DE919297C - Wanderfeldroehre, insbesondere zur Verstaerkung ultrahochfrequenter Schwingungen - Google Patents

Description

Das Patent 878 813 betrifft eine Wanderfeldröhre, insbesondere zur Verstärkung ultrahochfrequenter Schwingungen, mit zwei äquidistanten Leitern, welche eine Verzögerungsleitung bilden und zwischen sich einen Raum lassen, in welchen die von einer Kathode ausgehenden Elektronen eindringen. Zwischen den Leitern wird ein konstantes elektrisches Feld und senkrecht dazu ein konstantes magnetisches Feld aufrechterhalten. Das besondere Merkmal des Hauptpatents besteht darin, daß die beiden Leiter der Verzögerungsleitung auf konzentrischen Kreisen liegen und das Verhältnis von elektrischem zu magnetischem Feld der Elektronengeschwindigkeit entspricht und wobei die Richtung des Magnetfeldes so gewählt ist, daß die von der Kathode ausgehenden Elektronen bis zur Auffangselektrode hin eine kreisförmige Bewegung zwischen den beiden Leitern ausführen. Durch diese Maßnahmen kann die Länge der Röhren verringert und die Fokussierung des Elektronenbündels verbessert so werden.

Zur Entkopplung des Eingangs- und Ausgangskreises der kreisförmig gebogenen Verzögerungsleitung ist nach einem besonderen Vorschlag des Hauptpatents ein Entkopplungsschirm vorgesehen. Die dort gewählte Ausbildung dieses Schirmes

innerhalb der Röhre besitzt aber noch Nachteile, wie im folgenden an Hand der vorliegenden Fig. ι näher ausgeführt wird.

In dem Hauptpatent ist eine Wanderfeldröhre beschrieben, die gemäß Fig. ι der vorliegenden Erfindung aus dem Innenleiter ι mit dem Emissionsteil 2 (Kathode) und der Verzögerungsleitung 3 besteht, welche die Form einer flachen Wendel oder eines mäandermäßig gewickelten Drahtes besitzt, die als Anode dient. Die Welle durchläuft die Wendel vom Eingang 4 bis zum Ausgang 5 und steht in Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl. Der Schirm 6, der zwischen Ein- und Ausgang geschaltet ist, fängt die Elektronen nach einem Umlauf auf. Die Bewegung der Elektronen vollzieht sich unter dem Einfluß eines statischen elektrischen Feldes zwischen der Elektrode 1 und der Elektrode 3 und eines magnetischen Feldes B, das senkrecht auf der Zeichenebene steht. Der Energieaustausch zwischen den Elektronen und der Welle vollzieht sich, wenn die Geschwindigkeit der Elektronen näherungsweise gleich ist der Phasengeschwindigkeit der Welle.

Damit eine derartige Röhre als Verstärker arbei^a5 tet, muß jede Rückkopplung zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 5 der Verzögerungsleitung vermieden werden. Der Schirm 6 in der Fig. 1 stellt eine ausreichende Abschirmung zwischen den Enden 4 und 5 der Verzögerungsleitung aber nicht dar, weil er notwendigerweise auf einem positiven Potential liegt, um die Elektronen abzufangen, und der Raum 8, der zwischen seinem inneren Rande 7 und dem Innenleiter 1 besteht, stets einen gewissen Teil der verstärkten Hochfrequenzenergie vom Ausgang 5 durchläßt, der auf diesem Wege nach dem Eingang 4 gelangen und Selbsterregung hervorrufen kann. Dies um so mehr, weil die Enden 4 und 5 bei der Kreisform der Elektroden sehr genähert sind.

Die Erfindung beseitigt das Zustandekommen einer unerwünschten Rückkopplung in der Röhre dadurch, daß die kreisförmig gekrümmte Wendel in einem zylindrischen Gefäß aus Metall mit einem breiten Schirm, der das Gefäß längs einer Achse senkrecht zur Wendelebene in zwei Teile teilt, untergebracht wird. Der Innenleiter 1 der Röhre bildet mit den Wänden des Gefäßes und des Schirmes einen gefalteten Wellenleiter (Trennkreis) von einem derartigen Querschnitt, daß seine Eigenwellenlänge unterhalb der Betriebswellenlänge liegt. Bei diesem Aufbau kann die Nutzwelle sich längs der Drahtwendel in der üblichen Weise, aber in dem Trennkreiswellenleiter sowohl in der Richtung nach links wie auch nach rechts nur a-periodisch fortpflanzen, d. h. daß das Hochfrequenzfeld über den Trennkreiswellenleiter so geschwächt wird, daß es vom Ausgang her den Eingang der Röhre nicht erreichen, also nicht rückkoppeln kann.

In der Fig. 2 ist die Wendel 3 mit ihrem Ein- und Ausgangsende 4 und 5 in dem metallischen Gefäß 9 untergebracht, das mit dem Entkopplungsschirm 6 ausgerüstet ist. 10 und 11 sind koaxiale Einführungen, die mit den Drähten 4 und 5 als Ein- und Ausgangsleitung dienen. Die Innenelektrode 1 ist mit ihrer Emissionsstelle 2 in Form eines Zylinders mit einem breiten und tiefen Schlitz in Richtung einer Achse senkrecht zur Wendelebene versehen. Diese Elektrode bildet mit der inneren Wand des metallischen Gefäßes 9 einen Trennkreiswedlenleiter 12, in dem die Wendel 3 liegt. Die Innenelektrode 1 bildet mit den Wänden des Schirmes 6 einen weiteren Trennkreiswellenleiter 13, welcher die Enden des Wellenleiters 12 verbindet. Die Elektrode 1 ist von dem Gefäß 9 und dem Schirm 6, was die Gleichspannung betrifft, getrennt. Außerdem sind der Ein- und Ausgang der Verzögerungsleitung für die Hochfrequenz völlig voneinander entkoppelt.

Damit keine Welle sich längs des Trennkreiswellenleiters 12, 13 fortpflanzen kann, ist es notwendig, daß seine Breite α senkrecht zur Zeichenebene und seine Höhe b viel kleiner sind als IJ2, wobei 2 die Betriebswellenlänge im freien Raum ist. Setzt man z. B. voraus, daß 2 = 20 cm ist, so muß man die Abstände zwischen den entgegengesetzten Wänden der Leiter viel kleiner als 10 cm wählen, was auch hinreichend breit ist, um eine Verzögerungsleitung einzuführen. Je mehr die Abmessungen sich verringern und je mehr seine Länge sich vergrößert, um so mehr wird das Hochfrequenzfeld abgeschwächt; man kann also die Güte der Hochfrequenzabschirmung verbessern, indem man die Abmessungen α und b bis auf Werte verringert, die mit der Hochspannung verträglich sind, und die Länge des Schirmes 6 vergrößert, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist nur die Abmessung b des um den Schirm gefalteten Wellenleiters vermindert und seine Länge dadurch vergrößert, daß der Schirm 6 im Querschnitt die Form eines Kreuzes erhält. Aber jede andere Form, welche die Länge vergrößert, ist ebenso möglich. Man kann die Länge dieses Wellenleiters bis zu einem Werte erhöhen, der viel größer ist als die der Wendel selbst.

Es ist nicht notwendig, daß der Querschnitt des Trennkreiswellenleiters konstant bleibt. Eine Änderung dieses Schnittes längs des Leiters beeinflußt die Dämpfung des Hochfrequenzfeldes nicht wesentlich, wenn die Länge der durch den Schnitt bedingten Eigenwelle des Trennkreises immer unterhalb derjenigen der verstärkten Welle (Betriebswelle) liegt. Wie die Fig. 4 zeigt, gestattet dies die Kon- no struktion der Kathodenelektrode zu vereinfachen, indem man die massive Form der Innenelektrode 1 nach den Fig. 2 und 3 durch einen einfachen Hohlzylinder mit dünnen Wänden ersetzt.

Die Vorrichtung zur Entkopplung nach der Erfindung ist gleichfalls auf den Fall anwendbar, wo die Verzögerungsleitung der Röhre aus einem System von Umweggliedern besteht oder aus einer Reihe von Schwingkreisen, die längs der Leitung 3 verteilt sind. Die Fig. 5 zeigt eine derartige Ausführungsform mit einer Vorrichtung zur Entkopplung 6 entsprechend der Fig. 4.

In den Fällen, wo die Länge der Betriebswelle nicht viel größer ist als die Länge der Eigenwelle des Trennkreises, wird das Hochfrequenzfeld in die Trennkreiswellenleiter 12, 13 genügend tief ein-

dringen. Damit der Betrag der Hochfrequenzspannung, die vom Ausgang beim Durchgang durch den Trennkreis zum Eingang zurückkommt, unterhalb des kritischen Rückkopplungswertes liegt, kann die Entkopplung durch eine Dämpfungsschicht auf den Wänden des Wellenleiters vervollständigt werden. In den Fig. 2 und 5 würde diese Schicht auf der inneren Wand des metallischen Gefäßes 9, auf den äußeren und inneren Flächen der Elektrode 1 und auf dem Schirm 6 angebracht werden. Derartige Schichten können aus Kohle und Graphit hergestellt werden. Man kann aber auch Schichten verwenden, die gleichzeitig eine gute Getterwirkung besitzen. Diese letzteren Materialien sind besonders wirksam als Getter auf den Wänden des Schirmes, der sehr stark durch den Aufprall der Elektronen erhitzt wird, da die Getterqualitäten dieser Materialien bei hohen Temperaturen viel wirksamer werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Wanderfeldröhre, insbesondere zur Verstärkung ultrahochfrequenter Schwingungen nach Patent 878813, mit zwei äquidistanten Leitern, welche auf konzentrischen Kreisen liegen und eine Verzögerungsleitung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrengefäß aus Metall besteht und mit einem Schirm versehen ist, der zwischen Aus- und Eingang der Verzögerungsleitung geschaltet ist und das Entladungssystem in zwei Teile derart unterteilt, daß die Innenelektrode mit der Wand des Röhrengefäßes und dem Schirm einen Trennkreiswellenleiter bildet und dabei der Entkopplungsschirm bis weit in den Innenraum der mit einem Einschnitt versehenen, im übrigen Kreisform besitzenden Innenelektrode reicht.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des freien Raumes zwischen Schirm und Innenelektrode derart sind, daß diese einen Trennkreiswellenleiter festlegen, welcher eine Eigenwellenlänge aufweist, die kleiner ist als die Länge der Betriebswelle.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode aus einem massiven Zylinder hergestellt ist, der einen axialen Einschnitt mit konstanter Breite (b) besitzt.
4. 4. Röhre nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelektrode ein hohler Zylinder und mit einem Schlitz zur Aufnahme des Entkopplungsschirmes versehen ist.
5. 5. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum in der Innenelektrode einen kreuzförmigen Querschnitt besitzt und der Entkopplungsschirm als · in diesen passendes Kreuz ausgebildet ist.
6. 6. Röhre nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schirmes und die Innenwand der Innenelektrode mit einer dämpfenden Schicht belegt sind.
7. 7. Röhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Schicht gleichzeitig Gettereigenschaft besitzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 9558 10.54