a Density modulation of the electron flow resulting from the filament 2 on a further in The coil located in its flow path excites a progressive wave. Now is the density modulation the electron flow coming from the filament 2 is not perfect, i. H. are not all electrons are compressed into packets, so the electron flow is after Leaving the intermediate helix considerably more due to its reinforcement properties be density-modulated as after leaving the helix 2. This immediately shows that at weak energies on the filament 2 with such an arrangement of several filaments one great gain or power can be achieved. It's not strictly necessary that To take energy from the shaft from these interposed coils.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die ng Anode 7 selbst als Verzögerungsleitung ausgebildet. Es sind dabei Anordnungen nach Abb. 1 und 2 möglich. Auf diese Weise läßt sich eine Wendel einsparen. Zweckmäßig wird man die als Verzögerungsleitung dienende Anode 7 als Kreiskette ausbilden (Abb. 5).In a further embodiment, the ng anode 7 itself is designed as a delay line. Arrangements according to Fig. 1 and 2 are possible. In this way a Save helix. The anode 7 serving as a delay line is expediently used as a circular chain train (Fig. 5).

Auch bei einer Anordnung nach Abb. 2 können zusätzliche Beschleunigungselektroden 13, wie an Hand von Abb. 1 beschrieben, angebracht werden.Also with an arrangement according to Fig. 2, additional acceleration electrodes 13, as on Hand described in Fig. 1, attached.

Um das Rauschen bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Röhre herabzusetzen, erscheint esIn order to reduce the noise in a tube constructed according to the invention, it appears

zweckmäßig, die Wendeln in gegenseitige Deckung oder in Deckung mit Beschleunigungselektroden 13 (Abb. ι c) zu bringen, um ein Aufprallen von Elektronen auf Wendelteile möglichst zu vermeiden. Eine negative Vorspannung der Wendel gegen die Kathode 1 ist ebenfalls anwendbar.expediently, the coils in mutual congruence or in congruence with acceleration electrodes 13 (Fig. Ι c) to avoid an impact of electrons on filament parts as possible. A negative bias of the coil against the cathode 1 can also be used.

Die Größe und Richtung der Spannungen zwischen der Kathode 1 und den einzelnen anderen Elektroden der Röhre ist nur dadurch festgelegt, daß die an Hand von Abb. 1 beschriebene Laufzeitbedingung eingehalten werden muß und daß die Elektroden von der Kathode zu einer Auffängerelektrode gelangen müssen. Dabei kann man beispielsweise als Auffängerelektrode eine zylinderförmige Anode oder eine Wendel verwenden.The magnitude and direction of the voltages between the cathode 1 and the individual others Electrodes of the tube is only determined by the fact that the transit time condition described on the basis of Fig. 1 must be observed and that the electrodes from the cathode to a collector electrode have to arrive. For example, a cylindrical electrode can be used as a collector electrode Use an anode or a helix.

Durch entsprechende Bemessung der Laufzeiten läßt- sich auch eine dämpfende Wirkung für die auf der Wendel fortschreitende Welle erreichen. Dies kann beispielsweise dazu dienen, um im Übertragungsbereich einer mit der Röhre ausgestatteten Anordnung das Schrotrauschen der Röhre zu verringern oder um eine bestimmte Welle in dieser Anordnung zu unterdrücken.By appropriately dimensioning the running times, a dampening effect can also be achieved for the on the helix reach advancing wave. This can be used, for example, to be in the transmission range an arrangement equipped with the tube to reduce the shot noise of the tube or to suppress a certain wave in this arrangement.

In Abb. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der für zwei Wendeln 2 und 14 in Richtung der Elektronenströmung eine Deckung von Wendelteilen 18 und 19 bei bestimmten vorgegebenen Ausbreitungsbedingungen erreicht ist. Die Elektronenströmung von der Kathode 1 zur Anode 7 tritt nur in den Sektoren 20 und 21 durch die Wendeln 2 und· 14 hindurch, und die notwendige Verzögerung der Welle auf der Wendel 2 wird durch Einbringung von Dielektrikum 22 in die nicht von Elektronen durchströmten Abschnitte 23 erreicht.In Fig. 3 an arrangement is shown in which for two coils 2 and 14 in the direction of Electron flow a coverage of filament parts 18 and 19 at certain predetermined Propagation conditions is reached. The electron flow from cathode 1 to anode 7 passes through the coils 2 and 14 only in sectors 20 and 21, and the necessary Delay of the wave on the helix 2 is achieved by introducing dielectric 22 into the Sections 23 through which electrons do not flow are reached.

Außer zur Verstärkung und Schwingungsanregung kann eine erfindungsgemäß ausgebildete Röhre auch zur Mischung zweier Frequenzen verwendet werden. Speist man in eine Röhre nach Abb. ι beispielsweise an der Eingangsseite 4 zwei Frequenzen ein, so tritt an der Ausgangsseite 5, ebenso wie bei einer normalen Lauffeldröhre, das Mischprodukt auf und kann dort entnommen werden. Die zum Mischvorgang notwendige SpannungIn addition to amplification and excitation of vibrations, a device designed according to the invention can be used Tube can also be used to mix two frequencies. One feeds into a tube Fig. Ι, for example, two frequencies occur on the input side 4, then occurs on the output side 5, just like with a normal Lauffeldtube, the mixed product and can be removed from there. The tension necessary for the mixing process

♦5 der zweiten Frequenz kann aber auch auf jede andere Wendel angekoppelt werden, beispielsweise in Abb. 2 an. die Wendel 14, oder auf mehrere Wendeln gleichzeitig und phasenrichtig. Das Mischprodukt ist dabei immer an der Wendel bereits entnehmbar, an der die zweite Frequenz eingespeist wird. Sie ist außerdem entnehmbar an jeder in Richtung der Elektronenströmung darauffolgenden Wendel.♦ 5 of the second frequency can also be applied to any other helix are coupled, for example in Fig. 2. the helix 14, or several Coils at the same time and in the correct phase. The mixed product is always already on the helix at which the second frequency is fed in. It can also be removed from each subsequent helix in the direction of the electron flow.

Es ist möglich, die Wendel dämpfungsarm zu gestalten und am Ausgang nur mit Blindwiderständen abzuschließen. Dadurch treten auf der Wendel stehende Wellen auf, die eine Rückkopplung hervorrufen. Durch den außen angeschlossenen Blindwiderstand und die angelegten Betriebsspannungen läßt sich die Frequenz des so gebildeten Oszillators bestimmen. Führt man der Röhre nun eine Hochfrequenzspannung in bereits beschriebener Weise zu, so wirkt eine derartige Anordnung ebenfalls als Mischstufe. Der Vorteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß kein gesonderter Oszillator für die Überlagerungsfrequenz nötig ist. It is possible to design the coil with little attenuation and only with reactances at the output complete. As a result, standing waves occur on the helix, creating a feedback cause. Through the externally connected reactance and the applied operating voltages, the frequency of the so determined oscillator formed. If you now feed a high frequency voltage into the tube as described, such an arrangement also acts as a mixer. The advantage Such an arrangement is that no separate oscillator is necessary for the superposition frequency.

Ferner ist es möglich, einzelne Elektroden der Röhre gleichzeitig als Röhrensystem für längere Wellen zu benutzen. In Abb. 4 ist zur näheren Erklärung dieses Erfindungsgedankens eine solche Anordnung dargestellt. Es handelt sich dabei ebenfalls um eine Mischstufe bzw. um einen Frequenzumsetzer, bei dem die Hochfrequenzspannung der Uberlagerungsfrequenz verhältnismäßig niedrig (z. B. ι : 10 bis 1 :1000) ist. Eine derartige Anordnung ist möglich, da der von der Kathode 1 zur Anode 7 gelangende Elektronenstrom wie bei einer normalen Röhre für längere Wellen steuerbar ist. In der Abb. 4 ist mit der erfindungsgemäßen Röhre eine nor.male Dreipunktschaltung aufgebaut, bei der der Oszillatorschwingkreis 26 in bekannter Weise angeschlossen ist. Die Wendel 14 wirkt im vorliegenden Fall als Anode und ist mit dem einen Ende 24 des Oszillatorschwingkreises 26 verbunden. Die Wendel 2 wirkt als Steuergitter und ist an den Oszillatorschwingkreis 26 an der Stelle 25 angeschlossen. Je nachdem, wieviel Wendeln oder Gitter (Beschleunigungsgitter) sich im Raum zwischen Kathode und Anode befinden, ist ein bekannter Röhrentyp für längere Wellen durch eine erfindungsgemäße Röhre ersetzbar. Auch sämtliche bekannten Schaltungsarten lassen sich mit einer derartigen Röhre realisieren.It is also possible to use individual electrodes of the tube at the same time as a tube system for longer periods To use waves. In Fig. 4 is for a more detailed explanation this inventive concept represented such an arrangement. It is also the case a mixer or a frequency converter, in which the high-frequency voltage of the Superposition frequency is relatively low (z. B. ι: 10 to 1: 1000). Such an arrangement is possible, since the electron flow reaching the anode 7 from the cathode 1 is like a normal tube is controllable for longer waves. Fig. 4 shows the tube according to the invention built a normal three-point circuit in which the oscillator circuit 26 in a known Way is connected. The coil 14 acts in the present case as an anode and is with the one End 24 of the oscillator circuit 26 connected. The helix 2 acts as a control grid and is connected to the oscillator circuit 26 at point 25. Depending on how many coils or grids (acceleration grids) are located in the space between the cathode and anode, is a well-known one Tube type for longer waves can be replaced by a tube according to the invention. Also all of them Known types of circuit can be implemented with such a tube.

Die Hochfrequenzenergie der sehr kurzen Welle wird in allen Fällen wie vorbeschrieben ein- und ausgekoppelt. Eine derartige erfindungsgemäße Anordnung erscheint vor allem bei Dezi-Relaisstrecken vorteilhaft, bei denen man bekanntlich die Ausgangsfrequenz um 50 bis 100 MHz gegen die Eingangsfrequenz versetzt.The high frequency energy of the very short wave is input and output as described above in all cases decoupled. Such an arrangement according to the invention appears above all in the case of deci relay routes advantageous, where you know the output frequency by 50 to 100 MHz against the Input frequency offset.

Bisher wurde immer eine Ankopplungsanordnung vorausgesetzt, welche die Hochfrequenzenergie nur an die Wendel selbst ankoppelt. Bei derartigen Anordnungen erzeugt man eine längs der Wendel fortschreitende elektromagnetische Welle dadurch, daß man Teile der Wendel in das hochfrequente Feld der einzukuppelnden Welle bringt, bzw. koppelt man die Energie so aus, daß man beispielsweise Teile der Wendel in eine Hohlrohrleitung "» bringt, in der dann diese Teile die entsprechende Hohlrohrwelle anregen.So far, a coupling arrangement was always assumed, which the high-frequency energy only coupled to the helix itself. In such arrangements, one creates one along the helix advancing electromagnetic wave by converting parts of the coil into the high frequency Field of the wave to be coupled brings or one decouples the energy so that one, for example Parts of the helix in a hollow pipeline "», in which these parts then form the corresponding Excite the hollow tubular shaft.

Bei solchen Anordnungen ist es technisch schwierig, die Röhre als Leitungsvierpol zu gestalten, der nur in den Zug der Leitungen einer üblichen Schaltungsanordnung eingefügt zu werden braucht.With such arrangements it is technically difficult to design the tube as a four-pole line, which can only be inserted into the train of lines of a conventional circuit arrangement needs.

Bei einer erfindungsgemäßen Röhre ist es im Gegensatz zu bisher bekannten Ausführungsformen von Lauffeldröhren sehr einfach möglich, diese als Leitungsvierpol auszubilden. An Hand von Abb. 2 sei dies näher erklärt.In the case of a tube according to the invention, it is in contrast to previously known embodiments of Lauffeldröhren very easily possible to train them as a four-pole line. Using Fig. 2 this is explained in more detail.

Erfolgt beispielsweise die Einkopplung der Hochfrequenzenergie zwischen der Kathode 1 und der Wendel 2 und die Auskopplung zwischen der Wendel 14 und der Anode 7, so sind für die WelleFor example, if the high-frequency energy is coupled in between the cathode 1 and the helix 2 and the coupling out between the helix 14 and the anode 7 are for the shaft

die gleichen Bedingungen gegeben wie bei einer Ankopplung nur an die Wendel. Es sind jedoch für Ein- und Auskopplung je zwei Leitungsanschlüsse geschaffen. Es können aber auch an Stelle der Kathode bzw. Anode andere im Röhrensystem befindliche Elektroden, insbesondere auch Wendeln, verwendet werden. Man kann auch die Hochfrequenzenergie an einem Ende der Röhre zwischen zwei Wendeln ein- und am anderen Endethe same conditions are given as with a coupling only to the helix. However, there are Two line connections each created for coupling and decoupling. But it can also be In place of the cathode or anode, other electrodes located in the tube system, in particular also Coils, can be used. You can also put the radio frequency energy on one end of the tube between two coils one and at the other end

ίο zwischen den gleichen Wendeln auskoppeln. Es ist auch möglich, bei einer Anordnung nach Abb.. i, beispielsweise an einem Ende der Röhre zwischen der Wendel 2 und der Kathode ι ein- und auf der anderen Seite zwischen der gleichen Wendel und der Kathode 1 auszukoppeln. Ebenso ist eine Einkopplung zwischen der Anode 7 und der Wendel 2 auf der einen Seite und eine Auskopplung zwischen der Anode 7 und der Wendel 2 auf der anderen Seite der Röhre möglich.ίο uncouple between the same coils. It is also possible with an arrangement according to Fig. i, for example at one end of the tube between the filament 2 and the cathode ι one and on the other side between the same filament and the cathode 1 to be decoupled. There is also a coupling between the anode 7 and the helix 2 on the one hand and a coupling between the anode 7 and the helix 2 on the other Side of the tube possible.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

i. Tube arrangement for very short waves, in which in the space between an elongated Cathode and an anode surrounding it, at least one further electrode is provided which is designed as a delay line,

characterized in that the delay line with respect to its delay properties and the operating voltages are dimensioned in such a way that the transition from the cathode to the anode is almost straight Electron flow Charge density fluctuations due to the transverse electric field components an electromagnetic wave propagating on the delay line, causing energy to be generated this wave or a wave that follows a wave in the direction of electron flight Delay line propagates, is released.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the anode is also designed as a delay line.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electron flow is guided in such a way that the delay electrodes lying between the anode and the cathode: only in one or in several Penetrates sector (s).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the cathode only in certain Sections is designed to be emissive.

5. Arrangement according to claim 3, characterized in that bundling electrodes according to Type of electron lenses are provided.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that that with several delay electrodes in the space between the cathode and Anode, the individual delay electrodes are dimensioned such that for the operating shaft the phase velocities on them are the same.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that that with several delay

• electrodes in the space between cathode and anode, the individual delay electrodes are dimensioned such that the phase velocity of a wave on at least one of these delay electrodes is equal to Phase velocity of a harmonic of this wave on at least one other of these Delay electrodes is.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that for influencing the phase velocity of a propagating along a deceleration electrode Wave in the field area of the same dielectric material with a relative dielectric constant greater than 1 is arranged.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that with several delay electrodes lying between the cathode and the anode, these are arranged in radial alignment with one another.

10. The arrangement according to claim 2, characterized in that with two delay electrodes in the space between the cathode and The anode, the distance between these two delay electrodes is selected to be so large that they are delimited by these electrodes Space the speed modulation of the electron flow into a density modulation converts.

11. The arrangement according to claim 1, characterized by using it as a self-excited oscillator in such a way that an at least one of the delay electrodes is connected to an impedance that at least reflects part of the wave propagating on the deceleration electrode.

12. The arrangement according to claim 1, characterized by using them to mix two high-frequency voltages or for modulation a high frequency voltage with a different voltage in such a way that at one end of the delay electrode (s) the Tube the two voltages are supplied, and that the mixed product at the opposite one End of the same delay electrode - or another, in the direction of Electron flow following electrode is removed.

13. Arrangement according to claim 1, characterized by using them as a modulation or mixing arrangement in such a way that one of the delay electrodes is connected to the For the purpose of self-excitation, a reflective terminating impedance is switched on, and that on this deceleration electrode, or one following it in the direction of the electron flow, the second for mixing or modulation

Required high-frequency voltage is coupled, and that the mixed product at that of the two delay electrodes, which is closest to the anode, or at a subsequent deceleration electrode in the direction of the electron flow.

14. Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized by their use as a modulation or mixing device in the Way that the discharge tube simultaneously in a normal circuit for longer waves is operated.

For this ι sheet of drawings,