DE1074763B

DE1074763B - Delay line with bandpass character for traveling wave tubes

Info

Publication number: DE1074763B
Application number: DENDAT1074763D
Authority: DE
Inventors: München Dipl.-Ing. Dr. Gerd Landauer Unterhaching bei München und Dipl.-Ing. Werner Eichin München Dr. Werner Kleen
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Priority date: 1954-02-24
Publication date: 1960-02-04
Also published as: NL194994A; GB803344A; CH338910A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, die auf der dem Elektronenstrahl abgewandten Seite einen der Verzögerungsleitung Bandpaßcharakter verleihenden Körper mit in Wellenausbreitungsrichtung (Elektronenstrahlrichtung) periodischer Struktur aufweist.The invention relates to a delay line for traveling wave tubes, which is based on the electron beam facing away from the delay line a bandpass character imparting body with a structure which is periodic in the direction of wave propagation (electron beam direction).

Bekanntlich haben Wanderfeldröhren einen Übertragungs- und Verstärkungsbereich, der außerordentlich breit ist und sich beispielsweise bei Mittelfrequenzen von 4000 MHz über einen Bereich von 1000 MHz oder mehr erstreckt. Derartige Verstärkungsbandbreiten kann man aber praktisch gar nicht ausnutzen, da man z. B. für die Übertragung eines Fernsehkanals oder für die Übertragung von 1200 Gesprächskanälen mit Frequenzmodulation nur Übertragungsbereiche der Größenordnung von 30 bis 40 MHz benötigt.It is well known that traveling wave tubes have a range of transmission and gain that is extraordinary is wide and, for example, at medium frequencies of 4000 MHz over a range of 1000 MHz or more extends. However, such gain bandwidths can practically not be used at all, since one z. B. for the transmission of a television channel or for the transmission of 1200 voice channels with frequency modulation only transmission ranges of the order of 30 to 40 MHz are required.

Der um vieles größere Frequenzbereich endlicher Verstärkung der Wanderfeldröhre wirkt sich mitunter sehr störend aus. Denn außerhalb des gewünschten Übertragungsbereiches, von z. B. 30 bis 40 MHz treten zumeist in stärkerem Maße unvermeidbare Reflexionen am Ein- und Ausgang der Röhre auf, da die dort vor handenen Ankopplungselemente nie beliebig breitbandig gemacht werden können. Die Reflexion hochfrequenter Energie beispielsweise am Ausgang bewirkt die Entstehung einer rückläufigen Welle zum Eingang, und dieser Effekt äußert sich genau wie eine Rückkopplung. Es besteht .dadurch die Möglichkeit der Selbsterregung der Röhre, und dies hat zur Folge, daß die Röhre beispielsweise für Verstärkungszwecke unbrauchbar wird.The much larger frequency range of finite amplification of the traveling wave tube sometimes has an effect very annoying. Because outside the desired transmission range, from z. B. 30 to 40 MHz occur mostly to a greater extent unavoidable reflections at the entrance and exit of the tube, since the coupling elements there are never arbitrarily broadband can be made. The reflection of high-frequency energy causes, for example, at the exit the creation of a retrograde wave to the input, and this effect manifests itself in exactly the same way as a feedback. There is .thereby the possibility of self-excitation of the tube, and this has the consequence that the tube becomes unusable for reinforcement purposes, for example.

Es ist bekannt, zur Beseitigung dieser Gefahr die Verzögerungsleitung zu dämpfen, indem beispielsweise längs der Gesamtleitung oder auch lokalisiert Dämpfungen eingeführt -sindv. Das' Anbringen derartiger Dämpfungen, mit "dem" 'Ziel der Unterdrückung" der Selbsterregung,, ist mechanisch schwierig, da diese Dämpfungen so eingeführt werden müssen, daß durch sie innerhalb der Leitung keine zusätzlichen Reflexionen entstehen können,'·Reflexionen an den Enden lokalisierter Dämpfungselemente rufen starke Phasenverzerrungen hervor, die z. B. bei der Übertragung frequenzmodulierter Signale zu Störungen führen.It is known to attenuate the delay line to eliminate this risk, for example by along the entire line or also localized attenuations are introduced. Attaching such Attenuations, with "the" 'goal of suppression "of the Self-excitation ,, is mechanically difficult, since these attenuations have to be introduced in such a way that by no additional reflections can arise within the line, '· reflections at the ends more localized Damping elements cause strong phase distortions that z. B. in the transmission frequency-modulated signals lead to interference.

Diese Schwierigkeiten werden im Falle der Wendel als Verzögerungsleitung in bekannter Weise dadurch behoben, daß beispielsweise Wendeln verwendet werden, die einen schmalen Durchlaß- und Verstärkungsbereich haben und außerhalb eines gewünschten Übertragungsbereiches von z. B. 30 oder 40 MHz jegliche Fortpflanzung elektromagnetischer Wellen unterdrücken. Zur Erreichung, dieses Zieles wird beispielsweise der Wendel eine Steigung mit periodisch veränderlicher Ganghöhe erteilt. Die Herstellung solcher Wendeln ist jedoch technisch sehr schwierig.In the case of the helix as a delay line, these difficulties are thereby eliminated in a known manner resolved that, for example, helices are used which have a narrow transmission and gain range and outside a desired transmission range from Z. B. 30 or 40 MHz suppress any propagation of electromagnetic waves. To achieve this goal, the helix, for example, has a gradient with a periodically variable Pitch granted. However, the production of such coils is technically very difficult.

Verzögerungsleitung
mit Bandpaßcharakter
für WanderfeldröhrenDelay line
with bandpass character
for traveling wave tubes

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Werner Kleen, München,Dr. Werner Kleen, Munich,

Dipl.-Ing. Dr. Gerd Landauer,Dipl.-Ing. Dr. Gerd Landauer,

Unterhaching bei München,Unterhaching near Munich,

und Dipl.-Ing. Werner Eichin, München,and Dipl.-Ing. Werner Eichin, Munich,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Alle diese bekannten Ausbildungen der Verzögerungsleitung beruhen auf dem Prinzip, der Verzögerungsleitung durch eine besondere Ausbildung der Leitung selbst, den Charakter eines Leiters mit periodischer Struktur zu erteilen, da es bekannt ist, daß Leitungen mit periodischer Struktur stets einen endlich begrenzten Durchlaßbereich haben. Die zu diesem Zweck erforderlichen Bearbeitungsmaßnahmen sind jedoch technisch sehr schwer realisierbar.All these known designs of the delay line are based on the principle of the delay line through a special training of the management itself, the character of a leader with periodic Structure, since it is known that lines with a periodic structure always have a finite number have limited passband. The processing measures required for this purpose are but technically very difficult to implement.

Die Erfindung geht nun von der bekannten Erkenntnis aus, daß einer Verzögerungsleitung ein besonderer Charakter, beispielsweise ein Bandpaßcharakter, erteilt werden kann, indem nicht eine besondere. Aus.-bildung der Leitung selbst vorgenommen, sondern indem das elektromagnetische Feld, das die Leitung umgibt, beeinflußt wird. Die Beeinflussung muß dergestalt sein, daß der Wellenwiderstand der Leitung geändert wird, und zwar durch Materie, die in das elektromagnetische Feld der Leitung eingebracht wird. Damit, eine Beeinflussung des Feldes herbeigeführtThe invention is based on the known knowledge that a delay line is a special one Character, for example a bandpass character, can be given by not having a special. Education made of the line itself, but by the electromagnetic field that the line surrounds, is influenced. The influence must be such that the wave resistance of the line is changed by matter that is brought into the electromagnetic field of the line. Thus, an influence on the field is brought about

wird, die dem Leitungs- oder Übertragungsvorgang einen Bandpaßcharakter erteilt, muß die.in das elektromagnetische Feld eingeführte Materie den Wellenwiderstand periodisch ändern.which gives the line or transmission process a bandpass character, must die.in the electromagnetic Matter introduced into the field periodically change the wave resistance.

Es ist bereits eine auf diesen Überlegungen beruhende Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren bekannt, die auf der dem Elektronenstrahl abgewandten Seite einen der Verzögerungsleitung Bandpaßcharakter ver-A delay line for traveling wave tubes based on these considerations is already known, which on the side facing away from the electron beam have a bandpass character of the delay line

- leihenden Körper mit in Wellenausbreitungsrichtung (Elektronenstrahlrichtung) periodischer Struktur auf-- Borrowing bodies with a structure that is periodic in the direction of wave propagation (electron beam direction)

909 728/433909 728/433

weist. Die Geometrie dieses Körpers ändert sich dabei periodisch, und zwar stetig oder sprunghaft.shows. The geometry of this body changes periodically, continuously or abruptly.

Demgegenüber wird bei einer Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, die auf der dem Elektronenstrahl abgewandten Seite einen der Verzögerungsleitung Bandpaß Charakter verleihenden Körper mit in Wellenausbreitungsrichtung (Elektronenstrahlrichtung) periodische Struktur aufweist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der den Bandpaßcharakter bewirkende Körper aus in Wellenausbreitungsrichtung periodisch aufeinanderfolgenden Teilkörpern aufgebaut ist, die aus hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften verschiedenartigen Materialien bestehen und die ohne Zwischenraum dicht aneinanderliegend angeordnet sind.In contrast, a delay line for traveling wave tubes, which is based on the electron beam remote side a body imparting a bandpass character to the delay line with in Wave propagation direction (electron beam direction) has periodic structure, according to the invention proposed that the body causing the bandpass character from in the direction of wave propagation periodically successive sub-bodies is constructed, which are made from with regard to the electrical properties consist of different materials and which are arranged close to one another without a gap are.

Es kann vorteilhaft sein, daß die Teilkörper auch in Umfangsrichtung der Verzögerungsleitung periodische Struktur aufweisen. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß die periodische Strukturänderung der Teilkörper stetig, sprunghaft oder auch stetig und sprunghaft vor sich geht. Hinsichtlich der für die elektischen Eigenschaften der Teilkörper maßgebenden Größen kommen dabei diejenigen in Betracht, die sich auf die dielektrischen und/oder halbleitenden und/oder leitenden Eigenschaften beziehen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Teilkörper aus einem dielektrischen Material, unter anderem beispielsweise Keramik, bestehen; es kann in vorteilhafter Weise auch Quarz verwendet werden. Des weiteren kann es zweckmäßig sein, daß das dielektrische Material leitende Substanzen enthält.It can be advantageous that the partial bodies are also periodic in the circumferential direction of the delay line Have structure. Furthermore, it can be expedient that the periodic structural change of the sub-bodies steadily, by leaps and bounds, or even steadily and by leaps and bounds. Regarding the for the electric Properties of the sub-body decisive variables come into consideration here that are refer to the dielectric and / or semiconducting and / or conductive properties. It has been found to be beneficial proved that the part-body made of a dielectric material, inter alia, for example Ceramics, consist; quartz can also be used in an advantageous manner. Furthermore it can be expedient that the dielectric material contains conductive substances.

Die Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes kann auch durch Materie erfolgen, die auf Grund ihrer physikalischen Eigenschaften als Leiter anzusprechen ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, auch gut leitendes Material, wie Silber oder Kupfer od. dgl., zu verwenden. Es können aber auch ferromagnetische Materialien verwendet werden. Dadurch wird bei gleicher Anordnung eine starke Änderung des Wellenwiderstandes erzielt, wobei der Bereich der Übertragung schmaler wird. Darüber hinaus kann durch die Verwendung ferromagnetischer Materialien eine vorteilhafte zusätzliche Dämpfung der Leitung bewirkt werden.The electromagnetic field can also be influenced by matter that is due to their physical properties can be addressed as a conductor. It can be beneficial, as well as good Conductive material such as silver or copper or the like. To be used. But it can also be ferromagnetic Materials are used. This results in a strong change in the wave resistance with the same arrangement is achieved, the range of transmission becomes narrower. In addition, through the use of ferromagnetic materials brings about advantageous additional attenuation of the line will.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, als Verzögerungsleitung eine Wendel zu verwenden. Die Teilkörper sind dann in jenem Bereich des elektromagnetischen Feldes angebracht, der durch die Wendel von dem mit Elektronen beschickten Bereich getrennt ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, die Teilkörper gleichzeitig zur Wendelhalterung zu benutzen. Dabei ist es nicht unbedingt nötig, daß die Wendel als Rundwendel ausgebildet ist. Sie kann beispielsweise auch eine Flachwendel sein.It is within the scope of the invention to use a helix as the delay line. The partial body are then placed in that area of the electromagnetic field that is created by the filament of the area charged with electrons is separated. It can be advantageous here to use the partial bodies to be used at the same time as the helix holder. It is not absolutely necessary that the coil as Round helix is formed. It can also be a flat helix, for example.

Vorteilhafterweise kann bei Verwendung einer dielektrischen Materie diese noch mit einer Dämpfungsschicht bedeckt sein, welche beispielsweise aus Kohle bestehen kann. Es kann aber auch zweckmäßig sein, daß dem Dielektrikum Kohle zugesetzt ist.When a dielectric material is used, it can advantageously also be covered with a damping layer made of carbon, for example can exist. However, it can also be expedient for carbon to be added to the dielectric.

An Hand der Figuren der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch darstellt, soll die Erfindung nochmals erläutert werden.On the basis of the figures of the drawing, which schematically depicts exemplary embodiments of the invention, the invention is to be explained again.

In der Fig. 1 stellt die Verzögerungsleitung eine Wendel 1 dar, welche von der Materie 2 koaxial umgeben ist, deren Zusammensetzung sich in Wellenausbreitungsrichtung (d. h. parallel zur Wendelachse) periodisch ändert. Die Änderung der Zusammensetzung ist in diesem Fall sprunghaft. Die Bereiche 3 und 4 stellen Bereiche verschiedener Zusammensetzung dar. In diesen Bereichen sind unterschiedliche elektrische Eigenschaften der Materie vorhanden.In FIG. 1, the delay line represents a helix 1 which is coaxially surrounded by matter 2 whose composition is in the direction of wave propagation (i.e. parallel to the helix axis) periodically changes. In this case, the change in composition is leaps and bounds. Areas 3 and 4 represent areas of different composition. In these areas are different electrical Properties of matter present.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Wendel 1, deren dielektrische Halterungen 5 (Stäbe) und durch die zwischen diesen Halterungen angeordneten leitenden Teilkörper 6. Die Teilkörper 6 bestehen in Wellenausbreitungsrichtung (d. h. senkrecht zur Zeichenebene) aus hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften verschiedenartigen Materialien.Fig. 2 shows a section through a helix 1, its dielectric holders 5 (rods) and through the conductive part-bodies 6 arranged between these holders. The part-bodies 6 exist in the direction of wave propagation (i.e. perpendicular to the plane of the drawing) in terms of electrical properties different materials.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Delay line for traveling wave tubes, which are on the opposite to the electron beam Side one of the delay line giving bandpass character body with in the direction of wave propagation (Electron beam direction) has a periodic structure, characterized in that that the body causing the bandpass character is composed of periodically successive ones in the direction of wave propagation Partial bodies are constructed from different types of electrical properties Materials exist and which are arranged close to one another without a gap are.

2. delay line according to claim 1, characterized in that the partial body in the circumferential direction of the delay line have a periodic structure.

3. delay line according to claim 1 or 2, characterized in that the partial body is formed are and / or the material composition is chosen so that with regard to the electrical Properties of the transition between adjacent part-bodies continuously and / or abruptly he follows.

4. delay line according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Materials of the body parts are dielectric and / or semiconducting and / or conductive.

5. delay line according to claim 4, characterized in that the dielectric material Contains conductive substances.

6. delay line according to claim 5, characterized in that the conductive substances are ferromagnetic.

7. delay line according to one of claims 1 to 6, characterized in that the the body effecting the bandpass character at the same time for holding the delay line serves.

8. delay line according to one of claims 1 to 7, characterized in that the the band-pass effect effecting body is covered with a damping layer.

9. delay line according to one of claims 1 to 8, characterized in that the The delay line is a helix which is coaxial with the bandpass effect body is surrounded.

Documents considered: German Patent No. 903 726; French Patent Nos. 972,702, 977,237; U.S. Patent No. 2,653,270; "RCA-Review", 1953, pp. 502fF.

1 sheet of drawings