DE913186C - Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen - Google Patents
Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer WellenInfo
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- DE913186C DE913186C DES14942D DES0014942D DE913186C DE 913186 C DE913186 C DE 913186C DE S14942 D DES14942 D DE S14942D DE S0014942 D DES0014942 D DE S0014942D DE 913186 C DE913186 C DE 913186C
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 10. JUNI 1954
6" 14942 VIII aI'21 α4
Dr. phil. Karl Siebertz, Wien
ist als Erfinder genannt worden
(Ges. v. 15. 7. 51)
Die Erzeugung ultrakurzer Wellen mit normalen
Hochvakuumröhren, bei denen durch ein: Gitter die
Intensität des Elektronenstromes gesteuert wird, macht große Schwierigkeiten, weil bei sehr hohen
Frequenzen die Laufzeit der Elektronen zwischen den Elektroden mit der Periodendauer der Schwingungen
vergleichbar wird, so daß man die Elektrodenabstänide
sehr klein machen muß. Aus technologischen Gründen kann man. aber die
Abstände nicht beliebig klein machen, so daß dadurch eine untere Grenze für die erreichbare
Wellenlänge gegeben ist. Gleichzeitig ist auch die erzielbare Leistung der Röhre aus ähnlichen
Gründen Beschränkungen unterworfen.
Man ist nun dazu übergegangen, die endliche Laufzeit der Elektronen bewußt auszunutzen, und
hat die Elektronenröhren mit Geschwindigkeitssteuerung, die sogenannten Laufzeitröhren, entwickelt.
Bei diesen wird ein von einer geeigneten Vorrichtung erzeugter Elektronenstrahl mit Hilfe
eines aus zwei Elektroden bestehenden Steuersystems in seiner Geschwindigkeit moduliert und
durch ■ ein weiteres Elektrodensystem aus dem Elektronenstrahl die Hochfrequenzenergie entnommen.
Beim sogenannten Klystron z. B. wird ein Elektronenstrahl durch zwei eine elektrische
Doppelschicht bildende Elektroden, die mit einem Hohlraumresonator verbunden sind, in seiner
Geschwindigkeit moduliert, durchläuft dann einen feldfreien Raum, in dem die Geschwindigkeitsmodulation
in eine Dichtigkeitsmodulation umgewandelt wird, und tritt durch eine zweite
elektrische Doppelschicht hindurch, die gleichfalls von zwei mit einem Hohlraumresonator verbundenen
Elektroden gebildet wird. Durch Auskoppeln eines Teiles der erzeugten Schwingungsenergie aus dem zweiten Hohlraumresonator und
ίο Übertragung auf das Steuersystem, also durch
Rückkoppeln, wird die Anordnung zur selbständigen Schwingungserzeugung befähigt. Bei dieser
bekannten Anordnung besteht jedoch die Schwierigkeit, daß einerseits die Laufzeit der Elektronen
durch den Abstand zwischen den beiden elektrischen Doppelschichten geometrisch festgelegt und nicht
mehr unabhängig von der Elektronengeschwindigkeit veränderbar ist und daß andererseits die
beiden Hohlraumresonatoren sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen., was erhebliche
technische Schwierigkeiten bringt. Diese Schwierigkeiten zu beseitigen ist das Ziel der vorliegenden
Erfindung.
Erfindungsgemäß ist bei einer Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen ein aus
mindestens zwei Elektroden bestehendes, mit einem Schwingungskreis gekoppeltes Steuer- bzw. Modulationssystem
vorgesehen, welches ein von einer geeigneten Elektronenquelle erzeugter Elektronenstrahl
durchsetzt, außerdem ist ein Magnetfeld angebracht, das eine solche Richtung hat, daß es
die Elektronen nach dem Durchfliegen des Steuerbzw. Modulationssystems annähernd auf Kreisbahnen
wieder zu dem System zurückführt, an das sie wenigstens einen Teil ihrer Energie abgeben.
Es hat sich gezeigt, daß man mit einer solchen Anordnung
ultrahochfrequente elektrische Schwingungen erzeugen kann.
Die Zeichnung zeigt schematisch die erste der beiden erwähnten Möglichkeiten zur Erzeugung
ultrakurzer Wellen. Ein Elektronenstrahl i,der von einer Elektronenquelle 2 geliefert und beispielsweise
durch ein positives Gitter 3 beschleunigt und durch einen Wehneltzylinder 4 konzentriert wird, durchsetzt
das Modulatiomssystem 5, das aus zwei Elektroden 6 und 7 besteht, die im Betriebe eine
elektrische Doppelschicht bilden und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Hohlraumresonator
(Rhumbatron) 8 verbunden sind. In der Umgebung des Modulationssystems wirke nun
ein inhomogenes Magnetfeld, dessen Richtung normal zur Zeichenebene zn denken ist und das in
Richtung der Pfeile 9, also in Richtung des Radius der beabsichtigten kreisförmigen Elektronenbahnen,
zunimmt. Es sei nun zur Erläuterung angenommen, daß sich der Hohlraumresonator bereits in
schwingendem Zustande befinde. Zwischen den beiden.Gittern6und7 liege also eine hochfrequente
Wechselspannung. Tritt nun der Elektronenstrahl 1 in das Modulationssystem ein, dann werden die
Elektronen je nach der gerade zwischen den beiden Gittern 6 und 7 herrschenden Spannung beschleunigt
oder verzögert, also in ihrer Geschwindigkeit moduliert. Auf die Elektronen, die das
Modulationssystem durchflogen haben, wirkt das erwähnte Magnetfeld ein. Wäre dieses homogen,
dann würden die Elektronen verschiedener Geschwindigkeit nach gleichen Laufzeiten auf Kreisbögen
von verschiedenem Radius wieder zum Modulationssystem gelangen und dort in der
gleichen Reihenfolge und in gleichem zeitlichem Abstand eintreffen, wie sie von ihm ausgegangen
waren. Deshalb wird das die Elektronen führende Magnetfeld derart inhomogen gemacht, daß die
langsamen Elektronen in einem schwächeren Feld laufen als die schnellen, so daß die ersteren längere
Bahnen beschreiben als die letzteren und daher zeitlich hinter ihnen zurückbleiben. Dadurch können
die schnellen Elektronen die langsamen aufholen, so daß sich die beim Verlassen des Modulationssystems
bestehende Geschwindigkeitsmodulation mehr und mehr in eine Dichtemodulation verwandelt.
Bei geeigneter Wahl der Verteilung und Stärke des Magnetfeldes kann man es erreichen,
daß der Elektronenstrahl, der nach Ablenkung durch das Magnetfeld wieder in das Modulationselektrodensystem
zurückkehrt, im wesentlichen in seiner Dichte moduliert ist und zu einem solchen
Zeitpunkt in den Raum zwischen den Elektroden 6 und 7 eintritt, in welchem zwischen diesen eine
solche Spannung herrscht, welche die Elektronen abbremst und ihnen ihre Energie entzieht, so daß
sie Schwingungen anfachen. Man erhält auf diese Weise eine einfache Vakuumanordnung zur Erzeugung
von hochfrequenten elektrischen Wellen, die den besonderen Vorteil hat, daß nur ein
Schwingkreis vorhanden ist. Dieser braucht nicht die im Beispiel dargestellte Bauart zu haben, sondern
kann auch in anderer Weise, z. B. als Bügel, ausgebildet sein. Man kann an die beiden Elektroden
6 und 7 verschiedene Schwingungskreise ankoppeln und die notwendige Abstimmung durch
Änderung des Magnetfeldes vornehmen. Das Magnetfeld zur Führung der Elektronen kann
durch Spulen mit Eisenkern oder auch mit Luftspulen erzeugt werden, es kann aber auch bei
Verzicht auf seine Veränderlichkeit von Permanentmagneten geliefert werden.
Claims (6)
- PATENTANSPRÜCHE: uoι. Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen, gekennzeichnet durch ein aus mindestens zwei Elektroden bestehendes Steuer- oder Modulationssystem, das mit einem Schwingkreis verbunden ist und von einem von einer Elektronenquelle gelieferten Elektronenstrahl durchsetzt wird, sowie durch ein Magnetfeld, das die Elektronen nach dem Durchfliegen des Steuersystems vorzugsweise annähernd auf Kreisbahnen zu dem Steuersystem zurückführt, wo sie mindestens einen Teil ihrer Energie abgeben.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer-bzw. Modulationssystem aus zwei Gitterelektroden besteht,die im Betriebe eine elektrische Doppelschicht bilden.
- 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem durch zwei mit einem Schwingkreis gekoppelte Kondensatorplatten gebildet wird, zwischen denen der von der Elektronenstrahlquelle erzeugte Elektronenstrahl hindurchfliegt.
- 4. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein derart inhomogenes Magnetfeld zur Führung der Elektronen, daß die aus dem Steuersystem austretenden langsameren Elektronen eine längere Laufzeit bis zu ihrem Wiedereintritt in das Steuersystem haben als die schnelleren Elektronen.
- 5. Anordnung· nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg der Elektronenstrahlen zur Beschleunigung oder Bremsung der Elektronen dienende Elektroden bzw. Elektrodensysteme eingeschaltet sind.
- 6. Verfahren zum Betriebe einer Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Elektronenstrahles und die Stärke des magnetischen Führungsfeldes so gewählt werden, daß die Elektronen, die bei einer Steuerspannung von bestimmtem Vorzeichen durch das Steuer- bzw. Modulationssystem hindurchtreten, zu einem solchen Zeitpunkt wieder in das System zurückkehren, in dem die Steuerspannung das umgekehrte Vorzeichen angenommen hat.Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 233 779.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 5908 5.54
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES14942D DE913186C (de) | 1941-03-28 | 1941-03-29 | Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE895808X | 1941-03-28 | ||
DES14942D DE913186C (de) | 1941-03-28 | 1941-03-29 | Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE913186C true DE913186C (de) | 1954-06-10 |
Family
ID=25955897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES14942D Expired DE913186C (de) | 1941-03-28 | 1941-03-29 | Anordnung zur Erzeugung ultrakurzer elektrischer Wellen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE913186C (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2233779A (en) * | 1935-11-30 | 1941-03-04 | Telefunken Gmbh | Electron discharge device |
-
1941
- 1941-03-29 DE DES14942D patent/DE913186C/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2233779A (en) * | 1935-11-30 | 1941-03-04 | Telefunken Gmbh | Electron discharge device |
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