DE1257982B

DE1257982B - Kopplungsanordnung fuer eine Wanderfeldwendelroehre

Info

Publication number: DE1257982B
Application number: DEJ15900A
Authority: DE
Inventors: Borivoje Minakovic
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1954-08-05
Filing date: 1959-01-15
Publication date: 1968-01-04
Also published as: GB766914A; FR69028E; NL235132A; FR75010E; US2944181A; FR74801E; FR75008E; FR75009E; NL105096C; NL197957C; FR1133939A; BE540343A; US3013177A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIj

H03b;H03f
Deutsche Kl.: 21g-13/17

Nummer: 1257 982

Aktenzeichen: J15900IX d/21 g

Anmeldetag: 15. Januar 1959

Auslegetag: 4. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ankoppeln einer Koaxialleitung an die als Verzögerungsleitung dienende Wendel (Hauptwendel) einer Wanderfeldröhre, bei der der Innenleiter der Koaxialleitung sich in Form einer außerhalb des — zumindest im Ankopplungsbereich aus dielektrischem Material bestehenden — Vakuumgefäßes angeordneten Kopplungswandel (Außenwendel) fortsetzt, die das anzukoppelnde Endteil der Hauptwendel koaxial umgibt. Der Begriff »Wanderfeldröhre« soll dabei auch die Rückwärtswellenoszillatorröhren umfassen.

Der übliche Gegenwendelkoppler, wie er bei einer Wanderfeldwendelröhre verwendet wird, besteht aus einer Kopplungswendel, die außerhalb des Kolbens der Wanderfeldröhre koaxial um das anzukoppelnde Endteil der die Verzögerungsleitung bildenden Wendel (Hauptwendel) gewunden ist (Außenwendel), und zwar mit entgegengesetztem Wicklungssinn und so bemessener Steigung, daß die Fortpflanzungskonstanten der beiden Wendeln im ungekoppelten Zustand praktisch gleich sind, und zwar mindestens hinsichtlich der Phasengeschwindigkeit. Das eine Ende der Außenwendel ist mit einer koaxialen Übertragungsleitung verbunden, während das andere Ende offen, also nicht angeschlossen ist. Wenn die Außenwendel genügend lang gemacht wird und einer der Wendeln Hochfrequenzenergie zugeführt wird, so zeigt es sich, daß Energie in beiden Richtungen zwischen der »treibenden« und der »getriebenen« Wendel ausgetauscht wird, und zwar mit einer räumlichen Periodizität. Wenn man diese Tatsache graphisch festhält, indem man die durch jede Wendel übertragende Leistung in Abhängigkeit von der (axialen) Kopplungslänge aufzeichnet, so zeigt sich eine räumliche Überlagerung oder Schwebung mit einer kennzeichnenden Schwebungswellenlänge Xh. Wenn der Koppler gleich einer halben Schwebungswellenlänge lang gemacht wird, also gleich -~, wird

die Leistung von der treibenden Wendel vollständig zur getriebenen Wendel übertragen, daher wird diese Kopplungslänge normalerweise für einen Gegenwendelkoppler verwendet. Ferner ist so ein Koppler eine richtungsabhängige Vorrichtung; wenn die ganze Leistung auf die getriebene Wendel übergeht, bildet der Koppler selbst einen praktisch refiexionsfreien Abschluß für die treibende Wendel, ohne daß die Verwendung weiterer Abschlußmittel notwendig ist. Die Bandbreite, über welche der bekannte Gegenwendelkoppler wirksam ist, hängt weitgehend von dem Durchmesserverhältnis der beiden Wendeln ab. Allgemein sollte dieses Verhältnis so klein wie möglich Kopplungsanordnung für eine
Wanderfeldwendelröhre

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

7000 Stuttgart, Rotebühlstr. 71

Als Erfinder benannt:
Borivoje Minakovic, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 16. Januar 1958 (1525)

gemacht werden, und vor allem aus diesem Grund ist

a5 diese Art von Koppler bisher im allgemeinen nur bei jenen Röhren zur Anwendung gelangt, wo die Hauptwendel unmittelbar durch den Röhrenkolben gehaltert wird. Bei der normalerweise verwendeten Konstruktionsart, bei welcher die Hauptwendel durch einen Satz von die Hauptwendel gleichmäßig umgebenden, parallelen dielektrischen Stäben gehaltert wird, wird das Durchmesserverhältnis Außenwendel zu Hauptwendel zu groß, um eine wirksame Verwendung des bekannten Gegenwendelkopplers zu gewährleisten.

Der Durchmesser und die Steigung der Hauptwendel sind bestimmt durch die Betriebsfrequenz und die Strahl(gleich)spannung, die die mittlere Geschwindigkeit der Strahlelektronen bestimmt. Der Durchmesser, die Steigung und die Länge der Außenwendel werden dann so gewählt, daß die gewünschte Anpassung zwischen den beiden Wendeln zustande kommt. Der Minimalwert des Durchmessers der Außenwendel ist begrenzt durch die Querschnittsgröße des den Röhrenkolben bildenden Glasrohres.

Obwohl für einen beträchtlichen Bereich von Außenwendeldurchmessern eine zufriedenstellende Anpassung über ein nicht zu breites Band gewährleistet ist (vorausgesetzt, daß die Kopplungslänge entsprechend eingestellt wird), ist doch festzuhalten, daß in der Praxis das Durchmesserverhältnis Außenwendel zu Hauptwendel den Wert 1,5 nicht wesentlich überschreiten sollte. Eine festere Kopplung, die sich ein-

709 717/484

^-■"-3 4

stellt, wenn die beiden Wendern nahe beieinander- den gleichen Wicklungssinn wie die Hauptwendel

liegen, ergibt eine kürzere Schwebungswellenlänge/l&; aufweist. Es kann aber auch vorteilhaft sein, daß die

damit wird auch die Länge des Kopplers 1-^-1 ent- . . ,. _TT . , , . . . , . , ,

\ 2 / sinn wie die HauOtwendß] aufweist und 7wischen den

sprechend vermindert. Die folgenden Zahlenwerte 5 beiden Wendeln keine galvanische Verbindung besteht,

beziehen sich auf eine typische Wanderfeldröhre für Weiterhin ist es dann von Vorteil, die Außenwendel

3000 MHz, bei welcher; die Hauptwendel einen mitt- und die Zwischenwendel so zu bemessen, daß sie

leren Durchmesser von ca. 2,5 mm aufweist. (im ungekoppelten Zustand) die gleiche Phasen-

'-·"-" ■'-*-- geschwindigkeit wie die Hauptwendel aufweisen und

ίο die Kopplung zwischen der Hauptwendel und der Zwischenwendel gleich ist der Kopplung zwischen der Zwischenwendel und der Außenwendel. Schließlich

Durchmesserverhäitnis

1,5 2,0 3,0

0,37 ist es vorteilhaft, daß die Hauptwendel von einer

0,75 Anzahl paralleler Stäbe aus dielektrischem Material

1*50 15 gehaltert ist und die Zwischenwendel um diese Stäbe

herumgewickelt ist.

Man erkennt, daß . die größeren Durchmesser- Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des Er-

verhältnisse eine bedeutend größere Kopplungslänge findungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die erfordern, und daher ist die Bandbreite, über welche Zeichnungen näher beschrieben, sich eine gute Kopplung erzielen läßt, klein. Außer- 20 Fig. la, 2a, 3a zeigen schematisch Längsdem stellt sich, sobald irgendein Durchmesserverhält- schnitte durch eine Kopplungsanordnung gemäß der his gegeben ist, eine vollständige Leistungsübertragung Erfindung mit verschiedenen Varianten der Zwischennur für eine bestimmte Fortpflanzungsgeschwindigkeit wendel und Außenwendel; ein, wobei diese Geschwindigkeit unter Umständen . Fig. Ib, 2b, 3b zeigen je einen Querschnitt längs der gewünschten Strahlspannung nicht entspricht. Bei 25 der Linie A-A der entsprechenden Anordnungen der den oben angegebenen'Zahlen ist die Wirkung des Fig. la, 2a, 3a;

Dielektrikums zwischen den beiden Wendeln vernach- Fig. 4a und 4b zeigen einen Längsschnitt bzw.

lässigt; die Anwesenheit des Glaskolbens der Wander- einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 4a feldröhre wirkt sich aber so aus, daß die kleineren des ausgangsseitigen Endes einer bevorzugten Kon-Durchmesserverhältnisse ,noch mehr erwünscht sind. 30 struktion eines Wanderfeldröhrenverstärkers mit einer

Eine Halterung der Wendel der Wanderfeldröhre Gegenwendelkopplung gemäß der Erfindung; zwischen keramischen Stäben gewährleistet, daß die Fig. 5 und 6 zeigen Diagramme, welche den

dielektrische Belasttmg.-:der Wendel klein ist und den Betrag und die Richtung des Leistungsflusses in den Verstärkungsgrad der Röhre praktisch nicht beein- Wendeln der Kopplungsanordnungen der Fig. 1 flußt. Diese Halterungsart.ist daher an sich sehr zu 35 bis 4 darstellen;

empfehlen. Unter Berücksichtigung des Umstandes, F i g. 7 zeigt ein Diagramm, welches bei der Kon-

daß der die Halterungsanördnung umgebende Glas- struktion der Kopplungsanordnungen nach Fig. 3 kolben genügend widerstandsfähig sein muß, um der und 4 verwendet wird, und

normalen Handhabung und dem Transport der Röhre Fig. 8 ein Diagramm des Stehwellenverhältnisses

zu widerstehen, ist es dann aber praktisch unmöglich, 40 der Spannung, gemessen an der Kopplungsanordnung eine Gegenwendelkopplung der beschriebenen bekann- nach Fig. 4, ohne daß zusätzliche Maßnahmen zur ten Art mit einem Durchmesserverhältnis von weniger Verbesserung der Impedanzanpassung ergriffen sind, als 2:1 zu erzielen, während dieses Verhältnis, wie Bei jeder der gezeigten Kopplungsanordnungen ist

erwähnt, nicht größer als 1,5:1 sein sollte. die Hauptwendel, welche mit dem Elektronenstrahl

Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer 45 in Wechselwirkung steht, mit 1 bezeichnet. Die Wen-Kopplungsanordnung für eine Wanderfeldwendel- del 1 wird jeweils durch drei keramische Halterungsröhre, welche auch dann hinreichend wirksam ist, stäbe 2 gehaltert, die ihrerseits an den Enden durch wenn das Durchmesserverhältnis Außenwendel zu Hochfrequenzdrosselhülsen 3 gehaltert sind. Die Hauptwendel größer als 2:1 ist. Stäbe 2 sind von dem Glaskolben 4 der Wanderfeld-

Dies geschieht bei einer Anordnung zum Ankoppeln 50 röhre eng umgeben. Bei den dargestellten Auseiner Koaxialleitung an die als Verzögerungsleitung führungsbeispielen sind im Bereich der Kopplungsdienende Wendel (Hauptwendel) einer Wanderfeld- anordnungen die Außenflächen der Halterungsstäbe 2 röhre, bei der der Innenleiter der Koaxialleitung sich jeweils so abgeschliffen, daß zwischen diesen und dem in Form einer außerhalb des — zumindest im An- Glaskolben 4 Räume 5 zur Aufnahme der erfindungskopplungsbereich aus dielektrischem Material be- 55 gemäßen Zwischenwendel 6 entstehen, die um die stehenden — Vakuumgefäßes angeordneten Kopp- Halterungsstäbe 2 herumgewickelt ist. In den F i g. 3 iungswendel (Außenwendel) fortsetzt^ die das anzu- und 4 ist an der Stelle 7 eine galvanische Verbindung koppelnde Endteil der Hauptwendel koaxial umgibt, zwischen der Hauptwendel 1 und der Hülse 3 hererfindungsgemäß dadurch, daß innerhalb des Vaku- gestellt. In den Fig. 1 und 2 ist die Zwischenwenumgefäßes im Raum zwischen der Hauptwendel und 60 del 6 eine Fortsetzung der Hauptwendel 1, während der Außenwendel eine weitere, das anzukoppelnde sie in den Fig. 3 und 4 von dieser galvanisch ge-Endteil der Hauptwendel koaxial umgebende Kopp- trennt ist.

Iungswendel (Zwischenwendel) vorgesehen ist, die Mit der Hülse 3 ist jeweils ein metallisches Rohr 8

bezüglich der Außenwendel gegensinnig gewickelt ist. verbunden, welches den Elektronenstrahl jenseits des Dabei ist es zweckmäßig, daß das betreffende Ende 65 Endes der Hauptwendel hochfrequenzmäßig abder Hauptwendel mit dem benachbarten Ende der schirmt.

Zwischenwendel galvanisch verbunden ist. Es ist In allen dargestellten Anordnungen ist eine Außen-

dann weiterhin vorteilhaft, daß die Zwischenwendel wendel 9 vorhanden, welche um die Außenseite des

5 6

Glaskolbens 4 der Wanderfeldröhre gewickelt ist und dein 6 und 1 verschieden groß sind. Diese Forderung

zur Ankopplung der Zwischenwendel 6 an eine fällt bei der Anordnung nach Fig. 1 weg. Im

koaxiale Speiseleitung 10 dient. Die Außenwendel9 übrigen kann bei den Anordnungen der Fig. 1

ist bezüglich der Zwischenwendel 6 jeweils gegen- und 2 die Zwischenwendel 6 unabhängig von der

sinnig gewickelt. Um die Impedanz der Außenwendel 5 Hauptwendel 1 bemessen werden,

an diejenige der koaxialen Speiseleitung 10 anzu- In der F i g. 5 sind die in den drei Wendeln 1, 6, 9

passen, ist die Außenwendel in praxi von einem fließenden Leistungsanteile P als Funktion von ζ für

Metallzylinder (Hochfrequenzschirm) umgeben, wel- die Anordnungen der Fig. 1 und 2 aufgetragen

eher in den F i g. 1, 2 und 3 zur Vereinfachung der (z = axialer Abstand, zunehmend in Richtung auf

Zeichnung weggelassen worden ist; in Fig. 4 ist io das benachbarte Ende der Hauptwendel). Die Pfeile 1',

dieser Metallzylinder mit 18 bezeichnet. Der Außen- 6', 9' geben die Richtung des Leistungsflusses in den

leiter der Speiseleitung 10 ist mit diesem Metall- Wendeln 1, 6, 9 an, wobei die vollausgezogene Kurve

zylinder verbunden, während der Innenleiter der für die Hauptwendel, die gestrichelte Kurve für die

Speiseleitung in die Außenwendel 9 übergeht. Zwischenwendel und die strichpunktierte Kurve für

Bei den Anordnungen der F i g. 1 und 2 geht die 15 die Außenwendel gilt. Die Hauptwendel erstreckt sich Hauptwendel 1 ohne Unterbrechung in die Zwischen- dabei zwischen ζ = α und ζ — b, und das zur Hauptwendel 6 über, die rückwärts über die Hauptwendel 1 wendel gehörige P hat den Wert 1 über die ganze gewickelt ist. Länge der Hauptwendel. In der Zwischenwendel ist

Bei der Anordnung der F i g. 1 ist am Ende der P gleich 1 an der Stelle b, d. h. dort, wo die Haupt-Hauptwendel 1 der Wendeldraht in der Nähe eines 20 wendel 1 und die Zwischenwendel 6 galvanisch mitder Halterungsstäbe 2 halb um diesen herumgeführt, einander verbunden sind, und wird gleich 0 an. der wie dies an der Stelle 12 der Fig. Ib dargestellt Stelle a. In der Außenwendel9 ist P gleich 0 an der ist; die Wicklung ist dann um die Außenseite der Stelle b und wird 1 an der Stelle a. Bei den Anord-Halterungsstäbe 2 geführt, und zwar nach rückwärts nungen der F i g. 1 und 2 ist der Anschluß der über einen Teil der Hauptwendel. Wie aus den in 35 Speiseleitung 10 an dem Ende der Außenwendel 9 Fig. Ib eingetragenen Pfeilen hervorgeht, sind die vorgenommen, welches der Stelle α entspricht.
Hauptwendel 1 und die Zwischenwendel 6 im Uhr- Die Anordnung der Fig. 3 unterscheidet sich zeigersinn gewickelt, während die Außenwendel 9 im von den Anordnungen der F i g. 1 und 2 unter Gegenuhrzeigersinn gewickelt ist; der Anschluß an anderem insofern als die koaxiale Speiseleitung 10 die koaxiale Speiseleitung 10 findet am oberen Ende 30 nun an das untere Ende der Außenwendel 9 angeder Außenwendel 9 statt. schlossen werden muß (welches in Fig. 5 der

In der F i g. 2 ist am Ende der Hauptwendel 1 Stelle b entspricht). Vom Standpunkt der Bemessung

der Wendeldraht direkt, also ohne Umkehr (F i g. 1), der drei Wendeln sind hier noch einige ziemlich wich-

um einen der Halterungsstäbe 2 herumgeführt, wie tige Einschränkungen zu beachten, auf die aber erst

dies an der Stelle 13 der Fig. 2b zum Ausdruck 35 später eingegangen wird. Das zur Anordnung der

kommt; die Wicklung ist dann um die Außenseite Fig. 3 gehörige Diagramm des Leistungsflusses,

der Halterungsstäbe2 herum- und über einen Teil welches der Fig. 5 entspricht, ist in der Fig. 6

der Hauptwendel zurückgeführt. Man erkennt aus dargestellt. Da die Hauptwendel 1 und die Außen-

F i g. 2 b, daß, wenn die Hauptwendel wie zuvor in wendel 9 den gleichen Wicklungssinn aufweisen (vgl.

Fig. 1 im Uhrzeigersinn gewickelt ist, die Zwischen- 40 Fig. 3b), besteht zwischen diesen keine elektro-

wendel 6 im Gegenuhrzeigersinn gewickelt ist. Zur magnetische Kopplung außer derjenigen, die über

Ankopplung an die Zwischenwendel 6 muß daher die das Feld der (mit den Wendeln 1 und 9 elektro-

Außenwendel9 der Fig. 2 im Uhrzeigersinn ge- magnetisch gekoppelten) Zwischenwendel6 erfolgt,

wickelt sein, wie dies auch die Fig. 2 b zeigt. Es fließt Leistung in der Zwischenwendel von α nach b;

Betrachtungen über die Richtung des Energieflusses 45 da die Zwischenwendel 6 aber dauernd Leistung an

zeigen, daß auch bei der Anordnung der Fig. 2 die Außenwendel9 abgibt und an der Stelle b ihr

die koaxiale Speiseleitung 10 am oberen Ende der keine Leistung mehr zufließt, ist in der Zwischen-

Außenwendel 9 angeschlossen sein muß, wie dies die wendel 6 an allen Stellen zwischen α und b nur ein

Fig. 2a zeigt. sehr kleiner Bruchteil der Gesamtleistung zu finden.

Da in der Fig. 1 die Zwischenwendel6 und die 50 Der maximale Wert von P in der Zwischenwendel

Hauptwendel 1 den gleichen Wicklungssinn auf- steigt nur auf etwa 0,25 an. Die Kurve für den Wert P

weisen, ist zwischen diesen Wendeln keine elektro- in der Außenwendel 9 steigt zuerst langsam und dann

magnetische Kopplung vorhanden. Bei der Anordnung (in der zweiten Hälfte der Strecke zwischen α und b)

der F i g. 2 ist jedoch eine elektromagnetische Kopp- schnell an und erreicht den Wert 1 an der Stelle b, an

lung zwischen der Zwischenwendel 6 und der Haupt- 55 welcher der Anschluß der Speiseleitung 10 vorgenom-

wendel 1 möglich, da diese beiden Wendeln ent- men ist.

gegengesetzt gewickelt sind. Eine solche Kopplung Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist der Anist unerwünscht, da die auf diese Weise eingekoppelte Schluß der Speiseleitung 10 an der Stelle b herzu-Energie das Bestreben hat, in der Zwischenwendel 6 stellen, so daß, falls erwünscht, sowohl das Ende der in der entgegengesetzten Richtung zu fließen als der 60 Hauptwendel 1 als auch das Ende der Zwischendirekte, über die galvanische Verbindung bewirkte wendel 6 mit der Hülse 3 galvanisch verbunden Energiefluß. Da die Bedingung für eine elektromagne- werden können. Bei den Anordnungen gemäß F i g. 1 tische Kopplung zwischen zwei entgegengesetzt ge- und 2 kann ein Gleichstromanschluß am oberen Ende wickelten Wendeln darin besteht, daß die Wellenfort- (Fig. la und 2a) der Zwischenwendel6 hergestellt Pflanzungsgeschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit) 65 werden, wo (entsprechend der Stelle α der F i g. 5) bei jeder Wendel die gleiche ist, muß bei der Anord- auf der Wendel 6 kein Leistungsfluß stattfindet. In nung nach Fig. 2 dafür gesorgt werden, daß die Fig. 3 dagegen kann (entsprechend den Stellen a Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeiten in den Wen- und b der Fig. 6) die Zwischenwendel6 am oberen

7 8

oder unteren Ende mit einem Gleichstromanschluß mischen Halterungsstäbe für die Hauptwendel 1

versehen werden. . bestimmt. Aus dem Verhältnis —■ wird dann der

Bei der Diskussion der F ι g. 5 und 6 wurde ange- a

nommen, daß die Leistung von der Hauptwendel 1 _w b_ ^ _b _{def Radius der Zwischenwendel 6}

zur Außenwendel 9 fließt, d. h. daß der Koppler als 5 a

Ausgangskoppler der Wanderfeldröhre arbeitet. Wenn ist, so bestimmt, daß zwischen den drei Wendeln die die Pfeile in den Fig. 5 und 6 umgekehrt werden, erwähnte Gleichheit der Kopplung erzielt wird. Für dann gelten die Diagramme für einen Leistungsfluß den Bereich von Werten, welche bei den meisten von der Speiseleitung 10 über die Außenwendel 9 praktischen Ausführungsformen angetroffen werden, und die Zwischenwendel 6 zur HauptwendeJ11, d h. io _{kaQn def benöü Weft} A _{aus dem} Diagramm der für einen Eingangskoppler. Es ist daher bedeutungslos, ° a ° ob die Anordnungen der F i g. 12 und 3 als Aus- _p _{ ^ _{ksen wefd} ^ _welchem b ^ gangskoppler oder als Emgangskoppler betrachtet do _a werden; diese Figuren können daher auch das katho- c_ Steigungen der Zwischendenseitige oder das aufhangerseitige Ende einer 15 α ^{ö 6 ö} Wanderfeldröhre darstellen. Bei einem Rückwärts- wendel 6 und der Außenwendel 9 werden hierauf in Wellenoszillator ist nur ein Ausgangskoppler vor- bekannter Weise festgelegt, um die gleiche Wellenhanden, welcher am kathodenseitigen Ende der Röhre fortpflanzungsgeschwindigkeit wie in der Hauptliegt. Bei einem Verstärker können Koppler der wendel 1 zu erzielen.

beschriebenen erfindungsgemäßen Art an beiden ao Unter Vernachlässigung der Wirkung des Dielek-

Enden der Röhre vorgesehen werden. trikums des Glaskolbens -und der Halterungsstäbe

Zurückkehrend zur Betrachtung der Wendelabmes- ergibt sich die (axiale) Länge / des Kopplers als

sungen bei der Anordnung nach Fig. 3 zeigt die Funktion der obengenannten Parameter aus der

Analyse eines gleichwertigen, aus einem wendel- folgenden Gleichung:

förmigen, leitenden Blech bestehenden Modells, daß 25

jede der Wendern drei vorwärts laufende Grund- , __π L (J> Vl

wellen (n = 0) übertragen kann, welche im allge- ~ jSl/2 t \^a /J

meinen verschiedene Fortpflanzungskonstanten /S₁, /S₂ '

und ß₃ aufweisen. Die Bedingungen für eine Leistungs- Die Anwesenheit der genannten Dielektra hat eine

Übertragung von der Hauptwendel 1 zur Außen- 30 Vergrößerung der Länge / zur Folge. Ein weiterer

wendel 9 oder umgekehrt sind derart, daß Faktor, welcher im Sinn einer Vergrößerung von /

1. für jede der Wendeln die Beziehung wirkt und sogar noch wichtiger ist als die genannten

„ . _ „ ο Dielektra, liegt in dem die Impedanz der Außen-

Pi — Pi — Pi — Ps» wendel 9 vermindernden Metallzylinder (Hochfre-

2. die Kopplung zwischen der Hauptwendel 1 und 35 quenzschirm), welcher bereits erwähnt wurde, aber der Zwischenwendel 6 gleich ist der Kopplung in den F i g. 1 bis 3 nicht gezeigt ist, normalerweise zwischen der Zwischenwendel 6 und der Außen- jedoch um die Außenwendel 9 herum angeordnet ist wendel9. (in Fig. 4 mit 18 bezeichnet). Die Wirkung dieses

Die räumliche Schwebungscharakteristik der Lei- Schirmes besteht darin, daß die Wellenfortpflanzung stungsübertragung im Koppler kann als Interferenz 40 längs der Außenwendel 9 im wesentlichen so vor sich zwischen den drei Grundwellen (n — 0) betrachtet geht wie in einer üblichen aus einem schmalen und werden. In Analogie zum bekannten Gegenwendel- einem sehr breiten Bandleiter (»Erdleiter«) bestehenkoppler mit zwei Wendern kann eine einseitig gerich- den Bandleitung, bei welcher der schmale Bandleiter tete Leistungsübertragung erreicht werden indem man nahe dem bedeutend breiteren Erdleiter angeordnet der Zwischenwendel 6 eine Länge / gibt, die der 45 ist. Die Wirkung des Erdleiters, d. h. im vorliegenden Beziehung Fall des Hochfrequenzschirmes, besteht darin, das

_π Feld des schmalen Bandleiters, d. h. der Außenwen-

^ ⁼ ο _ ο— [^cm3 del 9 im vorliegenden Fall, in unmittelbarer Nähe

des Erdleiters zu konzentrieren. Die Kopplung

genügt, wobei die /S-Werte in Radian/cm einzusetzen 50 zwischen einer so abgeschirmten Außenwendel 9 und sind. der Zwischenwendel 6 ist somit pro Längeneinheit

Für eine praktische Konstruktion gibt das nach- kleiner als in dem Fall, wo der Hochfrequenzschirm stehend angegebene Verfahren eine genügende An- weggelassen ist. Daraus folgt, daß in den Fällen, wo näherung an die obenerwähnten Forderungen hin- genügend Raum für einen Impedanzanpassungssichtlich Phase und Kopplungskoeffizient. Im unge- 55 abschnitt zur Verfügung steht, es besser ist, die Impekoppelten Zustand werden die Phasenkonstanten der danz der Außenwendel 9 auf diejenige der koaxialen drei Wendern gleich groß gemacht, und der Durch- Speiseleitung 10 mit Hilfe eines sich verjüngenden messer der Zwischenwendel 6 wird so gewählt, daß Übergangsabschnittes, welcher nicht mit der Zwischendie Kopplung zwischen der Hauptwendel 1 und der wendel gekoppelt zu sein braucht, zu vermindern. Zwischenwendel6 gleich ist der Kopplung zwischen 60 Beim praktischen Ausführungsbeispiel der Fig. 4, der Zwischenwendel 6 und der Außenwendel 9. welches nachstehend noch etwas eingehender beschrie-

Der Radius α und die Steigung der Hauptwendel 1 ben wird, ist ein solcher sich verjüngender Anpassungs-(und damit die Phasenkonstante β der Wellenfort- abschnitt allerdings nicht vorgesehen. Pflanzung längs der Hauptwendel) werden in der Die Fig. 4 zeigt einen Teil des ausgangsseitigen

üblichen Weise, d. h. unter Berücksichtigung der 65 Endes eines Wanderfeldröhrenverstärkers, welcher Betriebsfrequenz und der Strahlspannung der Wander- ein Gebilde zur Halterung der Röhre und zur gebünfeldröhre, bestimmt. Der Radius c der Außenwendel 9 delten Führung des Elektronenstrahles aufweist, ist durch die Dicke des Glaskolbens und der kera- welches in den anderen Figuren nicht mit dargestellt

ist. Die Wanderfeldröhre ist die gleiche wie in den anderen Figuren, und der Koppler entspricht demjenigen der Fig. 3. Die Auffangelektrode der Röhre ist in der Fig. 4 in Form eines hohlen Kegelstumpfes 14 gezeigt, dessen sich verjüngende Wan- dung mit dem benachbarten Ende des Glaskolbens 4 vakuumdicht verschmolzen ist. Das metallische Elektronenstrahlabschirmrohr 8 dringt in den Hohlraum der Auffangelektrode ein. Die Zwischenwendel 6 ist an der Stelle T galvanisch mit der Hülse 3 verbunden. Die Auffangelektrode 14 ruht in einer Metallhülse 15, deren Innenwand konisch verläuft und die ihrerseits in ein zylindrisches Metallgehäuse 16 eingesetzt ist. Die Wanderfeldröhre ist von einem als Hochfrequenzschirm dienenden nichtmagnetischen Metallzylinder umgegeben, welcher aus drei aneinandergefügten Teilen 17, 18 und 19 besteht. Die Hülse 3 bildet zusammen mit dem sie umgebenden Schirmteil eine Hochfrequenzdrossel, welche den Durchgang von Hochfrequenzenergie von einer Seite der Drossel auf die andere verhindert. Das Gehäuse 16 ist in den Schirmteü 19 eingepaßt. Am Schirmteil 18, der wie erwähnt als Hochfrequenzschirm für die Außenwendel 9 des Ausgangskopplers dient, endigt der Außenleiter21 (Fig. 4b) der koaxialen Speiseleitung 10. Der Schirmteil 18 ist auf der Innenseite mit einem möglichst verlustfreien Dielektrikum 22 überzogen, welches als Formkörper für die Außenwendel 9 dient und auch den Raum zwischen dem Außenleiter 21 und dem Innenleiter 23 der Speiseleitung 10 ausfüllt. Der Innenleiter 23 geht ohne Übergang in die Außenwendel 9 über. Der Außenleiter 21 ist starr und trägt an seinem freien Ende eine koaxiale Anschlußkupplung24 (Fig. 4a).

Der Schirmteil 19 und damit auch das auffängerseitige Ende der Röhre wird von einer ringscheibenförmigen Endplatte 25 getragen, die Teil eines periodisch aufgebauten permanentmagnetischen Fokussierungssystems 26 ist, das sich über die ganze Länge der Wanderfeldröhre erstreckt und an seinem anderen (nicht gezeigten) Ende als Halterungsvorrichtung für den Schirmteil 17 und das kathodenseitige Ende der Röhre dient. Das Fokussierungssystem 26 weist in wechselweiser Anordnung ringförmige Permanentmagnete 27 und ferromagnetische Abstands- und Polstücke 28, 29 auf. Zum Durchtritt der koaxialen Speiseleitung 10 ist das Fokussierungssystem 26 mit einer entsprechenden Öffnung versehen. Am eingangsseitigen Ende des Wanderfeldröhrenverstärkers ist die gleiche Kopplungsanordnung als Eingangskoppler der Wanderfeldröhre vorgesehen.

Bei der Anordnung der Fig. 4, deren Koppler gemäß den in Verbindung mit F i g. 3 dargelegten Prinzipien aufgebaut ist, ist das Verhältnis des Durchmessers der Außenwendel 9 zum Durchmesser der Hauptwendel 1 gleich 3,6 :1. Das Spannungs-Stehwellen-Verhältnis dieser Anordnung wurde ohne Dämpfungsabschluß für die Außenwendel im Frequenzbereich von 1,5 bis 3,5 GHz gemessen. Die Messergebnisse sind in der F i g. 8 dargestellt, aus welcher hervorgeht, daß der Koppler tatsächlich eine bedeutende Verbesserung gegenüber einer üblichen Kopplung mit Hohlleitern oder Koaxialleitungen darstellt, wie sie bisher für Wanderfeldwendelröhren zur Anwendung gelangten, in welchen die Wendel durch Stäbe gehaltert ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Ankoppeln einer Koaxialleitung an die als Verzögerungsleitung dienende Wendel (Hauptwendel) einer Wanderfeldröhre, bei der der Innenleiter der Koaxialleitung sich in Form einer außerhalb des — zumindest im Ankopplungsbereich aus dielektrischem Material bestehenden — Vakuumgefäßes angeordneten Kopplungswendel (Außenwendel) fortsetzt, die das anzukoppelnde Endteil der Hauptwendel koaxial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Vakuumgefäßes im Raum zwischen der Hauptwendel (1) und der Außenwendel (9) eine weitere, das anzukoppelnde Endteil der Hauptwendel (1) koaxial umgebende Kopplungswendel (Zwischenwendel 6) vorgesehen ist, die bezüglich der Außenwendel (9) gegensinnig gewickelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das betreffende Ende der Hauptwendel (1) mit dem benachbarten Ende der Zwischenwendel (6) galvanisch verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwendel (6) den gleichen Wicklungssinn wie die Hauptwendel (1) aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwendel (6) den entgegengesetzten Wicklungssinn wie die Hauptwendel (1) aufweist und zwischen den beiden Wendeln (1, 6) keine galvanische Verbindung besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwendel (9) und die Zwischenwedel (6) so bemessen sind, daß sie (im ungekoppelten Zustand) die gleiche Phasengeschwindigkeit wie die Hauptwendel (1) aufweisen, und die Kopplung zwischen der Hauptwendel (1) und der Zwischenwendel (6) gleich ist der Kopplung zwischen der Zwischenwendel (6) und der Außenwendel (9).

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwendel (1) von einer Anzahl paralleler Stäbe (2) aus dielektrischem Material gehaltert ist und die Zwischenwendel (6) um diese Stäbe (2) herumgewickelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1134 058;
»IRE Transactions on Electron Devices«, Juli 1955, S. 15 ff.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen