DE966835C - Verstaerkeranordnung unter Verwendung einer Wanderfeldroehre - Google Patents
Verstaerkeranordnung unter Verwendung einer WanderfeldroehreInfo
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Classifications
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- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/11—Means for reducing noise
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Description
AUSGEGEBEN AM 12. SEPTEMBER 1957
W7656 Villa/2ial.
ist als Erfinder genannt worden
Die Erfindung betrifft Verstärkeranordnungen für Mikrowellen unter Verwendung von Wanderfeldröhren,
bei denen eine . sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen einem Elektronenstrahl und
einer elektromagnetischen Welle dazu verwandt wird, um eine Verstärkung der elektromagnetischen Welle
zu erzielen. Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, daß die Wirkung der Rauschschwankungen im
Elektronenstrahl herabgesetzt wird.
Es sind mehrere Arten von Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen die sich aufschaukelnde Wechselwirkung
zwischen einem Elektronenstrahl und einer elektromagnetischen Welle dazu verwandt wird, um
eine Verstärkung der Welle zu erzielen. Unter diesen Einrichtungen hat die Wanderfeld-Verstärkerröhre
besonders große Bedeutung.
Die Wanderfeldröhre kann als Vakuumröhre angesehen werden, die einen elektrischen Leiter enthält,
durch den sich hochfrequente elektromagnetische Wellen mit Geschwindigkeiten fortpflanzen, die geringer
als die Lichtgeschwindigkeit sind. Die Röhre enthält ferner einen Elektronenstrahl, der durch das
elektrische Feld .hindurchgeht, welches durch den elektrischen Leiter in Fortpflanzungsrichtung der
Welle hervorgebracht wird. Durch geeignete Wahl der Geschwindigkeiten der sich fortpflanzenden Welle
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und des Elektronenstrahls werden diese dazu veranlaßt, in Wechselwirkung zueinander zu treten, wobei
sich eine Verstärkung ergibt. Hierbei beschleunigt die hochfrequente Welle des elektrischen Leiters
Elektronen im Strahl, so daß eine Wechselgeschwindigkeitskomponente entsteht, die ihrerseits eine Wechselkonvektionsstromkomponente
zur Folge hat. Die Wechselstromkomponente erzeugt ein eigenes hochfrequentes Feld, das zu dem hochfrequenten Feld des
ίο elektrischen Leiters hinzukommt. Wenn die hochfrequente
Welle und der Elektronenstrahl geeignet synchronisiert sind, ergibt die Wechselwirkung zwischen
dem hochfrequenten Feld des Leiters und der Wechselstromkomponente im Strahl eine Welle, die
beim Fortschreiten im elektrischen Leiter an Größe zunimmt. Durch Ausnutzung dieser Eigenschaft kann
eine solche Röhre als Verstärker wirken.
Jedoch hat beim Betrieb solcher Röhren jede Inhomogenität des Elektronenstrahls an der Stelle,
wo der Strahl in das Feld des Leiters eintritt, einen Rauschpegel in der Ausgangswelle zur Folge. Anfängliche
Wärmeschwankungen, wie sie bei den üblichen Elektronerstrahlquellen vorhanden sind, und Teilungseffekte, die von Beschleunigungselektroden her-
rühren, gehören zu den wichtigsten Faktoren, welche eine vollkommene Homogenität des Elektronenstrahls
an der Stelle des. Eintritts in den Bereich, wo die Wechselwirkung mit dem elektrischen Feld stattfindet,
verhindern. Für eine nähere Untersuchung kann man davon ausgehen, daß der Elektronenstrahl
aus mittleren oder Gleichstromgeschwindigkeits- und Stromkomponenten besteht, um welche die Rauschgeschwindigkeits-
und Stromkomponenten schwanken. Diese Rauschkomponenten treten in Wechselwirkung
mit den · hochfrequenten Feldern des elektrischen ■ Leiters und erzeugen dabei Stör- oder Rauschkomponenten
in der verstärkten Welle. In der Praxis ist es wichtig, das Rauschen zu verringern, wenn ein
Betrieb bei niedrigem Signalpegel verlangt wird.
Zum Zweck der Rauschverminderung bei einer Elektronenröhrenanordnung zur Verstärkung sehr
kurzer Wellen, die innerhalb der Röhre fortgeleitet und mit einem Elektronenstrahl in Beziehung gebracht
werden, ist bereits vorgeschlagen worden, in Richtung der Elektronenbewegung vor dem
Steuersystem einen Laufraum vorzusehen, welcher eine HilfsSteuerstrecke enthält. Insbesondere ist
empfohlen worden, als HilfsSteuerstrecke eine vom Steuersystem getrenntes und hochfrequenzmäßig
von demselben unabhängiges Dämpfungssystem zu
verwenden, welches eine Schwächung in Fortpflanzungsrichtung bewirkt. Mit Rücksicht auf
diesen Vorschlag kann es als naheliegend gelten, bei Wanderfeldröhren eine Verminderung des Störrauschens
durch Verwendung von zweckmäßig ausgebildeten Wendelabschnitten vorzunehmen, wobei
diese Wendelabschnitte aber vor dem eigentlichen Wellenleiter angebracht, d. h. zwischen die Elektronenstrahlquelle
und den, die Betriebsfrequenz führenden Wellenleiter eingefügt sind.
Eine Untersuchung der Wechselwirkung bei einer Wanderfeldröhre zeigt, daß die Fortpflanzungseigenschaften
der Welle, die in Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl steht, durch vier natürliche Formen
der Fortpflanzung entlang dem elektrischen Leiter und dem Elektronenstrahl dargestellt werden können.
Drei von diesen Wellen sind vorwärts wandernde Wellen, während die vierte eine rückwärts wandernde
Welle ist. Wenn keine Reflexionen auftreten, kann man die Wirkung der rückwärts wandernden Welle
außer Betracht lassen und nur die drei Vorwärtswellen berücksichtigen. Eine von diesen Wellen ist
eine, größer werdende Welle, die etwas langsamer fortschreitet als die Elektronen. Die zweite ist eine
kleiner werdende Welle, die ebenfalls etwas langsamer wandert als die Elektronen. Die dritte ist eine ungedämpfte
Welle, die etwas schneller fortschreitet als die Elektronen.
Im Betrieb bringen die Rauschgeschwindigkeitsund Stromkomponenten Störungen im elektrischen
Leiter hervor, die durch drei vorwärts wandernde Wellen dargestellt werden können. Diese Wellen
haben dieselben Eigenschaften, die als kennzeichnend für die von einer Eingangssignalwelle hervorgebrachten
Wellen angegeben sind. Es ergibt sich hieraus, daß jeder ins Gewicht fallende Rauchpegel im Strahl
beim Eintritt in das elektrische Feld gewöhnlich einen entsprechenden Rauschpegel in der verstärkten Ausgangswelle
zur Folge hat. Jedoch wird bei Anwendung der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Verminderung
der Wirkung des Rauschens im Elektronenstrahl am Ausgang der Welle erzielt, indem eine
Auslöschung der größer werdenden Form der fortschreitenden Welle, welche durch die Rauschkomponente
des Strahls entsteht, vorgenommen wird.
Die Erfindung geht demgemäß von einer Wanderfeld-Verstärkerröhre aus, bei der die Verstärkung
einer Signalwelle durch eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen dem elektromagnetischen
Feld einer längs eines Signalwellenweges sich fortpflanzendenMikrowelleundeinem
von einer Elektronenquelle herrührenden Elektronenstrahl erzielt wird. Darüber hinaus ist bei der Erfindung vorausgesetzt,
daß der Signalweg aus einem Anfangs-, einem Mittel- und einem Endabschnitt besteht und die Anordnung
so getroffen ist, daß im Mittelabschnitt keine oder eine verminderte Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl
und Hochfrequenzsignalwelle stattfindet. Gegebenenfalls kann in dem Mittelabschnitt eine
Dämpfung vorgesehen sein.
Eine Wanderfeldröhre mit zusammengesetztem Signalweg ist bereits durch die französische Patentschrift
951 204 bekanntgeworden, wobei der Signalweg durch Wellenabsorptionsmittel elektrisch unterteilt
ist, um die Wirkungen der längs des Wellen- "5 kreises auftretenden Rückwärtswanderwellen weitgehend
auszuschalten. Durch die elektrische Unterteilung des Signalweges wird es unmöglich gemacht,
daß ein Teil der Wellenenergie die Wellenabsorptionsabschnitte durchquert. Demgegenüber ist
nach der Erfindung vorausgesetzt, daß ein Teil der Wellenenergie den gesamten Signalweg durchquert.
Dabei besteht erfindungsgemäß die Besonderheit, daß die Geschwindigkeit der Elektronen des Strahles sowie
die Phasengeschwindigkeit einer in der Längsrichtung fortschreitenden Welle so bemessen sind, daß nur
längs des Anfangs- und Hauptabschnitts eine Wechselwirkung auftritt, wobei die Rauschschwankungen an
dem Elektronenstrahl eine Rauschwelle hervorrufen, deren größer werdende Komponente längs des Anfangsabschnittes
praktisch synchron mit den entsprechenden Rauschschwankungen des Elektronenstrahls
fortschreitet, während in dem Mittelabschnitt die Rausch welle gedämpft wird und mit Bezug auf
Rauschschwankungen des Elektronenstrahls eine to Phasenverschiebung erfährt, um die größer werdende
Komponente der Rauschwelle am Beginn des Hauptabschnitts, die durch Rauschmodulation des Elektronenstrahls
hervorgerufen wird, zu löschen.
Wie bereits erläutert, kann der inhomogene Elektronenstrahl an der Stelle des Eintritts in den Wechselwirkungsbereich durch mittlere oder Gleichstromgeschwindigkeits- und Stromkomponenten dargestellt werden, um welche die Rauschgeschwindigkeits- und Stromkomponenten schwanken. Bei einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre entstehen infolgedessen im Anfangsabschnitt durch die Rauschkomponenten drei Vorwärtswellen, die durch diesen Abschnitt unter. Wechselwirkung hindurchgehen und bis zum Beginn des Dämpfungsabschnitts gelangen. Da die Wechselwirkung hier aufhört, pflanzen sich die drei Wellen als gewöhnliche Wellen weiter am Leiter fort. Sie können daher durch die resultierende Welle dargestellt werden, welche ihre Vektorsumme bildet und welche fortschreitet und dabei entsprechend den Dämpfungseigenschaften dieses Abschnitts gedämpft wird. Am Anfang des Hauptabschnitts, wo die Wechselwirkung abermals einsetzt, wirkt diese resultierende Welle wie ein angelegtes Eingangssignal und bringt demgemäß drei Vorwärtswellen hervor, wie sie für die sich aufschaukelnde Wechselwirkung kennzeichnend sind. Zusätzlich haben am Anfang des Hauptabschnitts die Rauschkomponenten im Elektronenstrahl zur Folge, daß drei weitere vorwärts wandernde Wellen entstehen. Die Röhreneigenschaften sind nun so gewählt, daß am Anfang des Hauptabschnitts Auslöschung zwischen der größer werdenden Wellenkomponente, welche von der durch den Anfangs- und den Mittelabschnitt hindurchgegangenen Rauschwelle hervorgebracht wird, und der größer werdenden Wellenkomponente der neuen Rauschwelle eintritt, welche an dieser Stelle durch die Rauschschwankungen im Elektronenstrahl entsteht. Insbesondere werden die Dämpfungs- und Phasenverschiebungseigenschaften des Dämpfungsabschnitts so gewählt, daß die beiden größer werden- den Wellen gleiche Größe, aber entgegengesetzte Phase aufweisen. Es wird noch näher erläutert werden, daß wegen der Verschiedenheit in der Art des Eintritts des Signals und der Rauschwellen die' Bedingung für die Auslöschung des Rauschens die Verstärkung des Signals nicht ernstlich beeinträchtigt. Dadurch, daß die größer werdende Welle der Rauschkomponenten auf diese Weise am Anfang des Hauptabschnitts des Leiters unterdrückt wird, und dadurch, daß der Hauptabschnitt so lang gemacht wird, daß die anderen Wellen der Rauschkomponenten unbedeutend werden, kann man eine verhältnismäßig rauschfreie Arbeitsweise in einem beträchtlichen Frequenzbereich erzielen. Die Erfindung wird an Hand der folgenden ins einzelne gehende Erläuterung und der Zeichnungen näher erläutert werden:
Wie bereits erläutert, kann der inhomogene Elektronenstrahl an der Stelle des Eintritts in den Wechselwirkungsbereich durch mittlere oder Gleichstromgeschwindigkeits- und Stromkomponenten dargestellt werden, um welche die Rauschgeschwindigkeits- und Stromkomponenten schwanken. Bei einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre entstehen infolgedessen im Anfangsabschnitt durch die Rauschkomponenten drei Vorwärtswellen, die durch diesen Abschnitt unter. Wechselwirkung hindurchgehen und bis zum Beginn des Dämpfungsabschnitts gelangen. Da die Wechselwirkung hier aufhört, pflanzen sich die drei Wellen als gewöhnliche Wellen weiter am Leiter fort. Sie können daher durch die resultierende Welle dargestellt werden, welche ihre Vektorsumme bildet und welche fortschreitet und dabei entsprechend den Dämpfungseigenschaften dieses Abschnitts gedämpft wird. Am Anfang des Hauptabschnitts, wo die Wechselwirkung abermals einsetzt, wirkt diese resultierende Welle wie ein angelegtes Eingangssignal und bringt demgemäß drei Vorwärtswellen hervor, wie sie für die sich aufschaukelnde Wechselwirkung kennzeichnend sind. Zusätzlich haben am Anfang des Hauptabschnitts die Rauschkomponenten im Elektronenstrahl zur Folge, daß drei weitere vorwärts wandernde Wellen entstehen. Die Röhreneigenschaften sind nun so gewählt, daß am Anfang des Hauptabschnitts Auslöschung zwischen der größer werdenden Wellenkomponente, welche von der durch den Anfangs- und den Mittelabschnitt hindurchgegangenen Rauschwelle hervorgebracht wird, und der größer werdenden Wellenkomponente der neuen Rauschwelle eintritt, welche an dieser Stelle durch die Rauschschwankungen im Elektronenstrahl entsteht. Insbesondere werden die Dämpfungs- und Phasenverschiebungseigenschaften des Dämpfungsabschnitts so gewählt, daß die beiden größer werden- den Wellen gleiche Größe, aber entgegengesetzte Phase aufweisen. Es wird noch näher erläutert werden, daß wegen der Verschiedenheit in der Art des Eintritts des Signals und der Rauschwellen die' Bedingung für die Auslöschung des Rauschens die Verstärkung des Signals nicht ernstlich beeinträchtigt. Dadurch, daß die größer werdende Welle der Rauschkomponenten auf diese Weise am Anfang des Hauptabschnitts des Leiters unterdrückt wird, und dadurch, daß der Hauptabschnitt so lang gemacht wird, daß die anderen Wellen der Rauschkomponenten unbedeutend werden, kann man eine verhältnismäßig rauschfreie Arbeitsweise in einem beträchtlichen Frequenzbereich erzielen. Die Erfindung wird an Hand der folgenden ins einzelne gehende Erläuterung und der Zeichnungen näher erläutert werden:
Fig. ι zeigt in schematischer Form einen elektrischen
Leiter, wie er zur Durchführung der Erfindung benutzt werden kann;
Fig. ι A bis ι E zeigen eine Reihe von Vektordiagrammen,
welche an bestimmten Punkten des elektrischen Leiters nach Fig. 1 die relative Größe und
■ Phase der Rauschwellenkomponenten darstellen, die für die Arbeitsweise der Wanderfeldröhre kennzeichnend
sind;
Fig. ι F, ι G, ι H, ι J und 1K zeigen die entsprechenden
Komponenten einer Signalwelle;
Fig. 2 und 3 zeigen in schematischer Form Wanderfeldröhren, bei denen als elektrischer Leiter eine
Wendel verwandt wird, welche erfindungsgemäß ausgeführt
ist;
Fig. 4A bis 4D zeigen in schematischer Form verschiedene
Abänderungen, die man bei Wendelleitern vornehmen kann, um eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung
zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Elektronenstrahl erfindungsgemäß zu verhindern;
Fig. 5 zeigt in schematischer Form eine Wanderfeldröhre mit Filterleiter, die zur Durchführung der Erfindung
hergerichtet werden kann;
Fig. 6 A bis 6 D zeigen verschiedene Abänderungen, die man zur Durchführung der Erfindung bei einem
Filterleiter vornehmen kann.
Bevor besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden, ist es zweckmäßig, zunächst
die Grundlagen der Erfindung qualitativ zu untersuchen. Bei dieser Untersuchung wird auf die Fig. 1
und die zugehörigen Vektordiagramme in Fig. iA bis ι Κ Bezug genommen.
Der Leiter 10, der zur Erläuterung als Wendel dargestellt
ist, enthält einen Anfangsabschnitt 11, der so beschaffen ist, daß eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung
zwischen der fortschreitenden Welle und dem Elektronenstrahl entsteht, ferner einen Mittel- oder
Dämpfungsabschnitt 12, der so aufgebaut ist, daß eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung verhindert
wird, und schließlich einen Hauptabschnitt 13, der wiederum so beschaffen ist, daß eine sich aufschaukelnde
Wechselwirkung entsteht. Einen Elektronenstrahlsystem (das nicht in Fig. 1, wohl aber in den
Fig. 2 und 3 gezeichnet ist) liefert einen Elektronenstrahl, der parallel zur Achse der Wendel fließt und
dabei mit der Wendel gekoppelt ist. Beim Betrieb der Wanderfeldröhre wird der Leiter in ein magnetisches
Längsfeld eingebracht. Bei einer solchen Anordnung ist das gesamte elektrische Feld aus zwei
Teilen zusammengesetzt. Eine Komponente gehört zu der Hochfrequenzleistung im Leiter. Sie ist groß
in der Nähe des Leiters. Die andere ist eine Folge der örtlichen Raumladung innerhalb des Strahls. Sie ist
in der Nähe des Strahls groß.
Bei einer mehr quantitativen Untersuchung, die an Hand der Fig. 2 durchgeführt wird, werden beide
Felder berechnet. Jedoch ist es für die nachfolgende qualitative Diskussion ausreichend, nur die Leistung
führenden Komponenten des Feldes zu betrachten. Am Eingang des Leiters 10 im Punkt α ist eine bestimmte
Rauschgeschwindigkeit vna und ein gegebener
Rauschstrom qna vorhanden (Rauschstrom und Rauschgeschwindigkeit
sind gänzlich voneinander abhängig). Infolge des Rauschstroms und der Rauschgeschwindigkeit
werden in dem Leiter drei Rauschkomponenten des elektrischen Feldes erregt, wie in Fig. iA dargestellt
ist. In dieser Frage bedeuten E1 a die Feldkomponente
der größer werdenden Welle, EZa die
Feldkomponente der kleiner werdenden Welle und E3 a die Feldkomponente der ungedämpften Welle.
ίο Da das resultierende Rauschfeld am Punkt α Null ist,
sind die drei Wellen notwendigerweise nicht in Phase. Beim Fortbewegen- auf dem Leiter mit der Gleichstromgeschwindigkeit
des Elektronenstrahls drehen sich die drei elektrischen Felder in der Phase und ändern sich in der Größe. Bei Punkt b zwischen dem
Anfangsabschnitt 11 und dem Dämpfungsabschnitt 12
haben die drei Komponenten eine Form, wie sie in Fig. ι B dargestellt ist'. Da der Abschnitt 12 als Strömungsabschnitt
wirkt, können die drei mit JS16, E2b
und E3b bezeichneten Wellen, die den Wellen E1 a,
E2 a und E3 a entsprechen, durch ihre Summe E^ an
diesem Punkt dargestellt werden. Diese Welle pflanzt sich durch den Abschnitt 12 fort, wobei sie um den
Faktor α gedämpft wird und ihre Phase um den Winkel <9S gegen eine sich mit dem Elektronenstrahl
bewegende Bezugslinie gedreht wird. Infolgedessen ist im Punkt c, d. h. am Ende des Abschnitts 12 und
am Anfang des Hauptabschnitts 13, das elektrische Feld, das durch die Rauschwelle am Punkt α hervorgebracht
wird, gegeben durch den Ausdruck
Εφο = a l6RETb.
Im Punkt c entsteht wieder die sich aufschaukelnde Wechselwirkung. Hier kann das elektrische Feld ETo
durch ede drei Wellen Elc, E2C und E3C, die mit dem
FeIdEy0 in Phase sind, dargestellt werden (Fig. iC).
Außerdem werden im Punkt c durch den Rauschstrom qnc und die Rauschgeschwindigkeit vnc des
Elektronenstrahls drei zusätzliche Wellen E'lc, E'2c
und E'3c hervorgebracht. Die erste dieser Wellen ist
die größer werdende Welle, die zweite die kleiner werdende und die dritte die ungedämpfte. Sie sind
in Fig. ι D dargestellt. Wieder ist ihre Summe Null, da in diesem Punkt das elektrische Feld des Rauschens,
das von der Rauschgeschwindigkeit und dem Rauschstrom herrührt, Null ist. Um die Erfindung in vorteilhaftester
Weise zu verwirklichen, müssen die Dämpfung α und die Phasenverschiebung Θ so gewählt werden,
daß die größer werdende Wellenkomponente Elc der Welle ETC gleich und entgegengesetzt der größer
werdenden Wellenkomponente Elc des elektrischen
Feldes ist, das durch den Rauschstrom und die Rauschgeschwindigkeit im Strahl erzeugt wird, wie in Fig. iE
gezeigt. In der Praxis kann es zur Verwirklichung der Auslöschung außerdem notwendig sein, einzelne Eigenschaften
des Elektronenstrahlsystems und des Anfangsabschnitts des Stromkreises geeignet einzurichten.
Dies wird durch die folgende quantitative Untersuchung offenbar werden. Schließlich ist es wichtig,
die Länge des Hauptabschnitts 13 hinter dem Punkt c so groß zu machen, daß nur die größer werdende Welle
noch von Bedeutung ist.
Die Vektordiagramme der Fig. iF bis iK entsprechen
den Diagrammen der Fig. iA bis iE. Sie
dienen dazu, zu zeigen, daß die Rauschauslöschung ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Verstärkung
des Eingangssignals erreicht werden kann. Der Hauptgrund, weswegen die Rauschauslöschung unabhängig
von der Signalverstärkung ist, liegt in der Verschiedenheit der Zustände am Eingang bei Rauschen und
Signal. Bei Punkt α ist das vom Signal herrührende elektrische Feld notwendigerweise gleich dem Signal,
während im Elektronenstrahl noch keine Signalgeschwindigkeits- und Stromkomponenten vorhanden
sind. Dies steht im Gegensatz zum Eingangsrauschen, der Rauschgeschwindigkeits- und Stramkomponenten
im Elektronenstrahl aufweist, aber kein Rauschfeld. Infolgedessen kann man annehmen, daß im allgemeinen
das Signalfeld und die Signalgeschwindigkeits- und Stromkomponenten im Strahl bei Punkt c keinen Zusammenhang
mit den entsprechenden Rauschkomponenten besitzen. Da ein Auslöschungspunkt bei einem
gegebenen Leiter bei einem bestimmten Zusammenhang zwischen den verschiedenen Eingangskomponenten
des elektrischen Feldes nur auftreten kann, wenn dieser Punkt so gewählt ist, daß das Rauschen ausgelöscht
wird, wird das Signal im allgemeinen nicht verschwinden.
Es kann zweckmäßig sein, den Anfangsabschnitt und den das Rauschen dämpfenden Mittelabschnitt
als Bestandteile des Elektronenstrahlerzeugungssystems zu betrachten, das unabhängig von der Eingangssignalquelle
ist, da es möglich ist, das Eingangssignal an einem anderen Punkt dem Leiter zuzuführen,
z. B. am Anfang des Hauptabschnitts. Wenn man aber das Eingangssignal nicht am Eingang des Leiters
zuführt, muß man Messungen durchführen, um sicherzustellen, daß das Signal im Leiter nur in Richtung
des Elektronenstrahls fortschreitet.
Es sei bemerkt, daß dieses Prinzip der Rauschauslöschung auch auf andere Einrichtungen anwendbar
ist, die in gleicher Weise die sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen einem Elektronenstrahl und
einer elektromagnetischen Welle benutzen, z. B. auf Magnetronverstärker. Für derartige Einrichtungen
ist kennzeichnend, daß die sich aufschaukelnde Wechselwirkung so dargestellt werden kann, daß am Anfang
der Wechselwirkung mehrere Wellen entstehen. Beim Magnetronverstärker entstehen zwei Grundwellen.
Eine dieser Wellen ist eine größer werdende Welle wie bei der Wanderfeldröhre. Um die Wirkung
von Rauschschwankungen im Elektronenstrahl bei solchen Einrichtungen zu verringern, kann man eine
Auslöschung dieser größer werdenden Welle nach dem Prinzip erreichen, das bei der Wanderfeldröhre erläutert
wurde.
Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Wanderfeldröhre mit Wendel, bei der ein Dämpfungsabschnitt
vorhanden ist, wie er an Hand der Fig. 1 beschrieben wurde. Die Wanderfeldröhre 100 besitzt einen elektrischen
Wechselwirkungskreis 10 für langsame Wellen, über den eine elektromagnetische Welle übertragen
wird, die von einer Eingangsquelle bei Punkt α an den Eingang- aes elektrischen Leiters geliefert wird. Ein
lektronenstrahlerzeugungssystem 20, das am Eingang
des Leiters angeordnet ist, schließt einen Elektronenstrahl durch den Leiter parallel zu seiner Achse in
Fortpflanzungsrichtung der Welle. Das Elektronenstrahlsystem ist durch einen Gleichstromlaufzeitwinkel
Θ1 zwischen der Kathode 21 und der Anode 22
gekennzeichnet. Die Anode 22 ist vom Eingang des Leiters, nämlich Punkt a, durch einen Gleichstromlaufzeitwinkel
O2 getrennt. Am entgegengesetzten Ende des Leiters wird die elektromagnetische Welle
an einen Ausgangskreis für den Verbraucher abgegeben.
Hinter dem Ausgang des Stromkreises ist eine Sammelelektrode 19 angeordnet, die als Auffangelektrode für
den Elektronenstrahl dient. Um eine Ausrichtung der fliegenden Elektronen zu erreichen, wird durch die
Zylinderspule 25 ein magnetisches Längsfeld B erzeugt. Wenn die durch die Elektronenquelle hervorgebrachte
Elektronengeschwindigkeit so eingestellt wird, daß sie im wesentlichen gleich der Wellengeschwindigkeit
im Leiter ohne Elektronenstrahl ist, wird bekanntlieh
durch das Vorhandensein des Elektronenstrahls und die Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl
eine Verstärkung der im Leiter in Richtung der Elektronenbewegung fortschreitenden elektromagnetischen
Welle hervorgebracht. Bei den bisher bekannten
as Wendel-Wanderfeldröhren besteht der Wechselwirkungskreis
aus einer Wendel, welche, abgesehen von Veränderungen an den Enden zwecks breitbandiger
Anpassung, im wesentlichen mit einer gleichmäßigen Steigung gewickelt ist, um auf der ganzen Länge der
Wendel eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und fortschreitender elektromagnetischer
Welle zu erzielen. Erfindungsgemäß besteht der Leiter, wie er an Hand der Fig. 1 beschrieben
wurde, aus einem verhältnismäßig kurzen Anfangsabschnitt 11 und einem verhältnismäßig langen
Hauptabschnitt 13, auf denen die Wendel gleichmäßig gewickelt ist, um dort eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung
zu erhalten, ferner aus einem verhältnismäßig kurzen Dämpfungsabschnitt 12, der sich zwisehen
den beiden anderen Abschnitten von Punkt b bis Punkt c erstreckt. Auf dem Abschnitt 12 ist die
Wendel so weit geändert, daß keine sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl
und fortschreitender Welle mehr vorhanden ist. Man kann einen solchen Wechselwirkungskreis dahingehend
beschreiben, daß er aus einem verhältnismäßig kurzen Anfangsabschnitt 1 und einem verhältnismäßig langen
Hauptabschnitt 13, deren Verzögerungscharakteristik für eine aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen der
Wanderwelle und dem Elektronenstrahl geeignet ist, und einem verhältnismäßig kurzen Mittelabschnitt 12
besteht, dessen Verzögerungscharakteristik für das Zustandekommen einer aufschaukelnden Wechselwirkung
zwischen der Wanderwelle und dem Elektronenstrahl ungeeignet ist. Die Wendel kann entweder
durch Änderung der Steigung verändert werden, um den Gleichlauf zwischen der fortschreitenden
Welle und dem Elektronenstrahl zu stören, der für die sich aufschaukelnde Wechselwirkung notwendig ist,
und/oder durch Versetzen dieses Teils der Wendel, um eine negative Kopplung zwischen Strahl und fortschreitender
Welle zu erhalten. Für einen solchen Leiter ist kennzeichnend, daß durch geeignete- Anordnung
und Bemessung der Mittelabschnitt dazu benutzt werden kann, um eine wesentliche Dämpfung
von Nebenrauschkomponenten in der fortschreitenden Welle zu erreichen, die durch Rauschschwankungen
im Elektronenstrahl entstehen.
Es ist wohl zweckmäßig, die Art der Rauschauslöschung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer
mehr quantitativen Weise für den Fall einer Wanderfeldröhre, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, zu untersuchen.
Die theoretische Rauschzahl bei einer üblichen Wanderfeldröhre ist bereits für den Fall, daß die
Raumladung im Bereich hinter der Anode des Elektronenstrahlerzeugungssystems
vernachlässigt werden kann, von J. R. Pierce berechnet worden, und zwar auf S. 145 bis 156 seines Buches »Travelling Wave
Tubes«, veröffentlicht 1950 durch die D. van Nostrand
Company Inc., New York.
Bei der vorliegenden Untersuchung wird die Raumladung berücksichtigt, wenn auch die durch die
Röhrenbestandteile entstehenden Teilungseffekte vernachlässigt werden. Die Untersuchung wird mit den
von Pierce (s. o.) gegebenen Ausdrücken für den Rauschstrom und die Rauschgeschwindigkeit an der
Anode begonnen, nämlich
VAnode = —Vn ι
lAnode = —] —
(1)
(2)
wobei
(3)
und VAnode die Rauschgeschwindigkeit an der Anode,
<lAnoäe das Rauschen an der Anode, Vn der quadratische
Mittelwert der thermischen Geschwindigkeitsschwankungen im Potentialminium kurz vor der Kathodenoberfläche,
I0 der mittlere Strahlstrom, U0 die mittlere
Geschwindigkeit der Elektronen an der Anode, Q1 der
Gleichstromlaufzeitwinkel von der Kathode bis zur Anode, T0 die Temperatur der Kathode in 0K, k die
Boltzmannsche Konstante und. B die Rauschbandbreite des Empfangssystems ist.
• Die Gleichungen (1) und (2) drücken die Eingangs-Verhältnisse
an der Grenze des Strömungsgebietes zwischen der Anode des Strahlerzeugungssystems und
dem Eingang des elektrischen Leiters aus. In einem solchen Strömungsgebiet ist der Wechselstromvorgang
durch zwei Raumladungswellen gekennzeichnet, die sich folgendermaßen fortpflanzen:
eje>t ~ jßz ± t
(4)
wobei δ = j β y4 QC3, 4 QC3 der von Pierce definierte
Raumladungsparameter des Strahls, β = -^- und ζ der
Abstand in Richtung des Elektronenstrahls längs des Leiters ist.
Das zu den Raumladungswellen gehörige elektrische i»5
Feld kann mit Hilfe der Geschwindigkeit und des
709 671/17
Stroms ausgerechnet werden, die durch folgende Beziehungen gegeben sind:
β I0
Mit den Gleichungen (5) und (6) kann man das elektrische
Feld, das bei jeder Welle'durch die Eingangsgrenzzustände
nach Gleichung (1) und (2) erzeugt wird, leicht erhalten. Gleichung (4) drückt dann die Art
und Weise aus, wie sich das Feld am Strahl entlang fortpflanzt. Mit Hilfe der Werte des elektrischen
Feldes am Ausgang des ersten Strömungsgebietes kann man die Gleichungen (5) und (6) benutzen, um den
Rauschstrom und die Rauschgeschwindigkeit am Eingang des elektrischen Leiters, Punkt α in Fig. 2,
zu finden. Diese kann man schreiben:
φ = Θ2
+ tg
00s
-ie'
wobei O1 = tg φ, Θ2 = der Gleichstromlaufzeitwinkel
von der Anode bis zum Eingang des Leiters am Punkt« ist.
Mit den Eingangsgrenzzuständen nach Gleichung (7) und (8) können die im elektrischen Leiter entstehenden
drei Wellentals Geschwindigkeiten geschrieben werden:
"*·*= cirPi(a»-A)] ί(
CD.
\\δ3 (δι~δ2)] [(S1 + <52
(10)
^1-O3) +CL1(O1O3-AQC)],
1O2-4Q Q],
(12)
wobei
C.D. = (O1 — δζ) (O1 — <53) (O2 — <53) . (13)
Hierbei sei festgestellt, daß Pierce zunächst
Hierbei sei festgestellt, daß Pierce zunächst
δη = (Xn + I Vn) β C
definiert, jedoch später zu der hier verwendeten Bezeichnung
δ» = Xn + j Vn
und
übergeht. Ferner ist
I Via
C O1
(14)
Ausdrücke für q2a und q3a lauten entsprechend.
Außerdem ist
Exa = — yßC O1V111. (15)
Die Ausdrücke für E^ a und E3 a lauten entsprechend.
Es sei nun nochmals bemerkt, daß E1 a das gesamte
zu verstärkten Wellen gehörige Feld darstellt und 75
daß, wie in einem Aufsatz von J. R. Pierce, »Effect of Passive Modes in T. W. Tubes«, in den "Proceedings
of Institute of Radio Engineers«, Volume 36, S. 993 bis 997 (1948), beschrieben ist, die Beziehung
zwischen E1 a und der Leistung führenden Korn- 80
ponente E1 p lautet
Nun ist am Punkt b, also am Eingang des Ausr 85 löschungsteils,
Die Ausdrücke für qz h und qs b lauten entsprechend.
Die gesamten Komponenten am Punkt b können 9° geschrieben werden
_ . I0 ι Vn
qi-i~^~c~CD7Al'
Vh~~CD7Bl·
U0
Vn
~ ~ZrßC η η C1,
(18)
(IQ) (20)
wobei
A =
+ δ3)
O1) [(O1 + δ3)
<52) [(O1 + O2) + O1 (O1O2 -AQC)] <?
<52) [(O1 + O2) + O1 (O1O2 -AQC)] <?
(21)
-B1 = O1 (O2-O3) [(O2 + δ3) + O1 (δ2 δ3 -AQ C)] e*
O3-O1) [(O1 + O3) + α, (<5A-4<2W
o1-O2) [(O1 + δ2) + U1 (O1O2-AQC)] e*
(22)
C1 =
[τ
δΒ) + (X1 (<5Α - 4 QC)]
AQ C (b- /O2)]
+ O3) + O1 (O1O3 - 4QC)] <?
(23)
+ 4> + «1 »A-4QC)]e>
Jetzt können die Ratischgeschwindigkeit vc und der
Rauschstromqc am Punkte, also am Ausgang des
Dämpfungsabschnitts, welche von den Rauschkomponenten vb und qb herrühren, berechnet werden.
Am Punkt b kann man die zu beiden Raumladungs-
und am Punkt c
wellen gehörigen Felder schreiben
(25)
, (26)
wobei 02=2nY4QC CN2
und N2 der Abstand von b und c in Wellenlängen ist.
Ferner ist
-md
V Λ
(27)
(28)
Eiic). (29)
Hieraus ergibt sich
vc = vb I cos <92 -f ]/4QC -^- sin <92 (30)
und
C. Z).
ax
cos<92
. {31)
wobei
und
C1
V4QC A Sin02j
•(35)
Durch Gleichung 33 ist das Feld ausgedrückt, das δ" durch die größer werdende Welle am Ausgangsabschnitt
der Wendel entsteht. Die Vorschrift für Auslöschung besagt, daß die geeigneten Parameter
so gewählt werden, daß Elnjl =0 ist oder
& + <53) + D1 («5A-4QC)+ F2 = O. (36)
Diese Bedingung ergibt eine Rauschzahl von 0 db, vorausgesetzt, daß die durch Gleichung (36) ausgedrückten'
Bedingungen nicht gleichzeitig das ankommende Hochfrequenzsignal auslöschen. Durch
Berechnungen, die den oben durchgeführten ähnlich sind, kann gezeigt werden, daß Gleichung (36) nicht
die Bedingung für eine Auslöschung des Signals ausdrückt.
Es sei nun das elektrische Feld auf der Wendel betrachtet. Am Punkt δ besteht ein Feld Eb v.
Dieses Feld pflanzt sich bis zum Punkt c fort, wobei das Vorhandensein des Strahls wenig Bedeutung hat.
Das Feld wird hierbei gemäß der Dämpfungscharakteristik der Wendel gedämpft. Ferner sei angenommen,
daß das Feld in bezug auf eine mit der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls fortschreitende Welle in
der Phase verschoben wird.
Daher kann man das Feld an der Wendel
Punkt c ausdrücken
Punkt c ausdrücken
am
E01, = α /Θ3 Eb3>,
(32)
wobei α kleiner als Eins ist und die Dämpfung zwischen b und c darstellt, wobei ferner Θ3 die Phasenverschiebung
der Welle in bezug auf eine mit der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls fortschreitende Welle bedeutet.
Wenn ve, qc und Ecp bestimmt sind, kann ein Ausdruck
für das auf der Wendel bei der größer werdenden Welle erregte Feld abgeleitet werden
sin Θ,
O8+ D1 (δ2δ3 -
+F1]
(33)
In Fig. 3 ist in schematischer Form ein Wanderfeld-Röhrenverstärker
200 dargestellt, der einen Signalweg 10 enthält, wie er weiter oben bei Fig. 1 beschrieben
wurde. Der Elektronenstrahl, welcher von der Kathode 121 des Strahlerzeugungssystems 120 geliefert
wird, hat anfangs eine Komponente, die senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung der elektromagnetischen
Wellen steht, welche durch den Signalweg eingeführt werden. Jedoch wird der Strahl durch ein magnetisches
Feld Bt, das quer zur Fortpflanzungsrichtung der
Wellen und zum Gleichstromfeld zwischen der Kathode I2T, der Elektrode 122 und dem Signalweg 10
verläuft, in die gewünschte Richtung längs der Wellenausbreitung abgebogen. Im Hauptabschnitt 13 entsteht
durch die Rauschschwankungen des Elektronen-Strahls eine Rauschwelle, die eine größer werdende
Komponente enthält. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe des Anfangsabschnitts 11 und des mittleren
Dämpfungsabschnitts 12 im Hauptabschnitt eine weitere Rauschwelle erzeugt, deren größer werdende
Komponente gleiche Größe und. entgegengesetzte Phase wie die andere größer werdende Welle besitzt,
wobei eine wesentliche Verminderung der Wirkung der Rauschschwankungen im Elektronenstrahl erzielt
wird.
Offensichtlich gibt es zahlreiche Verfahren, die für
die Verhinderung der sich aufschaukelnden Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und elektromagnetischer
Welle geeignet sind, um eine zweite auslöschende Welle zu erzeugen und dabei die Anwendung
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform wird dies
durch Änderung der Axialgeschwindigkeit der Wellenfortpflanzung im Mittelabschnitt des Signalweges
erreicht. Dies kann leicht durch Abänderung der ίο geometrischen Form des Signalweges in diesem Gebiet
geschehen. Ein Beispiel für dieses Verfahren ist bei. der Anordnung in Fig. 2 verwendet, wo die Steigung
der Wendel im Dämpfungsabschnitt verändert ist, um die Axialgeschwindigkeit der Welle zu ändern. Zusätzlich
kann die Axialgeschwindigkeit der Welle dadurch in einem .speziellen Abschnitt geändert
werden, daß das den Signalweg in diesem Abschnitt umgebende Dielektrikum anders ist. Umgekehrt kann
die sich aufschaukelnde Wechselwirkung verhindert ao werden, indem die mittlere Geschwindigkeit des
Elektronenstrahls in einem speziellen Abschnitt verändert wird. Ein weiteres Verfahren besteht darin,
den Dämpfungsabschnitt des Signalweges so zu versetzen, daß sein elektrisches Feld nicht mehr im Bereich
der wirksamen Kopplung mit dem Elektronenstrahl liegt. Jedoch ist es wichtig, daß die verwendete Anordnung
eine gute Anpassung der verschiedenen Abschnitte des Signalweges ermöglicht, so daß Reflexionen
vermieden werden.
Die oben beschriebenen Verfahren sind sämtlich bei vielen möglichen Ausführungsformen brauchbar, je
nach der Art des verwendeten Verstärkers und Wellenleiters. Jedoch sind die gleichen Prinzipien allgemein
anwendbar, und zwar ohne Rücksicht auf die besondere Form des verwandten Signalweges und die
Art der benutzten sich aufschaukelnden Wechselwirkung. Es mag zweckmäßig sein, zur Erläuterung
einige Ausführungsbeispiele mit ihren Besonderheiten zu beschreiben, obwohl offensichtlich eine viel größere
Mannigfaltigkeit vorhanden ist.
Bei einem Signalweg in Form einer Wendel kann die geometrische Form auf verschiedene Weise geändert
werden, um die Axialgeschwindigkeit der Wellenfortpflanzung
zu verändern. Abgesehen davon, daß die Steigung der Wendel, wie bei Fig. 2 beschrieben,
verändert werden kann, kann man zu gleichen Ergebnissen gelangen, wenn man den Radius verändert und
die Steigung gleich läßt. In Fig. 4 A ist ein wendeiförmiger Signalweg 30 gezeigt, der einen Anfangsabschnitt
31 und einen Hauptabschnitt 32. mit einem ersten Radius und einen Mittelabschnitt oder Dämpfungsabschnitt
. 33 mit einem größeren Radius aufweist, um in dem Abschnitt 33 eine Verringerung der
Axialgeschwindigkeit der Welle zu erzielen. In Fig. 4 B ist ein wendeiförmiger Signalweg 40
dargestellt, bei dem der mittlere Dämpfungsabschnitt gegen den Anfangsabschnitt 41, den Hauptabschnitt
43 und den Elektronenstrahl 44 versetzt ist, um eine Kopplung mit dem Strahl zu verhindern.
Innerhalb dieses Abschnitts kann die Wendel mit verschiedenen Steigungen und Radien gewickelt sein.
In Fig. 4 C ist ein Signalweg 50 gezeigt, welcher eine Abänderung des Signalweges 40 nach Fig. 4 B
darstellt. In diesem Falle ist der Strahl im Dämpfungsabschnitt 52 zwischen dem Anfangsabschnitt 51
und dem Hauptabschnitt 53 von einem leitenden Zylinder 54 umgeben. Dadurch, daß das Gleichstrompotential
des Zylinders und des Signalweges verschieden gemacht wird, wird die mittlere Geschwindigkeit
des Elektronenstrahls im Bereich des Zylinders verändert.
Auf diese Weise ist die mittlere Geschwindigkeit des Elektronenstrahls verschieden von der Axialgeschwindigkeit
der Welle.
In Fig. 4 D ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Axialgeschwindigkeit der Welle durch eine Änderung
des den besonderen Abschnitt umgebenden Dielektrikums verändert wird. Zu diesem Zweck ist das
Dielektrikum 64 im Abschnitt 62 zwischen dem Anfangsabschnitt 61 und dem Hauptabschnitt 63 der
Wendel 60 zusätzlich angebracht, um. die Geschwindigkeit der Wellenfortpflanzung in diesem Abschnitt
zu verlangsamen.
Außer den Signalwegen in Form von Wendeln gibt es eine andere allgemeine Klasse von Signalwegen mit
langsamen Wellen, die aus wellenleitenden Elementen bestehen. Solche Leiter sind als Filter bekannt. Fig. 5
zeigt in schematischer Form eine Wanderfeldröhre 300, bei der ein elektrischer Leiter vom Filtertyp verwandt
ist. Ein Elektronenstrahl fließt von einem Elektronen-Strahlsystem 311 an einem Ende der Röhre zu einer
Sammelelektrode 312 am entgegengesetzten Ende. Zur Kopplung mit dem Elektronenstrahl wird eine
elektromagnetische Welle mit Hilfe eines Wellenleiters 313 zugeführt, welcher aus einem Leiter mit
einer Reihe von seitlichen Schlitzen längs des Strahls besteht. An einem Ende des Leiters wird Wellenenergie
zugeführt und am entgegengesetzten Ende vom Verbraucher abgenommen. Im Betrieb wirkt
diese Röhre wie eine Wanderfeldröhre mit Wendel.
Es ist jedoch bekannt, daß eine solche Filterröhre lediglich eine andere Form der Wendelröhre darstellt,
bei welcher der wendeiförmige Leiter für langsame Wellen durch eine andere Art von Schaltelement für
langsame Wellen ersetzt ist. Die oben bei den wendelförmigen Leitern beschriebenen erfindungsgemäßen
Verfahren zur Erzeugung einer Kombinationsrauschwelle lassen sich in entsprechender Weise bei Filterleitern
verwirklichen.
In Fig. 6 A bis 6 D sind beispielhafte Anordnungen für die Dämpfung dargestellt, wie sie bei einem
typischen Filterleiter angewendet werden können. Dieser besondere Leiter ist ein Wellenleiter, der aus
einem Signalweg 70 mit einer Reihe von seitlichen Schlitzen 77 besteht, wie sie bei der Röhre in Fig. 5
dargestellt sind. Bei einem solchen Leiter besteht ein erfindungsgemäßes Mittel zur Änderung der Wellengeschwindigkeit
in Richtung des Elektronenstrahls in einem bestimmten Abschnitt darin, die geometrische
Form zu verändern. Bei dem in Fig. 6 A gezeigten iao Leiter ist der Abstand zwischen den Schlitzen im
Dämpfungsabschnitt 72, der zwischen dem Anfangsabschnitt 71 und dem Hauptabschnitt 73 liegt,' anders
ausgeführt, um die erwünschte Wirkung zu erreichen.
Bei der Anordnung der Fig. 6 B wird die sich aufschaukelnde Wechselwirkung dadurch verhindert, daß
der Dämpfungsabschnitt 82 zwischen dem Anfangsabschnitt 81 und dem Hauptabschnitt 83 versetzt
angeordnet ist, um die Kopplung mit dem Elektronenstrahl zu begrenzen.
Fig. 6 C zeigt eine andere Anordnung zur Veränderung der Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit.
Bei diesem Beispiel sind die Schlitze 97 im Dämpfungsabschnitt 102 zwischen dem Anfangsabschnitt 101
und dem Hauptabschnitt 103 mit einem Dielektrikum ausgefüllt, um die Geschwindigkeit der Welle zu
verlangsamen.
Bei der Anordnung der Fig. 6 D wird die sich aufschaukelnde Wechselwirkung durch Veränderung dei
Geschwindigkeit des Elektronenstrahls im Bereich der
1S Rauschdämpfung verhindert. Zu diesem Zweck ist
der Dämpfungsabschnitt 92 des Leiters 90 gegen den Anfangsabschnitt 91 und den Hauptabschnitt 93
durch isolierende Streifen 94 isoliert. Außerdem arbeitet' der Abschnitt 92 mit einem Gleichstrompotential,
das mit Hilfe der Spannungsquelle 95 verschieden von dem Potential der übrigen Abschnitte
gemacht ist, wobei eine andere Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl innerhalb des
Dämpfungsabschnitts entsteht, so daß sich eine andere mittlere Geschwindigkeit ergibt.
Die beschriebenen Anordnungen stellen nur wenige der möglichen Ausführungsformen dar. Zahlreiche
weitere Anordnungen können von einem mit diesem Gebiet der Technik vertrauten Fachmann vorgeschlagen
werden, ohne vom Wesen und Ziel der Erfindung abzuweichen.
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Verstärkeranordnung unter Verwendung einer Wanderfeldröhre, bei der die Verstärkung einer Signalwelle durch eine sich aufschaukelnde Wechselwirkung zwischen dem elektromagnetischen Feld einer längs eines Signalwellenweges sich fortpflanzenden Mikrowelle und einem von einer Elektronenquelle herrührenden Elektronenstrahl erzielt wird und bei der der Signalweg aus einem Anfangs-, einem Mittel- und einem Endabschnitt besteht und die Anordnung so getroffen ist, daß im Mittelabschnitt keine oder eine verminderte Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und Hochfrequenzsignalwelle, sondern gegebenenfalls eine Dämpfung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Elektronen des Strahls sowie die Phasengeschwindigkeit einer in der Längsrichtung fortschreitenden Well© so bemessen sind, daß nur längs des Anfangsund Hauptabschnittes eine Wechselwirkung auftritt, wobei die Rauschschwankungen an dem Elektronenstrahl eine Rauschwelle hervorrufen, deren größer werdende Komponente längs des Anfangsabschnittes praktisch synchron mit den entsprechenden Rauschschwankungen des Elektronenstrahls fortschreitet, während in dem Mittelabschnitt die Rauschwelle gedämpft Wird und mit Bezug auf Rauschschwankungen des Elektronenstrahls eine Phasenverschiebung erfährt, um die größer werdende Komponente der Rauschwelle am Beginn des Hauptabschnittes, die durch Rauschmodulation des Elektronenstrahls hervorgerufen wird, zu löschen.
- 2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalweg aus einer Wendel besteht, deren Mittelabschnitt eine größere Steigung der Wendelwindungen besitzt als die anderen Abschnitte der Wendel.
- 3. Vers'tärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalweg aus einer Wendel besteht, bei der der Windungsradius des Mittelabschnitts größer als der Windungsradius der anderen Abschnitte der Wendel ist.
- 4. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signal weg aus einer Wendel besteht, deren Mittelabschnitt einen größeren Abstand vom Elektronenstrahl als die anderen Abschnitte der Wendel aufweist.
- 5. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalweg aus einer Wendel besteht, deren Mittelabschnitt von einem dielektrischen Material umgeben ist, das von dem dielektrischen Material verschieden ist, welches die anderen Abschnitte der Wendel umgibt. go
- 6. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalweg aus einem massiven Leiter mit einer Reihe von seitlichen Schlitzen besteht, deren offene Enden an den Weg des Elektronenstrahls angrenzen, wobei die Schlitze des Mittelabschnitts parallel zum Elektronenstrahl größere Abstände voneinander aufweisen als die Schütze der anderen Abschnitte des massiven Leiters.
- 7. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalweg aus einem massiven Leiter mit einer Reihe von seitlichen Schlitzen besteht, deren offene Enden an den Weg. des Elektronenstrahls angrenzen, und daß die offenen Enden des Schlitzes des Mittelabschnitts einen größeren seitlichen Abstand vom Weg des Elektronenstrahls aufweisen als die offenen Enden der anderen Abschnitte des massiven Leiters.
- 8. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, 6 oder y, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze des Mittelabschnitts mit einem dielektrischen Material ausgefüllt sind, das verschieden von dem dielektrischen Material in den Schlitzen der anderen Abschnitte ist.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung ρ 53970 VIIIc/2igD; französische Patentschriften Nr. 951204,969 886, 237, 934220;schweizerische Patentschrift Nr. 233 052;
Proceedings of the I.R.E., 1948, S. 19 bis 23.Hierzu 2 Blatt Zeichnungen® 609514/355 5.56 (709 671/17 9.57)
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