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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY PERFECTIONNEMENT AUX GENERATEURS D'OSCILLATION A HAUTE FREQUENCE.
La présente invention concerne des générateurs d'oscilla- tion à haute fréquence du type à modulations de vitesse des élec- trons.
Il est bien connu que, lorsqu'un dispositif de ce type os- cille, le courant du faisceau d'électrons contient des courants alternatifs ayant des fréquences qui sont des harmoniques de la fréquence d'oscillation qui est déterminée par les résonateurs électriques associés. Le résonateur est aussi capable d'osciller suivant d'autres modes, dont les fréquences ne sont généralement pas des multiples entiers de la fréquence de fonctionnement. Bien qu'il soit ordinairement possible d'exciter un réson-ateur pour osciller dans l'un de ces autres modes, un courant de démarrage beaucoup plus grand que pour le mode fondamental ou les modes in- férieurs est nécessaire et, en conséquence, le mode fondamental n'est pas communément employé.
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Si, cependant la fréquence d'un des autres modes est, au peut être amenée à être un harmonique de la fréquence fondamen- tale, alors le dispositif peut être amené à produire la fréquence du mode harmonique aussi bien que la fréquence fondamentale le courant de démarrage étant seulement celui qui est nécessaire pour la fréquence fondamentale. Comme il est bien connu, évidem- ment la fréquence du mode harmonique peut être réglée par des pis- tons ou dispositifs analogues, mais ceci changera aussi générale- ment la fréquence fondamentale, si bien qu'un second arrangement de réglage devrait être prévu si la fréquence fondamentale doit être maintenue constante. Si les deux réglages sont interdépen- da.nte, il serait difficile de les exécuter et de les maintenir.
La présente invention décrit un moyen par lequel la fré- quence de certaine modes peut être réglée pour être harmonique du mode fondamental sans affecter appréciablement la fréquence fondamentale si bien que le dispositif oscillera simultanément aux deux fréquences.
Suivant la présente invention on prévoit un générateur d'os- cillation électrique comprenant un résonateur électrique creux, des moyens pour diriger un faisceau d'électrons à travers le ré- sonateur de telle manière qu'il l'amène à osciller à un mode dési- ré inférieur et des moyens pour accorder le résonateur pour l'ame- ner à osciller aussi à un mode supérieur, les moyens d'accord é- tant disposés de telle façon que leur réglage n'affecte pas la fréquence du mode inférieur.
Suivant un autre aspect, l'invention consiste dans un gé- nérateur d'oscillation électrique comprenant un résonateur élec- trique creux adapté à être excité par un faisceau d'électrons et capable d'osciller simultanément suivant deux modes et des moyens pour accorder la fréquence du mode supérieur pour qu'elle coïncide avec une fréquence harmonique dû-mode inférieur sans affecter la fréquence dudit mode inférieur.
Suivant un autre aspect, l'invention prévoit un générateur d'oscillation compoetant un résonateur électrique creux, des moyens
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pour diriger un faisceau d'électrons à travers ce résonateur dans le but d'exciter dans celui-ci des oscillations suivant un mode désiré inférieur et un guide d'ondes réglable communiquant avec le résonateur pour permettre à la fréquence du mode supérieur d'oscillation du système d'être accordée pour coïncider avec une fréquence harmonique du mode inférieur, le guide d'ondes étant établi de façon qu'il ne transmette pas des ondes du mode de fré- quence inférieur.
Comme alternative, l'invention peut fournir un générateur d'oscillation électrique comprenant un résonateur électrique creux prévu avec une pluralité de tubes latéraux et des moyens pour exciter le résonateur à osciller suivant un mode inférieur spé- cifié en dirigeant un faisceau d'électrons à travers celui-ci tous les côtés des tubes étant individuellement pourvu de moyens pour accorder le système pour osciller simultanément suivant un certain nombre de modes supérieurs dont les fréquences sont des harmoniques d'un mode spécifié.
L'invention sera décrite en se référant aux dessins ci- joints dans lesquels :
La figure 1 montre schématiquement la construction d'un type de dispositif incorporant des caractéristiques de l'inven- tion et employant un résonateur à ligne co-axiale.
Les figures 2 et 3 montrent deux autres dispositifs em- ployant des résonateurs creux n'ayant pas de conducteur central.
La figure 4 montre partiellement en section et en plan une vue d'un autre dispositif employant un résonateur toroidal ou rhumbatron, et
La figure 5 montre une vue de côté du dispositif montré dans la figure 4.
La figure 1 montre un résonateur à ligne co-axiale 1, qui peut, par exemple, être analogue au résonateur décrit dans le Brevet Britannique n 537.490. Ce résonateur est excité par un faisceau d'électrons qui passent à travers lui à partir d'un ca-
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non à électrons ordinaire 2 et être absorbé par une électrode 3.
Les arrangements des éléments 2 et 3 ne sont pas montrés en détails étant donné que n'importe quel arrangement bien connu peut être u- tilisé. Le résonateur 1 est fermé à une extrémité par un piston réglable d'accord 4.
Deux types d'ondes représentés par les tubes 5 et 6 commu- niquent avec le résonateur 1 comme montré. Dans une forme expéri- mentale du dispositif, ces tubes étaient de section transversale, rectangulaire et plate, le plus petit côté du rectangle étant pa- tallèle au conducteur central du résonateur co-axial, mais ceci n'est pas essentiel et la section transversale peut être circulaire ou de toute autre forme.
Les guides d'ondes sont respectivement fermés par des pistons atténuateurs 7 et 8. Ves pistons atténuateurs sont, en fait, des filtres d'ondes comprenant un certain nombre de lignes de trans- missions coaxiales ayant alternativement des impédences élevées et faibles et connectés en tandem, et elles sont du même type, fonctionnent de la même manière que celles décrites dans la demande de Brevet Britannique n 13.895/42. Dans les bandes d'atténuation, le piston agit comme un réflecteur et ainsi se comporte comme un plongeur conducteur solide, fermant le tube.
Le piston 8 comprend un certain nombre de sections 9 de subs- tances isolantes qui se fixent dans le tube 6 en séparant un cer- tain nombre de sections métalliques 10 qui sont juste un peu en de- hors, à faible distance du tube. Le nombre de sections n'est pas restreint à celui montré dans la. figure. Le piston 7 est construit de façon analogue.
On doit exposer qu'il n'est pas essentiel d'employer des pis- tons atténuateurs du type décrit; des plongeurs métalliques ordi- naires pourraient être employés. Ces derniers sont, cependant, moins satisfaisants pour les très courtes longueurs d'onde parce que des pertes importantes et variables se produisent généralement en rai- son du coulissement imparfait et variable du piston, si bien que de
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tels pistons ne peuvent pas en fait se comporter comme un réflecteur efficace.
Le résonateur 1 possède un arrangement télescopique en 11 pour permettre le réglage de la position des guides d'ondes rela- tivement au faisceau d'électrons. Quand le faisceau passeàtra- vers le tube, la fréquence fondamentale de résonance sera excitée et une onde stationnaire sera créée dans le résonateur 1. Le ré- sonateur est, en fait, chargé, en capacité au point où le fais- ceau passe à travers lui et en raison des écrans ou autres moyens prévus pour définir les intervalles de modulation et d'excita- tion et, en conséquence, les fréquences des divers modes d'oscil- lation ne sont pas des multiples entiers de la fréquence fonda- mentale.
Les dimensions de la section transversale des guides 5 et 6, doivent être telles que la longueur d'ondes de coupure se trou- ve entre les longueurs d'ondes du mode fondamental et du mode harmonique que l'on désire obtenir. Alors, étant donné que le guide laissera passer seulement l'onde harmonique, un réglage des pistons 7 et 8 fera varier l'impédence présentée à la fréquence harmonique mais non pas celle présentée à la fréquence fondamen- tale et n'affectera pas, en conséquence, l'accord fondamental du résonateur co-axial. Ainsi, le guide d'ondes peut être accor- dé au moyen de pistons indépendamment du résonateur co-axial.
Etant donné que les ondes créées dans le résonateur contiennent l'harmonique désirée, les guides d'ondes seront excités à la fréquence harmonique dont l'énergie peut être extraite par exem- ple, par une boucle 12.
La fréquence fondamentale est déterminée principalement par la distance entre le piston d'accord 4 et le point auquel le faisceau d'électrons passe à travers le tube.
Il sera évident que des tubes latéraux peuvent être con- sidérés comme chargeant le résonateur à ligne co-axiale et par suite, l'amenant à osciller à la fréquence harmonique. Bien que
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ceci soit un arrangement préféré, le résonateur peut être chargé d'autres manières, par exemple, par des capacités massées ou par de petites lignes. Celles-ci affecteront, cependant, la fréquence fondamentale de résonance à moins qu'elles soient pladées à des noeuds de voltage sur la ligne co-axiale. Dans ce cas la longueur de la ligne co-axiale doit être approximativement de 2 ou n'im- porte quel nombre de demi-longueur d'onde de l'onde fondamentale de façon qu'il puisse y avoir au moins un mode d'oscillation à un point intermédiaire.
Si on le désire, les ondes à fréquence fondamentale peuvent être extraites du résonateur 1 au moyen d'une boucle convenable- ment placée (non montrée), mais elles contiendront les ondes à fréquence harmonique aussi. Bien que deux réglages sont néces- saires pour le résonateur, le réglage de 11 n'est pas très criti- que et lorsqu'il est approximativement correct, il n'affectera pas appréciablement le réglage du piston 4.
On doit noter qu'il n'est pas essentiel de prévoir à la fois 2 tubes latéraux, l'un d'eux, par exemple, le tube 6 peut être omis-et l'accord nécessaire de la fréquence harmonique peut être exécuté par un réglage du piston dans le tube 5.
La figure 2 montre comment les mêmes principes peuvent tre appliqués à un dispositif employant un résonateur creux sans un conducteur central qui peut être regardé comme une section de gui- de d'ondes diélectrique. Dans cette figure 13 est le résonateur excité par un faisceau d'électrons représenté par les lignes poin- tillées 14 et produit de toutes façons convenables. Le faisceau traverse d'abord une pente transversale dans le résonateur 13 dé- fini par les ailettes 15 et une extrémité du résonateur est fer- mée par un piston 16 qui est réglé de façon à l'accorder à la fré- quence fondamentale désirée. Un guide d'ondes 17 forme un côté du tube qui communique avec le résonateur 13 dans les environs de l'intervalle d'excitation et elle est pourvue d'un piston d'ac cord 18.
Le guide 17 doit être dimensionné de façon qu'il ne
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laissera pas passer la fréquence fondamentale. Ainsi de la même manière que dans la figure 1, le piston 18 peut être ré- glé de façon que la fréquence de l'un des modes plus élevés d'os- cillation du système est amené à coïncider avec un harmonique de la fréquence fondamentale sans affecter l'accord fondamental.
Les pistons 16 et 18 peuvent être de type ordinaire comme montré, ou ils peuvent être des pistons atténuateurs analogues à 7 et 8 montrés dans la figure 1. Le résonateur 13 et le tube laè téral 17 ne sont pas nécessairement rectangulaires comme montré dans la figure 2 mais ils peuvent être circulaires ou de toute:. autre section transversale.
La figure 3 montre un résonateur tubulaire 19 fermé par un piston réglable 20 et excité par un faisceau d'électrons 21 qui passe à travers une portion très restreinte 22, la partie infé- rieure du résonateur étant fermée par une plaque 23. Le piston 20 est creux et enferme un court guide d'ondes 24 fermé à la par- tie supérieure par un petit piston 25. Le guide 24 est dimension- né de façon qu'il n'acceptera pas la fréquence fondamentale, et le mode le plus élevé d'oscillation du système est accordé comme précédemment sur la fréquence harmonique en réglant le piston 25.
L'énergie de la fréquence harmonique peut être extraite à travers un canal central du piston 25. Les pistons 20 et 25 sont montrés schématiquement dans la figure 3 et peuvent si on le désire, être du type atténuateur montré dans la figure 1.
Les figures 4 et 5 montrent deux vues d'un dispositif em- ployant un résonateur toroïdal ou rhumbatron 26 qui est excité par un faisceau d'électrons 27 qui passe à travers desitrous dans une partie restreinte 28 au centre. Un guide d'ondes 29 (rectangu- laire comme montré ou de toute autre formel, communique avec le ré- sonateur et est fermé par un piston réglable 30 qui est montré comme étant sensiblement de la même construction que le piston 7 de la figure 1, mais peut être analogue aux pistons montrés dans la figure 2. Le guide 29 est établi pour accepter des modes
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d'oscillations plus élevés mais non pas le fondamental.
Une boucle 31 est employée pour extraire l'énergie à la fréquence harmonique., l'accord étant effectué en réglant le piston 30 comme expliqué en relation avec les autres exemples déjà décrits. Le résonateur 26 peut être accordé à la fréquence fondamentale en faisant varier la largeur de l'ouverture à travers laquelle passe le faisceau d'élec- trons ou par tout autre moyen convenable.
Il sera apparent que dans tous les exemples de réalisation décrits, un résonateur accordé à la fréquence fondamentale est pré- vu avec un guide d'ondes tubulaire communiquant avec celui-ci et fermé par un piston réglable. Le guide doit être établi pour ac- cepter des ondes ayant la fréquence de l'une des harmoniques du mode fondamental mais non pas ceux de la fréquence fondamentale et le piston qui ferme le guide peut alors être réglé de façon que des modes supérieurs d'oscillations du système comprena.nt le résonateur et le guide ont une fréquence qui coïncide avec la fréquence harmo- nique choisie. De l'énergie à la fréquence harmonique peut alors être extraite du guide par des moyens convenables sans être mé- langés à la fréquence fondamentale. Le résonateur peut prendre d'autres formes que celles montrées dans les figures.
Bien que l'on ait supposé que le résonateur serait normale- ment excité de façon à osciller suivant un mode donnant la fré- quence fondamentale ou une fréquence plus basse, étant donné que cette fréquence est généralement la plus aisément excitée, il peut se produire qu'en raison de la configuration du dispositif l'un des modes supérieurs peut être plus aisément excité ou il peut y avoir d'autres raisons pour lesquelles un tel mode supérieur est préféré. En établissant convenablement et en accordant le tube latéral suivant la présente invention, l'énergie à une fréquence harmonique de la fréquence excitée peut être obtenue à partir du tube latéral.
En d'autres termes, le dispositif peut être amené à osciller simultanément suivant deux modes, la fréquence du mode supérieur qui est un harmonique de la fréquence du mode inférieur,
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le mode inférieur n'étant pas nécessairement le mode le plus bas suivant lequel le dispositif peut tre excité.
On doit en plus indiquer que le résonateur peut être pré- vu avec une pluralité de tubes latéraux, chacun pourvu d'un pis- ton réglable et adapté à accorder le système à une harmonique dif- férente de la fréquence du mode suivant lequel le résonateur est excité. Si chaque tube latéral est établi pour rejeter toutes les fréquences plus basses que celles que l'on désire accorder, alors pourvu que les modes soient accordés dans l'ordre de fré- quence croissante, Les réglages seront indépendants et, tous les harmoniques pourront être séparément obtenus en même temps à par- tir des tubes latéraux correspondants.
Les principaux avantages des arrangements suivant la pré- sente invention sont :
1.- Le. courant de démarrage du dispositif est,celui qui correspond au mode inférieur et est en conséquence beaucoup plus bas que celui nécessaire pour exciter des modes supérieurs di- rectement.
2. - La gamme de fréquence d'un dispositif donné peut être considérablement étendue avec très peu d'appareillage supplémen- taire.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples dé- crits, elle est au contraire générale et susceptible de varian- tes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art et ce, sans sortir de son domaine.
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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY TRAINING FOR HIGH FREQUENCY OSCILLATION GENERATORS.
The present invention relates to high frequency oscillation generators of the electron velocity modulation type.
It is well known that when a device of this type oscillates, the electron beam current contains alternating currents having frequencies which are harmonics of the oscillation frequency which is determined by the associated electrical resonators. The resonator is also capable of oscillating in other modes, the frequencies of which are generally not integer multiples of the operating frequency. Although it is ordinarily possible to excite a resonator to oscillate in one of these other modes, a much larger starting current than for the fundamental mode or lower modes is required and, therefore, the fundamental mode is not commonly used.
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If, however, the frequency of one of the other modes is, au can be made to be a harmonic of the fundamental frequency, then the device can be made to produce the frequency of the harmonic mode as well as the fundamental frequency of the current of start being only that which is necessary for the fundamental frequency. As is well known, of course the frequency of the harmonic mode can be adjusted by pistons or the like, but this will also generally change the fundamental frequency, so that a second tuning arrangement should be provided if the fundamental frequency must be kept constant. If the two settings are interdependent, it would be difficult to perform and maintain them.
The present invention describes a means by which the frequency of certain modes can be adjusted to be fundamental mode harmonic without appreciably affecting the fundamental frequency so that the device will oscillate simultaneously at both frequencies.
According to the present invention there is provided an electric oscillation generator comprising a hollow electric resonator, means for directing an electron beam through the resonator so as to cause it to oscillate in a desired mode. - lower re and means for tuning the resonator to cause it to also oscillate in a higher mode, the tuning means being arranged in such a way that their adjustment does not affect the frequency of the lower mode.
According to another aspect, the invention consists of an electric oscillation generator comprising a hollow electric resonator adapted to be excited by an electron beam and capable of oscillating simultaneously in two modes and means for tuning the frequency. frequency of the upper mode to coincide with a lower-mode harmonic frequency without affecting the frequency of said lower mode.
According to another aspect, the invention provides an oscillation generator comprising a hollow electrical resonator, means
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for directing an electron beam through this resonator for the purpose of exciting oscillations therein in a lower desired mode and an adjustable waveguide communicating with the resonator to allow the upper mode frequency of oscillation of the system to be tuned to coincide with a harmonic frequency of the lower mode, the waveguide being set so that it does not transmit waves of the lower frequency mode.
As an alternative, the invention may provide an electric oscillation generator comprising a hollow electric resonator provided with a plurality of side tubes and means for exciting the resonator to oscillate in a specified lower mode by directing an electron beam to it. therethrough all sides of the tubes being individually provided with means for tuning the system to oscillate simultaneously through a number of higher modes whose frequencies are harmonics of a specified mode.
The invention will be described with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 shows schematically the construction of one type of device incorporating features of the invention and employing a coaxial line resonator.
Figures 2 and 3 show two other devices employing hollow resonators having no central conductor.
Figure 4 shows partially in section and in plan a view of another device employing a toroidal or rhumbatron resonator, and
Figure 5 shows a side view of the device shown in Figure 4.
Fig. 1 shows a co-axial line resonator 1, which may, for example, be analogous to the resonator described in British Patent No. 537,490. This resonator is excited by a beam of electrons which pass through it from a ca-
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non-electron ordinary 2 and be absorbed by an electrode 3.
Arrangements of items 2 and 3 are not shown in detail since any well known arrangement can be used. Resonator 1 is closed at one end by an adjustable tuning piston 4.
Two types of waves represented by tubes 5 and 6 communicate with resonator 1 as shown. In an experimental form of the device, these tubes were of cross section, rectangular and flat, the smaller side of the rectangle being parallel to the central conductor of the co-axial resonator, but this is not essential and the cross section can be circular or any other shape.
The waveguides are respectively closed by attenuator pistons 7 and 8. The attenuator pistons are, in fact, wave filters comprising a number of coaxial transmission lines having alternately high and low impedences and connected in line. tandem, and they are of the same type, operate in the same way as those described in British Patent Application No. 13.895 / 42. In the attenuation bands, the piston acts as a reflector and thus behaves like a solid conductive plunger, closing the tube.
The piston 8 comprises a number of sections 9 of insulating material which attach to the tube 6 separating a number of metal sections 10 which are just slightly outside, a short distance from the tube. The number of sections is not restricted to that shown in the. figure. The piston 7 is constructed in a similar fashion.
It should be stated that it is not essential to employ attenuating pistons of the type described; ordinary metal plungers could be used. The latter are, however, less satisfactory for very short wavelengths because large and variable losses usually occur due to imperfect and variable sliding of the piston, so that
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such pistons cannot in fact behave like an efficient reflector.
The resonator 1 has a telescopic arrangement at 11 to allow adjustment of the position of the waveguides relative to the electron beam. As the beam passes through the tube, the fundamental resonant frequency will be excited and a standing wave will be created in resonator 1. The resonator is, in fact, charged in capacitance at the point where the beam passes through. it and because of the screens or other means provided for defining the modulation and excitation intervals and, therefore, the frequencies of the various oscillation modes are not integer multiples of the fundamental frequency.
The dimensions of the cross section of guides 5 and 6 should be such that the cutoff wavelength lies between the fundamental mode and harmonic mode wavelengths desired. Then, since the guide will only allow the harmonic wave to pass, an adjustment of pistons 7 and 8 will vary the impedence presented at the harmonic frequency but not that presented at the fundamental frequency and will not affect, in effect. consequently, the fundamental tuning of the co-axial resonator. Thus, the waveguide can be tuned by means of pistons independently of the co-axial resonator.
Since the waves created in the resonator contain the desired harmonic, the waveguides will be excited at the harmonic frequency from which the energy can be extracted, for example, by a loop 12.
The fundamental frequency is determined mainly by the distance between the tuning piston 4 and the point at which the electron beam passes through the tube.
It will be obvious that side tubes can be regarded as loading the coaxial line resonator and hence causing it to oscillate at the harmonic frequency. Although
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this is a preferred arrangement, the resonator can be charged in other ways, for example, by mass capacitors or by small lines. These will, however, affect the fundamental resonant frequency unless they are pladed to voltage nodes on the coaxial line. In this case the length of the coaxial line should be approximately 2 or any number of half wavelengths of the fundamental wave so that there can be at least one mode of oscillation at an intermediate point.
If desired, the fundamental frequency waves can be extracted from resonator 1 by means of a suitably placed loop (not shown), but they will contain the harmonic frequency waves as well. Although two adjustments are required for the resonator, the setting of 11 is not very critical and when approximately correct will not appreciably affect the adjustment of piston 4.
It should be noted that it is not essential to provide 2 side tubes at the same time, one of them, for example, tube 6 can be omitted - and the necessary tuning of the harmonic frequency can be performed by an adjustment of the piston in the tube 5.
FIG. 2 shows how the same principles can be applied to a device employing a hollow resonator without a central conductor which can be regarded as a dielectric waveguide section. In this figure 13 is the resonator excited by an electron beam represented by the dotted lines 14 and produced in any suitable way. The beam first crosses a transverse slope in resonator 13 defined by fins 15 and one end of the resonator is closed by a piston 16 which is adjusted to tune to the desired fundamental frequency. A waveguide 17 forms one side of the tube which communicates with the resonator 13 in the vicinity of the excitation gap and is provided with a tuning piston 18.
Guide 17 must be sized so that it does not
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will not pass the fundamental frequency. Thus in the same way as in Figure 1, the piston 18 can be adjusted so that the frequency of one of the higher modes of oscillation of the system is made to coincide with a harmonic of the fundamental frequency. without affecting the fundamental tuning.
Pistons 16 and 18 may be of the ordinary type as shown, or they may be attenuator pistons similar to 7 and 8 shown in figure 1. Resonator 13 and side tube 17 are not necessarily rectangular as shown in figure. 2 but they can be circular or all :. other cross section.
FIG. 3 shows a tubular resonator 19 closed by an adjustable piston 20 and excited by an electron beam 21 which passes through a very restricted portion 22, the lower part of the resonator being closed by a plate 23. The piston 20 is hollow and encloses a short waveguide 24 closed at the top by a small piston 25. The guide 24 is dimensioned so that it will not accept the fundamental frequency, and the highest mode oscillation of the system is tuned as previously to the harmonic frequency by adjusting the piston 25.
The energy of the harmonic frequency can be extracted through a central channel of piston 25. Pistons 20 and 25 are shown schematically in figure 3 and can if desired be of the attenuator type shown in figure 1.
Figures 4 and 5 show two views of a device employing a toroidal or rhumbatron resonator 26 which is excited by an electron beam 27 which passes through holes in a restricted portion 28 in the center. A waveguide 29 (rectangular as shown or otherwise formal) communicates with the resonator and is closed by an adjustable piston 30 which is shown to be of substantially the same construction as the piston 7 of Figure 1. , but may be analogous to the pistons shown in Figure 2. Guide 29 is set up to accept modes
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higher oscillations but not the fundamental.
A loop 31 is used to extract energy at the harmonic frequency, the tuning being effected by adjusting the piston 30 as explained in relation to the other examples already described. Resonator 26 may be tuned to the fundamental frequency by varying the width of the opening through which the electron beam passes or by any other suitable means.
It will be apparent that in all the exemplary embodiments described, a resonator tuned to the fundamental frequency is provided with a tubular waveguide communicating therewith and closed by an adjustable piston. The guide must be set up to accept waves having the frequency of one of the fundamental mode harmonics but not those of the fundamental frequency, and the piston which closes the guide can then be adjusted so that higher modes of oscillations of the system comprising the resonator and the guide have a frequency which coincides with the chosen harmonic frequency. Energy at the harmonic frequency can then be extracted from the guide by suitable means without being mixed with the fundamental frequency. The resonator can take other forms than those shown in the figures.
Although it has been assumed that the resonator would normally be excited to oscillate in a mode giving the fundamental frequency or a lower frequency, since this frequency is generally the most easily excited, it can occur that due to the configuration of the device one of the higher modes may be more easily energized or there may be other reasons why such a higher mode is preferred. By properly establishing and tuning the side tube according to the present invention, energy at a harmonic frequency of the excited frequency can be obtained from the side tube.
In other words, the device can be caused to oscillate simultaneously according to two modes, the frequency of the higher mode which is a harmonic of the frequency of the lower mode,
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the lower mode not necessarily being the lowest mode according to which the device can be excited.
It should further be indicated that the resonator can be provided with a plurality of side tubes, each provided with an adjustable piston and adapted to tune the system to a different harmonic from the frequency of the mode in which the resonator is excited. If each side tube is set to reject all frequencies lower than those desired to be tuned, then provided the modes are tuned in increasing frequency order, the settings will be independent and all harmonics can be tuned. separately obtained at the same time from the corresponding side tubes.
The main advantages of the arrangements according to the present invention are:
1.- The. the starting current of the device is that which corresponds to the lower mode and is therefore much lower than that required to drive higher modes directly.
2. - The frequency range of a given device can be considerably extended with very little additional equipment.
The invention is obviously not limited to the examples described; on the contrary, it is general and susceptible of variations and modifications which will appear to those skilled in the art, without departing from its field.