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Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine Hohlrohrleitung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine Hohlrohrleitung, bei der die letzte Windung der Wendelleitung mit einem Antennenröhrchen, das sich koaxial zur Achse der Wendelleitung von dem der Stirnseite der Wendelleitung gegenüberliegenden Wandungsteil der Hohlrohrleitung bis auf einen Abstand von ungefähr der Wendelsteigung vor die Wendelleitung erstreckt, galvanisch verbunden ist.
Bei Wanderfeldröhren mit einer Wendelleitung ist es bekannt, die Wendelleitung an den die Hochfrequenzenergie führenden Ein- und Ausgangshohlleiterüber ein Antennenröhrchen anzukoppeln. Das Antennenröhrchen ist dabei koaxial zur Achse der Wendelleitung angeordnet und erstreckt sich von dem der Stirnseite der Wendelleitung gegenüberliegenden Wandungsteil der Hohlrohrleitung bis knapp vor die Wendelleitung. Der Abstand zwischen der letzten Windung der Wendelleitung und dem Antennenröhrchen, die galvanisch miteinander verbunden sind, liegt in der Grössenordnung der Wendelsteigung.
Die Ankopplung der Wendelleitung an den Ein- und Ausgangshohlleiter mittels eines Antennenröhrchens hat wesentliche Vorteile hinsichtlich der Strahlführung, insbesondere am kathodenseitigen Wendelende. Eine Verbiegung des Elektronenstrahls beim Durchqueren der Hohlrohrleitung wird durch die abschirmenae Wirkung des den Strahl symmetrisch umgebenden Antennenröhrchens vermieden. Der schmale Spalt zwischen dem Antennenröhrchen und der Wendelleitung wirkt praktisch nicht störend.
Ausserdem schirmt das Antennenröhrchen die Haltestäbe für die Wendelleitung gegen den Elektronenstrahl ab. Das Antennenröhrchen ergibt jedoch zusammen mit der Vakuumhülle der Röhre und den Haltestäben für die Wendelleitung erhebliche Kapazitäten, die die Ankopplungsanordnung schmalbandig machen. Eine breitbandige Anordnung der Wendelleitung an den Ein- und Ausgangshohlleiter muss aber gefordert werden, weil bekanntlich die Bandbreite der Ankopplung die Bandbreite der gesamten Röhre bestimmt.
Ein weiteres Problem bei der Ankopplung der Wendelleitung einer Wanderfeldröhre an eine Hohlrohrleitung besteht darin, dass bei den üblicherweise sehr hohen Betriebsfrequenzen der Wellenwiderstand der Hohlrohrleitung wesentlich kleiner als der Wellenwiderstand der Wendelleitung ist. Es muss also in einem breiten Frequenzband der Wellenwiderstand der Hohlrohrleitung auf den Wellenwiderstand der Wendelleitung transformiert werden, wenn man die Hohlrohrleitung an die Wendelleitung reflektionsarm und breitbandig anpassen will.
Zur Lösung der geschilderten Probleme wird bei einer Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine Hohlrohrleitung, bei der die letzte Windung der Wendelleitung mit einem Antennenröhrchen, das sich koaxial zur Achse der Wendelleitung von dem der Stirnseite der Wendelleitung gegenüberliegenden Wandungsteil der Hohlrohrleitung bis auf einen Abstand von ungefähr der Wendelsteigung vor die Wendelleitung erstreckt, galvanisch verbunden ist, erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass eine zylindrische Metallscheibe, die den Raum zwischen der Wendelleitung und der Vakuumhülle der Röhre im wesentlichen ausfüllt, das Ende der Wendelleitung über eine Länge, die grösser als ein Viertel der Wendelwellenlänge bei mittlerer Betriebsfrequenz ist, in geringem Abstand umgibt.
Das von der zylindrischen Metallscheibe umgebene Wendelende wirkt als ein Transformationselement,
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das zwischen das Antennenröhrchen und die eigentliche Wendelleitung geschaltet ist. Dieses Transformationselement ersetzt die sonst bei Ankopplungsanordnungen mit Antennenröhrchen üblichen Transforrratoren in Form von Wendelstücken mit variabler Steigung, die in fertigungstechnischer Hinsicht schwierig reproduzierbar sind.
Aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1081157 ist es an sich bekannt, bei einer Anordnung zur kapazitiven Ankopplung einer Wendelleitung an eine übliche Hochfrequenzleitung ein Metallgebilde vorzusehen, das das Wendelende in geringem Abstand umgibt. Dabei liegt jedoch die Eintauchtiefe des Wendelendes in das Metallgebilde nur in der Grössenordnung der Wendelsteigung der letzten Windung. Vor allem ist aber das Ende des Wendeldrahtes nicht über ein Antennenröhrchen, sondern direkt entweder mit , dem Innenleiter einer Koaxialleitung oder mit einem der Stirnseite der Wendelleitung gegenüberliegenden zweiten Metallgebilde verbunden. Bei der letztgenannten Massnahme, die bei der Ankopplung an eine Hohlrohrleitung verwendet wird, muss das Ende des Wendeldrahtes exzentrisch zur Achse der Wendelleitung geführt sein, um Raum zum Passieren des Elektronenstrahls zu lassen.
Dieses parallel zur Strahlachse angeordnete Ende des Wendeldrahtes kann erhebliche Strahlverbiegungen verursachen. Ausserdem fehlt im , Bereich vor der Wendelleitung eine Abschirmung des Strahls gegenüber den Haltestäben der Wendelleitung, so dass eine störende statische Aufladung dieser Haltestäbe praktisch unvermeidbar ist.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei sind alle Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, weggelassen. Es zeigen : Fig. 1 eine bekannte An- kopplung der Wendelleitung einer Wanderfeldröhre an eine Hohlrohrleitung, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Ankopplung in schematischer Darstellungsweise, die Fig. 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel für die zylindrische Metallscheibe nach der Erfindung.
Die bekannte Ankopplung am kathodenseitigen Ende einer Wanderfeldröhre nach Fig. 1 ist im Prinzip der Auskopplung am Ausgang der Wanderfeldröhre gleich. Die Wendelleitung 1, die an den Eingangshohlleiter 2 angekoppelt werden soll, ist zwischen Quarzstäben 3 gehaltert, die gleichzeitig als Träger einer reflexionsfreien Dämpfungsschicht dienen können. Dabei sollen drei Quarzstäbe 3 symmetrisch zur Achse der Wendelleitung angeordnet sein. Die letzte Windung der Wendelleitung ist mit einem koaxial zur Wendelleitung angeordneten Antennenröhrchen 4 galvanisch verbunden. Das Antennenröhrchen 4 reicht von der der Stirnseite der Wendelleitung 1 gegenüberliegenden Wandung des Eingangshohlleiters 2, die eine Durchbrechung 7 zum Durchtritt des Elektronenstrahls aufweist, bis knapp vor die Wendelleitung.
Der Abstand zwischen dem Antennenröhrchen 4 und der letzten Windung der Wendelleitung l liegt in der Grössenordnung der Wendelsteigung. Der Eingangshohlleiter 2 ist durch einen Kurzschluss 5 abgeschlossen.
Zwischen der Wendelleitung 1 bzw. dem Antennenröhrchen 4 und dem Eingangshohlleiter 2 ist die Vakuumhülle 6 der Röhre, die z. B. aus Glas besteht, angeordnet.
Um den Wellenwiderstand ZW der Wendelleitung, der in der Grössenordnung von 200 Ohm liegt, auf den Wellenwiderstand ZH der Hohlrohrleitung, der in der Grössenordnung von 100 Ohm liegt, zu transformieren, muss zwischen dem Eingangshohlleiter und der Wendelleitung ein Transformationselement geschaltet werden, das einen Wellenwiderstand ZT nach der üblichen Transformationsbedingung
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benden Kapazität C in Serie liegt. Die Kapazität C wird nämlich durch die parallel zu ihr liegende Induktivität LK des Kurzschlusses 5 nur teilweise kompensiert, so dass eine Restkapazität verbleibt, die durch die Induktivität LT kompensiert werden soll.
Ein Transformationselement, das diese Bedingungen in einem breiten Frequenzband erfüllt, ist durch eine zylindrische Metallscheibe zu realisieren, die das Wendelende in geringem Abstand über eine Länge umgibt, die grösser als ein Viertel der Wendelwellenlänge bei mittlerer Betriebsfrequenz ist. Diese Eintauchtiefe der Wendelleitung in die zylindrische Metallscheibe bewirkt die Breitbandigkeit des Transformationselementes. Die Verengung der äusseren metallischen Umgebung der Wendelleitung durch die zylindrische Metallscheibe verkleinert den Wellenwiderstand des Wendelendes auf den gewünschten Wellenwiderstand ZT und erzeugt eine genügend hohe Induktivität LT. Die Induktivität LT bildet mit der Kapazität C einen Serienschwingkreis, dessen Ortskurve bekanntlich gegensinnig zur Ortskurve des Parallelkreises aus LK und C verläuft.
Die Ankopplung ist also in einem breiten Band frequenzunabhängig.
Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Einkopplung einer Wanderfeldröhre. Die Auskopplung würde wieder im Prinzip gleich sein. Die über das Antennenröhrchen 4 mit dem Eingangshohlleiter 2 verbundene Wendelleitung 1 wird im Bereich ihrer letzten Windungen von einer zylindrischen Metallscheibe 8 umgeben. Die Länge der zylindrischen Metallscheibe soll grösser als ein Viertel der Wendelwellenlänge bei mittlerer Betriebsfrequenz sein. Das von der zylindrischen Metallscheibe 8 umgebene
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Wendelende wirkt dabei als breitbandiges Transformationselement zwischen dem Eingangshohlleiter 2 und der eigentlichen Wendelleitung 1.
Eine besonders stabile Röhrenkonstruktion erhält man, wenn man die
Einkopplung mitderAuskopplung durch einen die Vakuumhülle 6 der Röhre in dichtem Abstand umgeben- den Hohlzylinder 9 verbindet.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer zylindrischen Metallscheibe nach der Erfindung.
Dabei ist in Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 3 dargestellt. Der Durchmesser des Loches 11 in der zylindrischen Metallscheibe 10 ist etwas grösser als der Durchmesser der Wendelleitung. Die Löcher
12,13 und 14 haben den Durchmesser der die Wendelleitung halternden Quarzstäbe 3 nach Fig. 1. Die
Metallscheibe 10, die z. B. aus Titan besteht, kann mit den Quarzstäben fest verbunden werden. Die Länge 1 der Metallscheibe 10 wird wieder grösser als ein Viertel der Wendelwellenlänge ^W gewählt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine Hohlrohrleitung, bei der die letzte Windung der Wendelleitung mit einem Antennenröhrchen, das sich koaxial zur Achse der Wen- delleitung von dem der Stirnseite der Wendelleitung gegenüberliegenden Wandungsteil der Hohlrohrlei- tung bis auf einen Abstand von ungefähr der Wendelsteigung vor die Wendelleitung erstreckt, galvanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Metallscheibe (8), die den Raum zwischen der Wendelleitung (1) und der Vakuumhülle (6) der Röhre im wesentlichen ausfüllt, das Ende der Wendel- leitung über eine Länge, die grösser als ein Viertel der Wendelwellenlänge bei mittlerer Betriebsfrequenz ist, in geringem Abstand umgibt.