Wanderfeldröhre

Wạn|der|feld|röh|re 〈f. 19〉 Elektronenröhre zur Erzeugung von breiten Frequenzbändern von höchsten Frequenzbereichen

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Wanderfeldröhre,

 

TWT [Abkürzung für englisch travelling wave tube »Wanderwellenröhre«], lineare Laufzeitröhre für Mikrowellen im Frequenzbereich 1 bis 20 GHz. Bei der Wanderfeldröhre wird ein sehr fein fokussierter Elektronenstrahl von etwa 10 keV und 1 A in das fortschreitende elektromagnetische Feld der zu verstärkenden Hochfrequenzwelle eingeschossen, die auf einer Verzögerungsleitung läuft. Bei der meist als Verzögerungsstruktur verwendeten Wendelleitung (Helix) ergibt sich der Verzögerungsfaktor aus folgender Beziehung: axiale Phasengeschwindigkeit ist gleich Phasengeschwindigkeit längs Leitung mal Wendelsteigung durch Wendelumfang. Der Elektronenstrahl wird, in Umkehrung des Vorgangs beim Linearbeschleuniger, simultan paketiert und gebremst; dabei wird seine kinetische Energie in Feldenergie der Welle umgewandelt. Bevor der Strahl zu langsam wird, um weiter synchron mit der Welle zu laufen, verlässt er die Verzögerungsstruktur und läuft in den »Kollektor«. Wenn er dabei durch ein statisches elektrisches Feld abgebremst wird, kann ein Teil der restlichen Strahlungsenergie zur Gleichspannungsversorgung der Injektion zurückgewonnen werden; der Wirkungsgrad der Wanderfeldröhre kann dadurch auf bis zu 40 % gesteigert werden. Als Ausgangsleistung werden im Dauerstrichbetrieb 1 kW und im Pulsbetrieb einige 100 kW erreicht. Wanderfeldröhren mit Helixstruktur für kleine bis mittlere Leistung haben Verstärkungen von 20-30 dB bei großer Bandbreite (bis zu zwei Oktaven). Für hohe Leistungen wird eine thermisch robustere Verzögerungsstruktur aus gekoppelten Resonatoren verwendet (Bandbreite 10 bis 20 %). - Wegen der bei besonderen Wanderfeldröhren hohen zu erwartenden Lebensdauer (um 100 000 Stunden) werden sie trotz ihrer unhandlichen Länge oft in Satelliten verwendet.