DE1093917B

DE1093917B - Traveling-field magnetron type electric discharge device

Info

Publication number: DE1093917B
Application number: DED32220A
Authority: DE
Inventors: Helmut Boehm
Original assignee: DEUTSCHE MIKROWELLEN GmbH
Current assignee: DEUTSCHE MIKROWELLEN GmbH
Priority date: 1959-12-24
Filing date: 1959-12-24
Publication date: 1960-12-01

Description

DEUTSCHESGERMAN

•Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungseinrichtung der Wanderfeldmagnetronbauart zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen hoher Leistung.The invention relates to an electrical discharge device of the traveling-field magnetron type for generation or amplification of very short, high power electrical waves.

Die Leistung einer Röhreneinheit kann bei den herkömmlichen nur bis zu einer gewissen Grenze gesteigert werden, die durch die spezifischen, elektrischen und geometrischen Daten der Röhre gegeben ist. Es bringt dann z. B. keinen Gewinn mehr, wenn man den Wechselwirkungsraum durch axiale Verlängerung des Systems vergrößert; eine im Verhältnis zum Durchmesser optimale Länge kann nicht überschritten werden. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung behoben.The performance of a tube unit can be compared to conventional can only be increased to a certain limit by the specific, electrical and geometrical data of the tube is given. It then brings z. B. no more profit if you have the Interaction space increased by axial extension of the system; one in proportion to the diameter optimal length cannot be exceeded. This disadvantage is alleviated by the invention Fixed.

Bei einer elektrischen Entladungseinrichtung der Wanderfeldmagnetronbauart zur Erzeugung oder Verstärkung sehr kurzer elektrischer Wellen hoher Leistung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß innerhalb des Vakuumgefäßes zwei oder mehr räumlich völlig voneinander getrennte, an sich bekannte Entladungssyßteme der Wanderfeldmagnetronbauart angeordnet sind, deren nicht in sich geschlossene Wechselwirkungskreise (Verzögerungsleitungen) von Entladungssystem zu Entladungssystem durch besondere, an sich bekannte Kopplungsglieder so in Reihenschaltung fest miteinander gekoppelt sind, daß die Wanderwellenenergie ganz oder zu einem wesentlichen Teil gezwungen wird, alle Wechselwirkungskreise nacheinander zyklisch (im Falle der Erzeugung) oder nacheinander einmal (im Falle der Verstärkung) zu durchlaufen.In the case of an electric discharge device of the traveling-field magnetron type for generation or amplification very short electrical waves of high power is proposed according to the invention that within of the vacuum vessel, two or more discharge systems known per se, which are spatially completely separated from one another of the traveling-field magnetron design, whose non-self-contained interaction circles (delay lines) of Discharge system to discharge system through special coupling elements known per se in series connection are firmly coupled to each other that the traveling wave energy wholly or to a substantial extent Part is forced to cyclically (in the case of generation) or all interaction circles one after the other to go through one after the other (in the case of reinforcement).

Unter »Wanderwelle« wird dabei eine elektromagnetische Welle verstanden, die die (z. B. jeweils durch eine Folge von Resonatoren gebildeten) Wechselwirkungskreise durchläuft.A “traveling wave” is understood to mean an electromagnetic wave which (e.g. in each case circles of interaction formed by a series of resonators.

Die Kathodenoberfläche und der Entladungsraum werden also beim Erfindungsgegenstand in einer Röhreneinheit vergrößert, ohne daß die spezifischen elektrischen und geometrischen Daten des einzelnen Entladungssystems verändert werden. Dadurch wird die Ausgangsleistung der Röhreneinheit entsprechend der Zahl der Entladungssysteme vervielfacht. Die Leistungssteigerung wird also nicht durch eine axiale Verlängerung des Systems erreicht, sondern durch eine Addition der Wirkung von nacheinander wirkenden Wechselwirkungssystemen.The cathode surface and the discharge space are so in one subject of the invention Tube unit enlarged without the specific electrical and geometrical data of the individual Discharge system can be changed. This makes the output power of the tube unit accordingly the number of discharge systems multiplied. The increase in performance is therefore not due to an axial Lengthening the system is achieved, but by adding the effect of successively acting Interaction systems.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenetandes sind die Wechselwirkungskreise und die Kopplungsglieder zwischen den Entladungssystemen so ausgebildet und angeordnet, daß die Weglänge, längs der die Wechselwirkung erfolgt, möglichst groß ist.According to a further development of the subject matter of the invention are the interaction circles and the coupling elements between the discharge systems designed and arranged so that the path length along which the interaction takes place, if possible is great.

Nach einem weiteren Merkmal des Erfindungsgegenstandes sind die Wechselwirkungskreise so be- According to a further feature of the subject matter of the invention, the interaction circles are so

Elektrische Entladungseinrichtung
der WanderfeldmagnetronbauartElectric discharge device
the traveling field magnetron design

Anmelder:
DeutscheApplicant:
German

Mikrowellen Gesellschaft m. b. H._r
Freiburg (Breisgau), Habsburgerstr. 90Microwave Society mb H. _r
Freiburg (Breisgau), Habsburgerstr. 90

Helmut Böhm, Freiburg (ßireisgau),
ist als Erfinder genannt wordenHelmut Böhm, Freiburg (ßireisgau),
has been named as the inventor

messen und die Kopplungsglieder zwischen den Entladungssystemen so an die Wechselwirkungskreise angeschlossen, daß auf Grund der sich ergebenden Geometrie (elektrische Länge, Lage der Anschlußpunkte) die Raumladungswellen der Elektronenströmung in jedem einzelnen Entladungssystem einen geschlossenen Wellenzug darstellen. Dieser geschlossene Wellenzug kann nur erreicht werden, wenn überall die Phasenlage von Wanderwelle und Raumladungswelle mindestens annähernd übereinstimmt. Die hierfür notwendigen Betriebswerte sind jedem Fachmann geläufig.measure and the coupling elements between the discharge systems so to the interaction circuits connected that due to the resulting geometry (electrical length, position of the connection points) the space charge waves of the electron flow in each individual discharge system represent closed wave train. This closed wave train can only be achieved if everywhere the phase position of the traveling wave and the space charge wave is at least approximately the same. The operating values required for this are familiar to every person skilled in the art.

An Hand der Zeichnungen (Fig. 1 bis 4) soll durch schematische Darstellung einiger Ausführungsbeispiele die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of the drawings (FIGS. 1 to 4), a schematic representation of some exemplary embodiments is intended the invention will be explained in more detail.

In Fig. 1, die eine Oszillatorröhre zeigt, ist 1 das A^akuumgefäß, im dem zwei Entladungssysteme untergebracht sind. Es handelt sich in d)iesem Fall um Systeme der Radbauart mit den Segmentstegen 2, den Kurzschlußringen 3 und 4 und den Kathoden 5. Die Kopplungsglieder 6 und 7 verbinden beide Entladungssysteme miteinander. Die gesamte Ausbildung und Anordnung ist so, daß die Weglänge, längs der die Wechselwirkung erfolgt, möglichst groß ist. Die Bemessung ist ferner so getroffen, daß im Betrieb die RaumladungsweHen in jedem Entladungssystem einen geschlossenen Wellenzug darstellen. In den zwi|schen den Kopplungsgliedern 6 und 7 liegenden Resonanzkreisen 8 sind die Kurzschluß ringe 3 und 4 unterbrochen. Diese Zwischenkreise 8 entkoppeln in bekannter Weise jeweils den Eingang vom Ausgang eines Wechselwirkungskreises. Durch die eingezeichneten Kreise und Pfeile wird der zyklische Umlauf der Wanderwelle angedeutet. Mit der Koppelschleife 9 wird die erzeugte HF-Energie aus dem* einen der Entladungssysteme ausgekoppelt und über eine kon-In Fig. 1, which shows an oscillator tube, 1 is the vacuum vessel in which two discharge systems are housed. In d) this case it is a matter of systems of the wheel type with the segment webs 2, the short-circuit rings 3 and 4 and the cathodes 5. The coupling members 6 and 7 connect the two discharge systems to one another. The entire design and arrangement is such that the path length along which the interaction takes place is as great as possible. The dimensioning is also made in such a way that the space charge waves in every discharge system represent a closed wave train during operation. In the resonance circuits 8 between the coupling members 6 and 7, the short-circuit rings 3 and 4 are interrupted. These intermediate circuits 8 each decouple the input from the output of an interaction circuit in a known manner. The circles and arrows drawn indicate the cyclical circulation of the traveling wave. With the coupling loop 9, the generated HF energy is decoupled from the * one of the discharge systems and

·.■..:-.- · 009 650/382·. ■ ..: -.- · 009 650/382

zentrische Leitung, die aus dem Innenleiter 10 und dem Außenleiter 11 besteht, nach außen abgeführt.central line, which consists of the inner conductor 10 and the outer conductor 11, discharged to the outside.

In Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Röhreneinheit mit drei Entladungssystemen dargestellt.FIG. 2 shows a tube unit corresponding to FIG. 1 shown with three discharge systems.

In Fig. 3, die ebenfalls eine Oszillatorröhre zeigt, ist die entsprechende Reihenschaltung von zwei Wechselwirkungskreisen vom Typ der verstimmten Kreise (risiing sun) dargestellt. Die Kopplungsglieder zwischen den beiden Entladungssystemen sind hier beispielsweise /l/2-Koppelschlitz 12. Durch die Verkürzung der Resonatoren 13 zwischen den Kopplungsgliedern 12 soll die Entkopplung zwischen Eingang und Ausgang eines jeden Wechselwirkungskreises angedeutet werden. Aus dem einen der Entladungssysteme wird die erzeugte HF-Energie über einen Aus- koppelschlitz 14 entnommen und einem Verbraucher 15 zugeführt.In Fig. 3, which also shows an oscillator tube, the corresponding series connection is two Interaction circles of the type of detuned circles (risiing sun) shown. The coupling links between the two discharge systems, for example, there are / l / 2 coupling slots 12. Due to the shortening of the resonators 13 between the coupling members 12 is intended to be the decoupling between the input and the output of each interaction circle are indicated. The generated HF energy is transferred from one of the discharge systems via an output Coupling slot 14 removed and fed to a consumer 15.

In Fig. 4, die eine Verstärkerröhre zeigt, ist eine Röhreneinheit dargestellt, bed der ein Entladungssystem mit einem äußeren HF-Eingang 16 und einem äußeren HF-Ausgang 17 versehen ist. Durch die Unterbrechung der Kurzschluß ringe in dem Resonator 18 zwischen Eingang 16 und Ausgang 17 ist die erforderliche zusätzliche Entkopplung des Wechselwirkungiskreises angedeutet. Die Wanderwellenenergie durchr läuft htter einmal die Wechselwirkungskreise, wie die Pfeile zeigen. 4, which shows an amplifier tube, shows a tube unit in which a discharge system is provided with an external RF input 16 and an external RF output 17. By interrupting the short-circuit rings in the resonator 18 between input 16 and output 17, the required additional decoupling of the interaction circuit is indicated. The traveling wave energy runs through the interaction circles once, as the arrows show.

Claims

Patent claims:

1. Traveling-field magnetron type electric discharge device for generating or amplifying very short electrical waves of high power, characterized in that within of the vacuum vessel two or more spatially completely separate, known per se Discharge systems of the traveling field magnetron type are arranged, which are not self-contained Circles of interaction (delay lines) from discharge system to discharge system special coupling elements known per se so firmly coupled to one another in series connection are that the traveling wave energy is forced entirely or to a substantial extent, all Circles of interaction one after the other cyclically (in the case of generation) or one after the other (in the case of the reinforcement).

2. Electrical discharge device according to claim 1, characterized in that the interaction circuits and the coupling members are so formed and arranged between the discharge systems are that the path length along which the interaction takes place is as large as possible.

3. Electrical discharge device according to claim 2, characterized in that the interaction crisis so dimensioned and the coupling elements between the discharge systems are connected to the interaction circuits, that due to the resulting geometry (electrical length, position of the connection points) the space charge waves of the electron flow in each individual discharge system form a closed one Represent wave train.

4. Electrical discharge device according to claim 3 for generating very short electrical Waves, characterized in that the vibration energy generated from one of the discharge systems by means of decoupling devices known per se is removed (Fig. 1 to 3).

5. Electrical discharge device according to claim 3 for amplifying very short electrical Waves, characterized in that for feeding the to be reinforced and for discharging the amplified radio frequency (RF) waves of one of the discharge systems with an RF input and an RF output of a type known per se is provided and that between the RF input and the HF output known per se, the interaction circuit of the discharge system (additionally) interrupting decoupling devices are provided (Fig. 4).

Considered publications:
German Patent No. 953 102;
French Patent No. 1,000,853;
U.S. Patent No. 2,509,419.

1 sheet of drawings