DE102007033823B3 - Wanderfeldröhrenanordnung - Google Patents

Abstract

Für eine Wanderfeldröhrenanordnung, bei welcher eine Auskoppelanordnung eine über ein Vakuumfenster durch die Vakuumhülle geführte Auskoppelleitung enthält, wird vorgeschlagen, dass die Ausgangsleistung der Verzögerungsleitung innerhalb der Vakuumhülle in Teilleistungen aufgeteilt wird, welche auf getrennten Auskoppelleitungen über getrennte Vakuumfenster durch die Vakuumhülle zu einer Außenbeschaltung ausgekoppelt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhrenanordnung mit einer von einer Va kuumhülle umgebenen Verzögerungsleitung und einer Auskoppelanordnung; wie Sie aus der DE 4014377 A1 bekannt ist.
• Wanderfeldröhren enthalten innerhalb einer Vakuumhülle eine Verzögerungsleitung, welche typischerweise als eine Wendelleitung oder, insbesondere für höhere Frequenzen als mehrfach umgelenkte Hohlleiterstruktur ausgeführt ist. Ein in einem Magnetfeld gebündelt geführter und entlang der Verzögerungsleitung in dem innerhalb der Vakuumhülle vorliegenden Hochvakuum fortschreitender Elektronenstrahl tritt mit einem an einer Eingangsseite der Verzögerungsleitung eingespeisten Hochfrequenz(HF)-Signal in Wechselwirkung, wobei das Hochfrequenzsignal als verstärktes HF-Ausgangssignal an einer Ausgangsseite der Verzögerungsleitung abgreifbar und mittels einer Auskoppelanordnung durch die Vakuumhülle zu einer außerhalb von dieser angeordneten Ausgangsbeschaltung, beispielsweise eine Antennenanordnung auskoppelbar ist. Die Auskoppelanordnung enthält eine Auskoppeelleitung und bei deren Durchführung durch die Vakuumhülle eine Abdichtungen Form eines als Vakuumfenster bezeichneten dieleketrischen Materials. Die Hochfrequenz-Auskoppelleitung ist meistens als Koaxialleitung ausgeführt, kann aber auch durch einen Hohlleiter gebildet sein. Mit zunehmender Ausgangsleistung des HF-Ausgangssignals treten höhere elektrische Felder, z. B. zwischen Innenleiter und Außenmantel einer Koaxialleitung, auf, welche zu unerwünschter Sekundärelektronenemission durch sogenanntes Multipaction oder zu Feldüberschlägen in Form einer sogenannten Corona führen können. Solche Effekte können zu Fehlern im HF-Ausgangssignal oder im ungünstigen Fall auch zur Zerstörung der Röhre führen.
• Zur Verringerung solcher Störungen ist es bekannt, durch Veränderung der Abmessungen in der Auskoppelanordnung die auftretenden elektrischen Feldstärken zu reduzieren, was aber insbesondere in niedrigeren HF-Bereichen schwierig ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhrenanordnung anzugeben, bei welcher die Gefahr der genannten störenden Effekte bei höherer Ausgangsleistung reduziert ist.
• Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der gesamten ausgekoppelten Ausgangsleistung auf Teilleistungen auf wenigstens zwei Auskoppelleitungen, welche mit jeweils einem Vakuumfenster durch die Vakuumhülle hindurch geführt sind, werden die auftretenden Feldstärken bei den einzelnen Auskoppelleitungen, insbesondere im Bereich der Vakuumfenster erheblich reduziert. Für die Vakuumfenster selbst kann dabei vorteilhafterweise die erprobte und bewährte Technologie beibehalten werden.
• Die Teilleistungen, welche über die mehreren Auskoppelleitungen ausgekoppelt werden, sind vorteilhafterweise gleich groß. Vorzugsweise sind genau zwei Auskoppelleitungen vorgesehen, welche durch jeweils eines von zwei getrennten Vakuumfenstern hindurchgeführt sind.
• Die Aufteilung der gesamten Ausgangsleistung der Rohre auf Teilleistungen erfolgt vorteilhafterweise mittels einer Leistungsteileranordnung mit einem Eingangstor am Ausgang der Verzögerungsleitung und mehreren voneinander entkoppelten Ausgangstoren.
• In besonders vorteilhafter Ausführungsform erfolgt die Aufteilung der gesamten Ausgangsleistung der Verzögerungsleitung auf die Teilleistungen auf den mehreren, vorzugsweise zwei Auskoppelleitungen mittels eines Wilkinson-Teilers, bei welchem von einem an die Verzögerungsleitung angekoppelten Verzweigungspunkt als Eingangstor zwei Zweigleitungen als Auskoppelleitungen weg führen und die dem Verzweigungspunkt abgewandten Enden der Zweigleitungen als Ausgangsteil über einen Abschlusswiderstand verbunden sind. Die Zweigleitungen bilden vorteilhafterweise in an sich bekannter Art Transformationsleitungen in Form von Viertelwellenlängen-Leitungen bei der Betriebsfrequenz. Durch den Abschlusswiderstand sind die beiden Ausgangstore voneinander entkoppelt. Über die Zweigleitungen ist vorteilhafterweise zugleich eine Impedanzanpassung zwischen dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung und dem Wellenwiderstand einer an die Ausgangstore des Teilers angeschlossenen Außenbeschaltung möglich.
• Die Ausgangstore des Teilers und der Abschlusswiderstand liegen vorteilhafterweise außerhalb der Vakuumhülle. Die Transformationsleitungen sind einschließlich der Vakuumfenster Teil der Auskoppelanordnung.
• Die Verzögerungsleitung weist vorteilhafterweise eine Tiefpasscharakteristik auf und ist vorzugsweise in an sich bekannter Weise als eine Wendelleitung oder eine Ring-Steg-Leitung ausgeführt. Die HF-Auskoppelleitungen sind vorteilhafterweise zumindest teilweise, insbesondere an einem der Verzögerungsleitung zugewandten Abschnitt in Koaxialtechnik ausgeführt und galvanisch mit der Verzögerungsleitung insbesondere einer der vorgenannten Bauformen verbunden. In erster vorteilhafter Ausführung können die Auskoppelleitungen vollständig als Koaxialleitungen ausgeführt sein. In anderer vorteilhafter Ausführung kann auch eine Mischform von Koaxialleitung und Hohlleiter vorgesehen sein, insbesondere in der Weise, dass ein anfänglicher Abschnitt der Auskoppelleitung in Koaxialtechnik ausgeführt ist, dem sich ein Hohlleiterabschnitt anschließt, wobei vorteilhafterweise das dielektrische Vakuumfenster im Bereich des Hohlleiterabschnitts angeordnet ist.
• Die Auskoppelleitungen der Auskoppelanordnung sind vorteilhafterweise in Koaxialtechnik ausgeführt. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei einer Betriebsfrequenz der Wanderfeldröhrenanordnung in einem Bereich unter 8 GHz.
• Die über die getrennten Auskoppelleitungen ausgekoppelten Teilleistungen können in vorteilhafter Ausführung in einer Außenbeschaltung wieder zusammengeführt sein, so dass wie bei Auskopplung über nur eine Auskoppelleitung die gesamte Ausgangsleistung für eine Anwendung zur Verfügung steht. In andere vorteilhafter Ausführung können die getrennt ausgekoppelten Teilleistungen auch getrennt weiter verwertet werden und z. B. Sendeleistungen für zwei getrennte HF-Antennen liefern.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:
• 1 ein Prinzipschaltbild mit einem Wilkinson-Teiler,
• 2 ein Beispiel einer Anordnung zweier Auskoppelleitungen.
• In 1 ist mit VL eine Verzögerungsleitung, insbesondere eine Wendelleitung bezeichnet, welch einen Wellenwiderstand ZL besitze. Ein Auskoppelpunkt AP der Verzögerungsleitung ist mit dem Eingangstor TE eines Wilkinson-Teilers WT verbunden. Ausgangstore T1, T2 des Wilkinson-Teilers weisen jeweils ei nen Wellenwiderstand ZO auf, welcher insbesondere 50 Ohm entsprechend dem in HF-Anwendungen üblichen Wert betragen kann. Die beiden Ausgangstore T1, T2 sind über einen Abschlusswiderstand AW untereinander verbunden, welcher vorzugsweise als reeller Widerstand auf einen Wert 2 ZO ausgeführt ist.
• Die bei einem Wilkinson-Teiler das Eingangstor mit den Ausgangstoren verbindenden Zweigleitungen L1, L2 sind als Viertelwellenlängen-Leitungen ausgeführt und dienen vorteilhafterweise zugleich zur Transformation des Wellenwiderstands Z1 der Verzögerungsleitung VL auf dem Wellenwiderstand ZO an den Ausgangstoren ZO. Die Zweigleitungen besitzen hierfür jeweils z. B. einen Wellenwiderstand mit ZL·ZL = 2·Z1·Z0 und bilden die Auskoppelleitungen. Die Zweigleitungen L1, L2 sind in Vakuumfenstern F1, F2 aus dielektrischem Material durch die Vakuumhülle HU hindurch geführt.
• Die Wendelleitung VL und das Eingangstor TE des Teilers befinden sich in einem von einer Vakuumhülle HU umgebenen Hochvakuumbereich VA. Die Ausgangstore T1, T2 und der Abschlusswiderstand AW befinden sich vorzugsweise außerhalb der Vakuumhülle HU im Umgebungsdruck PU.
• Auf jeder der beiden Zweigleitungen L1, L2 wird die Hälfte der gesamten Ausgangsleitung ausgekoppelt und einer Außenbeschaltung AB, zugeführt, welche insbesondere eine HF-Antennenanordnung enthalten kann. Die über die Auskoppelleitungen L1, L2 durch die Vakuumhülle ausgekoppelten und an den Ausgangstoren T1, T2 zur Verfügung stehenden Teilleistungen können in der Außenbeschaltung wieder zusammengefasst und gemeinsam weiterverarbeitet werden, z. B. als eine einheitliche Speiseleistung für eine Antenne. In anderer Ausführung können die an den Ausgangstoren T1, T2 zur Verfügung stehenden Teilleistungen auch getrennt in der Außenbeschaltung weiter verarbeitet werden, z. B. als Speiseleistungen für zwei getrennte Teilantennen oder Antennenelemente einer Antennenanordnung.
• 2 zeigt schematisch eine vorteilhafte Ausführung des Ausgangsbereichs einer Wanderfeldröhrenanordnung mit einem Wilkinson-Teiler in Koaxial-Ausführung. Zwei Koaxialleitungen K1, K2 sind durch die Vakuumhülle hindurchgeführt, wobei die Durchführungen der Koaxialleitungen K1, K2 durch die Vakuumhülle in an sich bekannter Art so ausgebildet sind, dass dielektrische Vakuumfenster F1, F2 zwischen Außenleiter LA und Innenleiter LI der Koaxialleiter eingefügt sind und die Außenleiter dicht mit der Vakuumhülle verbunden sind.
• In anderer, nicht dargestellter Ausführung kann auch ein erster Abschnitt der Auskoppelleitungen von dem Eingangstor TE aus jeweils als Koaxialleitung ausgeführt sein, welche in einen Hohlleiterabschnitt übergeht, wobei die dielektrischen Vakuumfenster vorzugsweise in dem Hohlleiterabschnitt ausgebildet sind. Die Transformationsleitungen des Teilers sind dann in gemischter Technik ausgeführt.
• Die Innenleiter der Koaxialleitungen K1, K2 sind innerhalb der Vakuumhülle an dem Eingangstor miteinander und mit der Verzögerungsleitung VL verbunden. Die auf den beiden Koaxialleitungen K1, K2 ausgekoppelten Signale sind phasengleich. An den dem Eingangstor bzw. der Verzögerungsleitung abgewandten Enden der die Transformationsleitungen des Wilkinson-Teilers bildenden Koaxialleitungen außerhalb der Vakuumhülle HU sind deren Innenleiter über einen reellen Abschlusswiderstand AW miteinander verbunden.

Claims (9)

1. Wanderfeldröhrenanordnung mit einer von einer Vakuumhülle umgebenen Verzögerungsleitung und einer Auskoppelanordnung, welche mit einer in einem Vakuumfenster durch die Vakuumhülle führenden HF-Auskopplungsleitung HF-Leistung der Verzögerungsleitung zu einer außerhalb der Vakuumhülle angeordneten Ausgangsbeschaltung auskoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelanordnung wenigstens eine weitere in einem weiteren Vakuumfenster durch die Vakuumhülle führende HF-Auskoppelleitung enthält und dass jede der HF-Auskoppelleitungen eine HF-Teilleistung der gesamten Ausgangsleistung zu der Ausgangsbeschaltung auskoppelt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen gleich groß sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen in der Ausgangsbeschaltung wieder zusammengeführt sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen in der Ausgangsbeschaltung getrennt genutzt werden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung der Ausgangsleistung auf die Teilleistungen mittels eines Leistungsteilers erfolgt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsteiler als Wilkinson-Teiler ausgeführt ist, mit zwei von einem Verzweigungspunkt ausgehenden Transformationsleitungen als HF-Auskoppelleitungenund einem Ab schlusswiderstand an den dem Verzweigungspunkt abgewandten Enden der Transformationsleitungen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen einschließlich der Vakuumfenster Teil der Transformationsleitungen sind.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlusswiderstand außerhalb der Vakuumhülle angeordnet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen zumindest teilweise in Koaxialtechnik ausgeführt sind.