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Mechanisch abstimmbare Elektronenröhre nach Art eines Klystrons Die
Erfindung bezieht sich auf Elektronenröhren nach Art eines Klystrons mit mindestens
einem evakuierten und mechanisch abstimmbaren Hohlraumresonator von wenigstens angenähert
rechteckigem Querschnitt, der zwei in axialer Richtung wenigstens annähernd symmetrisch
nach innen einspringende rohrförmige Wandungsteile aufweist, die mit ihren freien,
einander gegenüberliegenden Enden den Wechselwirkungsspalt des Hohlraumresonators
begrenzen.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung der Abstimmeinrichtung
für eine derartige Röhre und geht dabei von einer bereits vorgeschlagenen Ausführung
aus, bei der der abstimmbare Hohlraumresonator seitlich vom Wechselwirkungsspalt
mit einer bewegbaren plattenförmigen Wand zur induktiven Abstimmung versehen ist,
welche, die lichte Weite des Hohlraumresonators nahezu ausfüllend, über zwei einander
in axialer Richtung gegenüberliegende, doppelt gekrümmte, flexible Membranen mit
den Stirnwänden des Hohlraumresonators so verbunden ist, daß die Membranen praktisch
nur in dem von der bewegbaren Wand und den Stirnwänden des Hohlraumresonators begrenzten,
den Wechselwirkungsspalt enthaltenden Raum zu liegen kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abstimmbereich zu vergrößern
und die Abstimrneinrichtung so auszubilden, daß schon bei einer kleinen Verstellung
der Abstimmschraube eine verhältnismäßig große Änderung der Induktivität des Hohlraumresonators
stattfindet.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die bewegbare
Wand mittig und quer zum Wechselwirkungsspalt verlaufend einen in den Hohlraumresonator
vorspringenden Teil aufweist und daß die Membranen so ausgebildet sind, daß sie
in der tiefsten Lage der bewegbaren Wand mit ihren nach innen einspringenden Falten
und dem von der bewegbaren Wand vorspringenden Teil das zwischen diesen Falten und
der bewegbaren Wand liegende Volumen des Hohlraumresonators, das den Wechselwirkungsspalt
enthält, abtrennen.
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Hierdurch erreicht man eine schnellere Änderung der Induktivität,
als dies mit den üblichen induktiven Abstimmplatten der Fall ist.
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Da bekanntlich der Abstimmbereich durch die gleichzeitige Verstellung
eines induktiven und eines kapazitiven Abstimmgliedes stark vergrößert werden kann,
ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zusätzlich auf der der bewegbaren Wand
gegenüber- ; liegenden Seite des Wechselwirkungsspaltes ein mit einem metallischen
Tragarm an der bewegbaren Wand befestigtes, kapazitiv wirkendes Abstimmglied vorgesehen,
dessen Gestalt dem Verlauf der magnetischen Feldlinien im Hohlraumresonator angepaßt
ist.
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Die Vorrichtung zum Verstellen des induktiven und des daran befestigten
kapazitiven Abstimmgliedes ist vorzugsweise so ausgebildet, daß eine mit Innengewinde
versehene Hülse mit ihrem unteren Ende an der Außenseite der bewegbaren Wand senkrecht
dazu verlaufend befestigt ist, daß ein hohlzylindrisches Tragglied die Hülse umgibt
und als Lager für die Hülse dient, daß eine Abstimmschraube vorgesehen ist, die
mit dem Innengewinde der Hülse so im Eingriff steht, daß sich die Hülse bei einer
Drehung der Abstimmschraube in axialer Richtung verschiebt, und daß Anschläge vorgesehen
sind, durch die die Verschiebbarkeit der Hülse und damit der bewegbaren Wand entlang
einer Weglänge begrenzt ist, die einem bestimmten Abstimmbereich des Hohlraumresonators
entspricht.
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Die Einstellung der Abstimmvorrichtung kann von außen dadurch leicht
erkannt werden, daß die Abstimmschraube mit einer in axialer Richtung verlaufenden
Bohrung versehen ist, durch die koaxial zu der Hülse und der Abstimmschraube ein
aus der Abstimmschraube herausragender Bolzen verläuft, der mit seinem inneren Ende
an der bewegbaren
Wand befestigt ist und dessen äußeres Ende mit
Ringen versehen ist, die die Lage der bewegbaren Wand anzeigen.
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Das kapazitiv wirkende Abstimmglied ist vorzugsweise H-förmig ausgebildet
und so angeordnet, daß die Schenkel des H parallel zu den einspringenden rohrförmigen
Wandungsteilen verlaufen..
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Mit Hilfe dieser Abstimmeinrichtung kann man einen Abstimmbereich
von 40111o erzielen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in Zusammenhang
mit dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
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F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Elektronenröhre
und zeigt die Abstimmeinrichtung in ihrer tiefsten Lage; F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt
entlang der Linie 2-2 in F i g. 1; F i g. 3 ist ein entsprechender Längsschnitt
und zeigt die Abstimmeinrichtung in ihrer höchsten Lage. Die Abstimmeinrichtung
enthält eine bewegbare plattenförmige Wand 22, die z. B. aus Kupfer besteht und
an der zwei dünne, gut leitende Membranen 23, z. B. aus Kupferblech von 0,4 mm Dicke,
an einander in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten der Wand 22 angelötet
sind. Die anderen Enden der Membranen 23 sind an den Stirnwänden 24 des Hohlraumresonators
angelötet. Die plattenförmige Wand 22 weist mittig und quer zum Wechselwirkungsspalt
verlaufend einen in den Hohlraumresonator vorspringenden Teil 25 auf, so
daß der Teil 25
und die Falten der Membranen 23 praktisch eine quer durch
den Hohlraum verlaufende Wand ergeben, wenn sich die plattenförmige Wand 22 in ihrer
tiefsten Lage befindet (F i g. 2), die sich fortschreitend öffnet, wenn die plattenförmige
Wand 22 nach oben in ihre höchste Lage (F i g. 3) bewegt wird.
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Die plattenförmige Wand 22 dient zusammen mit den Membranen 23 hauptsächlich
zur induktiven Abstimmung des Hohlraumresonators durch Verdrängung des magnetischen
Feldes. Da in der höchsten Lage der Wand 22 (F i g. 3) das magnetische Feld in den
Raum zwischen den Falten der Membranen eindringen kann, während es in der tiefsten
Lage der Wand 22 (F i g. 2) auf das Volumen des Hohlraumresonators, das den Wechselwirkungsspalt
enthält, begrenzt ist, ermöglicht die Abstimmeinrichtung nach der Erfindung eine
schnellere Änderung der Induktivität, als dies mit den üblichen, vollständig flachen
induktiven Abstimmplatten der Fall ist.
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Ein kapazitiv wirkendes Abstimmglied 26; dessen Gestalt dem Verlauf
der magnetischen Feldlinien im Hohlraumresonator angepaßt ist, ist mit zwei parallelen
Seitenteilen 27 versehen, die im mittleren Teil durch einen Streifen 28 verbunden
sind. Das Abstimmglied wird von einem metallischen Tragarm 29 getragen, der seinerseits
an der bewegbaren Wand 22 befestigt ist. Das Abstimmglied 26 erstreckt sich in Längsrichtung
der Röhre symmetrisch zu den rohrförmigen Wandungsteilen 31 des Hohlraumresonators;
der Streifen 28 ist in Höhe des Wechselwirkungsspaltes angeordnet und liegt bezüglich
der bewegbaren Wand 22 auf der gegenüberliegenden Seite des Wechselwirkungsspalts.
Das Abstimmglied 26 dient dazu, die Kapazität zwischen den Wandungsteilen 31 zu
ändern. Das Abstimmglied 26 ist so gekrümmt, daß es der äußeren Form der Wandungsteile
31 und damit auch in etwa dem Verlauf der magnetischen Feldlinien im Hohlraumresonator
angepaßt ist, um den Hohlraumresonator induktiv so wenig wie möglich zu beeinflussen
und um die Größe RA/Q auf einen minimalen Betrag herabzusetzen (Rsh = Verlustwiderstand
des Resonators, Q = Güte des Resonators). Im unteren Frequenzbereich der Abstimmeinrichtung,
d. h., wenn das Abstimmglied 26 einen kleinen Abstand von den Wandungsteilen 31
hat, verhindert die besondere Form der Teile 27 und 28, daß die Änderung
der Frequenz zu schnell erfolgt, wenn sich das Abstimmglied 26 den Wandungsteilen
31 nähert. Wenn sich nämlich die Seitenteile 27 im Nahbereich der Wandungsteile
31 befinden, verläuft der größte Teil ihrer Oberfläche praktisch parallel zu der
benachbarten Oberfläche der Wandungsteile; der einzige Teil des Abstimmgliedes 26,
der sich auf die Wandungsteile 31 zu bewegt, ist dann der schmale Streifen 28, der
die Seitenteile 27 verbindet. Wenn sich der Streifen 28 in der Nähe des Wechselwirkungsspaltes
befindet, werden darüber hinaus eventuelle Ein- oder Auskoppelglieder, die sich
in der der Abstimmanordnung gegenüberliegenden Seitenwand des Hohlraumresonators
befinden, gegenüber dem Elektronenstrahl abgeschirmt, so daß die Gefahr eines Durchschlags
der beispielsweise keramischen Vakuumabdichtungen infolge des Ruftreffens von Strahlelektronen
herabgesetzt wird.
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Da das Abstimmglied 26 mit der bewegbaren Wand 22 verbunden ist, wird
bei der Einwärtsbewegung der Wand 22 gleichzeitig die Induktivität und die Kapazität
des Hohlraumresonators verringert. Wenn umgekehrt die Wand 22 aus dem Hohlraumresonator
herausbewegt wird, erhöht sich sowohl die Induktivität als auch die Kapazität des
Hohlraumresonators. Daher wird mit verhältnismäßig kleinen Lageänderungen der Abstimmglieder
ein großer Abstimmeffekt erzielt.
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Zur Betätigung der Abstimmeinrichtung ist eine mit Innengewinde versehene
Hülse 32 mit ihrem unteren Ende an der Außenseite der bewegbaren Wand 22 senkrecht
dazu verlaufend mit Hilfe eines ringförmigen Flansches 33 befestigt, der auf die
Wand 22 aufgelötet ist und in einen nach außen vorspringenden Flansch der Hülse
32 eingreift. Ein hohlzylindrisches Tragglied 34 ist am unteren Ende verjüngt und
umgibt die Hülse 32, als Lager für diese dienend, während sich das obere Ende des
Traggliedes von der Hülse 32 weg erstreckt und mit einem nach außen vorspringenden
Flansch 34a versehen ist. Eine Abstimmschraube 35 ist am unteren Ende mit einem
Gewinde versehen, das in das Innengewinde der Hülse 32 eingreift. Eine Scheibe 36,
die nach außen von der Abstimmschraube 35 vorspringt, ist in einer ringförmigen
Aussparung des Flansches 34a mittels eines Sicherungsringes 37 geführt. Ein zylindrischer
Anschlagteil 38 mit Innengewinde, der gleitend in das Tragglied 34 paßt, ist auf
das freie Ende der Hülse 32 aufgeschraubt und wird durch eine Kopfschraube 39 festgehalten.
Eine Drehung der Abstimmschraube 35 ergibt eine Längsbewegung der Hülse 32; die
Einwärtsbewegung wird durch den Anschlagteil 38, die Auswärtsbewegung durch den
ringförmigen Flansch 33 auf der Rückseite der Wand 22 begrenzt.
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Zur Anzeige der Lage der Abstimmeinrichtung ist eine Anzeigevorrichtung
vorgesehen, die aus einem Gewindebolzen 40 besteht, der durch eine Längsbohrung
der Abstimmschraube 35 hindurchgeht und
in eine Platte 41 eingeschraubt
ist, die sich in dem unteren Ende der Hülse 32 befindet. Der Bolzen 40
ist
mit Anzeigeringen 43 versehen, die die Lage der bewegbaren Wand 22 anzeigen.
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Eine U-förmige Seitenwand 45 ist zwischen den beiden Stirnwänden 24
des Hohlraumresonators befestigt. Die abschließende Seitenwand 46 hat eine
Öffnung für den Durchtritt der Abstimmvorrichtung und ist beispielsweise durch Löten
fest mit den Stirnwänden 24 und der Seitenwand 45 verbunden. Zur Befestigung der
Abstimmeinrichtung und um die Vakuumdichtigkeit zu gewährleisten, ist ein Ring
47, der beispielsweise aus Monel besteht, in der Öffnung der Seitenwand 46
vakuumdicht eingelötet. Der flexible Balg 51, der einerseits an dem Ring 47, andererseits
an dem Flansch 33 befestigt ist, dient zur weiteren Vakuumabdichtung.
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Das Tragglied 34 paßt gleitend in den Ring 47 und ist mit diesem mit
Hilfe von Kopfschrauben 48 verschraubt. Mehrere Kopfschrauben 49 sind zur Justierung
der Abstimmeinrichtung gegenüber dem Hohlraumresonator so angeordnet, daß die Abstimmglieder
sich in dem erforderlichen Abstand von den Hohlraumwänden befinden, um den gewünschten
Abstimmbereich überstreichen zu können.