DE1516400C - Lauffeldröhre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre mit einer oder Vertiefungen und dem Teil der Hülleninnenwand,

Wendel als Verzögerungsleitung, die von einer der konstanten Durchmesser in Längsrichtung hat,

leitenden hohlzylindrischen Hülle umgeben ist, deren ohne Bedenken diskontinuierlich ausgeführt werden

elektrisch wirksamer Innendurchmesser längs der kann, wird dieser Übergang in Längsrichtung der

Verzögerungsleitung derart geändert ist, daß das 5 Röhre zweckmäßig allmählich ausgeführt, um solche

Ausbilden unerwünschter Schwingungen an den Band- Diskontinuitäten in Längsrichtung zu vermeiden,

kanten des Übertragungsbandes vermieden wird Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher

• (britische Patentschrift 937 637). erläutert werden; es zeigt

Bei der bekannten Lauffeldröhre wurde die Änderung F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Rückwärtsdes Innendurchmessers der hohlzylindrischen Hülle io wellenoszillator unterschiedlichen Innendurchmessers dadurch erreicht, daß im Zwischenraum zwischen der der leitenden Hülle nach der Erfindung,
hohlzylindrischen Hülle und der Wendel ein zusatz- F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, liches Rohr eingesetzt wurde. Zur Herstellung einer F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Aussolchen Röhre mußte also nicht nur die Wendel gut führungsform eines Rückwärtswellenoszillators mit koaxial zur hohlzylindrischen Hülle angeordnet 15 Nuten oder Schlitzen zur Änderung des elektrisch werden, sondern dazu noch das zusätzliche Rohr, wirksamen Innendurchmessers,
das ebenfalls koaxial zu beiden liegen muß, darüber F ig. 4 einen Teil-Längsschnitt durch eine Verhinaus ist aber auch die koaxiale Montage bei einer zögerungsleitung einer Lauffeldröhre mit anderem solchen Konstruktion erschwert, weil, im Gegensatz allmählichem Übergang zwischen Teilen unterschiedzu solchen Röhren ohne zusätzliches Element im 20 liehen Innendurchmessers nach der Erfindung,
Raum zwischen Wendel und metallischer Hülle die F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4, Koaxialität nicht praktisch selbsttätig dadurch er- F i g. 6 einen Teil-Längsschnitt durch die Verreicht werden kann, daß die Stützstäbe sich an die zögerungsleitung einer Lauffeldröhre mit kontizylindrische Hülle anlehnen und dadurch als Zentrier- nuierlicher Variation des Innendurchmessers,
hilfen dienen. 25 F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6,

Die gleichen Überlegungen gelten jedoch auch für F i g. 8 eine weitere Ausführungsform der konti-

eine Lauffeldröhre, bei der die Beeinflussung des nuierlichen Variation des Innendurchmessers gemäß

elektrisch wirksamen Innendurchmessers nicht mit F i g. 6,

zusätzlichen Elementen, sondern durch Veränderung F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 in F i g. 8, der Innenabmessungen des Zwischenraums zwischen 30 Fig. 10 einen Teil-Längsschnitt durch die VerVerzögerungsleitung und Hohlleiter erreicht wird zögerungsleitung einer Lauffeldröhre mit dielektrischen (USA.-Patentschrift 3 069 587), unabhängig davon, Belägen zur Änderung des elektrisch wirksamen ob es sich um reine Dämpfungselemente handelt oder Innendurchmessers,

um Blindwiderstände, wie sie durch eine Änderung Fig. 11 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in

des elektrisch wirksamen Innendurchmessers erreicht 35 Fig. 10 und

werden. Abgesehen von eventuellen Problemen bei F i g. 12 einen Teil-Längsschnitt durch die Ver-

der Bearbeitung des Innenraums der Hülle ist es zögerungsleitung einer Lauffeldröhre mit dielektrischen

auch hier nicht, oder wenigstens nur sehr schwer, Belägen, deren Stärke sich kontinuierlich ändert,

möglich, die Verzögerungsleitung derart zu montieren, zur kontinuierlichen Änderung des elektrisch wirk-

daß sie sich an der Röhreninnenwand abstützt und 40 samen Innendurchmessers,

auf diese Weise zentriert wird.. . In F i g. 1 ist eine Lauffeldröhre, und zwar eine

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lauf- Rückwärtsoszillatorröhre 8 dargestellt. Zwischen dem

feldröhre der eingangs genannten Art verfügbar zu stromabwärtigen und dem stromaufwärtigen Ende

machen, deren Herstellung einfacher ist als die der der Röhre 8 liegt eine Wendel 10, die auf der ganzen

bekannten Lauffeldröhren dieser Art, und diese 45 Länge von vorzugsweise drei dielektrischen Stäben 11

Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gestützt wird. Einzelheiten sind in F i g. 2 dargestellt,

zur Änderung des elektrisch wirksamen Innendurch- Die Wendel 10 ist vorzugsweise an die Saphirstäbe

messers auf der Innenwandung der leitenden Hülle glasiert, und die ganze Anordnung ist fest innerhalb

sich in axialer Richtung über einige Wendelwindungen der leitenden Hülle, d. h. des Hohlleiters 12 der

hinweg erstreckende Erhöhungen oder Vertiefungen 5° Röhre 8 angeordnet.

vorgesehen sind, die über den Innenumfang der Die Röhre nach F i g. 1 und 2 weist drei längliche leitenden Hülle derart gleichmäßig versetzt angeordnet gebogene metallische elektrisch leitende Bleche 23 sind, daß zwischen ihnen sich über die Länge der auf, die gleichförmig um 120° Umfangswinkel gegen-Verzögerungsleitung erstreckende Bereiche konstanten einander versetzt um die Wendel 10 herum anInnendurchmessers verbleiben. 55 geordnet und an die leitende Innenwand oder Bohrung

Bei einer derart ausgebildeten Röhre kann die 22 der Hülle angelötet oder in anderer Weise befestigt

Wendel sich über die üblichen Stützstäbe an der sind, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Die Bleche

Hülleninnenwand abstützen, so daß die bei den be- oder Stege 23 sind in der dargestellten Weise am

kannten Röhren dieser Art notwendige zusätzliche stromabwärtigen Ende der Röhre angeordnet und

Zentrierung nicht erforderlich ist. 60 erstrecken sich vorzugsweise über die halbe aktive

Die Erhöhungen oder Vertiefungen können beliebig Länge der Leitung, und die Enden oder Übergangsausgeführt werden, es kommt ja auf die Änderung des teile 24 sind vorzugsweise verjüngt, um Reflexionen elektrisch wirksamen Innendurchmessers an, ab- an elektromagnetischer Schwingungsenergie vom gesehen von einer entsprechenden Bearbeitung der Übergangsbereich zwischen dem Röhrenabschnitt mit Röhreninnenwand bzw. zusätzlich eingefügten Blechen 65 Blechen und dem stromaufwärtigen Abschnitt kon- oder dielektrischen Belägen kommen aber auch leitende stanten Innendurchmessers herabzusetzen. Ersichtlich Stege oder Schlitze in Frage. setzt der verjüngte Übergang oder Taper zwischen

Während der Übergang zwischen den Erhöhungen den beiden Abschnitten Reflexionen an elektro-

magnetischer Schwingungsenergie bei jeder beliebigen Frequenz herab, und übertriebene Fluktuationen im Leistungsausgang und den Abstimmeigenschaften, die mit abrupten. Diskonstinuitäten verbunden sind, werden vermieden.

Drei als Belastungsstege 23 dienende Bleche werden aus Symmetriegründen der Röhre nach F i g. 1 und 2 verwendet. Es kann jedoch jede beliebige Anzahl von länglichen, axial gerichteten Belastungsstegen im Rahmen der Erfindung verwendet werden, solange diese gleichmäßig versetzt, d. h. um den Umfang verteilt, sind, um die Einführung unerwünschter Sperrbänder innerhalb des Betriebs-Durchlaßbandes zu verhindern. Eine Periodenlänge einer wendeiförmigen Verzögerungsleitung ist in F i g. 1 durch P angedeutet, eine Strecke, die gleich der Steigung einer Wendelwindung ist. Die Änderung des elektrisch wirksamen Innendurchmessers kann mit Stegen, wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, erreicht werden, oder es können Schlitze oder Nuten gemäß F i g. 3 verwendet werden; jedesmal wird eine Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung, d. h. Wendelwindungen, überspannt.

Bezüglich der erwähnten gleichmäßigen Versetzung wurde schon erwähnt, daß gleiche Umfangsabstände zwischen den Nuten oder Stegen beibehalten werden müssen, um die Einführung von Sperrbändern innerhalb des Betriebs-Durchlaßbandes zu verhindern. Offensichtlich würde ein solches Sperrband eine merkliche Störung im Mittelbereich des Durchlaßbandes mit sich bringen. Wenn beispielsweise eine Einzelnut oder ein Einzelsteg der Art verwendet würde, wie er in F i g. 2 und 3 dargestellt ist, würde sich eine ungleichförmige Verteilung ergeben und damit bei Ka = Va ein Sperrband.

Ka ist ein normierter Parameter, der proportional der Frequenz ist und numerisch gleich der Anzahl von Wellenlängen pro Wendelwindung, also

wobei

/ = Frequenz,

a = mittlerer Kreisradius,

c = Lichtgeschwindigkeit.

Auch wenn zwei oder mehr Stege oder Nuten verwendet werden, ist es wichtig, gleiche Umfangsabstände zwischen den Stegen oder Nuten beizubehalten, um die Einführung einer Störung im Betriebs-Durchlaßband zu verhindern, beispielsweise ein Sperrband bei Ka = ¹I₂.

Wenn also zwei Stege oder Nuten verwendet werden, muß ein Umfangsabstand von 180° beibehalten werden; wenn drei Stege oder Nuten verwendet werden, muß der Abstand 120° betragen usw. In F i g. 3 ist der Umfangswinkel zur besseren Veranschaulichung eingezeichnet und mit γ bezeichnet.

Einen je größeren Umfangsbereich jeder Steg oder jede Nut erfaßt, um so größer ist offensichtlich die elektrisch wirksame Änderung des Hülleninnendurchmessers und die sich daraus ergebende Verschiebung der Bandkante des Durchlaßbandes gegenüber der der Bandkante eines nicht gestörten Längsabschnitts, beispielsweise dem ungestörten oder glatten Bohrungsteil am stromaufwärtigen Ende der Röhre 8 nach

In F i g. 1 und 3 ist je eine Röhre dargestellt, die zwei Abschnitte mit unterschiedlichem elektrisch wirksamem Innendurchmesser aufweist; selbstverständlich können aber auch mehr als zwei solcher unterschiedlichen Abschnitte mit unterschiedlichem elektrisch wirksamem Innendurchmesser in Lauffeldröhren verwendet werden, und zwar sowohl bei Verstärkern als auch bei Oszillatoren. In jedem Falle ist vorzuziehen, daß die Übergangsbereiche zwischen

ίο den Abschnitten verjüngt werden (Taper), um Reflexionen elektromagnetischer Leistung bei irgend-

' einer bestimmten Frequenz herabzusetzen und damit sich selbst anfachende Schwingungen. In jedem Falle soll erfindungsgemäß eine Anzahl Periodenlängen der gesamten aktiven Kreislänge in einem bestimmten Abschnitt überspannt sein.

In F i g. 4 und 5 ist eine Variante einer Röhre gemäß F i g. 1 dargestellt. Eine Wendel-Verzögerungsleitung 30 ist in einem leitenden Zylinder 31 angeordnet

ao und wird darin mittels einer Anzahl dielektrischer Stäbe 32 in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 gehaltert. Die Einzelheiten der Röhre sind bereits in F i g. 1 dargestellt, so daß in F i g. 4 nur ein Bruchteil dargestellt ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 sind die Ubergangsbereiche zwischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers in Umfangsrichtung verjüngt statt in radialer Richtung wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1. Die sich dadurch ergebende Impedanz-Verjüngung (Impedanz-Taper) ist äquivalent der radialen Verjüngung gemäß F i g. 1. Bei der Variante nach F i g. 4 sind weiter Bleche 33 im Mittelteil der Wendel 30 angeordnet und überspannen wieder eine Anzahl Periodenlängen der Wendel 30.

In F i g. 6 und 7 ist wieder ein Teil einer Lauffeldröhre gemäß F i g. 1 dargestellt, bei der eine Wendel-Verzögerungsleitung 50 in einer leitenden Hülle 51 angeordnet ist und mit dielektrischen Stäben 52, wie bei den bisherigen Ausführungsformen, gehaltert ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine Anzahl länglicher leitender Bleche 53 vorgesehen, die längs der Verzögerungsleitung kontinuierlich radial verjüngt sind. Die leitenden Bleche 53 können von einem Ende eines aktiven Teils der Leitung bis zum anderen Ende reichen, oder, mit anderen Worten, zwischen zwei getrennten Abschnitten können sie durchgehend sein, in einer nicht unterteilten Röhre würden sie einfach zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und dem stromabwärtigen Ende der Verzögerungsleitung liegen. Zweckmäßigerweise wird außerdem ein Impedanztaper-Ubergangsbereich verwendet, um irgendeine abrupte Impedanzdiskontinuität zu vermeiden, an der sich anfachende Schwingungen auftreten können.

In F i g. 8 und 9 ist wieder ein Teil einer Lauffeldröhre gemäß F i g. 1 dargestellt, bei der eine Wendel-Verzögerungsleitung 60 in einer leitenden Hülle oder einem Hohlleiter 61 mittels einer Anzahl dielektrischer Stäbe 62 gehaltert ist. Der Unterschied zwischen der Ausführungsform nach F i g. 6 und 8 besteht darin, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 8 Schlitze oder Nuten 63 statt der Stege oder Bleche nach F i g. 6 verwendet werden. Im Betrieb sind die Erfolge ähnlich. Wieder treffen die gleichen Überlegungen

hinsichtlich des Impedanztapers im Übergangsbereich zu, um die Gefahr sich anfachender Schwingungen auf Grund abrupter Impedanzdiskontinuitäten zu vermeiden, und solche Taper werden zweckmäßiger-

weise bei der Ausführungsform nach F i g. 8 für die geschlitzten Bereiche 63 vorgesehen.

In F i g. 10 und 11 ist ein Teil einer Lauffeldröhre, hier einer Wanderfeld-Verstärkerröhre, gezeigt, bei der eine Wendel-Verzögerungsleitung 80 in einer leitenden Hülle 81 angeordnet ist und darin mit einer Anzahl dielektrischer Stäbe 82 gehaltert wird. Bei dieser Ausführungsform sind dielektrische Elemente 85 auf der Innenfläche der leitenden Hülle angeordnet, die eine Anzahl Periodenlängen der Verzögerungsleitung überspannen. Die Übergangsbereiche 86 gemäß Fig. 10 sind in etwa der gleichen Weise verjüngt wie bei der Ausführungsform nach F ig..4, um jede Anfachungswirkung durch abrupte Impedanzdiskontinuitäten zu vermeiden. .

Fig. 12 zeigt einen Teilschnitt durch eine Lauffeldröhre vom Typ Wanderfeld-Verstärkerröhre mit einer Wendel-Verzögerungsleitung 90 in einem leitenden Hohlleiter 91 mit einer Anzahl dielektrischer Stäbe 92 als Abstützung. Es sind dielektrische Elemente 94 mit sich längs der Verzögerungsleitung kontinuierlich verjüngenden radialen Abmessungen an der Hülleninnenwand angeordnet. Offensichtlich können diese Elemente 94 jede Anzahl von periodischen Längen der Verzögerungsleitung überspannen und brauchen as sich nicht notwendig über deren ganze axiale Länge zu erstrecken. Wieder sind die Übergangsbereiche, sofern sie abrupt sind, zweckmäßigerweise impedanzmäßig verjüngt, um irgendwelche Schwingungsprobleme zu beseitigen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lauffeldröhre mit einer Wendel als Verzögerungsleitung, die von einer leitenden hohlzylindrischen Hülle umgebsn ist, deren elektrisch wirksame Innendurchmesser längs der Verzögerungsleitung derart geändert ist, daß das Ausbilden unerwünschter Schwingungen an den Bandkanten des Übertragungsbandes vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des elektrisch wirksamen Innendurchmessers auf der Innenwandung dsr leitenden Hülle sich in axialer Richtung über einige Wendelwindungen hinweg erstreckende Erhöhungen oder Vertiefungen vorgesehen sind, die über den Innenumfang der leitenden Hülle derart gleichmäßig versetzt angeordnet sind, daß zwischen ihnen sich über die Länge dsr Verzögerungsleitung erstreckende Bereiche konstanten Innendurchmessers verbleiben.

2. Lauffeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erhöhung leitende Stege vorgesehen sind.

3. Lauffeldröhre nach Anspruch 1, dadurch geken izeichnet, daß als Vertiefungen Schlitze vorgesehen sind.

4. Lauffeldröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den Erhöhungen oder Vertiefungen und dem Teil der Innenwandung der leitenden Hülle mit konstantem Durchmesser allmählich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen