DE1130935B - Elektronenroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21g 13/16

INTERNATIONALE KL.

PATENTAMT H 01 j; H 03 b; f

C 11204 IXd/21g

ANMELDETAG: 10. MAI 1955

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 7. JUNI 1962

Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen mit mindestens einem langgestreckten, einen bandförmigen Elektronenstrahl liefernden Strahlerzeugungssystem und einem langgestreckten, parallel dazu angeordneten, der Geschwindigkeitssteuerung der Strahlelektronen dienenden Steuerabschnitt, der von den Strahlelektronen zumindest im wesentlichen senkrecht zu seiner Längserstreckungsrichtung durchsetzt wird und nach dessen Durchquerung die Strahlelektronen unter dem Einfluß eines senkrecht zur Strahlrichtung und zur Längserstreckungsrichtung des Steuerabschnitts orientierten magnetischen Feldes — gegebenenfalls in Verbindung mit einem zum magnetischen Feld senkrechten elektrischen Feld — einen von hochfrequenten Feldern im wesentlichen freien Raum längs einer etwa halbkreisförmigen Bahn, die einer Ebene senkrecht zum Magnetfeld angehört, durchlaufen und schließlich einen langgestreckten Auskoppelabschnitt durchqueren, der von den Strahlelektronen wiederum zumindest im wesentlichen senkrecht zu seiner Längserstreckungsrichtung durchsetzt wird.

Bei den üblichen, mit Geschwindigkeitssteuerung arbeitenden Röhren wird die Geschwindigkeit der Elektronen in einem ersten Abschnitt durch ein Hochfrequenzfeld moduliert. In einem sich anschließenden, meist feldfreien Laufraum können dann die schnelleren Elektronen die langsameren überholen, so daß im Elektronenstrahl eine Dichtemodulation entsteht. Beim Durchlaufen eines zweiten Abschnitts, oder gegebenenfalls nach einer Reflexion beim erneuten Durchlaufen des ersten Abschnitts, geben dann die Elektronen Hochfrequenzenergie ab. Die Umwandlung von Geschwindigkeitsmodulation in Dichtemodulation tritt dabei in der Längsrichtung des Strahls auf, während die Dichte der Elektronen in jedem Querschnitt des Strahls gleichförmig ist. Daher wird diese Dichtemodulation als Längsdichtemodulation bezeichnet. Der Betrieb von Röhren, die auf diesem Prinzip beruhen und z. B. für den Millimeterwellenbereich gebaut werden, ist hinsichtlich des Wirkungsgrades und. der nutzbaren Leistung nicht sehr befriedigend. Einer der Hauptgründe hierfür liegt in der Notwendigkeit, dem Strahl, und dementsprechend auch der Katode, vernachlässigbar kleine Querabmessungen in bezug auf die Wellenlänge zu geben, so daß es unmöglich wird, starke Strahlströme zu verwenden. Ferner werden bei diesen hohen Frequenzen die Abmessungen der verschiedenen Elemente der Röhre so klein,

Elektronenröhre

zur Erzeugung oder Verstärkung

sehr kurzer elektromagnetischer Wellen

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 10. Mai 1954 und 22. Februar 1955 (Nr. 668 706 und Nr. 54 987)

Alfred Lerbs, Paris, ist als Erfinder genannt worden

daß es schwierig wird, eine ausreichende Genauigkeit bei der Herstellung einzuhalten.

Den gleichen Nachteil geringer Leistungsfähigkeit weisen auch die bekannten Elektronenröhren auf, bei denen der von einer Quelle geringer Querabmessung ausgehende Elektronenstrahl nach dem Durchlaufen eines ersten, der Geschwindigkeitssteuerung der Strahlelektronen dienenden Abschnitts in einem sich anschließenden, von hochfrequenten Feldern im wesentlichen freien Raum einem senkrecht zur Strahlrichtung orientierten konstanten Magnetfeld ausgesetzt ist, so daß seine Bahn zu einer Kreisbahn senkrecht zum Magnetfeld gekrümmt wird. Der Radius der Kreisbahn hängt von der jeweiligen Geschwindigkeit des Elektronenstrahls ab, die wiederum eine Funktion des Augenblickswerts des im ersten Abschnitt herrschenden Hochfrequenzfeldes ist. Nach dem Durchlaufen einer etwa halbkreisförmigen Bahn durchquert dann der Elektronenstrahl einen der Energieauskopplung dienenden Resonatorteil, der quer zum Elektronenstrahl sich erstreckt. Der Ort, wo der Elektronenstrahl diesen Resonatorteil jeweils durchquert, wandert entsprechend der Änderung des Kreisbahnradius transversal zum Elektronenstrahl periodisch entlang dem Resonatorteil. Bei dieser Röhre bedingt also die Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls

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eine entsprechende transversale Bewegung des Ortes, wo der Elektronenstrahl den Auskoppelresonatorteil durchquert. Die Länge des Auskoppelresonatorteils muß mindestens gleich dem größten Ausmaß dieser Bewegung sein. In jedem Zeitpunkt ist dabei am Auskoppelresonatorteil nur ein Elektronenstrahl mit kleinen Querabmessungen vorhanden, so daß hinsichtlich der Stärke des Strahlstroms die gleichen Einschränkungen wie bei den zuvor geschilderten Röhren mit Längsdichtemodulation bestehen.

Es sind auch bereits Röhren bekannt, bei denen die Katode eine Länge besitzt, die in der Größenordnung der Wellenlänge der Hochfrequenzenergie liegt oder sogar größer ist. Der Steuerabschnitt

Die erfindungsgemäßen Röhren können als Verstärker, als Oszillatoren und als Frequenzvervielfacher verwendet werden. Femer ist es leicht möglich, durch Serien- oder Parallelschaltung von mehreren Systemen die verfügbare Hochfrequenzleistung noch zu steigern.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der Haupt-Lo bestandteile der erfindungsgemäßen Röhre im Längsschnitt,

Fig. 2a, 2b, 3 und 4 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von Fig. 1,

Fig. 5 und 6 einen Verstärker im Längsschnitt

erstreckt sich dabei über die ganze Länge der Katode 15 und im Querschnitt,

parallel zu dieser, und die Elektronen werden nach Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Einzel-

dem Austritt aus dem

Austritt aus dem Steuerabschnitt durch ein Magnetfeld, das senkrecht zur Strahlrichtung und zur Längserstreckungsrichtung des Steuerabschnitts

teils der Röhre von Fig. 5 und 6,

Fig. 8 und 9 einen Längsschnitt und eine von oben gesehene Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

(der Katode) verläuft, auf den Steuerabschnitt 20 Oszillators, zurückgekrümmt, so daß sie diesen an anderer Fig. 10a und 10b einen Querschnitt und eine

Stelle erneut durchsetzen. Bei geeigneter Bemessung Draufsicht eines Einzelteils der Röhre von Fig. 8 kann erreicht werden, daß eine längs dem Steuerabschnitt fortschreitende elektromagnetische Welle

Fig. 15 einen Verstärker, bei dem als modulierendes Höchstfrequenzfeld ein fortschreitendes Wellenfeld verwendet wird,

Fig. 16 und 17 Verbesserungen von Teilen der erfindungsgemäßen Röhre,

Fig. 18 und 19 Verstärker mit nicht fluchtender Anordnung von Steuerabschnitt und Auskoppelabschnitt,

Fig. 20 einen kreisförmigen Oszillator,

Fig. 21 und 22 zwei weitere Ausführungen von Verstärkern mit nicht fluchtender Anordnung von Steuerabschnitt und Auskoppelabschnitt,

Fig. 23 und 24 zwei weitere Ausführungen von

und 9,

Fig. 11 bis 13 Oszillatoren, zum Teil mit Einverstärkt wird. Bei diesen bekannten Röhren durch- z₅ richtungen zur Betriebsbeeinflussung, laufen die Elektronen keine voneinander getrennten Fig. 14 einen Frequenzvervielfacher,

Steuerabschnitte und Auskoppelabschnitte, sondern an der Stelle, wo die Elektronen wieder in den Steuerabschnitt eintreten, durchlaufen andere, von der Katode kommende Elektronen den Steuerabschnitt in entgegengesetzter Richtung, so daß praktisch jede Stelle zugleich Steuerabschnitt und Auskoppelabschnitt ist. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Röhren sind daher im Vergleich zu denen der oben beschriebenen Röhren mit Längsdichtemodulation beschränkt.

Demgegenüber liegt das Ziel der Erfindung in der Schaffung einer Röhre, die die Vielseitigkeit der mit Längsdichtemodulation arbeitenden Röhre aufweist,

aber mit wesentlich größeren Strahlstromstärken 40 kreisförmigen Oszillatoren,

arbeiten kann, so daß einerseits Wirkungsgrad und Fig. 25 bis 29 fünf verschiedene Ausführungen

verfügbare Leistung vergrößert werden und anderer- von Magnetanordnungen, die für die erfindungsseits infolge der größeren Abmessungen die Her- gemäßen Röhren Verwendung finden können, und

stellung vereinfacht wird. Fig. 30 und 31 einen axialen Längsschnitt und

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 45 einen Querschnitt durch einen kreisförmigen Oszil-

das Strahlerzeugungssystem, der Geschwindigkeits- lator, der mit gekreuzten inhomogenen elektrischen steuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt sich und magnetischen Feldern arbeitet.

jeweils über eine Länge von der Größenordnung der In Fig. 1 ist eine flache emittierende Katode 1

Wellenlänge der zu erzeugenden oder zu verstärken- im Längsschnitt dargestellt. Vor der Katode und den Wellen erstrecken und der Geschwindigkeits- 50 parallel zu dieser sind zwei flache Gitter 3 und 4 ^cteuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt räumlich angeordnet. Zwei andere flache, parallele Gitter 6

voneinander getrennt sind. und 7 liegen in den gleichen Ebenen wie die Gitter 3

Bei den erfindungsgemäßen Röhren wird der und 4. Die vier Gitter werden gegenüber der Katode 1

Elektronenstrahl in üblicher Weise durch ein Höchst- auf einem positiven Gleichpotential V gehalten. Ein frequenzfeld in dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 55 gleichförmiges Magnetfeld B ist senkrecht zur Zeichengeschwindigkeitsmoduliert. Bei dem Durchlaufen des ebene gerichtet. Durch geeignete Einrichtungen von hochfrequenten Feldern im wesentlichen freien wird in dem Raum 2 zwischen den Gittern 3 und 4 Laufraums auf einer gekrümmten Bahn setzt sich ein elektrisches Höchstfrequenzfeld erzeugt, das die Geschwindigkeitsmodulation in eine transversale senkrecht zu diesen beiden Elektroden verläuft, Dichtemodulation (Querdichtemodulation) um. Diese 60 und ein weiteres Höchstfrequenzfeld wird in dem transversale Dichtemodulation bedeutet, daß jeder Raum 5 zwischen den Elektroden 6 und 7 durch den Querschnitt des Strahls Gebiete enthält, in denen die querdichtemodulierten Elektronenstrahl induziert.

Elektronendichte stärker als die mittlere Elektronen- In der folgenden Beschreibung soll aus Gründen

dichte des Strahls ist, während in anderen Gebieten der Vereinfachung angenommen werden, daß die die Elektronendichte geringer als die mittlere Elek- 65 Elektroden 3 und 4 so nahe bei der Katode 1 liegen,

tronendichte des Strahls ist. Dagegen ist die mittlere daß die Wirkung des magnetischen Feldes B auf die Elektronendichte in aufeinanderfolgenden Quer- Elektronen in dem Raum zwischen den Elektroden 1

schnitten im wesentlichen stets gleich. und 4 vernachlässigt werden kann, so daß also die

von der Katode 1 emittierten Elektronen den Raum 2 senkrecht zu den Gittern 3 und 4 durchsetzen.

In Fig. 1 ist die Katode im Längsschnitt dargestellt. Ihre Länge / ist etwa gleich der Wellenlänge des im Raum 2 existierenden Höchstfrequenzfeldes. Es soll ferner angenommen werden, daß das Höchstfrequenzfeld in dem Raum 2 ein stehendes Feld ist und daß zwei Knotenpunkte des elektrischen Feldes (Spannungsknoten) an den beiden Endend und E bestehen, während, ein weiterer solcher Knotenpunkt in der Mitte zwischen diesen beiden Knotenpunkten liegt.

Die Anordnung arbeitet in folgender Weise: Unter den vorstehend genannten Voraussetzungen durchlaufen die von der Katode 1 emittierten Elektronen den Raum 2 senkrecht zu den Elektroden 3 und 4. Die mittlere Geschwindigkeit aller Elektronen beim Austritt aus dem Raum 2 wird durch das Gleichpotential V der Elektroden 3, 4 bestimmt, jedoch werden einige dieser Elektronen entsprechend der bekannten Erscheinung der Geschwindigkeitsmodulation durch das Höchstfrequenzfeld verzögert und andere beschleunigt sein. Der Raum 2 wird darum im folgenden als Geschwindigkeitssteuerabschnitt oder kurz als Steuerabschnitt bezeichnet.

Die Elektronenbahnen werden dann in dem hochfrequenzfeldfreien Laufraum zwischen den Elekroden3 und 6 durch die Wirkung des Magnetfeldes B gekrümmt, so daß sie die Form von Kreisbögen annehmen. Nachdem sie einen Halbkreis durchlaufen haben, dessen Radius proportional zu ihrer Anfangsgeschwindigkeit beim Austritt aus dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 ist, erreichen die Elektronen den Auskoppelabschnitt 5 zwischen den Elektroden 6 und 7, dessen Länge /' beträgt. Nun ist es allgemein bekannt, daß die Zeit, die die Elektronen zum Durchlaufen eines Halbkreises in einem gleichförmigen Magnetfeld benötigen, für alle Elektronen konstant und unabhängig von der Anfangsgeschwindigkeit der Elektronen ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit nur von der Stärke des Magnetfeldes abhängt; die Anfangsgeschwindigkeit bestimmt nur den jeweiligen Radius des Halbkreises mit.

Die zu einem gleichen Zeitpunkt t von der Katode 1 emittierten Elektronen erreichen also auch den Auskoppelabschnitt5 zur gleichen Zeit. Wenn angenommen wird, daß a, b, c, d und e die Halbkreise sind, die von den Elektronen durchlaufen werden, welche von der Katode 1 auf der Höhe der Knotenpunktet, C, E und der BäucheB, D des Höchstfrequenzfeldes emittiert werden, sind offensichtlich die Radien der Halbkreise a, e und e zeitlich konstant, da das Höchstfrequenzfeld keinen Einfluß auf die entsprechenden Elektronen ausübt.

Wenn das elektrische Höchstfrequenzfeld zur Zeit % den in Fig. 2a gezeigten Verlauf besitzt, wo die maximale positive Amplitude am Bauch B und die maximale negative Amplitude am Bauch D besteht, wird der Halbkreis b einen maximalen Radius besitzen, da die auf der Höhe von B emittierten Elektronen durch das Höchstfrequenzfeld am stärksten beschleunigt werden. Der Kreis d wird demgegenüber einen minimalen Radius besitzen, da die auf der Höhe von D emittierten Elektronen durch das Höchstfrequenzfeld am stärksten verzögert werden.

Wenn T die Periode der Änderung des Höchstfrequenzfeldes ist, so besitzt zur Zeit tq+Tjl das elektrische Höchstfrequenzfeld den in Fig. 2b gezeigten Verlauf.

Es ist offensichtlich, daß im Verlauf einer vollständigen Periode des Feldes die Halbkreise a, c und e einen konstanten Radius beibehalten, während sich die Radien der Halbkreise b und d nach einem sinusförmigen zeitlichen Gesetz zwischen einem Maximum und einem Minimum ändern.

Wenn zur Zeit t₀ (entsprechend dem in Fig. 2a gezeigten Verlauf des Feldes) der Halbkreis b einen maximalen Radius und der Halbkreis d einen minimalen Radius haben, liegen die Enden 5', D' der entsprechenden Bahnen näher am Ende C des Halbkreises c. Es besteht dann zur ZuttQ+Θ in der Umgebung des Punktes C ein Gebiet maximaler Elektronendichte, wenn Θ die konstante Zeit ist, die die Elektronen benötigen, um vom Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 zum Auskoppelabschnitt 5 zu gelangen.

In der vorstehenden Beschreibung war angenommen worden, daß das Höchstfrequenzfeld an den Knotenpunkten A, C, E stets Null ist, d. h. mit anderen Worten, daß das Feld stillsteht. Es ist klar, daß die Erscheinungen qualitativ die gleichen sind, wenn diese Voraussetzung nicht vollkommen erfüllt wäre.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Scharen der halbkreisförmigen Elektronenbahnen für zwei aufeinanderfolgende Zeitpunkte t₀ und to+T/2, die den maximalen Amplituden des Höchstfrequenzfeldes an den Bäuchen B, D entsprechen, wobei T die Periode des Höchstfrequenzfeldes ist. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß dann in der Umgebung des Endes C des Halbkreises c eine maximale Elektronendichte besteht, während an den Enden A' und E' eine minimale Elektronendichte herrscht. Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß dann in der Umgebung der Endend' und E' der Halbkreis« bzw. e maximale Elektronendichten herrschen, während ein Minimum in der Umgebung des Punktes C besteht.

Zur Zeit to+T/4 und ί_ο+3Γ/4 ist die Elektronendichte jeweils gleichförmig, da dann das modulierende Höchstfrequenzfeld überall Null ist und daher keinen Einfluß auf die Elektronen ausübt.

Daraus ist zu ersehen, daß sich die Elektronendichte während einer Periode des modulierenden Höchstfrequenzfeldes in der Umgebung der Punkte^', C" und E' am stärksten ändert. Im Auskoppelabschnitt 5 entsteht somit durch Induktion ein Höchstfrequenzfeld, das — wie das modulierende Höchstfrequenzfeld — gleichfalls ein stehendes Feld ist und dessen Bäuche bei A', C und E' liegen.

Eine erste Ausführung einer gemäß der Erfindung aufgebauten¹ Verstärkerröhre ist im Längsschnitt und im Querschnitt in Fig. 5 und 6 dargestellt. In diesen Darstellungen bedeuten gleiche Bezugszahlen die gleichen Elemente wie bei der Anordnung nach Fig. 1.

Die Röhre besteht aus einem evakuierten Metallkolben 14, in welchem eine Katode 1 mit einem über Leiter 10 gespeisten Heizdraht 9 angeordnet ist. Eine Elektronenlinse 8 (Wehneltelektrode) bündelt die emittierten Elektronen senkrecht zu der Katode. Der Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 mit den beiden Gittern 3 und 4 ist direkt oberhalb der Katode angeordnet. Der Auskoppelabschnitt 5, der die verstärkte Energie dem Strahl entnimmt, ist so

angeordnet, daß die Gitter 6 und 7 in den gleichen Ebenen wie die Gitter 3 und 4 liegen. Diese beiden Abschnitte sind durch den Metallteil 31 voneinander getrennt. Eine Auffangelektrode 18 fängt die Elektronen auf. Eine Gleichspannungsquelle 33 ist mit ihrer positiven Klemme an Masse und an die Anordnung 14, 2, 5, 18, 31 angeschlossen, während ihre negative Klemme mit der Katode verbunden ist. Der Metallkolben 14 liegt zwischen zwei Magnet-

Röhre besitzt nur einen Höchstfrequenzausgang 12 in Form eines Hohlleiters. Die Frequenz der Schwingungen kann in üblicher Weise durch geringfügige Deformation der Hohlräume 2 und 5 beeinflußt werden.

In Fig. 11 bis 13 sind schematisch einige weitere gemäß der Erfindung ausgeführte Oszillatoren dargestellt. Dabei sind die den Fig. 5 bis 7 entsprechenden Teile wiederum mit den gleichen Bezugszahlen

polen 32 (Fig. 6), die innerhalb des Kolbens ein io versehen,
senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5 gerichtetes In Fig. 11 sind die beiden Abschnittet und 5, die

Magnetfeld B erzeugen. Ein Wassermantel 15 mit die Form von zwei gleichen Hohlleiterabschnitten

von rechteckigem Querschnitt besitzen, durch einen Hohlleiterabschnitt 22 geringeren Querschnitts ver-

einem Einlaß 16 und einem Auslaß 17 dient zur Kühlung der Anordnung.

Ein Eingangshohlleiter 11, der an eine (nicht 15 bunden. Dieser Abschnitt 22 koppelt die Räume 2 gezeigte) Höchstfrequenzquelle angekoppelt ist, ist und 5 miteinander und erzeugt die für die Aufrechtmit dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 ge- erhaltung der Schwingungen notwendige Rückkoppelt. In gleicher Weise ist der Auskoppelab- kopplung. In der Praxis wird der Hohlleiterschnitt 5 an einen Ausgangshohlleiter 12 angekoppelt, abschnitt 22 dadurch erhalten, daß ein Metall-Dielektrische Fenster 13 schließen den Kolben vaku- 20 block 23 zwischen die Hohlleiterabschnitte 3 und 5

eingefügt wird. Die Höhe und die Länge dieses Blocks bestimmen die Phase und die Amplitude der Rückkopplung. Die erzeugte Energie kann wahlweise am linken oder rechten Hohlleiterausgang 12 ab-

umdicht ab.

Fig. 7 zeigt den Steuerabschnitt 2 in perspektivischer Darstellung. Er hat die Form eines prismatischen metallischen Hohlkörpers mit einem einspringenden Abschnitt. Der einspringende Abschnitt 25 genommen werden. Der andere Ausgang wird dann ist durch gitterförmige Elektroden 3 und 4 ab- kurzgeschlossen.

geschlossen. Der Auskoppelabschnitt 5 ist in iden- In Fig. 12 liegt parallel zu den Hohlleiterabschnitten

tischer Weise aufgebaut. 2 und 5 ein Hohlleiterabschnitt 34, der aus der

Der Betrieb dieser Anordnung ergibt sich aus Röhre hinausführt. Ein im Hohlleiterabschnitt 34 der vorhergehenden Beschreibung. Die Wellenlänge 30 angebrachtes Fenster 13 macht die Röhre dort der Betriebsfrequenz wird durch die Längsab- vakuumdicht. Ein Kurzschlußkolben, der in dem messung des Steuerabschnitts 2 bestimmt. Die Länge außerhalb der Röhre liegenden Teil des Hohlder Elektrode 31 wird in Abhängigkeit von dem leiters 34 angeordnet ist, ermöglicht die Verstellung Magnetfeld B und den zugeführten Gleichpoten- der Rückkopplung. Es können, wie gezeigt, wiederum tialen so gewählt, daß alle durch den Geschwindig- 35 zwei gleichartige Ausgänge 12 angebracht werden, keitssteuerabschnitt 2 hindurchgehenden Elektronen jedoch genügt natürlich auch ein Ausgang.

Die in Fig. 13 gezeigte Röhre ist derjenigen von Fig. 11 ähnlich, jedoch ist die Lage des Metallblocks23 durch ein mechanisches System verstellbar, das einen gleitbar in einem Balg 25 gelagerten Stab 24 aufweist. Durch Verstellen der Platte 36 (mittels der Muttern

den Auskoppelabschnitts durchlaufen und auf die Auffangelektrode 18 auftreffen. Diese Gesichtspunkte bestimmen auch die Radien der Kreise a, c und e.

Der Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 ist rechts durch einen Kurzschluß (Elektrode 31) abgeschlossen. Im Steuerabschnitt 2 wird ein stehendes elektromagnetisches Feld erzeugt. Wenn die Länge des Abschnitts 2 geeignet bemessen ist, verläuft dieses Feld so, daß an jedem der beiden Enden ein Knoten des elektrischen Feldes (Spannungsknoten) erzeugt wird. In ähnlicher Weise wird in dem Auskoppel-

35) kann der starr mit dem Block 23 verbundene Stab 24 verschoben werden, wodurch die Einstellung der Rückkopplung möglich ist.

Die gemäß der Erfindung ausgeführten Röhren können auch zur Frequenzvervielfachung verwendet werden. In Fig. 14 ist als Beispiel ein Frequenzverdoppler dargestellt. Er unterscheidet sich von dem in Fig. 5 gezeigten Verstärker letztlich nur hinsicht

abschnitt 5 ein Spannungsknoten an dem der Elektrode 31 benachbarten Ende erzeugt. Aus der vorher- 50 Hch der Ausführung des Auskoppelabschnitts 5, der gehenden Beschreibung geht hervor, daß im Aus- nicht über seine gesamte Oberfläche einen freien

koppelabschnitt 5 der Feldverlauf so ist, daß (wenn im Steuerabschnitt 2 die Knotenpunkte auf der Höhe der beiden Enden der Katode liegen) die

Durchgang für die ankommenden Elektronen ermöglicht, sondern Öffnungen 26 aufweist, die einen Durchgang nur in bestimmten Gebieten erlauben,

Bäuche an den Grenzen des Elektronendurchtritts- 55 während dieser in anderen Gebieten verhindert wird, bereichs liegen. Die Länge des Auskoppelabschnitts 5 beträgt 1,25 λ\,

Die Fig. 8 und 9 zeigen im Längsschnitt und im wobei λ\ die Wellenlänge der zu verdoppelnden waagerechten Querschnitt eine selbstschwingende Frequenz ist. Die Öffnungen 26 liegen vom linken Röhre (Oszillator), die gemäß der Erfindung aus- Ende des Auskoppelabschnitts 5 in Abständen, die geführt ist. Die Abschnitte 2 und 5 sind zwei Hohl- 60 λχβ, Aj/8 + λ\\2 und ^/8 + λγ betragen. Das linke räume, deren Querschnitt in Fig. 10a und deren
Draufansicht in Fig. 10b dargestellt sind. Gleiche
Bezugszahlen bezeichnen die gleichen Elemente
wie in Fig. 5 bis 7. Eine Kopplung wird zwischen

Ende des Abschnitts 5 ist kurzgeschlossen, so daß dort ein Spannungsknoten erzeugt wird. Auf der Höhe der Öffnungen 26 wird jeweils ein Spannungsbauch gebildet. Es wird daher im Auskoppelabschnitt

den Hohlräumen 2 und 5 durch eine koaxiale 65 ein Höchstfrequenzfeld erzeugt, dessen Verlauf in

Leitung 19 bewirkt, die an jedem Ende in einer Kopplungsschleife 20 endet. Es besteht also eine Rückkopplung zwischen den Räumen 2 und 5. Die

Fig. 14 rechts unten dargestellt ist.

Es sei nun angenommen, daß das modulierende Höchstfrequenzfeld kein stehendes, sondern ein

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wanderndes Feld ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 in der Größenordnung der Betriebswellenlänge haben, ist zu erkennen, daß zum Zeitpunkt t₀ das hochfre- Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene quente elektrische Feld entlang der Katode in der senkrecht zur Ebene von Fig. 5, durch einen z. B. in Fig. 2 a gezeigten Weise verteilt ist. In diesem als Steuerabschnitt dienenden Hohlraumresonator 2, Augenblick verteilt sich die Elektronendichte in der der in solchen Röhren Verwendung findet. In dieser gleichen Weise wie im Fall des stehenden Feldes. 5 Darstellung sind mehrere Gittersysteme 3, 4 zu er-Zum Zeitpunkt t₀ + At sei diese Feld verteilung z. B. kennen, da eine Erregung des Hohlraumresonators 2 nach rechts um einen Betrag As verschoben, der durch eine auch in dieser Ebene stehende Höchstgleich v-At ist, wenn ν die Ausbreitungsgeschwindig- frequenzwelle möglich ist. Die Gitter 3 und 4 sind in keit (Phasengeschwindigkeit) des Feldes ist. Im Höhe der Bäuche des erregten Wellenfeldes ange-Auskoppelabschnitt werden dann die Maxima des io ordnet, da kein Vorteil gewonnen wird, wenn hochfrequenten Feldes in der gleichen Weise und Elektronen auch durch die Gebiete mit den Knoten mit der gleichen Geschwindigkeit ν wie die Maxima laufen, in denen wenig Energie von ihnen aufgedes modulierenden hochfrequenten Feldes ver- nommen oder abgegeben wird. Der Auskoppelschoben. Es wird daher unter der Bedingung, daß abschnitt 5 ist identisch mit dem Steuerabschnitt 2 der Auskoppelabschnitt mit seinem Wellenwiderstand 15 ausgeführt.

abgeschlossen ist und das erzeugte hochfrequente In der vorstehenden Beschreibung wurde anFeld mit der Geschwindigkeit ν wandern kann, im genommen, daß die Katode 1 und die Elektroden 3, 4 Auskoppelabschnitt ein wanderndes hochfrequentes so nahe beieinander liegen, daß die von den Elek-FeId erzeugt. Es ist daher erforderlich, daß die tronen zum Durchlaufen der Halbkreise benötigte Höchstfrequenzparameter des Steuerabschnitts und 20 Laufzeit konstant und unabhängig von der Anfangsdes Auskoppelabschnitts identisch sind. geschwindigkeit der Elektronen ist.

In Fig. 15 ist ein Verstärker gezeigt, bei welchem Es ist jedoch oft schwierig, Röhren herzustellen, das modulierende Hochfrequenzfeld wandert. Diese deren Katode und Geschwindigkeitssteuerelektroden, Röhre weist im wesentlichen die gleichen Elemente d. h. die Gitter 3 und 4, derart nahe beieinander auf wie die Röhre der Fig. 5, wofür die gleichen 25 liegen; das Gitter gleich Potential V in bezug auf Bzugszahlen verwendet sind. Sie enthält einen langen die Katode kann in der Größenordnung von 1000 Volt Hohlleiter 27, dem ein wanderndes hochfrequentes liegen, so daß Überschläge entstehen können. Die Feld bei 11 zugeführt wird. Entlang dem Hohlleiter Katode 1 einerseits und die Elektroden 3, 4 anderersind mehrere identische Katoden 1 angeordnet, die seits müssen deshalb einen ausreichenden Abstand voneinander um Abstände getrennt sind, die ganz- ₃₀ voneinander besitzen, um solche Überschläge zu zahlige Vielfache von Ic sind, wenn Xc die Wellen- verhindern. Sie liegen dann meist so weit auseinlänge des wandernden Hochfrequenzfeldes in dem ander, daß es nicht mehr möglich ist, die Wirkung Hohlleiter ist. des Magnetfeldes B auf die zwischen den Elektroden 1

Beim Fortschreiten moduliert das Hochfrequenz- und 4 wandernden Elektronen zu vernachlässigen,

feld den von der ersten Katode emittierten Strahl ₃₅ Beim Eintritt der Elektronen in den Laufraum

von links her, wie in der Zeichnung dargestellt ist, zwischen den Elektroden 3 und 6 hängen dann die

worauf es durch Wechselwirkung mit dem gleichen Winkel zwischen den Elektronenbahnen und der

Strahl, der am Ende seiner halbkreisförmigen Bahn Elektrode 3 von der Phase des Steuerfeldes im

in der Querrichtung dichtemoduliert ist, verstärkt Augenblick der Emission und von der Emissions-

wird. Die so verstärkte Welle erteilt dann dem Strahl ₄₀ stelle auf der Katode ab. Die Elektronenbahnen sind

der zweiten Katode eine entsprechend stärkere dann keine Halbkreise mehr, und auch die Laufzeit

Geschwindigkeitsmodulation usf. Schließlich kann zwischen Steuerabschnitt und Auskoppelabschnitt

am Hohlleiterausgang 12 eine Welle abgenommen ist nicht mehr konstant (Laufzeitmodulationseffekt).

werden, die nacheinander mehrfach verstärkt worden Es kann gezeigt werden, daß für bestimmte Werte

ist. Um die Gefahr der Selbsterregung von Schwin- 45 der mittleren Laufzeit der Elektronen zwischen

gungen herabzusetzen, ist ein örtlich begrenztes Steuerabschnitt und Auskoppelabschnitt eine trans-

Dämpfungsglied 28 in dem Hohlleiter 27 zwischen versale Dichtemodulation in gleicher Weise erhalten

zwei aufeinanderfolgenden Katoden 1 angeordnet. wird, wie oben beschrieben worden ist. Diese opti-

In Fig. 16 sind Platten 37 so angeordnet, daß sie malen Laufzeitwerte können durch Versuche festdie Elektronen auffangen, die den Auskoppel- 50 gestellt werden. Zur Einjustierung solcher Röhren abschnitt 5 durchlaufen haben. Die Spannungs- wird auf das Magnetfeld B und das Gittergleichquelle 38 bringt die Platten auf gleiches Gleich- potential V so eingewirkt, daß die mittlere Laufzeit potential, das kleiner als dasjenige des Auskoppel- auf einen optimalen Wert gebracht wird,
abschnitts 5 ist. Die Platten werden am günstigsten Es können auch Röhren verwendet werden, bei auf der Höhe der in dem Abschnitt 5 bestehenden ₅₅ denen die Elektroden 6 und 7 des Auskoppel-Spannungsknoten angeordnet. Die in der Umgebung abschnitts 5, wie in Fig. 18 gezeigt ist, in Ebenen dieser Knoten durch den Abschnitt 5 hindurch- liegen, die parallel zu den Ebenen der Elektroden 3 gegangenen Elektronen haben an das Höchstfrequenz- und 4 des Geschwindigkeitssteuerabschnitts 2 verfeld nicht viel Energie abgegeben und dement- laufen, jedoch weiter als diese von der Ebene der sprechend keine kinetische Energie verloren. Es ist 60 Katode 1 entfernt sind. Die Röhre der Fig. 18 ist daher vorteilhaft, sie abzubremsen, so daß sie im ähnlich der in Fig. 5 dargestellten aufgebaut; einAugenblick des Einfangens so wenig Energie wie ander entsprechende Teile sind mit den gleichen möglich besitzen. Bezugszahlen versehen.

Die erfindungsgemäßen Röhren können platten- Ferner ist es, wie in Fig. 19 gezeigt ist, auch

förmige Katoden sowie Steuer- und Auskoppel- 65 möglich, dem Auskoppelabschnitt 5 eine gekrümmte

abschnitte besitzen, die auch noch senkrecht zur Form zu geben, wobei die konvexe Seite auf die

Zeichenebene von Fig. 1, 5 und 8 eine Ausdehnung Katodenseite hin gerichtet ist. Die Röhre der Fig. 19

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entspricht im übrigen der in Fig. 5 gezeigten Röhre. zwischen den Elektroden 1 und 4 auftritt, kompen-

Im Vergleich zu der in Fig. 5 gezeigten Röhre siert werden kann. Das heißt, daß bei geeigneter

besitzen die Röhren der Fig. 18 und 19 den Vorteil, Wahl des Gittergleichpotentials V und des Magnet-

daß sie mit schwächeren Magnetfeldern für die feldes B die Elektronenlaufbahnen für solche Röhren gleiche mittlere Laufzeit der Elektronen auskommen. 5 wiederum Halbkreise sind, die dann allerdings nicht

Bei den in Fig. 18 und 19 gezeigten Röhren sind mehr senkrecht auf den Elektroden 3 und 6 stehen,

nämlich die Bahnen 41 merklich kürzer als ein Dadurch wird die Laufzeitmodulation beseitigt, und

Halbkreis, so daß die Elektronen zum Durchlaufen die Umwandlung der Geschwindigkeitsmodulation

dieser Bahnen mit der gleichen mittleren Laufzeit des Strahls in eine transversale Dichtemodulation ein schwächeres Magnetfeld erfordern, als wenn die io geschieht unter Bedingungen, die denen vergleichbar

Bahnen Halbkreise wären. Für die gleiche Laufzeit sind, die bei der Röhre nach Fig. 5 bestehen,

ist nämlich die Winkelgeschwindigkeit kleiner, wenn Fig. 24 zeigt einen Oszillator, der wie der von

die Kreisbahn kürzer ist, und es ist eine bekannte Fig. 20 aufgebaut ist, der jedoch noch eine zylin-

Tatsache, daß die Winkelgeschwindigkeit proportio- drische Elektrode 42 enthält, die koaxial zu der nal dem magnetischen Ablenkungsfeld ist. 15 Anordnung liegt und gegen die übrigen Elektroden

Fig. 20 zeigt einen Oszillator, der aus dem in der Röhre isoliert ist. Diese Elektrode wird auf ein Fig. 19 gezeigten Verstärker und aus dem in Fig. 11 Gleichpotential gebracht, das mittels des Potentiogezeigten Oszillator abgeleitet ist. Einander ent- meters 43, an dessen Enden eine Spannungsquelle sprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen angeschlossen ist, einstellbar ist. Dadurch wird in versehen. Der Hohlleiter 27 ist kreisförmig gebogen, 20 dem Laufraum zwischen der Elektrode 42 und dem und jede Katode 1 liegt auf der Ecke eines gedachten Hohlleiter 27 ein radiales elektrostatisches Feld erQuadrats außerhalb des Hohlleiters 27. Der Aufbau zeugt, dessen Kraftlinien, je nach der Einstellung des Systems ist symmetrisch zu einer Achse, die des Potentiometers, entweder vom Hohlleiter 27 zur senkrecht zur Zeichenebene steht. Ein Hohlleiter 12 Elektrode 42 oder umgekehrt gerichtet sind, dient als Höchstfrequenzausgang. Da jedoch in dem 25 Wenn die Kraftlinien in der Richtung von der vorliegenden Fall der Hohlleiter 27 einen in sich Elektrode 42 nach dem Hohlleiter 27 gehen (d. h. geschlossenen Ring bildet, kann leichter ein stehendes wenn das Gleichpotential der Elektrode 42 größer als ein wanderndes Höchstfrequenzfeld erzeugt als das des Hohlleiters 27 ist), werden die Elektronenwerden. Ein Kurzschluß 29 legt die Lage eines bahnen 41 verlängert, da sich dann die Elektronen Spannungsknotens im Hohlleiter und damit die ₃₀ der Elektrode 42 nähern. Dadurch werden die Lauf-Orte der Knoten und Bäuche des stehenden Wellen- zeiten vergrößert.

feldes, das im Hohlleiter 27 erzeugt wird, sowie die Wenn dagegen die Richtung der Kraftlinien vom

Orte der Katoden und der Gitter fest. Bei diesem Hohlleiter 27 zur Elektrode 42 verläuft, weichen die

Oszillator kann der für den Betrieb erforderliche Elektronenbahnen von der Elektrode 42 zurück, so

Magnet kleiner als bei den geradlinig aufgebauten 35 daß sie verkürzt werden. Die Laufzeiten werden dann

Röhren sein. Infolge der gegenseitigen Versetzung verringert.

der Abschnitte 2 und 5 sind die Elektronenbahnen Durch Versuche wurde festgestellt, daß bei geeig-

im Laufraum kürzer als Halbkreise. neter Einstellung des Potentiometers 43 die Laufzeit

Bei den in Fig. 21 und 22 gezeigten Röhren sind der Elektronen in dem Laufraum unabhängig von

die Elektroden des Geschwindigkeitssteuerabschnitts 40 der Elektronenanfangsgeschwindigkeit gemacht wer-

und des Auskoppelabschnitts wie bei den in Fig. 18 den kann, so daß der Betrieb so erfolgt, als ob die

und 19 gezeigten Röhren in verschiedenen Ebenen Elektronenbahnen Halbkreise wären,

angeordnet. Jedoch ist in Fig. 21 der Auskoppel- Ein ähnliches Ergebnis kann dadurch erhalten

abschnitt 5 in bezug auf den Steuerabschnitt 2 in werden, daß die Kraftlinien des Magnetfelds B in

der entgegengesetzten Richtung wie bei der Röhre 45 dem Laufraum entsprechend verteilt werden und

nach Fig. 18 verschoben, und in Fig. 22 ist der nicht, wie in den vorhergehenden Beispielen, ein

Auskoppelabschnitt 5 so gekrümmt, daß die kon- homogenes Feld bilden. Zu diesem Zweck können

kave Seite der Katodenseite zugewandt ist. Im Magnetpole 32 verwendet werden, die (Fig. 25)

übrigen entsprechen diese Röhren denen der Fig. 18 konvex oder (Fig. 26) konkav oder (Fig. 27) ring-

und 19. 50 förmig ausgebildet sind. Die mit den ringförmigen

Der in Fig. 23 gezeigte Oszillator entspricht dem Magnetpolen erzielte Wirkung entspricht derjenigen, in Fig. 20 gezeigten. In Fig. 23 sind lediglich die die mit der konkaven Anordnung nach Fig. 26 erKatoden 1 auf den Ecken eines innerhalb des reicht wird. Alle diese Magnete können mit einer Hohlleiters 27 gedachten Quadrats angeordnet. In- zylindrischen Röhre verwendet werden, z.B. mit folge der gegenseitigen Versetzung der Abschnitte 2 55 einer der in Fig. 20,23 oder 24 gezeigten; die Röhren- und 5 sind hier die Elektronenbahnen langer als achse ist bei A-A' dargestellt. Bei Röhren mit gerad-Halbkreise. linigem Aufbau können die Magnetpole 32 eine

Die verschiedenen von den Elektronen durch- gekrümmte Gestalt besitzen, wie in Fig. 28 und 29

laufenen Kreisbögen hängen jeweils von der momen- gezeigt ist, wobei die Röhre in der gleichen Weise

tanen Phase des Höchstfrequenzfeldes und von der 60 wie in Fig. 6 angeordnet ist. In Fig. 28 erweitert sich

Emissionsstelle auf der Katode ab. Hier ist also der Abstand zwischen den Magnetpolen 32 in

auch bei Vernachlässigung des Abstandes zwischen Richtung auf die Katode 1 hin, und dementsprechend

den Elektroden 1 und 4 die Laufzeit zwischen Steuer- nimmt das magnetische Feld in dieser Richtung ab,

abschnitt und Auskoppelabschnitt nicht konstant während es in Fig. 29 in Richtung auf die Katode 1

(Laufzeitmodulationseffekt). 65 hin zunimmt.

Es wurde festgestellt, daß dieser Laufzeitmodu- Wenn es erwünscht ist, die mittlere Laufzeit der

lationseffekt mit dem oben beschriebenen Laufzeit- Elektronen beispielsweise so zu verringern, daß sie

modulationseffekt, der durch den zu großen Abstand auf "hren optimalen Wert gebracht wird, ist es er-

forderlich, die Elektronen in dem Laufraum einem magnetischen Feld zu unterwerfen, das stärker wird, je weiter die Elektronen von der Katode entfernt sind. Die Wirkung eines solchen Magnetfeldes besteht darin, daß die mittlere Krümmung der Bahnen verstärkt wird und damit die Bahnen selbst verkürzt werden.

Wenn es umgekehrt erwünscht ist, die Elektronenbahnen im Laufraum zu verlängern, um die verschiedenen Faktoren, die die Laufzeit beeinflussen, zu kompensieren und dadurch die Laufzeit unabhängig von der Anfangsgeschwindigkeit der Elektronen in dem Laufraum zu machen, wird in dem Laufraum ein Magnetfeld erzeugt, das so bemessen ist, daß die Elektronen einem magnetischen Feld ausgesetzt sind, dessen Stärke abnimmt, je weiter sich die Elektronen von der Katode entfernen. Dieses Feld hat die Wirkung, daß die mittlere Krümmung der Elektronenbahnen verringert wird und dadurch diese verlängert werden.

Für den ersten Fall können die in Fig. 25 gezeigten Magnete mit Röhren der in Fig. 20 und 24 gezeigten Art, die in Fig. 26 und 27 gezeigten Magnete mit der Röhre nach Fig. 23 verwendet werden. Die Magnete der Fig. 28 können mit der in Fig. 22 gezeigten Röhre verwendet werden.

Für den zweiten Fall werden die in Fig. 25 gezeigten Magnete mit der in Fig. 23 gezeigten Röhre, die in Fig. 26 und 27 gezeigten Magnete mit Röhren nach Fig. 20 und 24 und die Magnete von Fig. 29 mit der in Fig. 19 gezeigten Röhre verwendet.

Die Fig. 30 und 31 zeigen einen axialen Längsschnitt und einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsart einer Oszillatorröhre, in welcher sowohl die elektrostatischen als auch die magnetischen Felder im Laufraum nicht homogen sind, so daß sich die beiden obenerwähnten Effekte kombinieren.

In dem zylindrischen Metallkolben 14 ist axial und gegen diesen isoliert ein Metallstab 42 angeordnet. Dieser ist an die Klemmen einer Niederspannungs-Wechselstromquelle 44 und ferner an den Abgriff eines Potentiometers 43 angeschlossen, mit welchem es möglich ist, den Stab 42 relativ zum Kolben 14 auf ein positives oder negatives Gleichpotential zu bringen. Der in dem Stab 42 durch die Wechselstromquelle 44 hervorgerufene Strom erzeugt rings um diesen ein magnetisches Wechselfeld, dessen Kraftlinien koaxial zur Röhrenachse verlaufen, wobei die Intensität des Feldes mit wachsender Entfernung von dem Stab 42 abnimmt. Das dem Stab 42 zugeführte positive oder negative Gleichpotential erzeugt ein radiales elektrisches Feld im Laufraum ähnlich wie bei der Röhre nach Fig. 24.

Ferner sind die Katoden 1 an den Ecken eines gedachten regelmäßigen Vielecks angeordnet, das koaxial zur Röhrenachse in der Mittelebene der Röhre liegt. Die Hohlleiter 27 bilden einen Zylinder, der koaxial zum Kolben 14 verläuft, und sie verlaufen parallel zu den Mantellinien dieses Zylinders. Sie sind mit dem Kolben 14 galvanisch verbunden, so daß sie auf dem gleichen Potential wie dieser liegen. Jeder Hohlleiter 27 liegt der zugehörigen Katode gegenüber. Die Hohlleiter sind über Öffnungen 45 miteinander gekoppelt. Einer der Hohlleiter ist mit einem Ausgangshohlleiter 12 gekoppelt, der durch ein dielektrisches Fenster 13 vakuumdicht verschlossen ist. Jeder Hohlleiter 27 enthält einen Geschwindigkeitssteuerabschnitt 2 und zwei Auskoppelabschnitte 5 und 5', die zu beiden Seiten des Geschwindigkeitssteuerabschnitts angeordnet sind. Diese Abschnitte besitzen beispielsweise die in Fig. 7 gezeigte Gestalt. Die von der Katode 1 kommenden Elektronen gehen durch die Steuerabschnitte 2 hindurch und beschreiben unter der Wirkung des ungleichförmigen magnetischen Wechselfeldes Bahnen, über welche sie (je nach der Polarität der Halbwellen des magnetischen Feldes) entweder zu den Auskoppelabschnitten 5 oder zu den Auskoppelabschnitten 5' gelangen. Die Form dieser Bahnen wird ferner durch das einstellbare radiale elektrische Feld beeinflußt. Die Katoden 1 werden durch Potentialimpulse entsperrt. Diese Impulse werden durch eine Quelle 46 geliefert, die mit der Quelle 44 mittels an sich bekannter Einrichtungen synchronisiert ist, was allgemein durch die strichpunktierte Linie 47 angedeutet ist. Die Quelle 46 erzeugt für jeden positiven oder negativen Scheitel der von der Quelle 44 gelieferten Spannung einen Potentialimpuls. Die Elektronen folgen daher abwechselnd den Laufbahnen 41' und 41". In beiden Fällen ist jeder Hohlleiter 27 das Zentrum eines Höchstfrequenzfeldes, wie im Verlauf der Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis 7 erläutert wurde. Infolge der Kopplung über die Öffnungen 45 sind die Höchstfrequenzfelder aller Hohlleiter 27 phasengleich, und die Energie kann über einen einzigen Ausgangshohlleiter 12 entnommen werden.

Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenröhre zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen mit mindestens einem langgestreckten, einen bandförmigen Elektronenstrahl liefernden Strahlerzeugungssystem und einem langgestreckten, parallel dazu angeordneten, der Geschwindigkeitssteuerung der Strahlelektronen dienenden Steuerabschnitt, der von den Strahlelektronen zumindest im wesentlichen senkrecht zu seiner Längserstreckungsrichtung durchsetzt wird und nach dessen Durchquerung die Strahlelektronen unter dem Einfluß eines senkrecht zur Strahlrichtung und zur Längserstreckungsrichtung des Steuerabschnitts orientierten magnetischen Feldes — gegebenenfalls in Verbindung mit einem zum magnetischen Feld senkrechten elektrischen Feld — einen von hochfrequenten Feldern im wesentlichen freien Raum längs einer etwa halbkreisförmigen Bahn, die einer Ebene senkrecht zum Magnetfeld angehört, durchlaufen und schließlich einen langgestreckten Auskoppelabschnitt durchqueren, der von den Strahlelektronen wiederum zumindest im wesentlichen senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerzeugungssystem, der Geschwindigkeitssteuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt sich jeweils über eine Länge von der Größenordnung der Wellenlänge der zu erzeugenden oder zu verstärkenden Wellen erstrecken und der Geschwindigkeitssteuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt räumlich voneinander getrennt sind.

2. Röhre nach Anspruch 1 zur Verstärkung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitssteuerabschnitt mit Mitteln zur Zuführung der zu ver-

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stärkenden Wellen und der Auskoppelabschnitt mit Mitteln zur Abführung der verstärkten Wellen versehen ist.

3. Röhre nach Anspruch 1 zur Erzeugung sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppelabschnitt mit dem Geschwindigkeitssteuerabschnitt durch einen Rückkopplungsweg verbunden ist und die erzeugte Energie aus einem dieser Abschnitte ausgekoppelt wird. ίο

4. Röhre nach Anspruch 1 zur Erzeugung von Frequenzvielfachen sehr kurzer elektromagnetischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppelabschnitt auf eine Frequenzharmonische (Oberwelle) der Steuerfrequenz des Geschwindigkeitssteuerabschnitts abgestimmt ist.

5. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitssteuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt entweder in der gleichen Ebene oder in unterschiedlichen parallelen Ebenen angeordnet sind.

6. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitssteuerabschnitt und der Auskoppelabschnitt über einen gemeinsamen Kreisbogen gekrümmt sind.

7. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Geschwindigkeitssteuerabschnitte und Auskoppelabschnitte axial symmetrisch längs eines Vollkreises angeordnet sind und daß die parallel zu den Geschwindigkeitssteuerabschnitten angeordneten Strahlerzeugungssysteme längs eines dazu koaxialen Kreises angeordnet sind.

8. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Verbindung mit dem magnetischen Feld gegebenenfalls benutzte elektrische Feld in dem Raum, der von den Strahlelektronen längs einer etwa halbkreisförmigen Bahn durchlaufen wird, inhomogen ist.

9. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in dem Raum, der von den Strahlelektronen längs einer etwa halbkreisförmigen Bahn durchlaufen wird, inhomogen ist.

10. Röhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das inhomogene Magnetfeld durch entsprechend geformte Magnete erhalten wird.

11. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4

und Anspruch 9 oder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, axialsymmetrisch um einen axialen Leiter angeordnete und miteinander gekoppelte Systeme vorgesehen sind, von denen jedes aus einem Strahlerzeugungssystem, einem Geschwindigkeitssteuerabschnitt und zwei in axialer Richtung ober- und unterhalb des Geschwindigkeitssteuerabschnitts liegenden Auskoppelabschnitten besteht und einander entsprechende Bestandteile jeweils dem gleichen (gedachten) koaxialen Zylinder angehören, und daß das inhomogene Magnetfeld durch einen Strom erzeugt wird, der durch den axialen Leiter fließt.

12. Anordnung mit einer Röhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Leiter mit Wechselstrom gespeist wird und die Katoden der Strahlerzeugungssysteme durch Impulse entsperrt werden, die mit den positiven und negativen Scheiteln des Wechselstroms synchronisiert sind.

13. Anordnung mit einer Röhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre derart in Reihe mit mindestens einer ähnlichen Röhre angeordnet ist, daß der axiale Leiter beiden Röhren gemeinsam ist.

14. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlelektronen von Elektroden aufgefangen werden, die auf einem gegenüber dem (den) Auskoppelabschnitt(en) negativen Gleichpotential liegen.

15. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlelektronen in dem (den) Geschwindigkeitssteuerabschitt(en) durch eine fortschreitende Welle gesteuert werden.

16. Röhre nach den Ansprüchen 7 und 8 oder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das inhomogene elektrische Feld durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Geschwindigkeitssteuerabschnitten und Auskoppelabschnittei einerseits und einem bzw. dem axialen Leiter andrerseits erhalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 019 846; USA.-Patentschrift Nr. 2 457 495; »Les Tubes Electroniques A Commande Par Modulation De Vitesse«, Paris, 1951, Fig. 474.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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