DE1081157B - Anordnung mit einer Lauffeldroehre, deren Verzoegerungsleitung eine Koppelvorrichtung mit mehreren Koppelzweigen besitzt - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Lauffeldröhre, bei der die vorzugsweise ■wendeiförmige Verzögerungsleitung am ausgangsseitigen Ende mit einer Koppelvorrichtung versehen ist, die mindestens zwei mit je einem äußeren Schaltkreis verbundene Koppelzweige besitzt, von denen wenigstens ein direkt an die Verzögerungsleitung angekoppelter und zusammen mit seinem äußeren Schaltkreis möglichst reflexionsfreier Koppelzweig für die längs der Verzögerungsleitung fortschreitende Grundwelle vorgesehen ist.

Bekanntlich versteht man unter einer Lauffeldröhre eine elektrische Entladungsanordnung, bei der eine Elektronenströmung längs einer Verzögerungsleitung geführt wird, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die etwa der Phasengeschwindigkeit der längs der Verzögerungsleitung fortschreitenden und zu beeinflussenden Wellen entspricht. Meist werden derartige Entladungsanordnungen als Verstärkerröhren ausgebildet, in welchem Fall dann am Eingang und am Ausgang der Verzögerungsleitung besondere Koppelvorrichtungen zum Anschluß äußerer Schaltkreise vorzusehen sind. Es sind aber auch Lauffeldröhren bekannt, bei denen unter Ausnutzung einer inneren Rückkopplung (Rückwärtswellenröhren-Effekt) Schwingungen erzeugt werden und demzufolge nur an einem Ende der Verzögerungsleitung eine Koppelvorrichtung erforderlich ist. Die Wirkungsweise der Lauffeldröhren beruht im wesentlichen darauf, daß über eine Geschwindigkeitssteuerung der Elektronenstrahl in mehr oder weniger zusammengedrängte Elektronenpakete umgeformt wird. Dies bringt — ebenso wie bei den Trioden und den Laufzeitröhren nach Art des Klystrons — jedoch mit sich, daß im Ausgang der Röhre a.ußer der verstärkten Grundwelle auch deren Frequenzharmonische auftreten, insbesondere dann, wenn die Röhre im Gebiet höchster Ausgangsleistung betrieben wird (Nichtlinearitätseffekt). In der Praxis zeigt sich nun, daß sich im allgemeinen zwar für die Grundwelle eine zufriedenstellende Anpassung herstellen läßt, nicht jedoch für deren hiervon wesentlich frequenz verschiedenen Frequenzharmonischen, so daß für diese die Koppelvorrichtung meist stärk fehlangepaßt ist. Es treten daher in Lauffeldrohren häufig unerwünschte Rückwirkungen auf, die sich z.B. unter anderem in einer Verringerung der Ausgangsleistung bemerkbar machen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht, diese Schwierigkeiten wesentlich zu vermindern, wenn nicht gar völlig zu beseitigen.

Bei der eingangs erwähnten Anordnung mit einer Lauffeldröhre wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß wenigstens ein anderer, ebenfalls direkt an die Anordnung mit einer Lauffeldröhre,

deren Verzögerungsleitung

eine Koppelvorrichtung mit mehreren

Koppelzweigen besitzt

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Paul Mann und Horst Gerlach, Neu-Ulm/Donau, sind als Erfinder genannt worden

Verzögerungsleitung angekoppelter und zusammen mit seinem äußeren Schaltkreis möglichst reflexionsfreier Koppelzweig mit Bandpaß- oder Hochpaßcharakter für längs der Verzögerungsleitung fortschreitende Frequenzharmonische der Grundwelle vorgesehen ist und daß die Koppelzweige so angeordnet sind, daß Reflexionen der Grundwelle und der Frequenzharmonischen der Grundweile an der Koppelvorrichtung möglichst vermieden werden.

Es wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, die Frequenzharmonischen im Grundwellenausgang der Röhre zu unterdrücken und sowohl für die Grundwelle als auch für die Frequenzharmonischen die Verzögerungsleitung sozusagen reflexionsfrei abzuschließen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Frequenzharmonischen gesondert von der Grundwelle zu entnehmen, d. h. mit anderen Worten, die Lauffeldröhre gegebenenfalls zugleich oder ausschließlich als Frequenzvervielfacher zu betreiben.

An sich sind Verstärker und Frequenzvervielfacher mit Scheibenröhren bekannt (deutsche Patentschrift 907 546), deren Ausgangskreis aus zwei Hohlleiterabschnitten besteht, deren einer im wesentlichen nur die Grundwelle und deren anderer im wesentlichen nur deren Frequenzharmonische aufnimmt. Bei diesen Anordnungen werden jedoch weder die Grundwelle mit ihren Frequenzharmonischen reflektiert, noch können diese Wellen vom Ausgangskreis zum Eingangskreis zurücklaufen. Entsprechendes gilt für die in der deutschen Patentschrift 902 507 beschriebene Anordnung mit einer Laufzeitröhre nach Art des Klystrons. Beim Erfindungsgegenstand hingegen sind Ausgang und Eingang der Röhre über eine Verzögerungsleitung verbunden, so daß bei doppelter Reflexion

00Ϊ 508/341

(am Ausgang und am Eingang der Röhre oder am Ausgang und an der üblicherweise in den Verzögerungsweg eingeschalteten Wellenabsorptionsvorrichtung) störende Rückwirkungen auftreten können. Die Wellenabsorptionsvorrichtung, die an sich die Aufgäbe hat, vom Ausgang zum Eingang der Röhre zurücklaufende Wellen zu absorbieren, läßt sich nämlich nur mit sehr großem Aufwand derart ausbilden, daß sie außer der Grundwelle auch noch deren Frequenzharmonische reflexionsfrei aufnimmt. In manchen Fällen bedarf es auch gar keiner nochmaligen Reflexion an der Wellenabsorptionsvorrichtung oder am Eingang der Röhre für das Auftreten störender Rückwirkungen; denn es kann — gerade bei Wellen, die kurzer sind als die Betriebswellen (Grundwellen), z. B. bei den Frequenzharmonischen — eine Wechselwirkung mit Raumharmonischen der am Röhrenausgang reflektierten Energie eintreten, wenn diese reflektierte Energie Raumharmonische mit negativen Phasengeschwindigkeiten besitzt. Diese störenden Erscheinungen, die ursächlich auf einer Reflexion am Ausgangsende der Verzögerungsleitung beruhen, werden durch die erfindungsgemäße Anordnung weitgehend beseitigt.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einer Lauffeldröhre, bei der das Vakuumgefäß aus einem Metalltopf 1, in dem das Strahlerzeugungssystem untergebracht ist, und einer anschließenden Glashülle 2 besteht, die am gegenüberliegenden Ende durch die AufFangelektrodenanordnung 3 vakuumdicht abgeschlossen wird. Zur gebündelten Führung des Elektronenstrahles dient ein Solenoid 4, das aber auch durch eine der an sich bekannten Permanentmagnetanordnungen oder durch an sich bekannte elektrostatische Fokussierungsmittel ersetzt werden kann. Die Zuführung der Hochfrequenzenergie erfolgt über die Ankoppelleitung 5 (Hohlleiter von rechteckigem Querschnitt), die auf der einen Seite über Federkontakte 16 mit dem Metalltopf 1 galvanisch verbunden ist, während die gegenüberliegende Seite der Ankoppelleituiig 5 durch das etwa λ/4-lartge Leiterstück 6 in Verbindung mit der konzentrisch dazu angebrachten Abschirmung 10 hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen ist. Die durch das Leiterstück 6 axial hindurchgehendewendelförmige Verzögerungsleitung? ist durch drei Keramikstäbe 8 abgestützt. Von diesen Keramikstäben sind in der Fig. 1 nur zwei zu sehen. Auf wenigstens einem dieser Keramikstäbe ist in an sich bekannter Weise ein Dämpfungsbeläg 9 zur Entkopplung des Wendelausganges vom Wendeleingang aufgebracht, der zur Erreichung eines reflexionsfreien Überganges nach den Enden der Verzögerungsleitung hin, z. B. durch eine spiralförmige Ausbildung, allmählich aus dem Feld der Verzögerungsleitung herausgeführt ist. Die Abnahme der Hochfrequenzenergie vom ausgangsseitigen Ende der Wendel erfolgt über die der Eingangsseite entsprechend ausgebildeten Bauelemente 11 und 12. Mit 13 sind die ausgangsseitigen Federköntakte bezeichnet. Die beschriebene Anordnung dient zur Verstärkung der bei 5 angekoppelten Wellen und arbeitet in bekannter Weise. Die auf der Verzögerungsleitung zutn Ausgang hinlaufende Hochfrequenzenergie enthält nun außer der zu verstärkenden Welle (Grundwelle) atfch noch deren Frequefizharmonische, insbesondere dann, wenn die Lauffeldröhre im Gebiet höchster Ausgangsleistung betrieben wird. Die Ursache für das Auftreten der Frequenzharmonisehen ist bei Trioden, Laufzeitröhren nach Art des Klystrons und auch bei Lauffeldröhren bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden (Nichtlinearitätseffekt).

Diese Frequenzharmonischen liegen in Wellenbereichen, in denen die bisher für Lauffeldröhren üblichen Auskoppelvorrichtungen nicht mehr an das ausgangsseitige Ende der Verzögerungsleitung 7 reflexionsfrei angepaßt sind. Demzufolge treten bei den bekannten Auskoppelvorrichtungen Reflexionen auf, wobei es möglich sein kann, daß die reflektierte Hochfrequenzenergie mit dem Elektronenstrahl erneut in Wechselwirkung tritt, wenn z. B. die in den Wendelleitungsweg eingeschaltete Absorptionsvorrichtung 9 ebenfalls reflektiert oder den Eingang der Verzögerungsleitung von deren Ausgang nur ungenügend entkoppelt, so daß am Eingang eine abermalige Reflexion der rücklaufenden Wellen möglich ist. Außer dieser Rückwirkung, die auf Stoßstellen am Ausgang und entweder an der Wellenabsorptionsvorrichtung oder am Eingang der Verzögerungsleitung beruht, ist auch eine unmittelbare Wechselwirkung der vom Ausgang zum Eingang der Verzögerungsleitung zurücklaufenden Energie der Frequenzharmonischen mit dem Elektronenstrahl möglich, wenn diese Energie Raumharmonische mit passenden negativen Phasengeschwindigkeiten aufweist, d. h. Raumharmonische mit solchen Phasengeschwindigkeiten, daß die Raumharmonischen mit dem Elektronenstrahl entsprechend dem bekannten Rückwärtswellenröhrerleffekt in Wechselwirkung treten.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Atisführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung sind diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß am ausgangsseitigen Ende der Verzögerungsleitung neben dem Koppelzweig 11 zur Abnahme der verstärkten Grundwelle ein weiterer nach Art eines Hochpasses ausgebildeter Koppelzweig für die Frequenzharmonischen der Grundwelle vorgesehen ist. Dieser weitere Koppelzweig wird durch den der Koppelleitung 11 parallel geschalteten Hohlleiter 14 von rechteckigem Querschnitt dargestellt, der hinsichtlich seiner Querabmessurlg für die Grundwelle unterkritisch bemessen ist. (Ein für eine bestimmte Welle Unterkritisch bemessener Hohlleiter bedeutet, daß die Querabme-Ssungetl des Hohlleiters derart gering ausgelegt sind, daß sich die entsprechende Welle iii diesem Hohlleiter nicht ausbreiten kann. Im vorliegenden Fall kann sich also die GfuhdWelle in dem Hohlleiter 14 nicht ausbreiten.) Zur Absorption der in dieses Hoehpaßgebilde eintretende« Ff equenzharmonischen ist wellenabsorbierendes Material 15 vorgesehen, das den Hohlleiter 14 praktisch reflexionsfrei abschließt. Durch geeignete Wahl def HöhenäbmeSsung b des Hohlleiters 14 kann dessen Wellenwiderstand an die Impedanz der Wendelleitung" angepaßt werden. Es können hierfür zusätzlich (oder allein) auch die für derartige Zwecke an sich bekannten Anpassungsmittel, wie z, B. Blenden, Schrauben, Stiehleitungen usw., vorgesehen werden.

An Stelle eines Hochpasses können auch deren mehrere oder in entsprechender Anordnung auch ein Bandpaß oder mehrere Bändpässe vorgesehen werden.

Aus den vorgenannten Gründen empfiehlt es sich in manchen Fällen,, nach der Lehre der Erfindung ausgebildete Köppelvörfichtungea auch am Eingang vorzusehen.

Fig. 2 zeigt eine Auskoppelvorrichtung, bei der die Auskoppelleitung für die Grundwelle als Koaxialleitung 21, 22 ausgebildet ist. Im Vergleich zur Fig. 1 ist das dortige Ä/4-Leiterstück 12 durch eine Scheiben-

durchschmelzung 17 ersetzt, so daß eine galvanische Verbindung der außerhalb der Vakuumhülle liegenden Teile der Auskoppelvorrichtung mit der Scheibendurchschmelzung über Federkontakte 18 möglich ist. Diese Scheibendurchschmelzung 17 kann auch bei 5 Anordnungen nach Fig. 1 mit Vorteil Anwendung finden. Zur Kompensation von restlichen Blindkomponenten ist ferner eine mittels eines Kurzschlusses 19 veränderbare Stichleitung 20 vorgesehen. Die galvanische Verbindung mit dem Außenleiter 21 der Koaxialleitung besorgen die Federkontakte 13. Die Wendelleitung 7 ist direkt an den Innenleiter 22 der Koaxialleitung geführt, der zweckmäßig — so wie dargestellt — zugleich als Auffangelektrode dient und zu diesem Zweck eine entsprechende Aushöhlung 23 besitzt. Zur Absorption der Frequenzharmonischen der am ausgangsseitigen Ende der Wendelleitung auftretenden Feldamplituden ist wieder ein für die Grundwelle in seinen Querabmessungen unterkritisch bemessener Hohlleiter 14 mit einem ausgangsseitig reflexionsfreien Abschluß 15 aus wellenabsorbierendem Material vorgesehen.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, die Koppelleitung für die Grundwelle mit einem wellenabsorbierendem Material reflexionsfrei abzuschließen und die Koppelleitung (en) für die Frequenzharmonischen zur Entnahme von Frequenzharmonischen vorzusehen (Frequenzvervielfacher). Auch bei derartiger Anwendung können die bei der Fig. 1 erwähnten, an sich bekannten Anpassungsmittel vorteilhaft vorgesehen werden. Insbesondere bei Verwendung der Anordnung als selbsterregter Frequenzvervielfacher empfiehlt es sich zur Erzeugung von Frequenzharmonischen großer Leistung, daß der ausgangsseitige Koppelzweig für die Grundwelle, vorzugsweise über eine frequenzbestimmende Vorrichtung, mit dem eingangsseitigen Koppelzweig für die Grundwelle zwecks Erzielung einer Rückkopplung verbunden ist.

Claims (7)

Patentansprüche: 40

1. Anordnung mit einer Lauffeldröhre, bei der die vorzugsweise wendeiförmige Verzögerungsleitung am ausgangsseitigen Ende mit einer Koppelvorrichtung versehen ist, die mindestens zwei mit je einem äußeren Schaltkreis verbundene Koppelzweige besitzt, von denen wenigstens ein direkt an die Verzögerungsleitung angekoppelter und zusammen mit seinem äußeren Schaltkreis möglichst reflexionsfreier Koppelzweig für die längs der Verzögerungsleitung fortschreitende Grundwelle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein anderer, ebenfalls direkt an die Verzögerungsleitung angekoppelter und zusammen mit seinem äußeren Schaltkreis möglichst reflexionsfreier Koppelzweig mit Bandpaß- oder Hochpaßcharakter für längs der Verzögerungsleitung fortschreitende Frequenzharmonische der Grundwelle vorgesehen ist und daß die Koppelzweige so angeordnet sind, daß Reflexionen der Grundwelle und der Frequenzharmonischen der Grundwelle an der Koppelvorrichtung möglichst vermieden werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelzweig für die Frequenzharmonischen aus einem Hohlleiterabschnitt besteht, dessen Querabmessungen so gewählt sind, daß er für die Grundwelle unterkritisch bemessen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise der Koppelzweig für die Grundwelle als Koaxialleitung ausgebildet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Verstärkervorrichtung für die Grundwelle in der Weise, daß der Koppelzweig für die Frequenzharmonischen mit einem wellenabsorbierenden Material reflexionsfrei abgeschlossen ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Frequenzvervielfachervorrichtung in der Weise, daß der Koppelzweig für die Grundwelle mit einem wellenabsorbierenden Material reflexionsfrei abgeschlossen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennte Koppelzweige für die Grundwelle und die Frequenzharmonischen der Grundwelle enthaltende Koppelvorrichtung auch eingangsseitig vorgesehen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als selbsterregte Frequenzvervielfachervorrichtung in der Weise, daß der ausgangsseitige Koppelzweig für die Grundwelle, vorzugsweise über eine frequenzbestimmende Vorrichtung, mit dem eingangsseitigen Koppelzweig für die Grundwelle zwecks Erzielung einer Rückkopplung verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 854 378;
schweizerische Patentschrift Nr. 299 071;
USA.-Patentschrift Nr. 2 602 148.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 508/3ΦΤ 4.60