DE1016319B - Mechanisch abstimmbares Reflexklystron - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf mechanisch von außen abstimmbare Reflexklystrons zur Erzeugung von Höchstfrequenzenergie im Millimeterbereich.

Die abstimmbaren Reflexklystrons, die in diesem Wellenbereich verwendet werden, weisen im allgemeinen Leistungslücken bei gewissen Frequenzen, d. h. erhebliche Leistungsabfälle auf. Diese Nachteile rühren hauptsächlich von der Ausbildung der mechanischen Abstimmeinrichtung derartiger Klystrons her. Im allgemeinen bewirkt eine solche Abstimmeinrichtung gleichzeitig die Verschiebung des Reflektors und die Verformung einer biegsamen Wand des Hohlraumresonators. Nun ist es schwierig, eine Kraft zur Durchführung dieser Verformung auszuüben, die in jedem Punkt genau senkrecht zur Oberfläche der biegsamen Wand steht. Die sich hieraus ergebende unregelmäßige Verformung bewirkt Schwankungen des Kopplungsgrades zwischen dem Hohlraum und der Last.

Ferner sind die im Mikrowellenbereich verwendeten mechanischen Abstimmeinheiten im allgemeinen vollkommen im Röhrenkolben eingeschlossen, um besser gegen mechanische Schwingungen geschützt zu sein, die einen erheblichen Einfluß auf den Betrieb derartiger Klystrons ausüben. Die Abstimmeinrichtungen werden darum von außen betätigt, und zwar beispielsweise mit Hilfe von Bimetallstreifen, die elektrisch erhitzt werden. Ihre Zuverlässigkeit ist nicht sehr befriedigend.

Es sind bereits Reflexklystrons bekannt, bei welchen der Röhrenkolben an einem Ende durch eine Membran abgeschlossen ist, während der längs der Röhrenachse verschiebbare Reflektorträger fest mit einer nachgiebigen Wand des Hohlraumresonators verbunden ist und die mechanischen Kräfte von außen über die Membran übertragen werden. Bei diesen bekannten Anordnungen ist die den Röhrenkolben abschließende Membran starr mit dem Reflektorträger einerseits und mit der die Verschiebung des Reflektors und der nachgiebigen Wand des Hohlraumresonators steuernden Schraube andererseits verbunden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß jede Verformung der zur Verstellung der Einstellschraube dienenden Muffe, die z. B. von einem Stoß oder ungleichmäßiger Bewegung herrühren kann, auf den Reflektor und auf die verformbare Wand des Hohlraumresonators übertragen wird, so daß die innere Symmetrie der Röhre gestört wird. Außerdem ruht bei den bekannten Anordnungen der gesamte Innenaufbau auf Glimmerplatten, die keine gleichmäßige Ausdehnung zeigen, so daß sich thermisch beeinflußte gegenseitige Verschiebungen der frequenzbestimmenden Teile des Klystrons ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ab-Mechaniscti abstimmbares Reflexklystron

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. April 1954

Jean Bernier und Ta Yeou, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

stimmbares Reflexklystron zu schaffen, dessen Abstimmeinrichtung von außen mechanisch betätigt wird und deren verstellbare Teile vollkommen im Röhrenkolben eingeschlossen sind. Sie soll imstande sein, mit großer Genauigkeit und vollkommener Reproduzierbarkeit kleine Verformungen der Abstimmwand des Hohlraumresonators und kleine Verschiebungen des Reflektors zu bewirken, wobei die Richtung der Kräfte, welche diese Verschiebungen bzw. Verformungen ausüben, stets parallel zur Röhrenachse stehen.

Das erfindungsgemäße Reflexklystron kennzeichnet sich durch eine Abstimmvorrichtung mit den folgenden wesentlichen Teilen:

a) eine biegsame Membran, die eine Abschlußwand des Röhrenkolbens bzw. Vakuumraumes bildet und mittels einer außerhalb des Kolbens befindlichen Vorrichtung verformt werden kann;

b) innerhalb des Röhrenkolbens ein Hohlraumresonator mit biegsamer Wand und ein verschiebbarer Reflektorträger, wobei die biegsame Wand und der Reflektorträger aneinandergeschweißt sind; die biegsame Wand ist so angeordnet, daß sie eine Abstimmung der Resonanzfrequenz des Hohlraums erlaubt;

c) eine Anordnung innerhalb der Röhre, welche die Bewegung des Reflektorträgers längs der Röhrenachse senkrecht zur biegsamen Wand des Hohlraums führt;

d) Mittel, welche die Übertragung der auf die biegsame Membran ausgeübten Kräfte auf den Reflektorträger bewirken, so daß der letztere in Richtung auf die Kathode hin verschoben wird, wobei diese Mittel

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zum Zwecke der Leistungsauskopplung. Auf diesem Zylinder 2 ist ein Teil 3 (Fig. 4) befestigt, der eine mittlere Öffnung 3 O₁ und mehrere am Umfang verteilte Öffnungen 3 b_x aufweist. Die mittlere öffnung 3 a_t ist 5 für den Durchgang des Elektronenstrahls bestimmt. Die verschiedenen Teile der Röhre werden mittels der Öffnungen 3 b_x miteinander verbunden.

Der Teil 3 ist mit einem Belag 3 α aus reinem Silber bedeckt, welche die untere Wand des Resonanzhohl

beispiel des erfindungsgemäßen Reflexklystrons und Fig. 3 bis 11 Schrägbilder gewisser in Fig. 2 dargestellter Teile.

Fig. 1 zeigt den Resonanzhohlraum 110 des Klystrons, der aus zwei rotationssymmetrischen Wänden 30 und 40 besteht. Die Wand 40 ist biegsam und gestattet die Abstimmung des Hohlraums. Diese Wand

Gliedern 3 α und 4 α befinden sich die erwähnten Auskoppelfenster 2 a, die im Zylinder 2 vorgesehen sind.

Ein Teil 5 (Fig. 7) ist mit dem Teil 4 durch Löcher 5b_v welche den Löchern 4 b_t entsprechen, vernietet. Dieser Teil 5 besitzt an seinem oberen Ende eine Anzahl von Ausnehmungen 5 b, welche den Ausnehmungen 4 b entsprechen und mit den letzteren in Ausfluch-

in einer einfachen mechanischen Berührung zwischen der Membran und dem Reflektorträger bestehen, und e) eine Feder als Rückstellkraft zur Verschiebung des Reflektorträgers entgegengesetzt zur obengenannten Richtung.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung. Hierin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundgedankens der erfindungsgemäßen Abstimmvorrich- io raums 1 der Röhre bildet. Ein weiterer Teil 4 (Fig. 5) tung, besitzt in der Nähe seines Umfangs mehrere öff-

Fig. 2 einen Achsenschnitt durch ein Ausführungs- nungen 4 b_i und in seinem Mittelteil eine Anzahl von

Ausnehmungen 4 b. An diesem Teil ist eine zweite Silberwand 4a angelötet, welche den Oberteil des 15 Hohlraums bildet. Diese biegsame Wand (Fig. 6) besitzt eine Anzahl ringförmiger Wellungen 4 c mit einem rechteckigen Querschnitt, welche die Impedanz des Mittelteils 1 α des Hohlraums an diejenige des Umfangteils Ib anpassen. Dieser Teil 4 α ist die biegist an einen Metallzyiinder 60, der mit dem Hohl- 20 same Wand, mit deren Hilfe der Hohlraum abgeraum koaxial ist, angelötet. Der Zylinder 60 ist mit stimmt wird.

der Reflektorelektrode 70 mittels einer isolierenden Die Wand 4 α besitzt eine mittlere öffnung 4 a_t für

Scheibe 150 verbunden und dient so als Träger für den Durchgang des Elektronenstrahls. Diese öffnung diesen Reflektor. Der letztere sitzt auf einer Metall- wird angebracht, nachdem die biegsame Wand 4 α an spindel, die koaxial mit dem Hohlraum angeordnet 25 den Teil 4 angelötet wurde, um zu gewährleisten, daß ist. Der Zylinder 60 kann in einer Führung 50 gleiten. die öffnung in der Röhrenachse bleibt. Zwischen den Diese Führung hat die Gestalt eines Rotationskörpers
und ist mit den erwähnten Teilen koaxial. Sie besitzt
zwei Schultern 510 und 520. Der Zylinder 60 hat zwei
Schultern 600 und 610,, welche sich gegen die Schul- 3°
tern 510 und 520 legen können und hierdurch die Bewegungen des Zylinders 60 begrenzen.

Die Führung 50 ist mit ihrem unteren Teil ebenfalls an die Wand 40 angelötet. Ihr Oberteil ist mit

einer Glaswand 700 verschmolzen, welche röhren- 35 tung stehen, wenn die Teile 4 und 5 zusammengebaut förmig ausgebildet ist. Die Teile 50 und 700 bilden sind. Einige Löcher 4b_x und Sb₁ bleiben offen, um die einen Teil des Röhrenkolbens. Dieser wird an seinem Verbindung zwischen den verschiedenen Teilen der oberen Ende durch eine biegsame Membran 80 abge- Röhre herzustellen. Ferner besitzt der Teil 5 einen schlossen. Die Verformung dieser Membran kann Führungsstift 5 c. Am oberen Ende des Teils 5 ist ein durch einen Knopf 90 eingestellt werden. Die Mem- 4o Teil 11 angebracht, der als Widerlager dient und mit bran 80 liegt an einen kuppeiförmigen Teil 140 an, der Löchern 11 b versehen ist. mit dem Reflektorträger 60 aus einem Stück besteht.
Der Zylinder 60 hat ferner einen ringförmigen Vorsprung 630. Zwischen den Widerlagern 630 und 510
ist eine Schraubenfeder 100 angebracht. Schließlich 45 Sein unteres Ende 6 α ist an den Mittelteil der biegist eine Verbindung 210 vorgesehen, über welche dem samen Wand 4a angeschweißt, deren Verformung Reflektor die erforderliche Vorspannung zugeführt
werden kann.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wenn der

Knopf 90 eine abwärts gerichtete Kraft auf die Mem- 5° hierdurch die Längsbewegung des Teils 6 begrenzen, bran 80 ausübt, wird der Teil 140-60 nach unten ver- Ferner verhindert ein Führungsschlitz 6 g·, in den der schoben, und zwar wegen der Führung 50 in einer Stift 5 c eingreift, eine Drehung des Teils 6 um seine Richtung, die mit der Röhrenachse übereinstimmt. Achse.

Der Reflektor 70 wird somit gesenkt, und gleichzeitig Auf den Teil 6 ist eine Mutter 12 aufgeschraubt,

wird die Wand 40 durch den Reflektorträger 60 ver- 55 die mit einem kuppeiförmigen Teil 14 fest verbunden formt. Die auf die Wand 40 ausgeübten Kräfte wirken ist. Eine Feststellschraube 13 verhindert Drehungen stets parallel zur Röhrenachse. Wenn der Knopf 90 dieser Mutter. Der Teil 14 trägt mittels einer Glasnach oben verschoben wird, hält die Feder 100 die Be- einschmelzung 15 den Reflektor 7 des Klystrons, rührung zwischen dem Kuppelteil 140 und der Mem- Der Reflektor kann sehr leicht mittels einer Lehre

bran 80 aufrecht. Die von der Feder 100 ausgeübten 60 zentriert und in die richtige Entfernung von der AbKräfte wirken aufwärts in Richtung der Röhrenachse. stimmembran gebracht werden, wenn er durch die Fig. 2 ist ein Achsenschnitt durch ein Klystron mit Glasperle 15 mit dem Reflektorträger verschmolzen der erfindungsgemäßen Abstimmeinrichtung, das rota- wird.

tionssymmetrisch aufgebaut ist. Alle seine Teile sind Zwischen dem Widerlager 11 und der Mutter 12 bekoaxial mit einem Zylinder aus der unter dem 65 findet sich eine Schraubenfeder 10., welche den Re-Handelsnamen Kovar bekannten Legierung. Die an- flektorträger 6 und den Mittelteil der Membran 4 a deren Metallteile des Klystrons sind ebenfalls aus nach oben drückt.

Kovar, falls nicht anders angegeben. Der Außen- An den Teil 2 ist ein rohrförmiger Glaskolben 50

mantel 2 ist in Fig. 3 in verkleinertem Maßstab schau- angeschmolzen, der oben durch die Membran 8 abgebildlich dargestellt. Er besitzt zwei Glasfenster 2 a 7° schlossen ist. Der Mittelteil der letzteren legt sich

Zwischen den Ausnehmungen 5 b und 4 b kann der Teil 6 α eines zylindrischen Bauteils 6 (Fig. 8) gleiten. Der letztere ist mit einer axialen Bohrung versehen.

hierdurch bewirkt werden kann. Der Teil 6 hat zwei an seinem Umfang angebrachte Schultern 60 und 61, welche sich gegen die Teile 5 bzw. 4 legen können und

gegen den kuppeiförmigen Teil 14. Ein durch Hartlötung mit der Membran verbundener Knopf 9 dient zur Abwärtsbewegung der Anordnungen 6 und 7. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist hiernach leicht erkennbar.

In dem kuppeiförmigen Teil 14 ist eine isolierte Durchführung 26 zur Zuführung der Spannung zum Reflektor vorgesehen.

Der Elektronenstrahlerzeuger der Röhre ist ebenfalls koaxial mit dem Teil 2 angeordnet. Hierzu ist to ein Hohlzylinder 19 koaxial zu dem Teil 2 durch Streben 27 und 28 starr mit demselben verbunden. Die Lage der Kathode 17 und der Wehneltelektrode 18 a und 18 b zum Zylinder 19 wird durch eine Feder 23 und zwei Scheiben 21 und 21' aus Glimmer (Fig. 9 und 10) festgelegt. Die Wehneltelektrode besteht aus zwei Teilen 18 a und 18 & (Fig. 11). Der Teil 18 a ist abnehmbar, um die Anbringung der Scheibe 21 zu gestatten. Der Teil 18 α ist auf der Drehbank hergestellt. Seine Innenfläche hat die Gestalt von zwei koaxial aneinander anschließenden Kegelmänteln, welche ein vollkommenes Aufeinanderpassen der Teile der Wehneltelektrode gewährleisten. Alle auf der Seite des Elektronenstrahlerzeugers angeordneten Teile sind durch eine Mutter 25 fest mit dem Hauptteil des Klystrons verbunden. Eine Anordnung aus Abstandsstücken und Quarzscheiben hält die Kathode in der richtigen Stellung zur Wehneltelektrode. Die Anode 20 ist in den Zylinder 19 eingepaßt.

Die Lage aller Teile der Röhre ist somit in bezug auf den Zylinder 2 festgelegt. Es sei darauf hingewiesen, daß alle Metallteile der Röhre (abgesehen von den Wänden des Hohlraumresonators, die aus Silber bestehen, und den Federn, die aus Molybdän hergestellt sind) im wesentlichen aus demselben Material (Kovar) bestehen, so daß jede Verformung infolge von Ausdehnungsunterschieden beim Ausheizen vermieden wird, da Kovar praktisch denselben Ausdehnungskoeffizienten wie Glas hat. Die Silberwände des Hohlraumresonators sind elektrisch an massive Kovarteile angeschweißt. Ferner beachte man, daß die Fenster 2 a den Außenteil des Hohlraums abschließen und seinen Gütefaktor nicht beeinflussen.

Claims (3)

Patentansprüche·

1. Mechanisch abstimmbares Reflexklystron für Millimeterwellen, in welchem eine Membran den Röhrenkolben bzw. Vakuumraum an einem Ende abschließt, in welchem der längs der Röhrenachse verschiebbare Reflektorträger fest mit einer biegsamen Wand des im Vakuumraum befindlichen Hohlraumresonators verbunden ist und in welchem die mechanischen Kräfte von außen über die Membran übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Kontaktpunkt zwischen Reflektorträger (6,14) und der Membran (8) vorhanden ist, daß eine Schraubenfeder (10) innerhalb des Röhrenkolbens den Reflektorträger gegen die Membran drückt und daß eine Führung (5) vorgesehen ist, welche jede Abweichung aus der axialen Richtung ausschließt und die Verschiebung des Reflektorträgers nach beiden Richtungen begrenzt.

2. Reflexklystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile der Röhre koaxial zu einem den Entladungsraum umschließenden Hohlzylinder (2) angeordnet und in bezug auf diesen zentriert sind, wobei dieser Hohlzylinder einen Teil des Röhrenkolbens bildet.

3. Reflexklystron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (2), die Wehneltelektrode (18 a, 18&), die Beschleunigungsanode (20), der Reflektor und der Reflektorträger (6) aus der unter dem Namen Kovar bekannten Legierung bestehen, während die Wände des Hohlraumresonators aus Silber bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften :
Deutsche Patentschriften Nr. 807 957, 835 766;
französische Patentschrift Nr. 893 109;
USA.-Patentschrift Nr. 2 454 306.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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