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DE1063285B - Elektronenroehre nach Art einer Wanderfeldroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzoegerungsanordnung - Google Patents

Elektronenroehre nach Art einer Wanderfeldroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzoegerungsanordnung

Info

Publication number
DE1063285B
DE1063285B DEC12409A DEC0012409A DE1063285B DE 1063285 B DE1063285 B DE 1063285B DE C12409 A DEC12409 A DE C12409A DE C0012409 A DEC0012409 A DE C0012409A DE 1063285 B DE1063285 B DE 1063285B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
delay
tube
tube according
arrangement
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC12409A
Other languages
English (en)
Inventor
Georges Mourier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA filed Critical CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Publication of DE1063285B publication Critical patent/DE1063285B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/36Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Description

DEUTSCHES
INTERNATIONALE KL·. PATENTAMT H01j;H03b;f
C12409 VHIa/21g
ANMELDETAG: 12. J a n tj a r 1956
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER
AUS LE GE SCHRIFT: 13. august 1959
Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre nach Art einer Wanderfeldröhre zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden, insbesondere zueinander senkrechten Richtungen eine periodische Struktur aufweist. Erfindungsgemäß kennzeichnet sich diese Röhre dadurch, daß in jeder dieser Richtungen parallel zur Verzögerungsanordnung ein Elektronenstrahl verläuft, der den anderen Elektronenstrahl kreuzt, und daß die Elektronenstrahlgeschwindigkeiten so gewählt sind, daß eine Wechselwirkung stattfindet zwischen den Elektronenstrahlen und der der jeweiligen Strahlrichtung zugeordneten Wellenkomponente der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Welle.
Die Verzögerungsanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß die .Höchstfrequenzwelle sich in beiden Richtungen als fortschreitende Welle oder als fortschreitende Welle mit einem geringen Gehalt an stehenden Wellen fortpflanzt oder daß in einer der beiden Richtungen stehende Höchstfrequenzwellen auftreten, während in der anderen Richtung die Höchstfrequenzwelle sich als fortschreitende Welle fortpflanzt.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
Reschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Hierbei ist
Fig. 1 ein zur Erklärung dienendes Diagramm,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Elektroden-
und Verzögerungsanordnung einer erfindungsgemäßen Röhre,
Fig. 3 ein Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Verstärkerröhre, der Querschnitt entspricht der Fig. 9,
Fig. 4 die Kopplungsbügelanordnung für die Röhre nach Fig. 3,
Fig. 5, 6 und 7 senkrechter Längsschnitt, senkrechter Querschnitt und horizontaler Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Röhre zur Schwingungserzeugung (Oszillatorröhre),
Fig. 8 und 9 Axialschnitt und Querschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Oszillatorröhre und
Fig. 10 die Kopplungsbügelanordnung der Röhre nach Fig. 8.
Die Elektroden- und Verzögerungsanordnung einer erfindungsgemäßen Röhre ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Es ist angenommen, daß Höchstfrequenzenergie gegebener Frequenz sich in der Verzögerungsanordnung 1 fortpflanzt. Diese Energie kann der Anordnung zwecks Verstärkung zugeführt werden, oder sie wird innerhalb derselben erzeugt, wie es bei einem Oszillator der Fall ist. Die Lage der Ausgangsleitung 7 ist nur beispielsweise eingezeichnet, wie sich aus später zu beschreibenden Ausführungsformen ergeben wird. Die Röhre nach Fig. 2 enthält ein recht-Elektronenröhre
nach Art einer Wanderfeldröhre
zur Erzeugung oder Verstärkung
sehr kurzer elektrischer Wellen
mit einer zweidimensionalen
Verzögerungsanordnung
Anmelder:
Compagnie Generale de Telegraphie
sans Fil, Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspradite Priorität:
Frankreidi vom 13. Januar 1955
Georges Mourier, Paris,
ist als Erfinder genannt worden
eckiges Verzögerungsnetzwerk 1 mit geometrischer Periodizität, das sowohl in Jtr-Richtung als auch in ^-Richtung Verzögerungseigenschaften aufweist. Dieses Netzwerk kann so' betrachtet werden, als ob es sowohl in ^-Richtung als auch in ^-Richtung aus einer Mehrzahl von benachbarten Wellenführungskanälen N bzw. M aufgebaut wäre, die miteinander gekoppelt sind. Jeder Kanal besteht aus einer Reihe benachbarter Zellen C, die ebenfalls miteinander gekoppelt sind und in Fig. 2 schematisch als Quadrate dargestellt sind.
Eine erste Kathode 2, die sich in y-Richtung erstreckt, sendet einen ersten Flachstrahl 3 oder mehrere parallele Teilstrahlen in Jtr-Richtung. Dieser Elektronenstrahl wird, nachdem er parallel zum Netzwerk 1 gelaufen ist, durch eine Auffangelektrode 4 aufgenommen. Eine zweite Kathode 5, die sich in Jtr-Richtung erstreckt, sendet einen zweiten Flachstrahl 6 in y-Richtung. Ein Ausgangshorn 7 von rechteckigem Querschnitt ist an der der Kathode 5 gegenüberliegenden Seite der Anordnung 1 angekoppelt. Wie dargestellt, besitzt dieses Horn eine Wand 8, die sich in y-Richtung erstreckt, und eine Wand 9, die etwa parallel zu
909 607/307
1
den Pfeilen 10 ist, welche die angenommene allgemeine Energieausbreitungsrichtung in der Anordnung 1 angeben. Die Wand 9 dient als Auffangelektrode für die Elektronen des Strahls 6. Das Horn 7 ist mit einem Ausgangshohlleiter 11 verbunden. Die Neigung der Wand 9 ist so gewählt, daß das Horn 7 an die Anordnung 1 angepaßt ist. Vorzugsweise gilt diese Anpassung im wesentlichen im mittleren Teil des gewünschten Frequenzbandes der Röhre. Die Verzögerungsanordnung I1 das Horn 7 und die Auffangelektrode 4 werden mittels einer Spannungsquelle 30 auf ein gemeinsames positives Potential gebracht. Die Kathoden 2 und 5 liegen an den negativen Polen der Spannungsquellen 30 und 32. Diese Potentiale, die moduliert sein können, bestimmen die jeweiligen Geschwindigkeiten der Elektronenstrahlen 3 und 6.
Wenn die Welle sich in der Verzögerungsanordnung 1 in irgendeiner Richtung fortpflanzt, erleidet sie in jeder Zelle C eine Phasenverschiebung φ, deren Komponenten in x- und ^-R.ichtung mit φχ und bezeichnet werden. In Fig. 1 ist φχ in Abszissenrichtung und q >y in Ordinatenrichtung aufgetragen. Durch eine Meßreihe für einen gegebenen Frequenzbereich kann für jede gegebene Verzögerungsanordnung 1 eine Kurvenschar F erhalten werden, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Jede Kurve F entspricht einer gegebenen Frequenz und kann als isofrequente Kurve (/ = const.) bezeichnet werden. Die Koordinaten jedes Punktes einer Kurve F stellen die jeweiligen Phasenverschiebungen in χ- und ^-Richtung dar, die eine Welle mit der der betreffenden Kurve zugeordneten Frequenz in jeder Zelle C der Verzögerungsanordnung 1 erleidet. Wie man sieht, sind derselben Frequenz verschiedene Phasenverschiebungen φχ oder φν zugeordnet. Für eine gegebene Geschwindigkeit des Strahles 3 oder 6 kann also eine große Anzahl von Frequenzen (entsprechend ^=Const. bzw. ^y=Const.) erhalten werden.
Wenn also in einer Röhre mit der Verzögerungsanordnung 1 ein Elektronenstrahl in ^-Richtung aus- +0 gesandt wird, kann dieser Strahl veranlaßt werden, zur Verstärkung oder Schwingungserzeugung mit irgendeiner Welle aus einer großen Anzahl von Wellen verschiedener Frequenz in Wechselwirkung zu treten. Wenn φχ ζ. Β. den Wert B hat (Fig. 1), kann dann der Strahl 3 mit allen Wellen in Wechselverbindung treten, deren Frequenzen denen der isofrequenten Linien entsprechen, die durch die Gerade BBn (Fig. 1) geschnitten werden. Im Falle eines Oszillators bedeutet dies offensichtlich eine Instabilität und Unbestimmtheit der Schwingfrequenz.
Natürlich ist die obige Erklärung nur qualitativ, und der praktische Wert der Erfindung ist nicht an ihre Deutung gebunden.
Erfindungsgemäß verläuft in beiden Vorzugsrichtungen parallel zur Verzögerungsanordnung ein Elektronenstrahl, der den anderen Elektronenstrahl kreuzt. Die Elektronenstrahlgeschwindigkeiten sind so gewählt, daß eine Wechselwirkung stattfindet zwischen den Elektronenstrahlen und der der jeweiligen Strahlrichtung zugeordneten Wellenkomponente der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Welle.
Wie aus dem Diagramm der Fig. 1 hervorgeht, kann für eine gegebene Verzögerungsanordnung nur eine einzige Welle mit den Strahlen 3 und 6 gleichzeitig in Wechselwirkung treten. In Fig. 1 ist die Frequenz dieser Welle durch den Schnittpunkt D der zu den Achsen φχ und <py parallelen Geraden CCn und BBn gegeben. OB und OC sind gleich den Phasenverschiebungen <px und φ,, dieser Welle, denen die jeweiligen 285
Geschwindigkeiten der Elektronenstrahlen 3 und 6 angepaßt sind. Infolgedessen kann die Frequenz, die dem Punkt D entspricht, dadurch eingestellt werden, daß die Geschwindigkeit des Strahles 3 oder 6 oder beider Strahlen verändert wird, wodurch der Punkt D in der Diagrammebene wandert.
Gemäß der bekannten Technik der Wanderfeldverstärker- oder -oszillatorröhren bzw. der Rückwärtswellenoszillatorröhren kann die schematisch in Fig. 2 dargestellte Anordnung verwendet werden, um entweder einen Verstärker oder einen Schwingungserzeuger aufzubauen. Im Falle eines Verstärkers wird eine Welle gegebener Frequenz der Verzögerungsanordnung 1 zugeführt, und die Geschwindigkeit der Strahlen 3 und 6 wird entsprechend dieser Frequenz eingestellt. Im Falle eines Schwingungserzeugers bestimmen die Geschwindigkeiten der Strahlen 3 und 6 die Frequenz der erzeugten Schwingungen. Selbstverständlich muß in jedem Falle die Röhre, von der nur die wichtigsten Teile in Fig. 2 dargestellt sind, die gesamten aus der Wanderfeldröhrentechnik bekannten Einzelteile umfassen.
Als Anwendungsbeispiel wird nun eine erfindungsgemäße Verstärkerröhre beschrieben.
Die zugeführte, zu verstärkende Energie breitet sich im Verzögerungsnetzwerk in einer Richtung aus, die durch die Struktur des Netzwerkes bestimmt ist. Wie schon erwähnt, müssen die Geschwindigkeiten der Strahlen 3 und 6 so eingestellt werden, daß sie jeweils in Synchronismus mit den längs der x- und v-Richtung laufenden Wellenkomponenten der zu verstärkenden Welle sind.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstärkerröhre ist im Axialschnitt in Fig. 3 darge^ stellt. Der Querschnitt dieser Röhre stimmt mit demjenigen der Röhre nach Fig. 9 überein.
In diesem Beispiel ist das Verzögerungsnetzwerk 1 der Fig. 2 zusammengerollt und bildet einen Zylinder, dessen Mantellinien parallel zur ^-Richtung verlaufen. Auf diese Weise sind zwei gegenüberliegende Begrenzungsseiten (Ränder) der Anordnung 1 miteinander gekoppelt (kurzgeschlossen), und es bilden sich stehende Wellen in ^-Richtung, d. h. in Azimutrichtung, in jedem Querschnitt des Zylinders, während die Fortpflanzung in der Axialrichtung (^-Richtung) durch fortschreitende Wellen geschieht. Wie ersichtlich, umfaßt das Netzwerk eine Gruppe von Flügeln 20, die durch die Wand des zylindrischen Metallkolbens 21 getragen werden. Das Netzwerk stellt also ein Wellenführungssystem dar, das aus einer Mehrzahl von untereinander gleichen Kanälen besteht, die parallel zur .^-Richtung verlaufen und voneinander gleiche Abstände aufweisen und die einen zentralen Mittelkanal, mit dem sie in Verbindung stehen, umgeben. Längs der Achse der Anordnung bzw. des Mittelkanals ist eine zylindrische Kathode 5 angeordnet, die durch ein Rohr 22 getragen wird, in dem der Heizfaden, dessen Enden bei 23 austreten, angeordnet ist. Durch die Spule 24 wird ein axiales Magnetfeld erzeugt. Die magnetische Feldstärke ist so hoch, daß die Bahnen der an der Kathode 5 austretenden Elektronen so stark gekrümmt werden, daß diese nicht auf den Flügeln 20 landen. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, wird der Elektronenstrahl 6 gemäß Fig. 1 in diesem Falle durch eine Elektronenwolke dargestellt, die sich um die Kathode 5 der Röhre herumschlingt und in der die Elektronen parallel zu den Querschnittsebenen, d. h. in y-Richtung laufen.
Die Röhre enthält außerdem mehrere, im dargestellten Beispiel drei Elektronenstrahlerzeuger 2',
2", 2"', die drei parallele Teilstrahlen 3', 3", 3"' aussenden, welche durch das von der Spule 24 erzeugte axiale Magnetfeld in ^--Richtung gebündelt werden. Diese Strahlgruppe entspricht dem Elektronenstrahl 3 nach Fig. 2. Die Elektronenstrahlerzeuger werden über die Anschlüsse 25 gespeist. Die Elektronen, die durch eine mit dem Kolben 21 verbundene Beschleunigungselektrode 26 beschleunigt sind, werden entlang den Flügeln 20 gesandt und durch die Auffangelektrode 4 am anderen Ende ihrer Bahn gefangen.
Eine Anzahl von Flügeln 27, die, in axialer Richtung gesehen, in einer mittleren Zone des Verzögerungsnetzwerkes angebracht sind, ist aus bekannten Gründen mit einer Dämpfungssubstanz überzogen. Die Röhre wird wie in Fig. 2 durch die Spannungsquellen 30 und 32 gespeist. Die Kathode 5 erstreckt sich zwischen dem gedämpften Teil 27 und der Auffangelektrode 4. Demgemäß arbeitet die Röhre in dem Abschnitt zwischen dem Eingang 28 und dem linken Ende des gedämpften Abschnitts 27 als normaler Wanderverstärker, jedoch zwischen dem anderen (rechten) Ende des Abschnitts 27 und dem Röhrenausgang 31 als erfindungsgemäßer Verstärker. Die Kopplungsbügelanordnung, die in Fig. 4 noch besonders dargestellt ist, besteht aus Leitern 29, die jeweils mit allen Flügeln 20 einer Reihe verbunden sind. Die Enden der Leiter 29 sind einerseits mit der Doppelleitung 28 und andererseits mit der Doppelleitung 31 verbunden. Bekanntlich wird auf diese Weise die Ausbreitung von Vorwärtswellen gefördert. Die zu verstärkende Energie wird am Eingang 28 der Röhre zugeführt, die verstärkte Energie am Ausgang 31 abgenommen. Wie dargestellt, sind die beiden Leitungen 28, 31 als Doppelleitungen ausgebildet, die mit dem Kopplungsbügelsystem 29 in galvanischer Verbindung stehen.
Als weitere Beispiele der Erfindung werden zwei Oszillatorröhren beschrieben. Es wurde bereits erwähnt, daß für eine gegebene Elektronenstrahlgeschwindigkeit mehrere Schwingfrequenzen angeregt werden können. Die erzeugte Schwingfrequenz ist nur dann eindeutig bestimmt, wenn die Geschwindigkeit beider Elektronenstrahlen festliegt.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Oszillatorröhre. Das zweidimensionale Netzwerk 1 besteht aus einer posititiv vorgespannten Elektrodenplatte 12, die in zueinander senkrechten Richtungen parallele Zahnreihen 13 trägt, und einer ebenen, negativen Elektrode 14, die mit der Kathode 5 in galvanischer Verbindung steht und parallel zur Platte 12 angeordnet ist. Die Elektroden 5, 12 und 14 werden durch die Zuführungsleiter 15 bzw. die Stäbe 15' und 15" getragen, die in die aus Isoliermaterial bestehende Wand des Kolbens 16 eingeschmolzen sind. Diese Stäbe können zugleich als Zuführungen für die nötigen Betriebsspannungen dienen. Die Kathode 2 kann eine Mehrzahl von parallelen Teilstrahlen aussenden, die zusammen den Flachstrahl 3 darstellen. Diese Teilstrahlen werden zwischen den Zahnreihen 13 hindurchgesandt. Die Auffangelektrode 4 für den Flachstrahl 3 ist als Metallblock ausgebildet und stellt einen Teil des Vakuumkolbens der Röhre dar. Der Ausgangshohlleiter 11 ist durch ein vakuumdichtes Fenster 17 aus Isoliermaterial abgeschlossen. Die Polschuhe 18 und 19 erzeugen ein Magnetfeld, dessen Kraftlinien parallel zum Strahl 3 und senkrecht zum Strahl 6 sind. Wenn an die Elektrode 14 ein bezüglich der Elektrode 12 negatives Gleichpotential angelegt wird, entsteht zwischen diesen Elektroden ein zum Magnetfeld senk-
rechtes elektrisches Feld. Dieses elektrische Feld ist zwischen den freien Enden der Zähne 13 und der Elektrode 14 konzentriert. In dem Raum zwischen den Zähnen 13 verschwindet es praktisch. Der Strahl 3 wird durch das Magnetfeld gebündelt geführt. Der Strahl 6 pflanzt sich in dem Raum zwischen den freien Enden der Zähne 13 und der Elektrode 14 senkrecht zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern fort. Er wird in diesem Raum mittels einer
ίο geeigneten elektronenoptischen Anordnung in an sich bekannter Weise eingeführt.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Oszillatorröhre gemäß Fig. 5 bis 7 die Verzögerungsanordnung so ausgebildet sein kann, daß die Höchstfrequenzwelle sich in beiden Richtungen als fortschreitende Welle fortpflanzt oder daß in einer der beiden Richtungen stehende Wellen auftreten, während in der anderen Richtung die Höchstfrequenzwelle sich als fortschreitende Welle fortpflanzt. Bei der ersteren Möglichkeit genügt ein geringer Gehalt an stehenden Wellen zur Selbsterregung der Schwingungen. Dieser läßt sich leicht durch entsprechende Fehlanpassung der Ränder des Verzögerungsnetzwerkes erzeugen.
Wenn die Röhre mit stehenden Wellen arbeiten soll, müssen längs den Rändern der Verzögerungsanordnung Reflexionsmittel angebracht werden. Wenn beispielsweise die Energie einer stehenden Welle mit dem Strahl 3 in Wechselwirkung treten soll, müssen Reflexionsplatten, die in Fig. 7 schematisch durch die gestrichelten Linien R und R' angedeutet sind, vorgesehen werden. Ebenso könnten Platten Ra und Ra' senkrecht zur Richtung des Strahles 6 vorgesehen sein, oder es könnte eine Platte Ra allein vorhanden sein, während der Ausgang stark fehlangepaßt ist, was hinsichtlich der Wirkung offensichtlich auf dasselbe hinauskommt.
Wenn die Energie sich in fortschreitenden Wellen ausbreitet, kann die Wechselwirkung entweder im Vorwärtswellenbetrieb oder im Rückwärtswellenbetrieb stattfinden. Im letzteren Falle werden in bekannter Weise mit Vorteil Absorptionsmittel am der jeweils zugehörigen Auffangelektrode benachbarten Ende des Strahlweges angeordnet. Diese Absorptionsmittel können z. B. an den Rändern des Netzwerkes, wie es für den Strahl 3 bei A und für den Strahl 6 bei B schematisch dargestellt ist, angeordnet sein.
Natürlich könnte die gezeigte Röhre auch als Verstärkerröhre dienen, wenn die Energie bei 11' zugeführt und bei 11 abgenommen wird. Unabhängig von der Betriebsart der Röhre bleibt das Hauptmerkmal eine zweidimensionale Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden Richtungen eine periodische Struktur aufweist und die mit zwei sich kreuzenden Elektronenstrahlen zusammenwirkt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen im Axialschnitt und Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Oszillatorröhre. Diese ist im wesentlichen ebenso wie die Verstärkerröhre nach Fig. 3 aufgebaut; einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Jedoch ist natürlich keine Eingangsleitung vorgesehen. Der Ausgang 31' befindet sich in der Nähe der Kathoden 2', 2" und 2"'. Das rechte Ende der Verzögerungsanordnung ist aus den oben angegebenen Gründen mit einer Dämpfung versehen. Die Schwingungserzeugung in axialer Richtung geschieht durch Wechselwirkung der Strahlen 3', 3" und 3"' mit einer rückwärts laufenden Teilwelle. Die Doppelleitung 31' ist mit Kopplungsleitern 29 versehen, die gemäß Fig. 10 mit den Flügeln 20 verbunden sind. Die Leiter 29 sind abwechselnd mit den

Claims (17)

Flügeln 20 zweier benachbarter Reihen verbunden. Die Erfahrung zeigt, daß diese Kopplungsart die Ausbreitung einer kräftigen Rückwärtswelle unterstützt. Das durch die Strahlen 3', 3" und 3'" und die Verzögerungsanordnung dargestellte System arbeitet als Rückwärtswellenoszillatorröhre. Das durch die Kathode 5 und die Verzögerungsanordnung gebildete System kann mit dem Elektrodensystem einer Magnetronröhre verglichen werden. Es ist mit dem Ausgang 31' durch die Kopplungsleiter 29 eng gekoppelt und verhält sich wie eine Verstärkerröhre. Wie erwähnt, können zahlreiche andere Ausführungsformen vorgesehen werden, die alle das Hauptmerkmal der Erfindung aufweisen, nämlich eine zweidimensionale Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden Richtungen eine periodische Struktur aufweist und die mit zwei einander kreuzenden Elektronenstrahlen zusammenwirkt. Es ist an sich klar, daß ζ .Β. auch drei Elektronenstrahlen verwendet werden können, die in drei einander kreuzenden Richtungen verlaufen und mit einer dreidimensionalen Verzögerungsanordnung zusammenwirken, also einer Verzögerungsleitung, die in drei sich schneidenden Richtungen eine periodische Struktür aufweist. Die Wirkungsweise einer solchen Röhre, die mit einer dreidimensionalen Verzögerungsanordnung ausgerüstet ist, entspricht grundsätzlich derjenigen der beschriebenen Röhre mit zweidimensionaler Verzögerungsanordnung. Patentansprüche
1. Elektronenröhre nach Art einer Wanderfeldröhre zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzögerungsanordnung, die in zwei sich schneidenden, insbesondere zueinander senkrechten Richtungen eine periodische Struktur aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder dieser Riehtungen parallel zur Verzögerungsanordnung ein Elektronenstrahl verläuft, der den anderen Elektronenstrahl kreuzt, und daß die Elektronenstrahlgeschwindigkeiten so gewählt sind, daß eine Wechselwirkung stattfindet zwischen den Elektronenstrahlen und der der jeweiligen Strahlrichtung zugeordneten Wellenkomponente der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Welle.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Elektronenstrahl aus zueinander parallelen Teilstrahlen besteht.
3. Röhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung derart ausgebildet ist, daß die Höchstfrequenzwelle sich in beiden Richtungen als fortschreitende Welle oder als fortschreitende Welle mit einem geringen Gehalt an stehenden Wellen fortpflanzt.
4. Röhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung derart ausgebildet ist, daß in einer der beiden Richtungen stehende Höchstfrequenzwell'en auftreten, während in der anderen Richtung die Höchstfrequenzwelle sich als fortschreitende Welle fortpflanzt.
5. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung zylindrisch ist und derart ausgebildet ist, daß die stehenden Höchstfrequenzwellen in Umfangsrichtung und die fortschreitenden Höchstfrequenzwellen in Axialrichtung auftreten.
6. Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung aus Gruppen metallischer Elemente besteht, die periodisch längs eines Metallzylinders, der vorzugsweise einen Teil des Röhrenkolbens bildet, angeordnet sind, wobei wiederum jede Gruppe aus periodisch längs des Umfangs des Metallzylinders verteilten Elementen besteht, und daß der eine Elektronenstrahl von einer im Innern der Verzögerungsanordnung axial angeordneten Kathode erzeugt wird, deren Emissionsstrom unter der Wirkung eines stationären axialen Magnetfeldes und eines zwischen der Kathode und der Verzögerungsanordnung bestehenden radialen elektrischen Gleichfeldes in Umfangsrichtung verläuft, während der andere Elektronenstrahl von einem Elektronenstrahlerzeuger geliefert wird, der einen zur Achse der Verzögerungsanordnung parallelen, zwischen den Verzögerungselementen verlaufenden Strahl aussendet.
7. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Teil der Gruppen von Verzögerungselementen eine Dämpfungssubstanz angebracht ist und daß die axial angeordnete Kathode derart ausgebildet ist, daß sie an der Stelle der mit einer Dämpfungssubstanz versehenen Gruppen nicht emittiert.
8. Röhre nach Anspruch 7 zur Erzeugung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Hochf requenzausgang auf der dem Elektronenstrahlerzeuger zugewandten Seite der Verzögerungsanordnung aufweist und daß die mit Dämpfungssubstanz versehenen Gruppen auf der dem Elektronenstrahlerzeuger abgewandten Seite der Verzögerungsanordnung angeordnet sind.
9. Röhre nach Anspruch 7 zur Verstärkung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Dämpfungssubstanz versehenen Gruppen im Mittelteil der Verzögerungsanordnung, gesehen in Axialrichtung, angeordnet sind und daß die axial angeordnete Kathode auch in dem Abschnitt zwischen dem Elektronenstrahlerzeuger und den mit Dämpfungssubstanz versehenen Gruppen nicht emittiert.
10. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzeingang und/oder -ausgang an eine Leiteranordnung zur· Verbindung der Verzögerungselemente untereinander angeschlossen ist.
"11. "Röhre nach "Anspruch 1 und 2, dadurch "gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung aus einem ebenen, rechteckigen Netzwerk besteht.
12. Röhre nach Anspruch 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, "daß die Reflektorwände die Verzögerungsanordnung senkrecht zu derjenigen Richtung, in welcher die stehenden Wellen auftreten sollen, begrenzen.
13. Röhre nach Anspruch 3 und 11 zur Erzeugung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des Verzögerungsnetzwerkes fehlangepaßt sind, um die in beiden Richtungen fortschreitenden Wellen mit dem geringen ' Gehalt an stehenden Wellen zu versehen, der zur " Selbsterregung' der Schwingungen ausreicht, und daß der Ausgangskreis an einem Rand des Netzwerkes angekoppelt ist, zu dem hin sich die Energie der einen der fortschreitenden Wellen ausbreitet.
14. Röhre nach Anspruch 3 und 11 zur Erzeugung sehr kurzer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Auffangelektrode eines Elek-
tronenstrahles benachbarte Seite des Verzögerungsnetzwerkes mit einer Dämpfung versehen ist und daß der Ausgangskreis an einer zu dieser Seite senkrecht verlaufenden Begrenzungsseite des Netzwerkes angekoppelt ist.
15. Röhre nach Anspruch 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen durch Veränderung der Geschwindigkeit mindestens eines Elektronenstrahles eingestellt wird.
16. Röhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Magnetfeld angeordnet ist, das parallel zur Richtung des einen Elektronenstrahls verläuft, und daß sie hinsichtlich des zum Magnetfeld parallelen Elektronenstrahles als Wander feldröhre ohne elektrisches (Gleich-) Feld, hinsichtlich des anderen Elektronenstrahles jedoch als
Wanderfeldröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern arbeitet.
17. Röhre nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsanordnung aus einer glatten Platte, die auf negativem Potential liegt, und einer dazu parallelen, positiv vorgespannten Platte besteht, die gegenüber der negativen Platte angeordnet ist und in die in zu den Elektronenstrahlen parallelen Richtungen in regelmäßigen Abständen Zähne eingesetzt sind, die sich in Richtung zur negativen Platte erstrecken, und daß die Teilstrahlen, aus denen der zum Magnetfeld parallele Elektronenstrahl besteht, zwischen den Zahnreihen hindurchgehen, während der dazu senkrecht verlaufende Elektronenstrahl zwischen der negativen Platte und den freien Zahnenden verläuft.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
© 909 607/307 8.59
DEC12409A 1955-01-13 1956-01-12 Elektronenroehre nach Art einer Wanderfeldroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung sehr kurzer elektrischer Wellen mit einer zweidimensionalen Verzoegerungsanordnung Pending DE1063285B (de)

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