DE1064117B - Device for decoupling the high-frequency energy generated in a magnetic field tube - Google Patents

Device for decoupling the high-frequency energy generated in a magnetic field tube

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Publication number
DE1064117B
DE1064117B DED23827A DED0023827A DE1064117B DE 1064117 B DE1064117 B DE 1064117B DE D23827 A DED23827 A DE D23827A DE D0023827 A DED0023827 A DE D0023827A DE 1064117 B DE1064117 B DE 1064117B
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DE
Germany
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inner conductor
tube
decoupling
coupling
window
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DED23827A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Karl-August Heyne
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Deutsche Elektronik GmbH
Original Assignee
Deutsche Elektronik GmbH
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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
    • H01J23/40—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy to or from the interaction circuit
    • H01J23/46—Loop coupling devices

Landscapes

  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

INTERNATIONALE KL.INTERNATIONAL KL.

PATENTAMT IHKU,; HOlp PATENT OFFICE IHKU ,; HOlp

D 23827 VIIIa/21a4 D 23827 VIIIa / 21a 4

ANMELDETAG: 15. september 1956REGISTRATION DATE: September 15, 1956

B EKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DERNOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE

AUS LE GE SCHRIFT: 27. august 19 5 9FROM LE GE WRITTEN: 27 august 19 5 9

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Auskopplung der in einer Magnetfeldröhre erzeugten Hochfrequenzenergie, bestehend aus einer von einem Stutzen am Röhrengefäß und einem konzentrischen, mit mindestens einem Schwingungskreis der Röhre galvanisch oder induktiv gekoppelten Innenleiter gebildeten Auskoppelleitung, deren Wirkwiderstand an der Mündung des Stutzens gleich dem Wellenwiderstand des angeschlossenen, zum Verbraucher führenden Koaxialkabels ist und die einen kapazitiven Blindwiderstand von der Größe des induktiven Blindwiderstandes an der Mündung des Stutzens enthält, wobei der Innenleiter der Auskoppelleitung mit dem Innenleiter des zum Verbraucher führenden Koaxialkabels kapazitiv gekoppelt ist.The invention relates to a device for coupling the generated in a magnetron tube High-frequency energy, consisting of one of a nozzle on the tubular vessel and a concentric, formed with at least one oscillation circuit of the tube galvanically or inductively coupled inner conductor Decoupling line, the effective resistance of which at the mouth of the nozzle is equal to the wave resistance of the connected coaxial cable leading to the consumer and which has a capacitive reactance on the size of the inductive reactance at the mouth of the nozzle, where the inner conductor of the decoupling line with the inner conductor of the coaxial cable leading to the consumer is capacitively coupled.

Eine Auskopplung der Hochfrequenzenergie aus der Magnetfeldröhre durch Schlitze oder mittels 2/4-Dipols ist bei längeren Wellen nicht mehr möglich wegen der zu großen mechanischen Abmessungen. Es ist daher die Auskopplung mittels eines konzentrischen Leitungsstückes üblich, das ein Teil der Röhre bzw. ihres Gefäßes ist und mit der weiterführenden Hochfrequenzleitung durch Steckerkupplung verbunden wird. Bei einer viel benutzten Ausführungsform wird der Außenleiter der Auskoppelleitung von einem auf dem metallischen Röhrengefäß sitzenden Stutzen gebildet, der vorzugsweise an seiner freien öffnung durch ein dielektrisches Fenster vakuumdicht verschlossen ist, während ihr Innenleiter galvanisch oder induktiv mit mindestens einem Schwingungskreis der Röhre gekoppelt ist und das Fenster entweder durchsetzt oder kapazitiv überbrückt.A decoupling of the high-frequency energy from the magnetron tube through slots or by means of 2/4 dipole is no longer possible with longer waves because of the mechanical dimensions that are too large. It Therefore, the decoupling by means of a concentric line piece is common, which is part of the tube or Your vessel is and connected to the continuing high-frequency line by a plug coupling will. In a much-used embodiment, the outer conductor of the coupling line is on the metallic tubular vessel is formed, which is preferably at its free opening is closed vacuum-tight by a dielectric window, while its inner conductor is galvanic or is inductively coupled to at least one oscillation circuit of the tube and either penetrates the window or capacitively bridged.

Wählt man die galvanische oder induktive Ankopplung des Innenleiters der Auskoppelleitung an einen oder mehrere Schwingungskreise der Magnetfeldröhre so, daß der Röhrenarbeitswiderstand kleiner ist als der Wellenwiderstand der Auskoppelleitung, wie er durch die Abmessungen von Stutzen und Innenleiter gegeben ist, so wachsen zunächst Wirkwiderstand und induktiver Blindwiderstand mit der Länge des Stutzens. Bei einer bestimmten Länge hat schließlich der Wirkwiderstand den gewünschten Wert, z. B. den Wert des Wellenwi derständes der an die Röhre anzuschließenden Hochfrequenzleitung, erreicht. Die Anpassungsbedingungen sind erfüllt, wenn an dieser Stelle bzw. bei dieser Länge des Stutzens vorhandene induktive Blindwiderstand kompensiert wird. Dies kann durch einen in Reihe liegenden kapazitiven Blindwiderstand von der Größe des induktiven Blindwiderstandes geschehen.If you choose the galvanic or inductive coupling of the inner conductor of the decoupling line to one or several oscillation circuits of the magnetron so that the tube work resistance is less than the wave resistance of the coupling line, as determined by the dimensions of the nozzle and inner conductor is given, the effective resistance and inductive reactance initially increase with the length of the nozzle. At a certain length, the effective resistance finally has the desired value, e.g. B. the The value of the wave resistance of the high-frequency line to be connected to the tube is reached. The adaptation conditions are fulfilled if there are existing ones at this point or at this length of the nozzle inductive reactance is compensated. This can be achieved by a capacitive one in series Reactance happen on the size of the inductive reactance.

Diese Gesetzmäßigkeiten der Anpassung einschließ-Iich der Durchführung einer solchen Anpassung mittels eines in Reihe liegenden kapazitiven Blindwiderstandes werden als bekannt vorausgesetzt und bilden Einrichtung zur Auskopplung der in einer Magnetfeldröhre erzeugten HochfrequenzenergieThese laws of adaptation, including the implementation of such an adaptation by means of a capacitive reactance connected in series, are assumed to be known and form means for decoupling the high-frequency energy generated in a magnetron tube

Anmelder: Deutsche Elektronik G.m.b.H., Berlin -Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13Applicant: Deutsche Elektronik G.m.b.H., Berlin -Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13

Dipl.-Ing. Karl-August Heyne, Darmstadt, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Karl-August Heyne, Darmstadt, has been named as the inventor

nicht den Gegenstand der Erfindung. Die Erfindung zeigt vielmehr einen besonders zweckmäßigen Weg für die bauliche Verwirklichung des kapazitiven Blindwiderstandes, der gleichzeitig die Kopplungskapazität zwischen dem Innenleiter der Auskoppelleitung und dem Innenleiter des zum Verbraucher führenden Koaxialkabels darstellt.not the subject of the invention. Rather, the invention shows a particularly expedient way for the structural implementation of the capacitive reactance, which is also the coupling capacitance between the inner conductor of the decoupling line and the inner conductor of the coaxial cable leading to the consumer.

Die erfindungsgemäße Gestaltung besteht darin, daß der kapazitive Blindwiderstand und die Kopplungskapazität gemeinsam durch die scheibenförmig erweiterten, sich gegenüberstehenden Enden der Innenleiter der Auskoppelleitung einerseits und des Koaxialkabels oder eines Anschlußstückes für das Koaxialkabel andererseits gebildet werden, zwischen denen sich das den Stutzen vakuumdicht abschließende Fenster als Dielektrikum befindet.The design according to the invention is that the capacitive reactance and the coupling capacitance together by the disc-shaped, opposite ends of the Inner conductor of the decoupling line on the one hand and the coaxial cable or a connector for the On the other hand, coaxial cables are formed, between which the vacuum-tight connecting piece closes off Window as a dielectric is located.

Bei einer bekannten Ausführung einer Auskoppelleitung sind die Außenleiter kapazitiv miteinander gekoppelt, während der Innenleiter durch das Fenster des Anschluß Stutzens hindurchgeführt ist. Ganz abgesehen davon, daß diese vorbekannte Gestaltung kein Abnehmen des Anschlußkabels gestattet, ist diese für den der Erfindung zugrunde liegenden Zweck ungeeignet, da die Kapazität zwischen den Außenleitern durch die unvermeidliche mechanische Belastung und Bewegung des Anschlußkabels nicht genügend konstant sein kann. Durch die Erfindung wird dagegen vorgeschlagen, den Innenleiter für die kapazitive Kopplung heranzuziehen und ihn für diesen Zweck in geeigneter Weise auszubilden, indem das Abschlußfenster des Stutzens in den von dem Innenleiter gebildeten Kondensator einbezogen wird und dessen Dielektrikum darstellt. Dies ist eine besonders glückliche konstruktive Lösung des gestellten Problems, weil auch bei mechanischen Belastungen die GrößeIn a known embodiment of a decoupling line, the outer conductors are capacitively coupled to one another, while the inner conductor is passed through the window of the connection nozzle . Quite apart from the fact that this previously known design does not allow the connection cable to be removed, it is unsuitable for the purpose on which the invention is based, since the capacitance between the outer conductors cannot be sufficiently constant due to the inevitable mechanical load and movement of the connection cable. By contrast, the invention proposes to use the inner conductor for the capacitive coupling and to design it in a suitable manner for this purpose by including the termination window of the nozzle in the capacitor formed by the inner conductor and representing its dielectric. This is a particularly fortunate constructive solution to the problem posed, because the size even with mechanical loads

909 609/316909 609/316

Claims (2)

der vom Innenleiter gebildeten Kapazität keinen Änderungen unterworfen ist. Der Anschlußstutzen wird mechanisch fest und läßt sich ohne Schwierigkeiten fertigen. Außerdem bietet der Erfindungsvorschlag eine einfache Möglichkeit, durch entsprechende Gestaltung des Außenleiters an der Stelle oder in der Nähe des Abschluß fensters eine kompensierende Induktivität vorzusehen, falls eine solche erforderlich sein sollte. Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgebildeten Auskoppeleinrichtung, und zwar in Fig. 1 eine Ausführungsform mit geschichtetem Dielektrikum in der Kopplungskapazität, wobei eine Schicht von dem dielektrischen Fenster gebildet wird, und in Fig. 2 eine Ausführungsform mit keramischem Fenster. An dem mit 1 bezeichneten Mantel der Magnetfeldröhre (Fig. 2) sitzt ein zylindrischer Stutzen 2, durch den ein Innenleiter 3 führt, der mit mindestens einem Schwingungskreis der Röhre 1 galvanisch oder induktiv gekoppelt ist. Der Wellenwiderstand der durch Stutzen 2 und Innenleiter 3 gebildeten Auskoppelleitung möge 120 Ohm betragen, der Röhrenarbeitswiderstand ist durch den Anschlußpunkt oder die Ankopplung des Innenleiters 3 in der Röhre 1 gegeben und möge 48 Ohm betragen. Die Wellenlänge der Röhre sei 65 cm. Es besteht die Aufgabe, die Röhre an den Wellenwiderstand von 60 Ohm einer Hochfrequenzleitung anzupassen, die an einem Kupplungsstück 6, 7 angeschlossen wird. Bei einer Länge der Auskoppelleitung von 5,2 cm ist der Röhrenarbeitswiderstand auf einen Wert von 60 Ohm transformiert worden; die zur Kompensation notwendige Reihenkapazität beträgt dann etwa 6 pF. Bei einer Leistung von 500 Watt an 60 Ohm liegt dann an dieser Kapazität eine Spannung von etwa 167 V bei einer Blindleistung von 450 VA. Der Anschlußstutzen 2 ist mit einem vakuumdichten, topfförmig gestalteten Fenster 12 aus dielektrischem Material abgeschlossen. Die Kupplungskapazität und der kapazitive Blindwiderstand werden durch scheibenförmige Elektroden 8, 9 gebildet, von denen die Scheibe 8 am Ende des Innenleiters 3 sitzt und sich innerhalb des Vakuums befindet, während die Scheibe 9 außerhalb des Fensters 12 angeordnet und mit dem Steckerstift 7 verbunden ist. Die Teile 7 und 9 sind in einer Isolierscheibe 10 gehaltert. Die durch den Kondensator 8, 9 bewirkte Stoßstelle in der Auskoppelleitung kann gegebenenfalls durch eine in den Außenleiter 2 eingeschaltete Induktivität kompensiert werden. Zu diesem Zweck ist der Außendurchmesser des Futters 11 in der Umgebung des Kondensators vergrößert. Der Kondensator 8, 9 kann von außen trimmbar ausgeführt werden. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Innenleiter der Auskoppelleitung 2, 3 induktiv in einen Schwingkreis der Magnetstromröhre 1 eingekoppelt ist. Die Mündung des Stutzens 2 ist hier durch eine Keramikscheibe 13 vakuumdicht verschlossen, die auf beiden Seiten in der Mitte und ringförmig am Rande einen Metallbelag trägt. Die Randbeläge 16 sind über die Kante hinweg miteinander verbunden. An die zentrischen Beläge 14 und 15 sind der Innenleiter 3 und der Steckerstift 7 angelötet, mit dem Randbelag 16 ist auf einer Seite der Stutzen 2 mit einem ίο Bund 17 und auf der anderen Seite das Außenfutter 6 des Steckers verlötet. Diese besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung stellt gleichzeitig die in den Innenleiter eingeschaltete Reihenkapazität und die in den Außenleiter zur Kompensierung der Stoßstelle eingeschaltete Reiheninduktivität dar. Patentansprüche:the capacity formed by the inner conductor is not subject to any changes. The connection piece is mechanically strong and can be manufactured without difficulty. In addition, the proposed invention offers a simple way of providing a compensating inductance by appropriately designing the outer conductor at the point or in the vicinity of the closure window, should one be necessary. The drawing shows two exemplary embodiments of a decoupling device designed according to the invention, namely in FIG. 1 an embodiment with a layered dielectric in the coupling capacitance, a layer being formed by the dielectric window, and in FIG. 2 an embodiment with a ceramic window. A cylindrical connector 2 through which an inner conductor 3, which is galvanically or inductively coupled to at least one oscillation circuit of the tube 1, is seated, sits on the jacket of the magnetron tube (FIG. 2), which is designated by 1. The wave resistance of the coupling-out line formed by nozzle 2 and inner conductor 3 may be 120 ohms, the tube operating resistance is given by the connection point or the coupling of inner conductor 3 in tube 1 and may be 48 ohms. The wavelength of the tube is 65 cm. The task is to adapt the tube to the characteristic impedance of 60 ohms of a high-frequency line which is connected to a coupling piece 6, 7. With a length of the coupling line of 5.2 cm, the tube working resistance has been transformed to a value of 60 ohms; the series capacitance required for compensation is then about 6 pF. With an output of 500 watts at 60 ohms, a voltage of around 167 V is then applied to this capacity with a reactive power of 450 VA. The connecting piece 2 is closed with a vacuum-tight, pot-shaped window 12 made of dielectric material. The coupling capacitance and the capacitive reactance are formed by disk-shaped electrodes 8, 9, of which the disk 8 sits at the end of the inner conductor 3 and is inside the vacuum, while the disk 9 is arranged outside the window 12 and connected to the connector pin 7. The parts 7 and 9 are held in an insulating washer 10. The junction in the coupling-out line caused by the capacitor 8, 9 can optionally be compensated for by an inductance switched into the outer conductor 2. For this purpose, the outside diameter of the chuck 11 is enlarged in the vicinity of the capacitor. The capacitor 8, 9 can be designed to be trimmable from the outside. FIG. 2 shows an embodiment in which the inner conductor of the decoupling line 2, 3 is inductively coupled into an oscillating circuit of the magnetic current tube 1. The mouth of the connecting piece 2 is closed in a vacuum-tight manner by a ceramic disk 13 which has a metal coating on both sides in the middle and in a ring shape on the edge. The edge coverings 16 are connected to one another over the edge. The inner conductor 3 and the plug pin 7 are soldered to the centric coverings 14 and 15, the connector 2 with a collar 17 is soldered to the edge covering 16 on one side and the outer lining 6 of the plug on the other side. This particularly useful embodiment of the invention represents at the same time the series capacitance switched into the inner conductor and the series inductance switched into the outer conductor to compensate for the joint. 1. Einrichtung zur Auskopplung der in einer Magnetfeldröhre erzeugten Hochfrequenzenergie, bestehend aus einer von einem Stutzen am Röhrengefäß und einem konzentrischen, mit mindestens einem Schwingungskreis der Röhre galvanisch oder induktiv gekoppelten Innenleiter gebildeten Auskoppelleitung, deren Wirkwiderstand an der Mündung des Stutzens gleich dem Wellenwiderstand des angeschlossenen, zum Verbraucher führenden Koaxialkabels ist und die einen kapazitiven Blindwiderstand von der Größe des induktiven Blindwiderstandes an der Mündung des Stutzens enthält, wobei der Innenleiter der Auskoppelleitung mit dem Innenleiter des zum Verbraucher führenden Koaxialkabels kapazitiv gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Blindwiderstand und die Kopplungskapazität gemeinsam durch die scheibenförmig erweiterten, sich gegenüberstehenden Enden der Innenleiter der Auskoppelleitung einerseits und des Koaxialkabels oder eines Anschlußstückes für das Koaxialkabel andererseits gebildet werden, zwischen denen sich das den Stutzen vakuumdicht abschließende Fenster als Dielektrikum befindet.1. Device for decoupling the high-frequency energy generated in a magnetron tube, consisting of one of a nozzle on the tubular vessel and a concentric one with at least an oscillating circuit of the tube galvanically or inductively coupled inner conductor formed Decoupling line, the effective resistance of which at the mouth of the nozzle is equal to the wave resistance of the connected coaxial cable leading to the consumer and the one capacitive Reaction of the same size as the inductive reactance at the mouth of the nozzle contains, wherein the inner conductor of the decoupling line with the inner conductor of the consumer leading coaxial cable is capacitively coupled, characterized in that the capacitive reactance and the coupling capacitance jointly through the disc-shaped, opposite ends of the inner conductors of the Decoupling line on the one hand and the coaxial cable or a connector for the coaxial cable on the other hand, are formed, between which the vacuum-tight closing the nozzle window as a dielectric. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstelle zwischen der Auskoppelleitung und dem Koaxialkabel durch eine in den Außenleiter eingeschaltete Induktivität kompensiert ist, die durch eine Erweiterung des Außenleiters in der Nähe oder an der Stelle des Fensters gebildet wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the joint between the Decoupling line and the coaxial cable through an inductance switched into the outer conductor is compensated by an extension of the outer conductor near or at the point of the Window is formed. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 893 236;
britische Patentschrift Nr. 738 926;
USA.-Patentschrift Nr. 2 523 286;
Megla, »Dezimeterwellentechnik«, 3. Auflage, S. 59 bis 72;Considered publications:
German Patent No. 893,236;
British Patent No. 738,926;
U.S. Patent No. 2,523,286;
Megla, "Dezimeterwellenechnik", 3rd edition, pp. 59 to 72; Meinke, »Kurven, Formeln und Daten aus der Dezimeterwellentechnik«, November 1949,
BlattDXIII/2.Meinke, "Curves, formulas and data from decimeter wave technology", November 1949,
Sheet DXIII / 2. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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