CH228074A - Generator mit einer Magnetfeldröhre für ultrahohe Frequenzen. - Google Patents

Description

  Generator mit einer     11Tagnetfeldröhre    für ultrahohe Frequenzen.    Zur Erzeugung von kürzesten,     unge-          dämpften    elektrischen Wellen im     Zentimeter-          wellengebiet    existieren augenblicklich haupt  sächlich zwei Generatoren: das     Magnetron     und die verschiedenen Arten der geschwin  digkeitsgesteuerten Röhren. Trioden und  andere ähnliche Röhren kommen wegen der  Laufzeiterscheinungen nicht mehr in Frage.

    Das     Magnetron    hat für die hohen Frequenzen  im     Zentimeterwellengebiet    den Nachteil, dass  es erstens sehr grosse Magnetfelder bedingt  und zweitens sehr kleine     Elektrodendimensio-          nen    verlangt. Die thermische Belastungs  fähigkeit von so kleinen Gebilden ist entspre  chend gering, so dass die Herstellung grösse  rer Leistungen auf Schwierigkeiten stösst.  Die Herstellungsarten mit guten Wirkungs  graden scheiden leider bald infolge der hohen  erforderlichen     Magnetgewichte        praktisch    aus.  



  Gemäss einem bekannten Vorschlag kann  bei einer Magnetfeldanordnung die magneti  sche Feldstärke dadurch verringert werden,  dass die Elektronen beim Kreisen während    eines Umlaufes mehrere Male energieentneh  mende Schlitzfelder durchlaufen müssen; die  normalen     Magnetrons    entnehmen .dagegen  während eines Umlaufes nur höchstens ein  mal Energie. Eine solche Anordnung ist bei  spielsweise in der französischen Patentschrift  Nr. 814152 beschrieben.  



  Erfindungsgemäss soll     nun    dieses be  kannte Prinzip auf eine andere Weise als  bisher verwirklicht werden, und zwar da  durch, dass die energieentnehmende     Elektro-          denanordnung    aus einem metallischen, die  Basisebene der Kathode zukehrenden Kegel  mantel besteht, der längs Erzeugender aufge  schnitten und dadurch in eine gerade Zahl  von Segmenten aufgeteilt ist, die abwech  selnd mit den zwei Polen eines Schwingungs  kreises verbunden sind, und dass gegen die  sich zwischen den Segmenten ausbildenden  Schlitzfelder ein Elektronenstrahl einge  schossen wird, dessen Elektronen sich zu  gleich     tangentiell    zu den Schlitzfeldern und  in Achsrichtung des Kegelmantels bewegen.

        Durch die erfindungsgemässe Anordnung  wird eine bessere Ausnutzung des Elektronen  strahls erreicht, da dieser bis zuletzt Schlitz  felder durchläuft.  



  Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs  gegenstandes zeigt die     Abb.    1, die im folgen  den genauer beschrieben werden soll. Von  einer     Kreisflächenkathode        h    trete durch eine  Steuervorrichtung 1 ein Elektronenbündel in  das Linsensystem 2 und 3 aus, in dem es  elektronenoptisch unter Mithilfe des in der  Flugrichtung liegenden magnetischen Feldes  B gebündelt wird. Dieses Bündel tritt dann in  das kegelförmige     Kondensatorgebilde    4 und 5  ein. Der äussere Kegelmantel 4 ist mit einer  höheren positiven Spannung versehen als der  Kernkegel 5.

   Die Elektronen, die nicht direkt  auf den Kegel 5 auftreffen, werden von dem  von 4 nach 5 gerichteten elektrischen Feld  von der Achse weg abgelenkt und bilden nach  Verlassen des     Ablenkkondensators    in der  Ebene A ein ringförmiges Elektronenbündel.  Durch das in der Achsrichtung verlaufende  Magnetfeld B wird aber jede senkrecht zur  Achse verlaufende Bewegungskomponente  mit einer ablenkenden Kraft senkrecht zur  Achse und Bewegungsrichtung beantwortet,  wodurch die Elektronen in eine kreisende Be  wegung geraten. In der Ebene A stellt die  Elektronenwolke einen Kreisring dar, in dem  die Elektronen sich mit-einer dem Magnetfeld  entsprechenden     Umlaufgeschwindigkeit    dre  hen     und    ausserdem noch eine Geschwindig  keitskomponente in der Achsrichtung be  sitzen.

   Es entspricht dies eigentlich einer Pro  jektion der Kathodenebene über das Linsen  gebilde 1 bis 5 auf die Ebene A, wobei das  Linsengebilde die Elektronenwolke zu einem  rotierenden Ring verzerrt. Dieser rotierende  Ring bewegt sich nun in das eigentliche     Ge-          neratorgebilde,    das aus einem     metallischen     Kegelmantel 6 besteht, der längs Erzeugen  den aufgeschnitten ist. Die so entstehenden  Segmente werden nun abwechselnd mit den  zwei Polen des Schwingungskreises     .S'    verbun  den.

   Hat der Schwingungskreis durch irgend  einen äussern Einfluss eine kleine Wechsel  spannung erhalten, so bilden sich zwischen    den Segmenten Schlitzfelder     us-,v.    Der von A  aus eintretende Elektronenring findet nun  beim Einlaufen in diesen Konus für seine ro  tierenden Elektronen abwechselnd beschleuni  gende und verzögernde Feldstärken vor und  es tritt bereits eine     Auftrennung    der Elek  tronen in     falschphasige    und     richtigphasige     ein. Die Elektronen, die beschleunigt werden,  beschreiben eine flachere Bahn und treffen  bei der     Vor,#värtsbewegung    gegen den Konus  bald auf die Segmente auf, ehe sie noch viel  Energie entnehmen konnten.

   Die Elektronen,  welche abgebremst werden, verlieren an     Ge-          schwindigl@eit    und beschreiben daraufhin  kleinere Kreisradien und können nicht auf  die Segmente auftreffen. Da die Winkelge  schwindigkeit unabhängig ist von der abso  luten Geschwindigkeit des Elektrons, muss  ein einmal     abgebremstes    Elektron immer wie  der beim Weiterlaufen in den Konus einem  abbremsenden Feld     begegnen    und so immer  wieder abgebremst  -erden, bis es bei ganz  geringer Rotationsgeschwindigkeit im kleinen  Kreis auf die Endplatte 8 auftrifft. Die       richtigphasigen    Elektronen bewegen sieh also  auf einer     Spiralbahn,    die sich dem Konus der  Elektroden anschmiegt.

   Wenn wir mit p die       Polpaa,rzahl,    das heisst die halbe     Segment-          zahl    bezeichnen, so bekommen wir für das  verlangte Magnetfeld das
EMI0002.0026  
   fache des Magnet  feldes eines     Magnetrons    für dieselbe Wellen  länge, das in Schwingungen erster Ordnung  arbeitet. Das bedeutet, dass zum Beispiel für  eine     @Vellenlänge        2?    = 5 cm und     p    - 8 eine  Feldstärke von B = 250 Gauss benötigt wird,  gegenüber einem Magnetfeld von rund       ?000    Gauss für ein     Magnetron    erster Ord  nung.

   Durch die     Auseinanderziehung    der  Elektronenbahn bekommen wir auch wesent  lich grössere Anodenradien. Bei einer Anoden  spannung von 3600 Volt ergibt sich für  voriges Beispiel ein Durchmesser der Ein  trittsfläche des Anodenkegels von d=16 mm.  Man kommt also auf geringere Magnetfelder  und grössere mechanische Gebilde bei guten  Wirkungsgraden. Der an die     Segmente    an  schliessende     Sch@vingungshreis    soll natürlich      eine möglichst strahlungsarme und verlust  freie Ausführung, etwa     in    der Art eines  Topfkreises erhalten.  



       Abb.    2 zeigt eine radförmige Ausbildung  des in     achsialer    Richtung geschlitzten, als  Schwingkörper dienenden Kegelmantels,  wobei die einzelnen Speichen dieses Rades in  
EMI0003.0004  
   schwingen und die Mitte des Rades ko  nisch ausgebohrt ist. Die Höhe des Kegels  muss kleiner sein als
EMI0003.0005  
   um eine gleichmässige       Potentialverteilung    längs der Segmente zu  gewährleisten. Die gleichphasig schwingen  den Segmente können, wenn nötig, auf der  Rückseite durch Ringe oder Platten mitein  ander verbunden werden, wodurch ein phasen  richtiges Arbeiten der einzelnen Segmente  erzwungen werden kann. Die einzelnen Seg  mente haben abwechselnd positives und nega  tives Potential; der Stromverlauf ist durch  Pfeile angedeutet.

   Wie beim Beispiel nach       Fig.    1 bewegt sich auch hier der Teil des  Elektronenstrahls, der abbremsenden Schlitz  feldern ausgesetzt ist, in einer Spirale in den  Kegelkörper hinein, wobei er stufenweise  seine Energie abgibt. Der Teil des Strahls,  der     beschleunigt    wird, trifft auf die Seg  mente auf, bevor er noch viel Energie ver  braucht hat.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Generator mit einer Magnetfeldröhre für ultrahohe Frequenzen, dadurch gekennzeich net, dass die energieentnehmende Elektroden anordnung aus einem metallischen, die Basis fläche der Kathode zukehrenden Kegelmantel besteht, der längs Erzeugender aufgeschnit ten und dadurch in eine gerade Zahl von Segmenten aufgeteilt ist, die abwechselnd mit den zwei Polen eines Schwingungskreises verbunden sind, und dass gegen die sich zwi- sehen den Segmenten ausbildenden Schlitz felder ein Elektronenstrahl eingeschossen wird, dessen Elektronen sich zugleich tangen- tiell zu den Schlitzfeldern und in Achsrich tung des Kegelmantels bewegen. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1.

   Generator nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Elektronen strahl an der Kathode einen kreisförmigen Querschnitt hat, der mit Hilfe eines Linsen gebildes derart zu einem Kreisring umge formt wird, dass sich die Elektronen in räum lichen, um die Achsrichtung orientierten Spiralbahnen gegen die kegelförmigen Ab nahmeelektroden bewegen. 2. Generator nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Schwingungskreis als Rad ausgebildet ist, dessen aussen kurzgeschlos sene Speichen eine Länge von EMI0003.0018 besitzen und dessen Achse derart konisch ausgebohrt ist, dass sich die im Patentanspruch genann ten Segmente ergeben. 3.

   Generator nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass auf der der Basis des Kegelstumpfes abgekehrten Seite die gleich- phasig schwingenden Segmente durch zusätz liche Verbindungen miteinander verbunden sind. 4. Generator nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kreisflächenkathode durch kombinierte magnetische und elek trische elektronenoptische Abbildung in einen Kreisring auf die Basisebene des Kegel stumpfes abgebildet wird.