DE1076195B

DE1076195B - Verzoegerungsleitung fuer Wanderfeldroehren, insbesondere zum Erzeugen oder Verstaerken von Millimeterwellen

Info

Publication number: DE1076195B
Application number: DES53253A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Veith; Dipl-Ing Dr Franz Gross
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-04-25
Filing date: 1957-04-25
Publication date: 1960-02-25

Description

f> UXXU¹ IUiJUJ

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, insbesondere zum Erzeugen oder Verstärken von Millimeterwellen, die aus einem im wesentlichen allseitig geschlossenen und im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzenden Hohlleiter mit im Inneren quer zur Energiefortpflanzungsrichtung hintereinander angeordneten und gleichen Abstand voneinander aufweisenden plattenförmigen Wänden besteht und bei der die einzelnen von den Wänden und den zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Wänden liegenden Teilen der Hohlleiterwandung gebildeten Hohlraumresonatoren über einen in Energiefortpflanzungsrichtung frei bleibenden, gerade durchlaufenden Teil des Hohlleiters miteinander gekoppelt sind, wobei dieser frei bleibende, gerade durchlaufende Teil des Hohlleiters im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und nahe an der Wandung des Hohlleiters angeordnet ist.

Beim Bau von Verstärkern und Oszillatoren im Gebiet der Millimeterwellen, die nach dem Prinzip der Wanderfeldröhre arbeiten, macht die Herstellung der Verzögerungsleitungen, insbesondere für Betriebsspannungen kleiner als 2000VoIt große technische Schwierigkeiten (kleine, zulässige Herstellungstoleranzen, Wärmeableitung, Wärmedeformationen).

Aus der Theorie der periodischen Verzögerungsleitungen ist bekannt, daß der Energietransport über Teilwellen erfolgt, die alle dieselbe Gruppengeschwindigkeit, aber verschiedene 'Phasengeschwindigkeiten haben. Die Fundamentwelle oder Hauptwelle hat von allen Teilwellen die größte Phasengeschwindigkeit und überträgt den größten Energieanteil. Man wird daher zur Verstärkung zweckmäßig die Hauptwelle heranziehen, was bei den Wendelverstärkerröhren der Fall ist.

Nun ist die Strukturteilung L einer Verzögerungsleitung gegeben durch:

ψη

2».

vn ■ψ η = ψ_ο±2πη.

2π·

vn

Verzögerungsleitung

für Wanderfeldröhren,

insbesondere zum Erzeugen

oder Verstärken von Millimeterwellen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Werner Veith und Dipl.-Ing. Dr. Franz Groß,

München,
sind als Erfinder genannt worden

Man sieht, daß für sehr kleine Werte von X₀ für Betriebsspannungen kleiner als 2000 A⁷OIt, also —- > It

die Teilung L sehr klein und damit die technische Herstellung der Leitung schwierig wird. Die wegen der Dispersionsfreiheit der Hauptwelle zur Verstärkung besonders geeignete Wendel hat bei Wellenlängen um 8 mm sehr winzige Abmessungen und eine sehr geringe thermische Kapazität, so daß sie durch auftreffende Elektronen ins Glühen kommt, wodurch die Gleichmäßigkeit der Struktur verlorengeht und die Hochfrequenzverluste sehr stark ansteigen. Für die Hauptwellen der thermisch stabileren Leitungen mit Bandpaßcharakter ist die Dispersion im Arbeitspunkt der Verstärkung zu stark und daher die Übertragungs-Bandbreite zu gering.

Zur Vergrößerung von L kann man entweder η vergrößern oder -—■ verkleinern. Eine Vergrößerung der

Betriebspannung von 1000 auf 2000VoIt bringt nur eine Vergrößerung von L um etwa 30Vo. Wirksamer ist die Vergrößerung von n.

Dabei ist ψ₀ die Phasendrehung der Hauptwelle pro· Strukturperiode, c die Lichtgeschwindigkeit, vn die Phasengeschwindigkeit der zur Verstärkung herangezogenen Teilwelle, η die Ordnungszahl der Teilwellen (n ist für vorwärts laufende Teilwellen >0); für rückwärts laufende Teil wellen <0, A₀ ist die Wellenlänge im freien Raum. Das Verzögerungsmaß — ist ein Maß für die Betriebsspannung. ψ₀ liegt zwischen 0 und π oder zwischen 0 und —π.

τ _ (2 π —|y_o|) .

2η. JL

1st ιρ₀ zwischen ₀ und + π, so wird
2π

L₊₁ =

Eine Struktur mit rückwärts laufender Hauptwelle hat daher grundsätzlich eine kleinere Struktur-

909 757/350

teilung- L als eine Struktur mit vorwärts laufender Hauptwelle. Sie hat aber, bedingt durch die kleinere Teilung, einen besseren Modulationsfaktor oder Spaltfaktor und damit einen höheren Kopplungswiderstand der zur Verstärkung brauchbaren «= + 1-Teilwelle als die Struktur mit positiver Dispersion der Hauptwelle.

Deshalb lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsleitung mit periodischer Struktur zur Erzeugung von raumhärmonischen Teilwellen zu schaffen, bei der eine der langsameren Teilwellen mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung gebracht werden kann.

Eine weitere Aufgabe bestand darin, die periodische Verzögerungsleitung so auszubilden, daß sie eine große Wärmekapazität besitzt, von außen gut zu kühlen und durch stabilen Aufbau gegen Wärmedeformationen unempfindlich ist.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung besteht darin, daß die Ab- ao messung (h) der Hohlraumresonatoren, durch die deren Grenzwellenlänge (X₁) bestimmt wird, etwa halb so groß ist wie die senkrechtzu dieser Abmessung Qi) liegende Abmessung (B) der Hohlraumresonatoren und die Abmessung (b) des Koppelhohlleiters,. durch die dessen Grenzwellenlänge (A₂) bestimmt wird, kleiner ist als die doppelte, die Grenzwellenlänge (X₁) der Hohlraumresonatoren bestimmen de Abmessung Qi).

Es ist bereits eine Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren bekannt, die aus einem im wesentlichen allseitig geschlossenen und im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzenden Hohlleiter mit im inneren quer zur Energiefortpflanzungsrichtung hintereinander angeordneten und gleichen Abstand voneinander aufweisenden plattenförmigen Wänden besteht. Dabei sind die einzelnen von den Wänden und zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Wänden liegenden Teilen der Hohlleiterwandung gebildete Hohlraumresonatoren über einen in Energiefortpflanzungsrichtung frei bleibenden, gerade durchlaufenden Teil des Hohlleiters miteinander gekoppelt. Dieser frei bleibende, gerade durchlaufende Teil des Hohlleiters besitzt im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt und ist nahe an der Wandung des Hohlleiters angeordnet. Diese bekannte Verzögerungsleitung unterscheidet sich von der Erfindung wesentlich dadurch, daß die Breite des gerade durchlaufenden Teils des Hohlleiters gleich der Breite der einzelnen Hohlraumresonatoren gemacht ist. Auch wird bei dieser Anordnung ein völlig anderer Weg zur Beeinflussung der Dispersion der Verzögerungsleitung gegangen. Die bekannte Verzögerungsleitung soll nämlich dadurch eine geringe Dispersion erhalten,, daß die einzelnen Hohlraumresonatoren in Elektronenstrahlrichtung hintereinander verschiedene Tiefen, senkrecht zur Elektronenstrahlung besitzen.

Des weiteren sind Wanderwellenröhren bekannt, bei denen der Elektronenstrahl nacheinander eine Reihe von aneinanderliegenden, miteinander gekoppelten und rotationssymmetrisch ausgebildeten Resonatorkammern durchsetzt und bei denen in den Trennwänden der Kammern kreisbogenförmige Schlitze vorgesehen sind, die eine magnetische Kopplung zwischen den Kammern bewirken soll. Abgesehen davon, daß die Resonatorkammern in diesen Wanderwellenröhren keinen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, wird dabei im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung normalerweise eine vorwärts laufende Grundwelle erzielt. Eine rückwärts laufende Grundwelle wird nur dann erhalten, wenn die magnetische Kopplung so groß ist, daß die von den öffnungen für den Elektronenstrahl vorhandene elektrische Kopplung überwiegt. Dazu ist es notwendig, die öffnungen für den Elektronenstrahl möglichst klein zu machen. Dies bedingt den Nachteil, daß nur sehr kleine Ausgangsleitungen erzielbar sind, da die Leistung sowohl vom Strahlstrom als auch vom Wechselwirkungsfaktor abhängt, die beide von dem Öffnungsquerschnitt für den Elektronenstrahl bestimmt werden.

Schließlich ist noch eine Verzögerungsleitung mit rechteckförmigen Hohlraumresonatoren bekannt, bei der jedoch eine rückwärts laufende Grundwelle nur dann erzielt wird, wenn im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung die kapazitive Kopplung größer als die magnetische Kopplung gemacht ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wahl der Grenzwellenlänge z. B. bei Verzögerungsleitungen mit Filterstruktur maßgebend ist für den Verlauf der Dispersionskurve. Bekanntlich kann zur Betrachtung einer Verzögerungsleitung mit Filterstruktur als Ersatzschaltbild die Schaltung einer Filterkette mit z. B. aneinandergereihten π-Gliedern herangezogen werden. Die Grenzwellenlänge der Querwiderstände und der Längswiderstände der π-Glieder bestimmen die Bandbreite. Ist die Grenzwellenlänge der Längswiderstände des Filters kleiner als die Grenzwellenlänge der Querwiderstände des Filters, so ergibt sich eine Dispersionskurve, bei der die Hauptwelle eine vorwärts laufende Welle und die nächste an der π-Geraden gespiegelte eine rückwärts laufende erste Teilwelle und die darauffolgende, an der 2ji-Geraden gespiegelte eine vorwärts laufende erste Teilwelle usw. ist. Macht man die Grenzwellenlänge der Längswiderstände größer als die Grenzwellenlänge der Querwiderstände, so ergibt sich eine Dispersionskurve, bei der die Hauptwelle eine rückwärts laufende Teilwelle ist und die an der π-Geraden gespiegelte erste Teilwelle vorwärts läuft. Die an der 2i7t-Geraden gespiegelte Raumharmonische ist dann die rückwärts laufende erste Teilwelle. Bei der Anordnung der erstgenannten Filterstruktur, bei der die Hauptwelle eine vorwärts laufende Teilwelle ist, wählt man für Verstärkerzwecke die zwischen der 2 π-Geraden und 3?i-Geraden liegende vorwärts laufende erste Teilwelle aus, da diese einen Bereich mit geringer Dispersion besitzt. Dabei wird jedoch, wenn die Bandbreite im Verhältnis groß gewählt wird, die rückwärts laufende erste Teilwelle meistens miterregt, so daß die Röhre ohne besondere Vorkehrungen nicht als Verstärkerröhre gebraucht werden kann. _

Bei Verwendung einer Verzögerungsleitung, bei der die Grenzwellenlänge der Längswiderstände größer als die Grenzwellenlänge der Querwiderstände ist, ergibt sich bei derselben Betrachtung der dieser Verzögerungsleitung zugeordneten Dispersionskurve bei der vorwärts laufenden ersten Teilwelle zwischen der jr-Geraden und der 27i-Geraden ein sehr großer Bereich geringer Dispersion. Außerdem ist der Kopplungsfaktor der rückwärts laufenden ersten Teilwelle mit dem Elektronenstrahl kleiner als bei der erstgenannten Anordnung. Man wählt daher zweckmäßig eine Verzögerungsstruktur mit rückwärts laufender Hauptwelle zur Verstärkung.

Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitungen soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitungen in vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung und die für die dargestellten Verzögerungsleitungen charakteristische Dispersionskurve.

1

In der Fig. 1 sind die Dispersionskurven einer sol-· chen Struktur mit Bandpaß char akter eingezeichnet. Die ausgezogene Dispersionskurve zeigt einen für den Verstärkerbetrieb günstigen Verlauf und die gestrichelt gezeichnete Dispersionskurve einen für den Verstärkerbetrieb ungünstigen Verlauf. Die Hauptwelle und die η = — 1-Teilwelle sind um die

— = 0-Achse herumgeklappt. Beide sind rückwärts

laufend, denn Phasen und Gruppengeschwindigkeit sind bei diesen Wellen entgegengesetzt gerichtet. Man sieht, daß die n— +1-Teilwelle einen zur Verstärkung geeigneten horizontalen Abschnitt D aufweist und daß nur für eine ganz bestimmte Form der Hauptwelle w = 0 der Verstärkerbetrieb stabil bleibt. Der Verstärkerbetrieb ist stabil, wenn der Betrag der Steigung der Hauptwelle längs der Kurve immer größer bleibt als die Steilheit der 2yr-Geraden. In diesem Falle kann die an der π-Geraden gespiegelte Hauptwelle keine Extremwerte erreichen. Im Arbeitsbereich D kann sich daher weder die Hauptwelle noch die M=- 1-Teilwelle anregen. Ist die Steilheit der Hauptwelle im Mittel kleiner als die Steilheit der 271-Geraden, so können zusätzlich zur n= + 1-Teilwelle sowohl die Hauptwelle als auch die η — — 1-Teilwelle in den Punkten A, B und C angeregt werden (gestrichelt gezeichnete Kurve).

Wegen des hohen Kopplungswiderstandes der Hauptwelle mit dem Elektronenstrahl, die außerdem bei einer längeren Welle als die verstärkte Welle angeregt wird, muß vor allem die Anregung dieser Welle verhindert werden. Das ist dann der Fall, wenn die Hauptwelle steil in diere-Gerade einläuft und die mittlere Steilheit größer ist als die Steilheit der 2:rc-Geraden. Eine in diesem Falle noch mögliche Anregung der M=-1-Teilwelle ist nicht zu erwarten, weil diese einen kleineren Kopplungswiderstand hat und außerdem eine kürzere Welle als die verstärkte Welle angeregt würde, für welche die Anregungsbedingungen an und für sich schon ungünstiger sind (höhere Dämpfung).

Einen zur Verstärkung brauchbaren Verlauf der Dispersionskurve einer Struktur kann man durch die Betrachtung der Fig. 2 gewinnen. Ändert man bei einem aus gleichen Rechteckresonatoren bestehenden Kettenleiter die Kopplung durch Variation der Schlitzlänge j bei konstanter Schlitzbreite b, so erhält man die Dispersionskurven V bis 8'.

Für das ungekoppelte System (1) hat die Struktur bei A₀₁ den Durchlaßbereich 0. Für die Schlitzlängen 1 bis 4 ist die Kopplung der Kammern magnetisch und die Hauptwelle der Struktur rückwärts laufend. Für 4 kompensiert die elektrische Kopplung gerade die magnetische Kopplung. Die Struktur (4) hat bei einer längeren Welle X_{0 k} den Durchlaßbereich 0. Von 4 bis 8 ist die Kopplung überwiegend elektrisch. Die Hauptwelle ist vorwärts laufend.

Man sieht, daß die Kurve 3 das gewünschte Verhalten zeigt. Eine richtige Dimensionierung der Schlitzlänge s und der Schlitzbreite b kann mit einer aus Resonanzkammern aufgebauten Struktur eine Dispersionskurve der η = + 1-Teilwelle erreicht werden, die eine stabile Verstärkung über einen bestimmten Frequenzbereich erlaubt. Dazu muß die Schlitzkopplung magnetisch bleiben, d. h., der Schlitz J muß so schmal sein, daß das Optimum der elektrischen Feldstärke nur so wenig aus der Resonatormitte herausgeht, daß die Kopplung zwischen den Kammern noch vorwiegend magnetisch bleibt. Dazu muß notwendig die Schlitzlänge J kleiner sein als die Schlitzlänge j 4 bei der kritischen Kopplung 4. Auch darf sie¹ nicht so klein werden, daß die Kreise nicht zu lose ge-, koppelt sind und die Bandbreite der Anordnung zu gering wird.

Wegen der endlichen Dicke der mit den Schlitzen versehenen Wände der Hohlraumresonatoren kannman die Koppelöffnungen auch als Hohlleiter betrachten, der unterhalb der Grenzfrequenz betrieben wird - und daher den Charakter eines induktiven Querwidero Standes hat, während die anschließenden Kammern

oberhalb ihrer-^-Resonanz betrieben einen kapazitiven Längswiderstand darstellen.

Die Fig. 3 a zeigt eine Verzögerungsleitung, bei der ein Hohlleiter aus den Wandungen 11 bis 18 gebildet wird. In dem Hohlleiter sind plattenförmige Wände 10 hintereinander angeordnet, die zusammen mit den Außenwandungsteilen 11,12,13,14 und 18 die hintereinanderliegenden Hohlraumresonatoren, die wie die

ao Längswiderstände einer Filterkette wirken, bilden. Die obengenannten Hohlraumresonatoren sind über den durch die Wandungsteile 15,16 und 17 gebildeten Hohlleiter, der die Eigenschaften der Querwiderstände der Filterleitung besitzt, miteinander gekoppelt. Die der Außenwand 16 gegenüberliegende Begrenzungsfläche des obengenannten Hohlleiters wird durch die oberen Kanten 19 der plattenförmigen AVände 10 gebildet. In der Fig. 3 b ist ein Schnitt in Energiefortpflanzungsrichtung gezeigt, bei dem die Anordnung der Hohlraumresonatoren deutlicher zu sehen ist. Beim Betrieb der Wanderfeldröhre mit der in Fig. 3 a und 3b gezeigten Verzögerungsleitung tritt die größte Feldstärke des Hochfrequenzfeldes an den Kanten 19 der plattenförmigen Wände 10 auf. Dementsprechend muß, um den Kopplungsfaktor zwischen der auf der Verzögerungsleitung geführten Welle und dem Elektronenstrahl groß zu machen, der Elektronenstrahl über die Kanten 19 oder durch Durchbrechungen in den plattenförmigen Wänden 10 in der Nähe der Kanten 19 geführt werden.

In den Fig. 4 a und 4b ist eine weitere Verzögerungsleitung mit senkrechtem Querschnitt gezeigt, wobei die Fig. 4b wiederum einen Schnitt in Energiefortpflanzungsrichtung darstellt. Der eigentliche Hohl- leiter der Verzögerungsleitung wird von den Wandungsteilen 21 bis 24 gebildet. In diesem Hohlleiter sind die Stege 25 hintereinander angeordnet. Die Stege 25 besitzen rechteckige Ausnehmungen, die durch die Kanten 26 bis 28 gebildet werden. Die Ausnehmungen sind in Energiefortpflanzungsrichtung deckungsgleich hintereinander angeordnet, so daß sich durch die Begrenzungsfläche 24 und durch die hintereinanderliegenden Kanten 26, 27 und 28 der Koppelleiter ergibt.

Zur Erhöhung der Kopplung zwischen den HohlraumresonatO'ren können mehrere Koppelhohlleiter symmetrisch längs der Rechteckseiten des Hohlleiters angeordnet sein. So> ist es z. B. möglich, zwei Koppelhohlleiter auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Hohlleiters, die die größte Rechtecklänge besitzen, vorzusehen oder auch auf allen vier Seiten des Hohlleiters Koppelhohlleiter anzuordnen.

In der Fig. 1 gilt die ausgezogene Dispersionskurve für die Anordnung nach den Fig. 3 a und 4b. Dabei

fin Γ

bedeutet X₀ die Wellenlänge im freien Raum und —

das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit zur Phasengeschwindigkeit. Die Geraden ψ = π und ψ = 2π bzw. die nicht dargestellten Geraden ψ = οπ, 4 π usw. stellen die Grenzlinien dar, bei denen die Phasen-

ι υιό ιyo

25

drehung ψ gerade ein ganzes Vielfaches von π ist. Es liegt in. der Natur der Darstellung, daß zwischen den einzelnen ^-Geraden die Teilwellen verlaufen.

Es ist aus der Fig. 1 zu erkennen, daß die η = O-Hauptwelle eine rückwärts laufende Welle und die darauffolgende ■ η — ■+ 1-Teilwelle eine vorwärts laufende Teil welle und die weiter darauffolgende η = — 1-Teilwelle eine rückwärts laufende Teilwelle ist. Um eine rückwärts laufende fundamentale Raumharmonische zu bekommen, ist es notwendig, die Grenzwellenlänge X₂ des Koppelhohlleiters kleiner zu machen als die Grenzwellenlänge X₁ der Hohlraumresonatoren. Es ist ersichtlich, daß schon die zwischen der n- und 2jr-Geraden liegende η = + 1-Teilwelle eine vorwärts laufende Teilwelle mit geringer Dispersion ist. Bringt man die vorwärts laufende μ= + 1-Teilwelle der Raumharmonischen auf der Verzögerungsleitung mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung, so ergibt sich der Arbeitsbereichs für die Elektronenstrahlgeschwindigkeit (—Je·

Die Grenzwellenlänge A₂ des Kopplungshohlleiters wird im wesentlichen durch die Breite b (s. Fig. 3 a

und 4 a) bestimmt. Dabei ist b = -r-. Die Grenzwellenlänge X₁ der Hohlraumresonatoren wird durch die Höhe h der Stege festgelegt. Dabei ist h = — und

B — ~, damit die zwischen den Stegen 10 bis 15 befindlichen Kammern als -j--Resonatoren schwingen.

Um auch noch Verzögerungsleitungen mit kleinsten Abmessungen herstellen zu können, ist in den Fig. 5 a bis 6 c ein neuer Konstruktionsweg dargestellt, bei dem gestanzte Bleche hintereinandergesetzt werden und anschließend durch Verlöten oder Verschweißen verfestigt sind. Die B'ig. 5 a zeigt ein gestanztes Blech I, das zur Herstellung der in der Fig. 4 a gezeigten Verzögerungsleitung dient. Bei dem Blech I entsprechen die Kanten 101 bis 104 den Blechen 21 · bis 24 der Fig. 4 a. Der von der gestrichelten Linie eingeschlossene Teil 105 entspricht dem Steg 25. Der Koppelhohlleiter wird von den Kanten 104,106,107 und 108 gebildet. In der Kante 106 sind Schlitze 109 vorgesehen, die dazu dienen, den Elektronenstrahl mit dem stärksten elektrischen Feld in Wechselwirkung zu bringen. Zur Bildung des Hohlraumresonators ist in der Fig. 5 b ein gestanztes Blech II dargestellt, bei dem die Wandungsteile 101' bis 104' im wesentliehen den Wandungsteilen 21 bis 24 in der Fig. 4 a entsprechen. In Fig. 5 c ist ein Schnitt in Energiefortpflanzungsrichtung der hintereinander angeordneten Blechteile I und II gezeigt.

Um eine rein magnetische Kopplung der Hohlraumresonatoren und damit eine rückwärts laufende Hauptwelle zu erreichen, muß die elektrische Kopplung weitgehend vermieden werden. Eine solche Möglichkeit zeigen die Fig. 6 a bis 6 c.

Die Fig. 6 a zeigt wieder ein gestanztes Blech I, das im wesentlichen dem der Fig. 5 a entspricht, in dem jedoch Streben 117 stehengelassen sind, so* daß sich Öffnungen 116 ergeben. Die Kanten 111 bis 114 entsprechen wieder den in der Fig. 4 a gezeigten Wandungsteilen 21 bis 24. Das von der gestrichelten Linie eingeschlossene Blechteil 115 entspricht dem Steg 25. Zum Durchschießen des Elektronenstrahls durch die Verzögerungsleitung sind öffnungen 119 vorgesehen, die deckungsgleich bei jedem Blech hintereinander angeordnet sein müssen. In der Fig. 6 b ist der Hohlraum begrenzende Blechteil II dargestellt, dessen Wandungsteile 111' bis 114' den Kanten 111 bis 114 entsprechen. Das in der Fig. 6 c dargestellte gestanzte Blech III entspricht im wesentlichen dem in der Fig. 6 a dargestellten Blech I. Es stellt nur das um 180° gedrehte Blech I dar. Es ist jedoch nochmals gezeichnet, um zu zeigen, daß jetzt die Streben 116' an die Stelle der in der Fig-. 10 a gezeigten Öffnungen 116 treten und somit die elektrische Kopplung wesentlich herabgesetzt ist. Das Zusammensetzen der Bleche I bis III erfolgt wie in Fig. 5 c dargestellt, wobei jedoch die Reihenfolge I, II, III, II, I, II, III... eingehalten werden muß.

Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes bestehen im wesentlichen darin, daß die in den Figuren dargestellten Verzögerungsleitungen eine rückwärts laufende Hauptwelle besitzen und somit der Kopplungsfaktor zwischen dem Elektronenstrahl und der verzögerten η = 4- 1-Teilwelle im Verhältnis zur M= + 1-Teilwelle bei vorwärts laufender Hauptwelle groß ist. Außerdem ist die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls klein gehalten, da mit einer Teilwelle gearbeitet wird. Weiterhin kann man mit den gestanzten Blechen sehr kleine Abmessungen der Verzögerungsleitungen erreichen, wobei die kompakte Ausführung eine besonders gute Wärmeableitung gestattet.

Claims

Patentansprüche :

1. Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, insbesondere zum Erzeugen oder Verstärken von Millimeterwellen, die aus einem im wesentlichen allseitig geschlossenen und im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzenden Hohlleiter mit im Innern quer zur Energiefortpflanzungsrichtung hintereinander angeordneten und gleichen Abstand voneinander aufweisenden plattenförmigen Wänden besteht und bei der die einzelnen von den Wänden und den zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Wänden liegenden Teilen der Hohleiterwandung gebildeten Hohlraumresonatoren über einen in Energiefortpflanzungsrichtung frei bleibenden, gerade durchlaufenden Teil des Hohlleiters miteinander gekoppelt sind, wobei dieser frei bleibende, gerade durchlaufende Teil des Hohlleiters im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt und nahe an der Wandung des Hohlleiters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung (h) der Hohlraumresonatoren, durch die deren Grenzwellenlänge (X₁) bestimmt wird, etwa halb so groß ist wie die senkrecht zu dieser Abmessung Qi) liegende Abmessung (S) der Hohlraumresonatoren und die Abmessung (V) des Koppelhohlleiters, durch die dessen Grenzwellenlänge (A₂) bestimmt wird, kleiner ist als die doppelte die Grenzwellenlänge (X₁) der Hohlraumresonatoren bestimmende Abmessung (Ii).

2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Breitseite des Rechtecks in der Energiefortpflanzungsrichtung der Koppelhohlleiter vorgesehen ist, der zur Kopplung der Hohlraumresonatoren untereinander an der den Rechteckhohlraumresonatoren zugewendeten Seite offen ist (s. Fig. 3 und 4).

3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhohlleiter auf den die Hohlraumresonatoren enthaltenden Hohlleiter aufgesetzt ist (s. Fig. 3).

4. Verzögerungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hohlraum-

10

resonatoren begrenzenden plattenförmigen Wände rechteckige Ausnehmungen, die in Energiefortpflanzungsrichtung hintereinander angeordnet sind, zur Bildung des Koppelhohlleiters besitzen (s. Fig. 4).

5. Verzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Koppelhohlleiter symmetrisch längs der Rechteckbreitseiten des Hohlleiters angeordnet sind.

6. Verzögerungsleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Koppelhohlleiter auf den beiden gegenüberliegenden Breitseiten des Rechteckhohlleiters angeordnet ist.

7. Verzögerungsleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Koppelhohlleiter auf allen vier Seiten des Rechteckhohlleiters vorgesehen sind.

8. Verzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Wände an den Stellen Ausnehmungen zum Durchschießen des Elektronenstrahls besitzen, an denen die größte elektrische Feldstärke auftritt.

9. Verzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhohlleiter in der Ebene jeder

plattenförmigen Wand der Hohlraumresonatoren, mit auf den Wänden stehenden Streben versehen ist.

10. Verzögerungsleitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben so breit wie die Zwischenräume und versetzt hintereinander angeordnet sind.

11. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus ihre charakteristischen Querschnitte aufweisenden Blechen zusammengeschichtet ist.

12. Verzögerungsleitung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche gestanzt sind und daß die plattenförmigen Wände und die äußere Wandung des Hohlleiters bildenden Bleche und die allein die äußere Wandung des Hohlleiters bildenden Bleche abwechselnd hintereinander angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 961 551;
österreichische Patentschrift Nr. 185 900;
schweizerische Patentschrift Nr. 298 283;
französische Patentschrift Nr,. 1 018 306;
britische Patentschriften Nr. 564 890, 655 410,
760133;

Proceedings of the IRE, Januar 1949, S. 39/40.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen