DE1293913B

DE1293913B - Verzoegerungsleitung vom Sprossentyp fuer Rueckwaertswellenroehren

Info

Publication number: DE1293913B
Application number: DEC25862A
Authority: DE
Inventors: Laures Pierre
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1960-12-30
Filing date: 1961-12-29
Publication date: 1969-04-30
Also published as: GB982191A; FR1284006A; US3241091A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung vom Sprossentyp für Rückwärtswellenröhren, die aus einer Reihe von untereinander gleichen und in gleichen Abständen aufeinanderfolgenden, U-förmigen metallischen Sprossen besteht, deren Enden an einer glatten metallischen Platte (Leiterplatte) befestigt sind, die sich parallel zu den waagerecht verlaufenden Sprossenteilen erstreckt.

Derartige Verzögerungsleitungen sind bereits bekannt (vgl. zum Beispiel USA.-Patentschrift 2 890 384).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute und sehr einfach herstellbare Verzögerungsleitung vom Sprossentyp zu schaffen, die zumindest eine Rückwärtsausbreitung des symmetrischen Schwingungsmodus sowohl für die Grundwelle als auch für die erste Raumharmonische gewährleistet.

Ausgehend von einer Verzögerungsleitung der eingangs angeführten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß aufeinanderfolgende Sprossen abwechselnd um den gleichen Betrag seitlieh gegeneinander versetzt sind (antisymmetrische Verzögerungsleitung).

Vorzugsweise ist das Verhältnis des Betrages der seitlichen Versetzung zwischen aufeinanderfolgenden Sprossen und dem Abstand zwischen den Sprossen gleich \[J.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Länge jeder Sprosse zwischen ihren Befestigungspunkten an der Leiterplatte ungefähr gleich der halben mittleren Wellenlänge des von der Verzögerungsleitung zu übertragenden Frequenzbandes ist. Die Sprossen bestehen vorzugsweise aus Metallrohren.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung durchdringen die Metallrohre die Leiterplatte, und es ist ein Einlaß- und ein Auslaßkanal vorgesehen, um die Zirkulation eines Kühlmittels durch jedes der Metallrohre zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen, die ausschließlich zur Erläuterung eine Ausführungsform der Erfindung darstellen, näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung längs der Linie 1-1 in Fig. 2;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Verzögerungsleitung;

Fig. 3 und 4 sind schematische Ansichten entsprechend den F i g. 1 und 2 und dienen zur Erläuterung der elektrischen Eigenschaften der Verzögerungsleitung;

F i g. 5 zeigt die Dispersionskurve einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung.

In den verschiedenen Zeichnungsansichten sind zur Bezeichnung einander entsprechender Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Verzögerungsleitung, die aus einer Reihe von untereinander gleichen und in gleichen Abständen voneinander angeordneten U-förmigen metallischen Sprossen 1 besteht, deren Enden 2 an der Leiterplatte 3, die eine einfache glatte Metallplatte ist, befestigt sind. Die Sprossen 1 bestehen vorzugsweise aus Rohren, wodurch eine durch die Pfeile 4 schematisch angedeutete Flüssigkeitszirkulation zur Kühlung ermöglicht wird. Aufeinanderfol gende Sprossen 1 sind abwechselnd um einen Betrag el seitlich gegeneinander versetzt, so daß der Aufbau in bezug auf die Längsebene A-B antisymmetrisch ist. Der Abstand zwischen den Achsen der Sprossen, d. h. die Teilung ρ zwischen aufeinanderfolgenden Sprossen, entspricht der halben Teilung des periodischen Aufbaues, von dem eine vollständige »Zelle« durch ein Paar aufeinanderfolgender Sprossen gebildet wird. Die Länge des gebogenen Teils der Sprossen 1 ist mit L₁ bezeichnet, und die Länge des geraden Teils auf der »kurzen Seite« der Antisymmetrieebene A-B ist mit L₂ bezeichnet. Die Sprossenlänge auf der kurzen Seite ist daher L₁ + L₂, und die Sprossenlänge auf der gegenüberliegenden »langen Seite» der Antisymmetrieebene A-B ist L₁ + L₂ + d. Die Gesamtlänge der Sprosse ist gleich der halben mittleren Wellenlänge ^, des von der Verzögerungsleitung zu übertragenden Frequenzbandes, d. h.

2L₁ +2L₂ + ,/ = -j-.

Ersichtlich wendet die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung zur Erzielung der Wellenausbreitung in Rückwärtsrichtung das Mittel der Kopplungsverringerung zwischen homologen Enden aufeinanderfolgender Sprossen analog F i g. 5 der deutschen Patentschrift 963 896 an. Dieses Mittel wird jedoch bei der Erfindung zusammen mit einer ergänzenden Kopplung zwischen homologen Enden nicht benachbarter Sprossen verwendet. Diese ergänzende Kopplung ist in F i g. 4 symbolisch-durch die Kapazität C₄ angedeutet. Diese beiden Mittel werden durch die abwechselnde seitliche Versetzung der Sprossen 1 verwirklicht. Dem physikalischen Unterschied entspricht dabei ein Unterschied im Aufbau, der durch die Antisymmetrie der Verzögerungsleitung zum Ausdruck gebracht wird, wohingegen die Verzögerungsleitungen nach der vorgenannten deutschen Patentschrift symmetrisch sind. Daraus ergibt sich, daß bei einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung zusätzlich zu dem symmetrischen Modus auch eine Ausbreitung nach einem antisymmetrischen Modus möglich ist, während bei den Verzögerungsleitungen nach der vorerwähnten deutschen Patentschrift nur eine Ausbreitung im symmetrischen Modus möglich ist. Da beim antisymmetrischen Modus das Feld an den Sprossenenden am stärksten und im mittleren Sprossenteil, in dem der Elektronenstrahl der Röhre verläuft, sehr gering oder gar Null ist, ist die Wirkung dieses Modus auf den Wechselwirkungsmechanismus vernachlässigbar. Demgemäß ist die folgende Ausbreitungsuntersuchung auf den symmetrischen Modus der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung beschränkt.

Nach einer von dem Erfinder aufgestellten Theorie ist die Phasenverschiebung ψ pro Zelle der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung mit der Wellenlänge λ durch folgende Gleichung verbunden:

tan

2* (L₂+4

λ '"" λ

C₂ + 4C₃ ■ sin² Xr + 4C₄ · sin² _Ψ

Darin ist

C₁ die Kapazität pro Längeneinheit des Mittelteils einer Sprosse gegen die Leiterplatte (F ig. 3),

C₂ die Kapazität pro Längeneinheit des Seitenteils einer Sprosse gegen die Leiterplatte (F ig. 3),

C, die Kapazität pro Längeneinheit zwischen den homologen seitlichen Teilen benachbarter Sprossen (Fig. 4),

C₄ die Kapazität pro Längeneinheit zwischen den homologen seitlichen Teilen nicht benachbarter ^!0 Sprossen (Fi g. 4) und

C₅ die Kapazität pro Längeneinheit zwischen den Mittelteilen benachbarter Sprossen (F ig. 4).

Der »Mittelteil« ist dabei durch das Ausmaß der überdeckung aufeinanderfolgender Sprossen bestimmt.

Nachdem aus dieser Formel ψ als Funktion von /. bestimmt ist. soll als Nächstes die Gleichung der Dispersionskurve

worin c die Lichtgeschwindigkeit und r,,,, die Phasengeschwindigkeit der Welle ist, durch Anwendung der folgenden Beziehung aufgestellt werden:

Die seitliche Versetzung d stellt einen Parameter dar. Sie wird bestimmt durch einen Kompromiß zwischen der gewünschten Bandbreite einerseits, die zunimmt (d. h., die Dispersion nimmt ab), wenn die Versetzung _£/ zunimmt, und der gewünschten Leistung andererseits, die mit Zunahme der Versetzung d abnimmt, da der mit dem Mittelteil der Sprossenleitung (der durch das Ausmaß der überdeckung aufeinanderfolgender Sprossen bestimmt wird) in Wechselwirkung stehende Elektronenstrahl entsprechend schmäler wird und so weniger Strom führt und damit geringere Leistung überträgt. Es war jedoch möglich, ein relatives Optimum zu bestimmen, das dem Fall entspricht, in dem die Punkte homologer Enden dreier aufeinanderfolgender Sprossen ein gleichseitiges Dreieck bilden. Dabei ist dann

d = PU

wie in Fig. 4 angedeutet ist.

Als erläuterndes Beispiel für die Abmessungen, die bei einer erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung auftreten, mag eine Verzögerungsleitung dienen, bei der Sprossen von 75 mm Gesamtlänge aus Rohren von 5 mm Außendurchmesser mit einer Teilung ρ = 6 mm und einer seitlichen Versetzung d — 10 mm verwendet werden.

F ig. 5 zeigt die Dispersionskurve des symmetrischen Modus, die für diese Verzögerungsleitung gemäß der vorstehend genannten Formel errechnet und experimentell bestätigt wurde. Diese Dispersionskurve besteht aus zwei Ästen mit geringer Diskontinuität. Der erste Ast MN erstreckt sich zwischen der Abszissenachse und der Geraden — = -^-. Dieser Ast

entspricht der Grundwellenkomponente des symmetrischen Modus.
Für größere Wellenlängen und größere Verzöge-

runösverhältnisse —- gibt es einen zweiten Ast NP

zwischen der Geraden

und der Geraden

"ph

-7- = —. Dieser zweite Ast entspricht der ersten

Raumharmonischen des symmetrischen Modus. Der aufwärts gebogene Verlauf der gesamten Kurve deutet darauf hin, daß die Verzögerungsleitung für den symmetrischen Modus eine Rückwärtsdispersion bietet. Verzögerungsleitungen nach der Erfindung werden daher vorteilhaft in Röhren verwendet, die sich durch eine Rückwärtswellenwechselwirkung auszeichnen, insbesondere in Rückwärtswellenoszillatorröhren.

Die vorstehend beschriebene Verzögerungsleitung ist vorteilhaft in einer Rückwärtswellenoszillatorröhre für das 15-cm-Band eingesetzt worden und gestattete die Realisierung einer Bandbreite von 25°/₀.

Claims

Patentansprüche:

!. Verzögerungsleitung vom Sprossentyp für Rückwärtswellenröhren, die aus einer Reihe von untereinander gleichen und in gleichen Abständen aufeinanderfolgenden, U-förmigen metallischen Sprossen besteht, deren Enden an einer glatten metallischen Platte (Leiterplatte) befestigt sind, die sich parallel zu den waagerecht verlaufenden Sprossente" TJ erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Sprossen abwechselnd um den gleichen Betrag seitlich gegeneinander versetzt sind (antisymmetrische Verzögerungsleitung).
2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Betrages der seitlichen Versetzung zwischen aufeinanderfolgenden Sprossen, und dem Abstand zwischen den Sprossen gleich [T ist.
3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jeder Sprosse zwischen ihren Befestigungspunkten an der Leiterlatte ungefähr gleich der halben mittleren Wellenlänge des von der Verzögerungsleitung zu übertragenden Frequenzbandes ist.
4. Verzögerungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprossen aus Metallrohren bestehen.
5. Verzögerungsleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrohre die Leiterplatte durchdringen und daß ein Einlaß- und ein Auslaßkanal vorgesehen ist, um die Zirkulation eines Kühlmittels durch jedes der Metallrohre zu ermöglichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen