DE1491510C - Elektronenrohre fur Hochfrequenzzwecke - Google Patents

Description

eine entsprechende Verringerung der Streukapazität.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher

Es sind Elektronenröhren für Hochfrequenzzwecke erläutert werden. Es zeigt

mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem und Hoch- F i g. 1 pespektivisch einen elektrostatisch fokus-

frequenzwcchselwirkungseinrichtungen längs des 55 sierten Klystron-Verstärker,

Elektronenstrahlweges, die mit elektronendurchlässi- Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie 2-2 in

gen, metallischen Gittern ausgestattet sind, bekannt Fig. 1,

(USA.-Patenschrift 2 529 668; NTZ, Januar 1958, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fi g. 2, S. 8 bis 19f.) und insbesondere auch solche Elektro- Fig. 4 perspektivisch den in Fig. 3 durch die nenröhren, bei denen die Gitter aus einer Anzahl in 60 Linie 4-4 eingeschlossenen Teil,
den Elektronenstrahl hineinragender Metallfahnen Fig. 5 eine Teilansicht von einander gegenübergebildet sind, deren Hauptflächen sich im wesent- liegenden Gittern entsprechend Linie 5-5 in Fig. 3, liehen parallel zur Elektronenstrahlachse erstrecken und

und in dieser Richtung ihre größte Höhe aufweisen Fig. 6 perspektivisch eine andere Ausführungs-

(USA.-Patentschrift 2 75OJJi). 65 form einer erfindungsgemäßen Gitterfahne.

Um die Transparenz dieser Gitter fur den Elek- Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Röhre 1 besteht

\γπ;κ iisirdlil möglichst groß zu halten, wurde die aus einem metallischen Röhrenkörper 2 mit einer

größte Höhe in Richtung der Elektronenstrahlachse mittig angeordneten, axial gerichteten, durchgehen-

den Bohrung 3. An einem Ende des Körpers 2 ist ein ende des Hauptkörpers 18 der Fahne 17, um das Ab-

Elektronenstrahlerzeugersystem 4 angeordnet, mit fangen von Strahlpartikeln noch weiter herabzuset-

dem ein linearer Elektronenstrahl über einen Strahl- zen. Die herabgesetzte Fahnenhöhe sorgt für grö-

weg5 axial zur Bohrung 3 projiziert wird. Ein übli- ßere Gitter-Transparenz für Elektronen, deren Bahcher Strahlkollektor 6 ist am anderen Ende am Kör- 5 nen nicht mit der Strahlachse 5 zusammenfallen,

per befestigt. Eine typische herabgesetzte Fahnenhöhe am iiiner-

Eine Anzahl Hohlraumresonatoren 7 sind längs sten Ende ist ein Fünftel der vollen Fahnenhöhe,

des Strahlweges 5 angeordnet und bilden einen Die herabgesetzte Fahnenhöhe wird in einfachster

Wechselwirkungsbereich. Zu verstärkende Signale Weise dadurch geschaffen, daß die Fahnenhöhe bei werden dem Strahl über den strahlaufwärtigen der io 22 von der verringerten Höhe an der Fahnenspitze

Hohlraumresonatoren 7 zugeführt, der über eine ge- zur vollen Fahnenhöhe an einem Punkt in der Mitte

eignete Koppelblende 9 mit einem Eingangs-Hohl- der Länge des Hauptkörpers 18 der Fahne 17 gleich-

leiter 8 gekoppelt ist. mäßig ansteigt, um eine verbesserte Wärmeleitung

Ein Ausgangs-Hohlleiter 11 ist mit dem strahlab- und mechanische Stärke der Fahne in Richtung zum wärtigen der Resonatoren 7 gekoppelt. Die Hohl- 15 Tragring 21 hin zu ermöglichen,

leiter 8 und 11 sind mit vakuumdichten HF-Fenstern Die Verjüngung 22 des Hauptfahnenkörpers 18 ist

12 versehen. vorzugsweise an der Unterkante der Fahne 17 oder

Die Hohlraumresonatoren 7 weisen axial vonein- an der dem gegenüberliegenden Gitter 16 fernen

ander entfernie metallische Quer-Endwände" 13 auf, Kante vorgesehen, um eine Herabsetzung der Kapadie mit einer Anzahl zentral angeordneter, axial aus- 20 zität zwischen einander gegenüberliegenden Ob^r-

gefluchteter Bohrungen 14 versehen sind, die eine kanten der Hauptkörperteile 18 der Fahnen 17 zu

Anzahl HF-feldfreier Driftröhren 15 bilden. verhindern. Es ist erwünscht, die gegenseitige Kapa-

Die Enden der Driftröhren 15 springen in die zität von einander gegenüberliegenden Gitterteilen

Hohlraumresonatoren 7 ein und weisen an ihren 18, die in den Strahlweg eintauchen, so hoch wie Enden elektronendurchlässige Metallgitter 16 auf, 25 möglich zu halten, um eine optimale elektrische

um die elektrische Kopplung mit den Elektronen des Kopplung zum Strahl mit minimalem Abfangen von

Strahls zu verbessern. Strahlpartikeln zu erzielen.

Die Gitter 16 sind in Fig. 3 bis 5 am besten zu er- Der Basisschenkel 19 der Fahne 17 hat gleicherkcnnen und bestehen aus einer Anzahl allgemein weise bei 23 an der Vereinigung des Basisschenkels L-förmiger Metallfahnen 17, beispielsweise aus Wolf- 30 19 mit dem Hauptkörper 18 die volle Höhe, verjüngt ram. Die Fahnen 17 bestehen aus relativ dünnen BIe- sich aber am äußeren Ende des Basisschenkels 19 auf chen, beispielsweise von einer Dicke von 0,025 mm, Null mit Bezug zum Tragring 21. Diese Herabsetmit einer Höhe h in Richtung des Strahls vom Mehr- zung der Höhe an der Oberkante des Basisschenkels fachen ihrer Stärke, beispielsweise dem Zwanzig- 19 der Fahne 17 setzt unerwünschte Streukapazitiiten fachen ihrer Stärke. 35 zwischen einander gegenüberliegenden, axial vonein-Die L-förmigen Fahnen weisen einen relativ langen ander entfernten Basisschenkeln 19 von ähnlichen Hauptkörper 18 mit einer Länge /, gleich beispiels- Gittern 16 herab. Bei einer bevorzugten Ausfühweise dem Sechzigfachen der Dicke, auf, und einen rungsform der Erfindung sind die axial voneinander kürzeren Basisschenkel 19 mit einer Länge gleich entfernt angeordneten, einander ähnlichen Gitter 16 beispielsweise dem Zwanzigfachen der Dicke. Der 40 so angeordnet und ausgefluchtet, wie am besten aus Basisschenkel 19 ist abgebogen und ragt vom Haupt- Fig. 5 ersichtlich ist, daß die Hauptkörper 18 der körper 18 etwa rechtwinklig zur Ebene des Haupt- einander gegenüberliegenden Fahnen 17 sich in Richkörpers 18 von der Fahne 17 weg. Die Fahnen wer- tung längs der Strahlachse 5 in Übereinstimmung beden von einem metallischen Tragring 21, beispiels- finden. Diese Übereinstimmung dient dazu, die gegenweise aus zu einer Masse vereintem Wolfram und 45 seitige Kapazität zwischen den Hauptkörpern 18 so Kupfer, getragen, indem sie an den anliegenden Kan- hoch wie möglich zu halten, die in den Strahl eintauten der beiden Schenkel 19 angelötet sind. chen, um eine optimale Strahlkopplung zu ergeben. Die Gitterfahne 17 ist erhaben an den Tragring 21 Die verjüngten Basisschenkelteile 19 sind jedoch montiert, d. h., ein erheblicher Teil der Gitterhöhe, axial gegeneinander versetzt ausgerichtet oder, mit etwa wenigstens 10 %> von h, steht über den Tragring 50 anderen Worten, sie befinden sich nicht in Überein-21 vor. Diese erhabene Anordnung des Gitters 16 Stimmung, um unerwünschte gegenseitige Streukapasetzt die Streukapazität zwischen den Tragringen 21 zitäten zwischen einander gegenüberliegenden Gittern herab, wenn zwei solche Gitter 16 axial voneinander 16 so klein wie möglich zu halten. Dieser Effekt wird entfernt übereinstimmend positioniert sind, beispiels- dadurch erreiuit, daß die Basisschenkel 19 eines Gitwcise wenn sie über die Enden von einander gegen- 55 ters im Uhrzeigersinn um den Tragring herum geüberliegendcn einspringenden Teilen von Driftröhren richtet sind, während die Basisschenkel des gegen-15 montiert sind. Der typische Abstand zwischen überliegenden Gitters gegen d^n Uhrzeigersinn um einander gegenüberliegenden langen Teilen 18 ist ein den Tragring gerichtet sind, wenn durch ein Paar rad Lauf winkel, d.h. in einer typischen X-Band- gegenüberliegende Gitter 16 in Richtung der Strahl-Röhre 0,46 mm. 60 achse 5 gesehen wird. Die Ausfluchtimg kann jedoch Die Gitterfahnc 17 ist natürlich mit der Ebene des mit einem einzigen Gittcraufbau erzielt werden, weil Hauptkörpers 18 parallel zur Strahlachse und damit identische Gitter 16 diese bevorzugte, nicht iibereinden Elektroncnbiihncn montiert, um das Abfangen stimmende Ausrichtung der Basisschenkel ergeben, von Strahlpartikeln so klein wie möglich zu halten. wenn sie in entgegengesetzten Richtungen sich ein-Dic Fahnenkörper 18 ragen von dem sie umgeben- 65 ander gegenüberstehen, wie das bei den einspringenden Tragring 21 radial nach innen zur Strahlachs--. den Hohlraumöffnungen der Fall ist.

Die Fahnenhöhe am inneren Ende oder der Spitze Durch die Verwendung von ei lindimgsgemäßcn

der Fahne ist kleiner als die Fahnenhöhe /1 am Basis- Gittern mit vcrjüngicn Haupikörpi'rn 18 und ver-

jungten Basisschenkeln 19 wurde ein X-Band-Klystron-Verstarker mit 18% Wirkungsgrad bei 100 Watt kontinuierlicher HF-Ausgangsleistung Maximum betrieben, während eine identische Röhre, bei der nur unverjiingte Gitter verwendet wurden, mit 12°/u Wirkungsgrad mit einer maximalen Ausgangsleistung von 75 Watt betrieben wurde. Die verjüngten Gitter gemäß der Erfindung verbesserten also den HF-Wirkungsgrad um 50 %> und die Ausgangsleistung um 33'/3"/O. Die Verbesserung der Verstär- kung in diesem Beispiel ging von 32 dB auf 37 dB.

In F i g. 6 ist eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gitterfahne dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der mittlere, in den Strahl eintauchende Teil der Gitterfahne gegenüber dem äuße- ren Hauptkörper, dem Basisschenkel und dem Tragring erhaben, um die Streukapazität der Fahnen und des Tragrings noch weiter herabzusetzen.

Genau besteht die plattenförmige Fahne 25 aus einem länglichen Hauptkörper 26 und einem kürzeren Basisschenkel 27, der etwa um 90° aus der Ebene des Hauptkörpers 26 herausgebogen ist. Ein Tragring 28 umfaßt die nach innen gerichteten Hauptkörper 26 und trägt die Fahnen 25 an den Basisschenkeln 27, die beispielsweise angelötet sind. Die Hauptkörper 26 der Fahne sind mit Bezug auf den Tragring so geformt und angeordnet, daß der Hauptkörper 26 der Fahne eine Höhe über dem Tragring 28 im innereien Bereich 29 hat, die größer ist als die Höhe über dem Tragring im äußersten Bereich 31, so daß eine Streukapazität der Gitterfahnen 25 und der Tragringe 28 herabgesetzt wird.

Bei einem Paar einander gegenüberliegender Gitter 16 mit der Fahnenform nach F i g. 6 ist der Abstand zwischen den Mittelteilen 29 der Gitterfahnen kleiner als der zwischen den äußeren Teilen 31 der Gitterfahnen, so daß die Streukapazität eines Hohlraumresonators mit solchen elektronendurchlässigen Gittern herabgesetzt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung nach F i g. 6 wächst die Höhe der Fahnen 26 vom Strahl aus nach außen, um das Abfangen von Strahlpartikeln herabzusetzen und Wärmeleitfähigkeit und Stärke zu verbessern.

Der erfindungsgemäße Gitteraufbau ist zwar in Verbindung mit einem Klystron-Verstärker mit mehreren Hohlräumen beschrieben worden, er ist jedoch auch bei anderen Hochfrequenz-Strahlröhren anwendbar, wie beispielsweise Reflexröhren, Wanderfeldröhren u. dgl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. üblicherweise wenigstens gleich dem Fünffachen der

   Patentansprüche: Stärke der Metallfahnen der Gitter gewählt.

   Um die Streukapazität zwischen den Tragteilen für

   1. Elektronenröhre für Hochfrequenzzwecke die bekannten Gitter zu verringern, ist bereits vorgemit einem Elektronenstrahlerzeugersystem und 5 schlagen worden, die Metallfahnen um einen be-Hochfrequenzwechselwirkungseinrichtungen längs . trächtlichen Wert über den beispielsweise als Tragdes Elektronenstrahlweges, die mit elektronen- ring ausgeführten Tragteil zu erhöhen, beispielsweise durchlässigen, metallischen Gittern ausgestattet um drei Viertel ihrer größten Höhe (deutsches Patent sind, welche aus einer Anzahl in den Elektronen- 1 296 710).

   strahl hineinragender Metallfahnen gebildet sind, io Aufgabe der Erfindung ist es, die Gitterkonstruk-

   deren Hauptflächen sich im wesentlichen parallel tion bei Elektronenröhren der beschriebenen Art in

   zur Elektronenstrahlachse erstrecken und in die- der Weise zu verbessern, daß die Transparenz der

   ser Richtung eine größte Höhe aufweisen, die Gitter für Elektronen erhöht wird, und zwar vor

   wenigstens gleich dem Fünffachen der Stärke der allem die Transparenz für Elektronen, die nicht

   Metallfahnen ist, dadurch gekennzeich- 15 streng parallel zur Strahlachse laufen,

   net, daß die Höhen der Metallfahnen (17, 25) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

   innerhalb des Bereiches des Elektronenstrahls löst, daß die Höhen der Metallfahnen 17, 25 inner-

   derart verkleinert sind, daß das Abfangen von halb des Bereiches des Elektronenstrahls derart ver-

   Strahlelektronen durch die Metallfahnen herab- kleinert sind, daß das Abfangen von Strahlelektronen

   gesetzt ist. 30 durch die Metallfahnen herabgesetzt ist.

   2. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch Zweckmäßigerweise wird die Höhe der Metallgekennzeichnet, daß sich die Höhen der Metall- fahnen innerhalb des Bereiches des Elektronenstrahls fahnen (17, 25) innerhalb des Bereiches des Elek- zum freien Ende hin bis auf einen vorgegebenen Wert tronenstrahls zum freien Ende hin bis auf einen allmählich verringert, so daß die mechanische Festigvorgegebenen Wert allmählich (22) verringern. 25 keit durch Verringerung der Höhe der Metallfahnen

   j. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch so wenig wie möglich verkleinert wird, insbesondere

   gekennzeichnet, daß die Höhe einander gegen- am Befestigungsende.

   überliegender Metallfahnen (25) auf den vonein- Durch die sich so ergebende große Höhe der

   ander abgekehrten Seiten (31) verringert ist. Metallfahnen am Befestigungsende besteht die Ge-

   4. Elektronenröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, 30 fahr, daß die Streukapazität zwischen benachbarten bei welcher die Metallfahnen L-lörmig ausgebil- Gittern sehr groß wird, und das kann gemäß einer det sind und deren Basisschenkel an einem Trag- Weiterbildung der Erfindung dadurch vermieden teil befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß werden, daß die Höhe einander gegenüberliegender die Höhe dieses Basisschenkels (19, 27) zum Metallfahnen auf den voneinander abgekehrten Seifreien Ende hin abnimmt. 35 ten verringert ist.

   5. Elektronenröhre nach Anspruch 4, bei wel- Die Metallfabnen bei der bekannten Elektronencher als Tragteil ein Ring vorgesehen ist, dadurch röhre mit Gittern aus Metallfahnen sind L-förmig gekennzeichnet, daß die Metallfahnen (17, 25) an ausgebildet, und die Basisschenkel derselben sind an ihrer höchsten Stelle wesentlich höher als der einem Tragteil befestigt. Ebenfalls zur Verminderung Ring (21, 28) sind. 40 der Streukapazität zwischen benachbarten Gittern

   6. Elektronenröhre nach Anspruch 4 oder 5, läßt man zweckmäßig die Höhe dieses Basisschenkels bei welcher in Elektronenstrahlrichtung mehrere zum freien Ende hin abnehmen. Besonders in diesem Gitter aufeinanderfolgen und die in den Elektro- Falle können die Metallfahnen an ihrer höchsten nenstrahl gerichteten Schenkel der Metallfahnen Stelle wesentlich höher sein als der Ring.

   in axialer Richtung ausgefluchtet sind, dadurch 45 Um die Streukapazität zwischen benachbarten Gitgekennzeichnet, daß die Basisschenkel (19, 27) tern noch weiter herabzusetzen, werden vorzugsweise der Metallfahnen (17, 25) gegenüberliegender die Basisschenkel der Metallfahnen gegenüberliegen-Gitter in Richtung der Elektronenstrahlachse (5) der Gitter in Richtung der Elektronenstrahlachse verversetzt sind. setzt; auf diese Weise wird ein möglichst großer Ab-

   50 stand zwischen diesen Basisschenkeln erreicht und