DEC0008949MA

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Publication number: DEC0008949MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 26. Februar 1954 Bekaimtgemacht am 26. JuK 1956Registration day: February 26th, 1954 Arrived on June 26th, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

In dem Patent 854 378 ist eine Wanderfeldverstärkerröhre beschrieben, bei der die Ausgangsenergie sowohl von der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Höchstfrequenzwelle als auch von dem Elektronenstrahl mit Hilfe eines Hohlraumresonators abgenommen wird, durch den der Strahl hindurchgeht. Bekanntlich gibt der Strahl Energie an die Höchstfrequenzwelle ab, um die letztere zu verstärken, und wird gleichzeitig . durch diese Welle moduliert.In the patent 854,378 a traveling-wave amplifier tube is described in which the output energy both from the ultra-high frequency wave propagating along the delay line and is also picked up from the electron beam with the aid of a cavity resonator through which the beam passes through. As is well known, the beam gives off energy to the high frequency wave to reinforce the latter, and will simultaneously. modulated by this wave.

Nun ist es manchmal schwierig, die von der Höchstfrequenzwelle gelieferte Energie mit der vom Elektronenstrahl gelieferten Energie zu kombinieren, da zwischen beiden eine Phasenverschiebung vorhanden ist, die manchmal nicht ohne weiteres ausgeglichen werden kann. So* könnte man bei Abnahme der vom Strahl gelieferten Energie in einem Hohlraumresonator unter Umständen dazu veranlaßt werden,, die Energie von der Verzögerungsleitung nicht zu verwenden, sondern sie in einem Belastungswiderstand zu vernichten. Dies führt aber zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades der Röhre.Now it is sometimes difficult to combine the energy delivered by the highest frequency wave with the Combine the energy supplied by the electron beam, as there is a phase shift between the two is present, which sometimes cannot be easily compensated for. So * you could with A decrease in the energy delivered by the beam in a cavity resonator may also be added be made to not use the energy from the delay line, but instead use it in to destroy a load resistor. However, this leads to a reduction in the degree of efficiency the tube.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausschaltung dieses Nachteils. Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung eine Röhre der in dem erwähnten Hauptpatent beschriebenen Art, deren Verzögerungsleitung aus zwei verschiedenen Abschnitten besteht.An object of the present invention is to obviate this disadvantage. In particular, the subject of the invention is a tube of the type mentioned above Main patent type described whose delay line consists of two different sections consists.

Der erste Abschnitt der Leitung, d. h. der der Kathode benachbarte Abschnitt, verhält sich wie die Verzögerungsleitung einer normalen Wander-The first section of the line, i. H. the section adjacent to the cathode behaves as the delay line of a normal hiking

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feldverstärkerröhre: Die Leitung ist der Sitz einer fortschreitenden Welle, die durch Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl verstärkt wird.Field amplifier tube: The line is the seat of a advancing wave that is amplified by interaction with the electron beam.

Der zweite Abschnitt ist so bemessen, daß die Wechselwirkung zwischen der Welle und dem Elektronenstrahl eine Verstärkung der Höchstfrequenzenergie des Strahls ergibt, wodurch die Dichtemodulation der Elektronenströmung am Eingang des Hohlraumresonators zunimmt, währendThe second section is sized so that the interaction between the shaft and the Electron beam results in an amplification of the maximum frequency energy of the beam, whereby the Density modulation of the electron flow at the entrance of the cavity increases while

ίο die. vorwärts schreitende Welle am Ausgang der Leitung so stark gedämpft ist, daß eine Vernichtung der Höchstfrequenzenergie der Welle vollkommen unnötig wird.ίο the. advancing wave at the exit of the The line is so strongly attenuated that the maximum frequency energy of the wave is completely destroyed becomes unnecessary.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen. Hierin zeigt. 'Further details of the invention emerge from the following description with reference to the Drawings. Herein shows. '

Fig. ι im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhre undFig. Ι a first embodiment in longitudinal section the tube according to the invention and

Fig. 2 ebenfalls im Längsschnitt eine andere Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2, also in longitudinal section, another embodiment of the invention.

Fig. ι zeigt eine Röhre mit einem vakuumdichten Kolben 1. An einem Ende dieses Kolbens ist eine Elektronenkanone 2 angeordnet, die in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus eimer Kathode 21, einem Wehneltzylinder 22 und einer Beschleuinigumgsanocle 24 besteht. Die Kathode wird von einer Spannungsquelle 23 auf stark negativem Potential gehalten, während die Beschleunigungsanode 24 geerdet ist.Fig. Ι shows a tube with a vacuum-tight piston 1. At one end of this piston an electron gun 2 is arranged, which in a known manner essentially from bucket Cathode 21, a Wehnelt cylinder 22 and an accelerating nanocle 24 consists. The cathode is held at a strongly negative potential by a voltage source 23, while the acceleration anode 24 is grounded.

Die Elektronenkanone 2 sendet einen zylindrischen Elektronenstrahl aus, der sich durch eine Folge von mit ihm koaxialen Hohlräumen fortpflanzt. Diese Hohlräume werden durch Querwände des Kolbens 1 gebildet. Der Strahl ist mit diesen Hohlräumen durch Spalte 8 gekoppelt, die in einem mit dem Kolben 1 koaxialen Zylinder 9, durch den sich der Strahl fortpflanzt, angebracht sind.The electron gun 2 emits a cylindrical electron beam that passes through a Series of cavities coaxial with it propagates. These cavities are created by transverse walls of the piston 1 is formed. The beam is coupled to these cavities by column 8, which in one with the piston 1 coaxial cylinder 9 through which the beam propagates are attached.

Zwei Arten dieser Hohlräume sind vorgesehen. Diejenigen Hohlräume 6, die der Elektronenkanone 2 am nächsten liegen und an den Einkopplungshohlraum 4 anschließen, haben dieselbe Längsabmessung. In der gezeigten Ausführungsform sind drei dieser Hohlräume vorhanden. Bei den restlichen Hohlräumen 7 nehmen die Längsabmessungen mit wachsendem Abstand von. der Elektronenkanone 2 zu. Erfindungsgemäß ist es aber, auch, möglich, eine Anzahl von aneinander angrenzenden Hohlräumen 7 vorzusehen, welche dieselben Längsabmessungen aufweisen.Two types of these cavities are contemplated. Those cavities 6, those of the electron gun 2 are closest and connect to the coupling cavity 4, have the same Longitudinal dimension. In the embodiment shown, there are three of these cavities. at the remaining cavities 7 take the longitudinal dimensions with increasing distance from. the Electron gun 2 closed. According to the invention, however, it is also possible to have a number of mutually adjacent Provide cavities 7 which have the same longitudinal dimensions.

Eine Eingangsübertragungsleitung 13 ist mit dem ersten Hohlraum 4 gekoppelt. Jeder der Hohlräume 6 und 7 wird mit den an ihn angrenzenden Hohlräumen mittels Öffnungen 5 gekoppelt. 12 stellt die Sammelelektrode dar. Eine Übertragungsleitung 14 entnimmt die in dem letzten Hohlraum 10 vorhandene E^nergie beispielsweise mittels einer Koppelschleife.An input transmission line 13 is coupled to the first cavity 4. Each of the cavities 6 and 7 is coupled to the cavities adjoining it by means of openings 5. 12 illustrates the collecting electrode. A transmission line 14 takes the existing in the last cavity 10 E ^ner energy for example using a coupling loop.

. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Röhre ist folgende: Die über den Eingang 13 zugeführte elektromagnetische Welle, wird iri den ^; ersten Hohlraum 4 eingekoppelt. Diese Welle breitet sich längs der von den Hohlräumen 6 und. .7 gebildeten' Verzögerungsleitung aus. Die AusbreitungsgescKwindigkeit des Strahls ist so- eingestellt, daß sie ohne Zuführung einer Welle am Ein- gang 13 etwas höher liegt als die Phasengeschwindigkeit der längs der Verzögerungsleitung, die von den Hohlräumen 6 gebildet wird, sich fortpflanzenden Welle. Der Unterschied zwischen den erwähnten beiden Geschwindigkeiten sollte ungefähr 10 bis 20% betragen. Unter \ diesen Umständen wird bekanntlich die Weile durch Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl verstärkt; der Elektronenstrahl gibt dazu Energie an die Welle ab. Gleichzeitig gibt die Welle einen gewissen Energiebetrag an den Strahl ab,, wodurch der letztere dichtemoduliert wird. Jedoch ist der Energiebetrag, den die Welle von dem Strahl übernimmt, erheblich höher als der von der Welle an den Strahl abgegebene Energiebetrag. Die von den Elektronen abgegebene Energie entstammt ihrer kinetischen Energie. Infolgedessen verlangsamen sich bei der Verstärkung der Welle die Elektronen entsprechend diesem Verlust an kinetischer Energie.. The operation of the tube according to the invention is as follows: The electromagnetic wave supplied via the input 13 is iri the ^; first cavity 4 coupled. This wave propagates along that of the cavities 6 and. .7 formed 'delay line. The speed of propagation of the beam is set in such a way that it is somewhat higher than the phase speed of the wave propagating along the delay line which is formed by the cavities 6 without a wave being fed at the input 13. The difference between the two speeds mentioned should be around 10 to 20%. Under these circumstances, as is well known, the moment is intensified by interaction with the electron beam; the electron beam gives off energy to the wave. At the same time the wave gives off a certain amount of energy to the beam, whereby the latter is density-modulated. However, the amount of energy that the wave takes on from the beam is significantly higher than the amount of energy given off by the wave to the beam. The energy given off by the electrons comes from their kinetic energy. As a result, as the wave amplifies, the electrons slow down according to this loss of kinetic energy.

Im zweiten Abschnitt der Leitung nimmt die Phasengeschwindigkeit der Welle zu, da die Längsabmessung der Hohlräume 7 fortschreitend wächst; das Verzögerungsverhäknis, d. h. das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit zur Longitudinalgeschwindigkeit der Welle, vermindert sich also laufend. Die Abmessungen der' Hohlräume sind so gewählt, daß die Phasengeschwindigkeit der Welle um 10 bis 20% höher ist als die Strahlgeschwindigkeit, wenn keine Welle der Röhre zugeführt wird. Demgemäß geben die Elektronen weniger Energie an die Welle ab, als die letztere den Elektronen zuführt. Die Welle wird dadurch gedämpft, während die Elektronen beschleunigt und dichtemoduliert werden.In the second section of the line, the phase velocity of the wave increases as the longitudinal dimension the cavities 7 progressively grows; the delay ratio, d. H. The relationship the speed of light to the longitudinal speed of the wave, thus decreases constantly. The dimensions of the 'cavities are chosen so that the phase velocity of the wave 10 to 20% higher than the jet speed when no wave is fed into the tube will. Accordingly, the electrons give less energy to the wave than the latter to the electrons feeds. This dampens the wave, while the electrons accelerate and density-modulate will.

Wenn die Leitung eine genügende Länge hat, ist die Welle relativ stark gedämpft, wenn sie den letzten Hohlraum 7 erreicht, und es erübrigt sich daher, diese Energie in einem Belastungswiderstand zu vernichten. Fast die gesamte Höchstfrequenzenergie befindet sich in dem Elektronenstrahl, wenn der letztere den Hohlraum 10 erreicht, an den er seine Energie abgibt. Diese Energie wird über die Ausgamgsleitung 14 abgenommen.If the line is of sufficient length, is the wave attenuated relatively strong when it reaches the last cavity 7, and it is unnecessary hence, to destroy this energy in a load resistor. Almost all of the highest frequency energy is in the electron beam when the latter reaches cavity 10, to whom he gives his energy. This energy is taken off via the output line 14.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung; der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechende Teile wurden mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Der von der Elektronenkanone 2 ausgesandte Elektronenstrahl durchläuft die Verzögerungsleitung 15 und tritt dann durch die beiden Auskoppelgitter 19, 20 eines Hohl raum resonators 10, der durch eine Schraube 17 abgestimmt werden kann. Schließlich wird der Elektronenstrahl durch die Sammelelektrode 12 aufgenommen. Die Verzögerungsleitung hat hier die Form einer Wendel 15, bestehend, aus zwei Abschnitten, mit verschiedenen Verzögerungseigenschaften. Eine Dämpfung 18 ist gegenüber dem Ende' des ersten Abschnitts der Wendel in an sich bekannter Weise vorgesehen;, der zweite Abschnitt ist an dem der Sammeleiektfode; 12 benachbarten Ende geerdet. Das andere Ende der Wendel ist mit der Be-Fig. 2 shows another embodiment of the invention; the embodiment of FIG. 1 corresponding Parts have been given the same reference numbers. The one from the electron gun 2 emitted electron beam passes through the delay line 15 and then passes through the two Auskoppelgitter 19, 20 of a hollow space resonator 10, which is matched by a screw 17. Die Auskoppelgitter 19, 20 des Hohlraumes Resonator 10 sind im Hohlraum resonator 10 can be. Finally, the electron beam is picked up by the collecting electrode 12. the The delay line here has the shape of a helix 15, consisting of two sections with different Delay properties. A cushioning 18 is opposite the end 'of the first section the helix is provided in a manner known per se; the second section is where the Collective Electrode; 12 adjacent end grounded. The other end of the helix is connected to the

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schleunigungsanode der Elektronenkanone 2 verbunden, die also ebenfalls geerdet ist. Kathode und Wehneltzylinder der Elektronenkanone 2 werden mittels der Anschlüsse 25 und 26 auf geeigneten negativen Potentialen gehalten. Eine Fokussierungsspule 16 ist in üblicher Weise angeordnet.acceleration anode of electron gun 2 connected, which is also grounded. Cathode and Wehnelt cylinder of electron gun 2 are held at suitable negative potentials by means of connections 25 and 26. A focus coil 16 is arranged in the usual manner.

Die Ganghöhe des ersten Abschnitts ist so gewählt, daß die Phasengeschwindigkeit der über die Leitung 13 zugeführten Welle etwas geringer istThe pitch of the first section is chosen so that the phase velocity over the Line 13 supplied wave is slightly lower

als die dem Elektronenstrahl mitgeteilte Geschwindigkeit. Die Ganghöhe des zweiten Abschnitts njlmmfc allmählich von der Dämpfung 18 in Richtung auf die Sammelelektrode 12 hin zu, so daß das Verzögerungsverhältnis der Leitung laufend abnimmt und die Phasengeschwindigkeit der Welle etwa 10 bis 20% höher als die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls wird.than the speed imparted to the electron beam. The pitch of the second section njlmmfc gradually from the damping 18 in the direction towards the collecting electrode 12, so that the delay ratio of the line is ongoing decreases and the phase speed of the wave is about 10 to 20% higher than the speed of the Electron beam is.

Die Wirkungsweise der Röhre nach Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige bei der vorhergehenden Ausführungsform.The operation of the tube of Fig. 2 is essentially the same as that of the previous one Embodiment.

Claims

PATENT CLAIMS:

I. Traveling wave tube for amplification and vibration generation, in which the control vibrations at the beginning of a delay line and at the one Cavity resonator for decoupling the highest frequency energy from the electron beam serves, according to patent 854 378, characterized by a delay line with a the first section adjacent to the input, the delay ratio of which is selected in such a way that that the phase velocity of an ultra-high frequency wave propagating along the delay line lower than the speed of the propagating parallel to the delay line Electron beam is, and with a second, the first following section, its Delay ratio is chosen so that the phase velocity of the wave is greater than that Is the speed of the electron beam.

2. Traveling wave tube according to claim 1, characterized in that the delay ratio in the second section of the delay line gradually decreases in the direction of propagation of the beam.

3. Traveling wave tube according to claim 2, characterized by one arranged one behind the other Delay line constructed by cavity resonators, a certain number of which have the same dimensions and the forms the first section of the conduit, while the longitudinal dimensions of the second section forming resonators increase in the direction of propagation of the beam.

4. Traveling wave tube according to claim 1, characterized in that the delay ratio in the second section of the delay line steadily decreases in the direction of propagation of the ray. .

5. Traveling wave tube according to claim 4, characterized by a delay line in Helical shape, the first section of which has a constant pitch, while in the second section the pitch increases in the direction of beam propagation.

6. traveling wave tube according to claim, characterized characterized in that at the end of the first section of the coil an absorbent means is provided.-

1 sheet of drawings