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Vorrichtung mit einem impulsgetasteten Oszillator und einem vom Oszillator
zu speisenden abgestimmten Belastungskreis Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
mit einem impulsgetasteten Magnetronoszillator oder einem sonstigen impulsgetasteten
Oszillator und einem vom Oszillato,r zu speisenden Belastungskreis, die nur dann
mit gutem Wirkungsgrad arbeitet, wenn die Belastung eine gut angepaßte Impedanz
darstellt.
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Bei linearen, auf de"r Ausnutzung stehender Wellen beruhenden Elektronenbeschleunigern,
bei denen ein impulsgetasteter Magnetronoszillator Verwendung findet, dauert es
verhältnismäßig lange, bis das Resonanzsystem eingeschwungen ist. Während dieses
Einscbwingvorganges wird Leistung nach dem Magnetron reflektiert, wodurch die Betriebsfrequenz
beeinträchtigt und bzw. oder der Wirkungsgrad herabgesetzt werden kann. Zum Erzielen
eines guten Wirkungsgrades und einer geringen Verstimmung des Magnetro-ns muß die
nach. dem Magnettun reflektierte Leistung verringert werden, beispielsweise dadurch,
daß zwischen dem Magnetron und dem Resonanzsystem ein energieabsorbierender Widerstand
vorgesehen wird. Dies hat einen Verlust von 30 bis 401/o der Hochfrequenzleistung
nach beendetem Einschwingvorgang zur Folge.
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Bei linearen, auf der Ausnutzung laufender Wellen beruhenden Beschleunigern,
bei denen Rückkopplung Anwendung findet, dauert es auch längere Zeit, bis das beschleunigende
Feld seinen konstanten Wert erreicht hat. Während dieser Zeit wird ein.Teil der
1\-Iagnetronleistung in der Nachbildungsimpedanz einer Gabelrückkopplungsbrücke
absorbiert, während nahezu keine Leistung nach denn Magnetrom reflektiert wird.
Zum Unterschied gegenüber der energieabsorbierenden Impedanz bei dein auf der Ausnutzung
stehender Wellen beruhenden Beschleuniger a,bisorl>iert diese Nachbildungsinipedanz
nach beendetem Einschwingvo@rgang nahezu keine Leistung.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art mit einer aus dem Hochfrequenzsystem eines auf' der Ausnutzung stehender Wellen
beruhenden Elektronenbeschleunigers bestehenden abgestimmten Belastung zu schaffen,
bei der die erwähnten Nachteile weitgehend behoben werden.
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Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck der Oszillatorausgang über
zwei Gabelschaltungen mit dem abgestimmten Belastungskreis gekoppelt, wobei die
mit deni Oszillator verbundene (erste) Gabelschaltung aus einer mit einer Nachbildungsimpedanz.
versehenen Gabelbrücke mit zwei Eingangsarmen und einem Ausgangsarm besteht und
die an diesen Ausgangsarm angeschlossene (zweite) Gabel eine Verteilergabel ist,
die zur Verteilung der Oszillatorenergie auf den abgestimmten Belastungskreis und
einen Rückkopplungskreis dient, wobei der Rückkopplungskreis einen Ausgang der Verteilergabel
mit einem Eingang der ersten Gabel verbindet.
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Die Verteilergabel besitzt zweckmäßig einen Eingangsarie und zwei
Ausgangsarme, welche letztere über je einen. Verbindungskreis mit der abgestimmten
Belastung bzw. dem Rückkopplungskreis verbunden sind, während der Verbindungskreis
und der Rückkopplungskreis je einen Phasenschieber enthalten.
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Bei passender Ausbildung der Verteilerga,belbesteht diese z. B. aus
einer T-Verbindung. Wenn. jedoch sehr kurze Wellen benutzt werden, kann die Verteilergabel
auch aus einem Hohlleiter mit einem Kopplungsschlitz in seiner Seite bestehen, durch
welchen Schlitz der Rückkopplungskreis angeschlossen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Verteilergabel aus
einer mit einer Nachbildungsimpedanz versehenen Gabelschaltung mit einem Eingangsarm
und -zwei Ausgangsarmen. Eine derartige aus einer Gabelschaltung bestehende Verteilergabel
kann z. B. als Ringgabel ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert,
wobei Fig.1 im Blockschaltbild eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung
mit als erster Gabel einer Ringgabel und als (zweiter) Verteilergabel einem T-Verbindungsstück
darstellt, während Fig. 2 gleichfalls im Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform
zeigt, bei der die beiden Gabeln als Ringgabeln ausgebildet sind.
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In Fig. 1 besteht die Gabelschaltung 1 aus einer Ringgabel mit Eingangsarmen
2 und 4, einer Nach-
Bildungsimpedanz 3 und. einem Ausgangsarm 5.
Der Eingangsarm 2 ist ein Hohlleiter und stellt eine Verbindung mit einem impulsgetasteten
Magn,otronosz,illa; tor 6 her. Die Nachbildungsimpedanz 3 besteht aus einem Hohlleiiter
passend gewählter Länge-. Der Arm 5 ist ein Hohlleiter, der an den Eingangsarm einer
T-Verhindung 7 angeschlossen ist, deren zwei Ausgangsarme, über einen. Hohlleiter
mit der abgestimmten Belastung 8 bzw. über einen aus einem Hohlleiter bestehenden
Rückkopplungskreis mit dem Eingangsarm 4 der Gabelschaltung 1 verbunden sind. Die
abgestimmte Belastung 8 ist das Hochfrequenzsystem eines auf der Ausnutzung stehender
Wellen beruhenden Elektronenbeschleunigers.
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In den an die Ausgangsarme der T-Verbindung angeschlossenen Hohlleiter
bzw. Rückkopplungskreis ist je ein Phasenschieber 9 bzw. 10 eingefügt. Diese Phasenschieber
können jedoch aus dem Hohlleiter selbst bestehen, wobei die Länge des Hohlleiters
in jedem besonderen Falle den Phasenunterschied. zwischen den Spannungen an den
beiden Enden bestimmt.
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Im Betrieb im eingeschwungenen Zustand werden bei geeigneter Bemessung
der Phasen und Amplituden die von den Armen 2 und 4 gelieferten Spannungen bei dem
Arm 5 addiert, während sie sich bei der Nachbildungsimpedanz 3 aufheben, so daß
praktisch keine Leistungsverluste auftreten. Bei der Inbetriebsetzung kann die Regelung
durch Regelung des Phasen.-schiebers 10 (oder durch Regelung der Länge des entsprechenden
Hohlleiters) erfolgen.
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Während der Einschwingung der abgestimmten Belastung 8 wird von dieser
Belastung 8 Leistung reflektiert, wobei ein Teil dieser Leistung in der Nachbildungs,impedanz
3 absorbiert wird, während ein weiterer Teil durch den Arm 2 den Oszillator 6 erreicht.
Die in. den Arm 2 eintretende Leistungsmenge wird bei jedem einzelnen System bei
der Inbetriebsetzung durch Regelung des Phasenschiebers 9 (oder der entsprechenden
Länge) auf ein Mindestmaß beschränkt. Nach beendeter Regelung erreicht höchstens
drei Viertel der reflektierten Leistung den Oszillator 6. Das reicht aus, um ein
schnelles Einschwingen auf die richtige Betriebsfrequenz zu ermöglichen; die- zur
He:rab,setzung der reflektierten Leistung angeführte Dämpfung ist jedoch nur während
des Einschwingvorgangs wirksam. Nach beendetem Einschwingvorgang treten keine Verluste
mehr auf.
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Das beste Leistungsverteilungsverhältnis der Ringgabel 1 ist von dem
Leistungsverteilungsverhältnis der T-Verbin.dung 7 abhängig.
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In Fig. 2 sind die, der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei dieser Ausführungsform ist das T-Verbindungsstück 7 durch, eine
zweite Ringgabel 11 ersetzt. Die zweite Ringgabel 11 besitzt einen Eingangsarm 12,
zwei Ausgangsarme 13 bzw. 15 und eine Nachbildungsimpedanz 14. Der Eingangsarm 12
ist mit dem Ausgangsarm 5 der Ringgabel 1 verbunden, während die Ausgangsarme
15 und 13 je über einen Hohlleiter mit der abgestimmten Belastung 8 bzw. über den
Rückkopplungskreis mit dem Eingangsarm 4 der Ringgabel l verbunden sind. Ebenso
wie bei Fig. 1 enthalten der Hohlleiter zur abgestimmten Belastung 8 und der Rückkopplungskreis
j e einen Phasenschieber 9 bzw. 10. Dieser Hohlleiter und Rückkopplungskreis können
gegebenenfalls auch derart ausgebildet werden, daß die erwünschte Phasenverschiebung
durch Regelung ihrer Länge erzielt wird. Auch hier ist in eingeschwungenem Zustand
die Phasenverschiebung im Rückkopplungskreis 4, 10, 13 derartig, da.ß praktisch
keine Leistung von der Nachbildungsimpedanz 3 absorbiert wird.
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Bei dieser Vorrichtung kann der Einschwingvorgang jedoch als zweistufig
betrachtet werden. Die erste Einschwingstufe erfolgt im Kreis 1, 5, 12, 11, 13,
10, 4 und kann in einem typischen Fall einer 10-cm-Schaltung etwa 1/2o Mikrosekunden
dauern, wobei von der Nachbildungsimpedanz 3 Leistung absorbiert wird. Die zweite
Einschwingstufe liegt in der abgestimmten Belastung 8 und kann unter den gleichen
Verhältnissen etwa 1/2 Mikrosekunden dauern, wobei Leistung von der Nachbildungsimpedanz
14 absorbiert wird.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Phasenverschiebung in der Strecke
15, 9, 8 gleichfalls derart geregelt werden, daß höchstens drei Viertel der von
der abgestimmten Belastung 8 reflektierten Leistung den Oszillator 6 erreicht; diese
Ziffer kann sogar ein Neuntel betragen.
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Zum Erzielen der bestmöglichen Ergebnisse müssen die Leistungsverteilungsverhältnisse
der beiden Ringgabeln 1 und 11 einander gleich sein.