DE1051337B - Wanderfeldroehre mit einer Wendel als Verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

In Wanderfeldröhren besteht der Hochfrequenzkreis, in dem der Verstärkungsmechanismus wirksam ist, meistens aus einer Wendel. Da die Röhren innerhalb eines sehr großen Frequenzbereiches verstärkend wirken, kann es Frequenzen geben, bei denen eine völlige Reflexion des Signals am Ein- oder Ausgang auftritt, wenn die Röhre z. B. zwischen Filtern betrieben wird. Eine am Ausgang reflektierte Welle wird dann am Eingang Selbsterregung verursachen, wenn sie nicht genügend gedämpft wird. Die Dämpfung der Verzögerungsleitung müßte aus diesem Grunde mindestens so groß sein wie die Verstärkung der Röhre. Man wird in der Praxis die Dämpfung um einen bestimmten Betrag höher als die Verstärkung wählen, um so einen gewissen Sicherheitsfaktor zu erhalten (Schwingabstand). Es sind Röhren bekanntgeworden, in denen die Dämpfung der Verzögerungsleitung sowohl als gleichmäßig verteilte Dämpfung als auch _ z. B. als lokalisierte Dämpfung an einer bestimmten Stelle der Röhre wirkt. Die Fig. 1 a bis 1 d zeigen verschiedene bisher bekanntgewordene Dämpfungsverteilungen längs einer Wendel. In Fig. 1 a ist eine über der ganzen Wendel vom Eingang E bis zum Ausgang^ verteilte Dämpfung angegeben. Eine so verteilte Wendeldämpfung erniedrigt die Verstärkung und die erzielbare maximale HF-Ausgangsleistung. Außerdem muß der Dämpfungswert genau eingehalten werden können, um bei verschiedenen Exemplaren gleiche Verstärkung zu erhalten. In Fig. Ib ist eine im eingangsseitigen Teil der Wendel angebrachte lokalisierte Dämpfung sehr hohen Wertes gezeigt, wobei nach der Dämpfung ein wesentlicher Teil der Verstärkung wirksam ist. Die Dämpfung geht bei dieser Anordnung nicht in Verstärkung und Ausgangsleistung ein, wenn sie hoch genug gewählt ist. Dabei tritt innerhalb der Dämpfungszone keine Wechselwirkung zwischen Welle und Strahl auf. Dadurch wird aber die nutzbare Wendellänge um die Länge des lokalisierten Dämpfungsstückes verkleinert. Weiterhin treten zwischen gedämpfter und ungedämpfter Wendelzone infolge der großen elektronischen Verstärkungsbandbreite der Röhre unvermeidlich Reflexionen auf, die zur Selbsterregung im ausgangsseitigen Wendelteil führen können. An die Anpassungsgüte zwischen lokalisierter Dämpfung und vornehmlich ausgangsseitiger Wendelstrecke werden bei hoher Verstärkung (>10db) daher hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere ist eine stabile Verstärkung von über 25 db hinter dem lokalisierten Dämpfungsstück nur sehr schwer zu erreichen, da hier der Reflexionsfaktor am lokalisierten Dämpfungsstück kleiner als 10% sein muß. Dies entspricht einer Echodämpfung von >20db. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, ist in F"ig. 1 c eine Anordnung gezeigt, bei der hinter der Wanderfeldröhre mit einer Wendel
als Verzögerungsleitung

Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz

Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Werner Klein, Korntal (Wiirtt)_r und Dipl.-Ing. Walter Friz, Stuttgart, sind als Erfinder genannt worden

eigentlichen lokalisierten Dämpfung zunächst eine Strecke mäßiger Dämpfung folgt und nur eine kurze ausgangsseitige Wendelstrecke dämpfungsarm gelassen ist. Diese Anordnung hat Vorteile hinsichtlich der Stabilität des Betriebes, da der Übergang von sehr hoher zu mäßiger Dämpfung leichter reflexionsarm zu realisieren ist als ein Übergang von sehr hoher Dämpfung zu dämpfungsfreier Wendelstrecke. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt in der Verwirklichung der schwachen Dämpfung, da sie die Verstärkung beeinflußt und der Dämpfungswert deswegen kritisch ist. Fig. 1 d zeigt eine der Fig. 1 c ähnliche Anordnung, bei der eine bessere Anpassung zwischen Hochfrequenzausgang und gedämpfter Wendel erreicht werden kann. Die gute Anpassung ist hier natürlich nur am ausgangsseitigen Wendelende durchgeführt, da hier die Schwingneigung am größten ist.

+0 In Fig. lb, lc, Id ist die Stelle höchster Dämpfungso weit zum Röhreneingang hin verschoben, daß sie dort einsetzt, wo die um die Aufteilungsdämpfung am Anfang verringerte verstärkte Welle den Pegel der eingekoppelten Nutzwelle erreicht hat. Die Aufteilungsdämpfung tritt am Röhreneingang auf, da infolge der Kopplung von Welle und Strahl mehrere Wellen angeregt werden, von denen jedoch nur eine' verstärkt. Eingangsseitig ist also praktisch keine Verstärkung wirksam. Mit diesen bekannten Dämpfungsanordnungen sind Verstärkungen bis etwa 35 db bekanntgeworden. In Röhren sehr hoher Verstärkungüber 50 db erweisen sich diese Dämpfungsanorduungen als unzureichend. Die zur Verhinderung einer Selbsterregung notwendige Dämpfung im Aus-

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Claims (2)

gang (Fig. 1 a, 1 c und l d) setzt der Verstärkung nach hohen Werten eine Grenze und macht sie zudem sehr stark pegelabhängig. Es sind auch Röhren bekanntgeworden, bei denen die Dämpfung ganz zum Röhrenausgang hin angeordnet ist und nach der Dämpfung keine Verstärkung mehr auftritt. - Zur Erreichung sehr hoher Verstärkung wird bei einer Wanderfeldröhre mit einer Wendel als Verzögerungsleitung und inhomogener Dämpfungsverteilung am ausgangsseitigen Teil der Wendel und darauffolgender Wendelstrecke erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verstärkung der eingangsseitigen Wendelstrecke zwei- bis dreimal so groß wie deren Dämpfung ist und das Maximum der Zone sehr hoher Dämpfung nach mindestens 50% der Gesamtlänge der Verzögerungsleitung, d. h. nach mindestens 50% der Gesamtverstärkung vom Röhreneingang an gesehen, angeordnet ist und nach dieser Zone sehr hoher Dämpfung auf einer nahezu dämpfungsfreien Wendelstrecke noch Verstärkung von mindestens 8 db erfolgt. Hat die Röhre eine Gesamtverstärkung von etwa 50 bis 60 db, so sieht es die Erfindung als vorteilhaft an, wenn das Maximum der Dämpfung nach 60 bis 70% der Gesamtverstärkung angeordnet ist; bei einer Gesamtverstärkung von nur 35 bis 50 db wird das Dämpfungsmaximum nach etwa 50 bis 60% der Gesamtverstärkung angebracht. Die Zone sehr hoher Dämpfung soll sich dabei etwa über 10 bis 20% der Gesamtlänge der Röhre erstrecken. Die Übergänge von schwach oder ungedämpfter Wendel zur Zone sehr hoher Dämpfung werden dabei angenähert exponentiell gewählt. Die Zone sehr hoher Dämpfung ist dabei so weit zum Wendelausgang hin angeordnet, wie es ohne merkliche Einbuße an maximaler HF-Ausgangsleistung -35 möglich ist. Der Übergang zur hohen Dämpfung erfolgt zur Erreichung möglichst kleiner Reflexionen, bei gleichzeitiger geringer Längsausdehnung, an-" genähert exponentiell. ZurVerbesserung der Stabilität und Abschwächung unvermeidlicher Reflexionen in der Zone hoher Verstärkung im eingangsseitigen Wendelteil wird dieser Wendelteil mit mäßiger Dämpfung ausgerüstet. Dies gibt eine Dämpfungsverteilung, wie sie in Fig. 2 a dargestellt ist. Dabei kann der erste Teil der eingangsseitigen Wendelstrecke dämpfungsarm ausgebildet sein, damit die Ausbildung der verstärkten Welle auf der Wendel nach möglichst kurzer Wendelstrecke erfolgt. Die mäßige Dämpfung der übrigen Wendelstrecke kann durch widerstandsbehaftetes Wendelmaterial (z. B. Nickel—Mangan, Chrom—Nickel oder Kupfer·—· Nickel) realisiert werden, während der erste Teil dieser Strecke durch Behandlung des Wendelmaterials, z. B. durch Vergolden, dämpfungsarm gehalten wird. Der Wendelteil nach der Zone hoher Dämpfung wird zur Erreichung einer hohen HF-Ausgangsleistung möglichst dämpfungsarm (fast dämpfungsfrei) ausgebildet. Dies kann durch Verwendung von guten Leitern, z. B. Wolfram-, Molybdän- oder Kupferdraht, als Wendelmaterial oder aber durch Oberflächenbehandlung (z. B. Verkupfern, Versilbern, Vergolden) erreicht werden. Die Fig. 2 a und 2 b zeigen Ausführungsbeispiele für den Dämpfungsverlauf längs der Wendel gemäß der Erfindung. Die Fig. 3 zeigt den Wendel- bzw. Hochfrequenzkreis einer Wanderfeldröhre mit einer inhomogenen Dämpfungsverteilung gemäß der Erfindung. . An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden (Fig. 2 b). Es sei eine Röhre mit einer Verstärkung von 55 db gegeben. Die Dämpfung in Rückwärtsrichtung ist 75 db, da ein Schwingabstand von 20 db vorgesehen ist. Der Hochfrequenzkreis der Röhre ist in Fig. 3 gezeigt. 1 ist ein Rohr aus dielektrischem Material zur Verbindung der inneren Kopplungsmanschetten 3, 4 des Ein- und Ausgangskreises 2, 3 bzw. 4, 5. Die zur Entkopplung von Ein- und Ausgangskreis notwendige lokalisierte Dämpfung sehr hohen Wertes 6 ist nahe zur Ausgangsseite auf den Wendelhaltestäben 10 aufgebracht. Die Wendel 7 ist an ihren beiden Enden in den Abschlußmanschetten 2 bzw. 5 festgelegt. Innerhalb des lokalisierten Dämpfungsstückes 6 befinden sich zwei Halteschellen 8 und 9, die die Wendel zusätzlich fixieren und gleichzeitig die dort mit einem Dämpfungsbelag versehenen Haltestäbe 10 gegen die Wendel pressen und so eine erschütterungsunempfindliche lokalisierte Dämpfung verwirklichen. Die Betriebsspannung ist 1300 V, der Strahlstrom 32 mA. Im eingangsseitigen Teil der Wendel ist eine Dämpfung von 1,2 db/cm gewählt. Der ausgangsseitige Wendelteil hat eine Dämpfung von 0,2 db/cm. Die lokalisierte Dämpfung 6 mit den beiderseitigen angenähert exponentiellen Übergängen ist auf den Wendelhaltestäben 10 angebracht und überdeckt die beiden Wendelteile beiderseitig der Verbindungsstelle der beiden aus Material verschiedener Dämpfung bestehenden Wendelteile um etwa 2 cm. Mit dieser Anordnung läßt sich eine Röhre mit der obengenannten hohen Verstärkung von 55 db verwirklichen. Sie arbeitet beim Sollstrom von 32 mA einwandfrei stabil. Erst bei einem Strahlstrom von 45 mA tritt Selbsterregung ein; die maximale HF-Ausgangsleistung beträgt beim Sollstrom 5 Watt. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist der, daß nur zwei zusätzliche Reflexionsstellen an den Ubergängen zur lokalisierten Dämpfung im Gegensatz zu Fig. 1 c vorhanden sind, wo drei Reflexionsstellen auftreten. Außerdem läßt sich die eingangsseitige mäßige Dämpfung allein durch die Wahl des Wendeldrahtes erreichen, was wesentlich gleichmäßigere Ergebnisse bringt als eine mäßige Zusatzdämpfung im Wendelfeld. Die äußere Zusatzdämpfung sehr hohen Wertes kann dagegen im Wendelfeld angebracht werden, da dieser Dämpfungswert die Verstärkung nicht wesentlich beeinflußt und deshalb nicht kritisch ist. Die Verbindung der beiden Wendelteile, falls verschiedenes Material verwendet wird, erfolgt in der Zone hoher Dämpfung und ist deshalb unkritisch. Mit dieser Dämpfungsanordnung sind Röhren mit wesentlich höherer Verstärkung möglich, als bisher bekanntgeworden sind. Patentansprüche:

1. Wanderfeldröhre mit einer Wendel als Verzögerungsleitung und inhomogener Dämpfungsverteilung am ausgangsseitigen Teil der Wendel und darauffolgender Wendelstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der eingangsseitigen Wendelstrecke zwei- bis dreimal so groß wie deren Dämpfung ist und das Maximum der Zone sehr hoher Dämpfung nach mindestens 50% der Gesamtlänge der Verzögerungsleitung, d. h. nach mindestens 50% der Gesamtverstärkung vom Röhreneingang an gesehen, angeordnet ist und nach dieser Zone sehr hoher Dämpfung auf einer nahezu dämpfungsfreien Wendelstrecke noch Verstärkung von mindestens 8 db erfolgt.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Gesamtverstärkung