DE970799C

DE970799C - Hohlraumresonatoranordnung fuer die Benutzung in Laufzeitroehren

Info

Publication number: DE970799C
Application number: DES25215D
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Dosse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-07-14
Filing date: 1944-07-14
Publication date: 1958-10-30

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. OKTOBER 1958

S 25215 Villa j 21 g

Dr. Joachim Dosse, Paris

ist als Erfinder genannt worden

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Die Erfindung betrifft eine Hohlraumresonatoranordnung für die Benutzung in Laufzeitröhren zur Mischung verschiedenfrequenter Schwingungen sehr hoher Frequenz. Zur Mischung sehr hoher Frequenzen sind bisher Gleichrichter oder Richtleiter verwendet worden. Es sind aber auch bereits Mischröhren für diesen Zweck bekanntgeworden.

Eine derartige bekannte Röhre arbeitet nach dem Prinzip einer Triftröhre, indem die zu mischenden Frequenzen den z. B. als Blechzylinder ausgebildeten und in jeweils durch Lochblenden getrennten, jedoch aneinandergrenzenden Kammern angeordneten Steuerelektroden zugeführt werden, so daß der durch die Kammern hindurchtretende Elektronenstrahl geschwindigkeits- und dichtemoduliert wird und unter Wirkung eines Bremsfeldes an der Anode auf Grund des Anteils schnellerer Elektronen ein entsprechend der Mischfrequenz amplitudenmodulierter Anodenstrom auftritt, der einen entsprechend selektiv abgestimmten Schwingkreis anregt. Bei dieser bekannten Mischröhre ao fungieren die Blechzylinder der einzelnen Steuerelektroden als Laufräume und müssen deshalb

mindestens eine Länge von — besitzen.

Bei einer anderen nach dem Prinzip der Geschwindigkeitsmodulation arbeitenden Röhre gehören die ebenfalls unter anderem als Laufraum dienenden zylindrischen Steuerelektroden zu einer hochfrequenzmäßig abgestimmten Koaxialleitung nur mit dem Unterschied gegenüber der erst erwähnten Anordnung, daß

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bei einer Frequenzmischung die Mischfrequenz nicht an der Anode, sondern durch Auskoppeln in einer Kammer abgenommen wird und hierzu der reflektierte Teil des modulierten Elektronenstrahls benutzt wird. Bei einer anderen bekannten Art von Laufzeitröhre wird der Elektronenstrahl statt in einer im wesentlichen von zwei Blenden begrenzten und mit einer Steuerelektrode ausgerüsteten Kammer in einem von Gitterelektroden begrenzten Hohlraumresonator geschwindigkeitsmoduliert und anschließend die Modulation in einem besonderen Laufraum in eine Dichtemodulation umgewandelt. Im Falle eines Oszillators wird ein hinter dem Laufraum angeordneter zweiter Hohlraumresonator rückgekoppelt und ebenfalls die Hochfrequenz durch Auskopplung aus einem solchen Hohlraumresonator abgenommen. Obwohl sich auch in der physikalischen Wirkungsweise Modulationskammer und Hohlraumresonator bei Laufzeitröhren voneinander unterscheiden, gilt ihr gegenseitiger Ersatz als naheliegend.

Ziel der Erfindung ist eine Mischeinrichtung hochfrequenter Schwingungen unter Verwendung einer Hohlraumresonatoranordnung zur Erstellung einer möglichst einfachen gedrungenen Röhre. Erreicht wird dies bei einer Hohlraumresonatoranordnung für die Benutzung in Laufzeitröhren zur Mischung verschieden frequenter Schwingungen sehr hoher Frequenz nach der Erfindung dadurch, daß sie zwei vom Elektronenstrom durchsetzte, durch eine Zwischenwand getrennte und auf die zu mischenden Frequenzen abgestimmte Hohlräume enthält. Dabei erhält der Strahlstrom einen Wechselstromanteil von der Summen- bzw. Differenzfrequenz der beiden modulierenden Wellen, damit Hilfe eines auf diese Frequenz abgestimmten Hohlraumresonators aus dem Strahl (Strom) entnommen wird.

Eine zur Durchführung des Erfindungsgedankens geeignete Anordnung ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser bedeutet 1 eine Kathode, 2 ein Steuergitter, das zur niederfrequenten Modulation des Stromes verwendet werden kann, 3 eine Anode, welche die Elektronen beschleunigt. 4 und 5 sind die beiden auf die zu mischenden Frequenzen abgestimmten Hohlraumresonatoren, deren Läufstrecken 6 und 7 im vorliegenden Falle durch Gitterelektroden begrenzt sind. Die Elektroden können natürlich auch als Blenden ausgebildet sein. Die Steuerenergie wird den Resonatoren 4 und 5 mit Hilfe von Leitungen 8 und 9 zugeführt, welche mit den Resonatoren magnetisch gekoppelt sind. Nach dem Durchqueren des Laufraumes 10 treten die Elektronen in die Auskoppelstrecke 11 ein, an die der auf die Summen- bzw. Differenzfrequenz abgestimmte Hohlraumresonator 12 angeschlossen ist. Die an diesen abgegebene Energie kann durch die Leitung 13 abgeführt werden. Mit 14 ist eine Auffangelektrode bezeichnet.

Der Mischungsvorgang kann in folgender Weise erklärt werden: Durch die Geschwindigkeitsmodulation eines Elektronenstrahles, die in der üblichen Weise durch zwei dicht benachbarte, den Kondensator eines Schwingkreises (5 in Fig. 1) bildende Elektroden erfolgt, löst sich der anfangs gleichmäßige Strahl in Raumladungswolken auf, die einen Wechselstroms darstellen. Dieser hat in der Entfernung χ von der Modulationsstelle bei kleinem Aussteuerungsgrad

α = -—■ (U= Beschleunigungsspannung der Elektronen

vor der Geschwindigkeitsmodulation, U₁ Scheitelwert der Wechselspannung am Geschwindigkeitsmodulator) den Wert

ι — k χ cos (α>χ t)

wobei
k =

(U₁

und r\ = /2 · -

(e — Elementarladung, m = Elektronenmasse) und die Steuerspannung U = U₁ sin co-J, ist. Ist außer dem Aussteuerungsgrad α (^ k) auch χ (gegenüber dem Abstand der Fokussierungsstelle = Stelle der stärksten Zusammenballung der Ladung) klein, so kann man statt Gl. (1) auch näherungsweise schreiben

i₀ · (1 H- k χ cos

(2)

Das Verhältnis des Wechselstromanteils zur Steuerspannung kann man als die Steuersteilheit bezeichnen, also

i₀ · k · χ

s =

I₀-W₁-X

2η

(3)

Wird nun vor dem Geschwindigkeitsmodulator ein zweiter Schwingkreis angeordnet (4 in Fig. 1), zwischen dessen beiden Netzen eine Wechselspannung U₂ sin (cü₂ · t) liegt, so erscheint die Beschleunigungsspannung U, mit der die Elektronen in den Schwingkreis eintreten, selbst moduliert gemäß

U = U₀+ U₂ sin a>₂t.

(4)

Da die Steilheit nach Gl. (3) von U abhängt, tritt eine Amplitudenmodulation der «^-Schwingung mit der Frequenz a>₂ ein. Die Amplitude der Summen- bzw. Differenzschwingung Cu₁ ± ω₂ ergibt sich, indem man Gl. (4) in Gl. (2) einsetzt und den Aussteuerungs-

gradß = -r~- klein voraussetzt, zu

h-2 = »Ό-3/8

U₁ · U₂ ·

χ . ,„ ω-,·α·&·χ = ί₀ · 3/8 · ■

(5)

Der Schwingkreis 12 (Fig. ι) wird auf das gewünschte Modulationsprodukt abgestimmt.

Eine für die kurzen Wellen besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich nach Fig. 2 dadurch, daß einer der beiden Kreise, z. B. der erste, als Hohlraumleiter ausgebildet wird, der mit einer zum gerichteten Empfang kürzester Wellen geeigneten Trichter antenne oder Konus 15 versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel

sind blendenförmige Elektroden verwandet. Die wichtigsten Teile der Röhre sind entsprechend ihrer gleichen Funktion mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. i.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Hohlraumresonatoranordnung für die Benutzung in Laufzeitröhren zur Mischung verschiedenfrequenter Schwingungen sehr hoher Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei vom Elektronenstrom durchsetzte, durch eine Zwischenwand getrennte und auf die zu mischenden Frequenzen abgestimmte Hohlräume enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 159 535; USA.-Patentschriften Nr. Re 22 506, 2 190 511, 200 986, 2 220 839.

Journal of Applied Physics, 1939, S. 321 bis S. 327; Funktechnische Monatshefte, 1940, S. 5 und S. 57.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 908 743, 921 034, 933 694.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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