DE102007062277A1 - Schaltung zur Energieabschaltung für einen Wanderfeldröhrenkörper - Google Patents

Schaltung zur Energieabschaltung für einen Wanderfeldröhrenkörper Download PDF

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David E. Torrance Lewis
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/34Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for

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Abstract

Eine Vorrichtung beinhaltet eine Wanderfeldröhre mit einer Elektronenkanone, die eine Kathode aufweist. Die Vorrichtung weist ferner eine erste Leistungsversorgung zum Einrichten eines ersten elektrischen Potentials zwischen der Kathode und einer Anode und zum Bereitstellen eines Betriebsstromes zu der Kathode auf, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Verzögerungsstruktur mit einem Durchgang, durch den hindurch der Elektronenstrahl verläuft. Die Vorrichtung weist ferner eine zweite Leistungsversorgung zum Bereitstellen einer Spannung für eine strahlfokussierende Elektrode auf, um zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode ein elektrisches Potential einzurichten. Die Vorrichtung beinhaltet ferner ein Schalt-Modul, das mit der ersten Leistungsversorgung und der zweiten Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei das Schalt-Modul einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode bereitstellt, und wobei der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn ein Vorspannstrom unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Wanderfeldröhrensysteme und betrifft insbesondere Systeme und Verfahren zum Schützen von Wanderfeldröhrensystemen, wenn die Leistung der Kathode der Wanderfeldröhre abgeschaltet wird.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Wanderfeldröhren sind dazu in der Lage, Mikrowellensignale über einen beträchtlichen Frequenzbereich (z. B. 1–90 GHz) bei relativ hohen Ausgangsleistungen (z. B. >10 Megawatt), relativ großen Signalverstärkungen (z. B. 60 dB) und über relativ große Bandbreiten (z. B. >10%) zu verstärken und zu erzeugen.
  • In einer Wanderfeldröhre erzeugt eine Elektronenkanone einen Strahl aus Elektronen, die durch eine Verzögerungsstruktur hindurch gerichtet und von einem Kollektor aufgefangen werden. Die Elektronenkanone erzeugt den Strahl aus Elektronen, indem zwischen einer Kathode und einer Anode ein elektrisches Potential erzeugt wird. Aus der Kathode emittierte Elektronen werden in Richtung auf die Anode beschleunigt, und zwar aufgrund des elektrischen Potentials zwischen der Anode und der Kathode. Die Verzögerungsstruktur beinhaltet generell entweder einen Schraubenleiter oder eine Schaltung mit gekoppelten Kavitäten, wobei ein Signaleingangs- und ein Signalausgangsport an gegenüberliegenden Enden der Struktur angeordnet sind. Der Elektronenstrahl wird in eine Öffnung der Verzögerungsstruktur hinein, durch die Verzögerungsstruktur hindurch und aus einer weiteren Öffnung der Verzögerungsstruktur hinaus gerichtet. Eine strahlfokussierende Struktur, die die Verzögerungsstruktur umgibt, erzeugt ein axiales Magnetfeld, das den Elektronenstrahl innerhalb der Verzögerungsstruktur hält.
  • Ein an einem der Ports angelegtes Mikrowellensignal breitet sich entlang der Verzögerungsstruktur hin zu dem anderen Port aus, und zwar mit einer projizierten bzw. projektierten Axialgeschwindigkeit, die deutlich niedriger ist als die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum. Wenn die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls so eingestellt ist, dass sie ähnlich ist der projektierten Axialgeschwindigkeit des Mikrowellensignals, das sich entlang der Verzögerungsstruktur ausbreitet, findet eine Wechselwirkung zwischen den Feldern des Mikrowellensignals und des Elektronenstrahls statt, um auf diese Weise Energie von dem Elektronenstrahl auf das Mikrowellensignal zu übertragen, wodurch das Mikrowellensignal verstärkt wird.
  • Eine Wanderfeldröhre kann als ein Verstärker verwendet werden, indem ein Mikrowellensignal in den Signaleingangsport der Verzögerungsstruktur eingekoppelt wird. Das Mikrowellensignal breitet sich in der gleichen Richtung wie der Elektronenstrahl in Richtung hin zu dem Signalausgangsport aus und wird verstärkt, indem aus dem Elektronenstrahl Energie extrahiert wird. Als Ergebnis dieses Energieaustausches verliert der Elektronenstrahl Energie, was die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls verringert.
  • Während des Betriebs speichert die Leistungsversorgung eines Wanderfeld- bzw. Wanderwellenröhrensystems eine große Menge an Energie. Wenn das Wanderfeldröhrensystem abgeschaltet wird, muss das System die Energie ableiten, ohne Komponenten des Wanderfeldröhrensystems zu beschädigen. Dieses Problem ist umso schwieriger, da neuere Wanderfeldröhrensysteme dazu entwickelt sind, zum Betrieb größere Energiemengen zu erfordern. Zusätzlich hierzu neigen Wanderfeldröhrensysteme, die Komponenten einsetzen, die feinere Strukturen verwenden (z. B. schraubenförmige Strukturen, die hergestellt sind unter Verwendung von Drähten mit kleinen Durchmessern („fine gage wires")), zu Schäden, wenn das Wanderfeldröhrensystem abgeschaltet wird und die in dem System gespeicherte Energie abgeführt werden muss.
  • Daher besteht eine Notwendigkeit nach Systemen und Verfahren zum Bereit stellen von Wanderfeldröhrensystemen, die in dem System gespeicherte Energie auf eine Art und Weise ableiten, die das Risiko minimiert, dass Komponenten des Systems beschädigt werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt ein Wanderfeldröhrensystem, das Komponenten einer Wanderfeldröhre schützt, wenn das System abgeschaltet wird. Genauer gesagt stellt die Erfindung gemäß einer Ausführungsform ein System bereit, um den Strompfad zwischen einer Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode unter bestimmten Betriebsbedingungen außer Kraft bzw. außer Betrieb zu setzen. Der Strompfad wird außer Kraft gesetzt („disabled"), wenn das System abgeschaltet wird, um die Wanderfeldröhre (z. B. die Verzögerungsstruktur) zu schützen, indem die Energiemenge minimiert wird, die von der Kathode und/oder einem elektronischen Leistungsaufbereiter in die Wanderfeldröhre hinein entladen wird.
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt eine Vorrichtung, die eine Wanderfeldröhre beinhaltet, die eine Elektronenkanone mit einer Kathode aufweist. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine erste Leistungsversorgung zum Einrichten eines ersten elektrischen Potentials zwischen der Kathode und einer Anode und zum Bereitstellen eines Betriebsstromes für die Kathode, um einen Strahl aus Elektronen zu erzeugen. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Verzögerungsstruktur mit einem Durchgang, durch den hindurch der Elektronenstrahl verläuft. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine zweite Leistungsversorgung zum Bereitstellen einer Spannung für eine strahlfokussierenden Elektrode, um zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode ein elektrisches Potential einzurichten. Die Vorrichtung beinhaltet ferner ein Schaltmodul, das mit der ersten Leistungsversorgung und mit der zweiten Leistungsversorgung gekoppelt ist. Das Schaltmodul stellt einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode bereit, und der Strompfad wird außer Kraft gesetzt, wenn ein Vorspannstrom („biasing current") unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt. Bei einigen Ausführungsformen wird eine einzelne Leistungsversorgung verwendet, die Schaltkreise beinhaltet, die die Funktionalität sowohl der ersten Leistungsversorgung als auch der zweiten Leistungsversorgung verkörpern.
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines Wanderfeldröhrensystems. Das Verfahren beinhaltet das Verbinden eines Schaltmoduls mit wenigstens einer Leistungsversorgung, die eine Kathode mit einer ersten Spannung versorgt und eine strahlfokussierende Elektrode mit einer zweiten Spannung versorgt. Ein Betriebsstrom, der zu der Kathode fließt, stellt einen Vorspannstrom für das Schaltmodul dar, das einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode einrichtet. Das Verfahren beinhaltet auch das Außerkraftsetzen (z. B. durch Manipulieren des Schaltmoduls) des Strompfades zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode, wenn der Vorspannstrom sich auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Niveaus reduziert.
  • Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet die wenigstens eine Leistungsversorgung eine erste Leistungsversorgung zum Zuführen der ersten Spannung zu der Kathode und eine zweite Leistungsversorgung zum Zuführen der zweiten Spannung zu der strahlfokussierenden Elektrode. Bei einigen Ausführungsformen wird der Strompfad in Antwort darauf außer Kraft gesetzt, dass die Leistungsversorgung abgeschaltet wird. Bei einigen Ausführungsformen verhindert das Schaltmodul, dass an der Kathode gespeicherte Energie in die Verzögerungsstruktur entladen wird, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen leitet das Schaltmodul Energie um, die in der Kathode gespeichert ist, so dass die Energie nicht in die Wanderfeldröhre sondern in wenigstens eine elektrische Komponente (z. B. Widerstand) entladen wird, die in der Leistungsversorgung angeordnet ist, und zwar dann, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, eine Potentialdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung einzurichten, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, einen durch die Kathode fließenden Strom zu beenden bzw. abzu schalten, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ein Spannungsschwellenniveau überschreitet, das für die Wanderfeldröhre charakteristisch ist. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, einen Strom, der zu der Kathode fließt, zu beenden, wenn die erste Spannung ein erstes Spannungsschwellenniveau überschreitet und die zweite Spannung ein zweites Spannungsschwellenniveau überschreitet. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, die zweite Spannung mit einem Schaltungselement in dem Schaltmodul zu steuern, um zu verhindern, dass die zweite Spannung die erste Spannung um mehr als einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren, einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode außer Kraft zu setzen, wenn der zu der Kathode fließende Betriebsstrom sich unterhalb eines vorbestimmten Niveaus befindet.
  • Die Erfindung stellt gemäß einem weiteren Aspekt eine Schaltung bereit, die ein Schaltmodul beinhaltet. Das Schaltmodul ist mit wenigstens einer Leistungsversorgung zum Versorgen einer Kathode mit einem Betriebsstrom gekoppelt. Der Betriebsstrom beinhaltet einen Vorspannstrom, um einen Strompfad zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode einzurichten, wobei der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn der Vorspannstrom sich unterhalb eines vorbestimmten Niveaus befindet.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird verhindert, dass an der Kathode gespeicherte Energie sich in eine Verzögerungsstruktur einer Wanderfeldröhre entlädt, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet die wenigstens eine Leistungsversorgung eine erste Leistungsversorgung, um ein erstes elektrisches Potential zwischen der Kathode und einer Anode einzurichten, und eine zweite Leistungsversorgung, um ein zweites elektrisches Potential zwischen der Kathode und der fokussierenden Elektrode einzurichten. Bei einigen Ausführungsformen beendet die zweite Leistungsversorgung das Bereitstellen von Strom zu der strahlfokussierenden Elektrode, und zwar in Antwort darauf, dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen endet der Betriebsstrom der Kathode in Antwort darauf, dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, bzw. wird abgeschaltet.
  • Der Betriebsstrom der Kathode kann beendet werden, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ein Spannungsschwellenniveau überschreitet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Kathodenstrom der Wanderfeldröhre beendet, wenn die erste Spannung ein erstes Spannungsschwellenniveau überschreitet und die zweite Spannung ein zweites Spannungsschwellenniveau überschreitet. Die Spannungsversorgung kann eine Hochfrequenzschalt- oder eine Resonanz-Leistungsversorgung sein.
  • Die Erfindung stellt gemäß einem weiteren Aspekt ein Wanderfeldröhrensystem bereit. Das System beinhaltet eine Wanderfeldröhre, die eine Elektronenkanone mit einer Kathode beinhaltet. Das System beinhaltet auch ein Schaltmodul. Das Schaltmodul besitzt einen ersten Zustand, bei dem Strom zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode fließen kann, wenn eine Leistungsversorgung eine erste Spannung für die Kathode und eine zweite Spannung für die strahlfokussierende Elektrode bereitstellt. Das Schaltmodul besitzt ferner einen zweiten Zustand, der verhindert, dass Strom zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode fließt, wenn die Leistungsversorgung die erste Spannung für die Kathode nicht mehr bereitstellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird im Betrieb in dem zweiten Zustand eine Spannung zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode begrenzt, und zwar durch ein Schaltungselement oder eine Spannungsklemme („voltage clamp"). Bei einigen Ausführungsformen wird eine Spannung zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode durch eine Spannungsklemme („voltage clamp") begrenzt, die es ermöglicht, dass ein gewisser Strom das Schaltmodul umgeht („bypass").
  • Die Erfindung stellt gemäß einem weiteren Aspekt ein Wanderfeldröhrensystem bereit. Das System beinhaltet eine Wanderfeldröhre, die eine Elektronenkanone mit einer Kathode zum Erzeugen eines Elektronenstrahls beinhaltet. Das System beinhaltet ferner Mittel zum Steuern eines Strompfades zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode, und zwar derart, dass der Strompfad eingerichtet wird, wenn ein der Kathode von einer Leistungsversorgung bereitgestellter Betriebsstrom einen Vorspannstrom (der von der Kathode an die strahlfokussierende Elektrode bereitgestellt wird) beinhaltet, der oberhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt, und derart, dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn der Vorspannstrom unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt.
  • Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und aus den Ansprüchen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung als auch die Erfindung selbst ergeben sich deutlicher aus der nachstehenden illustrativen Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, die nicht notwendigerweise maßstäblich ist.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Wanderfeldröhrensystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ist eine Darstellung eines Abschnittes einer schematisch dargestellten elektrischen Schaltung, die in Verbindung mit einem Wanderfeldröhrensystem verwendet wird, und zwar gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 3A ist eine grafische Darstellung der Energieentladung in einer Wanderfeldröhre ohne Verkörperung von Prinzipien der Erfindung; und
  • 3B ist eine grafische Darstellung der Energieentladung in einer Wanderfeldröhre unter Verkörperung von Prinzipien der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Wanderfeldröhrensystems 100, das Prinzipien der Erfindung verkörpert bzw. beinhaltet. System 100 beinhaltet eine Wanderfeldröhre 124, eine Elektronenkanone 104, eine Verzögerungsstruktur 108 und einen Kollektor 110 mit wenigstens einer Kollektorelektrode 112. Das System 100 beinhaltet ferner einen elektronischen Leistungsaufbereiter 156 zum Bereitstellen von Energie für die Wanderfeldröhre 124 und für Komponenten hiervon. Die Verzögerungsstruktur 108 beinhaltet einen Signaleingangsport 116 und einen Signalausgangsport 120. Typischerweise umschließt ein (nicht gezeigtes) Gehäuse die Komponenten der Wanderfeldröhre 124 und schützt diese.
  • Die Elektronenkanone 104 beinhaltet eine Kathode 128 und eine Anode 132. Im Betrieb wird zwischen der Kathode 128 und der Anode 132 ein elektrisches Potential angelegt, und zwar mittels des elektronischen Leistungsaufbereiters 156. Der elektronische Leistungsaufbereiter 156 weist eine Vielzahl von Ausgängen auf. Die Ausgänge des elektronischen Leistungsaufbereiters 156 beinhalten eine Verbindung 180 und eine Verbindung 184. Der elektronische Leistungsaufbereiter 156 richtet das elektrische Potential ein, indem ein elektrisches Potential zwischen der mit der Kathode 128 verbundenen Verbindung 180 und der Verbindung 184 eingerichtet wird, die mit der Anode 132 gekoppelt ist (die gegenüber der Kathode 128 elektrisch isoliert ist).
  • Die Kathode 128 erzeugt und emittiert einen Elektronenstrahl 152 in Antwort auf das angelegte elektrische Potential. Bei einer Ausführungsform wird zwischen der Kathode 128 und der Anode 132 ein Potential angelegt, das größer ist als einige Tausend Volt, um den Elektronenstrahl 152 zu erzeugen. Die Kathode 128 wird relativ zu der Anode 132 auf eine große negative Spannung eingestellt, um den Elektronenstrahl 152 zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen wird ein optionales Heizelement 160 verwendet, um die Kathode 128 zu beheizen, um einen Elektronenfluss zu initiieren und/oder aufrecht zu erhalten, der von der Kathode 128 emittiert wird, um den Elektronenstrahl 152 zu erzeugen. Der elektronische Leistungaufbereiter 156 stellt dem Heizelement 160 Energie über eine Verbindung 176 bereit, um zu veranlassen, dass das Heizelement 160 die Kathode 128 beheizt.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das Heizelement 160 notwendig, um die Kathode 128 auf eine geeignete Temperatur zu erwärmen, bevor die hohe Spannung an die Kathode 128 angelegt wird, und um die Temperatur während des Betriebs aufrechtzuerhalten. Bei einigen Ausführungsformen arbeitet das Wanderfeldröhrensystem 100 nicht gut oder kann katastrophal beschädigt werden, wenn eine hohe Spannung an die Kathode 128 angelegt wird, wenn die Kathode 128 noch nicht auf eine geeignete Temperatur aufgewärmt ist.
  • Die Verzögerungsstruktur 108 ist benachbart zu der Elektronenkanone 104 angeordnet, derart, dass der Elektronenstrahl 152 durch einen Durchgang 136 in der Verzögerungsstruktur 108 hindurch verläuft. Die Verzögerungsstruktur 108 beinhaltet generell eine schraubenförmige („helical") Struktur oder eine Schaltung mit gekoppelten Kavitäten. Im Betrieb wird ein Mikrowellensignal in die Verzögerungsstruktur 108 über den Eingangsport 116 der Verzögerungsstruktur 108 eingeführt. Das Mikrowellensignal bereitet sich entlang der Verzögerungsstruktur 108 mit einer axialen Geschwindigkeit aus, die deutlich kleiner ist als die Lichtgeschwindigkeit. Die axiale Geschwindigkeit ist beispielsweise eine Funktion der elektrischen und geometrischen Eigenschaften der Verzögerungsstruktur 108. Das Verhältnis der axialen Geschwindigkeit zu der Geschwindigkeit im freien Raum wird häufig als der Geschwindigkeitsfaktor der Verzögerungsstruktur 108 bezeichnet.
  • Der Geschwindigkeitsfaktor der Verzögerungsstruktur 108 und das elektrische Potential zwischen der Kathode 128 und der Anode 132 werden so gewählt, dass die elektrischen Felder des Mikrowellensignals mit dem Elektronenstrahl 152 in der Verzögerungsstruktur 108 Wechselwirken. Die Wechselwirkung zwischen dem Mikrowellensignal und dem Elektronenstrahl 152 führt zu einer Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls 152, und es wird von dem Elektronenstrahl 152 Energie auf das Mikrowellensignal übertragen, wodurch das Mikrowellensignal verstärkt wird, wohingegen die Geschwindigkeit der Elektronen in dem Elektronenstrahl 152 verringert wird. Das verstärkte Mikrowellensignal tritt aus dem Ausgangsport 120 der Verzögerungsstruktur 108 aus. Die Elektronen in dem Elektronenstrahl 152, die durch den Durchgang 136 der Verzögerungsstruktur 108 hindurchgehen, werden von der Kollektorelektrode 112 des Kollektors 110 aufgefangen. Der Kollektor 110 wird auf einer negativen Gleichspannung gehalten, beispielsweise auf –11kV bei einer Ausführungsform. Der elektronische Leistungsaufbereiter 156 stellt dem Kollektor 110 die Gleichspannung über eine Verbindung 172 bereit. An den Kollektor 110 können alternative Gleichspannungsgrößen angelegt werden.
  • Um ein Beispiel zu geben: das in den Eingangsport 116 eingeführte Mikrowellensignal pflanzt sich anfangs nahe der Lichtgeschwindigkeit fort und muss auf die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls 152 verringert bzw. abgebremst werden, der sich etwa mit 10% bis etwa 50% der Lichtgeschwindigkeit fortpflanzt. In einer Verzögerungsstruktur 108, die eine Schraubenstruktur beinhaltet, wandert das Mikrowellensignal entlang des generell kreisförmigen/spiralförmigen Pfades der Schraube bzw. Helix. Der Elektronenstrahl 152 wandert um eine Distanz von etwa einer Steigung/Windung („Pitch") der Schraubenstruktur, wobei es sich hierbei um eine kleinere Distanz als die einer Umkreisung des kreisförmigen Pfades der Schraubenstruktur handelt. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des Mikrowellensignals etwa auf die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls 152 reduziert, so dass Energie von dem Elektronenstrahl 152 auf das Mikrowellensignal übertragen werden kann, während diese in Wechselwirkung miteinander stehen.
  • Eine Koppelhohlraumschaltung (oder -struktur) bzw. eine Schaltung mit gekoppelten Kavitäten kann alternativ hierzu in der Verzögerungsstruktur 108 verwendet werden. Bei einer Koppelhohlraumschaltung wandert das Mikrowellensignal entlang der inneren Oberflächen der Hohlräume der Koppelhohlraumschaltung, während der Elektronenstrahl 152 durch Öffnungen zwischen benachbarten Hohlräumen hindurch verläuft. Das Mikrowellensignal wandert über eine größere Distanz als der Elektronenstrahl 152, wodurch das Mikrowellensignal relativ zu dem Elektronenstrahl 152 verlangsamt wird.
  • Das Wanderfeldröhrensystem 100 beinhaltet auch eine strahlfokussierende Struktur 164, die generell koaxial zu der Verzögerungsstruktur 108 angeordnet ist und wenigstens einen Abschnitt hiervon umgibt. Die strahlfokussierende Struktur 164 erzeugt ein axiales magnetisches Feld entlang der Achse 168 der Wanderfeldröhre, das in einer Richtung senkrecht zu der Wanderrichtung des Elektronenstrahls 152 wirkt. Das axiale magnetische Feld wirkt auf das System 100 so, dass Elektronen in dem Elektronenstrahl 152 veranlasst werden, in der Verzögerungsstruktur 108 auf eine solche Art und Weise gehalten zu werden, dass der Elektronenstrahl 152 einen engen bzw. sehr schmalen Pfad beibehält. Bei Abwesenheit von einer oder mehreren strahlfokussierenden Strukturen 164 würden die Elektronen in dem Elektronenstrahl 152 dazu neigen, sich gegenseitig abzustoßen, wodurch der Elektronenstrahl 152 divergieren würde.
  • Die strahlfokussierende Struktur 164 kann beispielsweise ein Strom führender Elektromagnet („solenoid") sein. Bei dieser Ausführungsform stellt der elektronische Leistungsaufbereiter 156 der Spule des Elektromagneten der strahlfokussierenden Struktur 164 einen Stromfluss bereit, und zwar über eine Verbindung 168. Der Stromfluss in der Spule induziert das axiale magnetische Feld, das auf den Elektronenstrahl 152 wirkt. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet die strahlfokussierende Struktur 164 einen Stapel bzw. eine Reihe von Permanentmagneten und erfordert keinen Stromfluss aus dem elektronischen Leistungsaufbereiter 156, um ein magnetisches Feld zu erzeugen, das auf den Elektronenstrahl 152 wirkt.
  • Wanderfeldröhren beinhalten manchmal auch eine zweite Anode (nicht gezeigt), die zwischen der Kathode 128 und der Verzögerungsstruktur 108 angeordnet ist, wobei diese zweite Anode als eine Ionenfalle verwendet wird. Während des Betriebs ionisiert der Elektronenstrahl 152 Restgasmoleküle in der Wanderfeldröhre 124. Die erzeugten Ionen driften in Richtung hin zu der Elektronenkanone 104 und werden in Richtung hin zu der Kathode 128 beschleunigt, wo sie die Kathode 128 kontaminieren und den Betrieb des Systems stören. Die Ionenfalle wird dazu verwendet, die erzeugten Ionen abzustoßen, um zu verhindern, dass die Ionen die Kathode 128 bombardieren, wodurch ein frühzeitiges Altern der Kathode 128 und/oder eine Verringerung der System-Performance verhindert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird die Anode 132 als die Ionenfalle verwendet und richtet ferner das elektrische Potential zwischen der Anode 132 und der Kathode 128 ein, um den Elektronenstrahl 152 zu erzeugen. Der elektronische Leistungsaufbereiter 156 legt relativ zu der Kathode 128 eine niedrige Spannung (z. B. 0 V oder Masse) an, um das elektrische Potential zwischen der Kathode 132 und der Anode 128 einzurichten. Damit die Anode als eine Ionenfalle wirkt, legt der elektrische Leistungsaufbereiter 156 eine niedrige positive Spannung (z. B. +200 Volt) an die Anode 132 an. Das elektrische Potential von +200 Volt, das an die Anode 132 angelegt wird, stößt Ionen, die in der Verzögerungsstruktur 108 erzeugt werden, von der Anode 132 ab. Die Ionen sind positiv geladene Moleküle, die gebildet werden durch die Wechselwirkung des Elektronenstrahls 152 mit Restgasmolekülen in der Verzögerungsstruktur 108. Da die Anode 132 auf einer positiven Spannung (z. B. +200 Volt bei einer Ausführungsform) gehalten wird und da die Ionen positiv geladen sind, wirkt die Anode 132 als eine elektrische Barriere, die verhindert, dass Ionen in Richtung hin zu der Kathode 128 wandern (die ein großes negatives elektrisches Spannungspotential relativ zu den positiv geladenen Ionen besitzt).
  • Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Wanderfeldröhrensystem 100 eine Vielzahl von Kollektorelektroden, die jeweils auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential relativ zu dem Rahmen (z. B. Gehäuse) der Wanderfeldröhre 124 liegen, um Elektronen auf unterschiedlichen elektrischen Potentialniveaus aufzufangen. Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Wanderfeldröhrensystem 100 eine Vakuumionenpumpe, um erzeugte Ionen aufzufangen.
  • Bei einigen Ausführungsformen beinhaltet das Wanderfeldröhrensystem 100 eine Strahlfokuselektrode 190, die in enger Nachbarschaft zu der Kathode 128 angeordnet ist. Die Strahlfokuselektrode 190 steuert die Form des beschleunigenden elektrischen Feldes des Elektronenstrahls 152 in einem Bereich nahe der Kathode 128, was eine verbesserte Elektronenstrahlemission aus der Kathode 128 bereitstellt, bei der es leichter ist, den Fokus und die Eingrenzung des Elektronenstrahls 152 innerhalb der Verzögerungsstruktur 108 aufrechtzuerhalten. Die Fokuselektrode 190 ist durch ein Spannungssignal vorgespannt, das der Fokuselektrode 190 aus dem elektronischen Leistungsaufbereiter 156 bereitgestellt wird, und zwar über eine Verbindung 194. Die Fokuselektrode 190 ist auf eine niedrige negative Spannung in Bezug auf die Kathode 128 vorgespannt. Bei einer Ausführungsform ist die Fokuselektrode auf einen Wert zwischen etwa –5 Volt und etwa –20 Volt vorgespannt. Zusätzlich zur Verbesserung der Strahlfokussierung kann der Elektronenstrahl der Wanderfeldröhre durch Vorspannen der Fokuselektrode 190 in Bezug auf die Kathode 128 auf ein hinreichend hohes negatives Potential (z. B. –500 Volt bei einer Ausführungsform) abgeschaltet werden. Dies ist eine nützliche Eigenschaft der Fokuselektrode 190, die häufig zum Steuern des Ein/Aus-Zustandes des Elektronenstrahls 152 verwendet wird.
  • 2 ist eine Darstellung eines Abschnittes eines elektrischen schematischen Schaltdiagramms eines elektronischen Leistungsaufbereiters 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der elektronische Leistungsaufbereiter 200 kann beispielsweise in dem Wanderfeldröhrensystem 100 der 1 verwendet werden (als der elektronische Leistungsaufbereiter 156 in 1). Der elektronische Leistungsaufbereiter 200 beinhaltet eine Hochspannungsstufe 204 zum Anlegen einer großen negativen Gleichspannung an die Kathode (z. B. die Kathode 128 der 1) des Wanderfeldröhrensystems, und zwar über eine Verbindung 216. Die Hochspannungsstufe 204 richtet ein elektrisches Potential zwischen der Kathode und der Anode des Wanderfeldröhrensystems ein. Bei einigen Ausführungsformen ist die Hochspannungsstufe eine Hochfrequenz-Schaltnetzteilstufe oder eine Resonanz-Netzteilstufe („resonant power supply stage").
  • Der elektronische Leistungsaufbereiter 200 beinhaltet ferner drei Transformatoren 224, 228 und 232. Der erste Transformator 224 stellt Energie für die Hochspannungsstufe 204 bereit, um die große negative Gleichspannung an der Verbindung 216 einzurichten, die mit der Kathode des Wanderfeldrbhrensystems gekoppelt ist. Der zweite Transformator 228 stellt Energie für ein Heizelement (nicht gezeigt) bereit, das die Kathode erwärmt (z. B. das Heizelement 160 der 1, das die Kathode 128 erwärmt). Der zweite Transformator 228 stellt auch eine Ansteuerspannung für eine Vorspannungsleistungsversorgung 208 für die Fokuselektrode bereit. Die Vorspannungsversorgung 208 für die Fokuselektrode stellt eine Vorspann-Spannung für die Fokuselektrode der Wanderfeldröhre bereit (z. B. die Fokuselektrode 190 der 1), und zwar über eine Verbindung 220.
  • Die Primärschaltung 236 des dritten Transformators 232 ist mit der letzten Windung des ersten Transformators 232 gekoppelt (d. h. der Windung, die den vollen Kathodenbetriebsstrom verarbeitet). Die Sekundärschaltung 240 des dritten Transformators 232 ist mit einer Schalt-Schaltung oder einem Schalt-Modul 212 verbunden. Das Schalt-Modul 212 beinhaltet eine Vielzahl von elektrischen Komponenten, beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Dioden und einen MOSFET 244.
  • Wenn im Betrieb ein elektrisches Potential zwischen der Kathode und der Anode des Wanderfeldröhrensystems eingerichtet ist, liefert die Hochspannungsstufe 204 einen Betriebsstrom für die Kathode, um den Elektronenstrahl zu erzeugen. In diesem Modus ist das Schalt-Modul 212 derart konfiguriert, dass die Kathode einen Vorspannstrom an das Schalt-Modul 212 liefert, und zwar über eine Verbindung 252. Der Vorspannstrom richtet einen Strompfad zwischen der Kathode, die mit der Verbindung 216 gekoppelt ist, und der Vorspannungsversorgung 208 für die Fokuselektrode ein, wobei die Vorspannungsversorgung 208 mit der Verbindung 220 gekoppelt ist.
  • Wenn der elektronische Leistungsaufbereiter 200 abgeschaltet wird, beendet der Hochspannung-Transformator 224 seinen Dienst und der Ausgang 256 beginnt sich aufgrund von Strömen in der Wanderfeldröhre (z. B. zwischen der Kathode und Kollektoren als auch der Kathode und der Verzögerungsstruktur) zu entladen. Die Kathodenspannung bewegt sich in die positive Richtung. Bei Abwesenheit der Funktionalität, die durch das Schalt-Modul 212 bereitgestellt wird, würde in der Hochspannungsstufe 204 gespeicherte Energie in die Wanderfeldröhre fließen, wo sie beispielsweise den schraubenförmigen Leiter der Wanderfeldröhre beschädigen kann.
  • Demgemäß funktioniert diese Technologie so, dass der Energiestrom aus dem elektronischen Leistungsaufbereiter 200 und/oder aus der Kathode in die Wanderfeldröhre begrenzt oder außer Kraft gesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform wird dann, wenn der Kathodenstrom (z. B. der Strom, der durch die Primarschaltung 236 des dritten Transformators 232 fließt) einen Schwellenwert überschreitet, der MOS-FET 244 in dem Schalt-Modul 212 eingeschaltet. Bei dieser Ausführungsform wird der Schwellenwert auf der Grundlage des Wicklungsverhältnisses („turns ratio") des dritten Transformators 232 und auf der Grundlage von Werten von elektrischen Komponenten in dem Schalt-Modul 212 bestimmt. Im Betrieb wird dann, wenn der Kathodenstrom unter den Schwellenwert fällt, der MOSFET 244 abgeschaltet, und zwar durch das Schalt-Modul 212.
  • Bei einer Ausführungsform wird der Schwellenwert (der An/Aus-Schwellenwert des Schalt-Moduls 212) auf einen Wert von etwa 50% des Kathodenbetriebsnennstromes eingestellt. Der Betriebsnennstrom der Kathode wird beispielsweise auf der Grundlage der Konstruktion der Kathode, der Anode, der Wanderfeldröhre, des elektronischen Leistungsaufbereiters und der gewünschten Signalausbreitung und Verstärkungscharakteristika des Wanderfeldröhrensystems und der Anwendung bestimmt, in der dieses verwendet wird (z. B. in einem Telekommunikations-Satellitensystem).
  • Bei Vorhandensein des Schalt-Moduls 212 wird der MOSFET 244 abgeschaltet (ähnlich wie hier beschrieben), wenn der elektronische Leistungsaufbereiter abge schaltet wird. In diesem Zustand wirkt jegliche Kapazität an der Verbindung 220 (gekoppelt mit dem Ausgang der Fokuselektrode) in Bezug auf Masse so, dass die Kapazität versucht, die Spannung an der Verbindung 220 auf ihrer Betriebsnennspannung aufrecht zu erhalten. Wenn die Impedanz des Schalters 244 groß genug und die Kapazität groß genug sind, entlädt sich die Strahlfokuselektrode mit einer langsameren Rate als der elektronische Leistungsaufbereiter 200 und die Kathode. Beispielhafte Impedanzen liegen zwischen etwa 50 MΩ und 10 oder mehr GΩ, und zwar in Abhängigkeit von der Bauteilauswahl. Beispielhafte Kapazitäten liegen zwischen etwa 50 Picofarad und 3000 oder mehr Picofarad.
  • Dieser Zustand bzw. diese Bedingung ermöglicht es, dass sich die Kathodenspannung positiv in Bezug auf die Strahlfokuselektrode bewegt, was den Fluss eines Stromes in den Wanderfeldröhren-Elektronenstrahl verringert. Während die Kathodenspannung ihre positive Entladung fortsetzt, wird die Spannung zwischen der Kathode und der Fokuselektrode schließlich groß genug, um den Elektronenstrahlstrom vollständig zu beenden. Nachdem dies auftritt, entlädt sich die verbleibende, in der Kathode und dem elektronischen Leistungsaufbereiter 200 gespeicherte Energie anschließend langsam in beispielsweise elektrische Komponenten (z. B. einen Widerstand) in dem elektronischen Leistungsaufbereiter 200. Auf diese Weise wird die Energieabgabe bzw. -dissipation in die Wanderfeldröhre oder Komponenten hiervon minimiert und stellt einen kleinen Bruchteil der Gesamtenergie dar, die in dem elektronischen Leistungsaufbereiter 200 gespeichert war.
  • Alternative Systeme und Verfahren können verwendet werden, um die Entladung von Energie in Komponenten der Wanderfeldröhre zu minimieren, und zwar gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung. Beispielsweise könnte ein alternatives Schalt-Modul verwendet werden, das auf Spannungen oder Spannungsdifferenzen in dem Wanderfeldröhrensystem anspricht. Ferner können bei einigen Ausführungsformen mehr als ein MOSFET 244 in dem elektronischen Leistungsaufbereiter 200 verwendet werden. Beispielsweise sind bei einigen Ausführungsformen zwei MOSFETs 244 in dem Schalt-Modul 212 in Reihe enthalten, um die Spannung zu reduzieren, die ansonsten über einem einzelnen MOSFET angelegt würde.
  • In Bezug auf 1 liefert in einer alternativen Ausführungsform der elektronische Leistungsaufbereiter 156 eine erste Spannung an die Kathode 128 über eine Verbindung 180 und eine zweite Spannung an die Fokuselektrode 190. Wenn das Wanderfeldröhrensystem 100 arbeitet, fließt der Elektronenstrahl 152 und die Größen der ersten und der zweiten Spannung sind generell stabil. Wenn das Wanderfeldröhrensystem 100 abgeschaltet wird, können sich die Größen der ersten und der zweiten Spannung ändern. Auf diese Weise kann ein Schalt-Modul dazu konfiguriert sein, den Strompfad zwischen der Kathode 128 und der Vorspannungsversorgung für die Fokuselektrode (z. B. die Vorspannungsversorgung 208 für die Fokuselektrode in 2) außer Kraft zu setzen, die mit der Fokuselektrode 190 verbunden ist, um die Größe der ersten und der zweiten Spannung zu verändern (z. B. wenn die erste Spannung einen ersten Schwellenwert überschreitet und die zweite Spannung einen zweiten Schwellenwert überschreitet). Die Schwellenwertniveaus können auf einer oder mehreren Charakteristika der Wanderfeldröhre beruhen, (z. B. Spannungs- oder Stromführungskapazität der Verzögerungsstruktur). Beispielsweise kann das Schalt-Modul beispielsweise durch MOSFETs und andere elektronische Komponenten gebildet sein, die beispielsweise in dem elektronischen Leistungsaufbereiter 156 angeordnet sind.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Schaltmodul dazu konfiguriert sein, den Strompfad zwischen der Kathode und der Vorspannungsversorgung 208 für die Fokuselektrode auf der Grundlage der Größe (oder einer Änderung der Größe) der ersten Spannung, der zweiten Spannung oder der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Spannung außer Kraft zu setzen. Bei einer Ausführungsform verhindert das Schalt-Modul durch Außerkraftsetzen des Strompfades zwischen der Kathode und der Vorspannungsversorgung 208 für die Fokuselektrode, dass die zweite Spannung die erste Spannung um mehr als einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt ist, wenn das Wanderfeldröhrensystem abgeschaltet wird.
  • Zu Darstellungszwecken wurde ein Experiment ausgeführt, um die Energiemenge zu messen, die in eine Wanderfeldröhre entladen wird, wenn das Wanderfeld röhrensystem abgeschaltet wird. 3A ist eine grafische Darstellung eines Diagramms 300 der Energieentladungsergebnisse, die erhalten werden unter Verwendung des elektronischen Leistungsaufbereiters 200 der 2 ohne das Schalt-Modul 212, und zwar in einem Wanderfeldröhrensystem (z. B. dem Wanderfeldröhrensystem 100 der 1). Die linke Y-Achse 304 des Diagramms 300 ist die Spannung an der Kathode (also die Spannung an der Verbindung 216 der 2). Die rechte Y-Achse 308 des Diagramms 300 ist die Energie (in der Einheit von Joules), die in die Wanderfeldröhre entladen wird. Der Wanderfeldröhrenrahmen-Strom (Strom durch den Rahmen bzw. das Gehäuse der Wanderfeldröhre 124) wurde mittels eines Stromfühlers überwacht, der mit einem Oszilloskop verbunden war. Die Wellenform der Kathodenspannung und der Rahmenstrom wurden aufgenommen, als der elektronische Leistungsaufbereiter 200 abgeschaltet wurde. Die sich ergebenden Oszilloskopverlaufe wurden in einer Datendatei gespeichert. Dann wurde die Rahmenenergie aus diesen Verlaufen berechnet, und zwar durch Integrieren der Kathodenspannung über der Zeit, und zwar multipliziert mit dem Rahmenstrom. Die X-Achse 312 des Plots 300 ist eine Zeitachse (in der Einheit von Sekunden).
  • Das Wanderfeldröhrensystem wurde bei etwa –0,001 Sekunden abgeschaltet. 3A zeigt, dass die Spannung an der Kathode (Kurve 320) sich von etwa –12,000 Volt bei –0,001 Sekunden auf etwa –700 Volt bei etwa 0,015 Sekunden änderte. 3A zeigt auch, dass die in die Wanderfeldröhre entladene Energie (Kurve 316) anstieg, und zwar von etwa 0 Joules bei –0,001 Sekunden auf etwa 550 mJoules bei etwa 0,015 Sekunden.
  • 3B ist eine grafische Darstellung eines Diagramms 340 der Energieentladungsergebnisse unter Verwendung des elektronischen Leistungsaufbereiters 200 der 2 einschließlich des Schalt-Moduls 212. Das Schalt-Modul 212 wurde dazu konfiguriert, den MOSFET abzuschalten, wenn der Kathodenstrom unter 50% des Nennstromes fällt (ähnlich wie hier beschrieben). Der Nennstrom betrug bei dieser Ausführungsform etwa X mA. Die linke Y-Achse 304 des Diagramms ist die Spannung an der Kathode (also die Spannung an der Verbindung 216 der 2). Die rechte Y-Achse 308 des Diagramms 300 ist die Energie (in der Einheit von Joules), die in die Wanderfeldröhre entladen wird. Die X-Achse 312 des Diagramms 300 ist die Zeit (in der Einheit von Sekunden).
  • Das Wanderfeldröhrensystem wurde bei etwa –0,001 Sekunden abgeschaltet. 3B zeigt, dass sich die Spannung an der Kathode (Kurve 354) änderte, und zwar von etwa –12.000 Volt bei –0,001 Sekunden auf etwa –10.000 Volt bei 0,005 Sekunden. 3B zeigt auch, dass die in die Wanderfeldröhre entladene Energie (Kurve 350) anstieg, und zwar von etwa 18 mJoules bei –0,001 Sekunden auf etwa 100 mJoules bei 0,005 Sekunden.
  • Der Vergleich zeigt, dass die in die Wanderfeldröhre abgeführte Energie etwa 5,5-fach kleiner war, und zwar in dem System unter Verwendung eines Schalt-Moduls 212 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung (etwa 550 mJoules in 3A gegenüber etwa 100 mJoules in 3B).
  • Die Energieabführungs-Anforderungen für Wanderfeldröhrensysteme werden größer, da beispielsweise die an die Kathode und die strahlfokussierende Elektrode angelegten Spannungen größer werden. Die Abführungsforderungen werden größer, da die Energie in dem Wanderfeldröhrensystem ansteigt, und zwar mit dem Quadrat der Spannung in dem System.
  • Variationen, Modifikationen und andere Implementationen als die hier beschriebenen ergeben sich für Fachleute, ohne vom Grundgedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie beansprucht. Demgemäß ist die Erfindung nicht durch die vorstehende beispielhafte Beschreibung definiert, sondern stattdessen durch den Grundgedanken und den Schutzbereich der folgenden Ansprüche.

Claims (22)

  1. Vorrichtung mit: einer Wanderfeldröhre, die eine Elektronenkanone beinhaltet, die eine Kathode aufweist; einer ersten Leistungsversorgung zum Einrichten eines ersten elektrischen Potentials zwischen der Kathode und einer Anode und zum Bereitstellen eines Betriebsstromes für die Kathode, um einen Elektronenstrahl zu erzeugen; einer Verzögerungsstruktur, die einen Durchgang aufweist, durch den hindurch der Elektronenstrahl verläuft; einer zweiten Leistungsversorgung zum Bereitstellen einer Spannung für eine strahlfokussierende Elektrode, um ein elektrisches Potential zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode einzurichten; und einem Schalt-Modul, das mit der ersten Leistungsversorgung und mit der zweiten Leistungsversorgung gekoppelt ist, wobei das Schalt-Modul einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode bereitstellt, wobei der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn der Betriebsstrom oder ein Vorspannstrom zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode unterhalb eines vorbestimmten Niveaus ist.
  2. Verfahren mit den Schritten: a) Verbinden eines Schalt-Moduls mit wenigstens einer Leistungsversorgung, die einer Kathode eine erste Spannung zuführt und einer strahlfokussierenden Elektrode eine zweite Spannung zuführt, wobei ein Betriebsstrom, der zu der Kathode fließt, einen Vorspannstrom für das Schalt-Modul bereitstellt, das einen Strompfad zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode einrichtet; b) Außerkraftsetzen des Strompfades, wenn der Vorspannstrom sich auf einen Wert unterhalb eines vorbestimmten Niveaus verringert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Leistungsversorgung eine erste Leistungsversorgung zum Zuführen der ersten Spannung zu der Kathode und eine zweite Leistungsversorgung zum Zuführen der zweiten Spannung zu der strahlfokussierenden Elektrode aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Strompfad in Antwort darauf außer Kraft gesetzt wird, dass die Leistungsversorgung abgeschaltet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Schalt-Modul verhindert, dass sich Energie, die an der Kathode gespeichert ist, in die Verzögerungsstruktur entlädt, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Schalt-Modul Energie, die in der Kathode gespeichert ist, umlenkt, so dass sie sich nicht in die Wanderfeldröhre sondern in wenigstens einen Widerstand entlädt, der in der Leistungsversorgung angeordnet ist, und zwar dann, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt des Einrichtens einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt, einen zu der Kathode fließenden Strom zu beenden bzw. zu unterbrechen, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ein Spannungsschwellenniveau überschreitet, das für die Wanderfeldröhre charakteristisch ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit dem Schritt, einen zu der Kathode fließenden Strom zu beenden bzw. zu unterbrechen, wenn die erste Spannung ein erstes Spannungsschwellenniveau überschreitet und die zweite Spannung ein zweites Spannungsschwellenniveau überschreitet.
  10. Verfahren nach Anspruch 2, mit dem weiteren Schritt, die zweite Spannung mit einem Schaltungselement in dem Schalt-Modul zu steuern, um zu verhindern, dass die zweite Spannung die erste Spannung um mehr als einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  11. Schaltung mit: einem Schalt-Modul, das mit wenigstens einer Leistungsversorgung zum Zuführen eines Betriebsstromes zu einer Kathode gekoppelt ist, wobei der Betriebsstrom einen Vorspannstrom beinhaltet, um einen Strompfad zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode einzurichten, wobei der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn der Vorspannstrom unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt.
  12. Schaltung nach Anspruch 11, wobei dann, wenn der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, verhindert wird, dass an der Kathode gespeicherte Energie sich in eine Verzögerungsstruktur einer Wanderfeldröhre entlädt.
  13. Schaltung nach Anspruch 11, wobei die wenigstens eine Leistungsversorgung aufweist: a) eine erste Leistungsversorgung zum Einrichten eines ersten elektrischen Potentials zwischen der Kathode und einer Anode; und b) eine zweite Leistungsversorgung zum Einrichten eines zweiten elektrischen Potentials zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode.
  14. Schaltung nach Anspruch 13, wobei die zweite Leistungsversorgung in Antwort darauf, dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, das Liefern von Strom zu der strahlfokussierenden Elektrode beendet.
  15. Schaltung nach Anspruch 14, wobei der Kathodenbetriebsstrom in Antwort darauf endet bzw. unterbrochen wird, dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird.
  16. Schaltung nach Anspruch 11, wobei der Kathodenbetriebsstrom beendet bzw. unterbrochen wird, wenn eine Differenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ein Spannungsschwellenniveau überschreitet.
  17. Schaltung nach Anspruch 11, wobei der Kathodenstrom der Wanderfeldröhre beendet bzw. unterbrochen wird, wenn die erste Spannung ein erstes Spannungsschwellenniveau überschreitet und die zweite Spannung ein zweites Spannungsschwellenniveau überschreitet.
  18. Schaltung nach Anspruch 11, wobei die Leistungsversorgung ein Hochfrequenz-Schaltnetzteil oder ein Hochfrequenz-Resonanz-Netzteil ist.
  19. Wanderfeldröhrensystem mit: einer Wanderfeldröhre, die eine Elektronenkanone aufweist, die eine Kathode beinhaltet; und einem Schalt-Modul, das aufweist: a) einen ersten Zustand, der es ermöglicht, dass Strom zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode fließt, wenn eine Leistungsversorgung der strahlfokussierenden Elektrode eine erste Spannung zur Verfügung stellt; und b) einen zweiten Zustand, der verhindert, dass Strom zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode fließt, wenn die Leistungsversorgung der Kathode die erste Spannung nicht mehr zur Verfügung stellt.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die Spannung zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode in dem zweiten Zustand durch ein Schaltungselement oder eine Spannungsklemme begrenzt ist.
  21. System nach Anspruch 20, wobei die Spannung zwischen der Kathode und der strahlfokussierenden Elektrode in dem zweiten Zustand durch eine Spannungsklemme begrenzt ist, die es ermöglicht, dass ein gewisser Strom das Schalt-Modul umgeht.
  22. Wanderfeldröhrensystem mit: einer Wanderfeldröhre, die eine Elektronenkanone mit einer Kathode zum Erzeugen eines Elektronenstrahls aufweist; und Mitteln zum Steuern eines Strompfades zwischen der Kathode und einer strahlfokussierenden Elektrode, derart, dass der Strompfad eingerichtet wird, wenn ein von einer Leistungsversorgung bereitgestellter Betriebsstrom einen Vorspann-Strom oberhalb eines vorbestimmten Niveaus beinhaltet, und dass der Strompfad außer Kraft gesetzt wird, wenn der Vorspannstrom unterhalb eines vorbestimmten Niveaus liegt.
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