DE1298643B

DE1298643B - Laufzeitroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung von Millimeterwellen mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzoegerungsleitung

Info

Publication number: DE1298643B
Application number: DES95027A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Franz; Gross
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-01-15
Filing date: 1965-01-15
Publication date: 1969-07-03
Also published as: US3436586A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre zur Er- schlossen sein soll (Leitungsresonator). Diese Verzeugung oder Verstärkung von Millimeterwellen mit zögerungsleitungl mündet über ein kurzes Hohlleitereinem Elektronenstrahlerzeuger an dem einen und zwischenstück 2, das den Elektronenauffänger in einem Elektronenauffänger an dem anderen Ende Form eines mit einer Bohrung versehenen, getaperten der Röhre sowie mit mindestens einer dazwischen 5 Längssteges 3 enthält, in einen Auskoppelhohlleiter 4 angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Ver- rechteckigen Querschnitts ein. Zwischen dem Auszögerungsleitung, die über ein Hohlleiterzwischen- koppelhohlleiter 4 und dem Endstück 5 der Röhre, in stück und ein sich daran anschließendes, vakuum- das der Auskoppelhohlleiter 4 vorzugsweise eingedichtes Auskoppelfenster mit einem Auskoppelhohl- schraubt und/oder eingeklebt ist, ist ein vakuumleiter rechteckigen Querschnitts fest gekoppelt ist, io dichtes Auskoppelfenster 6 eingelassen, der ein in der Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters Im Auskoppelhohlleiter 4 ist ein Abstimmteil anverschiebbares Abstimmteil (Abstimmschieber) auf- geordnet, das aus einem Metallkörper 7 rechteckigen weist. Querschnitts besteht, der den reflektierenden Ab-

Eine Laufzeitröhre dieser Art ist aus der deutschen Schluß am auffängerseitigen Ende der Verzögerungs-Patentschrift 1121231 bekannt. Es handelt sich dort 15 leitung 1 darstellt und frei von Berührung mit der um eine Röhre zur Erzeugung von Millimeterwellen, Innenwand des Auskoppelhohlleiters 4 an einem Isobei der auffängerseitig die Verzögerungsleitung in lierstab 8 aus dielektrischem Material befestigt ist. Elektronenstrahhichtung über ein den Elektronen- Der Isolierstab 8 ist in Richtung der Längsachse des auffänger enthaltendes Hohlleiterzwischenstück und Auskoppelhohlleiters verschiebbar. Der Metallkörein sich daran anschließendes vakuumdichtes Aus- 30 per 7 ist vorzugsweise kappenförmig auf das dem koppelfenster mit dem Auskoppelhohlleiter fest ge- Auskoppelfenster benachbarte frei stehende Ende des koppelt ist. runden Isolierstabes 8 aufgesetzt. Das Loch 9 in der

Es hat sich herausgestellt, daß bei der genannten Stirnfläche des Metallkörpers 7 dient lediglich konbekannten Laufzeitröhre die Ausbildung des Ab- struktiven Zwecken, um den kappenförmigen Metallstimmteiles, das im Auskoppelhohlleiter vorgesehen 25 körper 7 auf den Isolierstab befestigen zu können, und in diesem in Längsrichtung des Hohlleiters ver- Um optimale Leistungsauskopplung bei einer guten schiebbar ist, Probleme bereitet, wenn man eine opti- Trennung der Schwingungsmoden im Leitungsresomale Leistung aus dem Leitungsresonator auskoppeln nator zu erhalten, hat das Verhältnis der Breite des möchte. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu- Metallkörpers zur Breite des Auskoppelhohlleiters gründe, die Abstimmung einer Laufzeitröhre mit 3° bzw. der Höhe des Metallkörpers zur Höhe des Auseiner als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungs- koppelhohlleiters jeweils einen Wert zwischen 0,7 leitung so auszugestalten, daß die aus dem Leitungs- und 0,95. Zur Verdeutlichung dieser Abmessungen resonator auszukoppelnde Leistung maximal ist. Zur ist in F i g. 2 ein Schnitt längs der Linie A-B der Lösung dieser-Aufgabe wird bei einer Laufzeitröhre Fig. 1 dargestellt, wobei mit d die Breite und V die der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vor- 35 Höhe des Metallkörpers 7 bezeichnet ist, während a geschlagen, daß der Abstimmschieber aus einem sich und b jeweils die Breite und Höhe des AuskoppelinLängsrichtung des Auskoppelhohlleiters erstrecken- hohlleiters ist. Es soll dann also gelten: den Stab aus dielektrischem Material besteht (Isolierstab), der an seinem dem Auskoppelfenster benach- 0,7 < dia < 0,95 harten Ende einen die Innenwand des Auskoppel- 40 und

hohlleiters nicht berührenden Metallkörper recht- 0,7 < b'lb < 0,95.

eckigen Querschnitts trägt, der eine dem scheibenförmigen Auskoppelfenster parallel gegenüberstehende Hierzu sei folgendes praktisches Beispiel genannt, ebene Stirnfläche besitzt und der so bemessen ist, daß Bei einer Laufzeitröhre zur Erzeugung von Millidas Verhältnis der Breite d des Metallkörpers zur 45 meterwellen mit einer mittleren Frequenz von 35 GHz Breite α des Auskoppelhohlleiters und desgleichen hat der Auskoppelhohlleiter 4 eine Breite a — 7,1mm das Verhältnis der Höhe b' des Metallkörpers zur und eine Höhe b = 3,55 mm. Optimale Leistungs-Höhe b des Auskoppelhohlleiters gleich einem Wert auskopplung wurde mit einem Metallkörper 7 erhalzwischen 0,7 und 0,95 ist. ten, der eine Breite d = 6,6 mm und eine Höhe b'

Bei einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre ge- 50 = 2,8 mm hat. Die Ausdehnung des Metallkörpers in währleistet die in bezug auf den Querschnitt des Aus- Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters 4 beträgt koppelhohlleiters angegebene Bemessung des metal- dabei 2,8 mm.

lischen Abstimmkörpers, mit welcher eine günstige Der Auskoppelhohlleiter 4 ist in seinem dem Aus-

Trennung der Schwingungsmoden des Leitungsreso- koppelfenster 6 abgewandten, weiteren Verlauf vornators verbunden ist, eine optimale Leistungsaus- 55 teilhaft kreisbogenförmig gekrümmt, wobei der Isokopplung. Gleichzeitig ist durch die berührungsfreie lierstab 8 im Bereich der Krümmung aus dem Hohl-Aufhängung des metallischen Abstimmkörpers an leiter herausgeführt ist. Mit dieser Ausbildung des einem Isolierstab eine bestimmte Abstimmung des Auskoppelhohlleiters 4 ist der Vorteil verbunden, Leitungsresonators beliebig oft genau einstellbar. daß der den Isolierstab 8 enthaltende Abschnitt des

An Hand des in den Figuren der Zeichnung darge- 60 Auskoppelhohlleiters nicht besonders an die benachstellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung barten Abschnitte des Auskoppelhohlleiters elektrisch nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert angepaßt werden muß, weil die Krümmung des Hohlwerden, leiters von sich aus als eine Art Taperung wirkt. An

Die F i g. 1 zeigt in zum Teil vereinfachter Dar- seinem außerhalb des Auskoppelhohlleiters 4 befindstellungsweise einen Längsschnitt durch das auff an- 65 liehen Ende ist der Isolierstab 8 in einem Kolben 10 gerseitige Ende einer erfindungsgemäßen Laufzeit- befestigt, der in Längsrichtung des Isolierstabes über röhre. Mit 1 ist dabei eine Verzögerungsleitung be- einen (schematisch angedeuteten) Mikroschraubenzeichnet, die an beiden Enden reflektierend abge- trieb 11 verschiebbar ist. Mit Hilfe des Mikroschrau-

bentriebs 11 kann der Abstimmschieber und damit die wirksame Leitungslänge des Leitungsresonators beliebig reproduzierbar geändert werden.

Der Isolierstab 8, der an seinem dem Auskoppelfenster benachbarten, frei stehenden Ende den metallischen Abstimmkörper 7 rechteckigen Querschnitts trägt, besteht vorzugsweise aus einem Dielektrikum mit kleiner Dielektrizitätskonstante, um elektrische Verluste im Isolierstab 8 gering zu halten. Die Dielektrizitätskonstante soll insbesondere zwischen 2 und 4 liegen. Ein geignetes Material für den Isolierstab 8 ist dabei Quarz. In elektrischer Hinsicht noch günstiger ist beispielsweise das Tetrafluoräthylen.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung bei einer Laufzeitröhre sowohl zur Erzeugung als auch zur Ver-Stärkung von Millimeterwellen Anwendung finden kann. Eine Verstärkerröhre mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung kann nämlich dadurch realisiert werden, daß mindestens zwei Leitungsresonatoren, die nur elektronisch miteinan- ao der gekoppelt sind, hintereinandergeschaltet werden. In diesem Fall wird die erfindungsgemäße Auskopplung an dem Leitungsresonator vorgesehen, der zuletzt vom Elektronenstrahl durchsetzt wird.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist es nicht notwendig, daß das Hohlleiterzwischenstück, über welches die Verzögerungsleitung mit dem Auskoppelhohlleiter fest gekoppelt ist, den Elektronenauffänger enthält. Vielmehr kann dieses Zwischenstück von der Verzögerungsleitung auch rechtwinklig wegführen, während die Verzögerungsleitung in ihrer Längsrichtung metallisch kurzgeschlossen und der Elektronenauffänger hinter diesem Kurzschluß angeordnet ist. Im Auskoppelhohlleiter können hinter dem Abstimmschieber weitere Abstimmittel vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Laufzeitröhre zur Erzeugung oder Verstärkung von Millimeterwellen mit einem Elektronenstrahlerzeuger an dem einen und einem Elektronenauffänger an dem anderen Ende der Röhre sowie mit mindestens einer dazwischen angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung, die über ein Hohlleiterzwischenstück und ein sich daran anschließendes, vakuumdichtes Auskoppelfenster mit einem Auskoppelhohlleiter rechteckigen Querschnitts fest gekoppelt ist, der ein in der Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters verschiebbares Abstimmteil (Abstimmschieber) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstimmschieber aus einem sich in Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters erstreckenden Stab aus dielektrischem Material besteht (Isolierstab), der an seinem dem Auskoppelfenster benachbarten Ende einen die Innenwand des Auskoppelhohlleiters nicht berührenden Metallkörper rechteckigen Querschnitts trägt, der eine dem scheibenförmigen Auskoppelfenster parallel gegenüberstehende ebene Stirnfläche besitzt und der so bemessen ist, daß das Verhältnis der Breite d des Metallkörpers zur Breite α des Auskoppelhohlleiters und desgleichen das Verhältnis der Höhe V des Metallkörpers zur Höhe b des Auskoppelhohlleiters gleich einem Wert zwischen 0,7 und 0,95 ist.

2. Laufzeitröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper kappenförmig auf dem Isolierstabende aufgesetzt ist.

3. Laufzeitröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppelhohlleiter in seinem vom Auskoppelfenster abgewandten weiteren Verlauf kreisbogenförmig gekrümmt ist und der Isolierstab im Bereich der Krümmung des Auskoppelhohlleiters aus diesem herausgeführt ist.

4. Laufzeitröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstab an seinem außerhalb des Auskoppelhohlleiters befindlichen Ende in einem kolbenförmigen Teil befestigt ist, das über einen Mikroschraubentrieb in Längsrichtung des Isolierstabes verschiebbar ist.

5. Laufzeitröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstab aus einem verlustarmen Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante zwischen 2 und 4, insbesondere aus Quarz oder Tetrafluoräthylen, besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen