144299. lajstromszámú szabadalom • Haladóhullámú csövek csillapítója

Megjelent: 1958. szeptember 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 144.299. SZÁM 21. g. 1-16. OSZTÁLY — EE—376. ALAPSZÁM Haladóhullámú csövek csillapítója Egyesült Izzólámpa és Villamossági Ki. Budapest A bejelentő által megnevezett feltalálók: Sebestyén László és Rotter László mérnökök, a Távközlési Kutató Intézet 2. sz. laboratóriumának munkatársai, budapesti lakosok A bejelentés napja: 1956. május 31. Ismeretes, hogy a klasszikus áramvezérlésű elektroncsövek felmondják a szolgálatot abban a frekvencia-tartományban, ahol az elektronok futási ideje összemérhetővé válik az erősítendő frekvencia periódustartamával. A klystronoknál és haladóhullámú csöveknél éppen a klasszikus csöveknél hátrányként jelentkező futási idő effektusokat használják fel. Haladóhullámú csövekkel igen széles sávon számottevő erősítés érhető el a centiméteres, sőt ennél rövidebb hullámok tartományában. A haladóhullámú csövek egyik kivitelének elvi vázlatát az 1. ábra mutatja hosszmetszetben. Az (1) csőben a (2) katódból kilépő elektronokból a (3), (4) elektródarendszer és a csövön kívül elhelyezett (5) mágnes terének segítségével hosszú, keskeny elektronnyalábot létesítünk. A csőben egy olyan késleltető művonalat (6) helyezünk el, amely mentén az erősítendő hullám olyan módon halad végig, hogy tengelyirányú komponense az elektronnyaláb sebességével közel azonossá válik. Az 1. ábrában késleltető (6) művonalként egyszerű spirálist tüntettünk fel. Az itt végighaladó erősítendő jel csomósítja az elektronnyalábot; a csomósított elektronnyaláb energiájának egy részét átadja a (6) spirálisnak, majd a spirálison fellépő megnövelt jel ismét csomósítja az elektronnyalábot. Ennek a spirális mentén lejátszódó, sokszor ismétlődő folyamatnak eredményeként a spirálisnak a (2) katódtói távolabb eső végén az eredeti bemenő jel megnövekedett amplitúdóval jelentkezik, az ehhez szükséges energiát az elektronnyaláb szolgáltatta. Az elektronnyalábot a (7) kollektor fogja fel, a felerősített jelet pedig a (6) spirális kollektor felőli végéről vezetjük el. A cső működésének pontosabb analízise azt mutatja, hogy a spirális mentén nemcsak á (8) bemenettől a (9) kimenet felé haladó hullám lép fel, hanem olyan irányú is, amely visszafelé a kimenettől a bemenet felé halad. Nyilvánvaló, hogy ilyen hullám már csak azért is fellép, mert a kimenet nincsen tökéletesen illesztve a cső átviteli sávjába eső minden frekvenciára; az energia egy része tehát a kimenetről visszaverődik a bemenet felé és a klasszikus elektroncsövek működéséből jól ismert visszacsatolás analógiájára a csövet begerjeszti. Ennek elkerülésére olyan nagyságon mesterséges csillapítást kell a csőben elhelyezni, amely a kimenettől a bemenet felé haladó hullámot olyan mértékben csillapítja, hogy begerjedes, ne léphessen, fel. A csillapító anyagával, elhelyezésével és nagyságával szemben támasztott követelményeket a következőkben lehet összefoglalni: a) A csillapítónak a cső teljes hosszához képest rövid szakaszon kell fellépnie, tehát a hosszegységre eső (fajlagos) csillapítása nagy legyen. b) A csillapító legyen széles tartományban (1000 MHz nagyságrendben) frekvencia független. c) Maga a csillapító ne okozzon reflexiót, mert az erről származó visszavert hullám is begerjesztheti a csövet. A csillapító helyes méretezése és megfelelő technológiai megoldás megkeresése a haladó hullámú csövek egyik kritikus pontja: ha a csillapítás a szükségesnél kisebb, akkor a cső gerjedésre hajlamos, ha nagyobb, akkor a cső erősítése számottevően csökken, minthogy a csillapító az erősítendő hullámokat is csillapítja. Különösen jelentős problémát okoz főleg tömeggyártásnál a csillapító reflexió mentességének biztosítása. A haladóhullámú csövek leggyakrabban alkalmazott kivitelénél, amikor tehát az elektromágneses hullámnak az elektronok sebességére történő lelassítását spirális végzi, az elektromágneses tér koncentrációja a spirális közelében legnagyobb és ettől távolodva rohamosan csökken. Ezért a szokásos megoldások annak érdekében, hogy a csillapító elég közel lehessen a spirálishoz, a csillapítót magát a vákuumtérbe