DE965726C

DE965726C - Wanderfeldroehre

Info

Publication number: DE965726C
Application number: DEC2940A
Authority: DE
Inventors: Harry Huber; Werner Kleen
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1949-06-02
Filing date: 1950-10-01
Publication date: 1957-06-19
Also published as: US2757311A; GB688925A; FR993102A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine spezielle Form einer Wanderfeldröhre und die Anwendung dieser Röhre in Anordnungen, wo diese Form große Vorteile bietet.

Es ist wohl bekannt, daß die Arbeitsweise der Wanderfeldröhre auf dem Phänomen der Wechselwirkung zwischen einem Elektronenbündel und einer fortschreitenden Welle beruht, wobei diese Welle durch den Effekt der Wechselwirkung verstärkt wird, wenn die Geschwindigkeit der Elektronen näherungsweise gleich der Phasengeschwindigkeit des Bündels ist. Die Erfindung bezieht sich so^ wohl auf diese Röhremtypen und ganz speziell auch auf solche, bei denen der Raum der Wechselwirkung weder einem transversalen elektrostatischen noch einem transversalen magnetischen, Felde unterworfen ist, als auch auf Röhren mit gekreuzten elektrostatischen und elektromagnetischen Feldern,

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Laufzeitröhren mit zwei Elektronenstrahlen, die sich in entgegengesetztem Sinne zueinander bewegen und mit einer Verzögerungsleitung in sinnvoller Weise zusammenwirken,

Es sind, z. B. durch die schweizerische Patentschrift 222 883, Laufzeitröhren bekanntgeworden, bei denen zwei durch zwei Primärkathoden, abgesandte Elektronenstrahlen sich in entgegengesetzter Richtung bewegen. Sie erstrecken sich entlang einem System von senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordneten, Hochfrequenzelektroden. Diese bekannten Röhren enthalten! jedoch keine Verzögerungsleitung zwischen den beiden Strahlen^-= bündeln. Selbst wenn daher eines von diesen Bün-

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dein, für Rückkopplungszwecke benutzt werden sollte, fehlt es doch an der Möglichkeit, eine Verstärkung entlang den Strahlenbündeln. durch Rückkopplungswirkung· jedes Strahlenbündels mit einer S Welle zu erhalten., die sich, in der Verzögerungsleitung ausbreitet.

Die schweizerische Patentschrift 224052 beschreibt eine Laufzeitröhre mit einer Verzögerungsleitung in, Form einer Wendel. Die Welle, die entlang dieser Wendel läuft, tritt mit dein Elektronenstrahl in Wechselwirkung. Dieser kann nach Bedarf innerhalb oder außerhalb der Wendel verlaufen. Es ist aber jeweils nur ein Elektronenstrahl wirksam, und die Richtung des Elektronenstrahles ist in jedem Falle die gleiche, unabhängig davon, ob der Elektronenstrahl innerhalb oder außerhalb der Wendel verläuft.

Eine Röhre, die der Erfindung entspricht, ist dagegen gekennzeichnet durch eine Verzögerungsleitung, die zwischen zwei Elektronenbündeln angeordnet ist, die sich im entgegengesetzten Sinne bewegen, wobei die beiden Bündel durch ein. fortschreitendes elektromagnetisches Feld laufen., welches durch die Verzögerungsleitung geführt wird. Es ist also' nur eine Verzögerungsleitung vorfianden, die zwei Räume für die Wechselwirkung besitzt, wobei jeder von. ihnen von einem der beiden Elektronenbündel durchlaufen wird.

Die Figuren stellen, zwei Aus führungs formen, der Erfindung für Wanderfeldröhren dar, und zwar ohne und mit transversalem Magnetfeld.

Eine Röhre ohne transversales Magnetfeld gemäß der Erfindung ist im. Längsschnitt durch Abb. ι dargestellt.

An dem einen Ende besitzt die Röhre eine Elektronenoptik, welche ein rohrförmiges Elektronenbündel ι erzeugt, welches sich außerhalb einer Wendel 2 bewegt, welche als Verzögerungsleitung· dient. Die Optik setzt sich aus der Ring- I kathode 3, einer Wehneltelektrode 4 und einer Beschleunigungselektrode 5 zusammen. Auf der entgegengesetzten. Seite der Röhre befindet sich eine weitere Elektronenoptik, die aus einer Punktkathode 6, einer Wehneltelektrode¹7 und einer Beschleunigungselektrode 8 besteht. Diese Optik erzeugt das zweite Elektronenbündel 9, das sich im Innern der Wendel 2 entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des anderen Bündels fortbewegt. An den beiden Enden der Wendel sind die Dipole 10 und 11 angeschaltet, welche die Kopplung¹ zwischen der Verzögerungsleitung (Wendel) und den Welleinhohlleitern 12 und 13 bewirken. Die Röhret ist von einer Magnetspule 14 umschlossen, welche die Bündel fokussiert.

Die Vorteile einer Röhre mit zwei Elektronenbündeln, die in entgegengesetzter Richtung laufen, gegenüber einer Röhre mit einem einzigen Bündel werden klar, wenn, man die Anwendungen der Röhre nach der Erfindung näher erläutert. Es bestehen im speziellen, zwei Möglichkeiten für ihre vorteilhafte Verwendung.

"■-■---,g.)^Eines der beiden Bündel dient zur Verstärkung erner-eingefübrten Welle, während das andere eine Rückkopplung erzeugt, durch welche die Verstärkung anwächst.

b) Die Röhre dient zur Verstärkung in. beiden Richtungen, wobei eine der Verstärkungsrichtungen unterbrochen, werden kann, wenn, die Verstärkung in der anderen Richtung· vor sich geht.

Um die Anwendung· a.) darzulegen,, wird z. B. vorausgesetzt, daß das zu verstärkende Signal mittels des Hohlleiters 12 zugeführt wird. Die Verstärkung findet alsdann mittels des schlauch- oder rohrförmigen Bündels 1 statt, wobei das Verfahren dieser Verstärkung wohl bekannt ist, so· daß eine nähere Beschreibung nicht erforderlich ist.

Die zu verstärkenden. Schwingungen pflanzen sich in der Richtung- des Hohlleiters 13 fort, und die Felder dieser Schwingungen, beeinflussen praktisch nicht das Verhalten des zweiten Bündels, abgesehen am Ausgang, d. h. im Bereich der Leitung 13. Läßt man. eine kleine Verstimmung zwischen dem Leiter 13 und dem Dipol 11 zu, so entsteht eine stehende Welle, die eine rücklaufende Welle zur Folge hat, die sich in entgegengesetzter Richtung gegenüber der durch den Leiter 12 eingeführten Welle fortpflanzt. Diese zweite Welle, die sich in Richtung des Bündels 9 fortpflanzt, das durch die Kathode 6 erzeugt ist, wird infolgedessen durch die Wechselwirkung mit diesem Bündel verstärkt. Bei Ankunft in dem Hohlleiter 12 wird, indem man eine, kleine Verstimmung zwischen dem Kreis 12 und dem Dipol 10 zuläßt, eine neue stehende Welle in diesem Punkte erzeugt. Durch eine zweckentsprechende Einstellung der Phase dieser Rückwirkung erhält man eine Verstärkung des Eingangssignals, d. h. daß das Verfahren, einer Rückwirkung entspricht, durch welche die Verstärkung der Röhre wächst. Die Phaseneinstellung kann durch Regelung· des Potentials der Kathode 3 in bezug auf dasjenige der Wendel bewirkt werden, und die Vorrichtung zur Rückwirkung kann durch Änderung des Potentials der zweiten. Kathode 6 geregelt werden oder durch Regelung· des Elektronenstrombündels 9, welches als Rückwirkungselement dient.

Die Anwendung unter b) ist z. B. vorteilhaft für eine radiotelephonische Verbindung mit einer Trägerwelle in dem Gebiete der Zentimeterwellen. In diesem Falle gestattet die Röhre eine Verstärkung sowohl in einer wie in der anderen Richtung, und das Eingangssignal kann in 12 oder in 13 eingeführt werden,, während die verstärkte Leistung bei 13 oder bei 12 abgenommen werden kann. Bei dieser Anwendung der Röhre kann es nützlich sein, die Rückkoppelung zu. unterbinden. Das kann dadurch bewerkstelligt werden, daß der Elektronenstrom, dessen Richtung entgegengesetzt der Richtung der gerwünschten Verstärkung· ist, durch negative Stromimpulse z. B. auf eine der Wehneltelektroden unterbrochen wird. Die Dämpfung der Wendel ist hinreichend groß, um ein Signal, welches nicht durch die Wechselwirkung "mit dem Bündel verstärkt ist, hinreichend zu dämpfen. Die Vorrichtungen zur automatischen, Unterdrückung von einer der Verstärkungsrichtungen und zur Kom-

mutierung· dieser letzteren sind aus der Fernsprechtechnik wohlbekannt. Sie können gleichfalls auf die Schaltung dieser Röhre angewandt werden und fallen, nicht unter die Erfindung.

Es ist möglich, daß die Röhre mit zwei Elektronenbündeln, die sich in entgegengesetztem Sinn zueinander fortbewegen, viel schwieriger und kostspieliger herzustellen sind als zwei Röhren mit je einem Elektronenbündel, von, denen jedes zur Ver-Stärkung in einer einzigen Richtung dient. Der Gebrauch der Röhre nach der Erfindung gestattet indessen die gleichen Außenkreise in den, beiden, entgegengesetzten Richtungen nutzbar zu machen, während zwei Röhren mit je einem Bündel getrennte Stromkreise notwendig haben,

Der Erfindungsgedanke ist nicht auf einen Röhrentyp gemäß Abb. 1 beschränkt, bei dem das magnetische Feld zur Fokussierung dient, und in der Fortpflanzungsrichtung der Wellen, gerichtet ist. Er ist ebenso auf einer Röhre mdt gekreuztem magnetischem elektrostatischem Felde möglich. Ein derartiger Röhrentyp ist in der Abb. 2 a im Längsschnitt und in der Abb. 2 b im Querschnitt dargestellt. Die Bezugszeichen 3 und 6 bezeichnen, die beiden Kathoden,. Die Verzögerungsleitung besteht aus einer flachen. Wendel 2 oder einer in Mäanderform geführten, Leitung, die zwischen, zwei Leitern 22 und, 23 verläuft. Die beiden Räume für die Wechselwirkung sind, auf einer Seite der Wendel gelegen. Bei der Aufgabe, ein transversales elektrisches Feld zu schaffen, das für die Arbeitsweise dieses Röhrentyps notwendig ist, sind, die beiden. Leiter 22 und 23 negativ gegenüber der Wendel 2 vorgespannt. Das transversale, magnetische Feld verläuft in der Abb. 2 a senkrecht zur Zeichenebene,.

In der Abb. 2 b bezeichnen 15 und 17 schematisch die Polschuhe eines Magneten,, der das magnetische Feld herstellt.

An Stelle der Hohlleiter 12 und 13 der Abb. 1 gebraucht man bei der Röhre gemäß Abb. 2 beispielsweise koaxiale Leitungen, die mit den. Enden der Wendel 2 gekoppelt sind, von denen die eine 16 aus der Abb. 2 b ersichtlich ist.

Wie in der Röhre nach Abb. 1 haben die beiden Bündel aus den Kathoden 3 und 6 entgegengesetzte Richtungen und bewegen sich in, dem Felde derselben Verzögerungsleitung. Das transversale magnetische Feld hat in beiden Räumen, der Wechselwirkung dieselbe Richtung. Die beiden transversaleti elektrostatischen Felder müssen entgegengesetzte Richtung haben, damit die Bewegung der Elektronen entgegengesetzt vor sich geht.

Der Erfindungsgedanke ist nicht auf Röhren mit Wendeln oder mäanderförmig geführten Leitern als Verzögerungsleitung beschränkt. Er ist auch anwendbar auf andere Wanderfeldröhren, gleichgültig welche Form die Verzögerungsleitung hat. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Röhren gemäß den Abb. 1 und 2 sind nur als Beispiele angeführt.

Außerdem ist die Erfindung nicht auf Rohrtypen von linearer Form beschränkt, sie ist ebenso· auf Röhren in. Kreisform anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: °5

1. Wanderfeldröhre, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Verzögerungsleitung zwischen zwei Elektronenbündeln angeordnet ist, die sich in entgegengesetztem Sinne zueinander bewegen,.

2. Röhre nach Anspruch 1, in der die Verzögerungsleitung Wendelform besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bündel im Innern und das zweite außerhalb der Wendel verläuft.

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bündel in den. Räumen ihrer Wechselwirkung, die sich zwischen der Verzögerungsleitung und einem bzw. jedem der beiden parallel zu dieser Leitung liegenden, linearen Leiter erstrecken, von elektrostatischen Feldern transversal durchkreuzt werden und, daß außerdem ein magnetisches Feld senkrecht mit Bezug auf diese elektrostatischen. Felder und das Elektronenbündel zur Anwendung kommt.

4. Röhre nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiale der Elektronenquelle!! und/oder die Stärke deren Emissionsströme regelbar sind.

5. Schaltung einer Röhre nach Anspruch 1 bis 4 zum Gegensprechverkehr, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Elektroden der Emissionsquelle, d. h. auf die Elektronenoptik eine Sperrspannung einwirkt, um den Strom eines der Elektronenbündel zu unterbrechen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 748 106; französische Patentschrift Nr. 873 181;

schweizerische Patentschriften Nr. 221441, 224052, 222883;

Wireless World, Nov. 1946, S. 3690;

Archiv der elektrischen Übertragung, Heft 3, 1949, S. 55.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen