Die Erfindung betrifft eine Mikrowellen-Verstärkerröhre mit zwei Ringresonatoren, von denen der erste als Ansteuerresonator dient und mit Hilfe eines, mit diesem Resonator verbundenen Kathodensystems einen mit der Frequenz eines Steuersignals um die Ringachse umlaufenden Elektronenstrahl erzeugt, bei der der Elektronenstrahl durch eine Gleichspannung beschleunigt wird und in den zweiten, auf die gleiche Frequenz abgestimmten Ringresonator eintritt, in den er ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld influenziert und an den er einen Teil seiner Energie abgibt.

Eine Mikrowellen-Verstärkerröhre dieser Art ist aus der DE-OS 2 947 264 bekannt.

Bei einer solchen als «Trirotron» bezeichneten Röhre dient eine in einem Ringresonator angebrachte Kathodenfläche als Quelle für einen radial austretenden, umlaufenden, speichenförmigen Elektronenstrahl. Durch ein vorgespanntes Gitter am Austrittsspalt des Resonators wird erreicht, dass Elektronen nur am jeweiligen Ort des umlaufenden Maximums der elektrischen Feldstärke den Steuerresonator verlassen. Diese Elektronen werden dann durch ein hohes elektrostatisches Feld beschleunigt und treten radial in den Ausgangs-Ringresonator ein.

Bei einer solchen Mikrowellen-Verstärkerröhre müssen also zwei konzentrisch angeordnete Ringresonatoren mit prinzipiell gleicher Winkelgeschwindigkeit der HF-Phase arbeiten, was nachteilig ist. Weiter stösst bei einer solchen Röhre die Fokussierung des Elektronenstrahls wegen der konzentrisch zueinander angeordneten Resonatoren auf Schwierigkeiten.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass aus der US-PS 2634383 bereits eine Mikrowellen-Verstärkerröhre bekannt ist, mit zwei Ringresonatoren, von denen der erste als Ansteuerresonator dient und mit Hilfe eines mit diesem Resonator verbundenen Kathodensystems einen ringförmigen Elektronenstrahl erzeugt, der durch eine Gleichspannung beschleunigt in den zweiten, auf die gleiche Frequenz abstimmbaren Ringresonator eintritt, in der er ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld influenziert und an den ereinenTeil seiner Energie abgibt, wobei die Ringresonatoren in Richtung der Ringachse übereinander angeordnet sind und der Elektronenstrahl den ersten Ringresonator und den zweiten Ringresonator parallel zu der Ringachse durchtritt.

Ein umlaufender Elektronenstrahl wird bei dieser Röhre nicht erzeugt, sie hat nicht die Wirkungsweise eines «Trirotrons».

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellen-Verstärkerröhre der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die Angleichung der Winkelgeschwindigkeiten der HF-Phase beider Resonatoren keine durch die Geometrie der Röhre bedingte Schwierigkeiten mehr bereitet und ihre maximale Arbeitsfrequenz wesentlich erhöht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Ringresonatoren in Richtung der Ringachse übereinander angeordnet sind und dass der Elektronenstrahl den ersten Ringresonator und den zweiten Ringresonator parallel zu der Ringachse durchtritt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Angleichung der Winkelgeschwindigkeiten der HF-Phasen beider Resonatoren keine geometrisch bedingten Schwierigkeiten mehr bereitet und dass, da die Kathode nicht mehr konzentrisch im Steuerresonator liegt, die obere Frequenzgrenze der Röhre wesentlich angehoben wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass mit konventionellen Methoden ein achsenparalleles Magnetfeld zur Fokussierung des Elektronenstrahls angebracht werden kann, so dass Elektronenstrahlen hoher Raumladung (d.h. niedriger Spanung) anwendbar werden.

Mit einer Röhre nach der Erfindung lässt sich bei der Verstärkung von HF-Signalen ein Wirkungsgrad erreichen (>80%), der deutlich über dem mit Klystrons erreichbaren Wert liegt.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt, teilweise im Schnitt, eine Mikrowellen-Verstärkerröhre gemäss der Erfindung.

Die Röhre besteht aus zwei, in Abstand voneinander übereinanderliegenden Ringresonatoren 1 und 2. Die Ringresonatoren sind durch Isolierringe 9 miteinander verbunden, so dass zwischen den Ringresonatoren eine Beschleunigungsstrecke 7 gebildet ist. Der erste Ringresonator 1 ist mit einer ringförmigen Kathode 3 bzw. 3a versehen, die in einer, mit einem Austrittsspalt versehenen Umhüllung 31 bzw. 32 angeordnet ist.

Diese Kathodenanordnung 3, 31 bzw. 3a, 32 kann entweder - wie dies die linke Hälfte der Figur zeigt - ausserhalb des ersten Ringresonators 1 angeordnet sein, der dann mit einem Eintrittsspalt 11 versehen ist, oder - wie dies die rechte Hälfte der Figur zeigt - innerhalb des ersten Ringresonators 1.

Die aktive Kathodenfläche der Kathodenanordnung kann entweder einen geschlossenen Ring bilden oder aus Segmenten zusammengesetzt sein.

Aus der Kathodenanordnung tritt bei hinreichend grosser HF-Amplitude im ersten Ringresonator der Elektronenstrahl 4 parallel zu der gemeinsamen Achse der Ringresonatoren 1 und 2 aus. Die Elektronen treten dabei bei hinreichend grosser HF-Amplitude im ersten Ringresonator oder Eingangsresonator 1 - dem, wie hier nicht weiter dargestellt, das Steuersignal zugeführt wird - aus diesem aus. Durch eine positive Vorspannung zwischen der Kathodenanordnung 3 und dem Eingangsresonator 1 und weiter durch ein Steuergitter 10, das z.B. im Austrittsspalt 12 des ersten Ringresonators angeordnet sein kann, kann erreicht werden, dass nur am jeweiligen Ort des maximalen elektrischen HF-Feldes Elektronen austreten können.

Der Elektronenstrahl 9 verlässt dann den ersten Ringresonator 1, den Eingangsresonator, dem - wie hier nicht weiter dargestellt - das Steuersignal zugeführt wird, moduliert durch den Austrittsspalt 12.

In dem elektrostatischen Feld der Beschleunigungsstrecke 7 zwischen dem ersten und dem zweiten Ringresonator 1 bzw. 2 wird der Elektronenstrahl 4 beschleunigt und tritt dann durch den Eintrittsspalt 21 in den zweiten Ringresonator 2, den Ausgangsresonator ein.

Aus diesem Resonator wird - wie ebenfalls nicht näher dargestellt - die Ausgangsenergie ausgekoppelt. Der Elektronenstrahl 4 verlässt durch den Austrittsspalt 22 diesen zweiten Ringresonator 2 und wird von einem ebenfalls ringförmigen Kollektor 8 aufgenommen. Falls die Restenergie des Elektronenstrahls 4 nur so gross ist, dass sie von dem zweiten Ringresonator 2 thermisch abgeführt werden kann, kann auf den Austrittsspalt 22 und den Kollektor 8 verzichtet werden. Der Elektronenstrahl 4 trifft dann auf den Boden des zweiten Ringresonators 2 auf.

Mit konventionellen Methoden, z.B. dadurch, dass die Röhre in einen - hier nicht dargestellten - Ringmagneten eingesetzt wird, kann ein zu der Ringachse paralleles Magnetfeld 6 erzeugt werden, das den Elektronenstrahl 4 fokussiert. Dadurch ist es möglich, einen Elektronenstrahl hoher Raumladung, d.h. niedriger Beschleunigungsspannung, bei hohem Strahlstrom zu verwenden.

Mit einer Röhre der hier beschriebenen Art lässt sich eine Dauerstrich-Ausgangsleistung von einigen MW bei einer Frequenz von 500 MHz erzielen.