DE1099090B - Traveling field tubes with crossed static electric and magnetic fields - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern, bei der die nicht in sich geschlossene, durchgehende Verzögerungsleitung einer glatten Elektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) gegenüberliegt und die mindestens zwei in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgende Elektronenquellen aufweist, die in gleicher Richtung längs der Verzögerungsleitung sich fortpflanzende und mit der Verzögerungsleitung gekoppelte Elektronenstrahlen aussenden.The invention relates to a traveling wave tube with crossed static electrical and magnetic fields in which the non-self-contained, continuous delay line is a smooth electrode without delay properties (lead electrode) and the minimum two successive electron sources in the direction of the longitudinal extension of the delay line which propagates in the same direction along the delay line and with the Emit delay line coupled electron beams.

Derartige Röhren, die auch als Wanderfeldmagnetrons bezeichnet werden, sind bekannt. Dabei wird zwischen der Verzögerungsleitung und der im allgemeinen parallel dazu angeordneten Leitelektrode ein elektrisches Gleichfeld erzeugt (indem an die Verzögerungsleitung ein bezüglich der Leitelektrode positives Potential angelegt wird), und in dem Raum zwischen der Verzögerungsleitung und der Leitelektrode herrscht außerdem ein konstantes Magnetfeld, das im wesentlichen senkrecht zum elektrischen Feld verläuft. Bei Abwesenheit des Hochfrequenzfeldes läuft ein Elektronenstrahl, der in den Raum zwischen den beiden Elektroden eingeführt ist, parallel zur Verzögerungsleitung und senkrecht zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern durch diesen Raum hindurch.Such tubes, which are also referred to as traveling field magnetrons, are known. Included is between the delay line and the lead electrode, which is generally arranged in parallel therewith A constant electric field is generated (by applying a positive to the lead electrode to the delay line Potential is applied), and in the space between the delay line and the lead electrode there is also a constant magnetic field that is essentially perpendicular to the electric Field runs. In the absence of the high-frequency field, an electron beam runs into space inserted between the two electrodes, in parallel to the delay line and perpendicular to the crossed electric and magnetic fields through this room.

Es ist ferner bekannt, daß bei Anwesenheit eines Hochfrequenzfeldes die Elektronen des im Raum zwischen Verzögerungsleitung und Leitelektrode laufenden Strahles allmählich von der Verzögerungsleitung abgefangen werden, d. h., während der Elektronenstrahl sich im Raum zwischen diesen Elektroden fortpflanzt, trifft ein Teil der Elektronen auf die Verzögerungsleitung auf. Dies hat eine Erwärmung der Verzögerungsleitung und eine Verringerung der Intensität des Elektronenstrahles, somit also eine Minderung der Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden elektromagnetischen Welle zur Folge.It is also known that in the presence of a high-frequency field, the electrons of the space between the delay line and the guide electrode are gradually intercepted by the delay line, d. i.e., while the electron beam propagates in the space between these electrodes, some of the electrons hit the delay line on. This has a heating of the delay line and a reduction in the intensity of the electron beam, thus a Reduction of the interaction between the electron beam and the one along the delay line progressive electromagnetic wave result.

Es sind bereits Röhren der eingangs erwähnten Art bekannt, bei denen längs der Verzögerungsleitung mehrere im Abstand voneinander befindliche Kathoden angeordnet sind, damit eine gleichmäßigere Wechselwirkung längs der Verzögerungsleitung erzielt und diese dadurch besser ausgenutzt wird. Die bekannte Lösung bewirkt aber, daß der von einer Kathode kommende Elektronenstrahl über die benachbarte Kathode hinwegläuft, so daß die von diesen Kathoden kommenden Elektronenstrahlen wechselseitig gekoppelt sind, miteinander interferieren können und hierdurch den Betrieb der Röhre stören.There are already known tubes of the type mentioned, in which along the delay line several cathodes are arranged at a distance from one another, so that a more uniform interaction achieved along the delay line and this is better utilized. The well-known Solution, however, causes the electron beam coming from one cathode to pass through the adjacent cathode runs away so that the electron beams coming from these cathodes are mutually coupled, can interfere with each other and thereby disrupt the operation of the tube.

Es sind auch Röhren bekannt, die mehrere Elek-Wanderfeldröhre There are also known tubes, the multiple elec traveling wave tube

mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldernwith crossed static electric and magnetic fields

Anmelder:Applicant:

Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, ParisCompagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. PrinzRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prince

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,and Dr. rer. nat. G. Hauser, patent attorneys,

Mündien-Pasing, Bodenseestr. 3 aMündien-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 20. Februar 1956Claimed priority: France of February 20, 1956

Georges Guilbaud und Andre Dubois, Paris, sind als Erfinder genannt wordenGeorges Guilbaud and Andre Dubois, Paris, have been named as inventors

tronenstrahlerzeuger und ebenso viele ringförmige Verzögerungsleitungen aufweisen. Die Verzögerungsleitungen sind in Serie geschaltet und in verschiedenen Ebenen rings um einen gemeinsamen Zylinder angeordnet; die von den Strahlerzeugern gelieferten Elektronenstrahlen verlaufen in Umfangsrichtung des genannten Zylinders. Bei diesen Röhren erwärmt sich jede der Verzögerungsleitungen in gleichem Maße wie bei den gewöhnlichen Röhren mit einer einzigen Verzögerungsleitung, und die Wechselwirkung ist ebenfalls schlecht verteilt.have electron guns and as many ring-shaped delay lines. The delay lines are connected in series and in different Planes arranged around a common cylinder; the electron beams supplied by the beam generators run in the circumferential direction of said cylinder. These tubes heat up each of the delay lines to the same extent as in the ordinary tubes with a single delay line, and the interaction is also poorly distributed.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einer Röhre der eingangs erwähnten Art dadurch beseitigt, daß die in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgenden Elektronenstrahlen gegenseitig vollständig entkoppelt sind.According to the invention, these disadvantages are eliminated in a tube of the type mentioned in the introduction, that the electron beams successive in the direction of the longitudinal extension of the delay line are mutually completely decoupled.

Die erfindungsgemäße Wanderfeldröhre ist bei gegebenen Abmessungen imstande, höhere Leistungen abzugeben als die bisher bekannten Röhren. Sie kann entweder als Verstärker oder als Schwingungserzeuger Verwendung finden. Die Elektronenstrahlen üben dabei keine Wechselwirkung aufeinander aus.The traveling wave tube according to the invention is capable of higher performance given the dimensions than the previously known tubes. It can either be used as an amplifier or as a vibration generator Find use. The electron beams do not interact with one another.

Vorzugsweise ist zur Entkopplung der Elektronenstrahlen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektronenquellen je eine Auffangelektrode vorgesehen, die auf dem gleichen Gleichpotential liegt wie die Verzögerungsleitung. Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Auffangelektrode der-It is preferred to decouple the electron beams between the successive electron sources each a collecting electrode is provided, which is at the same potential as the Delay line. According to a further development of the subject matter of the invention, the collecting electrode is the

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art ausgebildet und mit der Leitelektrode fluchtend angeordnet, daß die Fortpflanzung der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Wellen nicht gestört wird.art formed and aligned with the lead electrode that the propagation of the along the delay line advancing waves is not disturbed.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin istFurther details of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment Hand drawing. In here is

Fig. 1 ein Schnitt einer erfindungsgemäßen Röhre längs 1-1 in Fig. 2 undFig. 1 is a section of a tube according to the invention along 1-1 in Fig. 2 and

Fig. 2 ein Achsenschnitt derselben Röhre längs der Linie 2-2 in Fig. 1.FIG. 2 is an axial section of the same tube along line 2-2 in FIG. 1.

Die in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Röhre ist eine kreisförmige Rückwärtswellen-Oszillatorröhre (eingetragenes Warenzeichen »Carcinotron«). Die Röhre besitzt einen evakuierten zylindrischen Kolben 1, der eine durchgehende Verzögerungsleitung 2 und eine Gegenelektrode (Leitelektrode) enthält. Die Verzögerungsleitung 2 ist koaxial mit dem Kolben, an welchem sie befestigt ist, während die kreisförmige Leitelektrode 3 von Isolierstiften oder Muffen 4 gehaten wird. Die Verzögerungsleitung 2, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann, ist am strahlaufwärts gelegenen Ende mit einer Ausgangsleitung 5 gekoppelt, während ihr anderes Ende mit einer Dämpfung 6 versehen ist. Die Elektrode 2 ist ebenso wie der Kolben 1 und der positive Pol der Spannungsquelle 7 geerdet. Die Spannungsquelle 7 liefert mit mehreren einstellbaren Anzapfungen die nötigen Gleichspannungen. Eine Anzapfung erzeugt über den Anschluß 22 das radial gerichtete elektrische Gleichfeld zwischen den Elektroden 2 und 3. Ferner erzeugen die Polschuhe 8 (Fig. 2) eines entsprechenden Magneten das axial gerichtete Magnetfeld. Bis hierher handelt es sich um eine bekannte Röhrenkonstruktion. The tube shown in the drawing, for example, is a circular reverse wave oscillator tube (registered trademark "Carcinotron"). The tube has an evacuated cylindrical piston 1 which contains a continuous delay line 2 and a counter electrode (lead electrode). The delay line 2 is coaxial with the piston to which it is attached, while the circular lead electrode 3 is held by insulating pins or sleeves 4. The delay line 2, which can be constructed in a known manner, is coupled to an output line 5 at the end located upstream of the beam, while its other end is provided with an attenuation 6. The electrode 2, like the piston 1 and the positive pole of the voltage source 7, is earthed. The voltage source 7 supplies the necessary direct voltages with several adjustable taps. A tap generates the radially directed constant electric field between the electrodes 2 and 3 via the connection 22. Furthermore, the pole shoes 8 (FIG. 2) of a corresponding magnet generate the axially directed magnetic field. Up to this point it is a known tube construction.

Erfindungsgemäß enthält die Röhre eine erste Elektronenquelle 9 und eine erste Auffangelektrode 10. Die Quelle 9 ist an sich bekannt und, wie bei Rückwärtswellenröhren üblich, am Ende der Verzögerungsleitung 2 in der Nähe der Ausgangsleitung 5 angeordnet. Die Elektronenquelle 9 umfaßt eine Kathode 16, die in einer Ausnehmung der Fokussierplatte 15 untergebracht ist, und eine weitere Fokussierplatte 17. Diese beiden Platten verlaufen im wesentlichen parallel zur allgemeinen Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls zwischen den Elektroden 2 und 3. Der Innenraum 18 der Elektronenquelle 9 stellt also im wesentlichen eine Fortsetzung des von der Verzögerungsleitung 2 und der Leitelektrode 3 begrenzten Raumes dar. Die Platten 17 und 15 erhalten ihre Vorspannungen über die Anschlüsse 23 und 24. Die Auffangelektrode 10 ist in einer Ausnehmung der Leitelektrode 3 befestigt und wird durch entsprechende Anschlüsse (nicht dargestellt) auf das Potential der Verzögerungsleitung 2 gebracht. Die Oberfläche der Auffangelektrode setzt (räumlich gesehen) die Leitelektrode 3 fort, so daß sie die Ausbreitung der Hochfrequenzwelle in der Verzögerungsleitung 2 nicht stört. Gegebenenfalls kann die Auffangelektrode auch in bekannter Weise oberflächenbehandelt sein, um eine Sekundäremission zu verhindern.According to the invention, the tube contains a first electron source 9 and a first collecting electrode 10. Die The source 9 is known per se and, as is customary with reverse wave tubes, is arranged at the end of the delay line 2 in the vicinity of the output line 5. The electron source 9 comprises a cathode 16 which is accommodated in a recess in the focusing plate 15 is, and a further focusing plate 17. These two plates are essentially parallel the general direction of propagation of the electron beam between electrodes 2 and 3. The interior 18 of the electron source 9 is essentially a continuation of the delay line 2 and the lead electrode 3 represent limited space. The plates 17 and 15 receive their bias voltages via the connections 23 and 24. The collecting electrode 10 is in a recess in the lead electrode 3 and is connected to the potential of the by means of appropriate connections (not shown) Delay line 2 brought. The surface of the collecting electrode (spatially speaking) sets the lead electrode 3 so that they do not prevent the propagation of the high frequency wave in the delay line 2 disturbs. If necessary, the collecting electrode can also be surface-treated in a known manner in order to achieve a To prevent secondary emission.

Die erfindungsgemäße Röhre enthält zusätzlich eine zweite Elektronenquelle 11 und eine zweite Auffangelektrode 12. Die Elektronenquelle 11 befindet sich unmittelbar hinter der Auffangelektrode 10 (in Richtung des Elektronenstrahls gesehen) und ist identisch mit der Elektronenquelle 9. Die Elektroden 15', 16' und 17' entsprechen den Elektroden 15 bis 17 der Elektronenquelle 9. Der Innenraum 18' der Elektronenquelle 11 ist jedoch zur Hauptrichtung der Elektroden 2 und 3 geneigt, um der Störwirkung der Auffangelektrode 10 auf das elektrische Feld Rechnung zu tragen und hierdurch dieselbe im wesentlichen zu kompensieren. Die verschiedenen Elektroden der Elektronenquelle 11 befinden sich auf den gleichen Potentialen wie die entsprechenden Elektroden der Elektronenquelle 9. Die Kathode 16' der Quelle 11 ist aber mit einem separaten Anschluß versehen, der unabhängig vom Anschluß 20 der Kathode 16 derThe tube according to the invention additionally contains a second electron source 11 and a second collecting electrode 12. The electron source 11 is located immediately behind the collecting electrode 10 (in the direction of the electron beam) and is identical to the electron source 9. The electrodes 15 ', 16' and 17 'correspond to the electrodes 15 to 17 of the electron source 9. The interior 18' of the electron source 11, however, is inclined to the main direction of the electrodes 2 and 3 in order to avoid the interference effect of the Collecting electrode 10 to take into account the electric field and thereby the same essentially to compensate. The different electrodes of the electron source 11 are on the same Potentials like the corresponding electrodes of the electron source 9. The cathode 16 'of the source 11 is but provided with a separate connection which is independent of the connection 20 of the cathode 16 of the

ίο Quelle 9 ist, damit die beiden Kathoden auf Wunsch an verschiedene Potentiale gelegt werden können.ίο source 9 is so that the two cathodes on request can be applied to different potentials.

Die erfindungsgemäße Röhre arbeitet folgendermaßen: Der von der Elektronenquelle 9 ausgesandte Elektronenstrahl 25 verläuft durch den Raum zwisehen den Elektroden 2 und 3 quer zu den gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern und dann durch den Bereich der Auffangelektrode 10. Hier existiert kein elektrisches Feld, weil die Verzögerungsleitung 2 und die Elektrode 10 auf geichem Potential liegen.The tube according to the invention works as follows: The one emitted by the electron source 9 Electron beam 25 passes through the space between electrodes 2 and 3 across the crossed ones electric and magnetic fields and then through the area of the collecting electrode 10. Exists here no electric field because the delay line 2 and the electrode 10 are at the same potential.

Die Elektronen des Elektronenstrahls 25, die während der Ausbreitung längs der Verzögerungsleitung 2 nicht von derselben abgefangen wurden, werden dann durch das Magnetfeld gegen die Auffangelektrode 10 abgelenkt, so daß der Elektronenstrahl 25 vollständig abgefangen wird, bevor er die Elektronenquelle 11 erreichen kann. Der Elektronenstrahl 26, der von der Elektronenquelle 11 ausgesandt wird, verläuft unter den gleichen Bedingungen entlang demjenigen Teil der Verzögerungsleitung 2, der jenseits der Auffangelektrode 10 gelegen ist. Die Elektronen des Elektronenstrahls 26, die auf ihrer Bahn noch nicht von der Verzögerungsleitung 2 abgefangen wurden, werden dann am Ende derselben von einer Auffangelektrode 12 bekannter Art, die mit dem Kolben 1 aus einem Stück besteht, aufgenommen. Wie durch die Erfahrung bestätigt wird, wird durch eine Neigung der Elektronenquelle 11 in der beschriebenen Weise eine korrekte Fortpflanzung des Elektronenstrahls 26 im Raum zwischen den Elektroden 2 und 3 gewährleistet, trotz der durch die Auffangelektrode 10 bewirkten Störung des elektrischen Feldes.The electrons of the electron beam 25, which during the propagation along the delay line 2 have not been intercepted by the same are then directed against the collecting electrode 10 by the magnetic field deflected so that the electron beam 25 is completely intercepted before it reaches the electron source 11 can reach. The electron beam 26, which is emitted from the electron source 11, runs under the same conditions along that part of the delay line 2 that is beyond the collecting electrode 10 is located. The electrons of the electron beam 26 that are not yet on their path from the delay line 2 are then caught by a collecting electrode 12 at the end of the same Kind, which consists of one piece with the piston 1, was added. As confirmed by experience is, by inclining the electron source 11 in the manner described, a correct one Propagation of the electron beam 26 in the space between the electrodes 2 and 3 ensured, despite the disturbance of the electric field caused by the collecting electrode 10.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z. B. mehr als zwei aufeinanderfolgende Elektronenstrahlen längs der durchgehenden Verzögerungsleitung Verwendung finden. Ferner ist die Erfindung auf jede Röhre mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern anwendbar, ob dieselbe kreisförmig oder geradlinig, als Schwingungserzeuger oder Verstärker gebaut ist.Of course, the invention is not limited to the illustrated and described embodiment. So z. B. more than two successive electron beams along the continuous Find delay line use. Furthermore, the invention applies to any tube with crossed static electric and magnetic fields, whether the same circular or rectilinear, as Vibration generator or amplifier is built.

. Wenn die erfindungsgemäße Röhre als Verstärker Verwendung finden soll, dient die Leitung 5 in Fig. 1 als Eingangsleitung, während am anderen Ende der Verzögerungsleitung eine Ausgangsleitung angekoppelt wird. In diesem Falle können die Dämpfungsglieder 6 weggelassen werden. Ferner kann die Dämpfung auch außerhalb der Röhre angebracht sein.. If the tube according to the invention is to be used as an amplifier, the line 5 in FIG. 1 is used as an input line, while an output line is coupled to the other end of the delay line will. In this case, the attenuators 6 can be omitted. Furthermore, the damping also be attached outside the tube.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wanderfeldröhre · mit gekreuzten statischen elektrischen und magnetischen Feldern, bei der die nicht in sich geschlossene, durchgehende Verzögerungsleitung einer glatten Elektrode ohne Verzögerungseigenschaften (Leitelektrode) gegenüber-Hegt und die mindestens zwei in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgende Elektronenquellen aufweist, die in gleicher Richtung längs der Verzögerungsleitung sich fortpflanzende und mit der Verzögerungsleitung gekoppelte Elektronenstrahlen aussenden,1. Traveling wave tube · with crossed static electric and magnetic fields, in which the non-self-contained, continuous delay line of a smooth electrode without delay properties (Leading electrode) opposite-Hegt and the at least two in the direction of the Has longitudinal extension of the delay line successive electron sources, the propagating in the same direction along the delay line and with the delay line emit coupled electron beams, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Längserstreckung der Verzögerungsleitung aufeinanderfolgenden Elektronenstrahlen gegenseitig vollständig entkoppelt sind. characterized in that the electron beams successive in the direction of the longitudinal extension of the delay line are mutually completely decoupled. 2. Wanderfeldröhre nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Entkopplung der Elektronenstrahlen zwischen den aufeinanderfolgenden Elektronenquellen je eine Auffangelektrode vorgesehen ist, die auf dem gleichen Gleichpotential liegt wie die Verzögerungsleitung.2. Traveling wave tube according to claim I _1, characterized in that a collecting electrode is provided for decoupling the electron beams between the successive electron sources, which is at the same DC potential as the delay line. 3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode derart ausgebildet und mit der Leitelektrode fluchtend angeordnet ist, daß die Fortpflanzung der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden Wellen nicht gestört wird.3. Traveling wave tube according to claim 1 and 2, characterized in that the collecting electrode is designed and arranged in alignment with the lead electrode that the propagation of the waves traveling along the delay line are not disturbed. 4. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangelektrode in einer Ausnehmung der Leitelektrode untergebracht ist.4. Traveling wave tube according to claims 1 to 3, characterized in that the collecting electrode is housed in a recess in the lead electrode. 5. Wanderfeldröhre nach den Ansprüchen 15. Traveling wave tube according to claims 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsfläche (n) der der Verzögerungsleitung in deren mittleren Bereich gegenüberliegenden Elektronenquelle(n) in bezug auf die Verzögerungsleitung ίο und die zu ihr parallele Leitelektrode geneigt angeordnet ist (sind).to 4, characterized in that the emission area (s) of the delay line in their central area opposite electron source (s) with respect to the delay line ίο and the lead electrode parallel to it arranged inclined is (are). In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Zusatzpatentschrift Nr. 61 021 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 940 063) ;
USA.-Patentschrift Nr. 2 687 777.Considered publications:
French additional patent specification No. 61 021 (addition to French patent specification No. 940 063);
U.S. Patent No. 2,687,777. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings