DE1541047A1 - Laufzeitroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung von Millimeterwellen mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzoegerungsleitung - Google Patents

Laufzeitroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung von Millimeterwellen mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzoegerungsleitung

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DE1541047A1
DE1541047A1 DE19661541047 DE1541047A DE1541047A1 DE 1541047 A1 DE1541047 A1 DE 1541047A1 DE 19661541047 DE19661541047 DE 19661541047 DE 1541047 A DE1541047 A DE 1541047A DE 1541047 A1 DE1541047 A1 DE 1541047A1
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DE
Germany
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conductor
tuning
coupling
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decoupling
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Gross Dr Dipl-Ing Franz
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/36Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • H01J23/40Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy to or from the interaction circuit
    • H01J23/48Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy to or from the interaction circuit for linking interaction circuit with coaxial lines; Devices of the coupled helices type

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Laufzeitröhre zur Erzeugung oder Verstärkung von Millimeterwellen mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung Die Erfindung betrifft eine Laufzeitröhre zur Erzeugung oder Verstärkung von Millimeterwellen mit einem Elektronenatrahlerzeuger an dem einen und einem Elektronen- -auffänger an dem anderen Ende der Röhre sowie mindestens einer dazwischen angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung, die über ein Hohlleiter- Z<<rischenstück und ein daran anschließendes vakuumdichtes Auskoppelfenster mit einem Auskoppelleiter fest gekoppelt ist, der ein in der Längsrichtung des Auskoppelleiters verschiebbares Abstimmteil enthält, das mit benachbarten Wendungsteilen des Auskoppelle.iters einen Koppelspalt zur Entnahme von Hochfrequenzenergie aus der Röhre bildet.
  • Eine derartige laufzeitröhre ist aus der deutschen Patentschrift 1 121 231 bekannt. Es handelt sich dort um eine Röhre zur Erzeugung von 14iillimeterrrellen, bei der auffängerseitig die Verzögerungsleitung in Elektronenstrahlrichtung mit einem Hohlleiter verbunden ist, der einen Abotimmschieber enthält. Die erzeugte Hochfraquenzenergie wird dabei über einen Spalt zwischen dem Abstimmschieber und der Wandung drs Auskoppelhohlleiters entnommen.
  • Hei einer Laufzeitröhre nach Art der genannten deutschen Patentschrift muß der Auskoppelspalt, der zwischen dem Abstimmtel und der benachbarten Wandung des Auskoppelleitero vorhanden ist, eine bestimmte Höhe haben, vrenn eine optimale Auskopplung von Hochfrequenzenergie gewährleistet sein soll. Ist die Spaltbreite zu klein, dann wirkt zwar die beidseitig reflektierend abgeschlossene Verzögerungsleitung als Resönator hoher Güte, es kann jedoch zu vrenig Hochfrequenzenergie durch den Spalt'austreteri. Falls dagegen durch einen zu großen Spalt eine starke Kopplung zwischen dem Resonanzraum und einem Verbraucher herrscht, reißt die Schwingung im heitungsre,onator mangels eines hinreichenden Kurzschlussec der Leitung ab. Es hat sich nun herausgestellt, daß die jeweils günstigste Spaltbreite von der Frequenz abhängt, welche durch das Abstimmteil, das zur mechanischen Verstimmung der resonanzfähigen Verzögerungsleitung vorgesehen ist, eingestellt worden ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Abstimmung einer Laufzeitröhre mit einer als Resonator wirkenden Verzögerungsleitung so auszugestalten, daß die aus der Röhre duck oppelbare Leistung im gesamten mechanischen Abstimmbereich der Röhre maximal ist.
  • Zur Lösung der genannten Aufgabe wird bei einer Laufzeitröhre der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß über die Länge des Verschiebungsweges des Abstimmteils die lichte Innenweite des Auskoppelleiters mit zunehmendem Abstand von der Verzögerungsleitung stetig zunimmt, so daß der zwischen Abstimmtcil und Auskoppelle'iter vorhandene Koppelspalt seine Höhe in Abhängigkeit von der Einstellung des Abstimmteiles ändert. Der vresentliche Vorteil einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre besteht darin, daß im gesamten Durchstimmbereich- der Röhre für die jeweils eingestellte Frequenz optimale Energieauskopplung ohne zusätzliche Maßnahmen möglich ist. Die für eine bestimmte Lage des Abstimmteiles günstigste Höhe des Auskoppelspaltes und die daraus sich ergebende Änderung der inneren-Querabmessungen des Auskoppelleiters lassen sich experimentell leicht ermitteln. Im allgemeinen ist eine lineare Verjüngung der-lichten Innenweite der Auskeppelleiters zwischen den beiden Endstellungen des Abstimmteiles ausreichend. für den fall, daß der Auskoppelleiter eine Koaxialtitung ist, wird die gewünschte Änderung der Spaltbreite atrreder bei Führung des Abstimmteiles im Außenleiter durch eine Durchmesseränderung des Innenleiters oder bei Führung des Abstimmteiles auf dem Innenleiter durch eine Durchmesseränderungdes Außenleiters erreicht.
  • Anhand der-Zeichnung, die das auffängerseitige Ende einer erfindungsgemäßen Ioaufzeitröhre in zum Teil. vereinfachter Darstellungsweise zeigt., soll ein Ausführungebespiel der Erfindung@mit weiteren Merkmalen näher erläutert vrerden.
  • .Mit-1 ist eine Verzqgerungsleitung bezeichnet, die an beiden Enden reflektierend abgeschlossen sein soll (Zeitungsresona-tor). Eine der beiden reflektierenden Abschlüsse wird durch einen Abstimmschieber 2 bewirkt, der in einem Auskoppelleiter 3 angeordnet ist, in den die Verzögerungsleitung 1 über ein Hohlleiterztrischenstück 4 und ein daran anschließendes vakuumdichten Auskoppelfenster 5 unmittelbar einmündet. Das kurze Hohlleiterzwiachenatüek 4 dient dabei dazu, den Elektronenauffänger in Form eines mit einer Bohrung versehenen Längssteges 6 aufzunehmen. Das Auskoppelfenster 5 ist vorzugsweise zwischen dem Röhrenende und dem Auskoppellciter 3 eingelötet.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auvkoppelleiter 3 eine Koaxialleitung, wobei der Innenleiter von einem dem FerÜer 5 benachbarten Quersteg 8 ausgeht, dessen freistehendes Ende in Richtung auf die Längsachse des Au;koppelleiters 3 umgebogen ist und nachfolgend stetig in den Innenleiter 7 übergeht. Der Abstimmschieber 2 ist im Außenleiter 9 des Auskoppelleiters, 3 passend geführt, während. zum Innenleiter 7 ein angenähert kreiszylindrischer Koppelspalt 10 frei bleibi. Dieser Koppelspalt 10 ist so hoch bemessen, daß optimale Energieauskopplung gewährleistet ist. Im allgemeinen beträgt die hoppelspalthöhe etr7a 0,05 bis 0,3 Millimeter, wobei die axiale hänge des Abtimmschiebers 2 zwischen einem Viertel der Betriebswellenlänge bei Mittenfrequenz und einem Viertel der unteren GrenzwelLenlänge liegt: Die jeweils am besten geeigneten Abmessungen.können durch elektrische Versuche ermittelt werden. Der Abstimmachieber 2 befindet sich in der Zeichnung in einer seiner beiden Endstellungen, und zwar in der Endstellung für die höchste einstellbare Frequenz der Röhre. Die zweite Endstellung.für die niedrigste Frequenz ist mit 2" mit gestrichelten Linien angedeutet. An dieser Stelle mu13 der Auskoppelspalt 10' höher sein als in der anderen dargestellten Endstellung des Abstimmschiebers 2, wenn eine ebenso günstige Bnergieaüskopplung wie dort erzielbar sein soll. Die entsprechende Spalthöhe ist wieder durch Messung feststellbar. Zwischen den beiden Endstellungen des Abstimmschiebers 2 ist der Innenleiter 7 des Aüskoppelleitexs 3 mit zunehmendem Abstand von der Verzögerungsleitung 1 stetig verjüngt, so daß die Höhe des Auskoppelspaltes 10 bei jeder möglichen Einstellung des Abstimmschiebers 2 einen Wert hat, der im vresentlichen optimale Leistungsauskopplung bewirkt Für eine praktische Ausführungsform der in der Zeichnung dargestellten Anordnung können folgende Abmessungen'angegeben vierden und zwar für eine Rückwärtsrrellenoszillatorröhre, die in einem Frequenzbereich von &,5 bis 12,7 GHz mechanisch vollständig durchstimmbar ist. Der Innendurchmesser des Außenleiters 9 der koaxialen Auskoppelleitungl betrügt 10 mm. In diesen Außenleiter ist der Abstimmsohieber 2 in Form eines hohlzylindrischen Bolzens eingepaßt2 der eine Länge von etwa 8 mm und einen Innendurchmesser von 4 mm hat. Die Länge des gesamten Verschiebungsweges des Abstimmschiebers in Längsrichtung der Auskoppelleitung 3 liegt bei etwa 100 mm. Zwischen den beiden Endstellungen des Abstimmschiebers 2 nimmt der Außendurchmesser des Innenleiters 7 in Auskoppelrichtung von 3,7.mm auf 3,5 mm ab. Im gesamten Durchstimmbereich von 6,5 bis 12,7 GHz konnte dabei mit kontinuierlicher Verstellung des Abetimmschiebers 2 eine weitgehend konatente Hochfrequenzleistung ausgekoppelt werden: Die *Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere braucht der Auskoppelleiter keine Koaxialletung zu sein, sondern kann auch einen Hohlleiter vorzugsweise rechteckigen Querschnitts darstellen. In diesem Fall sollen die Quersehnittsabmessungen des Hohlleiters sich über die Länge des Verschiebungsweges des Abstimmteiles ändern. weiterhin ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die als Resonator wirkende Verzögerungsleitung auffängerseitig in den Auskoppelleiter einmündet, da dieser grundsätzlich auch am anderen Ende der Verzögerungsleitung angeschlossen sein kann. Schließlich sei festgestellt, daß die Erfindung bei einer Laufzeitröhre sowohl zur Erzeugung als auch zur Verstärkung von Millimeterwellen Anwendung finden kann. Eine Verstärkerröhre mit einer als Resonator Wirkenden Ver2ögerungsleitung kann nämlich dadurch realisiert werden, daß mindestens zwei Leitungsresonatoren, die elektronisch miteinander gekoppelt sind, hintereinander geschaltet vterden,- wobei, die verstärkte Hochfrequenzenergie dem zuletzt vom Elektronenstrahl durchsetzten heitungsresonator entnommen wird.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c- h e 1. Laufzeitröhre zur Erzeugung oder Verstärkung von Millimeterwellen mit einem Blektronenstrahlerzeuger an dem einen und einem Elektronenauffänger an dem anderen Ende der Röhre sowie mindestens einer dazwischen angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung, die über ein Hohlleiter-Zwischenstück und ein daran anschließendes vakuum-, dichtes Auskoppelfenster mit einem Auskoppelleiter fest gekoppelt ist, der ein in der Längsrichtung des Auukoppelleiters verschiebbares Abstimmteil enthält, das mit benachbarten Wandungsteilen des Auskoppel-Leiters einen: Koppelspalt zur Entnahme von Hochfrequenzenergie aus der Röhre bildet, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge des Verschiebungsvreges des Abstimmteils die lichte Innenweite des Auskoppelleitero mit zunehmendem Abstand von der Verzögerungsleitung stetig zunimmt, so daß der zwischen Abstimmteil und Auskoppelleiter vorhandene Koppelspalt seine Flöhe in Abhängigkeit von der Einstellung des Abstimmt eilen ändert: 2: Laufzeitröhre nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dzß die Innenweite des Auskoppelleiters im Bereich des Verschiebungsweges des-- Abstmmteles --s-ich - -nach einer bestimmten Funktion, beispielsweise linear ändert. 3. Laufzeitröhre nach Anspruch '! oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Auskoppelleite-r eine Koaxialleitung ist, deren Innenleiter schweifförmig von einen parallel zum vakuumdichten Fenster sich erstreckenden Quersteg ausgeht. 4.. haufzeitröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Innenleiters von der dem Fenster benachbarten Endstellung bis zur anderen Endstellung des Abstimmteiles sich konisch verjüngt, während das Abstimmteil ein hohlzylindrischer Bolzen ist, der im Außenleiter der Koaxialleitung passend geführt ist. . 5. Laufzeitröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme-des Außendurchmessers zur Länge des Abstimmweges sich etwa riie 1 zu 500 verhält. -
DE19661541047 1966-07-27 1966-07-27 Laufzeitroehre zur erzeugung oder verstaerkung vom illime terwellen mit einer als leitungsresonator wirkenden verzoe gerungsleitung Pending DE1541047B2 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2224122A1 (de) * 1971-05-18 1972-11-30 Thomson Csf Höchstfrequenzröhre

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2224122A1 (de) * 1971-05-18 1972-11-30 Thomson Csf Höchstfrequenzröhre

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