DE1049011B - Arrangement for coupling a high-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical discharge device in the manner of a running field tube - Google Patents

Arrangement for coupling a high-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical discharge device in the manner of a running field tube

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DE1049011B
DE1049011B DET14331A DET0014331A DE1049011B DE 1049011 B DE1049011 B DE 1049011B DE T14331 A DET14331 A DE T14331A DE T0014331 A DET0014331 A DE T0014331A DE 1049011 B DE1049011 B DE 1049011B
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Dipl-Ing Karl-Bernhard Niclas
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • H01J23/54—Filtering devices preventing unwanted frequencies or modes to be coupled to, or out of, the interaction circuit; Prevention of high frequency leakage in the environment

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung zur Ankopplung einer Hochfrequenzleitung an die vorzugsweise wendelförmige Verzögerungsleitung einer elektrischen Entladungseinrichtung nach Art einer Lauffeldröhre, deren aus dielektrischem Material bestehende Vakuumhülle von einem mit der Hochfrequenzleitung hochfrequenzmäßig verbundenen Metallrohr (Fokalisatorrdhr) umgeben ist und bei der das anzukoppelnde Verzögerungsleitungsende wenigstens mit einem, innerhalb der Vakuum'hülle liegenden, topfförmigen Gebilde versehen ist, das mit dem außerhalb der Vakuumhülle angeordneten Metallrohr eine /l/4-Koaxialleitung bildet, die in Höhe der Stirnwand des topfförmigen Gebildes einen Hochfrequenzkurzschluß erzeugt.The invention is concerned with an arrangement for coupling a high-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical discharge device in the manner of a Lauffeldröhre whose vacuum envelope made of dielectric material is connected to the high-frequency line High frequency connected metal tube (focussing tube) is surrounded and in which the delay line end to be coupled is provided with at least one, lying within the vacuum envelope, pot-shaped structure with the metal tube arranged outside the vacuum envelope forms a / l / 4 coaxial line which is at the level of the Front wall of the cup-shaped structure generates a high-frequency short circuit.

Bei der Ankopplung von Lauffeldröhren an Hohlleiter oder Koaxialleitungen ist es üblich, die Hohlleiter oder die Koaxialleitungen in der Röhre fortzusetzen. Da es aber technologisch schwierig ist, diese Ankopplung galvanisch durchzuführen, bildet man die Anordnung so aus, daß mit Hilfe von 2/4-Töpfen innerhalb der Röhre und einem Metallrohr (Fokalisatorrohr), das die Röhre umgibt, leerlaufende Koaxialleitung^ entstehen, die Kurzschlüsse an die zu verbindenden Stellen transformieren.When coupling Lauffeldröhren to waveguides or coaxial lines, it is common to use the waveguide or to continue the coaxial lines in the tube. But since it is technologically difficult to do this To carry out the coupling galvanically, the arrangement is formed in such a way that with the help of 2/4 pots inside the tube and a metal tube (focuser tube) that surrounds the tube, open-circuit coaxial line ^ arise that transform short circuits at the points to be connected.

Es ist bekannt, daß, sobald die Betriebswellenlänge der Lauffeldröhre unterhalb der Grenzwellenlänge des H11-Wellentyps in einer Koaxialleitung liegt, die Anpassung einer in der Röhre befindlichen Verzögerungsleitung an eine Hochfrequenzleitung für bestimmte Frequenzen eine spontane Verschlechterung erfährt. Die Ursache ist darin zu suchen, daß die 2/4-Bedingung zwar für den normalen Koaxialleitungswellentyp, aber nicht für den H11-Wellentyp bei gleicher Betriebsfrequenz zutrifft. Bildet sich zwischen den beiden Hochfrequenzleitern der 2/4-Ankopplungsanordnung eine Hohlraumwelle von dem Typus der H11-Welle aus, so besteht zwischen den beiden Leitern der gewünschte Hochfrequenzkurzschluß für die Betriebsfrequenz nicht mehr und man erhält eine grobe Fehl- anpassung, was gleichbedeutend ist mit einem schlechten Wirkungsgrad der gesamten Anordnung.It is known that as soon as the operating wavelength of the running wave tube is below the cut-off wavelength of the H 11 wave type in a coaxial line, the adaptation of a delay line located in the tube to a high-frequency line for certain frequencies experiences a spontaneous deterioration. The reason is to be found in the fact that the 2/4 condition applies to the normal coaxial line wave type, but not to the H 11 wave type at the same operating frequency. If a cavity wave of the H 11 type forms between the two high-frequency conductors of the 2/4 coupling arrangement, the desired high-frequency short circuit for the operating frequency no longer exists between the two conductors and a gross mismatch is obtained, which is synonymous with poor efficiency of the entire arrangement.

Es ist bekannt, zur Ankopplung der Hochfrequenzleitungen am Ein- und Ausgang einer Lauffeldröhre an den Enden der Verzögerungsleitung sogenannte Λ/4-Töpfe anzubringen. Ferner ist bekannt, in den wobei /ί/4-Töpfen in axialer Richtung eine Anzahl von Schlitzen (Längsschlitze) anzubringen. Es ist weiterhin bekannt, als Außenleiter der A/4-Ankopplungsanordnung das obengenannte Fokalisatorrohr zu benutzen. It is known to couple the high-frequency lines at the input and output of a running wave tube to attach so-called Λ / 4 pots at the ends of the delay line. It is also known in the wherein / ί / 4 pots to attach a number of slots (longitudinal slots) in the axial direction. It is still known to use the above-mentioned focuser tube as the outer conductor of the A / 4 coupling arrangement.

Jedoch alle diese bekannten Anordnungen bzw. Maßnahmen sind nicht in der Lage, eine AusbildungHowever, all of these known arrangements or measures are not capable of training

des H11-Wellentyps mit genügender Sicherheit zu hülle ist.of the H 11 wave type must be covered with sufficient security.

Anordnung zur Ankopplung einer
Hochfrequenzleitung an die vorzugsweise wendelförmige Verzögerungsleitung einer elektrischen Entladungseinrichtung
nach Art einer LauffeldröhreArrangement for coupling a
High-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical discharge device
in the manner of a Lauffeldtube

2525th

30 Anmelder:
Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71 30 applicants:
Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Ing. Karl-Bernhard Niclas, Ulm/Donau, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Karl-Bernhard Niclas, Ulm / Danube, has been named as the inventor

unterbinden, vor allem dann nicht, wenn die Anordnung bei sehr hohen Frequenzen betrieben wird.prevent, especially if the arrangement is operated at very high frequencies.

Erfindungsgemäß sind in dem dem Metallrohr gegenüberliegenden Wandungsteil des topfförmigen Gebildes (2/4-Topf) mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Ouerschlitze angebracht.According to the invention, in the wall part of the cup-shaped wall opposite the metal tube Formed (2/4 pot) several circumferential Ouerschlitze attached.

Genaue Untersuchungen des H11-Wellentyps haben ergeben, daß es zur Vermeidung dieses Wellentyps notwendig ist, auch die axialen Strombahnen, die sich am Eingang der /l/4-Töpfe ausbilden, zu unterbrechen. Dies läßt sich am einfachsten erreichen, indem man in den /l/4-Topfen die genannten quer verlaufenden Schlitze anbringt.Exact investigations of the H 11 wave type have shown that in order to avoid this type of wave it is necessary to also interrupt the axial current paths that are formed at the entrance of the / 1/4 pots. The easiest way to do this is to make the aforementioned transverse slots in the 1/4 pot.

Des weiteren hat sich ergeben, daß man bei feststehenden Abmessungen der Röhre einen bestimmten Durchmesser des Fokalisatorrohres ermitteln kann, bei dem die Grenzwellenlänge des H11-Wellentyps den kleinsten Wert besitzt. Man kann also zu der kürzesten Grenzwellenlänge einen optimalen Fokalisatorrohrdurchmesser definieren, der sich bei gegebenen Röhrenabmessungen aus der nachstehenden Näherungsformel errechnen läßt:Furthermore, it has been found that with fixed dimensions of the tube, a certain diameter of the focusing tube can be determined at which the cut-off wavelength of the H 11 wave type has the smallest value. You can therefore define an optimal focuser tube diameter for the shortest cut-off wavelength, which can be calculated from the following approximation formula given the tube dimensions:

5050 1 1 \ \ In In D2ID1 sr) InDJDi D 2 ID 1 s r ) InDJD i

1 / 1 / Di D i
2. In 2. In DJDi \ +^DJD i \ + ^

D1 — Innendurchmesser der dielektrischen Vakuumhülle, D 1 - inner diameter of the dielectric vacuum envelope,

D2 = Außendurchmesser der dielektrischen Vakuumhülle, D 2 = outer diameter of the dielectric vacuum envelope,

Da = Innendurchmesser des Fokalisatorrohres,
Di = Außendurchmesser des 2/4-Topfes und
sr = relative Dielektrizitätskonstante der Vakuum- D a = inside diameter of the focuser tube,
D i = outer diameter of the 2/4 cup and
s r = relative dielectric constant of the vacuum

809 730/337809 730/337

Claims (5)

1 049 Ol 1 DieseFormel ergibt sich aus folgender Betrachtung: Die Grenzwellenlänge des H11-Wellentyps ergibt sich in erster Näherung zu Kn11 = -J 1/57 · (Da + Di) für 2; dabei ist _ 1 iI ej InDJDt weil zwischen den beiden Leitern der λ/4-Ankopplungsanordnung außer Luft noch das Dielektrikum der Vakuumhülle, z. B. Glas, vorhanden ist. Aus der Extremwertbetrachtung dDa ergibt sich dann in erster Näherung obenstehende Formel. Der Grund des Auftretens des Minimums der Grenzwellenlänge ist darin zu suchen, daß das Dielektrikum zwischen den beiden Hochfrequenzleitern der 2/4-Ankopplungsanordnung nicht homogen ist, sondern, wie in den meisten Fällen, sich aus einer Luft- und einer Glassdhicht zusammensetzt. Man hat es nun in der Hand, durch geeignete Bemessung von Da die Grenzwellenlänge des H11-Wellentyps nach der kürzest möglichen Wellenlänge hin zu verlegen. Auf diese Weise ist eine optimale Anpassung der Verzögerungsleitung an die anzukoppelnde Hochf requenzleitung möglich und gleichzeitig ist mit Sicherheit ein Auftreten des H11-Wellentyps vermieden. Es hat sich weiter herausgestellt, daß es sehr wesentlich ist, ob die Röhre zentrisch zu dem Fokalisatorrohr angeordnet ist oder nicht. Eine größere Exzentrizität begünstigt die Bildung des unerwünschten H11-Wellentyps. Da aber zur Fokalisation eine Exzentrizität in fast allen Fällen nicht vermieden werden kann, ist es zweckmäßig, dem Fokalisatorrohr einen genügend großen Innendurchmesser Da zu geben. Der im Sinne der Grenzwellenlänge des H11-Koaxialleitungswellentyps optimale Durchmesser Da würde mitunter unerwünscht große Inhomogenitäten des Feldes im Bereich der Kurzschluß ebene hervorrufen. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, im Bereich der Stirnwand des /l/4-Topfes (Kurzschlußebene) an dem Fokalisatorrohr einen ringförmigen, radial nach innen gerichteten Ansatz anzubringen, der so dimensioniert ist, daß er einmal ein möglichst kleines Streufeld hervorruft, zum anderen aber den zur Fokalisation nötigen Spielraum läßt. An Hand eines Ausführungsbeispiels (Fig. 1) sei eine erfindungsgemäße Ankopplungsanordnung näher erläutert. Mit 1 ist die z. B. aus Glas bestehende Vakuumhülle einer Lauffeldröhre bezeichnet, die einen inneren Durchmesser D1 und einen äußeren Durchmesser D2 besitzt. Der Außendurchmesser eines A/4-Topfes 3 ist mit Di und der Innendurchmesser des Fokalisatorrohres 6 mit Da bezeichnet. Da die Durchmesser Dv D2 und Di bei gegebener Röhre festliegen, läßt sich aus der oben angegebenen Formel der optimal j Durchmesser Da des Fokalisatorrohres er- rechnen. Mit 7 sind die ringförmigen Ansätze des Fokalisatorrohres bezeichnet, die das Fokalisatorrohr derart verengen, daß der zur Ausbildung des jeweiligen Kurzschlusses benötigte Abstand zwischen dem Innen- und Außenleiter der 2/4-Ankopplungsanordnung an. diesen Stellen gegeben ist. Die anzukoppelnde Hochfrequenzleitung 2 wird über die A/4-Töpfe 3 an eine nicht gezeigte Verzögerungsleitung angekoppelt. Die 2/4-Töpfe sind mit drei Längsschlitzen 4 und mit drei erfindungsgemäßen in Umfangsrichtung verlaufenden Ouerschlitzen 5 versehen. In Fig. 2 ist ein /l/4-Topf 3 mit den Querschlitzen 5 und den Längsschlitzen 4 vergrößert herausgezeichnet. Patentansprüche:1 049 Ol 1 This formula results from the following consideration: The limit wavelength of the H11 wave type results in a first approximation to Kn11 = -J 1/57 · (Da + Di) for 2; where _ 1 iI ej InDJDt is because between the two conductors of the λ / 4 coupling arrangement, apart from air, there is also the dielectric of the vacuum envelope, e.g. B. glass is present. From the extreme value observation dDa, the above formula then results as a first approximation. The reason for the occurrence of the minimum of the cut-off wavelength is to be found in the fact that the dielectric between the two high-frequency conductors of the 2/4 coupling arrangement is not homogeneous, but, as in most cases, is composed of a layer of air and a layer of glass. It is now up to you to move the cutoff wavelength of the H11 wave type to the shortest possible wavelength by appropriately dimensioning Da. In this way, the delay line can be optimally matched to the high-frequency line to be coupled and, at the same time, the occurrence of the H11 wave type is definitely avoided. It has also been found that it is very important whether the tube is arranged centrally to the focuser tube or not. A larger eccentricity favors the formation of the undesirable H11 wave type. However, since an eccentricity cannot be avoided in almost all cases for focusing, it is advisable to give the focusing tube a sufficiently large inside diameter Da. The optimal diameter Da in terms of the cut-off wavelength of the H11 coaxial line wave type would sometimes cause undesirably large inhomogeneities of the field in the area of the short-circuit plane. For this reason, it is further proposed according to the invention to attach an annular, radially inwardly directed projection in the area of the end wall of the / l / 4 pot (short-circuit plane) on the focuser tube, which is dimensioned so that it causes the smallest possible stray field for but leaves others the leeway necessary for focussing. A coupling arrangement according to the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment (FIG. 1). With 1 the z. B. called made of glass vacuum envelope of a running field tube, which has an inner diameter D1 and an outer diameter D2. The outside diameter of a 1/4 cup 3 is denoted by Di and the inside diameter of the focusing tube 6 is denoted by Da. Since the diameters Dv, D2 and Di are fixed for a given tube, the optimum j diameter Da of the focusing tube can be calculated from the formula given above. The ring-shaped extensions of the focuser tube are denoted by 7, which narrow the focuser tube in such a way that the distance required to form the respective short circuit between the inner and outer conductors of the 2/4 coupling arrangement. these places is given. The high-frequency line 2 to be coupled is coupled via the A / 4 pots 3 to a delay line (not shown). The 2/4 pots are provided with three longitudinal slots 4 and with three cross-slots 5 according to the invention running in the circumferential direction. In Fig. 2, a 1/4 pot 3 with the transverse slots 5 and the longitudinal slots 4 is shown enlarged. Patent claims: 1. Anordnung zur Ankopplung einer Hochfrequenzleitung an die vorzugsweise wendeiförmige Verzögerungsleitung einer elektrischen Entladungseinrichtung nach Art einer Lauffeldröhre, deren aus dielektrischem Material bestehende Vakuumhülle von einem mit der Hochfrequenzleitung hochfrequenzmäßig verbundenen Metallrohr (Fokalisatorrohr) umgeben ist und bei der das anzukoppelnde Verzögerungsleitungsende wenigstens mit einem, innerhalb der Vakuumhülle liegenden, topfförmigen Gebilde versehen ist, das mit dem außerhalb der Vakuumhülle angeordneten Metallrohr eine A/4-Koaxialleitung bildet, die in Höhe der Stirnwand des topfförmigen Gebildes einen Hochfrequenzkurzschluß erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dem Metallrohr gegenüberliegenden Wandunigsteil des topfförmigen Gebildes (2/4-Topf) mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Ouerschlitze (5) angebracht sind.1. Arrangement for coupling a high-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical one Discharge device in the manner of a Lauffeldrube, whose consisting of dielectric material Vacuum envelope is surrounded by a metal tube (focussing tube) connected to the high frequency line at high frequency and at the delay line end to be coupled with at least one inside the vacuum envelope lying, pot-shaped structure is provided, which is arranged with the outside of the vacuum envelope Metal tube forms an ¼ coaxial line which is level with the end wall of the cup-shaped structure generates a high-frequency short circuit, characterized in that in the metal pipe opposite wall part of the pot-shaped structure (2/4 pot) several in the circumferential direction running Ouerschlitze (5) are attached. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Querschlitzen angebracht ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that an odd number of transverse slots is appropriate. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ouerschlitze nahe der Stirnwand des A/4-Topfes (Kurzschlußebene) angebracht sind.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Ouerschlitze near the Front wall of the A / 4-pot (short-circuit level) are attached. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stirnwand des /l/4-Topfes (Kurzschlußebene) an dem Fokalisatorrohr ein ringförmiger, radial nach innen gerichteter Ansatz (7) angebracht ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the region of the end wall of the / l / 4-pot (short-circuit level) on the focussing tube an annular, radially after inwardly directed approach (7) is attached. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fokalisatorrohr einen optimalen Innendurchmesser Da besitzt, der sich in erster Näherung aus der Formel5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the focussing tube has an optimal inner diameter D a , which is a first approximation from the formula U yU y ^DJDi^ DJDi U, U, 11 Λ , DA] _t Λ, DA] _ t I S I S rJhxDJDi [ ^ 2. InDJDi \ ^ Da)\ r JhxDJD i [^ 2. InDJD i \ ^ D a ) \ ergibt, wobeiresults, where D1 = Innendurchmesser der dielektrischen Vakuumhülle, D 1 = inside diameter of the dielectric vacuum envelope, D2 = Außen durchmesser der dielektrischen Vakuumhülle, D 2 = outer diameter of the dielectric vacuum envelope, Da = Innendurchmesser des Fokalisatorrohres,
Di = Außendurchmesser des A/4-Topfes und
εΓ = relative Dielektrizitätskonstante der Vakuumhülle ist. D a = inside diameter of the focuser tube,
D i = outer diameter of the 1/4 cup and
ε Γ = relative dielectric constant of the vacuum envelope. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©■ 809 73iw337 1.59© ■ 809 73iw337 1.59
DET14331A 1957-10-26 1957-10-26 Arrangement for coupling a high-frequency line to the preferably helical delay line of an electrical discharge device in the manner of a running field tube Pending DE1049011B (en)

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