DE1541009A1 - Mikrowellenroehre - Google Patents

Description

6O6-9D-5923

General Electric Company, Schenectady, New York, N.Y., USA

Mikrowellenröhre

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronenröhren, die mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern arbeiten, weiterhin auf Koppler, die für solche Röhren verwendbar sind, und schließlich noch auf Mikrowellenschaltkreise, die diese Elektronenröhre verwenden. Hierunter fallen auch Mikrowellenoszillatoren und Mikrowellenverstärker.

Die Erfindung beeinhaltet weiterhin eine Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern, die im Mikrowellenbereich arbeiten soll. Diese Röhre soll besonders in der Lage sein, mit verhältnismäßig niedrigen Betriebsspannungen zu arbeiten.

Die Erfindung ist auf eine Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern zur Erzeugung von Mikrowellenenergie gerichtet, die eine Anode aufweist, die zumindest teilweise einen sich axial erstreckenden Raum begrenzt. Diese Anode weist eine Anzahl von Segmenten auf, die radial nach innen in diesen Raum

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hineinragen« Diese Anode begrenzt daher zumindest teilweise eine.Anzahl von radial nach außen.verlaufenden Vertiefungen. Weiterhin ist ein zweite Anode vorgesehen, die

mehrere Segmente aufweist, die in axialer Richtung in diesen Vertiefungen verlaufen. Innerhalb des sich axial erstreckenden Raumes, der von der ersten Anode begrenzt ist, ist eine Kathode angeordnet. Schließlich sind noch Maßnahmen getroffen, durch die ein magnetisches Feldhervorgerur fen werden kann, das axial durch diesen Raum hindurch verläuft. Eine solche Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden elektrisch miteinander verbunden sind. >

Die Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern enthält eine Anode μγΛ eine Kathode die mit einer Gleichspannung verbunden sind. Dft die zweite Anode mit der ersten Anode verbunden ist, liegt die zweite. Anode auf dem gleichen GMchspannungspotent ial wie die erste Anode.

In einer bevorzugten Ausführungsform begrenzt die erste Anode Segmente und außerdem Vertiefungen, die axial ver-; laufen und zwischen nebeneinanderliegenden Segmenten liegen. Teile der zweiten Anode sind in diesen Vertiefungen angeordnet. Diese Anodenteile sind als mehrere radial angeornet, sich jedoch axial erstreckende Stäbe ausgebildet, die ^: gegenseitig gleiehstrommäßig verbunden sind. In der Beschreibung wird die erste Anode als Hauptanode bezeichnet, ,

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während die aus Stäben aufgebaute Anode die zweite Anode ist.

Nun soll die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen beschrieben werden.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Oszillators, in dem eine Mirkowellenröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern nach der Erfindung enthalten ist.

Figur 2 ist ein Längsschnitt durch den Oszillator nach Figur und zeigt die Sehaltverbindung für die Elektronenstrahlröhre. Gleichzeitig sind die magnetischen Feldspulen sowie der Koppler und ein Filter dargestellt, die zusammen mit der Elektronen·? strahlröhre verwendet werden.

Figur 3 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch eine bevorzugte Auführungsform der Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern, die in dem Oszillator nach Figur 2 verwendet werden kann.

Figur 4 ist ein Horizontalschnitt längs der Linie 4-4 aus Figur 3.

Figur 5 ist ein weiter vergrößerter Horizontalschnitt längs der Linie 5-5 aus Figur 3.

Figuren 6 bis 11 sind weiterhin vergrößerte Teilansichten des

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Horizontalschnittes aus Figur 5. Diese Figuren zeigen die verschiedenen elektrischen und magnetischen Felder, die während des Betriebs der Elektronenstrahlröhre nach den Figuren 3 bis 5 auftreten.

Figuren 12 und 13 sind graphische Darstellungen und zeigen einige Betriebskennlinien der Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern aus den Figuren 3 bis 5.

Figur 14 1st eine schematische Darstellung eines Verstärkers, der den Ausgang eines Mikrowellenoszillators verstärken soll. Dieser Verstärker verwendet eine Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern nach der Erfindung.

Die Figur 15 ist ein Längsschnitt durch den Verstärker nach Figur 14. Es sind die Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern sowie die verschiedenen Schaltverbindungen dargestellt, insbesondere die Magnetfeldspulen und die Eingangs-und Auegangskreise des Oszillators.

Figur 16 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektronischen und magnetischen Feldern nach den Figuren 3 bis 5.

Figur 17 1st ein Längsschnitt durch eine Hikrowellenoszil-

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lator, in dem eine weitere Ausführungsform der Mikrowelienröhre nach der Erfindung vorgesehen ist.

Figur 18 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern des Oszillators nach Figur 17.

Figur 19 ist ein Schnitt längs der Linie 19-19 aus Figur 18. Figur 20 ist ein Schnitt längs der Linie 20-20 aus Figur. 18. Figur 21 ist ein Schnitt längs der Linie 21-21 aus Figur 18.

Nun soll auf die Figur 1 Bezug genommen werden. In der Figur 1 ist schematisch ein Oszillatorschaltkreis 50 dargestellt, der Merkmale der Erfindung aufweist. In der Figur 1 1st der Oszillatorschaltkreis 50 an ein einphasiges Wechselstromnetz von 60 Hertzund 236 Volt angeschlossen, das zwei spannungsführende Adern Ll und L2 und einen geerdeten Leiter N aufweist* Diese drei Leiter enden an einer zugehörigen Klemmleiste B. Weiterhin weist der Oszillatorschaltkreis 50 eine Stromversorgung 51 mit zwei Eingarigsklemmen 52 und 53 auf, die mit den beiden stromführenden Adern L 1 und L 2 verbunden sind. Die Stromversorgung weist zwei Ausgangsklemmen 54 und 55 auf, an denen eine verhältnismäßig niedrige gleichgerichtete und gefilterte Gleichspanmug anliegt. Diese Gleichspannung wird der Elektronenröhre mit gekreuzten Feldern des Oszillatorschaltkreisee 50 als Arbeitsepannung zugeführt. Weiterhin sind zwei Ausgangsklemmen 56 und 57

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vorgesehen, an denen eine verhältnismäßig niedrige Wechselspannung anliegt. Diese Wechselspannung dient als Heizspannung für die Elektronenstrahlröhre mit gekreuzten Feldern des Oszillatorschältkreises 50. Die Eingangsklemmen 52 und 53 sind mit den Ausgangsklemmen 54 und 55 durch eine Konverter verbunden. Is ist günstig, wenn der Konverter ein Hetzwerk aus Kondensatoren und Gleichrichtern enthält, das zwischen die Eingangsklemmen und die Ausgangsklemmen des Konverters geschaltet und dadurch gekennzeichnet ist, daß nach Anlegen einer niederfrequenten Wechselspannung an die Eingangsanschlüsse des Konverters an den Ausgangsklemmen eine Gleichspannung entsteht, deren Wert etwa dem doppelten der Pe&kspannung der angelegten Wechselspannung entspricht, Der verwendete Konverter ist als eine Gleiehrleliterschaltirag mit Spannungs-» Verdoppelung, bei der die Ausgaagsspannuag an den Klemmen und 55 etwa 666 Volt beträgt, wenn diemistiere Wechselspannung zwischen den Leitungen Ll und L 2 bei etwa 236 Volt liegt. Diese Gleichspannung von 666 Volt 1st die Leerlauf-

spannungs/
spannung für den Gleiche**''"»ausgang der Stromversorgung

Der Oszillatorschaltkreis 50 weist fernerhin einen Oszillator 100 auf, in den eine Elektronenröhre mit gekreuzten Feldern nach der Erfindung eingebaut ist. Der Oszillator 100 enthält zwei Eingangsklemmen 101 und 102, die mit den Gleichstromausgangsklemmen 54 und 55" durch die beiden Leitungen 60 und 61 verbunden ist, Die Eingangsklemme 102 1st außerdem durch die Leitung 61 mit demeinen Wechselspannungsausgang 56 der Stromversorgung 51 verbunden. Der Oszillator

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loo weist noch eine dritte Eingangsklemme 103 auf, die durch eine Leitung 62 mit dem anderen Wechselstromausgang 57 der Stromversorgung 51 verbunden ist» Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind alle Teile des Oszillators ICX) von einem Metallgehäuse 105 umgeben, an das an der Stelle 106 ein rohrförmiger Außenleiter 107 angeschlossen ist. Innerhalb des rohrförmigen Außenleiters 107 ist ein Innenleiter angeordnet, der von der Eingangsklemme 102 ausgeht, und die eine Ausgangsverbindung für den Oszillator 100 ist.

Die andere Ausgangsklemme für den Oszillator 100 1st mit 111 her Die andere Ausgangsklemme 111 ist bei 106 mit dem Metallge

zeich-

Inet, häuse 105 verbunden, sodaß sie auch mit dem Außenleiter in elektrischer Verbindung steht. Eine weitere Verbindung vedäuft zur Ausgangsübertragungsleitung 65, die einen äusseren Rohrleiter 66 und einen Innenleiter 67 aufweist, der in dem Rohrleiter 66 angeordnet ist. Diese Verbindung wird über kapazitive Koppelglieder hergestellt. Das ist einmal der Koppler 172, der zwischen dem Außenleiter 1Ov und dem Außenleiter 66 angeordnet 1st, und zum anderen der kapazitive Koppler 182 zwischen der Klemme 102 und dem Innenleiter 67. Die kapazitive Kopplung, die durch die beiden Koppler 172 und 182 hergestellt wird, 1st deswegen wünschenswert und notwendig, da es aus Gründen der Sicherheit erforderlich ist, den Außenleiter 66 der übertragungsleitung 65 zu erden. Diese Erdung des Außenleiters 66 ist nicht möglich, wenn zwischen dem Außenleiter 66 und dem Oszillatorgehäuse 105 eine Gleichstromverbindung besteht. Es sei daran erinnert, daß an dem Gehäuse 105 ein Potential gegenüber Erde anliegt, da aus dem Gleichrichter mit Spannungsverdopplung 51 die Betriebsspannungen zugeführt sind. Es liegt in der Natur und der

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Wirkungsweise des Gleichrichters mit Spannungsverdopplung 51, daß weder der Leiter 60 noch der Leiter 61 geerdet werden können. Es ist demnach notwendig und wünschenswert, die

Stromversorgung 51 und den Oszillator 100 durch ein geerdetes äußeres Gehäuse ( nicht gezeigt ) elektrisch abzuschirmen. Das ist aber in der US Anmeldung Serial No. 181.144 im einzelnen beschrieben.

Die Mikrowellenenergie, die der Oszillator 100 an die übertragungsleitung 65 abgibt, kann für jeden gewünschten Zweck verwendet werden. Zwei Änwendungsbeispiele für diese Mikrowellenenergie sind in der Figur 1 dargestellt. Das erste Anwendungsbeispiel 1st in der oberen rechten Hälfte der Figur 1 zu sehen, während das zweite Verwendungsbeispiel in der unteren Hälfte der Figur 1 zu sehen ist. Bei dem ersten Ver-r> Wendungsbeispiel für die Mikrowellenenergie, das in der obe-r ren rechten Ecke der Figur 1 dargestellt 1st, ist die übertragungsleitung 65 an eine Antenne gekoppelt, wie sie üblicher« weise für Suchradar verwendet wird. Der Außenleiter 66 1st mit den äußeren Strahlungselementen oder Antennenelementen 68 verbunden, während der Innenleiter 67 mit dem inneren Strahlungselement oder Antennenelement 69 in Verbindung steht. Die Antehnenelemente 68 und 69 dienen dazu,den Wellenwiderstand der übertragungsleitung 65 an den Wellenwiderstand der Atmosphäre anzupassen. In dem zweiten Verwendungsbeispiel für die Mikrowellenenergie, das in der Figur 1 dargestellt ist, ist die übertragungsleitung 65 an einen elektronlschen Heizofen angeschlossen, wie beispielsweise an einen elektronischen Kochherd 70, der ganz besonders zur

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Verwendung im Haushalt gedacht ist. Der Kochherd 70 weist ein senkrecht-stehendes kastenartiges Gehäuse 71 aus Stahl auf, in dem eine metallische Auskleidung 72 untergebracht ist, die einen Heizraum begrenzt. Die metallische Auskleidung 72 kann ebenfalls aus Stahl hergestellt sein, und ist ebenfalls kastenartig aufgebaut, nämlich aus einer oberen und einer unteren Wand, einer Rückwand und aus zwei Seitenwänden. Die Auskleidung 72 ist daher mit einer senkrechtstehenden vorderen Öffnung versehen, die in den Heizraum führt, der durch die Auskleidung begrenzt ist. Das Gehäuse 71 ist mit einer Vordertür 73 versehen, die vor dieser vorderen öffnung angeordnet ist und daher mit der Auskleidung 72 zusammenwirkt. Die vordere Tür 73 ist an ihrem unteren Ende mit Hilfe eines Scharniers 74 befestigt und in der Nähe ihres oberen Endes mit einem Handgriff 75 versehen, so daß sie aus ihrer senkrechten Stellung, in der sie den Ofen verschließt, und einer horizontalen Stellung, in der sie die vordere Öffnung in der Auskleidung 72 freigibt, bewegbar ist. Die vordere Tür 73 ist innen mit einem Metallblech aus Stahl ausgekleidet, eodaß si« mit der Auskleidung 72 zusammenwirkt und den Heizraum vollständig schließt, wenn die vordere Tür in der senkrechten Lage steht. Aus Sicherheitsgründen ist die innere Auskleidung 72 fiber eine Leitung 76 mit dem äußeren Gehäuse 71 verbunden, das seinerseits fiber den Leiter N geerdet ist. Der Außenleiter 66 der übertragungsleitung 65 ist bei 78 mit dem Gehäuse 71 und der Auskleidung 72 des Heizofens 70 verbunden. Hinten am Kochherd 70 ist eine Antenne 77 vor-

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-ΙΟ-gesehen, die bei 79, mit dem Innenleiter 67 der übertragungsleitung 65 verbunden ist. Es sei bemerkt, daß in einer bevorzugten Ausführungsform des Kochherdes 70 die Stromversorgung 51 und der Oszillator 100 gemeinsam m mit der Übertragungsleitung 65 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, in dem auch das Gehäuse 71 angeordnet ist. Dieses gemeinsame Gehäuse ist mit Vorzug ein Metallgehäuse und wird aus Sicherheitsgründen geerdet.

In den Figuren 2 bis 5 ist nun im einzelnen gezeigt, wie der Oszillator 1OO und die Elektronenröhre 110 mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern,die Teil des Oszillators 100 ist , aufgebaut sind. Die Elektronenröhre 110 weist eine Anode 111 auf, die die Hauptanode 1st. Weiterhin sind zwei Polschuhe 120 vorgesehen, die sich gegenüberstehen und mit einer Anzahl von Stäben 130 verbunden sind, die die zweite Anode bilden. Die Kathode ist mit 140 bezeichnet, während zwei sich gegenüberstehende Endstücke die Bezugsziffer 160 tragen. Die Anode 111 ist ringförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die äußere Wandung 112 der Anode 1st zylindrisch. Dadurch ergibt eich im Inneren der Anode 111 ein Baum, der sich in axialer Richtung erstreckt. Jedes Ende der Anode 111 1st mit

einer Vertiefung versehen, die bis zu der inneren Stirn« to
ο fliehe 113 beziehungsweise 114 herabreicht. Außerdem ist die

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Anode 11 an ihren beiden Enden mit einer weiteren Vertiefung

^J versehen, die einen größeren Durchmesser als die erste Ver-

oo tiefung hat, jedoch flacher ist. Diese beiden Vertiefungen

oo reichen bis zu den Stirnflächen 113a und 114a. Die innere Oberfläche der Anode 111 ist mit einer Anzahl von Anodensegmenten 115 versehen, die in axialer Richtung von der in-

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neren Stirnfläche 113 bis zur inneren Stirnfläche 114 verlaufen. Diese Segmente ragen radial in den Baum innerhalb der Anode Al hinein, der sich in axialer Richtung erstreckt, so daß sich eine entsprechende Anzahl von Anodenvartiefungen 116 ergibt, die ebenfalls axial verlaufen. In dem dargestellten Ausfflhrungsbeispiel für die Anode 111 sind 15 Anodensegmente 115 undentsprechend 15-Vertiefungen

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116 vorgesehen. Jedes Anodensegment 115 weist eine axial verlaufende innere Fläche 11? sowie zwei nach außen ge> richtete Seltenwände 118 auf, die links und rechts dieses Segmentes angeordnet sind. Die Abmessung der inneren Oberfläche . ΙϊΛ -,α Richtung des ümfanges 1st merklich kleiner als die radiale Abemessung der zugeordneten Seltenwände 118. Die äußeren Enden der Seltenwandungen 118 sind durch eine Außenwand 119 verbunden, so daß durch die zusammengehörenden

Seitenwände £L8 und die zugehörige Außenwand 119 die Vertiefungen 116 begrenzt sind. Die Seitenwandangen 118 einer jeden Vertiefung 116 sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet und stehen senkrecht auf der zugeordneten äußeren Wandung 119, so daß jede Vertiefung 116 einen etwa quadratischen Querschnitt aufweist. Die Anode 111 ist aus einem Metall hergestellt, das gute elektrische und thermische Leitfähigkeit zeigt. Ein bevorzugtes Material für die Anode 111 ist Kupfer.

Um während des Betriebs der Elektronenröhre 110 Wärme von der Anode 111 abführen zu können, sind auf der Außenwandung 112 der Anode 111 mehrere Kühlbleche 129 angeordnet. In der Figur 2 sind 10 solcher^fti^i^pp^n 129 dargestellt. Die Kühl-

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rippen verlaufen bezüglich der Anode 111 radial nach außen. Die Kühlrippen 129 sind mit Vorzug aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt und sowohl mechanisch als auch gut wärmeleitend mit der Anode 111 Verbunden» Es ist günstig, wenn die Kühlrippen 129 auf die Außenwandung 112 der Anode 111 hart aufgelötet werden. Die Form der Rippen 129 ist im wesentlichen rechteckig, sodaß sie in das gehäuse 105 hineinpassen. Es ist günstig, wenn man durch das Gehäuse 105 und über die Kühlrippen 129 ein Kühlmittel wie beispielsweise Luft hindurchströmen läßt, so daß die Rippen gut gekühlt werden können, wodurch während des Betriebes der Elektronenröhre'die Wärme aus der Anode 111 und aus den anderen Teilen abgeführt werden kann.

Neben den äußeren Enden der Anode 111 sind Polstücke 120 angeordnet, die den Inneren Stirnflächen 113 und 114 in einem geringen Abstand gegenüberstehen. Die beiden Polstücke 120 sind Identisch aufgebaut, so daß für die einzelnen Teile der Polstücke dieselben Bezugsziffern verwendet sind. Die Polstücke 120 sind aus einem Material von hoher magnetischer Permeabilität wie beispielsweise aus weichem Eisen hergestellt. Die Polstücke sind mit Kupfer plattiert, um der Oberfläche der Polstücke eine gute Leitfähigkeit für

j. die HJF-Energle zu vermitteln. Jedes der Polstücke 120 ist

zylindrisch aufgebaut. Es weist am Inneren Ende eine zylindrische äußere Oberfläche 120 auf, von der eine Anzahl von Vorsprüngen 122 nach außen herausragen. Es sind 15 solcher Vorsprünge 122 um den gleichen Winkelbetrag um die ein-

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zelnen Polstücke 120 herum angeordnet, die über den zugeordneten Anodenvertiefungen 116 ( Figur 4 )liegen. Daher liegt jeder der Vorsprünge 122 über einer Anodenvertiefung 116 der Anode 111 und ist mit diesen Vertiefungen axial ausgefluchtet. Jeder Vorsprung 122 ist mit einer Öffnung 122a versehen, in die jeweils ein Ende von einem der Stäbe 130 eingesetzt ist. Jeder Stab 130 ist in seinem zugehörigen Vorsprung 122 stark befestigt, so daß jeder Stab 130 zwischen zwei Vorsprüngen 122 verläuft und von diesen Vorsprüngen gehaltert ist, wobei die beiden Vorsprünge 122 zu den sich gegenüberstehenden Polstücken gehören. Die Stäbe 130 stellen die zweite Anode dar. Es ist günstig, wenn man die Stäbe aus einer Chromnickellegierung herstellt und sie mit Kupfer plattiert, um die Rochfrequenzleitfähigkeit der Stäbe su erhöhen. Die Stäbe 130 sind zylindrisch und haben einen kreisförmigen Querschnitt. Ihr Durchmesser ist etwa halb so groß wie die Breite der zugehörigen Vertiefung 116. Jeder Stab 130 ist in der Mitte zwischen den Selte®wänden 118 der zugeordneten Vertiefung 116 angeordnet. Di© aiach irm-an zeigende Oberfläche 130a eines jeden Stabes 130 ist in radialer Richtung etwas gegenüber einer Linie nach außen verschoben, auf der die inneren Oberflächen 117 de? Anoden@egm.ente 115 liegen. In einem Ausführungsbeispiel beträgt diese Verschiebung der Stäbe 130 etwa, 0,125 mn. Jeder einzelne Stab 130 ist daher vollständig innerhalb der zugeordneten Vertiefungen 116 und den äußeren Enden eingeschlossen. Jedes Polstück 120 ist mit dem zugeordneten Ende der AnodeUl über ein Endstück 125 verbunden, das sich zwischen dem Anodenende und dem Polstück erstreckt und den Raum zwischen diesen beiden Bauteilen her-

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! Ό<* Ι UUCJ -14-metisch abschließt., Jedes Endstück 125 weist einen inneren

zylindrischen Teil 126 auf, der die zylindrisch© Wand 121 und das zugeordnete Polstück 120 umgreift und dort hart angelötet ist. In einem gewissen Abstand von dem inneren zylindrischen Wandungsteil 126 ist eine äußere zylindrische Wandung 127 angeordnet, die mit der inneren zylindrischen Wandung 126 über einen Stirnring 123 verbunden ist. Das innere Ende der Wandung 127 ist mit einem nach oben ragenden Flansch 127a versehen, der genau in die Vertiefung 113a oder 114a an den Enden der Anode 111 hineinpaßt und dort hart angelötet ist Das Endstück 125 ist aus einem magnetischen Metall hergestellt das gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Hierfür kann man kupferplattierten Stahl verwenden,

Die Polstücke 120, die an den Enden der Anode 311 angeordnet sind, werden zur Erzeugung eines homogenen Hagnetfeldes verwendet, das sich in axialer Richtung durch den Raum innerhalb der Anode IUerstreckt. Im Besonderen verläuft dieses Magnet·* feld durch den Wechselwirkungsraum 150 hindurch, der durch die Anode 111 und die Kathode 140 begrenzt iet. Zu diesen Zweck sind zwei Magnetspulen 131 und 135 vorgesehen, Die Magnetspule 131 ist um das obere Ende und die Magnetspule 135 ist um das untere Ende der Mikrowellenrohre 110 herum angeordnet, wie ·■ sich aus Figur 2 ergibt. Dl« Spulen 131 und 135 haben torisch· Gestalt und sind aus «inen elektrisch leitenden Draht gewickelt, Di· beiden Spulen sind ua MagnetJoche 132 und 136 herum angeordnet, dl· zylindrisch auegebildet sind

und In die öffnung der zugeordneten Spule eingesetzt sind*

Di· Joch· 132 und 136 sind mit nach außen ragenden Flanschen

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133 und 137 versehen. Das Gehäuse 105 1st Innerhalb der Flansch® 133 und 137 angeordnet. Das Gehäuse 105 di®at <S*,her zur mechanischen Verbindung der beiden Flansche 133 und 137 und stellt außerdem einen guten Pfad zum Schließen des magnetischen Flußes dar. Es sei bemerkt, daß die Polstücke 120, die MagnetJoche 132 und 136, die Flansche 133 und 137 sowie das Gehäuse 105 alle aus Metallen hergestellt sind, die eine hohe magnetische Permeabilität haben. Solche Metalle sind beispielsweise Elsen und Stahl. üenn nun die Hagnetspulen 131 und 135 erregt werden, baut siel?, »wischen den Polschuhen 120 Innerhalb der Mikrowellenröhre 110 ein starkes und homogenes Magnetfeld aus, das sr&ial durch den Wechselwirkungsraum 150 hindurch läuft.

Der Stromkreis zur Erregung der Spulen 131 und 135 kann in den Figuren 1 und 2 verfolgt werden. Er verläuft von der Stromversorgung 121 und im besonderen νου der Gleichspannung* klemme 54 dieser Stromversorgung über dia Leitung 60 zur Eingangsklemme 101 des Oszillators 100. Dc^ 1st das eine Ende der Magnetspule 131 angeschlossen. Das andere Ende der Magnetspule 131 ist über eine Leitung 134 mit dem einen Ende der Magnetspule 135 verbunden, deren anderes Ende mittels einer Leitung 138 bei 139 an eine der Kühlrippen 129 angeschlossen 1st. Daher ist die Eingangsklemme 101 über die Magnetspule 131, die Leitung 134, die Magnetspule 135 und die Leitung 138 mit der Anode 111 der Mikrowellenröhre 110 verbunden. Der Strom, der durch die Magnetspulen 131 und fließt, dient dazu, in dem Wechselwirkungsraum 150 der Mikrowellenröhre 110 das homogene Magnetfeld hervorzurufen.

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In den sich axial erstreckenden Raum innerhalb der Kathode IA ist eine Kathode 140 eingesetzt. Die Kathode 140 weist eine zylindrische Wand 141 auf, die konzentrisch innerhalb der Anode 111 angeordnet ist. Die Wand 141 ist aus einem warmfesten und elektrisch leitenden Matertal hergestellt. Ein hierfür günstiges Material 1st Nickel. Auf die beiden Enden der Zylinderwand 141 sind zwei Stirnwände 142 aufgesetzt, die diese beiden Enden der Zylinderwand im wesentlichen verschließen. Die beiden Stirnwände 142 sind identisch aufgebaut, sodaß für sie die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Jede Stirnwand 142 enthält einen axial verlaufen·* den Flansch 142a, der jeweils in ein Ende der Zylinderwand 141 eingreift und dort hart verlötet 1st. Weiterhin sind ein nach außen gerichteter Flansch 142b und ein axial verlaufender Flansch 142c vorgesehen. Diese Flansche sind gemeinsam aus einem Stück hergestellt. Der axial verlaufende Flansch 142c ist um die äußere Kante des Flansches 142b herum angeordnet und verläuft im wesentlichen parallel zur Zylinderwand 141, hat jedoch einen etwas größeren Durchmesser. Die Stirnwände 142 sind ebenfalls aus einem warmfesten und elektrisch leitenden Material wie beispiels-welse Nickel hergestellt. Wie man der Figur entnehmen kann, ist die obere Stirn« wand 142 mit einer zentralen Öffnung versehen, in die eine Muffe 143 mit einer zentralen Öffnung eingesetzt ist. Die Achse der Muffe 143 fällt mit der Achse der Anode 111 zusammen. Von der Muffe 143 führt ein Leiter 144 nach außen. Die Muffe 143 ist aus einem elektrisch gut leitenden Material wie Kupfer hergestellt und ist sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der zugehörigen Stirnwand 142 und dem Leiter

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144 verbunden« Die Stirnwand 142 am unteren Ende der Kathode 140 ist ebenfalls mit einer zentralen Öffnung versehen, in die eine Muffe 143 eingesetzt ist. Die Muffe 143 ist aus einem elektrisch gut leitenden Metall wie Kupfer hergestellt. Die Stirnwand 142 und die Muffe 143 sind mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Um nun die Kathode 140 gegenüber der Anode 111 und den Stäben 130 mechanisch so zu montieren, daß eine elektrische Isolation zwischen der Kathode und der Anode erhalten bleibt, weist Jede Muffe 143 einen Teil 143a mit geringerem Durchmesser auf, der in eine Öffnung eines zughörigen kreisförmigen Isolators 145 hineinpaßt . Der Isolator 145 kann aus

Keramik hergestellt sein. Der Isolator 145 paßt seinerseits in eine zylindrische Öffnung 123 in dem zugehörigen Polstück 120 hinein. Die inneren Enden des Isolators sind mit radial nach außen verlaufenden Flanschen 145a versehen, die teleskopartig in die Flanschen 142c an der äußeren Kante der Kathodenstirnfläche 142 eingreifen. Außerdem sind die Flansche 145a in ringförmige Vertiefungen eingesetzt, die in den Enden der zugehörigen Polstücke vorgesehen sind. Sind die Polstücke 120, die Flansche 142c der Stirnflächen, die Isolatoren 145 und die nach außen gerichteten Flanschen 145a richtig bemessen, so ist die Kathode gegenüber den Polstücken 120 und den Stäben 130 fest gehaltert und gleichzeitig davon elektrisch isoliert.

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-18-Der Kathodenzylinder 141 ist mit einem porösen, gesinterten Überzug 146 versehen, der mit einem elektronenemittierenden Oxydmaterial imprägniert ist. Heizt man die Kathode 140 auf, so gibt der Überzug 146 leicht Elektronen ab. Wie man der Figur 5 entnimmt, 1st der Überzug 146 mit einer Anzahl von Vorsprüngen 147 versehen, von denen jeder nach außen zusammenlaufende Seitenwände aufweist, die durch Außenflächen 148 miteinander verbunden sind. Zwischen nebeneinanderliegenden Vorsprüngen 147 sind jeweils Räume 149 gebildet. Wie man sieht, ist die Abmessung der Außenflächen 148 in Umfangsrichtung etwa gleich dem Abstand 149 zwischen zwei nebeneinanderliegenden Vorsprüngen 147. Die Abmessungen der Außenflächen 148 in Umfangsrichtung wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß er 25 % bis 60 % des Abstandes zwischen den Mitten zweier nebeneinanderliegender Außenflächen 148 beträgt. Ebenfalls ist es günstig, die radialen Abmessungen für jeden Vorsprung 147 so zu wählen, daß er mindestens 20 % des Abstandes zwischen der Anode 111 und dem Überzug 146 auf der Kathode 140 beträgt. Die Anzahl der Vorsprünge 147 auf dem Überzug 146 ist gleich der Summe aus der Anzahl der Anodensegmente 115 und der Anzahl der Stäbe 130. Auf den Überzug 146 sind somit in vorliegendem Auführungsbeispiel 30 Vorsprünge vorgesehen. Die äußeren Oberflächen des Überzugs 146 grenzen zusammen mit den inneren Oberflächen der Anode 111 einen Wechselwirkungsraum 150 ab, der zwischen diesen Oberflächen angeordnet ist. Elektronen, die aus dem Überzug 146 «mitiert sind, treten mit den elektrischen und magnetischen Feldern in Wechselwirkung, die in den Wechselwirkungsraum 452 zwischen der Anode und der Kathode 140 herrschen. Die Vorsprünge 147 wirken mit den Anodensegmenten 115 und den Stäben 130 auf solche Weise zusammen, daß innerhalb des Wechselwirkungsraumes 150 der Mikrowellenröhre 110

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eine günstigere Verteilung der verschiedenen Felder entsteht. Das wird noch im einzelnen geschrieben. Aus dieser günstigeren Feldverteilung resultieren günstigere Betriebseigenschaften. Eine besonders günstige Eigenschaft, die sich aus der Form des Überzugs 146 ergibt, besteht darin, daß die Kathode 140 durch Elektronen, die auf sie zurück* prallen, weniger stark aufgeheizt wird. Die für den Betrieb erwünschten Elektronen werden von den Vorsprüngen 147 emittiert, während die störenden Elektronen aus den Zwischenräumen 149 zwischen den Vorsprüngen 147 austreten. Man kann somit die Emision der günstigen Elektronen erhöhen und die Emission von störenden Elektronen unterdrücken.

Wie man der Figur 5 weiterhin entnehmen kann, sind die Mitten eines jeden Vorsprungs 147 gegenüber den Mitten der entsprechen?« den Anodensegmente 115 oder Anodenstäbe 130 um einen gewissen Winkel verschoben. Genauer gesagt sind die Mitten der Vorsprünge 147 im Uhrzeigersinn in einem Winkel versetzt, der etwa 40 % des Winkelabstandes zwischen den Mitten eines Anodensegmentes 115 und eines daneben angeordneten Stabes 130 entspricht. Dieses Versetzen der Vorsprünge 147 in Bezug auf die zugehörigen Anodensegmente 115 oder Stäbe 130 soll günstigerweise in einen} solchen Umfang durchgeführt werden, der zwischen 0 % und etwa 45 % des Winkelabstandes zwischen nebeneinander liegenden

co ■■"-..

ο Anodensegmenten und Stäben beträgt. Ein Winkelbereich zum

co ■

Versetzen der Vorsprünge 147 zwischen 25 % und 45 % desWinif kelabstandes zwischen benachbarten Anodensegmenten und Stäo ist/
oo ben/günstiger, während sich ein Winkelbereich zwischen 35 %

oo und 45 % des Winkelabstandes zwischen nebeneinanderliegenden Anodensegmenten und Stäben als anrgiJnsrti^ten erwiesen hat.

Weiterhin werden die Vorsprünge 147 in derjenigen Richtung versetzt, die der ursprüngliche normale Elektronen strom, der von den Vorsprüngen 147 Ausgeht, nimmt. Schließ- lieh sei noch bemerkt, daß der elektronenemittierende überzug 146 zwischen den Endwandungen 113 und 114 der Anode 111 begrenzt ist. Die Kathode 140 ist gegenüber der Anode 111 und den Stäben 130 genau zentriert, so daß jeder Kathodenvorsprung 147 axial zur Mikrowellenröhre 110 und parallel zur Achse dieser Röhre verläuft und zwischen den Ehdwandungen 113 und 114 begrenzt ist.

Die dargestellte Kathode 140 ist eine indirekt geheizte Kathode. Innerhalb des Kathodenzylinders 1st daher ein Heizelement 151 angeordnet, das in Form einer Wendel ausgebildet ist, praktisch die ganze Länge des Kathodenzylinders 141 ein-r nimmt und von dem Innerern des Kathodenzylinders 141 nur einen geringen Abstand hat. Das obere Ende des Heizelementes 151 aus Figur 3 weist ein äußeres Ende 152 auf, das sich nach außen in eine Öffnung im unteren Ende des Leiters 144 hinein««·· streckt, und dort mechanisch und elektrisch mit dem Leiter

co verbunden ist. Dadurch sind sowohl die Kathode 144 als auch ο

das Heizelement 151 mechanisch und elektrisch mit dem Leiter

^ 144 verbunden. Das untere Ende des Heizelementes 151 weist

ο ein äußeres Ende 154 auf, das sich in eine Öffnung im unteren oo ·

°° Ende des Leiters 155 erstreckt und dort mechanisch und elekoo

trisch mit dem Leiter 155 verbunden ist. Der Leiter 155 ist

zweckmäßlgerveise aus Kupfer hergestellt. Der Leiter 155 verläuft nach unten durch die Muffe 143 und den Isolator 145 hindurch und tritt jenseits des unteren Endstückes 125 aus. Es sei bemerkt, daß der Leiter 155 weder die Muffe 143 noch den Isolator 145 berührt. Der Leiter 155 ist von einer Stellschraube umgeben, die auf dem unteren Ende des Isolators 145 aufliegt. Diese Stellschraube dient dazu, den Leiter 155 gegenüber dem isolator 145 in die richtige Lage zu bringen. Weiterhin ist eine Isolierbuchse 157 aus Keramik vorgesehen, die das obere Ende des Leiters 155 umgibt und zwischen die elektrisch leitende Muffe 143 und dem Leister 155 eingesetzt ist, um die Muffe 143 und den Leiter 155 gegeneinander elektrisch zu isolieren. Das unterste Ende des Leiters 155 ist mittels einer Leitung 159 mit einer Anschlußklemme 158 verbunden, sodaß die.Anschlußklemme 158 in gutem elektrischen Kontakt mit dem unteren Ende des Heizelementes 151 steht. Man kann somit dem unteren Ende des Heizelementes 151 elektrische Energie zuführen, während gleichzeitig die elektrische Isolation gegenüber dem unteren Ende der Kathode 140 sichergestellt ist.

An den beiden Edden der Uukrowellenröhre 110 sind zwei iden-> tische Endbauteile 160 vorgesehen, die dazu dienen, die Endstücke 125 gegenüber dem Leiter 144 am oberen Ende beziehungsweise gegen dem Leiter 155 am unteren Ende der Mikrowellenröhre 110 abzudichten. Da die beiden Endbauteile 160 identisch aufgebaut sind, wird nur einer dieser Bauteile Im einzelnen beschrieben. Die einzelnen Teile dieser Endbauteile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Eine Dichtung 161 ist aus einem elektrisch gut leitenden Material hergestellt, das un—

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magnetisch ist. Bin geeignetes Material hierfür ist eine Fernicolegierung, also eine Legierung aus etwa 54 % Eisen, 28 % Nickel und 18 % Kobalt. Dieses Material kann sowohl mit Metallen als auch mit Keramik leicht verbunden werden. Die Dichtung 161 ist zylindrisch ausgebildet und weist einen nach außen gerichteten Flansch 162 auf, der am unteren Ende der Dichtung 161 angeordnet ist und auf dem freiliegenden Ende des daneben liegenden Kopfstückes 125 aufliegt. Der Flansch 162 ist an dem Kopfstück 125 hart aufgelötet. Weiterhin ist die Dichtung 161 mit einem nach innen gerichteten Flansch 163 versehen, der einen zugehörigen Isolator 164 vollständig umgibt. Der Isolator 164 umgibt seinerseits das äußere Ende der zugeordneten Leiter 144 beziehungsweise 155. Der Isolator 164 ist mit Vorzug aus einem keramischen Material hergestellt. Der Flansch 163 ist hermetisch mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des Isolators 164 verschmolzen, sodaß sich eine Dichtung zwischen jedem Kopfstück 125 und dem zugehörigen Isolator 164 ergibt, und so, daß jedes Kopfstück 125 mit dem zugehörigen Isolator 164 mechanisch miteinander verbunden sind, während die elek-v trische Isolation zwischen den einzelnen Bauteilen aufrecht erhalten wird. Das äußere Ende eines jeden Isolators 164 ist mit einem nach innen gerichteten Flansch 165 versehen, der an den zugeordneten Anschlußklemmen 153 beziehungsweise 158 angreift. Jedes Ende ist mit einer Dichtung 166 versehen, die zylindrisch aufgebaut ist und das äußere Ende des zugeordneten Isolators 164 umgibt. Beide Dichtungen "l66 sind aus einem Material hergestellt, das nicht magnetisch ist, jedoch den elektrischen Strom gut leitet. Ein solches Material ist beispielsweise eine Fernicolegierung, das zusätzlich sowohl mit Metallen

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als auch mit keramischem Material leicht ν ar lötet werden kann. Jede der beiden Dichtungen 166 umschließt das daneben liegende Ende des zugehörigen Isolators 164 und ist mit diesem Isolatorende verschmolzen. Das äußere Ende einer jeden Dichtung 166 trägt einen nach innen gerichteten Flansch 167, der am äußeren Ende des zugeordneten Isolators 164 aufliegt und den Schaft der zugeordneten Verbindungsstücke 153 beziehungsweise 158 umgibt. Der Flansch 167 ist mit den Verbindungsstücken hermetisch verlötet, so daß jede Dichtung 166 eine hermetische Dichtung zwischen den zugeordneten Isolatoren 164 und den zugeordneten Anschlußstücken 153 beziehungSf* weise 158 herstellt. Es sei benerkt, daß Jeder Bauteil 160 das zugeordnete Ende der Mikrowellenröhre 110 hermetisch abschließt und gleichzeitig überall dort, wo es notwendig ist, die elektrische Isolation zwischen den verschiedenen Röhrenteilen sicherstellt. Gleichzeitig sorgt jeder Bauteil 150 für eine ausreichende mechanische Halterung zwischen den ein*· zelnen Teilen.

Nun soll auf Figur 2 Bezug genommen werden. Dort ist gezeigt, wie die Mikrowellenröhre 110 in den Oszillator 100 eingesetzt ist. Es ist ein rohrförmiger Leiter 107 aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus Aluminium vorgesehen, des«* sen innerere Durchmesser dem äußeren Durchmesser des daneben

ο liegenden Endstückes 127 gleicht. ( Dieses ist auch in Figur

cd 3 dargestellt ). Der rohrförmige Leiter 107 ist teleskopartig

^1X1 über die Endwandung 127 herübergestülpt und elektrisch damit

O₀ verbunden. Außerdem ist der Leiter 107 innerhalb des oberen

oo Magnetjoches 132 angeordnet und ragt noch über das obere Ende dieses Joches hinaus. Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt

ist, trägt das Verbindungsstück 153 am oberen Ende der Mikrowellenröhre 110 ein Außengewinde, das in eine Gewindebohrung am unteren Ende des Anschlußes 102 eingeschraubt ist. Dadurch ist eine gute elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungsstück 153 und dem Anschluß 102 hergestellt. Es 1st günstig, wenn man zwischen das untere Ende des Anschlußes und den Flansch 167 der Dichtung 166 eine Unterlegscheibe anordnet. Das obere Ende des Anschlußes 102 ist unterhalb des äußeren Endes des zugeordneten MagnetJoches 132 angeordnet.

Der Anschluß 102 und der röhrenförmige Leiter 107 stellen gemeinsam eine koaxiale übertragungsleitung dar, die als Hochfrequenzausgang des Oszillators 100 dient. Zwischen dem Anschluß 102 und dem Rohrleiter 107 liegt die Hochfrequenzenergie an, die der Oszillator 100 abgibt. Zusätzlich liegt am Außenr leiter 107 noch das Potential B⁺ an, das über die Leitung zugeführt wird. Der Stromweg.zwischen der Leitung 60 und dem Außenleiter 107 verläuft über einen Eingangsanschluß 101, die Magnetspuls 131, die Leitung 134, die Magnetspule 135, die Leitung 138, den Verbindungspunkt 139, die oberste Kühlrippe 129, die Anode 111 und die Endkappe 125. Die Endkappe 125 ist Ihrerseits direkt mit dem unteren Ende des Außenleiters 107 verbunden, wie es dargestellt ist. Man sieht also, daß der Außenleiter 107 nicht nur als Hochfrequenzanschluß für die

^ Mikrowellenröhre 110 dient, sondern daß gleichzeitig das Pocd
oo tential B+ für die Anode 111 direkt an diesem Außenleiter

cc anliegt. Auf gleiche Weise dient der Anschluß 102 nicht nur ° als Hochfrequenzausgang, sondern auch gleichzeitig zur Zu- ^ führung des Potentials B" für die Kathode 140 der Mikrow·!*· lenröhre 110, und außerdem auch für die Zuführung der Wechselspannung zur Versorgung des Heizelementes 151.

OFIfGlMAl, INSPECTED

Um nun das Anlegen der verschiedenen Potentiale an die Ausgangsanschlüsse 102 und 107 möglich zu machen, und um einmal zu verhindern, daß Hochfrequenzenergie in die Stromversorgung 51 gelangt, und um weiterhin zu verhindern, daß die beiden Potentiale B⁺ und B~ auf der Ausgangsübertragungsleitung 65 erscheinen, 1st ein verbesserter Koppler beziehungsweise ein verbesserter Filter 170 nach der Erfindung vorgesehen. Das ist in der Figur 2 dargestellt. Die Baugruppe aus Koppler und Filter 170 weist einen Hochfrequenzausgang auf, der als äußerer Rohrleiter 171 ausgebildet ist. Der äußere Rohrleiter 171 ist durch einen Koppler 172 kapazitiv an den Leiter 107 angekoppelt. Der Koppler 172 enthält eine Muffe 173 aus einem elektrisch isolierenden dielektrischen Material. Die Muffe 173 ist mit Vorzug aus einem organischen Kunststoff hergestellt, und zwar ist ein Polytetrafluoraethylen besonders günstig, wie es unter dem Handelsnamen " TEFLON " vertrieben wird. Die Isoliermuffe 173 ist um das äußerste Ende des Rohrleiters 107 herum angeordnet und ragt noch über den Rohrleiter 107 hinaus. Das untere Ende des Außenleiters 171 ist seinerseits teleskopartig über die Muffe 173 herübergeschoben. Das untere Ende des Leiters 171 überlappt das untere Ende des Leiters 102 teleskopartig über eine Entfernung, die einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 entspricht. Dieses ist durchgeführt, um einen Teil eines Filters für eine zweite harmonfeche Schwingung zu erhalten, wie es anschließend noch im einzelnen beschrieben wird.

In der Seitenwandung des Rohrleiters 107 ist dicht neben dem oberen Ende des Oszillators 100 eine Öffnung angebracht. An

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dieser Stelle schließt sich an den Rohrleiter ein «eiterer Rohrleiter 174 an, der die Öffnung umgibt. Der zweite Rohrleiter 174 ist an den Rohrleiter 107 angelötet, und verläuft von dem Rohrleiter 107 aus nach rechts zur Seite. Die Längsachsen der beiden Rohrleiter 107 und 174 stehen senkrecht aufeinander. Innerhalb des Rohrleiters 107 sind in der Nähe der \obindungsstelle mit dem Rohrleiter 174 zwei ringförmige Isolatoren 175 und 176 angeordnet, die„den Rohrleiter 107 ausfüllen, voneinander jedoch einen kleinen Abstand haben. Die Isolatoren 175 und 176 sind aus einem elektrisch isolierenden di-elektrischen Material hergestellt, mit Vorzug aus einem organischen Kunststoff, beispielsweise aus einen Polytetrafluorethylen, wie es unter dem Namen " TEFLON" gehandelt wird. Der untere Isolator 175 ist mit einer zentralen Öffnung versehen, in die der Teil eines Pfropfens 177 eingesetzt ist. Der Pfropfen 177 ist an seinem unteren Ende mit einer Anzahl von Federn 177a ausgerüstet, die federnd das obere Ende des

um/
Anschlußes^greifen, so daß ein guter elektrischer Kontakt und eine gute mechanische Verbindung hergestellt ist. Weiterhin ist der Pfropfen 177 mit einem querverlaufenden Flansch 177b ausgerüstet, der unterhalb des Isolators 175 angeordnet ist und diesen Isolator abstützt.

JfJ Durch die Mittelöffnung des Pfropfens 177 geht ein Stab aus

oo Kupfer hindurch. Der Stab 178 geht durch eine Öffnung in der

to Mitte des Isolators 176 hindurch und ragt nach oben über

° diesen Isolator hinaus. Der Isolator 176 weist nach oben

^ stehende Flansche 176a auf, die den Stab 178 umgeben. In das untere Ende des Stabes 178 ist eine Schraube 179 eingeschraubt, so, daß der Kopf der Schraube 179 auf der unteren Oberfläche

'Sät ■ - ■ " - .

des Pfropfens 177 Aufliegt, über das obere Ende des Stabes 176 ist ein innerer Rohrleiter 180 teleskopartig herübergeschoben. Das untere Ende des rohrförmigen Innenleiters 180 liegt auf dem Isolator 176 auf und umfaßt den nach oben gerichteten Flansch 176a des Isolators. Das obere Ende des Rohrleiters 180 ist mit einem vergrößerten Abschnitt 180a versehen, der nach oben über den Stabe 178 heraus ragt. In diesen vergrößerten Abschnitt 18Oa ist ein weiterer rohrfönniger Innenleiter 181 teleskopartig eingesetzt. Der Innenleiter 181 dient als Hochfrequenzausgang für den Koppler und den Filter 170, so daß die beiden Rohrleiter 171 und 181 die beiden Hochfrequenzausgänge für den Koppler und den Filter darstellen. Der Stab 178 ist an die beiden Rohrleiter 181 und 180 kapazitiv angekoppelt. Hierzu 1st ein Koppler 182 vorgesehen, 4er eine kreisförmige Unterlegscheibe 183 aus einem elektrisch isolierenden Material enthält. Ein hierfür geeignetes Material ist ein organischer Kunststoff, und

-t

zwar ist ein Polytetrafluorethylen besonders gut dafür geeignet, wie es unter dem Namen " TEFLON "gehandelt wird. Die Unterlegscheibe 183 umgibt das obere Ende des Stabes 178 und ist in dem vergrößerten Abschnitt 180a am oberen Ende des Rohrleiters 180 eingesetzt. Die Unterlegscheibe dient dazu, die Stellung des oberen Endes des Stabes 178 cc gegenüber den Rohrleitern 180 und 181 festzulegen. In das

CD .-■■■'■

co obere Ende des Stabes 178 ist eine weitere Schraube 179 ein-

^OT der/

[^ geschraubt, deren Kopf an dar oberen Oberfläche/isolierenden

ο Unterlegscheibe 183 angreift. Durch die beiden sich gegenüber oo , ■■" .

cd stehenden Schrauben 179 ist daher die gegenseitige Stellung der Isolatoren 175 und 176, des Pfropfens 177, des Rohrleiters 180 und der Isolierscheibe 183 festgelegt.

ORIGINALINSPEGTED

Das Potential B" sowie der Heizstrom wird der Mikrowellenröhre 110 über den Stab 178 zugeführt, und zwar über Verbindungen innerhalb des Leiters 174. Hierfür ist ein Leiter 184 vorgesehen, der konzentrisch innerhalb des Rohrleiters 174 angeordnet ist. Der Leiter 174 ist am linken Ende mit einem Verbindungsstück 184a versehen, das eine öffnung aufweist. Durch diese öffnung geht der Stab 178 hindurch, so daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Verbindungsstücken 184a und dem Stab 178 hergestellt ist. 7wischen dem Leiter 184 und dem Außenleiter 174 1st um den Innenleiter 184 herum ein ringförmiger Isolator 185 vorgesehen, der aus einem elektrisch isolierenden di-elektrIschen Material hergestellt 1st. Ein hierfür geeignetes Material 1st ein organischer Kunststoff, insbesondere ein Polytetrafluoraethylen, das unter der Bezeichnung " TEFLON " gehandelt wird. Links von Isolator 185 ist auf dem Leiter 184 ein Flansch 184b vorgesehen, während auf der rechten Seite des Isolators 185 eine zylindrische Drossel 186 angeordnet ist, die als Rohrleiter ausgebildet ist und den Innenleiter 184 umgibt. Der Xnnenleiter 184 und die zylindrische Drossel 186 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Der Isolator 185 weist querverlaufenden Flansch 185a auf, der den Leiter 184 umgibt htne^nerstreckt.Dadurch lsi; die Lage des einen Endes der Drossel/ undslcn in das linke Ende der Drossel 186Xloezüglich des

Leiters 184 festgelegt » Das rechte Ende des Leiters <£ trägt bei 184c ein Außengewinde, das in das Innengewinde der ^ Mutter 187 eingeschraubt 1st, um den Isolator 185 und die Drosco sei 186 gegen den Flansch 184e anzudrücken. Das mit einem Ge- <=> winde versehene Ende 184c ist mit einem Eingangsanschluß ® 189 verbunden, der ans einem elektrisch leitenden Metall hergestellt ist. Das linke Ende 189a des Anschlusses 189 1st

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vergrößert und trügt eine Gewindebohrung, in die das nit Außengewinde versehene Ende 184c des Leiters 184 eingreift. Der Anschluß 189 ragt rechts nach außen noch über den Aussenleiter 174 hinaus und ist mit dem Leiter 61 von der Stromversorgung 51 verbunden. Zwischen den Außenleiter 174 und den Innenleiter 189 ist ein Filterkondesator 188 eingesetzt,

■'...■■■ - '

der als Durchführungskondensator ausgebildet ist.Der Konden-» sator 188 ist aus zwei Schichten aus einer elektrisch leitenden Folie aufgebaut, zwischen denen eine Isolierschicht angeordnet ist. Die Folien sind aufgewickelt, um den Kondensator 188 zu bilden. Der eine Anschluß des Kondensators 188 1st mit dem Außenleiter 174 verbunden, während der andere Anschluß des Kondensators 188 mit der Eingangsklemme 189 verbunden 1st.

Es ist oben bereits erklärt worden, daß der Innenleiter Io7 und der Außenleiter 171 teleskopartig über eine Entfernung überlappt sind, die gleich einem Viertel der Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 ist. Zusätzlich sind auch der Stab 178 der Innenleiter 180 und die Drossel 186 so ausgelegt, daß auch ihre Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 ist. Während des Betriebs dienen die Außenleiter 107 bis 174 als Eingang für das Potential B⁺. Dabei ist der Leiter IO7 direkt mit dem

co ■■,..-. +■■·■■

Verbindungspunkt 139 verbunden, von dem aus das Potential--BT J£ Al 189 dit Al

PjW Anschluß 189 dient zum Anlegen des

r: an die Anode 111 angelegt ist. Der Anschluß 189 ist mit der/ Potenco \t£als

\ Kathode 140 verbunden, und zwar über den Leiter 184, den StapEL,

ο ■

178, den Pfropfen 177, den Anschluß 102, das Verbindungsstück

OO ; t ■ .

( siehe auch Figur 3 ), den Leiter 144 und die Muffe 143. Auf diese Weise kann an die Kathode 140 das Potential B* angelegt

werden. Der Anschluß 189 dient auch als Eingangsanschluß für die Stromversorgung des Heizelementes und ist mit dem einen Ende des Heizelementes 151 über den Leiter 184, den Stab 178, den Pfropfen 177, den Anschluß 102, das Verbindungsstück 153 und durch den Leiter 144 verbunden. Dadurch ist es möglich, an das obere Ende des Heizelementes eine mittlere Wechselspannung anzulegen.

Das Verbindungsstück 158 am unteren Ende der Mikrowellenröhre 110 ( siehe Figur 3 ) ist mit einem Filterkondensator 90 verbunden, der als Durchführungskondensator ausgebildet 1st. Genauer gesagt, ist das Verbindungsstück 158 In das Anschlußstück 103 eingeschraubt. Zwischen das obere Ende des Anschlußstückes 103 und den Flansch 167 der Dichtung 166 ist eine Unterlegscheibe 168 eingesetzt. Auf diese Weise können das Anschlußstück 103 und das Verbindungsstück 158 fest miteinander verbunden werden. Das Anschlußstück 103 ragt nach unten noch über das untere Ende des Oszillators 100 hinaus und ist mit der Leitung 62 der Stromversorgung 51 verbunden. An dieser Leitung liegt die niedrige Wechselspannung für die Heizstromversorgung an. Weiterhin ist am unteren Ende der Mikrowellenröhre 110 ein Rohrleiter 108 vorgesehen, der aus einem elektrisch leitenden Material, bevorzugt aus Aluminium,

hergestellt ist. Der Innendurchmesser des Rohrleiters 108 co

° gleicht dem äußeren Durchmesser der daneben liegenden End-

ho wandung 127 ( siehe auch Figur 3 )*und ist teleskopartig

co

"*■* über diese Endwandung 127 herttbergeschöbcn und elektrisch da-

O ι-

J mit verbunden. Der Rohrleiter 108 ist weiterhin innerhalb

des unteren magnetischen Joches 136 angeordnet, verläuft nach unten und ragt noch über das untere Ende dieses Joches hinaus.

Am unteren Ende dee Rohrleiters 108 ist noch eine Abdeckhaube 109 vorgesehen, die aus einem elektrisch leitenden Metall her-r gestellt ist und einen Flansch 109a besitzt. Dieser Flansch 109a. Dieser Flansch 109a umgibt das untere Ende des Rohrleiters 108 und 1st teleskopartig über dieses Ende herübergeschoben. Dort ist er mechanisch und elektrisch mit dem Rohrleiter ver* bunden. Zwischen dem Anschlußstück 103 und der Abdeckhaube 109 ist ein Filterkondensator 92 vorgesehen. Der Filterkondensator 92 ist genauso wie der Filterkondensator 188 aufgebaut, der bereits beschrieben wurde. Der eine Anschluß des Filterkondensators 92 ist mit der Abdeckhaube 109 verbunden, während der andere Anschluß des Filterkondensators 92 mit dem Anschlußstück 103 in Verbindung steht. Außen an dem Filterkondensator 92 ist ein Flansch 93 vorgesehen, der auf der Abdeckhaube 109 aufliegt. Der Filterkondensator 92 dient dazu, Hochfrequenzenergie vom Anschlußstück 103 durch die Abdeckhaube 109 hindurch auf den Außenleiter 108 abzuleiten, und dadurch das Eindringen von Hochfrequenzenergie in die Stromversorgung51 über die Leitung 62 zu verhindern.

Während des Betriebs der Mikrowellenröhre 110 wirken die Anode 111 und die Stäbe 130, also die erste und die zweite Anode, derart zusammen, daß sie ein Teil einer Koaxial-Leltung inner-

<£> halb der Mikrowellenröhre 110 bilden·. In dieser Koaxial-Leitung ο

£° können sich axial verlaufende Hochfrequenzwellen ausbilden.

co Die so gebildete Koaxial—Leitung ist an ihren beiden Enden

ο durch die Endstücke 125 abgeschlossen, die zwischen die Anode oo

£° 111 und die zugeordneten Polschuhe 120 eingeschaltet sind, die ihrerseits wiederum die Anodenstäbe 130 tragen und mit

ihnen verbunden sind. Die ganze Baugruppe stellt demnach einen abgestimmten Hohlraum dar, der zu.Schwingungen von einer Frequenz angeregt werden kann, deren Wellenlänge im wesentlichen der doppelten Länge zwischen den inneren Oberflächen der Endstücke 127 entspricht. Es bilden sich somit zwischen der Anode 111 und den Stäben 130 axial verlaufende Wellen aus, die an den inneren Oberflächen der Wandungen 128 reflektiert werden, so daß innerhalb der Mikrowellenröhre eine stehende Hochfrequenzwelle erzeugt wird.

Zum Betrieb des Oszillators 100 ist notwendig, innerhalb der Mikrowellenröhre 110 eine bestimmte Verteilung der elektrischen und magnetischen Felder zu erzeugen. Es soll daher jetzt beschrieben werden, welche elektrischen und magnetischen Felder innerhalb der Mikrowellenröhre 110 notwendig sind, und wie man

diese Felder herstellt, wenn die Mikrowellenröhre 110 als Ösen

zillator betrieben wird. Die Betriebsspannung'für die Mikrowellenröhre 110 werden von der Stromversorgung 51 geliefert, die oben bereits beschrieben wurde. Die Heizstromversorgung wird von den Ausgängen 56 und 57 der Stromversorgung abgenommen. Hierfür ist der Anschluß 56 durch die Leitung 61 mit dem Anschluß 189 verbunden, der seinerseits über den Leiter 184, den Stab 178, das Anschlußstück 102, das Verbindungsstück

go und den Leiter 134 mit dem einen Ende des Heizelementes 151 vero

to bunden ist. Der Anschluß 57 der Stromversorgung ist über die oo

^ Leitung 62 mit dem Anschluß 103 verbunden, der seinerseits ο über das Verbindungsstück 158 und den Leiter 155 mit dem an-

co deren Ende des Heizelementes 151 in Verbindung steht. Die σο

Gleichstrompotentiale werden von den Ausgängen 54 und 55 der Stromversorgung 51 abgenommen. Dabei verbindet die Leitung

den Ausgang 54 der Stromversorgung 51 mit dem Eingangsanschluß 101 ( siehe auch Figur 2 ), der seinerseits über die Magnetspule 131, die Leitung 134, die Magnetspule 135, die Leitung 138 und über die Kühlrippe 129 mit der Anode 111 verbunden ist, so daß an die Anode 111 das Potential B⁺ angelegt werden kann. Die Leitung 61 verbindet ihrerseits den Ausgang 55 der Stromversorgung 51 mit dem Anschluß 189, der seinerseits Über die Leitung 184, den Stab 178, das Anschlußstück 103, das Verbindungsstück 153, den Leiter 144 und die Buchse 143 mit der Kathode 140 in Verbindung steht, so daß an die Kathode das Potential B"* angelegt werden kann.

Wenn an die Anodelll und an die Kathode 140 die Potentiale B+ und B-angelegt sind, so entsteht ein elektrisches Feld 190 ( Figur 6 ) , das zwischen den Anodensegmenten 115 und den Vorsprüngen 147 der Kathode verläuft. Es sei bemerkt, daß von jedem Kathodenvorsprung 147 elektrische Feldlinien ausgehen, die einmal an dem gegenüberliegenden Anodensegment und zum anderen an dem daneben liegenden Stab 130 enden. Die Feldlinien zwischen einem Segment. 115 und dem zugehörigen Kathodenvorsprung 147 ist mit dem Bezugszeichen 190a versehen, während das Feld zwischen einem Anodenstab 130 und dem zugeord-

^₀ neten Kathodenvorsprung 147 mit 190b bezeichnet ist. Die FeId-

co linien verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der

k> Anode 111. Die Feldlinien treffen auf die Oberflächen 117 in

**- einem rechten Winkel auf, und treten ebenso unter einem, rechten 5£ Winkel in die Oberfläche der Stäbe 130 und in die Kathodenober-

■ ■· flächen 148 ein. Dadurch ergibt sich ein Feldyerlauf wie er in der Figur 6 mit 190 dargestellt ist.

Um nun das notwendige Magnetfeld hervorzurufen, daß auf dem elektrischen Feld 190 senkrecht steht, wird in den Hagnetspulen 131 und 135 ein Gleichstrom hervorgerufen. Hierzu fließen die Elektronen aus der Anode 111 durch die Leitung 138, die Magnetspule 135, die Leitung 134, die Magnetspule 131 sowie durch die Leitung 60 zu dem Anschluß 54 der Stromversorgung, Wenn ein solcher Elektronenstrom durch die Magnetspule» 131 und 134 hervorgerufen wird, ergibt sich ein starker, in einer Richtung verlaufender magnetischer Fluß. Dieser Magnetfluß nimmt seinen Weg durch den oberen Flansch 133, das Magnetjoch 132, das obere Polschuhstück 120 C siehe auch Figur 3 ), anschließend durch den Wechselwirkungsraum 50, sowie durch den unteren Polschuh 120, das Magnetjoch 136 und den Flansch 137. Der Magnetfluß schließt sich durch das Gehäuse 105, das aus einen Material von hoher magnetischer Permeabilität hergestellt ist. In der Figur 7 sind die magnetischen Flußlinien, die durch den Wechselwirkungsraum 150 hindurch gehen, mit der Bezugsziffer 191 bezeichnet. Die Flußlinien 191 laufen axial durch den Wechselwirkungsraum 150 hindurch und stehen daher senkrecht auf der Ibene der Figur 7 der Zeichnung. Auf Grund des Vorhandenseins der Polschuhe sowie der anderen Bauteile des magnetischen Weges, die eine hohe magnetische Permeabilität besitzen, sind die Flußlinien 190

ao überall in den Vertiefungen 116 um die Stäbe 130 herum sowie ο

*° innerhalb der äußeren Oberfläche des elektronen-⁴ tlierenden oo

J2 Überzugs 146 gleichmäßig verteilt. Es sei ferner beaerkt,daß

ο die magnetischen Fluglinien senkrecht zu den elektrischen

<» Feldlinien 190 aus Figur 6 stehen, so daß das elektrische Feld

190 und das magnetische Feld 191 gekreuzte Felder sind, wie sie zum Betrieb der Mikiowellenröhre 110 mit gekreuzten elek-

trischen und magnetischen Feldern benötigt werden.

Es wurde bereits bemerkt, daß die erste Anode 111 zusammen mit der zweiten Anode, also mit den Stäben 130 zusammen eine Koaxialleitung bilden, die bezüglich der Mikrowellenröhre axial verläuft, und daß diese Koaxial-Leltung an ihren beiden Enden durch die Endkappen 125 abgeschlossen ist. Diese abgeschlossene Koaxialleitung stellt daher einen abgestimmten Hohlraum für den Oszillator 100 dar. Dieser abgestimmte Hohlraum kann leicht mit einer Frequenz erregt werden, deren Wellenlänge etwa dem Doppelten des Abstandes zwischen den inneren Oberflächen der Wandungen 128 der Endstücke 125 entspricht. Wenn der so gebildete, abgestimmte Bohlraumsw»s."es©natör durch das Hervorrufen des elektrischen Feldes* 190-aus... Figur δ and des magnetischen Feldes 191 aus Figur 7 erregt wird, 'schwingt*dieser abgestimmte Hohlraum mit einer Frequenz, der©» Wellenlänge dem Doppelten des Abstandes zwischen den inneren Oberflächen der Wandungen 128 der Endhauben 125 gleichkommt» Das heißt, innerhalb des abgestimmten Hohlraums wird eine .stehende Hochfrequenzwelle hervorgerufen, die axial zur Koaxialleitung und axial zur Mik'rowellenröhre ISO durch dest Wechsel wirkuags-rauml50 hindurch läuft. Die Wellenlänge der Hochfrequanzwelle, die nun tat·· sächlich erzeugt wird, ist noch-.um* .einiges größer als der Abstand zwischen den inneren Oberflächen der Wandungen 128, da zwischen der Anode 111 und den Stäben 130 eine hohe Kapazität herrscht. Diese Kapazität befindet sich In dem abgestimmten Kreis und erlaubt di« Erzeugung von lioehfrequenzwellen in der Mikrowellenröhre 110, deren Wellenlänge noch um einiges größer als das Doppelte des Abstandes zwischen den inneren Oberil ächen der Wandungen 128 ist. 9 0 9 8 2 9/0888

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Man nimmt an, daß mit der stehenden Hochfrequenzwelle eine elektrisches Hochfrequenzfeld verknüpft ist, das senkrecht auf der Achse der Mikrowellenröhre 110 steht. Eine schematische Darstellung dieses elektrischen Hochfrequenzfeldes ist in der Figur 8 gegeben. Wie man der Figur 8 entnehmen kann, liegen die Anodensegmente 115 zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf der einen Hochfrequenzpolarität, während an den Stäben 130 die entgegengesetzte Hochfrequenzpolarität anliegt. Es bildet sich daher ein verhältnismäßig starkes elektrisches Hochfrequenzfeld zwischen der Anode 111 und den Stäben 130 aus, während die elektrischen Hochfiequenzfelder zwischen der Anode 111 und der Kathode 140 sowie zwischen den Stäben 130 und der Kathode 140 verhältnismäßig schwach ist. In der Figur 8 ist dieses momentane elektrische Hochfrequenzfeld mit der Bezugsζiffer 192 gezeichnet worden. Die Feldgebiete mit den größeren Feldstärken, die zwischen der Anode 111 und den Stäben 130 liegen, sind mit 192a bezeichnet. Die Feldlinien 192a stehen senkrecht auf den Oberflächen denen sie zugeordnet sind, also senkrecht auf den Seltenwandungen 118 und der Außenwandung 119 der Vertiefung 116 sowie senkrecht auf den Oberflächen der Stäbe 130. Die Feldgebiete mit den geringeren Feldstärken befinden sich zwischen der Anode 111 und der Kathode 114. Die Feldlinien, die zu diesem Feldgebiet gehören, sind mit der co Bezugsziffer 192b bezeichnet. Die Feldlinien, die den Teil ^ 192b des elektrischen Hochfrequenzfeldes darstellen, stehen to senkrecht auf den inneren Oberflächen 117 der Anodensegmente

σ 115 sowie senkrecht auf dar äußeren Oberfläche 118 der Kathodenoo

vorsprünge 147. Schließlich weist das elektrische Hochfrequenzfeld noch Gebiete auf, in denen die Feldstärken noch schwächer

sind. Diese Gebiete liegen zwischen den Stäben 130 und der Kathode 140. Diese Feldgebiete sind mit der Bezugsziffer 192c bezeichnet. Die Linien, die dieses Gebiet 192c darstellen, stehen ebenfalls senkrecht auf den zugeordneten Oberflächen und insbesondere senkrecht auf der äußeren Oberfläche der Stäbe 130 und senkrecht auf der äusseren Oberfläche 148 der zugeordneten Käthodenvorsprünge 147.

Dem elektrischen Hochfrequenzfeld 192 der stehenden Hochfrequenzwelle ist ein magnetisches Hochfrequenzfeld 193 zugeordnet, dessen voraussichtliche Form in der Figur 9 dargestellt ist. Das magnetische Hochfrequenzfeld 193 steht ebenfalls senkrecht auf der Achse der Mikrowellenröhre 110 und ist um die Stäbe 130 herum konzentriert. Dieses magnetische Hochfrequenzfeld umgibt die Stäbe 130. Der Hauptteil des magnetischen Hochfrequenzfeldes 193 verläuft innerhalb der Anodenvertiefungen 116. Jedoch verläuft ein Teil der magnetischen Feldlinien 193 nach innen in den Wechselwirkungskreis 150 hinein und ist demzufolge mit der Kathode 140 gekoppelt.

Wenn die Betriebsspannungen an die Mikrowellenröhre 110 angelegt sind, und wenn die Katiiode 140 von Heizelement auf die Betriebstemperatur gebracht worden 1st, werden Elektronen von der emittierenden Schicht 146 emittiert, die in den Wechselwirkungsraum 150 gelangen. Dort sind die Elektronen der Wirkung der Gleichfelder und der beschriebenen Hochfrequenzfelder ausgesetzt. In der Figur 10 ist schematisch gezeigt, welche Wege die Elektronen nehmen, die von den Kathodenvorsprüngen 147

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emittiert sind. Diese ElekLiOnenbahnen sind mit der Bezugsziffer 194 bezeichnet. Wie man sieht, folgen die Elektronen spiralförmigen Bahnen. Die Anfangsrichtung der Elektronen verläuft im Uhrzeigersinn. Das liegt am Einfluß des magnetischen Gleichfeldes 191, das bereits beschrieben wurde. Die Elektronen können dann auf ihren spiralförmigen Bahnen 194 zur Anode 111 oder zu den Stäben 130 gelangen, so daß der elektrische Stromkreis durch die Mikrowellenröhre 110 geschlossen ist. Während der Zeit innerhalb derer die Elektronen auf ihrer spiralförmigen Bahn 19^ verlaufen, geben sie einen Teil ihrer Energie an die stehende Hochfrequenzwelle innerhalb der Mikrowellenröhre 110 ab, so daß der Energiegehalt beziehungsweise die Amplitude der stehenden Hochfrequenzwelle verstärkt wird.

In der Figur 11 sind nun alle Felder überlagert dargestellt, von denen man annimmt, daß sie in der Mikrowellenröhre 110 und in dem Wechselwirkungsraum 130 auftreten, wenn die Mikrowellenröhre 110 als Teil eines Oszillators 100 arbeitet. Aus der Figur 11 kann man entnehmen, daß die Elektronen auf den Elektronenbahnen 194 mit den Gleichfeldern und den Hochfrequenzfeldern innerhalb des Wechselwirkungsraumes 150 in. Wechselwirkung stehen. Dadurch geben sie einen Teil ihrer Energie an die Hochfrequenzfelder innerhalb des Wechselwirkungsraumes 150 abv Auf diese Weise wird die stehende Hochfrequenzwelle innerhalb der Mikrowellenröhre 110 aufrecht erhalten, so <3aß während des Betriebs des Oszillators 100 der Energiegehalt der stehenden Hochfrequenzwelle vergrößert beziehungsweise ergänzt wird.

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Wie man am besten den Figuren 3 und 11 entnimmt, sind die Kathode 140 und die stehende Hochfrequenzwelle inneih alb des Wechselwirkungsraumes 150 miteinander gekoppelt. Man kann daher einen Teil der Hochfrequenzenergie aus dem abgestimmten Hohlraum von der Kathode abnehmen, um sie dem Koppler und Filter 170 und anschließend der Ausgangsleitung 65 zuzuführen. Die Ausgangsgröße der Mikrowellenröhre 110 und des Oszillators 100 erscheint als Hochfrequenzpotential zwischen der Anode 111 und der Kathode 140. Die Anode 111 ist direkt mit den Endstücken 125 und dem unteren Ende des Außenleiters 107 verbunden, während die Kathode 140 direkt mit dem Anschlußstück 102 und dem Stab 178 verbunden ist. Der Koppler und Filter 170 dient dazu, die Hochfrequenzenergie zwischen dem Anschlußstück 102 und dem Anschlußstück 107 an die Ausgangsübertragungslei tung 65 weiter zu leiten und weiterhin dazu, der Kathode 140 über den Stab 178 und dasAnschlußstück 102,das Betriebspotential B~ und von der leitung 61 her die Wechselspannung für die Heizstromversorgung von der Stromversorgung 51 her zuzuführen. Dieses geschieht, ohne daß an den Leitern 66 und 67 der Übertragungsleitung 65 ein Gleichspannungspotential auftritt und ohne, daß in die Stromversorgung 51 über die Leitung 61 Hochfrequenzenergie eindringt.

Nun soll wieder auf die Figur 2 Bezug genommen und beschrieben werden, wie der Koppler und ^ilter 170 arbeitet. Die Ausgangeanschlüsse mit dem Anschlußstück 102 und dem Leiter 107,die mit der Kathode beziehungsweise mit der Anode 111 der Mikrowellenröhre 110 verbunden sind, dienen als Hochfrequenzeingänge für den Koppler und Filter 117. Dadurch ist der Oszillator 100,

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der ein Hochfrequenzgenerator ist, mit den Hochfrequenzeingängen des Kopplers und Filters 170 verbunden. Die Hochfrequenzeingänge 107 und 102 sind kapazitiv mit zwei Eingängen des Kopplers und Filters 170 gekoppelt, die der Aussenleiter 171 und der Innenleiter 161 sind. Dadurch ist sichergestellt, daß die Gleicht-pannungspotentlale B⁺ und B~ am Leiter 107 und am Anschlußstück 102 nicht an den Ausgangsanschlüssen 171 und 181 für die Hochfrequenz erscheinen. Genauer gesagt stellt der kapazitive Koppler 172, der als Isoliermuffe 173 ausgebildet ist, eine gute Hochfreqenzkopplung zwischen dem Leiter 1C7 und dem Leiter 171 sicher, während er gleichzeitig die galvanische Verbindung zwischen diesen beiden Leitern unterbricht. Auf ähnliche Weise ist das Anschlußstück 102, das mit dem Stab 178 verbunden ist, über den Koppler 182 mit dem Ausgangsleiter 181 gekoppelt. Hier dient die Isolierscheibe 183 dazu, den Abstand zwischen dem Stab 178 und dem teleskopartig darübergeschobenen Außenleiter 180 aufrecht zu erhalten.

Es wurde bereits erklärt, daß die Leiter 107 und 171 über eine Strecke teleskopartig Ubereinandergeschoben sind, die einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 äquivalent ist. Auf die gleiche Weise sind die Außenleiter und 181 teleskopartig über den Stab 180 über eine Entfernung herüber geschoben, die ebenfalls gleich einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 ist. Wenn man die einzelnen Teile so anordnet, dienen die kapazitiven Koppler 172 und 182 nicht nur dazu, die Hochfrequenzenergie > in die Leiter 171 und 181 einzukuppeln, sondern auch gleich-

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zeitig als Filter für die zweiten und höheren der Betriebsfrequenz des Oszillator« 100. Dadurch -weru&n dfe zweiten und höheren Harmonischen gedämpft und merklich geschwächt, die an die Hochfrequenzausgänge angekoppelt werden könnten, die durch die kcaxialen Leiter 171 -und 182 dargestellt sind.

Das GIeichspannungspotential B~ auf der Leitung 61 ist direkt an die Kathode 140 angelegt. Der Strom hierzu verläuft über den Leiter 184, den Stab 178, den Pfropfen 177, das Anschlußstück 102, das Verbindungsstück 153 und die Leitung 144 ( Siehe auch Figur 3 ). Über den gleichen Weg wird auch der Wechselstrom für das Heizelement dem oberen Ende des Heizelementes 151 zugeführt. Um nun zu verhindern, daß die Hochfrequenzenergie aus dem Oszillator 100 auf die Leitung 61 gelangen kann, und zwar über den Stab 178 und den Leiter 184, ist die Drossel 186 vorgesehen. Die Länge der Drossel 186 gleicht einer Viertel Wellenlänge der Betriebsfrequenz des Oszillators 100. Die Drossel 186 ist an ihrem äußeren Ende durch die elektrisch leitende Mutter 187 kurzgeschlossen. Sie verhindert daher im Zusammenwirken mit dem Außenleiter 174 und dem kapazitiven Isolator 185 die Ausbreitung der Hochfrequenzenergie des Oszillator? 100 auf den Leiter 184, so daß die Hochfrequenzenergie auch nicht zum An>sehlußstück 189 und zum zugeordneten Leiter 61 gelangen kann. Ordnet man die einzelnen Teile derart an und gibt den einzelnen Teilen die dben beschriebene Abmessung, so ergibt sich ein Serienresonanzkreis, der bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 eine hohe Impedanz aufwäst. Dadurch ist die Ausbreitung der Hochfrequenzenergie den Leiter 184 abgeblockt.

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Zusätzlich ist zwischen den Außenleiter 174, an dem das Potential B anliegt, und den Anschluß 189, an den dai Potential B" anliegt, der Filterkondensator 188 eingesetzt, der eine hohe Kapazität aufweist. Der Filterkondensator dient daher für die Frequenzen, die bei der F'otriebsfrequenz des Oszillators 100 oder noch darüber liegen, als Kurzschluß. Dadurch wird die Hoehfrequenzenergie abgeleitet, so daß sie nich\ mehr über die Leitung 61 in die Stromversorgung 51 gelangen kann.

Das sei noch einmal kurz wiederholt. Die Hochfrequenzeingangsanschlüsse 107 und 177 des Kopplers und Filters 170 sind kapazitiv mit den Hochfrequenzausgängen 171 und 18_ gekoppelt. Dadurch kann die Hochfrequenzenergie des Oszillator-·? 100 mit hohem Wirkungsgrad an die Hochfrequenzausgänge 171 und 181 weitergeleitet weiden. Zwischen den Hochfrequenzeingängen 107 und 177 und den Hochfreqvenzausgängen 171 und 181 ist ein Filter für die zweiten und die höheren Harmonischen ausgebildet. Diese Filterwirkung wird durch das teleskopartige Überlappen der Leiter 107 und 171 mit den Leitern 178 und 180 hervorgerufen, wobei das überlappen über eine Strecke erfolgt, die gleich einem Viertel der Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 ist. Die Grundfrequenz des Oszillators 100 kann sich nicht über die Übertragungsleitung aus den Leitern 174 und 184 ausbreiten, da in diese Übertragungsleitung die Drossel 186 mit hoher Impedanz eingesetzt ist* Die Drossel 186 wirkt bei der Grundfrequenz als ein Serienresonanzkreis des Oszillators 100, so daß sie für die Energie, die sich über die Übertragungsleitung aus den beiden Leitern 174 und 184 ausbreiten will, eine hohe Impendanz darstellt. Zusätzlich ist zwischen

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die Leiter 174 und 184 (und damit zwischen die Anschlüsse des Kopplers und Filters 170 für dasB⁺ und B" Potential) ein Filterkondensator 188 eingesetzt, der eine hohe Kapazität aufweist. Dieser Filteikondensator 188 stellt für die Hochfrequenzenergie und im besonderen für diezweiten und höheren Harmonischen der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 eine niedrige Impedanz dar, so daß sich im Zusammenwirken mit der Drossel 186 keine Hochfrequenzenergie den Leiter 184 entlang ausbreiten kann. Es ist somit nicht möglich, daß die Hochfrequenzenergie den Gleichspannungsanschluß 189 erreicht und von dort über die Leitung 61 zur Stromversorgung 51 gelangt. Trotzdem ist die Wechselspannung für die Heizstromversorgung direkt mit der Kathode 140 und dem oberen Ende des Heizelementes 151 verbunden, und zwar über die Leitung 61 zum Anschluß 189, den Leiter 184, den Stab 178, den Pfxnfen 177, das Anschlußstück 102, über das Verbindungsstück 153 und Über die Leitung 144.

Auf ähnliehe Weise dient der kapazitive Koppler 92 von hoher Kapazität dazu, die Hochfrequenz zwischen dem unteren Ende des Heizelementes 151 und dem Rohrleiter 108 (der ebenfalls mit dem Potential B⁺ verbunden ist) abzuleiten. Dadurch ist die Ausbreitung von Hochfrequenzenergie vom Anschluß 103 über die Leitung 62 zur Stromversorgung 51 unterbunden.

Wie bereits erklärt wurde, verlauf in die Hochf reqienzweIlen innerhalb des Oszillator 100 bezüglicl ler Mikrowellenröhre 110 in axialer Richtung. Radiale Hochfre-quenzwellen treten innerhalb der Mikrowellenröhre 110 nicht auf, das heißt, es gibt keine Hochfrequenzwellen, die in eine Ebene schwingen, die senkrecht auf der Achse der Mikrowellenröhre 110 stehen*

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Weiterhin ist 4er radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Kathoden 140 und den Außenwandungen 119 der AnodenVertiefungen 116 so klein, daß sich bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 keine stehenden Radialwellen ausbilden können. Genauer gesagt, ist der radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Kathode 140 und den äußeren Wandungen der AnodenVertiefungen 116 geringer als der Abstand, der nptwendig ist, um stehende Radialwel- \en bei einer Betrieb,sfrequenz hervorzurufen, deren Wellenlänge dem Doppelten des Auslandes zwischen den inneren Oberflächen der Wandungen 128 an den Endstücken 129 entspricht.

In den figuren 12 und 13 sind nun einige Betriebskennlinien dargestellt, die fürdie Mikrowellenröhre 110 mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern gelten. Die Figur 12 zeigt ein übliches RIe ".e-Dlagramm, dem ein Smith-Diagramm überlagert ist. Die einzelnen Daten wurden mit einer Serienerregung der Magnetspulen gewonnen, das heißt, d%e Magnetspu^len 131 und 135 waren in Serie mit der Anode 111 geschaltet. Das Potential B⁺ betrug 430 Volt. Die mit 80 bezeichnete Kurvenschar sind Leistungskurven. Die einzelnen Kurven dieser Schrir entsprechen dem 0,2-fachen, dem 0,4-fachen, dem 0,6-fachen, dem 0,8-fachen der maximalen Leistung sowie der maximalen Leistung selbst. Eine Kurvenschar 81 zeigt die Betriebsfrequenzen und ebenso sind in der Fig. 12 auch die Frequenzänderungen eingetragen. Weiterhin zeigt die Figur 12 ein instabiles Gebiet, das mit der Bezugßziffer 82 bezeichnet ist. Jn dem Betriebskennliniendiagramm der Figur 13 für die Mikrowellenröhre 110 ist die angelegte Anodenspannung längs der vertikalen Achse aufgetragen, während der Anodenstrom längs der

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horizontalen Achse aufgetragen i«t. Im unt^Tt-tx -Ί&1.1 -ier Figur 13 ist eine Kurve 83 dargestellt. Die K'irv? S3 er» hält, man, "wenn in der Mikrowelleuröhre 110 kein Magnetfeld hervorgerufen wird. Die Kurve 83 stellt ssmit die Emission von der Kathode 140 dar. Die Kurve 34 zeigt den Zupaimnephang zwischen Anodenstrom und Anodensp&Tiaung bei einer Serienerregung der Magnetspulen der Mikrowellsnröhr? 110, das heißt, für den Fall in dem die Magnetspule!! 131 und 135 in Serie mit der Anode 111 geschaltet sind* Die Kurven— schar 85 zeigt den Zusammenhang zwischen der Ariodenspannung und dem Anodenstrom, wenn das Magnetfeld in der Mikrowellenröhre 110 durch getrennte Erregung hervorgerufen wird. Ms Parameter für die einzelnen Kurven dieser Kurvenschar ist somit der Strom durch die Magnetspulen angegeben, der 1, 1.5 ,2.0, 2.5, und 3.0 A betiägt. Die Kurvenschar 86, die in ausgezogenen Linien dargestellt ist, zeigt Kurven konstanter Ausgangsleistung. Die Kurvenschar 86 enthält 11 Kurven, die für Ausgangsleistungen von 10 bis 500 Watt für die Mikrowellenröhre 110 gelten. Schließlich ist noch eine Kurvenschar 87 in gestrichelten Linien dargestellt. Die einzelnen Kurven der Kurvenschar 87 sind Kurven konstanten Wirkungsgrades. Die Kurvenschar 87 enthält 7 Kurven, die für einen Wirkungsgrad von 20 % bis zu einem Wirkungsgrad von 45 % gelten.

ο Nun sollen noch die Abmessungen verschiedener Teile einer Ml-

co krowellenröhre 110 angegeben werden, die nach der Erfindung ¹^ aufgebaut worden 1st. Der Außendurchmesser der Anode 111 be- ^ trug 34,5 mm, die Anodenlänge betrug 54 mm . Der Abstand

oo von der Längsachse der Mikrowellenröhre bis zu den Oberflächen 117 der Anode betrug 9.5mm. Der Abstand von der Längsachse der Mikrowellenröhre bis zii den Oberflächen 119 betrug 12.7mm.

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2.4mra. Die Stäbe 130 hatten einen Durchmesser von und eine Länge zwischen den sich gegenüberstehenden Oberflächen der Polschuhe 120 von 40mm. Die nach innen z&igsnden Oberflächen 13Oa der Stäbe 130 waren gegenüber den danebenliegenden Oberflächen 117 um eine Strecke von 0.12mm nach außen verrückt. Der gesamte Durchmesser der Kathode betrug 16.5mm. Die Länge der emittierenden Schicht 146 betrug 28mm. Die Abmessungen der Vorsprünge 147 betrugen in radialer Richtung 0,8mm. Die Oberflächen 148 warer?, in Umfangsrichtung 0.8mm lang. Die Abmessungen der Zwischenräume 14Θ betrugen in ümfangsrichtung ebenfalls 0.8mm. Der Abstand zwischen den Anodenoberflächen 117 und den Kathodenoberflächen 148 betrug 1,6 mm. Die Mitteilini η der Kathodenvorsprünge 147 waren gegenüber den Mittellinien der gegenüberliegenden Anodensegmente 115 beziehungsweise gegenüber den Mittellinien der Anodenstäbe 130 um 3 Grad verschoben. Die Abmessungen der Polschuhe 120 betrugen in Längsrichtung 11mm. Der Durchmesser der Oberflächen 121 betrug 15,5φηι. Die maximale Entfernung über die Vorsprünge 122 gemessen, betrug 25,4mm. Die Ausdehnung in Längsrichtung einer jeden Endkappe 125 betrug 9.5mm. Der Abstand zwischen den inneren Oberflächen der Endwandung 128 betrug 63.5mm und der äußere Durchmesser der Wandung 127 betrug 30mm. Die Isoliermuff en 164 waren 19mm lang und hatten einen Durchmesser von 12.7mm.

Nun soll auf die Figur 14 Bezug genommen werden. Dort ist schematisch gezeigt, wie der Ausgang des Oszillatorschaltkreises 50 mit dem Eingang eines Verstärkers 200 verbunden werden k&nn, der manche zusätzlichen Merkmale der Erfindung aufweist. In dem

Maße, in dem die Stromversorgung 51 und der Oszillator 100 aus ^{: {>} 909829/0888

Figur 14 mit der Stromversorgung 51 und dem 100 aus Figur ,1 nach Aufbau und Betrißb ilbereini?tiirai>en, ist auf eine Beschreibung,verzichtet worden. Es ^ind jedoch die gleichen Bezugsziffern, die in Figur 1 und ntge·=

wurden. hörigen Beschreibungsteilen verwende* Es sei bemerkt, daß die Ausgangsgröße des Oszillators 100 über eine Koaxialleitung 210 zugeführt wird, deren Außenleiter 211 mit dem kapazitiven Koppler 172 verbunden ist. DerAußenleiter 211 ist seinerseits über kapazitive Koppler mit einem Hohlraum verbunden, der seinerseits mit einem Ende einer Mikrowellenröhre 110 in Verbindung steht, wie sie bereits allgemein beschrieben wurde. Die Übertragungsleitung 210 weist noch einen Innenleiter 212 auf, der in einer Koppelschleife 213 endet. Diese Koppelschleife facht Schwingungen in einem Hohlraum an, der durch eine Koaxialleitung 220 gebildet ist. Die Koaxialleitung 220 ist ihrerseits mit dem Eingang am unteren Ende der Mikrowellenröhre 110 verbunden, ( siehe hierzu auch Figur 15 ). Der Verstärker 200 enthält 2 Eingangsanschlüsse 201 und 202, die mit den Gleichst romausgängen 54 und 55 der Stromversorgung 51 über die Leitungen 60 und 61 verbunden sind. Der Eingang&anschluß 202 ist außerdem mittels des Leiters 61 mit dem Ausgang 56 der Stromversorgung 51 verbunden, an dem die Wechselspannung für die Heizstromversorgung anliegt. Der Verstärker 200 weist noch einen dritten Eingang 203 auf. Dieser Eingang 203 ist über die Leitung 62 mit dem Anschluß 57 der Stromversorgung für die Wechselspannung verbunden.

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Der Ausgang des Verstärker» 200 wird einem Hohlraumresonator zugeführt, der einen Außenleiter 247 aufweist, der seinerseits kapazitiv durch einen Koppler 245 an ein® Ausgangsübertragungsleltung 240 angekoppelt ist. Die übertragungsleitung 240 stellt die Verbindung mit der Übertragungeleitung

65 her· Im besonderen ist der Außenleiter der überrtagungsleitung 240 direkt mit den Außenleiter 86 der Übertragungsleititng 65 verbunden. Innerhalb der übertragungsleitung 240 ist eine Koppeleehlelfe 252 vorgesehen, die mit dem Innenleiter 67 der Ausgangsübertragungsleitung 65 verbunden ist. Die kapazitive Kopplung, die durch den Koppler 245 hervorgerufen wird, 1st wünschenswert und notwendig, da der Ausgang 247 auf einem verhältnismäßig hohen Glelehspannungepotential liegt, so daß es notwendig 1st, den Ausgangsanschluß 247 von dem Außenleiter 66 elektrisch zu isolieren, damit der Außenleiter

66 geerdet werden kann. Es wurde bereite ausgeführt, daß es herkommende Leitung 60 oder 61 zu erden, da die Stromversorgung

nicht möglich ist, die von der Stromversorgung/51 als Gleichrichter mit Spannungeverdopplung aufgebaut ist. Es 1st somit ebenfalls nicht möglich, den Ausgangeanschluß 247 des Verstärkers 200 zu erden. Es 1st demzufolge wünschenswert und notwendig, daß der Verstärker 200 durch ein geerdetes äußeres . Gehäuse ( nicht gezeigt ) abgeschirmt ist. Dieses äußere Gehäuse soll um den Verstärker 200 herum angeordnet werden, um zu verhindern, daß ein Benutzer des Verstärkers 200 in Berührung mit der hohen Gleichspannung kommen kann, wenn der Benutzer den Verstärker 200 zufälligerweise berührt.

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Die Mikrowellenenergie, die vom Verstärker 200an die übertragungsleitung ΘΒ abgegeben wird, kann nun für jeden gewünschten Zweck verwendet werden» In dieser Figur 14 slad aswei typische Verwendungebelepiele für diese Mikrowellenenergie angegeben· Das erste Verwendungsbeispiel ist in dem oberen rechten Teil der Figur 14 dargestellt, während das zweite Verwendungsbeispiel in dem unteren rechten Teil der Figur 14 gezeigt 1st. Im oberen rechten Teil der Figur 14 ist die übertragungsleitung Bö an eine Antenne gekoppelt, wie sie üblicherweise auf dem Radargebiet verwendet wird, Der Außenleiter 66 ist an die äußeren Antennenelemente 68 tngeschlossen, während de"r Innenleiter 67 mit dem inneren Antennenelement 69 verbunden ist· Die Antennenelemente 68 und 69 dienen dazu, den Wellenwiderstand der übertragungsleitung 65 an den Wellenwiderstand der Atmosphäre anzupassen. In der unteren rechten Hälfte der Figur 14 1st angezeigt, wie die Übertragungsleitung 65 an ein elektronisches Heizgerät wie beispielsweise an einen elektronischen Kochherd 70 angeschlossen ist. Der elektronische Kochherd 70 ist insbesondere für Hauahaltszwecke ausgelegt. Der Kochherd 70 in Figur 14 ist mit dem Kochherd 70 identisch, der bereits In Verbindung mit Figur 1 beschrieben worden 1st, Demzufolge sind die einzelnen Bestandteile auch mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Mikrowellenenergie, die ,von der übertragungsleitung 65 zugeführt wird, wird ° in den inneren Hohlraum des elektronischen Kochherdes 70 elnge- ^ strahlt, um Nahrungsmittel zu erhitzer , die in diesem Hohl- \ raum eingebracht worden sind. Weiterhin sei bemerkt, daß nach

co einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Kochherdes 70 die Stromversorgung 51, der Oszillator 100 und der Verstärker 200 znsmsiwen mit der -übertragungsleitung 65 alle■-innerhalb eiias

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gemeinsamen Gehäuses untergebracht sind, das auch das Gehäuse 71 enthält. Diese gemeinsame Gehäuse 1st mit Vorzug aus Metall hergestellt und aus Sicherheitsgründen geerdet,

Xn der Figur 15 ist nun dargestellt, wie der Verstärker 200 im einzelnen aufgebaut ist, und wie die Verbindungen zu der MikrowellenrOtoe 110 verlaufen, die in dem Verstärker 200 verwendet ist. Die Konstruktion der Mikrowellenröhre 110 aus dem Verstärker 200 nach Figur 15 ist identisch mit der Konstruktion der Mikrowellenröhre 110, die bereits in Verbindung mit dem Oszillator 100 beschrieben und Im einzelnen in den Figuren 3 bis 5 dargestellt ist Demzufolge sind auch in der Figur 15 für gleiche Teile durchweg die gleichen Bezugsziffern verwendet, Insbesondere 1Or die Magnetspulen 131 und 135, für die MagnetJoche 132 und 136, sowie lür die zugeordneten mechanischen und elektrischen Verbindungen. Die koaxiale Eingangsleitung 110 weist einen rohrförmigen Außenleiter 211 auf, in dem ein Innenleiter 212 angeordnet ist. Das linke Ende des Außenleiters 211 steht mit dem Außenleiter einer koaxialen Leitung 220 in Verbindung, die mit dam unteren Ende der Mikrowellenröhre 110 verbunden ist. Die Koaxialleitung 220 weist einen äußeren Rohrleiter 212 auf, in dem ein innerer Rohrleiter 222 angeordnet ist. Die unteren und äußeren Enden dieser beiden Leiter sind miteinander verbunden, und der Raum zwischen diesen beiden Leitern ist durch eine Endwandung 223 abgeschlossen. In der Nähe des unteren Endes des Außenleiters 221 ist eine Öffnung vorgesehen, an die der Außenleiter 211 mechanisch und elektrisch angeschlossen ist. Dabei ist diese Öffnung vom Außenleiter 211 vollständig umgeben.

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Die beiden Leiter 211 und 212 der Eingangekeaxlalleittrag sind über «ine Koppelechlelfe 213 miteinander verbunden, die dazu dient, die Mikrowellenenergie auf der Elngangsübertragungeleltung 210 In die Koaxialleitung 220 hinein abzustrahlen* Der Außenleiter 221 verläuft nach oben auf das untere Ende der Anode Hl zu und ist an die Anode über einen Koppler 225 kapazitiv angekoppelt. Genauer gesagt, ist der äußere Rohrleiter 227 mechanisch und elektrisch mit der Anode 111 verbunden. Dieser Rohrleiter 227 verläuft nach unten bis zum unteren Ende des MagnetJoches 136. Dabei umgibt er den danebenliegenden Teil des Außenleiter 221. Zwischen die beiden Leiter 227 und 221 ist eine Isoliermuffe 226 eingesetzt, die im wesentlichen den Ringraum zwischen den beiden konzentrischen Leitern 221 und 227 ausfüllt. Die Muffe 226 ist aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt. Ein bevorzugtes Material hierfür ist ein Polytetrafluorethylen, wie es unter dem Waren· zeichen "TEFLON " vertrieben wird. Der Innenleiter 222 verläuft nach oben auf das untere Ende der Kathode 140 zu und ist an die Kathode mittels eines Kopplers 230 angekoppelt. Genauer gesagt, 1st ein äußeres Anschlußstück 203 mit dem oberen Ende des Verbindungsstücken 158 verschraubt, das seinerseits verbunden ist und kapazitiv an die Kathode 140 über das Heizelement 151 mit der Kathode 140/Am unteren Kathodenende angekoppelt 1st. Das Anschlußstück 203 verläuft hierbei nach unten bis über die Endwandung 223 hinaus, und 1st Innerhalb des Innenleiters 222 angeordnet. Zwischen das Anschlußstück 203 und den Innenleiter 222 ist eine Isoliermuffe 231 eingesetzt, die den Ringraum zwischen dem Anschlußstück 203 und dem Leiter 221 ausfüllt. Die Isoliermuffe 231 ist aus einem organischen Kunststoff hergestellt. Ein hierfür besonders ge-

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eignetes Material ist ein Polytetrafluoraethylen, wie es 'unter der Bezeichnung ^fl TEFLON " gehandelt ,wird.

Der Ausgang wird von dem Verstärker 200 am oberen Ende der Mikrowellenröhre 110 abgenommen, und zwar über eine Koaxialleitung 240, die mit dem oberen Ende der Mikrowellenröhre 110 verbunden ist. Die Koaxialleitung 240 weist einen äußeren Rohrleiter 241 auf, in den ein innerer Rohrleiter 242 angeordnet ist. Die oberen und äußeren Enden der Rohrleiter £41 und 242 sind mittels einer Endwandung 243 miteinander verbunden, die dadurch auch den Ringraum zwischen diesen beiden Rohrleitern überbrückt. Der Außenleiter 241 ist ±n der Nähe seines oberen Endes mit einer öffnung versehen. An diese Öffnung schließt sich der Außenleiter 66 einer Ausgangsübertragungsleitung 65 an, der diese Öffnung umgibt und an dieser Stelle mechanisch und elektrisch mit dem Außenleiter 241 verbunden ist. Die beiden Leiter 66 und 67 der Koaxialleitung 65 sind mittels einer Koppelschleife 252 miteinander verbunden, die dazu dient, die Mikrowellenenergie innerhalb der Ausgangsleitung aufzunehmen und diese Mikrowellenenergie der Ausgangsübertragungsleitung 65 zuzuführen. Der Außenleiter 241 verläuft nach unten bis zum unteren Ende der Anodelll und ist mittels eines Kopplers 245 an das obere Ende der Anode 111 angekoppelt. Hierzu ist ein äußerer Rohrleiter 247 mechanisch und elektrisch mit der Anode 111 verbunden. Dieser Rohrleiter 247 verläuft nach oben bis zum oberen Ende des MagnetJoches 132 und umgibt den benachbarten Teil des Außenleiters 241. Zwischen den Rohrleiter 241 und den Außenleiter 241 ist eine Isoliermuffe 246 eingesetzv, die den Ringraum zwischen den konzentrisch angeordneten

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Leitern 241 und 247 im wesentlichen ausfüllt. Die Isoliermuffe 246 ist aus einem synthetischen Material hergestellt. Ein besonders geeignetes Material ist ein Polytetraftuor— aethylen, wie 63 unter der Bezeichnung " TEFLON " im Handel erhältlich ist. Der Innenleiter 242 verläuft nach unten bis zum oberen Ende der Kathode 140 hin und ist an dieses Kathodenende mittels eines Kopplers 250 angekoppelt. Hierzu ist ein Ausgangsanschlußstück 202 vorgesehen, das mit seinem unteren Ende an das Verbindungsstück 153 angeschraubt ist. Das Verbindungsstück 153 ist mit dem oberen Ende der Kathode 140 direkt elektrisch verbunden und verläuft von dort nach oben bis über die Endwandung 243 hinaus. Der innere Rohrleiter 242 umgibt dabei die benachbarten Abschnitte des Anschlußstückes 202. Der Ringraum zwischen dem Anschlußstück 202 und dem Leiter 243 ist wieder mittels einer Isoliermuffe 251 ausgefüllt, die mit Vorzug aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt ist. Auch hierfür sollte ein Polytetrafluoraethylen verwendet werden, das unter dem Namen "TEFLON" vertrieben wird.

Die Leitung 60, die mit dem B⁺ Ausgang 54 der Stromversorgung 51 verbunden ist, ist bei 201 mit dem einen Eingang der Magnetspule 131 verbunden. Dadurch liegt das Potential B⁺ auch an der Anode 111 der Mikrowellenröhre 110 an, und zwar durch die Magnetspule 131, die Leitung 134, die Magnetspule 135 sowie über die Leitung 138, die bei 139 mit einer der Kühlrippen 129 verbunden ist, die ihrerseits; elektrisch mit der Anode 111 in Verbindung stehen. Die Leitung 61, die sowohl mit dem Ausgangsanschluß 55 für das Potential B" als auch mit einem der Ausgänge 56 für den Heizstrom der Stromversorgung .51'verbunden .ist,'ist an den Eingang 202 angeschlossen. Der

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Eingang 202 ist seinerseits direkt mit der Kathode 140 verbunden, und zwar über das Verbindungsstück 153, den Leiter 144 und die Buchse 143." Schließlich ist n-ocft der anders Ausgang 57 der Stromversorgung 51 für die Ht».i/-spannung des Heizelementes 151 mittel3 der I.eit-ing €2 mit dem Anschluß 203 verbunden, der seinerseit mit dsm anderen Ende des Heizelementes 151 in Verbindung gt&ht.

Die Mikrowellenenergie, die im Verstärker 200 verstärkt werden soll, wird über die Koaxialleitung 2IC zugeführt. Hierbei strahlt die Koppelschlsife 213 die Mikrowellenenergie in die Koaxialleitung 220 ab, die ihrerseits sowohl mit der Anode 111 und mit der Kathode 140 kapazitiv gekoppelt ist ο Dadurch werden die Eingangsschwingnngen zwischen die Anode 111 und die Kathode 140 gelegt. Um nun die Impedanz der Koaxialleitung 210 und die Impedanz des Verstärkers aneinander anzupassen, ist es günstig, wenn die Länge der Koaxialleitung 220 etwa einer 3/4 Wellenlänge der zu verstärkenden Eingangsschwingung beträgt. Das heißt, der Abstand zwischen der inneren Oberfläche der Außenwasdung 223 und einer Ebene, die senkrecht auf dsr Ach«e der Mikrowellenröhre 110 steht und in der Mitte zwischen den beiden Enden der Anode 111 angeordnet ist, soll 3/4 der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikr©wellenenergie betragen. Es ist zwar zulässig, die Koaxialleitung 210 an die übertragungsleitung 220 an einem Funkt anzuschließen, dessen Abstand von der Mittelebene der Mikrowellenröhre 210 nur eine 1/4 Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie beträgt, jedoch ist es für di© meistsn za.

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verstärkenden Frequenzen nicht möglieh, an diesem Funkt die notwendigen elektrischen Verbindungen herzustellen, wie much tue der Figur 15 hervorgeht.

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Um nun die auftretenden Impedanzen an die Impedanz der Ausgangsübertragungsleitung 65 anzupassen, ist es günstig, wenn man der Übertragungsleitung 240 eine Läng? gibt, die 3/4 der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie äiuivalent ist. Das heißt, der Abstand zwischen, der inneren Oberfläche der Endwandung 243 und einer Ebene, die auf der Achse der Mikrowellenröhre 210 senkrecht stefet uiad in der Mitte zwischen den beiden Enden der Anode 111 angeordnet ist, soll 3/4 der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie äquivalent sein. Es ist zwar auch zulässig,

die Übertragungsleitung 65 an einem Punkt an die Obertragungs*· leitung

240 anzuschließen, der von der Mittelebene der Mikrowellenröhre 110 nur einen Abstand hat, der einem Viertel der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie äquivalent ist, jedoch ist es für die meisten zu verstärkenden Frequenzen nacht möglich, an diesem Punkt die notwendigen elektrischen Verbindungen herzustellen, wie auch aus der Figur 15 hervorgeht.

Die Mikrowellenenergie, die dem unteren Ende des Verstärkers 200 zugeführt wird, läuft durch die Mikrowellenröhre 110 und im besonderen durch die Koaxialleitung hindurch, die durch das Zusammenwirken der Kathode 140 als Innenleiter und den miteinander verbundenen Anoden 111 und Anodenstäben 130 gebildet wird, die den Außenleiter bilden. Wenn die Mikrcwel-

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lenenergie durch die Mikrowellenröhre 110 hlndurchlftsift, werden die Hochfrequenzfelder, die mit dieser Mikrowellen» energie verbunden sind, durch Wechselwirkung mit den Elektronen verstärkt, die von der Kathode 140 emittiert werden und zur Anode 111 und den Stäben 130 gelangen. Man nimmt an, daß in dem Verstärker 200 eine sogenannte M-Wechselwlrkung auftritt. Dadurch tritt die Mikrowellenenergie, die dem Eingang zugeführt wird und in den* Wechselwirkungsraum 350 gelangt, mit den Feldern in Wechselwirkung, die in dem Wechselwirkungsraum vorhanden sind. Dadurch wird die Energie der Mikrowellenencr gie verstärkt, so daß man zwischen der Anode 111 und der Kathode 140 am anderen Ende der Mikrowellenröhre 110 Mikrowellenenergie abnehmen kann, die die gleiche Frequenz wie diejenige Mikrowellenenergie hat, die dem Eingang der Übertragungsleitung 210 zugeführt wird. Der Energiegehalt 1st jedoch wesentlich größer als der Energiegehalt, der über die Koaxialleitung zugeführt worden ist. Die Leistungeverstärkung kann beispielsweise zwischen 6 und 10 betragen. Es hat sich herausgestellt, daß diese merkliche Leistungsverstärkung mit einem einzigen Wechselwirkungsraum 150 erzielt werden kann, dessen Länge nur etwa ein Zehntel der Wellenlänge der zu verstärkenden Energie beträgt, während die Länge des Wechselwirkungsraumes in den bisherigen Mikrowellenröhren nach den Stand der Technik ein Vielfaches der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie betragen muß, also beispielsweise das Zwanzigfache der Wellenlänge der zu verstärkenden Mikrowellenenergie.

Die verstärkte Mikrowellenenergie liegt zwischen den Rohrleitem 241 und 242 an. Dabei ist der Rohrleiter 242 kapazitiv

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mittels des Kopplers 245 an die Anode 111 angekoppelt, während der Rohrleiter 242 mittels des Kopplers 250 an die Kathode 140 angekoppelt ist. Die Mikrowellenenergie in der Koaxialleitung 240, die aus den beiden konzentrisch angeordneten Rohrleitungen 241 und 242 gebildet ist, wird mittels der Koppelschleife 252 ausgekoppelt und an die übertragungsleitung 65 weitergegeben. Die ausgekoppelte Mikrowellenenergie läuft dann zwischen dem Außenleiter 66 und dem Innenleiter 67 der übertragungsleitung 65 entlang.

Es sei bemerkt, daß der Verstärker 200 keine Grenzfrequenz besitzt, da die Mikrowellenröhre 110 in diesem Falle eine im wesentlichen nicht abgeschlossene übertragungsleitung enthält, die durch das Zusammenwirken der Kathode als dem einen Leiter und der Anode 111 und den miteinander verbundenen Stäben 130 als dem anderen Leiter besteht Es 1st daher möglich/mit dem Verstärker Mikrowellenenergie innerhalb eines sehr breiten Spektrums zu verstärken. Die Leistungsverstärkung ist jedoch eine Funktion der Bandbreite des ganzen Systems, die durch den Q-Wert des Hohlraumresonators bestimmt 1st, der auf dem Zusammenwirken zwischen der Eingangsübertragungsleitung 220 und der Mikrowellenröhre beruht. Eine große Bandstärke, die einen geringeren Q-Wert erfordert, fuhrt auf eine geringere Leistungsverstärkung, während umgekehrt eine kleine Bandbreite auf einen höheren Q-Wert führt, der wiederum eine höhere Leistungsverstärkung · zur Folge hat. Außerdem 1st die Leistmgsverstärkvng eine Funktion der Länge des Wechselwirkungsraumes 150 in der Mikrowellenröhre 110 , und zwar fuhrt eine größere Länge des Wechselwirkungsraumes 150 auf eine größere Leistungsverstärkung, - * 909829/0888

während eine kürzere Länge des Wechselwirkungsraimes 150 eine geringere Leistungsverstärkung zur Folge hat.

Um nun die weiteren Eigenschaften des Verstärkers 200 darzustellen, sind in der Figur 15 einige Verbindungen zur Eingangsübertragungsleitung 110 und zur Ausgangsübertragungsleitumg 65 dargestellt, an Hand derer diese zusätzlichen Eigenschaften des Verstärkers 200 erläutert werden sollen. Der Ausgang des Oszillators 100, der in der Figur 15 dargestellt ist, ist über eine Übertragungsleitung 270 mit dem Eingang eines Dämpfungsgliedes 272 verbunden. An die Leitung 270 ist außerdem ein Wellenmesser 271 angeschlossen, so daß die Frequenz der Mikrowellenenergie überwacht werden kann, die der Übertragungsleitung 270 zugeführt wird. Der Ausgang des Dämpfungsgliedes 272 ist über eine übertragungsleitung 273 dem Ausgang eines Abstimmkreises 274 zugeführt, dessen Ausgang seinerseits dem Eingang der Koaxialleitung 210 zugeführt ist. Die Ausgangskoaxialleitung 65 ist mit dem Eingang eines Ausgangstuners 275 verbunden, der seinerseits über eine Übertragungsleitung 276 mit einer Last 278 in Verbindung steht, in der die Leistung gemessen werden kann, die von dem Verstärker 200 abgegeben wird. Mit der Übertragungsleitung 276 1st außerdem noch ein Wellenmesser 277 verbunden, so daß die Frequenz der Mikrowellenenergie innerhalb der Übertragungsleitung 276 überwacht werden kann.

den ersten Versuch wurden sämtliche Betriebsspannungen für den Verstärker 200, das heißt, die Potentiale auf den Leitungen 60, 61 und 62 abgeschaltet. Daraufhin wurden die Eingangs·

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und die Auegangetuner 274 und 275 derart eingestellt, a&ß sich eine optimale Leistungsübertragung vom Oszillator 100 in die Last 278 ergab. Anschließend wurden die Betriebsspannungen an den Verstärker 200 über die Leitungen 60, 61 und 62 wieder angelegt. Es ergab sich, daß die Größe der Mikrowellenleistung, die an die Last 278 abgegeben wurde, proportional mit der Eingangsleistung anwuchs. Es zeigte sich, daß der Wirkungsgrad der Verstärkung in der gleichen Größenordn«ng wie derjenige Wirkungsgrad lag, den man erhält, wenn man die Mikrowellenröhre 110 als Leistungsoszillator verwendet, wie es bereits in Verbindung mit Figur 2 beschrieben wurde. Anschließend wurde mit Hilfe des Wellenmessers 277 die Frequenz der Mikrowellenenergie gemessen, die an die Last 178 abgegeben wurde. Es stellte sich heraus, daß nur eine einzige Frequenz in der Übertragungsleitung 276 auftrat, die mit der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 übereinstimmte, die durch den Wellenmesser 271 festgestellt wurde. Anschließend wurde die Betriebsfrequenz des Oszillators 100 geändert, um festzustellen, ob die Frequenz am Ausgang durch die Abstimmung der entsprechenden Kreise in Verstärker 200 bedingt war* Es stellte sich heraus, daß die Ausgangefrequenz der verstärkten Mikrowellenenergie, die mit dem Wellenmesser 277 festgestellt wurde, Immer mit der Betriebsfrequenz des Oszillators 100 übereinstimmte, die mit dem Wellenmesser 271 festgestellt wurde. Hieraus kann man schließen, daß im Verstärker 200 kein elektronischer Abetimmeffekt auftritt. Um weiterhin festzustellen, daß der Verstärker 200 nicht als Oszillator arbeitet, wurden die Betriebsspannungen von Oszillator 100 abgeschaltet, so daß der Oszillator keine Ausgangegröße mehr abgab, die mit dem Wellenmesser 271 festgestellt

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werden konnte. Daraufhin fiel auch die des Verstärkers 200 auf 0 zurück, so daß gewciil^re-ii werden darf, daß auch im Verstärker 200 .keine Eigenschwingungen auftreten. Damit ist sichfe.rg&«t&l!t., dan der Verstärker 200 tatsächlich als Verstärker und nicht als Oszillator arbeitet.

Schließlich wurde noch mit dem Dämpfungsglied 272 «Sie Mikrowellenenergie in einem Bereich zwischen 1 Watt und 100 Watt varlert, die dem Verstärker 200 zugeführt wurde. Es zeigte sich, daß der Verstärker 200 innerhalb diese« ganzen Bereiches der Eingangsenergie stabil arbeitet. Die Ausgangsleistung des Verstärkers 200, die mit Hilfe der Last 278 gemessen wurde, war der Eingangsleistung direkt proportional, die dem Verstärker 200 über die Eingangskoaxialleitung 210 zugeführt wurde.

In der Figur 15 sind zusätzliche Verbindungen gezeigt, die zum Verstärker 200 führen, und die dazu dienen, dem Verstärker Modulationssignale zuzuführen. Hierfür ist ein Widerstand 280 vorgesehen, der mit seinem einen Ende über eine Leitung mit dem Rohrleiter 227 verbunden 1st, der seinerseits mit der Anode 111 der Mikrowellenröhre 110 verbunden ist. Der Leiter 281 ist noch an einem Anschluß 282 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstandes 280 ist über die Leitung 62 mit dem Anschluß 203 verbunden, der direkt mit der Kathode 140 verbunden ist. Der Leiter 62 ist außerdem mit dem Anschluß 283 verbunden. Der Eingangsanschluß 282 ist somit direkt mit der Anode 111 verbunden, während der Eingftngsansckluß 283

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direkt mit der Kathode 140 der Mikrowellenröhre 110 in Verbindung steht. Zwischen die Eingangsanschlüsse 281 und 2£3 kann ein Modulationssignal angelegt werden. Mit diesem Signal kann man die Amplitude der Mikrowellenenergie modulieren, die am Ausgang des Verstärkers 200 abgenommen und der Ausgangsleitung 65 zugeführt wird.

In der Figur 16 ist nun eine Mikrowellenröhre 31C mit ge-, kreuzten elektrischen und magnetischen Feldern gezeigt, die eine Modifikatbn der Mikrowellenröhren 110 ist. Die Mikrowellenrfhre 310 unterscheidet sich von der Röhre 110 in der Hauptsache durch den anderen Aufbau und der anderen Anordnung der Kathode 340, während alle anderen Teile der Röhre 310 genauso wie die entsprechenden Teile der Röhre 110 aufgebaut und angeordnet sind. Daher sind für diejenigen Teile, in denen die Röhren 110 und 310 übereinstimmen, die gleichen Bezugsziffern verwendet worden, nur daß die Bezugsziffern für die Röhre 310 Jeweils mit einer 3 beginnen. Die Kathode 340 der Röhre 310 weist eine Kathodenanordnung 341 auf, die konisch ausgebildet ist. Das größere Ende der konischen Wandung 341 weist nach oben, während das kleinere Ende der konischen Wandung 341 nach unten zeigt. Genauer gesagt ist die konische Wandung 341 als Kegelstumpf ausgebildet, dessen Längsachse mj^t der Längsachse der Anode 311 und der Längsachse der Mikrowellenröhre 310 zusammenfällt.

Am oberen Ende der Kathode 341 ist eine Endwand 342 vorgesehen, deren Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser am oberen Ende der Kathodenwandung 341 ist. Diese End«

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wand ist mit einem nach oben gerichteten Flansch 34?a versehen, der in das Ende der ^Kathoder.wandung 341 hineinpaßt und dort mit der Kathodenwandung verschweißt ist. An der oberen Kante des Flansches 342a ist ein Flansch 342b angeordnet, der seinerseits einen nach eben gerichtetm Flanch 342c trägt. Der Flansch 342c umgreift den daneben liegenden Isolator 345. Dadurch wird die Zentrierung der Kathoden 340 erleichtert. In der Mitte der Endwandung 342 befindet sich ' eine Öffnung, in die die Buchse 343 eingesetzt i?>t. Die Endwandung 342 ist an der Buchse 343 befestigt und dient ebenfalls dazu, die Zentrierung der Kathode 340 bezüglich der Röhre 310 zu erleichtern.

Am unteren Ende der Kathodenwandung 341 1st eine weitere Endwand 382 angeordnet, die einen nach oben ragenden Flansch 382a aufweist. Der Flansch 382a paßt in das daneben liegende Ende der Kathodenwandung 341 hinein und ist dort verschweißt. Die obere Kante des Flansches 382a trägt einen nach innen gerichteten Flansch 382b und wirkt mit der zugeordneten Buchse 342 zusammen, mit der er mechanisch und elektrisch verbunden ist. Die äußere Kante der Endwandung 382 ist mit einem nach unten gerichteten Flansch 382c versehen, der da? daneben 3 legende Ende des Isolators 345 umgreift, so daß das untere Ende der Kathode 340 gegenüber der Mikrowellenröhre 310 zentriert werden kann. Die obere Buchs· 343 ist mit einer zentralen Öffnung versehen, in das das untere Ende des Leiters 344 eingesetzt 1st. Da3 untere Ende des Leiters 344 1st mit der Buchse 343 elektrisch und mechanisch verbunden. Die untere Buchse 343 ist »it einer zentralen öffnung versehen, in die der Isolator3 57

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eingesetzt ist. Der Isolator 357 trägt ebenfalls eine zentrale Öffnung, in die der Leiter 355 eingesetzt ist. Der Leiter 355 verläuft durch die zugeordnete Buchse

345 sowie durch die zugeordnete Isoliermuffe 364 hindurch nach unten.

^Die Kathodenwandung 341 1st mit einem porösen Sinter-Überzug 346 versehen, der mit irgend einem Oxid getränkt ist, das leicht Elektronen abgeben kann. Wenn man also die Kathode 340 aufheizt, emittiert der überzug 346 von s*iner äußeren Oberfläche Elektronen. Es ist günstig, wenn man den Überzug 346 mit einer Anzahl von nach außen ragenden Vor sprttngen ( nicht gezeigt ) versieht, die den bereits beschrie-

347 beneη Vorsprüngen gleich sind* Die Vorsprünge des Überzugs

346 sind gegenüber den Anodensegmenten 315 und den Stäben 330 genauso orientiert, wie es bereits in Verbindung mit den Vorsprüngen 147, den Anodensegmenten 115 und den Stäben beschrieban worden ist.

Die Kathode 340 ist eine indirekt geheizte Kathode. Daher ist.innerhalb der konischen Kathodenwandung 341 ein Heizelement 351 angeordnet, das als Heizwendel ausgebildet ist und sich fast die gesamte Kathodenwandung 341 entlang erstreckt. Zwischen der Heizwendel und der Inneren Oberfläche der Kathodenwandung 341 ist ein kleiner Abstand belassen worden* Die einzeihen Windungen des Heizelementes 351 haben einen Durchmesser, der von oben nach unten abnimmt. DIe^. ' äußeren Oberflächen des Heizelementes 351 liegen dabei auf * einem Konus, der etwas kleiner als die Kathodenwandung 341

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ist. Das obere Ende des Heizelementes 351 ragt mit seinem äußeren Ende 352 in das untere Ende des Leiters 344 hinein und ist mit dem Leiter mechanisch und elekttisch vertandsn. Das untere Ende 354 des Heizelementes 351 ragt nach unten in das obere Ende des Leiters 355 hinein und ist dort ebenfalls mechanisch und elektrisch verbunden.

Die Mikrowellenröhre 310 kann sowohl in dem Oszillator 100 als auch in dem Verstärker 200 verwendet werden, die beide bereits beschrieben worden sind. Wenn die Mikrowellenröhre 310 mis Verstärker geschaltet ist, so wird die Ausgangsleitung 65 aus Figur 2 mit dem oberen Ende der Röhre 310 verbunden, also dort, wo der Abstand zwischen der Kathode 340 und der Anode 311 am kleinsten ist. Man hat gefunden, daß die Ausgangsleitung des Oszillators durch die Verwendung der Mikrowellenröhre 310 merklich erhöht wird. Wenn man die Röhre 310 in dem Verstärker 200 nach Figur 15 \*erwendet, wird die Eingangsleitung 210 nebst den weiteren zugehörigen Elementen mit dem unteren Ende der Mikrowellenröhr? 310 aus Figur 16 verbunden, also mit demjenigen Ende der Röhre 310, an dem der Abstand zwischen der Kathode 340 und der Anode 311 den größten Abstand hat, und somit an demjenigen Ende, an dem der Durchmesser der Kathode 340 am kleinsten ist. Die Ausgangsleitung 65 wird zusammen mit den zugehörigen Elementen mit dem oberen Ende der Röhre 31o aus Figur 16 verbunden, also mit dem Ende, an dem der Abstand zwischen der Kathode 340 und der Anode311 am kleinsten und somit der Durchmesser der Kathode 340 am größten ist. Verwendet man die Mikrowellenröhre 310 in einem Verstärker 200, so

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ist dis .erzielbare Verstärkung ■gr'oiinr al·.- bsi ei stärker, dar dl® Mikrowellenröhr& 110 ve

In den. Figuren .17 bis. 21 1st »ins- weitpr©"Abmndlfing s-tnsr Mikrowellenröbre mit gekreuzten «liktrliefeeR und magnetisch» Feldern gezeigt, die nach der Erfindung aufgebaut 1st. Die Mikrowellenröhre ist in einem Oszillator ■'eingesetzt, der mit 400.bezeichnet ist, während di* Mikrowi-ll-sisrölirp selbst die Bezugsziffer 410 trägt. Wis besonderη aus den Figuren 18 bis 21 hervorgeht, weist die Mikrows-llenröhre 410 eine Anod& 411 auf, farner zwei Polstück© 420 wnA 42Qa, f»iß* Anzahl von Stäben 4Π0, eine Kathode 440, Oliven Wi?-r;h,-??.lw,lrlia.ng3raum 430 -sowie Endstück© 460 und 470. Die Änödc 111 ist au« einem Metall hergestellt, 'das sowohl den «lekti^?idh.«n} Strom al,;ä auch ale Wärme gut leitet» Ein besonder? günstiges Material für di« Herstellung der Anode 431 ist Kupfer. Die Anodn 411 ist im wösantliahen zylindrisch aufgebaut und ist mit einer asi*l verlaufertrisii öffnung versehen. Der Durchmesser an den Enden asr Öffnung iit größer, so daß sich innere Endwandungen 413 unJ 414 irgebsn. Der Innendurchmesser dieser Anodenöffnung ist. direkt art den Eüdiea der Anoden 411 poch größer gewühlt, κο datf gicfc S'Jiivrre'-Endwas-düngen 413a-udn 414 - ergeben. Die innere. Ofcvrflätrh«· deejenig^n Anodenteiles, der zwischen den'be-ii.«r- In-T^r «-n Endwar.dur.e-sr. 413 »and 414 ^T legt,' ist mit einer Ä:i?.s-2tT ν?»·η Esial.... verlauf »Eden Anodensagment-en 415 versehen, d"I^-^i ^r, radial r.%cn ixim-zx in den axial verlaufenden Kaum inr-^rhslb 1er AnMa 411 erstracken, 3wisch«5n den Segmenten befindet € ich eine äni^prBchsna^ Anzahl von ajnial verlaufenden Anau9nv?rti*-f'i-:igez. 416, In d^m i

Ausführungsbeispiel -Ist die inoie 411 mit 15 909829/O8S8

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s!3-gm©nten415 und mit 15 Vertiefungen 416 versehen. J#-ies der Ancdensegmente 415 weist eine axial verlaufende innere Oberfläche 417 und zwei nach außen gerichtete Seiter.waniangen auf, die mit den Seitenwandungen 418 d?r daneben liaganden Anoden3egmente 415 jeweils durch Außenwandung"«η 419 verbunden ssind. Die Wandungen 418 und 419 begrenzen die zugeordneten Vertiefungen 416. Die Abmessungen dsr inneren Oberflächen 417 in Umfangsrichtung sind merklich kleiner als die Tiefe der Vertiefungen 416 in radialer Richtung und außerdem merklich kleiner als der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen zwei nebeneinanderllegenden inneren Oberflächen 417.

Um während des Betriebes der Mikrcwellenröhrs 410 die Wärme von der Anode 411 abführen zu können, sind an der Außenwandung 412 der Anode meherer Kühlrippen 429 angeordnet, die radial nach außen verlaufen. In der Figur 17-sind 8 Kühlrippen 429 gezeigt, die in gleichmäßigem Abstand hintereinander angeordnet sind. Die Kühlrippen 429 sind aus einem Material wie beispielsweise Kupfer hergestellt, das die Wärme gut leitet. Die Kühlrippen 429 sind an der Außenwandung 412 hart verlötet, so daß eine mechanische Verbindung entsteht, dia einen guten Wärmeübergang ermöglicht. Die Form der Kühlrippen 429 ist so gewählt, das sie in ein Gehäuse 405 für die Mikrowellenröhre

410 hineinpassen. Es ist günstig, wenn man Maßnahmen trifft, um ein Kühlmittel, wie beispielsweise ein :· utittstram, durch das Gehäuse 405 hindurchzuschicksn, so dan der Luftstrom auch über die Kühlrippen 429 streicht und die Wärme von der Anode

411 und den anderen Teilen der Mikrowellenröhr® 410 abführen kann. Am oberen Teil der Anode 411 igt ©ine Öffnung vorgesehen,

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in die das Ende eines Rohres 427 eingesetzt ist. Dieses Rohr dient dazu, die Räume innerhalb der M.ikröwel 1 earöhre zu evakuieren, wie es bekannt ist.

'Am oberen Ende der Anode 411 ist ein Polstück 420 montiert, dessen unterer Teil 421 zylindrisch, ausgebildet ist und am oberen EM© eine nach außen gerichtet β¹ Flansch 422 trägt, der auf der äußeren Endwandung 413a der Anode 411 aufliegt und dort taechansich und elektrisch mit der Indw&ßdung verbunden ist. Das Polstück 4.20 ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Das Pclstück 420 dient dazu, das magnetieehe Gleiehfeld innerhalb des Wechselwirkungsraumes 450 au formen und es in diesem Raum hinein zu konzentrieren. Das andere Polstück 420A ist am unteren Ende der Anode 411 angeordnet. Es-weist'einen asrlindrischen Teil 421Ä auf, der sich in die axial verlaufende Öffnung in der Anode 411 erstreckt und am unteren Ende einen nach oben iagenden Flansch 422A aufweist, der in das untere Ende der Anode 411 eingesetzt ist. Der Flansch 422Ä legt sich gegen die äußere Indwandung 414a an, so daß sich zwischen der Anode 411 und dem Polstück42OA eine-gute mechanische'Verbindunp sOTie eine vakuumdichte Abdichtung ergibt₀ Es sei bemerkt, daß auch das Polstück 420Ä aus einem Material wie beispielsweise Eisen, hergestellt ist, das eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Auch das Polstück 420A wird zur Formung d&s magnetischen Gleichf elde-3 innerhalb des .Wecnselwirkungsraume-s 450 verwendet.

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Innerhalb der Anode 411 sind zwei Platten 425 und 426 vorgesehen. Die Platte 425 ist etwas oberhalb der Endwandung 413 angeordnet, während die andere Platte 426 etwas unterhalb der inneren Endwandung 414 und innerhalb einer Öffnung 423A des Polstückes 42OA angeordnet ist. Die Platte 426 ist in der Öffnung 423A des Polstückes 42OA befestigt. Die Platten 425 und 426 sind mit Öffnungen versehen, die aufeinander ausgefluchtet sind. In diese Öffnungen sind die entsprechenden Enden der Stäbe 430 eingesetzt und dort mechanisch und elektrisch mit den beiden Platten 425 und verbunden, so daß die Stäbe auch mit dem Polstück 420A mechanisch und elektrisch verbunden sind. Die Anzahl der Stäbe entspricht der Anzahl der Vertiefungen 416, so daß insgesamt 15 dieser Stäbe 430 vorhanden sind. Jeder dieser Stäbe ist bezüglich der zugeordneten Vertiefungen 416 ( siehe hierzu auch Figur 20 ) zentral angeordnet, jedoch liegen die inneren Kanten 43OA eines jeden Stabes gegenüber den inneren Oberflächen 417 der Anodensegmente 415 etwas ^©iter außen. Die Stäbe 430 sind als Kreiszylinder ausgebildet. Die Durchmesser der Stäbe 430 betragen etwa die Hälfte der Breite der zugeordneten Vertiefungen 416.

Um nun in dem Wechselwirkungsraum 450 innerhalb der Anode 411 ein axial verlaufendes magnetisches Gleichfeld hervorzurufen, sind zwei Magnetspulen 431 und 435 ( Figur 17 ) vorgesehen. Die Magnetspule 431 ist dabei um den oberen Teil der Mikrowellenröhre 410 und die andere Magnetspule 435 um den unteren Teil der Mikrowellenröhre 41C angeordnet. Die Spulen 431 und 435 haben konische Gestalt und sind aus einem elektrisch leitenden Draht gewickelt. Die Spulen sind um

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magnetische Joche 432 und 436 herum angeordnet, die als Zylinder ausgebildet und in die Öffnungen der zugehörigen Spulen eingesetzt sind. Der Durchmesser der inneren Öffnungen der beiden MagnetJoche 432 und 436 gleicht dem äußeren Durchmesser der Anode 411 oder ist etwas größer. Die Enden der Anode 411 sind teleskopartige in die zugehörigen Magnetjeehe 432 und 436 eingeschoben. Die MagnetJoche 432 und 436 sind außerdemmit nach außen gerichteten Flanschen 433 und 437 versehen, durch die die MagnetJoche 432 und 436 über das Gehäuse 405 miteinander verbunden sind. Es sei bemerkt, daß die Polstücke 420 und 420a, die magnetischen Joche 432 und 436, die Flansche 433 und 437 sowie das Gehäuse 405 alle aus Metallen mit einer hohen magnetischen Permeabilität hergestellt sind, so daß bei der Erregung der Magnetspulen 431 und 435 ein starkes und gleichförmiges magnetisches Gleichfeld zwischen den Polstücken 420 und 420A entsteht, das axial verläuft.

Der Schaltkreis zum Erregen der Spulen 431 und 435 verläuft von der Leitung 60 der Stromversorgung 51 zum Eingangsanschluß 401, an der der eine Anschluß der Magnetspule 431 angeschlossen ist. Das andere Ende der Magnetspule 431 ist durch eine Leitung 434 mit einem Ende der Magnetspule 435 verbunden, deren anderes Ende durch eine Leitung 438 bei 439 an die Kühlrippe 429 angeschlossen 1st. Die Kühlrippe 429 steht in direkter Verbindung mit der Anode 411. Der Strom durch die Magnetspulen 431 und 435 ruft ein magnetisches Gleichfeld innerhalb der Elektronenröhre 410 hervor.

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In den dwrcfe die Anode 411 begrenzten, sich axial er*-trek»-: - ->_:. kenden Hawaii ist eine Kathode 440 eingssüist· Die Kath&ie 440 enthält eine zylindrische Wand 41$, deren Achs» mit der Achs® d&r Anode 411 zusammenfällt. Da« obere ltd· der Kathodemntnd 441 ist mittels «liier Stirnwand 442 voSlstlndlg verschlossen. Die Stirnwand 442 ist Mit «ine« nach unten gerichteten Flansch 442a versehen, der das Ende der Kathodenwand 411 umgreift und dort alt ihr verschweift* ißt. Das unters Ende der Kathodenwand 411 1st ebenfalls Kittel« einer

ren weitet Stirn rand 442 vollständig verschlossen. Diese zweite Stirnwand 1st ebenfalls mit eine« nach oben gerichteten Flansch 442a versehen, der das untere Ende der Kathodenwand 441 umgreift und dort mit ihr verschweißt 1st. Die Kathodenwand und die beiden Stirnwinde 442 sind aus einem warmfetten Material hergestellt, das elektrisch leitet. Das bevorzugte Material hierfür ist Nickel.

Die äußere Oberfläche der zylindrischen Wasd 441 ist mit eine« porösen Sintertiberzug 446 über? ο gen, der mit einen OxJd imprägniert ist, das !sieht Elektronen emittiert. Venn nan die Kathode 440 aufhellt, werden daher von der auf·?ren Oberfläche des Überzugs 44· !Elektronen emittiert. Wie man besonders der Figur 20 entnehmen kann, ist der überzug 446 »it einer Ansahl von nach außen ragenden Versprangen 447 versehen, die jeweils nach auien zusammenlaufende Seitenwinde aufweise·, dl· im Utafamgerichtunf mittel« äußerer Oberflächen 448 «iteimaader verb*»4*n sind. Zwischen zwei n«b#n«in*nderlisgs&d·» Kathodsiivorspvüagsii 447 befinden sich daher Zwischenräume 449. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Ab-

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messungen einer jeden äußeren Oberfläch© 448 in.üafangs-. richtung etwa gleich den Abmessungen des Zwi^eherirauTies 449 zwischen zwei nebeneinander liegenden Vor-sprü^Eren 447. Die Abmessungen der äußeren Oberflächen 448 in Umfang»- richtung sollen etwa 25 % bis 60 % des Abstanden betragen, um den die Mitten zweier nebeneinanderliegender Oberflächen 448 in Umfangsrichtung auseinanderliefen. In radialer Richtung sind die Abmessungen für die Vorsprünge 447 so gewählt, daß sie mehr als 20 % des Abstandes zwischen der Anode 411 und dem Überzug 446 der Kathode 440 betragen. Die Anzahl der Vorsprünge 447, die auf dem Überzug 446 vorgesehen sind, ist gleich der Anzahl der Anodensegmente 415, so daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Überzug 446 mit 15 Vorsprüngen 447 ausgestattet ist. Die äußeren Oberflächen des Überzugs 446 begrenzen zusammen mit den inneren Oberflächen der Anode 411 den Wechselwirkungsraum 415, der zwischen diesen Oberflächen angeordnet ist. In diesem Wechselwirkungsraum tritt eine Wechselwirkung zwischem dem vom Überzug 446 emittierten Elektronen und den elektrischen und magnetischen Feldern auf, die zwischen der Anode 411 und der Kathode 440 vorhanden sind. Die Vorsprünge 447 wirken mit den Anodensegmenten 415 und den Stäben 430 auf solche Weise zusammen, daß sich innerhalb des Wechselwirkungssraurces 450 der Mikrowellenröhre 410 eine besonders günstige Verteilung der verschiedenen Felder einstellt, aus der sich günstigere Betriebseigenschaften für die Röhre 410 ergeben. Eine besonders günstige Wirkung der besonderen I οrm ήes Überzugs 446 besteht darin, daß die Aufheizung der Kathode 440 durch zurückprallende Elektronen sehr klein gehalten wird. Die Elektronen, die

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zum Anfachen der Schwingung besonders günstig sind, werden von den Vorsprüngen 447 emittiert, während die störenden Elektronen von den Zwischenräumen 449 zwischen den Vorsprüngen 447 herkommen. Dadurch wird die Emission der günstigen Elektronen unterstützt und die Emission von störenden Elektronen unterdrückt.

Zusätzlich sind die Mitten eines jeden Vorsprungs 447 gegenüber den Mitten der zugehörigen Anodensegmente 415 in Umfängst richtung versetzt. Genauer gesagt, sind die Mitten der Vorsprünge 447 im Uhrzeigersinn um eine Entfernung verdreht, die etwa 40 % des Abstandes zwischen den Mittellinien zweier nebeneinanderliegender Anodensegmente 415 in Umfangsrichtung beträgt. Diese Versetzung der Vorsprünge 447 im Bezug auf die zugehörigen Anodensegmente 415 liegt mit Vorzug zwischen O % und etwa 45 % des Abstands zweier nebeneinander!legender Anodensegmente 415· Günstiger ist ein Bereich zwischen 25 % und 45 % während die günstigsten Ergebnisse bei einer Versetzung erzielt werden, die zwischen 35 % und 45 % des Abstandes zwischen zwei Anodensegmenten 415 beträgt. Weiterhin sei bemerkt, daß dl· Versetzung In derjenigen Richtung geschieht, die die Elektronen einschlafen, wenn *Ie von den*Vorsprangen 447 emittiert werden. Schließlich kann man noch sehen, dafl die elektronen emittierend« Schicht 446 durch die inneren Stirnwandungen 413 und 414 der Anode begrenzt sind. Die Kathode 440 ist gegen über der Anode 411 und den Stäben 430 sorgfältig zentriert.

^Kathode 440 1st eine Indirekt geheizte Kathode. Demzufolge ist innerhalb der Kathodenwandung 441 ein Heizelement

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451 angeordnet, das als Wendel ausgebildet i«t tnd mater Einhaltung eines kleinen Abstandes von der inneren Oberfläche der Kathodenwandung 441 die ganze Wandung 441 entlanglauft. Das obere Ende des Eaizelementes 451 verläuft bei 452 nach unten durch die Mitte des Heizelementes 451 hindurch, und außerdem durch eine Offnung 442b, in der unteren Endwandung 442. Von dieser Öffnung in der unteren Endwandung 442 hat da,s Ende 452 des Heizelementes einen gewissen Abstand, so daß es gegen die Endwandung 442 isoliert ist. Das untere Ende des Heizelementes 451 läuft bei 454 nach unten durch eine öffnung in der unteren Endwandung 442 hindurch und ist mechanisch und elektrisch mit dieser Endwandung verbunden. Um eine elektrische Verbindung zur Kathode 440 herzustellen, läuft das Ende 454 des Heizelementes nach unten in eine Öffnung im unteren Ende eines Leiters 455 hinein und 1st dort mechanisch und elektrisch am Leiter455 befestigt. Somit steht der Leiter 455 sowohl mit der Kathode 440 als auch mit dem einen Ende des Heizelementes 451 in elektrischer Verbindung· Unterhalb der unteren Endwandung 442 ist ein keramischer Isolierblock 443 angeordnet, der nach unten in eine öffnung 423A Ln der Mitte dee Polstückes 42Of> hineinragt. Der Isolator 443 1st mit Vorzug aus Keramik hergestellt und mit öffnungen versehen, die zur Aufnahme des Endes 452 des Heizelementes 451 und zur Aufnah«· de* Leiter 455 bestimmt sind. Das untere Ende des Isolators 443 liegt auf einem Ausgangsanschluß 456

, und im besonderen auf einen nach außen gerichteten Flansch des Ausgangsanschlusses 456. An dieser Stelle ist das untere Ende 456a am oberen End«/452 des Heizelementes elektrisch und mechanisch angeschlossen. Am unteren Ende des Ausgangsanschlusses 456 1st ein zweiter nach außen gerichteter Flansch 456b angeordnet, der ausreichend weit unter dem unteren Ende

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der Anode 411 liegt. Schließlich ist das untere Ende des Leiters 455 mechanisch und elektrisch mit einer Ausgangsklemme 458 verbunden.

Das obere Ende der Mikrowellenröhre 410 ist durch ein Endstück 460 hermetisch verschlossen, das im besonderen als Dichtung zwischen dem Polstack 420 und einem Ausgangsleiter 444 dient, der durch eine Öffnung 423 zentral hindurchverläuft. Die Hochfrequenzenergie wird durch eine Platte 445 ausgekoppelt, die von der Platte 425, die die Stäbe haltert, nur einen geringen Abstand hat. Die Platte 445 ist somit für die Mikrowellenenergie kapazitiv an die Platte 425 angekoppelt· Die Platte 445 1st kreisförmig ausgebildet. Ihr Mittelpunkt liegt auf der Längsachse der Mikrowellenröhre 410. Von der Mitte der Platte 445 verläuft der Leiter 444 nach oben und durch die Öffnung 423 in dem Polstück 420 hindurch. Der Lei·« ter 444 ragt noch über das obere Ende des Polstückes 420 hinaus und trägt einen Leiter 444a der durch eine Ausgangsklemme 453 hindurchgeht und mit dieser Ausgangsklemme mechanisch und elektrisch verbunden ist· Der Endbauteil 460 weist eine Dichtung 461 auf, die im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Die Achse der Dlchtung461 fällt mit der Achse der Anode 411 zusammen. Die Dichtung 461 ist alt Vorzug aus einer Fernlco-Legierung hergestellt, die sich leicht sowohl mit dem Polstück 420 als auch mit keramischen Körpern verschmelzen läßt. Das untere Ende der Dichtung 461 trägt eisen nach außen gerichteten Flansch 462, der um das untere Ende herumläuft und auf der äußeren Wand des Polstackes 420 aufliegt. Dort ist der Flansch hermetisch angeschweißt. Das obere Ende der Dichtung 461 weist einen Flansch 463 auf^derjäas untere Ende eines Isolators

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umgreift. Der Isolator 464 ist mit Vorzug aus Keramik hergestellt und hat eine zylindrische Gestalt. Außerdem ist er mit einer Öffnung versehen, durch die der Leiter 444 hindurchgeht. Der Leiter 453 am oberen Ende des Leiters 440 ist hermetisch mit dem oberen Ende des Isolators 464 verschmolzen. Hierzu wird eine zweite Dichtung 445 benutzt. Damit ist der Aufbau des Endstücks 460 fertig. Der zweite Endbauteil 470 ist am unteren Ende der Anode 411 angeordnet. Der Endbauteil 470 weist eine Dichtung 471 auf, die mit Vorzug aus einer Fernico-Legierung hergestellt 1st , und somit leicht sowohl mit dem metallischen Polstück 420a als auch mit keramischen Körpern verschmolzen werden kann. Die Dichtung 471 enthält einen radial nach außen laufenden Flansch 472, der in einekomplementär ausgebildete Vertiefung 424* im unteren Ende des Polstückes 42Oa eingesetzt ist. Der Flansch 472 ist mit dem Polstück 42Oa mechanisch und vakuumdicht verbunden. Von der Dichtung 471 ragt ein Flansch 473 nach unten, der «inen Isolator 474 aus Keramik vollständig umgibt. Der Flansch 473 ist vakuumdicht mit dem Isolator 474 ▼erschaolzeit· Der Isolator 474 umgibt seinerseits den Leiter

und haltert Ihn· Der Isolator 474 1st aa unteren Ind« alt dta nach auftei ragend·* Flansch 456b vakuumdicht verschmolzen. Auf dl· unter· Oberfläche d·· Flansch·« 456h 1st •In weiterer avlindriacher Isolator 475 aufgesetzt und dort vakuumdicht angeschaolzeii, durch den das untere Ende des Leiters 455 hindurchgeht· Schließlich 1st noch eine weitere Dichtung 476 vorgesehen, die das untere Ende des Isolators 475 und den Leiter 488 mechanisch miteinander verbindet und vakuumdicht abschließt,

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Wie man sieht, dichtet jeder Endbauteil 460 und 470 das zugehörige Ende der Mikrowellenröhre 410 hermetisch ab. Gleichzeitig sorgen diese Endbauteile dafür, daß die einzelnen Teile elektrisch angeschlossen werden können, wo es notwendig ist, während andere Teile elektrisch voneinander isoliert bleiben. Weiterhin ist es häufig günstig, zwischen die Oberflächen, die sich berühren, Dichtungsringe oder ähnliches zulegen, sofern diese Oberflächen aus verschiedenen Materialien hergestellt sind. Das ist aber bekannt.

Nun soll in Verbindung mit der Figur 17 im einzelnen beschrieben werden, wie die Mikrowellenröhre 410 in den Oszillator 400 eingesetzt werden kann. Hierzu ist ein Rohrleiter 407 aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen. Es ist günstig, hierfür Aluminium zu verwenden. Der Rohrleiter 407 weist einen Innendurchmesser auf, der etwa größer als der Außendurchmesser der Anode 411 1st. Der Rohrleiter 407 ist teleskopartig über das obere Ende der Anode 411 herübergeschoben und ist dort mit Ihr elektrisch verbunden. Der Rohrleiter 407 verläuft innerhalb des oberen Magnetjoches 442 und schließt mit dem äußeren Ende dieses Joches ab. Das äußere Ende des Leiters 453 ist mit einem Gewiade versehen, und ist mit dem unteren Ende eines Ausgangsverbindungsstückes 402 verschraubt, das von dem Leiter 453 aus nach oben verläuft. Das Ausgangeverbindungsstück 402 1st daher mit der Platte 445 verbunden, die kapazitiv an die Stäbe 430 angekoppelt ist. Der abgestimmte Hohlraum für den Oszillator 400 ist durch den Räum zwischen den inneren Oberflächen der Flansche 422 und 422a der Polstücke 420 und 420a begrenzt, sowie durch die Anode 411

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und die Stäbe 430 , die einen Abschnitt einer Koaxialleitung bilden . Diese Übertragungsleitung ist bezüglich der Stäbe 430 durch die Polstücke 420 und 420a verlängert, so daß sich in dem Raum zwischen den Inneren Oberflächen der Flansche und 422a eine stehende Welle ausbilden kann.

Die Hochfrequenzleistung des Oszillators 400 tritt zwischen der Anode 411 und den Stäben 430 auf. Die Anode 411 ist direkt mit dem rohrförmigen Außenleiter 407 verbunden, während die Stäbe 430 kapazitiv an das Ausgangsverbindungsstück 402 ge* koppelt sind. Die kapazitive Kopplung verläuft über die Platte 425, an der die Stäbe gehaltert sind, die Platte 445, den Leiter 444 und das Anschlußstück 453. Mit der Anode 411 und den Stäben 430 sind zwei koaxiale Ausgangsleiter 480 und 490 verbunden,die zur Ausgangsleitung 65führen, genauer gesagt, zum Außenleiter 66 und zum Innenleiter 67 zu dieser Ausgangsleitung. Hierfür ist der Ausgangsleiter 480 kapazitiv an den Rohrleiter 407 angeschlossen, und zwar dadurch, daß diese beiden Leiter teleskopartig ineinander geschoben sind. Zwischen diese beiden Leiter 480 und 407 1st ein kapazitiver Koppler 485 eingesetzt, der eine Muffe 486 aus einem synthetischen Kunststoff enthält. Als Material hierfür 1st ein

Polytetrafluorethylen wie Teflon besonders geeignet. Das obere des Rohrleiters 480 ragt in eine öffnung 66a hinein. Das obere Ende Ende/des Leiters 480 ist mit einem nach außen gerichteten Flansch 481 vergehen, der elektrisch und mechanisch mit dem Außenleiter 66 verbunden Ist.

Der Innerifeiter 480 greift federnd am Anschluß4O2 an. Der Innenleiter 480 ist oben mit einem Vorsprung 491 versehen, der ein Gewinde trägt, und durch eine Öffnnung im Innenleiter 67 hindurchragt. Dieser Vorsprung 491 ist in einer komplementär ausgebildeten Öffnung in einem Isolator 492 angeschraubt.

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Der Isolator 492 ist mit Vorzug aus einem synthetischen Kunststoff hergestellt. Besonders geeignet 1st hier ein Polytetrafluoraethylen, wie beispielsweise Teflon. Der Isolator 492 wird in seiner Stellung gegenüber dem Ausbenleiter 66 mittels seiner Schraube 493 festgehalten, die in eine öffnung in dem Isolator 492 eingeschraubt ist. Durch die eben beschriebenen Verbindungen ist das Potential B⁺ der Anode 411 vom Außenleiter 66 der Aus- -gangsubertragungsleitung 65 abgetrennt, während die Hochfrequenzenergie zwischen dem Außenleiter 407 und dem Anschluß 402 zwischen die Leiter 66 und 67 der Ausgangsübertragungsleitung 65 angelegt werden kann.

Das Potential B" für die Kathode 440 sowie die Wechselspannung für das Heizelement 451 wird dem Oszillator 400 am unteren Ende der Mikrowellenröhr® 411 zugeführt, wie in Figur 17 zu sehen 1st. Hierfür, ist das Verbindungsstück 458, das an seinen äußeren Ende ein Gewinde trägt, in ein entsprechendes Gegengewinde einer Anschlussklemme 403 eingeschraubt, Di· Anschlußklemme 403 ragt nach unten noch aus dem unteren End· des MagnetJoches 446 heraus. Weiterhin ist noch ein Rohrleiter 408 vorgesehen, der aus einen elektrisch leitenden Material, vorauf»weise aus Aluminium hergestellt 1st. Der Innendurchmesser des Rohrleiters 408 1st etwas größer als der Außeadurebmesser der Anode 411. Der Rohrlei-JfJ ter 408 ist teleskopartif Otter das untere Ende der Anode ο» 411 herübergeschoben und 1st dort elektrisch mit ihr ver- <£> bunden. Der Rohrleiter 408 1st teleskopartig über das f? untere Ende der Anode 411 herübergeschoben und ist dort

JJ elektrisch mit ihr verbunden. Der Rohrleiter 408 ist somit BAD ORIGINAL

innerhalb ces unteren Magnetjoches 436 angeorinet und ragt nach unten etwas über das untere Ende rTes ■Vagrnotjoches heraus. Um nun au verhindern, daß iioehf t eq-ounizeaergie aus dem Oszillator 400 in die ?\ΐ\ζ>;-·]ϊο-τ-ige Stromversorgung eindringen kann, ist es günstig., ?wei FiIterkondensatoren HlS ?u verwenden, wie es in der 5 igur 1? dargestellt ist. Diese FiIterliondeiisatr-en v/erden zwischen die Klemme 403 und den Außenleiter 408 ger ί ehaltet .sowie zwischen- den Anschluß 453b und ueii l.äifrr-408, Jeder der Kondensatoren 488 ist aus zwei Metallfolien aufgebaut, zwischen die eine Isolierfolie gelegt ist. Diese Folien werden dann aufgewickelt, so daß ein Kondensator giosser Kapazität entsteht. Jeder Kondensator 588 weist einen Aus gangsanschluß 489 auf, der noch innerhalb des Kondensators mit einem Eingangsanschluß 489a verbunden ist. Die Anschlüsse 489 und 489a sind mit der einen Metallfolie verbunden, während die andere Metallfolie mit dem zweiten Eingang 489b verbunden ist. In der Figur 17 ist die Anschlußklemme 403 mit dem Eingangsanschluß 489a des einen Filterkondensators über eine Leitung 499 verbunden, während vom Rohrleiter 408 eine Leitung 495 zum anderen Eingang 489b dee Filterkondensators 488 führt. Der Ausgang des Filterkondensators 488 ist über die Leitung 61 mit der Stromversorgung 51 verbunden. Die Leitung 61 führt sowohl das Potential B"" als auch die Heizspannung für das Heizelement. Der Ausgangsanschluß 456b, der mit dem anderen Ende des Heizelementes 451 verbunden ist, ist über einen Leiter 496 mit dem Eingang 489a des anderen Filterkondensators 488 verbunden. Der Rohrleiter 408 ist mit dem anderen Einging 489b des zugehörigen Filterkondensators 488 durch einen Leiter

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497 verbunden. Der Ausgang 489 dieses Filterkondensators 488 steht über die Leitung 62 mit der Stromversorgung 51 in Verbindung, Die Leitung 62 ist mit dem anderen Anschluß der Stromversorgung für die Heizspannung verbunden.

Nimmt man den Oszillator in Betrieb, so wirken die Anoden und die Stäbe 430 innerhalb der Röhre 410 auf sdbhe Weise zusammen, daß ein Teil einer Koaxialleitung entsteht. Diese Ko axialeitung wird nach unten durch die Anode 411 und das Polstück 420a und nach oben durch die Anode 411 und das Polstück 420 verlängert. Diese so gebildete Koaxialleitung ist am oberen Ende dirch die Verbindung zwischen dem Flansch 422 des Polstückes und der Anode 411 abgeschlossen, während der Abschluß am unteren Ende dieser Koaxialleitung durch die Verbindung zwischen dem Flansch 422a des Polstückes und der Anode 411 bewirkt wird. Durch diese Abschlüsse&_eT Koaxialleitung entsteht ein abgestimmter Hohlraum, der die Betriebsfrequenz des Oszillators 400 bestimmt. Der Abstand zwischen den inneren Oberflächen der Flansche 422 und 422a ist der Hälfte der Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 400 äquivalent. Der rein mechanische Abstand zwischen diesen beiden Flächen ist jedoch der hohen Kapazität zwischen der Anode 411 und den Stäben 430 wegen merklich kleiner. Der Betrieb des Oszillators 400 aus Figur 17 hängt nur davon ab, daß über die Leitungen 60, 61 und 62 der erforderlichen Potentiale angelegt werden. Der Anoden strom der Röhre, der von 439 aus durch die Magne'pole 435 und 431 und anschließend in die Leitung 60 fließt, ruft das erforderlichemagnetisehe Gleichfeld in dem Wechselwirkungsraum 450 hervor. Dieses magnetische Gleich-

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feld verläuft im Wechselwirkungsraum 450 in axialer Richtung. Das elektrische Gleichfeld, das senkrecht auf der Achse der Röhre 410 steht, wird durch die Potentiale B und B" hervorgerufen, die über die Leitungen 60 und 61 an die* Anode und an die Kathode angelegt werden.

Hat man die Betriebspotentiale an den Oszillator 400 angelegt, so baut sich innerhalb der Röhre 410 eine stehende Welle auf, die zwischen den inneren Oberflächen der Polstückflanschen 422 und 422a durch den Wechselwirkungsraum 450 hindurchläuft. Man nimmt an, daß dies' stehende Welle einen elektrischen Feldanteil besitzt, der senkrecht auf der Achse der Mikrowellenröhre 410 steht und hauptsächlich zwischen der Anode 411 und den Stäben 430 konzentr ie.'t ist. Ein geringerer Anteil dieses elektrischen Hoch-, frequenzfeldes erstreckt sich zwischen der Anode 411 und der Kathode 440, während der Anteil der Feldenergie im elektrischen Feld zwischen den Stäben 430 und der Kathode 440 am geringsten ist. Weiterhin wird angenommen, daß mit der stehenden Hochfrequenzwelle ein magnetisches Hochfrequenzfeld verbunden ist, das ebenfalls senkrecht auf der Achse der Röhre 410 sowie senkrecht auf dem elektrischen Antal der Hochfrequenzwelle steht. Dieses magnetische Hochfrequenzfeld ist in der Hauptsache um die Stäbe 430 in den Anodenvertiefungen 415 herum konzentriert und ragt noch nach innen in den Wechselwirkungsraum 450 hinein, und zwar bis zur Kathode 440. Durch die Wechselwirkung mit den Feldern in dem Wechselwirkungsraum 450 beschreiben Elektronen, die von der Kathode 440 emittiert werden, spiralförmige Bahnen.

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Während ihres Weges zu der Anode 411 und zu den Stäben 430 geben die Elektronen einen Teil ihrer Energie an die stehende Hochfrequenzwelle ab, so daß die stehende Hochfrequenzwelle verstärkt beziehungsweise ihre Energie erhöht wird. Ein Teil der stehenden Hochfrequenzwelle wird dem Oszillator 400 durch die Ausgangsleitung 65 entzogen. Die Hochfrequenzwelle wird der Übertragungsleitung 65 durch die Kopplung zwischen den konzentrischen Rohrleitern 480 und 490 mit der Anode 411 und den Stäben 430 zugeführt. Hierbei steht der Leiter 480 durch den Koppler 485 kapazitiv mit der Anode 411 in Verbindung, während der Leiter 490 über den Anschluß 402 und das Verbindungsstück 453 sowie über den Leiter 444 und die Platte 445 kapazitiv an die Platte 425 angekoppelt ist, an der die Stäbe 430 gehaltert sind.

Es wurde oben bereits erklärt, daß die Hochfrequenzwellen in dem Oszillator 400 bezüglich der Röhre 410 axial verlaufen, und daß innerhalb der Röhre 410 keine radialen Schwingungen auftreten. Es gibt somit keine Schwingungsanteile, deren Ebene senkrecht auf der Achse der Röhrs410 stehen. Darüber hinaus ist der radiale Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Kathode 440 und dem äußersten Punkt der Wandung 419 in der Anodenvertiefung 416 kleiner als derjenige Abstand, der zum Anfachen einer stehenden Radialwelle bei der Betriebsfrequenz des Oszillators 400 erforderlich ist.

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Claims (5)

Ansprüche

1.Mikrowellenröhre mit gekreuzten elektrischen und magnetischen Feldern, mit einer Anode, durch die ein sich axial erstreckender Raum begrenzt ist und die Vertiefungen und Vorsprüage aufweist, die in den axialen Raum hineinragen, weiterhin alt einer aus einer Anzahl von Segmenten aufgebauten zweiten Anode, die in den axial verlaufenden Vertiefungen der ersten Änod© angeordnet ist, und mit einer Kathode, die in den Ra.um innerhalb der Anode eingesetzt ist, dadurch g e k & tm seich net, daß die Anoden elektrisch miteinander verbunden sind.

2. Mikrovelleni'öhris »ach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Segmente (130) der zweiten Anode von den Wänden (118, 119), die die Vertiefungen (116) begrenzen, eisen gewissen Abstand haben.

3. Mikrowellenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der zweiten Anode Stäbe (130) sind.

4. Mikrowellenröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennze lehnet , daß die Vorrichtungen, mit denen die beiden Anoden elektrisch miteinander verbunden sind, an den Enden der Anode auf solche Weise angeordnet sind, daß die Kurzschlußstücke mit den Anoden und der Kathode eine ab-

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geschlossene Koaxialleitung bilden, durch die die Betriebsfrequenz der Mikrowellenröhre bestimmt ist.

5. Mikrowellenröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden und die Kathode mit Anschlüssen versehen sind, an denen Hochfrequenzenergie aus dem axial verlaufenden Raum innerhalb der Bohre abnehmbar ist, daß diese Anschlüsse einem M^krowellenkoppler zugeordnet sind, der zwei Hochfrequenzeingänge aufweist, die mit den Anschlüssen für die Anoden und die Kathode verbunden sind, und der weiterhin zwei Ausgangsanschlüsse aufweist, die mit einem Hochfrequenzverbraucher verbindbar sind, daß der Koppler weiterhin zwei Gleichspannungsanschlüsse für die Zuführung der Betriebsspannungen für die Anoden und die Kathode aufweist, derart, daß der Gleichspannungsansehluß für die Anode direkt über einen der Hochfrequenzeingänge erfolgt, während der andere Gleichspannungseingang über eine Hochfrequenzdrossel mit dem Hochfrequenzeingang der Kathode verbunden ist, so daß zwischen dem zweiten Gleichspannungseingang und dem Hochfrequenzeingang der Kathode eine Verbindung besteht, und daß die Hochfrequenzeingänge und die Hochfrequenzausgänge kapazitiv miteinander gekoppelt sind.

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