DE1186154B - Delay line for traveling pipes - Google Patents

Delay line for traveling pipes

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DE1186154B
DE1186154B DEW33376A DEW0033376A DE1186154B DE 1186154 B DE1186154 B DE 1186154B DE W33376 A DEW33376 A DE W33376A DE W0033376 A DEW0033376 A DE W0033376A DE 1186154 B DE1186154 B DE 1186154B
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Frederick L Washburn Jun
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • H01J25/36—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field
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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: H Ol jBoarding school Kl .: H Ol j

H03fH03f

Deutsche Kl.: 21g-13/1.7 German classes: 21g -13 / 1.7

Nummer: 1186 154Number: 1186 154

Aktenzeichen: W 33376IX d/21 gFile number: W 33376IX d / 21 g

Anmeldetag: 21. November 1962Filing date: November 21, 1962

Auslegetag: 28. Januar 1965Opening day: January 28, 1965

Wanderfeldröhren bestehen im allgemeinen aus einem langgestreckten Kolben, an dessen einem Ende sich eine Elektronenkanone befindet, während das andere Ende einen Elektronenauffänger aufweist. Zwischen der Elektronenkanone und dem Elektronenauffänger ist eine Verzögerungsleitung angeordnet, längs der sich die elektromagnetische Energie unter Wechselwirkung mit dem von der Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahl fortpflanzt. Traveling wave tubes generally consist of an elongated bulb at one end there is an electron gun, while the other end has an electron catcher. A delay line is arranged between the electron gun and the electron collector, along which the electromagnetic energy interacts with that of the Electron gun propagates electron beam generated.

Es ist bekannt, daß eine Verzögerungsleitung aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, gegenläufig gewickelten, einander nicht berührenden Wendeln gleichen Durchmessers und gleicherSteigung einen Schwingungszustand ermöglicht, der in der Grundwelle einen wesentlich höheren Wellenwiderstand und in den Teilwellen einen wesentlich niedrigeren Wellenwiderstand aufweist als eine einfache Wendelleitung gleichen Durchmessers und für die gleiche Phasengeschwindigkeit ausgelegt (Chodorow und Chu, »Cross-Wound Twin Helices for Traveling-Wave Tubes«, Journal of Applied Physics, Januar 1955, S. 33 bis 43). Es ist auch bekannt, daß eine solche Kreuzwendel eine geringere Geschwindigkeitsdispersion besitzt als die heute allgemein verwendete Verzögerungsleitung aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Ringen und Längsstäben. Eine solche Anordnung aus zwei einander nicht berührenden Wendeln, die für den gewünschten Hochfrequenzbetrieb geeignet ist, begegnet aber erheblichen Herstellungsschwierigkeiten. It is known that a delay line consists of two concentrically arranged, opposite directions coiled, non-touching coils of the same diameter and the same pitch Oscillation state enables the fundamental wave to have a significantly higher wave resistance and in the partial waves has a significantly lower wave resistance than a simple helical cable of the same diameter and designed for the same phase velocity (Chodorow and Chu, “Cross-Wound Twin Helices for Traveling-Wave Tubes ", Journal of Applied Physics, January 1955, pp. 33 to 43). It is also known that a such cross helix has a lower velocity dispersion than that generally used today Delay line made of alternating rings and longitudinal bars. Such an arrangement of two coils that do not touch each other, which are used for the desired high-frequency operation is suitable, but encounters considerable manufacturing difficulties.

In der praktischen Ausführung sind bisher stets große Kontaktflächen zwischen den beiden Wendeln aufgetreten, wodurch sich die Verzögerungswirkung verschlechtert. Aus diesem Grunde hat man bisher immer noch an der erwähnten Ring-Stab-Anordnung festgehalten. Die Erfindung schafft hier einen Ausweg. In the practical version, there have always been large contact areas between the two coils has occurred, thereby worsening the delay effect. For this reason one has so far still adhered to the aforementioned ring and rod arrangement. The invention creates a way out here.

Die Verzögerungsleitung nach der Erfindung besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, gegenläufig gewickelten Wendeln gleichen Durchmessers und gleicher Steigung, deren beide Wendelleiter bandförmig ausgebildet und mit ihren Breitseiten parallel zur Achse der Verzögerungsleitung (Wendelachse) orientiert sind, und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wendelleiter an den Stellen, wo sie sich kreuzen (Kreuzungsstellen), abwechselnd so nach außen ausgebogen sind, daß auch an den Kreuzungsstellen keine Oberflächenberührung zwischen den beiden Wendelleitern stattfindet.The delay line according to the invention consists of two concentrically arranged, oppositely wound coils of the same diameter and the same pitch, both of which are helical conductors ribbon-shaped and with their broad sides parallel to the axis of the delay line (Helical axis) are oriented, and the invention is characterized in that the two helical conductors at the points where they cross (crossing points), alternately curved outwards are that there is no surface contact between the two helical conductors even at the crossing points takes place.

Die durch die Ausbiegungen bedingte, geringe Ab-Verzögerungsleitung für WanderfeldröhrenThe low down delay line caused by the bends for traveling wave tubes

Anmelder:Applicant:

Westinghouse Electric Corporation,Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney,

München 22, Widenmayerstr. 46Munich 22, Widenmayerstr. 46

Als Erfinder benannt:
Frederick L. Washburn jun.,
Roundbay, Severna Park, Md. (V. St. A.)Named as inventor:
Frederick L. Washburn Jr.,
Roundbay, Severna Park, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. November 1961
(153 995)Claimed priority:
V. St. v. America November 21, 1961
(153 995)

weichung von der kreiszylindrischen Form gestattet eine Ineinanderschachtelung der beiden gegenläufig gewickelten Wendeln, ohne daß an den Kreuzungsstellen ein schädlicher Kontakt zwischen ihnen auftritt. Deviation from the circular cylindrical shape allows the two to be nested in opposite directions wound coils without damaging contact between them at the crossing points.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin istAn embodiment of the invention will now be explained with reference to the drawing. In here is

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Wanderfeldröhre mit einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung, F i g. 1 is a partially sectioned view of a traveling wave tube with a delay line according to the invention,

F i g. 2 eine schematische Darstellung zweier konzentrisch zueinander angeordneter, gegenläufig gewickelter Wendeln gleichen Durchmessers und gleieher Steigung ohne Anwendung der Erfindung,F i g. 2 a schematic representation of two concentrically arranged, oppositely wound Coils of the same diameter and the same pitch without application of the invention,

F i g. 3 eine Stirnansicht der beiden Einzelwendeln von Fig. 1,F i g. 3 shows an end view of the two individual coils from FIG. 1,

F i g. 4 eine Seitenansicht der beiden Einzelwendeln von Fig. 1,F i g. 4 shows a side view of the two individual coils from FIG. 1,

F i g. 5 ein Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 1, undF i g. 5 shows a section along the line V-V in FIG. 1, and

F i g. 6 eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 5.F i g. 6 shows a modification of the arrangement according to FIG. 5.

F i g. 1 zeigt eine Wanderfeldröhre mit einer Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung. Der Röhrenkolben 11 weist einen rohrförmigen mittleren Teil auf, der aus Glas od. dgl. bestehen kann.F i g. 1 shows a traveling wave tube with a delay line according to the invention. The tubular piston 11 has a tubular central part that can be made of glass or the like.

409 770/28+409 770/28 +

Claims (4)

3 43 4 Die beiden Endteile 15 und 17 des Kolbens be- 41, die den gleichen Grunddurchmesser wie die Wenstehen z. B. aus Kupfer und sind mit dem Glasrohr del 37 hat, nach außen ausgebogene Teile 43. DieThe two end parts 15 and 17 of the piston are 41 which have the same base diameter as the pistons z. B. made of copper and are with the glass tube del 37, outwardly bent parts 43. The 13 verschmolzen. Eine Elektronenkanone 2 ist im Ausbiegungen 39 der Wendel 37 befinden sich links13 merged. An electron gun 2 is located in the bends 39 of the helix 37 on the left Endteil 15 angeordnet. Sie besteht aus der Kathode und die Ausbiegungen 43 der Wendel 41 rechts.End part 15 arranged. It consists of the cathode and the bends 43 of the helix 41 on the right. 19, der Fokussierungselektrode 21 und der Beschleu- 5 Wie F i g. 4 zeigt, ist die Wendel 37 entgegen dem19, the focusing electrode 21 and the accelerator 5 As FIG. 4 shows, the helix 37 is opposite to that nigungsanode 23 und erzeugt einen Elektronenstrahl, Uhrzeigersinn (Linksschraube) und die Wendel 41inclination anode 23 and generates an electron beam, clockwise (left-hand screw) and the helix 41 der längs der Achse des Kolbens 11 verläuft. Am im Uhrzeigersinn (Rechtsschraube) gewickelt. Beidewhich runs along the axis of the piston 11. Wrapped on clockwise (right-hand screw). Both anderen Ende des Kolbens befindet sich im Endteil Wendeln haben den gleichen Grunddurchmesser undThe other end of the piston is in the end part. Spirals have the same base diameter and 17 ein Elektronenauffänger 25, der die Strahlelek- die gleiche Steigung. Sind die beiden Wendeln 3717 an electron collector 25, which the Strahlelek- the same slope. Are the two coils 37 tronen auffängt und abführt. io und 41 in der beschriebenen Weise gefertigt, sotrones catches and carries away. io and 41 manufactured in the manner described, so Im Bereich des Kolbenmittelteils 13 befindet sich werden sie koaxial so ineinandergeschachtelt, daßIn the area of the piston center part 13 they are nested coaxially so that koaxial zur Kolbenachse eine Verzögerungsleitung jeweils ein kreisförmiger Abschnitt 38 der Wendel 37A delay line is coaxial with the piston axis and a circular section 38 of the helix 37 27, die zur Fortpflanzung elektromagnetischer Ener- einer Ausbiegung 43 der Wendel 41 und ein kreis-27, which for the propagation of electromagnetic energy - a bend 43 of the helix 41 and a circular gie (die ihrerseits in Wechselwirkung mit dem Elek- förmiger Abschnitt 42 der Wendel 41 einer Aus-gie (which in turn interacts with the elek-shaped section 42 of the helix 41 of an output tronenstrahl steht) dient. Die Verzögerungsleitung i5 biegung39 der Wendel 37 zugeordnet ist. So ergibtelectron beam is) is used. The delay line i 5 biegung39 is assigned to the helix 37. So results besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeord- sich eine zylinderförmige Verzögerungsleitung ge-consists of two concentrically arranged a cylindrical delay line neten, gegenläufig gewickelten Wendeln 37 und 41 maß F i g. 5 mit kreisrunder Innenwand. Die beidenNeth, oppositely wound coils 37 and 41 measured F i g. 5 with a circular inner wall. The two gleichen Durchmessers und gleicher Steigung. Die ineinandergeschachtelten Wendeln können dann insame diameter and same pitch. The nested coils can then be turned into Zuführung der elektromagnetischen Energie zur Ver- den Kolben 11 eingesetzt und an den HaltestäbenFeeding the electromagnetic energy to the piston 11 and used on the holding rods zögerungsleitung 27 geschieht mittels eines Hohl- 2o 33 befestigt werden. Sie ergeben so die fertig mon-Delay line 27 happens by means of a hollow 2 o 33 are attached. They result in the ready-assembled leiters 29, der nahe dem Kolbenendteil 15 in bekann- tierte Verzögerungsleitung 27.conductor 29, which near the piston end part 15 in the known delay line 27. ter Weise angeordnet ist. Ebenso ist ein Hohlleiter Da die gegenläufig gewickelten Wendeln in zweiter way is arranged. Likewise, a waveguide Da is the oppositely wound coils in two 31 nahe dem Kolbenendteil 17 zur Abführung der »gegenläufigen« Schwingungszuständen arbeiten kön-31 near the piston end part 17 can work to dissipate the "opposing" vibration states. elektromagnetischen Energie vorgesehen. nen (im symmetrischen und im antisymmetrischenelectromagnetic energy provided. nen (in the symmetrical and in the antisymmetrical Die Verzögerungsleitung 27 wird in an sich be- 25 Modus), wodurch sich unerwünschte Verhältnisse erkannter Weise von mehreren Haltestäben 33 ge- geben können, ist oft eine gewisse Unterdrückung haltert, die sich in axialer Richtung längs der ge- des einen Schwingungszustandes erwünscht. Hierzu samten Verzögerungsleitung erstrecken. Die Halte- dienen gemäß F i g. 6 die möglichst kleinflächigen stäbe 33 bestehen vorzugsweise aus einem wärme- Verbindungselemente 45, die aus an den Ausbiegunleitenden, elektrisch jedoch gut isolierendem Material, 30 gen 43 und 39 angebrachten Kontaktnocken bewie Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd. Im vor- stehen. Statt dessen könnten die Kontaktnocken im liegenden Beispiel sind vier Haltestäbe verwendet Bereich der Ausbiegungen 39 und 43 ebensogut an (vgl. F i g. 5). den kreisförmigen Abschnitten 42 und 38 angebrachtThe delay line 27 is in per se mode, whereby undesired conditions are recognized There is often a certain amount of suppression that can be provided by several holding rods 33 holds, which is desired in the axial direction along the ge of the one oscillation state. For this Extend the entire delay line. The holding serve according to FIG. 6 the smallest possible rods 33 preferably consist of a heat-connecting elements 45, which are made of electrically, however, good insulating material, 30 gene 43 and 39 attached contact cams Bewie Aluminum oxide or beryllium oxide. In front. Instead, the contact cams in the In the lying example, four retaining rods are used in the area of the bends 39 and 43 just as well (see Fig. 5). the circular sections 42 and 38 attached Um zu verhindern, daß der Elektronenstrahl so sein. Die Nocken 45 sind so ausgebildet, daß sieTo prevent the electron beam from being like that. The cams 45 are formed so that they stark auseinanderläuft, daß die Elektronen auf der 35 einen Spitzenkontakt zwischen den beiden Wenderndiverges greatly, so that the electrons on the 35 make a tip contact between the two reversers Verzögerungsleitung 27 landen, muß für eine gebün- 37 und 41 herstellen. Es ergibt sich damit ein extremLanding delay line 27 must make 37 and 41 for a bridged. This results in an extreme delte Führung des Elektronenstrahls gesorgt werden. kleinflächiger galvanischer Kontakt mit einer soDelte guidance of the electron beam can be taken care of. small-area galvanic contact with such a Dies geschieht im vorliegenden Falle mittels eines geringen Kontaktfläche, daß ein StromübergangThis is done in the present case by means of a small contact area that a current transfer axialen Magnetfeldes, das von einer den Kolben 11 praktisch nicht gegeben ist. Die Nutzströme könnenaxial magnetic field, which is practically not given by one of the piston 11. The useful streams can auf der Länge der Verzögerungsleitung 27 umgeben- 40 deshalb in nennenswerter Größe nicht von eineron the length of the delay line 27 are therefore not surrounded to any appreciable extent by one den Ringspule 35 geliefert wird. Wendel zur anderen übergehen, aber der Kontaktthe ring coil 35 is supplied. Helix to pass over to the other, but the contact Die bekannte Verzögerungsleitung aus zwei kon- reicht aus, um den unerwünschten Schwingungszu-The well-known delay line consisting of two con- zentrisch zueinander angeordneten, gegenläufig ge- stand zu unterdrücken.centrally arranged in opposite directions to be suppressed. wickelten Wendern gleichen Durchmessers und glei- Die Wendeln 37 und 41, aus denen sich die Vercher Steigung ist in F i g. 2 gezeigt. Die beiden Wen- 45 zögerungsleitung 27 zusammensetzt, bestehen aus dein 52 und 54 kreisförmigen Querschnitts berühren einem geeigneten, elektrisch gut leitenden Werkstoff, sich jeweils ausgeprägt flächenhaft an jedem Kreu- beispielsweise Molybdän. Verwendet man hohle zungspunkt (schraffierte Flächet). Infolgedessen Wendelleiter, so läßt sich eine Flüssigkeitskühlung suchen die Ströme, die der elektromagnetischen anwenden. Dann sind gemäß F i g. 1 die beiden Energie, die längs der Wendeln 52 und 54 fortschrei- 50 Wendeln am einen Ende mit einem Verteilerkasten tet, zugeordnet sind, mehr oder minder auch den 47 verbunden, dem die Kühlflüssigkeit mittels einer kürzeren Weg zum nächsten Kreuzungspunkt gemäß Leitung 48 zugeführt wird. Am anderen Ende der dem Pfeil B zu nehmen, anstatt, auf dem eigentlich Verzögerungsleitung 27 sind die beiden Wendeln an gewünschten Weg gemäß dem Pfeil C zu fließen. einen Verteilerkasten 49 angeschlossen, aus dem die Dadurch wird aber die Verzögerungswirkung verrin- 55 Kühlflüssigkeit über eine Leitung 50 abströmt. Die gert und so die Wirksamkeit der Verzögerungsleitung Leitungen 48 und 50 sind über eine nicht dargestellte verschlechtert. (Wenn die Steigung der Wendeln Pumpe miteinander verbunden,
geringer ist, wird die Kontaktfläche A noch größer Natürlich ist die Erfindung auch bei Verzögerungsund der Weg gemäß dem Pfeil i? wird noch kürzer leitungen der beschriebenen Art anwendbar, wenn im Vergleich zu dem gewünschten Weg [Pfeil C], so 60 deren Wendeln bifilarer oder multifilarer Art sind, daß die Stromverteilung noch schlechter wird.)The coils 37 and 41, which make up the Vercher slope, are shown in FIG. 2 shown. The two delay lines 27, composed of the 52 and 54 circular cross-sections, are in contact with a suitable, electrically highly conductive material, each with a pronounced surface area on each cross, for example molybdenum. If you use a hollow point (hatched area). As a result, helical conductors, a liquid cooling can be searched for the currents that apply the electromagnetic. Then according to FIG. 1 the two energies that are allocated along the coils 52 and 54 are assigned to a distribution box at one end, more or less also connected to 47, to which the cooling liquid is fed via a shorter path to the next crossing point according to line 48 . At the other end of the arrow B , instead of the actual delay line 27, the two coils are to flow along the desired path according to the arrow C. a junction box 49 is connected, from which the cooling liquid flows off via a line 50, but the delay effect is reduced. The device and so the effectiveness of the delay line lines 48 and 50 are deteriorated over a not shown. (If the slope of the helix pump is connected to each other,
is smaller, the contact area A becomes even larger. Even shorter lines of the type described can be used if, compared to the desired path [arrow C], their coils are of a bifilar or multifilar type, so that the current distribution is even worse.) Um diesen Effekt zu verhindern, wird erfuidungs- Patentansprüche:
gemäß die Konstruktion nach den Fig.3 bis 5 an- 1. Verzögerungsleitung für eine Wanderfeldgewandt. Hiernach besitzt die eine Wendel 37 von röhre, die aus zwei konzentrisch zueinander ansonst kreisförmigem Querschnitt nach außen aus- 65 geordneten, gegenläufig gewickelten Wendeln gleigebogene Teile 39. Die Teile 39 sollen um wenig chen Durchmessers und gleicher Steigung besteht mehr als die Dicke des Wendelleiters nach außen und bei der die beiden Wendelleiter bandförmig ausgebogen sein. Ebenso besitzt die zweite Wendel ausgebildet und mit ihren Breitseiten parallel zurIn order to prevent this effect, the following claims are made:
according to the construction according to FIGS. 3 to 5 applied to the 1st delay line for a traveling field. According to this, one helix 37 has a tube, which consists of two concentric, otherwise circular cross-section outwardly arranged, oppositely wound helices 39. The parts 39 should have a little diameter and the same pitch more than the thickness of the helical conductor outside and where the two helical conductors are bent out in the shape of a band. Likewise, the second helix is designed and with its broad sides parallel to the Achse der Verzögerungsleitung (Wendelachse) orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wendelleiter an den Stellen, wo sie sich kreuzen (Kreuzungsstellen), abwechselnd so nach außen ausgebogen sind, daß auch an den Kreuzungsstellen keine Oberflächenberührung zwischen den beiden Wendelleitern stattfindet.Axis of the delay line (helix axis) are oriented, characterized in that that the two helical conductors alternate at the points where they cross (crossing points) are bent outwards so that there is no surface contact at the crossing points takes place between the two helical conductors. 2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Wendelleiter jeweils in den Mittenbereichen der Kreuzungsstellen mit einem oder mehreren Vorsprüngen versehen ist, die dort einen extrem kleinflächigen galvanischen Kontakt mit dem anderen Wendelleiter herstellen.2. delay line according to claim 1, characterized in that one of the two helical conductors each in the middle areas of the crossing points with one or more projections is provided, which there an extremely small area galvanic contact with the other Manufacture helical conductors. 3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktierenden Vorsprünge nockenartig ausgebildet sind.3. delay line according to claim 2, characterized in that the contacting Projections are formed like a cam. 4. Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelleiter hohl ausgebildet sind und von einem Kühlmittel durchflossen werden.4. Delay line according to one of the preceding claims, characterized in that that the helical conductors are hollow and a coolant flows through them. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052 479.Considered publications:
German interpretative document No. 1 052 479. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings «9 770/284 1.65 © Bundesdruckerei Berlin«9 770/284 1.65 © Bundesdruckerei Berlin
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