Laufzeitröhre
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Mit Laufzeitröhre bezeichnet man in der Hochfrequenztechnik Mikrowellenröhren, deren Arbeitsprinzip auf der Laufzeit der Elektronen beruht. Als Kreuzfeldröhren werden diejenigen Laufzeitröhren genannt, bei denen ein zusätzliches starkes magnetisches Feld kreuzweise zum elektrischen Feld steht. Bei Linearstrahlröhren wird ein eventuelles zusätzliches magnetisches Feld höchstens zur Fokusierung des Elektronenstrahls verwendet.
[Bearbeiten] Funktion
Unter anderem in Rundfunkröhren und Kathodenstrahlröhren wird die Dichte des Elektronenstroms gesteuert (Dichtesteuerung). Bei diesen ändert sich die Elektrodenspannung während der Elektronenlaufzeit zwischen ihnen kaum. Die Abstände der Elektroden können jedoch nicht beliebig klein gemacht werden, sodass die Dichtesteuerung bei hohen Frequenzen nicht mehr anwendbar ist.
Bei Laufzeitröhren nutzt man dagegen diesen Laufzeit-Effekt gezielt aus:
Ein Steuerfeld sorgt zunächst für eine Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstromes. Nach einer bestimmten Laufzeit entsteht daraus eine Dichtemodulation, d.h. es bilden sich im Elektronenstrom dünnere und dichtere Bereiche, weil schnellere Elektronen langsamere überholen. Ordnet man in diesem Bereich Elektroden an, kann man an ihnen durch die kapazitive Wirkung der Elektronen-Raumladung HF-Energie entnehmen.
Die Elektroden können die Form von Drahtwendeln, gelochten Hohlraumresonatoren oder Schlitzen haben.
[Bearbeiten] Anwendung
Folgende Röhren zählen zu den Laufzeitröhren:
- das Amplitron, eine dem Magnetron ähnelnde Verstärkerröhre;
- das Klystron, eine sog. Triftröhre, zur Verstärkung hoher Leistungen (Mehrkammerklystron) oder als Oszillator (Reflexklystron)
- die Wanderfeldröhre, eine sog. Lauffeldröhre, zur Verstärkung in der Radioastronomie und zur Satellitenkommunikation
- das Magnetron, ein starker Mikrowellengenerator, in Radargeräten und in Mikrowellenherden
- IOTs (Inductive Output Tubes) für UHF-Sender u. a. des terrestrischen Fernseh-Sendernetzes
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 | Magnetron | Carcinotron | Scheibentriode | |
| Frequenzbereich | bis 10 GHz | bis 20 GHz | bis 20 GHz | bis 5 GHz | bis 800 MHz |
| Bandbreite | 2 - 4 % | 10 - 20 % | wenige MHz | 2 GHz | 30 - 50% |
| Ausgangsleistung | bis 50 MW | bis 1 MW | bis 10 MW | 1 W | bis 1 MW |
| Leistungsverstärkung | bis 60 dB | bis 50 dB | bis 20 dB | ||
| Funktion | schmalbandiger Leistungsverstärker | breitbandiger, rauscharmer Verstärker | Leistungsoszillator mit einer Sendefrequenz | geregelter Oszillator (VFO) | Verstärker, Oszillator |
