Laufzeitröhren
Bild 1: Bildung von Elektronenpaketen durch Geschwindigkeitsmodulation
Bild 1: Bildung von Elektronenpaketen durch Geschwindigkeitsmodulation
durch die statische Anodenspannung
HF-Spannung
des Resonators
Bild 1: Bildung von Elektronenpaketen durch Geschwindigkeitsmodulation
Laufzeitröhren
Als Laufzeitröhren bezeichnet man Röhren, bei denen die Laufzeit der Elektronen
zur Verstärkung bzw. zur Schwingungserzeugung ausgenutzt wird.
Je höher die Hochfrequenz ist, gewinnt in den Röhren für die
Erzeugung/Verstärkung von Hochfrequenz die Laufzeit der Elektronen in der Röhre mehr und mehr
an Bedeutung. Die Umwandlung von Gleichstrom in Hochfrequenz wird durch die Ausnutzung von Laufzeit
und Geschwindigkeitsmodulation der Elektronen sowie von verlustarmen
Hohlraumresonatoren charakterisiert.
Beschleunigung der Elektronen durch die statische Anodenspannung:
Durch die Anodenspannung werden die Elektronen gleichmäßig beschleunigt.
Sie erhalten zu jedem Zeitpunkt eine konstante Geschwindigkeit von v=d/t.
Das zeigt sich in diesem Diagramm als gleichmäßiger Anstiegswinkel.
Einfluss der HF-Spannung des Resonators:
Ein Eingangsresonator wird durch eine hochfrequente Schwingung fremderregt.
Durch das elektrische Feld dieser Schwingung werden die Elektronen entweder zusätzlich beschleunigt (während der positiven Halbwelle)
oder abgebremst (negative Halbwelle). Die schnelleren Elektronen holen die langsameren Elektronen im Laufraum ein.
Ausbildung von Elektronenpaketen:
Durch die unterschiedliche Geschwindigkeit bilden sich Elektronenpakete.
Sie haben eine große hohe Energie durch die hohe Anodenspannung erhalten.
Ein Ausgangsresonator wird durch diese Elektronenpakete zu einer leistungsstarken Schwingung angeregt.
In Linearstrahlröhren verläuft die Richtung des Elektronenstrahls und des statischen elektrischen Feldes zueinander parallel (linear).
Dagegen stehen bei den Kreuzfeldröhren die den Elektronenstrahl beeinflussenden Felder senkrecht zum Elektronenstrahl.
wird benötigt
Magnetron
Stabilotron
Carzinotron
EIK/EIO
wird benötigt
Die folgende Tabelle stellt charakteristische Kenngrößen der in der Radartechnik verwendeten Laufzeitröhren gegenüber. Obwohl die Scheibentriode keine Laufzeitröhre ist, wurde sie in diese Tabelle zum Vergleich mit aufgenommen.
| Klystron | Wanderfeldröhre | EIK/EIO | Magnetron | Karzinotron | Scheibentriode | |
| Frequenzbereich | bis 35 GHz | bis 95 GHz | bis 230 GHz | bis 95 GHz | bis 5 GHz | bis 1,5 GHz |
| Bandbreite | 2 - 4 % | 10 - 20 % | 0,5 - 1 % | wenige Megahertz | 2 GHz | 30 - 50% |
| Ausgangsleistung | bis 50 MW | bis 1 MW | bis 1 kW | bis 10 MW | 1 W | bis 1 MW |
| Leistungsverstärkung | bis 60 dB | bis 50 dB | 40 - 50 dB | - | - | bis 20 dB |
| Funktion | schmalbandiger Leistungsverstärker | breitbandiger, rauscharmer Verstärker | schmalbandiger Höchstfrequenzverstärker und Oszillator | Leistungsoszillator mit einer Sendefrequenz | geregelter Oszillator (VCO) | Verstärker, Oszillator |
Tabelle 1: Laufzeitröhren im Vergleich