DE973175C - Wanderfeldroehre mit Antenne - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 7. JANUAR 1960

p 34608 VIII α/2i a* D

ist als Erfinder genannt worden

Wanderfeldröhre mit Antenne

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit Wanderfeldröhre und Antenne, bei welcher die Ein- bzw. Auskopplung in der Röhrehachse erfolgt.

Die in den letzten Jahren bekanntgewordenen Wanderfeldröhren bestehen aus einem Leitungsstück, in dem eine elektromagnetische Welle geführt wird und in dessen Innenraum sich ein Elektronenstrahl befindet. Durch besondere Ausgestaltung des Leiters ist dafür gesorgt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Welle in der Wanderfeldröhre weitergeleitet wird, etwa ebenso· groß ist wie die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls. Es ist auf diese Weise möglich, durch Wechselwirkung zwischen der Welle und dem Elektronenstrahl eine Verstärkung der Energie der Welle zu erzielen.

Bei der Verwendung einer derartigen Verstärkerröhre zur Nachrichtenübertragung im Bereich sehr kurzer elektromagnetischer Wellen ist es erforderlich, vom Eingang bzw. vom Ausgang der Verstärkerröhre zur Sende- bzw. Empfangsantenne vorzunehmen. Dies geschieht bei den bekannten Anordnungen in der Weise, daß an den Eingang bzw. Ausgang der Röhre Leitungen angeschaltet werden, die die Verbindung zu den entsprechenden Antennen herstellen. Dies führt insofern zu Schwierigkeiten, als die Fehlanpassung an den Ankopplungsstellen wegen der zum Teil erhebliche elektrische Länge aufweisenden Leitungen starke frequenzabhängige Störungen verursachen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhre der einleitend beschriebenen Art gerade hinsichtlich dieser Schwierigkeiten wesentlich zu verbessern.

Bei einer Anordnung mit Wanderfeldröhre und Antenne, bei welcher die Ein- bzw. Auskopplung in der Röhrenachse erfolgt, wird erfindungsgemäß die

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Aufgabe durch die gleichzeitige Anwendung folgender Merkmale gelöst:

a) Als Verzögerungsmittel ist in der Wanderfeldröhre eine Wendel vorgesehen, die zusammen mit einer metallischen Außenhülle ein konzentrisches Leitungsstück bildet;

b) die Außenhülle geht unmittelbar in einen Hornstrahler über;

c) die antennenseitigen Ein- bzw. Auskopplungsmittel und elektronisch wirksame Teile der Wanderfeldröhre, beispielsweise die Auffangvorrichtung für den Elektronenstrahl, sind innerhalb des Hornstrahlers angeordnet. Es ist an sich aus der deutschen Patentschrift

¹S 735 968 eine Laufzeitröhrenanordnung zur Anfachung ultrakurzer Wellen bekannt, bei der die Hochfrequenzenergie aus einem dichtemodulierten Elektronenstrahl ausgekoppelt wird. Die Laufzeitröhre besteht aus einer koaxialen Resonanzleitung, deren Innenleiter von einem Elektronenstrahl durchlaufen wird. Der Innenleiter ist zur Erzielung einer Rückkopplung nahe der Elektroneneintrittsstelle und nahe der Elektronenaustrittsstelle mit einer Öffnung versehen. Das offene Ende der koaxialen Resonanzleitung geht unmittelbar in einen Hornstrahler über. Die Anregung des Hornstrahlers erfolgt durch den drahtemodulierten Elektronenstrahl an der Öffnung des Innenleiters nahe der Elektronenaustrittsstelle. Anordnungen dieser Art eignen sich nur zur Erzeugung einer hochfrequenten Schwingung, nicht aber zur Verstärkung einer solchen, geschweige denn zur Verstärkung hochfrequenter Energie in einem breiten Frequenzband, wie das bei einer Wanderfeldröhre mit Wendelleitung der Fall ist. Auch muß bei der bekannten Anordnung mit Rücksicht auf die Aufrechterhaltung der Schwingung eine Koppelblende vorgesehen werden, die die Resonanzleitung vom Hornstrahler trennt und den Strahlungswiderstand des Hornstrahlers unterhalb einer für die Anordnung kritischen Größe hält. Fernerhin ist durch die schweizerische Patentschrift 224052 die Kombination einer Antenne mit einer Wanderfeldröhre bekannt. Hierbei besteht die Verzögerungsleitung aus einem gewendelten dielektrischen Wellenleiter mit U-förmigem Querschnitt, dessen offene Seite dem Elektronenstrahl zugewandt ist. Der dielektrische Wellenleiter geht auf Seiten der Elektronenauffangvorrichtung der Röhre in einen Hornstrahler über. Eine derartige Bauform bringt nicht nur in elektrischer und mechanischer Hinsicht Schwierigkeiten mit sich, sondern besitzt auch außerordentlich ungünstige äußere Abmessungen, da der dielektrische \Vellenleiter in einer zur Röhrenachse senkrechten Richtung in den Hornstrahler übergehen muß. Eine weitere Wanderfeldröhrenanordnung, bei der die Verzögerungsleitung aus einem Hohlleitungsstück mit hintereinander in gleichen Abständen eingesetzten Blenden besteht, ist durch die USA.-Patentschrift 2 367 295 bekannt. Abgesehen davon, daß derart aufgebaute Wanderfeldröhren sich nur zur schmalbandigen Verstärkung hochfrequenter Energie eignen, vermag auch diese Patentschrift keinen Hinweis zu geben, eine mit einer Wendel ausgerüstete Wanderfeldröhre in vorteilhafter Weise unmittelbar in eine Antenne übergehen zu lassen.

Durch die erfindungsgemäße Wanderfeldröhrenanordnung wird eine außerordentlich gedrängte Ausführung eines Verstärkers für Zentimeter- und Dezimeterwellen einschließlich der Antenne möglich. Da die Außenhülle der Wanderfeldröhre unmittelbar in einen Hornstrahler übergeht, kann die Außenhülle einschließlich des Hornstrahlers aus einem Stück, beispielsweise durch Pressen oder Ziehen od. dgl. hergestellt werden. Bei der Erfindung werden gewisse Teile der Wanderfeldröhre, z. B. die Auffangvorrichtung für den Elektronenstrahl innerhalb der Antenne, also im Innern des Hornstrahlers, angeordnet. Die Wanderfeldröhre durchdringt also gewissermaßen die Antenne, wobei der hauptsächlich wirksame Teil der Röhre, der rohrförmige Teil, in dem die Einwirkung von Feld- und Elektronenstrahl aufeinander stattfindet, hinter der Antenne (in Strahlrichtung gesehen) bleibt. Außer einer Verkürzung der Baulänge ergeben sich mit dieser Anordnung Vorteile wärmetechnischer Art, indem der Erhitzung ausgesetzte Teile an Stellen und in einer Form angebracht werden können, daß eine gute Wärmeabstrahlung möglich ist. Zur Verkürzung der Baulänge der Wanderfeldröhre können ferner die Oberflächen, längs denen die Fortleitung der Wellen erfolgt, vergrößert sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung ergibt sich beim unmittelbaren Anbau einer Wanderfeldröhre an zwei Antennen, insbesondere zwischen den beiden, von dem die eine als Empfangs- und die andere als Sendeantenne dient. Auf mit Zentimeter- und Dezimeterwellen arbeitenden Übertragungslinien für Nachrichten muß, da die Reichweite dieser Wellen nur etwa so groß ist wie die optische Sicht reicht, in bestimmten Abständen jeweils eine Verstärkeranlage aufgestellt werden, welche die über den einen Streckenabschnitt ankommende Energie auffängt, verstärkt und in den nächsten Streckenabschnitt weitergibt. Eine solche Verstärkeranlage baut sich nun außerordentlich einfach auf, wenn zwischen den beiden Antennen für Empfang und Weitersendung gemäß der Erfindung eine Wanderfeldröhre eingebaut wird. Auch bei dieser Anordnung können die Antennen Hornstrahler sein und die Wandung der Wanderfeldröhre kann mit den Antennen aus einem Stück hergestellt werden. Von den zwischen den beiden Antennen nicht oder nur mit Schwierigkeiten unterzubringenden Bauteilen können auch hier insbesondere die Elektronenquelle und die Elektronenauffangvorrichtung innerhalb der Empfangs- und der Sendeantenne angeordnet werden.

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.

In der Figur ist eine Wanderfeldröhrenanordnung dargestellt, bei der die konzentrische Leitung i, die aus dem Innenleiter 2 und dem rohr-

förmigen Außenleiter 3 besteht, ohne Absatz in den Röhrenteil 4 übergeht. Dieser Teil ist gegen die ankommende Leitung 1 durch die Einschmelzung 5 vakuumdicht abgeschlossen, während der Abschluß gegen die als Hornstrahler ausgeführte Antenne 6 durch eine weitere Einschmelzung 7 bewirkt ist. Der Innenleiter 2 ist innerhalb des Rohrteils 4 zu einer Wendel 8 gebogen, in deren Achse der Elektronenstrahl 9 verläuft. Die Elektronenstrahlquelle ist eine Glühkathode 10, vor der eine durchbohrte Anode 11 angeordnet ist. Beide Elektroden sitzen in einer Kammer 12, die durch einen kurzen Kanal 13 mit dem Innern der Wanderfeldröhre 4 in Verbindung steht. Die Auffangelektrode 14 sitzt ihrerseits in einer weiteren Kammer 15, die im Innern der Antenne 6 angeordnet und durch die Einschmelzung 7 mit dem Körper der Röhre 4 verbunden ist. Sie wird von einer ringförmigen Koppelschleife 16 umgeben, die die elektromagnetische Welle in die Antenne 6 einkoppelt, von der sie dann gerichtet ausgestrahlt wird. Die Röhre 4 ist von einer Magnetspule 17 umgeben, mit deren Hilfe die Konzentration des Elektronenstrahls aufrechterhalten wird.

Eine Vergrößerung der Oberflächen, längs deren die zu verstärkenden Wellen fortgeleitet werden, kann beispielsweise durch Rippung der Oberfläche des die Wendel bildenden Leiters erfolgen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung mit Wanderfeldröhre und Antenne, bei welcher die Ein- bzw. Auskopplung in der Röhrenachse erfolgt, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung folgender Merkmale :

   a) als Verzögerungsmittel ist in der Wanderfeldröhre eine Wendel (8) vorgesehen, die zusammen mit einer metallischen Außenhülle (3) ein konzentrisches Leitungsstück bildet;

   b) die Außenhülle (3) geht unmittelbar in einen Hornstrahler (6) über;

   c) die antennensekigen Ein- bzw. AuskopplüBgsmittel (16) und elektronisch wirksame Teile (14) der Wanderfeldröhre, beispielsweise die Auffangvorrichtung für den Elektronenstrahl, sind innerhalb des Hornstrahlers angeordnet.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderfeldröhre zwischen zwei Antennen eingebaut ist, von denen die eine als Empfangs- und die andere als Sendeantenne dient.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanderfeldröhre derart ausgebildet ist, daß zur Verkürzung der Baulänge der Wanderfeldröhre die Oberflächen, längs deren die Fortleitung der Wellen erfolgt, vergrößert sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 707 253, 735 968, 737510;

   schweizerische Patentschrift Nr. 224052; britische Patentschrift Nr. 494835;

   USA.-Patentschriften Nr. 2367295, 2106769;

   französische Patentschriften Nr. 934 220,
   937854, 865937;

   Wireless Engineer, September 1947, S. 255/256 und 265/266;

   Proc. I. R. E., Januar 1949, S. 36 bis 39.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 685/21 12.