DE1541031A1 - Electron tubes - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Elektronenröhren von der Art, bei welcher ein Strahlerzeuger so angeordnet ist, daß er einen Elektronenstrahl durch eine Reihe von elektromagnetisch gekoppelten Resonanzhohlräumen richtet.The invention relates to electron tubes of the type at which a beam generator is arranged so that he one The electron beam is directed through a series of electromagnetically coupled resonant cavities.
Es sind Röhren der erwähnten Art bekannt, bei welchen jeder Resonanzhohlraum einzeln abstimmbar ist, z.B. dadurch, daß ein Abstimmkern durch die Wand des Hohlraumes eingeschraubt oder ein biegsamer Teil der Hohlraumwandung verformt wird. Diese Mittel können jedoch bei höheren Frequenzen nicht an-There are known tubes of the type mentioned, in which each Resonant cavity can be tuned individually, e.g. by screwing a tuning core through the wall of the cavity or a flexible part of the cavity wall is deformed. However, these means cannot be used at higher frequencies.
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gewendet werden und Röhren, die für den Betrieb in den oberen Bereichen des X-Bandes und des K-Bandes des Mikrowellenfrequenzspektrums bestimmt sind, sind gewöhnlich nicht mit Abstimmorganen versehen.and tubes required for operation in the upper ranges of the X-band and the K-band of the microwave frequency spectrum are determined are common not provided with voting bodies.
Für die Erfindung wird eine Hohlraumanordnung von einer Art verwendet, deren Ausbreitungscharakteristik in einem Aufsatz mit dem Titel "Propagation Characteristics of Slow-Wave Structures Derived From Coupled Resonators" von E, Belohoubek untersucht worden ist, der in der RCA Review, vom Juni 1958 auf Seite 283 - 31o veröffentlicht worden ist.For the invention, a cavity arrangement of a Art, whose propagation characteristics are described in an essay entitled "Propagation Characteristics of Slow-Wave Structures Derived From Coupled Resonators "by E, Belohoubek, who in the RCA Review, of June 1958 on pages 283-310.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß infolge der engen Kopplung zwischen den einzelnen Hohlräumen einer Anordnung dieser Art die Anordnung als Ganzes dadurch abgestimmt werden kann, daß die Endwand des Endhohlraumes verformt wird. Wenn eine solche Anordnung, die auf diese Weise abgestimmt ist, in eine Elektronenröhre eingebaut wird, ist es möglich, eine ausreichende Veränderung in der Betriebsfrequenz der Röhre zu erzielen, um eine Erweiterung der Toleranzen der körperlichen Abmessungen der sehr kleinen Bauelemente der Röhre zu ermöglichen, wodurchThe invention is based on the knowledge that due to the close coupling between the individual cavities a Arrangement of this kind the arrangement as a whole can be tailored by adding the end wall of the end cavity is deformed. If such an arrangement based on this Way is tuned, built into an electron tube, it is possible to make a sufficient change in the operating frequency of the tube to achieve an extension the tolerances of the physical dimensions of the very small components of the tube, thus allowing
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die Röhre Im Gebrauch vielseitiger und weniger teuer wird und ferner leichter hergestellt werden kann.the tube becomes more versatile and less expensive in use and also more easily manufactured.
Erfindungsgemäß werden diese Vorteile durch eine Anordnung erzielt, bei welcher die Anordnung von Hohlräumen durch den Zusammenbau leitender Platten gebildet wird, von denen jede eine öffnung für den Elektronenstrahl aufweist, welche öffnungen sich in Ausfluchtung miteinander befinden, wobei mindestens jede Zwischenplatte eine zweite öffnung besitzt, die eine direkte elektromagnetische Kopplung zwischen den Hohlräumen bildet, und mindestens eine der Endplatten mit Mitteln zu ±rer Verformung für die Abstimmung der Anordnung versehen ist. Nachfolgend wird eine erfindungsgemässe Röhre beispielsweise in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung beschrieben und zwar zeigen:According to the invention, these advantages are achieved by an arrangement is achieved in which the array of cavities is formed by assembling conductive plates, of which each has an opening for the electron beam, which openings are in alignment with one another, with at least each intermediate plate having a second opening, which have a direct electromagnetic coupling between the Forms cavities, and at least one of the end plates with Means for ± rer deformation for the coordination of the arrangement is provided. A tube according to the invention is described below, for example in connection with the accompanying drawing described and show:
Fig. 1 eine Ansicht der Röhre im axialen Schnitt undFig. 1 is a view of the tube in axial section and
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine der Platten der Hohlraumanordnung, 2 is a plan view of one of the plates of the cavity arrangement,
Bei der in Fig. 1 dargestellten Bauform wird ein Elektronenstrahl durch einen Strahlerzeuger Io und eine mit einer mit-In the design shown in Fig. 1, an electron beam is generated by a beam generator Io and one with a
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tigen Öffnung versehene Beschleunigungsanode 11 gebildet, welch letztere ferner einen Teil der einen breiten Wand eines Abschnittes eines rechteckigen Hohlleiters 13 bildet. Der Hohlleiter enthält einen stufenförmigen Impedanzwandler I1I aus leitendem Material mit einer Öffnung 15 für den Elektronenstrahl. Der Hohlleiter ist mit einem Kopplungsflansch 17 versehen und durch ein Hohlleiterfenster 18, das in einem Rahmen 19 angeordnet ist, abgedichtet.term opening provided acceleration anode 11 is formed, the latter also forming part of a wide wall of a portion of a rectangular waveguide 13. The waveguide contains a stepped impedance converter I 1 I made of conductive material with an opening 15 for the electron beam. The waveguide is provided with a coupling flange 17 and sealed by a waveguide window 18 which is arranged in a frame 19.
Der Elektronenstrahl ist so angeordnet, daß er eine Absaugr elektrode 21 beaufschlagt, die an ihrem äussersten Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme eines Kühlungsblockes 22 versehen ist, der Wärmeabstrahlungsrlppen 23 aufweist.The electron beam is arranged so that it acts on a suction electrode 21, which is at its outermost end is provided with a thread for receiving a cooling block 22 which has heat radiation lugs 23.
Die Hohlraumanordnung der Röhre befindet sich in einem hohlen Zylinder 25, dessen eines Ende einen Teil der Innenwand des Hohlleiters 13 bildet. Die Anordnung umfaßt zwölf· ausgefluchtete Scheiben 26 - 37 sowie eine verformbare Endscheibe 48 aus leitendem Material, in diesem Falle Kupfer, die aneinander durch Hartlöten zur Bildung einer Anordnung aus zwölf Resonanzhohlräumen befestigt sind.The cavity arrangement of the tube is in a hollow cylinder 25, one end of which is part of the inner wall of the waveguide 13 forms. The arrangement comprises twelve aligned disks 26 - 37 and a deformable end disk 48 made of conductive material, in this case copper, which are brazed together to form an array of twelve resonant cavities.
Die Scheiben 26 bisv37 sind im wesentlichen identisch und mit näheren Einzelheiten in Pig, 2 gezeigt. Die in PIg. 2The disks 26 to 37 v are shown substantially identical and in more detail in Pig; 2. The in PIg. 2
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dargestellte Scheibe besitzt eine Mittelöffnung 4o für den Durchtritt des Elektronenstrahl und eine achsversetzte Öffnung 4l, welche die Kopplung jedes Hohlraumes mit seinem Nachbarn ermöglicht. Um den Umfang der Scheibe herum erstreckt sich eine kreisförmige Rippe 42 von erhöhter Dicke. Wenn die Scheiben in der in Pig. I gezeigten Weise zusammengebaut sind, liegen diese Rippen an denjenigen der benachbarten Scheiben an. Am Umfang der Scheiben vorgesehene Einkerbungen 43, 44 und 45 dienen zur Ausfluchtung der Scheiben in ihren für den Zusammenbau und das Verlöten gewünschten Stellungen.The disc shown has a central opening 4o for the Passage of the electron beam and an off-axis opening 4l showing the coupling of each cavity with its neighbor enables. Extends around the perimeter of the disc a circular rib 42 of increased thickness. When the slices in the in Pig. Way I shown assembled these ribs are in contact with those of the adjacent disks. Notches provided on the circumference of the discs 43, 44 and 45 are used to align the discs in their positions required for assembly and soldering.
Bei der in Pig. 1 gezeigten Anordnung koppelt die Öffnung In der Endscheibe 26 die Anordnung in den Hohlleiterabschnitt 13. Das andere Ende der Anordnung ist durch die verformbare Endwand 48 abgeschlossen. Ein Mikrowellenkreis dieser Art besitzt eine Anzahl gesonderter Resonanzfrequenzen, welche durch die Zahl der Halbwellenlängen η zwischen den Endwänden der Anordnung gegeben sind oderIn Pig. The arrangement shown in Figure 1 couples the opening In the end plate 26 the arrangement in the waveguide section 13. The other end of the assembly is through the deformable End wall 48 completed. A microwave circle of this Art has a number of separate resonance frequencies, which are determined by the number of half-wavelengths η between the End walls of the arrangement are given or
wobei fc der AusbreItungsfaktor der Grundkomponente der Welle am Kreis ist, & dieLäge des Kreises ist und η eine ganze Zahl ist. Für einen Kreis von m Hohlräumen gibt eswhere fc is the propagation factor of the fundamental component of the wave on the circle, & is the length of the circle and η is an integer. For a circle of m there are cavities
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m + 1 Resonanzfrequenzen. Wenn die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls geringfügig grosser als die einer besonderen Resonanz zugeordnete Kreisphasengeschwindigkeit gemacht wird, wird Energie von der langsamen Raumladungswelle auf dem Strahl auf die VJelie im Kreis übertragen. Eine Schwingung findet statt, wenn der negative Elektronenstrahlleitwert gleich oder grosser als der Leitwert des belasteten Kreises gemacht wird.m + 1 resonance frequencies. When the speed of the Electron beam is slightly greater than the circular phase velocity associated with a particular resonance is made, energy is transferred from the slow space charge wave on the beam to the VJelie in the circle. An oscillation takes place when the negative electron beam conductance is made equal to or greater than the conductance of the loaded circle.
Die Saugelektrode 21 ist von einem becherförmigen Saugmantel 52 umgeben, der an seinem einen Ende einen kurzen rohrförmigen Ansatz 53 trägt, v/elcher mit einer Mittelöffnung 54 in Ausfluchtung mit den Mittelöffnungen in der Endwand 48 und in der Saugelektrode 21 versehen ist. Dieser Ansatz ist an der verformbaren Endwand 48 der Hohlraumanordnung befestigt« Der Mantel 52 ist mit der Saugelektrode 21 verlötet.The suction electrode 21 is surrounded by a cup-shaped suction jacket 52 which has a short one at one end tubular extension 53 carries, v / elcher with a central opening 54 in alignment with the central openings in the end wall 48 and in the suction electrode 21 is provided. This approach is on the deformable end wall 48 of the cavity assembly attached «The jacket 52 is soldered to the suction electrode 21.
Der Saugmantel 52 ist mit einem Gewinde 56 versehen und benachbart dem Gewindeteil mit einem vorspringenden Kranz 57 ausgebildet. Der Hohlzylinder 25, welcher die Hohlraumanordnung enthält, ist von einem Körper 6o umgeben, *r ebenfalls ein Gewinde aufweist, wie bei 6l dargestellt.The suction jacket 52 is provided with a thread 56 and adjacent to the threaded part with a protruding rim 57 trained. The hollow cylinder 25, which contains the cavity arrangement, is surrounded by a body 6o, * r also has a thread, as shown at 6l.
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Eine Abstimmutter 64 ist mit einem nach innen gerichteten Kranz 65 ausgebildet, der gegen die Schulter des vorspringenden Kranzes 57 am Saugmantel 52 anliegt. Auf das Gewinde 56 am Saugmantel 52 ist eine erste Sicherungsmutter 68 aufgeschraubt, die bis zur Anlage gegen den Kranz 65 der Abstimmutter 64 festgezogen werden kann. Eine zweite Sicherungsmutter 69 auf dem Gewinde 61 des Körpers 6o kann so weit aufgeschraubt werden, bis sie gegen das andere Ende der Abstimmutter 64 anliegt. Die Aussenflache des Saugbechers 52 hat engen Gleitsitz innerhalb des Körpers 6o. Die erwähnten Gewindeteile müssen zusammengebaut werden, bevor der Kühlungsblock 22. mit seinen Rippen 23 auf die Saugelektrode 21 aufgeschraubt wird.A tuning nut 64 is with an inward facing Ring 65 is formed which rests against the shoulder of the protruding ring 57 on the suction jacket 52. On the thread 56 on the suction jacket 52, a first locking nut 68 is screwed, which up to the plant against the rim 65 of the Tuning nut 64 can be tightened. A second lock nut 69 on the thread 61 of the body 6o can be screwed on until it rests against the other end of the tuning nut 64. The outer surface of the Suction cup 52 is a tight sliding fit within the body 6o. The mentioned threaded parts must be assembled, before the cooling block 22 with its ribs 23 is screwed onto the suction electrode 21.
Die Schwingungsfrequenz der Röhre kann über mindestens den kleinen Frequenzbereich verändert werden, der erforderlich sein kann, um die gewünschten Ziele für die Röhre zu erreichen, indem die axiale Stellung der verformbaren Wand verändert wird, was eine Volumenabstimmung des letzten Hohlraumes bewirkt, der durch die Scheibe 37 und die verformbare Endwand 48 gebildet wird. Wegen der engen Kupplung zwischen den Hohlräumen beeinflußt eine geringfügige Abstimmung des einen Hohlraumes der zwölf den Gesamtfrequenzbereich des erweiterten Wechselwirkungskreises (extended interactionThe oscillation frequency of the tube can be over at least changing the small frequency range that may be required to achieve the desired goals for the tube, by changing the axial position of the deformable wall, which results in a volume adjustment of the last cavity which is formed by the disc 37 and the deformable end wall 48. Because of the tight coupling between A slight tuning of one of the twelve cavities affects the overall frequency range of the extended interaction
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circuit), so daß in der Praxis nur ein Hohlraum von zwölf Hohlräumen abgestimmt zu werden braucht, um die Schwingungsfrequenz der Röhre zu verändern. Wenn angenommen die Schwingungsfrequenz der Röhre herabgesetzt werden soll, muß die verformbare Endwand 48 nach aussen in der Richtung nach rechts verformt werden, um die Induktivität des letzten Hohlraumes zu erhöhen. Dies kann in der folgenden Weise geschehen.circuit), so that in practice only one of twelve cavities needs to be tuned to change the frequency of oscillation of the tube. If accepted the oscillation frequency of the tube is to be lowered, the deformable end wall 48 must be outwardly in the rightward direction deformed to increase the inductance of the final cavity. This can be done in the following ways.
Zunächst wird die erste Sicherungsmutter 68 um einen Bruchteil einer Drehung gerade so weit zurückgeschraubt, daß die Abstimmutter 64 gegen sie gedreht werden kann. Sodann wird die Sicherungsmutter 68 gegen Drehung gehalten und die Abstimmmutter 64 so gedreht, daß sie sich nach rechts bewegt. Wenn sich die Abstimmutter 64 nach rechts bewegt, dreht sich ihre Endkappe 65 mit Bezug auf die festgestellte Sicherungsmutter 68 und drückt diese nach rechts. Da die Sicherungsmutter 68 nun mit Bezug auf den Saugmantel 52 durch ihre entsprechenden Gewinde feststehend ist, bewegt sich der Saugmantel mit der Sicherungsmutter 68 nach rechts und der Ansatz 53 zieht die verformbare Endwand 48 nach rechts. Nachdem die gewünschte Schwingungsfrequenz erreicht worden ist, wird die Abstimmmutter 64 gegen Drehung gehalten und die zweite Sicherungsmutter 69 in feste Anlage an dem linken Ende der Abstimmmutter 64 gebracht, um eine Verriegelungswirkung zu erzielen.First, the first lock nut 68 is screwed back a fraction of a turn just enough that the tuning nut 64 can be rotated against it. Then the lock nut 68 is held against rotation and the tuning nut 64 rotated so that it moves to the right. When tuning nut 64 moves to the right, hers rotates End cap 65 with respect to the locked lock nut 68 and pushes it to the right. Since the lock nut 68 Now stationary with respect to the suction jacket 52 by their respective threads, the suction jacket moves with the Lock nut 68 to the right and lug 53 pulls the deformable end wall 48 to the right. After the desired Oscillation frequency has been reached, the tuning nut 64 is held against rotation and the second lock nut 69 brought into firm contact with the left end of the tuning nut 64 in order to achieve a locking effect.
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Da ein gewisses "Spiel" zwischen den verschiedenen Gewinden vorhanden ist, hat die Sicherungsmutter 69 die Aufgabe, sicherzustellen, daß die Abstiiranutter 64 und die Sicherungsmutter 68 sich in fester Anlage befinden. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Sicherungsmutter 68 gegen die Abstimmutter 64 einwärtsgeschraubt werden.There is a certain "play" between the different threads is present, the task of the locking nut 69 is to ensure that that the Abstiiranutter 64 and the lock nut 68 are in firm contact. If it doesn't the lock nut 68 can against the tuning nut 64 be screwed inwards.
Wenn die verformbare Endwand 48 nach links einwärtsbewegt werden soll, wird zuerst die Sicherungsmutter 69 nach links und ausser Anlage an der Abstimmutter 64 bewegt. Hierauf wird die Abstimmutter 64 gedreht, um sie nach links zu bewegen, so daß ihre Endkappe 65 gegen den Kranz 57 am Saugmantel 52 drückt, wodurch der letztere und die verformbare Wand 48 nach links bewegt werden» Nachdem die gewünschte Betriebsfrequenz erreicht worden ist, wird die Abstimmutter 64 gegen Drehung gehalten, während die Sicherungsmuttern 68 und 69 in feste Anlage an den beiden Enden der Sicherungsmutter 64 gebracht werden.When the deformable end wall 48 is to be moved inward to the left, the locking nut 69 is first moved to the left and out of contact with the tuning nut 64. Tuning nut 64 is then rotated to move it to the left so that its end cap 65 presses against collar 57 on suction jacket 52, moving the latter and deformable wall 48 to the left. After the desired operating frequency has been reached the tuning nut 64 is held against rotation while the locking nuts 68 and 69 are brought into firm contact with the two ends of the locking nut 64.
Obwohl die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung eine Schwingröhre ist, kann die gleiche Abstimmung durch eine verformbare Endwand auch zur Verwendung mit einem erweiterten Wechselwirkungsverstärker mit gekoppeltem Hohlraum angepaßtAlthough the device shown in Fig. 1 is a vibrating tube, the same tuning can be done by a deformable End wall also adapted for use with an expanded coupled cavity interaction amplifier
werden.will.
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