DE1103472B

DE1103472B - High performance electron tubes for very high frequencies

Info

Publication number: DE1103472B
Application number: DES55571A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ganswindt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-10-18
Filing date: 1957-10-18
Publication date: 1961-03-30
Also published as: CH362756A

Description

Elektronenröhre großer Leistung für sehr hohe Frequenzen Die Erfindung betrifft eine Elektronenröhre großer Leistung für sehr hohe Frequenzen. Beim Bau solcher Röhren muß man, um hohe Frequenzen zu erreichen, bekanntlich mit kleinen Anodenspannungen arbeiten. Um bei kleinen Anodenspannungen große Leistungen zu erzielen, muß man eine großflächige Kathode verwenden. Großflächige Kathoden haben aber zur Folge, daß auch die anderen Elektroden großflächig gemacht werden müssen, wodurch zwangläufig große Kapazitäten zwischen den einzelnen Elektroden auftreten. Dies ist insbesondere bei Röhren, die Breitbandeigenschaften haben sollen, von großem Nachteil. Die dabei auftretenden Blindleistungen begrenzen die Leistung der Röhre, denn sie führen zu einer Aufheizung der Gitterelektroden, die so groß werden kann, .daß die Röhre zerstört wird. Als weitere Schwierigkeit kommt hinzu, daß die Länge der Kathode hinreichend klein sein muß gegenüber der Betriebswellenlänge. Will man bei den üblichen, um eine zylindrische Kathode angeordneten zylindrischen Systemen bei kleiner Kathodenlänge eine große Kathodenoberfläche erzielen, so gelangt man zu sehr flachen Systemen mit großem Durchmesser. Bei einem derartigen Systemaufbau werden aber durch die zwangläufig notwendigen großflächigen Systemhalterungen bzw. Abschirmungen die in der Röhre auftretenden Blindleistungen noch weiter erhöht.Electron tubes of great power for very high frequencies The invention relates to a high power electron tube for very high frequencies. During construction It is well known that such tubes must be used with small ones in order to achieve high frequencies Anode voltages work. In order to achieve high performance with low anode voltages, you have to use a large cathode. Large cathodes have to As a result, the other electrodes must also be made over a large area, as a result of which inevitably large capacities occur between the individual electrodes. this is particularly of great importance for tubes that are supposed to have broadband properties Disadvantage. The reactive power that occurs thereby limits the power of the tube, because they lead to heating of the grid electrodes, which can become so large .that the tube will be destroyed. Another difficulty is that the length the cathode must be sufficiently small compared to the operating wavelength. Do you want in the usual cylindrical systems arranged around a cylindrical cathode achieve a large cathode surface with a small cathode length, this is how one arrives to very flat systems with a large diameter. With such a system structure are, however, due to the inevitably necessary large-area system brackets or Shielding increases the reactive power occurring in the tube even further.

Der Erfindung liegt die an sich bekannte Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenzsenderöhre zu schaffen, die mit großer Leistung bei verhältnismäßig geringer Blindleistung bis zu sehr hohen Frequenzen benutzbar i st.The invention is based on the known object, a high-frequency transmitter tube to create those with high power with relatively low reactive power can be used up to very high frequencies.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist bei einer bekannten Röhre um eine zentralgelegene Anode auf einem Kreis eine größere Anzahl von Einzelsystemen angeordnet worden, deren jedes aus einer Kathode, einem Steuer-und einem Schirmgitter besteht. Eine solche Röhre hat natürlich zwangläufig einen sehr komplizierten Aufbau und erfüllt dennoch die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nur in unzureichendem Maße.In order to achieve this goal, a known tube is around one central anode arranged on a circle a larger number of individual systems each of which consists of a cathode, a control grid and a screen grid. Such a tube of course inevitably has a very complicated structure and nevertheless fulfills the object on which the present invention is based only in insufficient measure.

Weiter ist auch schon eine Röhre bekannt mit einer rotationssymmetrischen, radial nach innen und nach außen emittierenden Kathode sowie einem innerhalb und. einem außerhalb ,der Kathode koaxial dazu angeordneten, rotationssymmetrischen Elektrodensystem, das jeweils aus mindestens einer Gitterelektrode und aus einer Anode besteht.A tube with a rotationally symmetrical, radially inward and outward emitting cathode as well as an inside and. a rotationally symmetrical electrode system arranged outside the cathode coaxially to it, each of which consists of at least one grid electrode and one anode.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe mit den bisher üblichen Systemaufbauten nicht oder nur in unvollkommener Weise gelöst werden kann. Bei einer Elektronenröhre großer Leistung für sehr hohe Frequenzen mit einer rotationssymmetrischen, radial nach innen und außen emittierenden Kathode sowie einem innerhalb und einem außerhalb der Kathode koaxial dazu angeordneten, rotationssymmetrischen Elektrodensystem, das jeweils aus mindestens einer Gitterelektrode und aus einer Anode besteht, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden Anoden Teile eines rotationssymmetrischen Gebildes von U-förmigem Querschnitt sind, das die übrigen Elektroden der Röhre tunnelartig umgibt.The invention is based on the knowledge that the invention the underlying task with the previously usual system structures not or only can be solved imperfectly. With an electron tube of great power for very high frequencies with a rotationally symmetrical, radially inward and externally emitting cathode and one inside and one outside the cathode Coaxially arranged, rotationally symmetrical electrode system, each consists of at least one grid electrode and an anode, is therefore according to the invention suggested that the two anodes parts of a rotationally symmetrical structure are of U-shaped cross-section, the remaining electrodes of the tube are tunnel-like surrounds.

An Hand der Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Röhre dargestellt ist, wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.With reference to the figures, in which an embodiment of an inventive Tube is shown, the invention is explained in more detail below.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Tetrode. Die Kathode ist hohlzylindrisch ausgebildet. Die Zylinderfläche 1a emittiert radial nach außen und die Zylinderfläche 1 b radial nach innen. Die Kathodenflächen 1 rz und 1 b sind durch das Verbindungsstück 1 c zu einem Gebilde U-förmigen Querschnitts vereinigt. Innerhalb dieses Gebildes liegt die Mittenzuführung 1 d. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kathode als an sich bekannte, ohne Streben frei tragende Maschengitterkathode ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, eine beliebige andere Kathode zu verwenden.Fig. 1 shows a longitudinal section of a tetrode according to the invention. the The cathode is designed as a hollow cylinder. The cylinder surface 1a emits radially outwards and the cylinder surface 1 b radially inwards. The cathode surfaces 1 rz and 1 b are through the connecting piece 1 c to a structure of U-shaped cross-section united. The center feed 1 d is located within this structure. Im shown The embodiment is the cathode as known per se, self-supporting without struts Mesh grid cathode formed. However, it is also possible to use any other To use cathode.

Die Kathodenflächen 1 a und 1 b müssen nicht elektrisch miteinander verbunden sein. Es ist genauso gut möglich und in manchen Fällen sogar vorteilhaft, die beiden Emissionsflächen elektrisch voneinander zu trennen. Um die Kathode ist ein Steuergitter angeordnet. Dieses besteht aus den wirksamen Gitterflächen 2a und 2 b, die durch den Teil 2 c zu einem Gebilde U-förmigen Querschnitts vereinigt sind und die Kathode tunnelartig umgeben.The cathode surfaces 1 a and 1 b do not have to be electrically connected to one another be connected. It is just as possible, and in some cases even beneficial, to separate the two emission surfaces electrically from each other. Around the cathode is arranged a control grid. This consists of the effective grid areas 2a and 2b, which are united by the part 2c to form a structure with a U-shaped cross section and surround the cathode like a tunnel.

Die Gitterflächen 2 a und 2 b brauchen nicht gleichartig ausgebildet zu sein. Diese Gitterflächen können z. B. einen voneinander verschiedenen Durchgriff haben. Auch kann es vorteilhaft sein, beide Gitterflächen elektrisch voneinander zu trennen, um beide Systemteile unterschiedlich steuern zu können. Auch ist es möglich und in manchen Fällen sogar vorteilhaft, das Steuergitter des Innen- oder Außensystems durch eine entsprechende Ersatzelektrode zu ersetzen.The grid surfaces 2 a and 2 b do not need to be designed in the same way to be. These grid surfaces can, for. B. a mutually different penetration to have. It can also be advantageous for the two grid surfaces to be electrically separated from one another separate in order to be able to control both parts of the system differently. It is too possible and in some cases even advantageous, the control grid of the interior or Replace the external system with an appropriate replacement electrode.

Das Steuergitter ist seinerseits von einer tunnelartig ausgebildeten Schirmgitterelektrode umgeben, die aus den wirksamen Schirmgitterflächen 3 a und 3 b besteht. Die Gitterflächen 3 a. und 3 b sind durch den Teil 3 c wieder zu einem Gebilde U-förmigen Querschnitts vereinigt. Für die Ausbildung der Schirmgitterelektrode gilt das für die Steuergitterelektrode Gesagte sinngemäß.The control grid is in turn of a tunnel-like design Surrounding screen grid electrode, which consists of the effective screen grid surfaces 3 a and 3 b exists. The grid surfaces 3 a. and 3 b are through the part 3 c again to one Forms of U-shaped cross-section united. For the formation of the screen grid electrode what has been said for the control grid electrode applies accordingly.

Besonders vorteilhaft ist es, die Gitterelektroden ohne Streben frei tragend, z. B. als Maschengitter, auszubilden und sie an ihren freien Schenkelenden zu haltern. Verwendet man Gitter, die, wie in Fig. 1 gezeigt, einen U-förmigen Querschnitt haben, so erzielt man einen äußerst stabilen Elektrodenaufbau.It is particularly advantageous to free the grid electrodes without struts bearing, e.g. B. as a mesh, and train them at their free leg ends to hold. If grids are used which, as shown in FIG. 1, have a U-shaped cross section have an extremely stable electrode structure.

Das ganze, oben beschriebene Elektrodensystem wird tunnelartig von der Anode umgeben. Die Anode besteht aus den Teilen 4a und 4b, die durch den Teil 4 c verbunden sind. Die Anode ist eine einzige Elektrode und beiden Teilsystemen gemeinsam zugeordnet, so daß, unabhängig von der sonstigen Ausbildung der Teilsysteme, diese über .die Anode derart gekoppelt sind, daß eine einzige, funktionell zusammenwirkende Röhreneinheit entsteht.The whole electrode system described above becomes tunnel-like from surrounded by the anode. The anode consists of parts 4a and 4b, which go through the part 4 c are connected. The anode is a single electrode and both subsystems assigned together so that, regardless of the other design of the subsystems, these are coupled via .die anode in such a way that a single, functionally cooperating Tube unit is created.

Zur einseitigen Halterung der Elektroden sind im Ausführungsbeispiel der Fig.l direkt die zylindrischen Zuführungen 1 e, 1 f, 1 g, 2 f, 2g, 3 f, 3g verwendet. Diese auf einer Seite der Röhre liegenden Zuführungen sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet und so ausgebildet, daß sie direkt als Teile von Abstimmitteln wirken können. Dazu vorzugsweise ebenfalls koaxial sind die Anodenzuführungen 4 f und 4- angeordnet. Die Abstimmittel sind durch die Abstimmschieber 5 versinnbildlicht. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Elektroden und deren Zuführungen entstehen Hohlleiter, die an ihren herausgeführten Enden getrennt abstimmbar sind. Man erhält dadurch eine Doppelabstimmung jedes Hohlraumes, was von besonders vorteilhafter Wirkung ist. Ferner entsteht durch die abgeschlossenen Kreise eine strahlungsfreie Anordnung, was einen weiteren Vorteil darstellt. Diese Vorteile bleiben auch erhalten, wenn man nur eifies der Systeme, wie angegeben, betreibt und im anderen System entsprechende Ersatzelektroden vorsieht. Die Abstimmschieber 5 können, falls erwünscht, durch ein gemeinsames Verstellglied 6 betätigt werden. Die gemeinsame Betätigung der Abstimmschieber durch ein Verstellglied 6 stellt .einen weiteren beachtlichen Vorteil der in Fig.l dargestellten erfindungsgemäßen Röhre dar. Aber auch sonst gestaltet sich oder Aufbau der Röhre äußerst einfach. Um einen vakuumdichten Abschluß zu erzielen, brauchen die Zuführungen lediglich mit den Glas- oder Keramikringen 7 vakuumdicht verbunden zu werden.In the exemplary embodiment in FIG. 1, the cylindrical feed lines 1 e, 1 f, 1 g, 2 f, 2 g, 3 f, 3 g are used directly for holding the electrodes on one side. These feeds located on one side of the tube are preferably arranged coaxially to one another and designed so that they can act directly as parts of tuning means. For this purpose, the anode leads 4 f and 4–4 are also preferably arranged coaxially. The tuning means are symbolized by the tuning slide 5. The inventive design and arrangement of the electrodes and their leads result in waveguides which can be adjusted separately at their ends. This results in double tuning of each cavity, which is particularly advantageous. Furthermore, the closed circles create a radiation-free arrangement, which is a further advantage. These advantages are also retained if only one of the systems is operated as specified and corresponding replacement electrodes are provided in the other system. The tuning slide 5 can, if desired, be actuated by a common adjusting member 6. The joint actuation of the tuning slide by an adjusting member 6 represents a further considerable advantage of the tube according to the invention shown in FIG. 1. But the tube is also extremely simple in other respects. In order to achieve a vacuum-tight seal, the feed lines only need to be connected to the glass or ceramic rings 7 in a vacuum-tight manner.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-4 der Fig. 1. Aus den Figuren erkennt man, daß die Fläche der innenliegenden Anode 4 b kleiner ist als,die Fläche der außenliegenden Anode 4a. Bei kleinen radialen Abmessungen wirkt sich .dieser Flächenunterschied stark aus. Bildet man beide Systemteile gleichartig aus, so ist die Wärmebelastung der Innenanode in diesem Fall erheblich größer als die der Außenanode. Will man beide Anodenteile angenähert gleichmäßig belasten, so kann man das innenliegende Teilsystem entsprechend verschieden von .dem außenliegenden Teilsystem .dimensionieren. Mit größer werdendem Durchmesser der erfindungsgemäßen Röhre wird der Flächenunterschied zwischen Innen- und Außenanode immer .geringer, so daß .er von einer bestimmten Röhrengrößt ab praktisch vernachlässigt werden kann.Fig. 2 shows a section along the line A-4 of Fig. 1. From the Figures can be seen that the area of the inner anode 4 b is smaller than that Surface of the external anode 4a. In the case of small radial dimensions, .this area difference is significant. If both parts of the system are designed in the same way, so the heat load on the inner anode is considerably greater than that in this case the outer anode. If you want to load both anode parts approximately evenly, you can the internal subsystem is correspondingly different from the external one Dimension subsystem. With increasing diameter of the invention Tube, the difference in area between the inner and outer anode becomes smaller and smaller, so that it can practically be neglected from a certain tube size.

Es ist vorteilhaft, die Höhe des Elektrodensystems kleiner als dessen mittleren Durchmesser zu wählen. Eine Verringerung der Höhe des Elektrodensystems ergibt eine Erhöhung der Stabilität des Elektrodenaufbaus. Aber auch wenn man die Höhe des Elektrodensystems klein wählt, bleibt der Durchmesser einer erfindungsgemäßen Röhre durch die Eigenart des Systemaufbaus in tragbaren Grenzen.It is advantageous to have the height of the electrode system smaller than that medium diameter to choose. A reduction in the height of the electrode system results in an increase in the stability of the electrode structure. But even if you have the If the height of the electrode system is selected to be small, the diameter remains an inventive one Tube due to the peculiarity of the system structure within acceptable limits.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. High performance electron tube for very high frequencies with a rotationally symmetrical, radially inwardly and outwardly emitting cathode as well as a rotationally symmetrical electrode system (inner system or outer system) arranged coaxially to it inside and outside the cathode, each consisting of at least one grid electrode and consists of an anode, characterized in that the two anodes are parts of a rotationally symmetrical structure of U-shaped cross-section which surrounds the remaining electrodes of the tube like a tunnel.

2. Electron tube according to claim 1, characterized in that the electrically identical grid electrodes of the inner and outer system are also parts of a rotationally symmetrical Are structure of U-shaped cross-section, which is arranged like the anode structure and surrounds each of the intervening electrodes of the tube like a tunnel (Fig. 1).

3. Electron tube according to claim 2, characterized in that the cantilever formed grid electrodes held at their free leg ends and over preferably coaxially arranged, cylindrical power supply lines led out of the tube are.

4. Electron tube according to claim 3, characterized in that the power supply lines Form parts of voting means.

5. Electron tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that two grid electrodes are provided in each case (tetrode).

6. Electron tube according to one of claims 1 to 5, characterized in that the grid electrodes of the internal system are different from the grid electrodes of the external system are trained.

7. Electron tube according to claim 1, characterized in that of the grid electrodes, at least the control grids of the indoor and outdoor systems are not galvanically connected to each other. B.

Electron tube according to one of claims 1 to 7, characterized in that the height of the electrode systems is smaller than the mean diameter of the tube.

9. Electron tube after a of claims 1 to 8, characterized in that the control grid of the inner or External system is replaced by a replacement electrode. Considered publications: British Patent No. 780 838.