DE1541037B2 - Laufzeitroehre mit zusammengesetzter verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

.. .,. ■■;.'- .... Fig. 5 einen Längsschnitt längs der Linie 5-5 in

F i g. 6 und 7 Schnitte längs der Linien 6-6 bzw. 7-7 , - . . . in F i g. 2 und 8, . .

Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre mit einer 5° Fig. 8 einen Teil-Querschnitt durch eine-'andere Strahlerzeugereinrichtung, einem Strahlauffänger und Ausführungsform der Erfindung,
einer zusammengesetzten Verzögerungsleitung, die F i g. 9 einen Längsschnitt längs der Linie 9-9 in

aus einer Leitung periodischer Struktur, deren Einzel- Fig. 8,.

elemente über eine Wendelleitung gekoppelt sind, F i g. 10 einen Längsschnitt längs der Linie 10-10 in

besteht und bei der-def Wellenwiderstand ^;der Wendel« 55 Fig. 8, ι ν- :

leitung und der Leitung periodischer Struktur einander F i g. 11 eine teilweise geschnittene Seitenansicht

angenähert sind (britische Patentschrift 958 923). einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Bei einer bekannten Laufzeitröhre dieser Art sind F i g. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in

der Wellenwiderstand der Leitung periodischer Struk- F i g. 11,

tür und der der Wendelleitung dadurch aneinander 6° F i g. 13 eine teilweise geschnittene Seitenansicht angenähert, daß die Leitung periodischer Struktur einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
als Kamm- oder Sprossenleitung mit winkelmäßig F i g. 14 einen Schnitt längs der Linie 14-14 in

gegeneinander versetzten Zähnen bzw. Sprossen auf- F i g. 13,

gebaut ist und dadurch der Wellenwiderstand der F i g. 15 ein <w-/?-Diagramm für die Leitung nach

Leitung periodischer Struktur erhöht ist. 65 F j g. H und 12 mit den Dispersionskurven für die

Die Herstellung einer solchen aus winkelmäßig Wendel und die Sprossenleitung,

gegeneinander versetzten Zähnen oder Sprossen auf- F i g. 16 eine teilweise geschnittene Seitenansicht

gebauten Leitung ist schwieriger als der Aufbau einer einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

F ί g. 17 einen ·. geringfügig abgeänderten Schnitt längs der Linie 17-17 in F i g. 16 zur Darstellung einer Leitung mit elektrostatischer Fokussierung.

In F i g. 1 ist eine typische Wendel-Verzögerungsleitung bekannter Art dargestellt, bei der eine Wendel 1 in jeder Windung über eine Stütze 3 von einer Länge von einer viertel Wellenlänge auf einer Wärmeableitung 2 gehaltert wird. Die Stützen haben normalerweise relativ große Querabmessungen a, verglichen zum Wendeldraht, um eine gute Wärmeleitung zur Wärmeableitung zu bilden. Der Wendeldraht hat vorzugsweise einen so kleinen Querschnitt wie möglich, um eine möglichst hohe elektronische Wechselwirkungsimpedanz zu erhalten, soweit das mit der Wärmekapazität der Wendelleitung vereinbar ist. . : ..■:,■.

Wenn diese Beziehungen vom Drahtabstand d und den Querabmessungen α gemäß F ig. la und Ib gegeben sind, können die charakteristischen Impedanzen Zo für die Wendel-Übertragungsleitung und die,20 ■durch die Stützen gebildete Leitung periodischer Struktur, nämlich eine Kammleitung, deren Zähne die Stützen bilden, berechnet werden, als ob benachbarte Windungen der Wendel zwei Leitungen einer Zweidrahtleitung sind und benachbarte Stützen oder,25 Zähne benachbarte Drähte einer Zweidrahtleitung. Für eine Bandwendelleitung oder eine Kammleitung

ist der Wellenwiderstand Zo = 377 — Ohm. Daraus

ist schon zu erkennen, daß bei typischen gestützten Wendel-Verzögerungsleitungen bekannter Art die Wendel einen höheren Wellenwiderstand hat als die Stützleistung. Wenn sich die Wellenwiderstände in dieser Weise zueinander verhalten, wird die Bandbreite (O₁ bis ω₂ der Wendelleitung 1 stark herabgesetzt, verglichen mit einer freien Wendel, so daß sich eine Dispersionscharakteristik ergibt, die in-.F ig. 3 durch die Kurve 4 angedeutet ist.

In F i g. 2 bis 7 ist eine erfindungsgemäße gestützte

Wendel-Verzögerungsleitung 5 dargestellt. Bei dieser .Leitung 5 besteht eine Wendel 6 aus einer zu einer Wendel aufgewickelten Bandleitung mit einem relativ kleinen Wellen widerstand Zo vonbeispielsweise 750hm.

Eine Reihe von fahnenartigen Stützen 7 sind an benachbarten Windungen an der Wendel 6 befestigt, um diese zu stützen, und zwar gegenüber einer geeigneten Wärmeableitung 8, beispielsweise einer ,lei-? tenden Wand. Die Fahnen-Stützelemente sind so bemessen, daß sie in der Mitte des Betriebsbandes der Röhre eine Länge von etwa ¹I₄ Wellenlänge haben, um der Wendel 6 eine hohe Impedanz darzubieten. Zusätzlich wird der Wellenwiderstand Zo der Band-Übertragungsleitung, die zwischen benachbarten Stützen gebildet wird, so gewählt, daß sie innerhalb 50% vergleichbar mit dem Wellenwiderstand der Bandleitungs-Wendel 6 oder höher als dieser ist. Insbesondere beträgt die Breite α der einander gegenüberliegenden Leiterteile der Wendel 6 (vgl. F i g. 6 und 7) wenigstens 50% der Breite w der Stützen 7, wenn diese den gleichen Abstand d wie die benachbarten Windungen der Wendel 6 haben. Nebenbei, wenn eine sich verbreitende Stütze 7 verwendet wird, ist der — Wellenwiderstand Zo derjenige, der für eine Breite w erhalten wird, der etwa die mittlere Abmessung der Stütze ist, gemessen innerhalb einer viertel Wellenlänge ■vom Anschluß der Stütze 7 an die Wendel 6.

Wenn der Wellenwiderstand der Stützen vergleichbar dem Wellenwiderstand der Wendel 6 oder größer als dieser ist, nimmt die Dispersionskurve für die gestützte Wendelleitung die Form der Kurve 9 in F i g. 3 an. Diese Dispersionskurve 9 zeigt, daß die Bandbreite ω₃ bis ω₄ erheblich größer ist als die Bandbreite ω₁ bis co₂ der konventionellen gestützten Wendelleitung 1.

. Die größere Bandbreite für die gestützte Wendel 6 niedrigen Wellenwiderstandes wird auf Kosten einer verringerten elektronischen Wechselwirkungsimpedanz erhalten. Diese geringere elektronische Wechselwirkungsimpedanz ist jedoch für viele Röhrenanwendungen ausreichend und ermöglicht es, breit-. bandige Hochleistungsverstärker dadurch aufzubauen, daß die HF-Felder der Wendel 6 oder der Stützen 7 oder beider mit einem Elektronenstrahl 11 in Wechselwirkung gebracht werden, der durch übliche lineare oder kreisförmige Röhrenformen verfügbar gemacht werden kann, und zwar sowohl für übliche Stratüoptiken vom Typ 0 oder solche vom Typ M. ;

Weiterhin kann der . Elektronenstrahl 11 mit den HF-Feldern jeder beliebigen der verschiedenen Seiten 12, 13 oder 14 der Wendelleitung 6 oder mit den HF-Feldern im Inneren der Wendel 6 in Wechselwirkunggebracht werden. ...... ^₁.,

Dia -Bandbreite der Wendelleitung 6 kann, weiter . noch; dadurch vergrößert werden, daß der Wellenwiderstand der Stützen noch weiter erhöht wird. Das wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß jede zweite Stütze 7 entfernt wird, oder, mit anderen Worten, die Wendel 6 nur an jeder zweiten Windung gestützt wird. Dadurch wird der Abstand d zwischen benachbarten Stützen 7 verdoppelt, wodurch der Wellenwiderstand ei höht wird; die Wärmekapazität der Leitung wird jedoch herabgesetzt. .;

In F i g. 8..bis 10 ist eine andere Ausführungsforra einer erfindungsgemäßen Wendelleitung dargestellt. Diese ist als eine wendelgekoppelte Sprossenleitung 15 zu bezeichnen und hat eine Grund-Vorwärtswellen-Dispersionscharakteristik 9, die gleich der der gestützten Leitung 5 nach F i g. 2, 4 und 5 ist. Kurz gesagt, die Leitung 15 besteht aus einer leitenden Wand 16, beispielsweise. ,aus Kupfer, die mit einer Reihe von Querschlitzen 17 versehen ist, so daß eine Reihe von leitenden Sprossen 18 zwischen Schlitzen 17 gebildet wird. Eine Wendel 6 von niedrigem Wellenwiderstand ist fest, an den Sprossen 18 auf ,der Mitte ihrer Länge- befestigt. Der Mittelteil der Sprossen 18 bildet vorzugsweise eine Seite der Wendel 6. Die Wendel 6 ist längs der Leitungsabwicklung 19 gerichtet, der mittleren, Richtung der HF-Leistungsflußrichtung auf der Leitung 15. Die Sprossen 18 können hohl sein, um eine Kühlung duich durch-. strömendes Kühlmittel zu ermöglichen. Wie bei den vorangegangenen Ausfühtungsbeispielen der Erfindung haben die Sprossen 18 eine Breite w, die der Breite a . der Bandleitungswendel 6 vergleichbar oder kleiner als diese ist, so daß die Impedanz Zo der Sprossen 18 . vergleichbar der Impedanz Zo der Wendel 6 oder : größer ist. Auf diese Weise wird ein breitbandiger Betrieb erreicht, wie ; durch ■ die Dispersionskurve 9 nach F i g. 3 dargestellt ist, und zwar mit einer Leitung von hoher Wärmekapazität. Ein Elektronenstrahl 11 kann mit den Feldern der Wendel 6 oder der Sprossen 18 auf die gleiche Weise in Wechselwirkung gebracht werden, wie bereits für die Wendelleitung nach F i g. 2, 4 und 5 beschrieben.

In F i g. 11 und 12 ist eine Spiossenleitung 21 mit Stäben als Sprossen dargestellt, die der Schlitz-

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Sprossenleitung 15 äquivalent ist. In diesem Falle Wärmeableitung, beispielsweise aus Kupfer, umbesteht die Sprossenleitung aus Röhren 22, die quer schließt die Leitung 30.

zur Richtung der Leitungsabwicklung23 Hegen und In Fig. 15 ist ein co-/?-Diagramm der Leitung 30 zwei in Längsrichtung liegende leitende Röhren 24 nach F i g. 13 und 14 dargestellt. Eine frei gestützte miteinander verbinden. Die Röhren 22 und 24 sind 5 Wendel, d. h. eine Wendel ohne elektrisch leitende derart miteinander verbunden, daß Flüssigkeit von Stützelemente, hat eine typische Dispersionskurve, einer Röhre in die andere übertreten kann; die Längs- wie sie durch die Kurve 35 dargestellt ist. Eine Anröhren dienen als Einlaß bzw. Auslaß für Kühlmittel Ordnung von Stützen allein hat eine typische Disper- und als Verteiler hierfür in die Querröhren 22, die für sionskurfe 36, die durch eine obere Grenzfrequenz cos den Flüssigkeitsstrom einander parallel liegen. Der io gekennzeichnet ist. Diese Leitungen sind am Punkt 37 Elektronenstrahl 11 kann zwar elektronisch mit den aneinander angepaßt, wenn der Weg vom Gefäß 33 HF-Feldern der Leitung 21 auf irgendeine bereits zu den freien Enden der Stützen etwa eine viertelbeschriebene Weise in Wechselwirkung treten, Vorzugs- elektrische Wellenlänge lang ist. Weicht man jedoch weise werden jedoch die Felder zwischen den leitenden von der Betriebsfrequenz cos ab, bei der die Stümpfe Röhren 22 mit einem Elektronenstrahl 26 in Wechsel- 15 eine viertel Wellenlänge lang sind, ergibt sich eine wirkung gebracht, der parallel zur Richtung der Dispersionscharakteristik für die zusammengesetzte Leitungsabwicklung 23 fließt. Leitung 30, die vom Verhältnis der Wellenwider-

In Fig. 13 und 14 ist eine, andere Ausführungs- stände der Stützen 29 und 31 zum Wellenwiderstand form 30 der Erfindung dargestellt. Bei dieser Aus- der Wendel 6 abhängt. Genauer gesagt, wenn dieses führungsform besteht die Wendelleitung 6 aus zwei 20 Verhältnis A steigt, so nähert sich die Dispersionsrelativ dickwandigen länglichen halbzylindrischen charakteristik 38 der zusammengesetzten Leitung 30 Elementen 27 bzw. 28, die beispielsweise durch Löten der Dispersionscharakteristik der frei aufgehängten fest an einander gegenüberliegenden Seiten von Wendel 35. Diese Leitungsdispersionscharakteristiken diametral einander gegenüberliegenden freien Enden A₁, A₂ und A₃ sind in F i g. 15 dargestellt, wobei A₃ von zwei Reihen Stützen 29 und 31 angeordnet sind as das höchste Verhältnis des Wellen Widerstandes der und diese überbrücken. Die halbzylindrischen EIe- Stützen zum Wellenwiderstand der Wendel darstellt, mente 27 und 28 sind auf beiden Seiten der Stützen 29 Die Kurve 39, mit V₀ bezeichnet, entspricht der und 31 diagonal geschlitzt, wobei die Steigung der Dispersionscharakteristik einer unbelasteten Band-Schlitze gleich und auf einer Seite nach vorn und auf leitung mit einer Grundschwingungs-Phasengeschwinder anderen Seite nach hinten gerichtet ist, und so 30 digkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit V_c.
bemessen, daß die Steigung der fertigen Wendel 6, In F i g. 16 und 17 ist eine andere Ausführungsfoim die gebildet worden ist, von einer Stütze 29 zur 41 der Erfindung dargestellt. Diese Verzögerungsnächsten Stütze 31 fortschreitet, und zwar in einer leitung 41 besteht aus einer bifilar gewickelten Wenhalben Windung der Wendel 6. Die Wendel 6 ist, wie del 6, d. h. zwei ineinandergewickelten Wendeln, bei den bereits besprochenen Ausführungsformen 35 Beide Teilwendeln sind auf die in Verbindung mit der Erfindung, so bemessen, daß ihr Wellenwider- F ί g. 13 und 14 beschriebene Weise gestützt. Insstand Zo vergleichbar mit dem Wellenwiderstand Zo besondere sitzt die erste Teilwendel 6 auf zwei diamet ral der Stützen 29 bzw. 31 oder kleiner als dieser ist, so einander gegenüberliegenden Stützenanordnungen 29 daß ein relativ breitbandiger Betrieb für relativ hohe und 31 gemäß F i g. 13 und 14. Die zweite Teilwendel 6', Wärmekapazität der Leitung 30 erreicht wird. Diese 40 die bifilar zwischen der ersten Wendel 6 liegt, sitzt auf Leitung 30 kann für Kreuzfeldröhren verwendet einer zweiten Reihe diametral einander gegenüberwerden, vorzugsweise, indem eine Wendel mit recht- ,liegender Stützen 29' und 31', ebenfalls wie in Vereckiger Querschnittsform verwendet wird, wie in bindung mit F i g. 13 und 14 beschrieben. Bei einer Fig. 2, 4, 5 und 8 bis 12 dargestellt, und der Elek- solchen Leitung31 wird jede Wendel6 und 6' mit tronenstrahl entweder mit den Stützen oder mit der 45 Stützen auf beiden Seiten der Wendel mit einer Stütze Wendel in Wechselwirkung gebracht wird; Vorzugs- auf jeder halben Windung der Wendel gestützt,
weise wird aber die Leitung 30 nach F i g. 13 und 14 Mit der bifilaren Leitung 41 kann eine elektromit einem linearen Hohlstrahl verwendet, d. h., der statische Strahl-Fokussierung erreicht werden, indem Strahl wird in einem linearen Weg durch die Mitte jede zweite Stütze aus jeder Stützenreihe entfernt wird, der Wendelleitung 6 projiziert. Eine solche bevorzugte 50 so daß jede Wendel 6 bzw. 6' nur von einer Seite Röhrenform ist besonders brauchbar für breitbandige getragen wird, eine Wendel 6 von einer Stützen-Leitungsverstärker mit hoher mittlerer Leistung. anordnung 29 und die andere Wendel 6' mit der

Stäbe 32 aus verlustbehaftetem dielektrischem Werk- anderen Stützenanordnung 31'.

stoff, beispielsweise mit Kohlenstoff imprägnierte Isolatoren 44 im Gefäß 33 isolieren die Stützen-Tonerdekeramik, werden vorzugsweise bei den Stützen 55 reihe 29 von der Stützenreihe 31', so daß Fokussier-29 und 31 in der Nähe der Mitte oder etwas strahl- Gleichspannungen von einer geeigneten Quelle 45 an aufwärts von der Wendel 6 angeordnet, um uner- die Wendeln 6 und 6' gelegt werden können. Ein längs wünschte Schwingungen zu dämpfen, die auf der zu- der Leitungsabwicklung 46 projizierter Strahl erfährt sämmengesetzten Leitung 30 laufen können. Eine eine kumulative Wechselwirkung wie bei einer üblichen geeignete, gleichzeitig als Vakuumgefäß 33 dienende 60 bifilaren Wendel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 linearen Kammleitung, das gilt insbesondere für Patentansprüche: Röhren mit ringförmigem Elektronenstrom, d.h. Magnetrons.

1. Laufzeitröhre mit einer Strahlerzeugereinrich- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, tung, einem Stiahlauffänger und einei zusammen- 5 eine Laufzeitröhre der eingangs genannten Art vergesetzten Verzögerungsleitung, die aus einer Lei- fügbar zu machen, die leichter herzustellen ist, und tung periodischer Struktur, deren Einzelelemente dazu wird erfindungsgemäß ein anderer Weg einüber eine Wendelleitung gekoppelt sind, besteht geschlagen, es wird nämlich die Leitung periodischer und bei der der Wellenwiderstand der Wendel- Struktur als lineare Kamm- oder Sprossenleitung leitung und der Leitung periodischer Struktur io ausgeführt, und zur Annäherung der Wellenwidereinander angenähert sind, dadurchgekenn- stände der Leitungen wird der Wellenwiderstand der zeichnet, daß' die Leitung periodischer Strjuk-; ,',Wendelleitung dadurch auf einen Wert kleiner als der tür als lineare Kamm- oder Sprossenleitung aus- doppelte Wellenwiderstand der Leitung periodischer geführt ist und; ;zur Annäherung der Wellenwider- Struktur verringert, daß die Wendelleitung aus, einem stände der Leitungen der Wellenwiderstand der 15 wendelförmig gewickelten Bandleiter aufgebaut wird, Wendelleitung dadurch auf einen Wert kleiner dessen Breite, gemessen zum Verlauf der Wendelleitung, als der doppelte Wellenwiderstand ..der Leitung größer ist als der Abstand zwischen benachbarten periodischer Struktur verringert ist, daß die Wendel·- Windungen der Wendel.

leitung aus einem wendelförmig gewickelten'Band¹- Die Sprossen einer Sprossenleitung können, wie

leiter aufgebaut ist, dessen Breite (α), gemessen 20 bei der bekannten Röhre, aus einer Anzahl von

zum Verlauf der Wendelleitung, größer als der parallelen Stäben bestehen, die quer zur Richtung

Abstand (ß) (F i g. 6) zwischen benachbarten Win- der Leitungsabwicklung gerichtet sind, gemäß einer

düngen der Wendel ist. speziellen Ausführungsform der. Erfindung können

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Sprossen der Sprossenleitung aber auch aus den zeichnet, daß die Sprossen der Sprossenleitung 25 Elementen gebildet werden, die zwischen benachbaiten aus den Elementen gebildet sind, die zwischen parallelen Schlitzen stehenbleiben, die durch eine benachbarten parallelen Schlitzen stehenbleiben, leitende Wand geschnitten sind. -y

die durch eine leitende Wand geschnitten sind.. Weiteie Merkmale bevorzugter Ausführungsformen

3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch . ergeben sich aus den Unteransprüchen. Z
gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl derart 30 ' Die Erfindung soll an Hand dei Zeichnung näher neben der Leitung periodischer Struktur verläuft, 'erläutert werden; es zeigt ' . :.,jj)

daß eine elektronische Wechselwirkung mit den Fig. 1 eine teilweise geschnittene.. Seitenansicht

elektrischen HF-Feldern der Leitung periodischer einer typischen gestützten Wendelleitung bekannter

Struktur-erfolgt. -- - ■■· . · ·· ■:: ■ Art;- ^::: '- '■-^; -E)

4. Röhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch 35 Fig. la einen Schnitt längs der Linie la-Ια in gekennzeichnet, daß die Wendelleitung bifilar F i g. 1,

gewickelt ist. F i g. 1 b einen Schnitt längs der Linie 1 b-1 b in

5. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Fig.l, . ι ^ .

zeichnet, daß der Elektronenstrahl koaxial zur F i g. 2 einen Teil-Querschnitt durch eine erfiridungs-

Wendel verläuft und daß die beiden Teile der 40 gemäße wendelgek.ppp.elte Leitung,
bifilar gewickelten Wendel auf derart unter- F i g. 3 ein a>-/?-Diagramm zur Darstellung der

schiedlichem plektrischem Potential liegen, daß_:. .■ Dispersionscharakteristik einer. Wendelleitung beeine elektrostatische Fokussierung des Elektronen- kannter Art und einer erfindungsgemäßen Leitung,
Strahls erfolgt. F i g. 4 einen Längsschnitt längs der Linie 4-4 in