DE1541072A1 - Abstimm- und Auskoppeleinrichtung fuer eine Laufzeitroehre zur Erzeugung oder Verstaerkung von Millimeterwellen mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzoegerungsleitung - Google Patents

Description

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Wittelsbaclierplafcz PA 66/3171 ρ /\ς Lj/) C;>2y>

Abötimin- und Auskoppoleiiirichtung für eine Laufzeit-ΓΰΐΊΐ-t, 'άΐ\χ· Lrcöü^-ung oder Verstärkung von Willineter- \7olleii. nib einer als Leitungsresonator wirkenden 7er-

iJie jjriiiiduiig betrifft eine Abstiuim- und AuskoppeleuirLcabung-für eine Laulzeitrönre zur Lrzougung oder Vor:, ü'"r.'cun^ von Millimeterwellen mit einem Elektronenstrahlerzeuger an dem einen und einem El elctronenauf fänger

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^Ari-' s ' ^^υ3· ^ ^IJr·' ^{Satz 3 des} Änderunaegee. v. 4.9.1967;

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an .dem anderen Ende der Eühre sowie mindestens einer .--'-. dazwischen angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung, die über ein vakuumdichteo Auskoppelfenster mit einem Auskoppelhohlleiter fest gekoppelt ist, der einen in der Längsrichtung des Auskoppelleiters verschiebbaren Abstimmschieber enthält.

Eine Laufzeitröhre mit einer derartigen Abstimra-.und Auskoppeleinrichtung ist bereits bekannt und zwar aus der deutschen Patentschrift 1 121 23.1. Diese bekannte Röhre dient·zur Erzeugung von Millimeterwellen, wobei die Verzögerungsleitung cmfföngerieitig in Bliktronen-Strahlrichtung über ein vakuumdicht abgeschlossenes Hohlleiter-Zwischenstück mit einem Hohlleiter verbunden ist, der einen Abstimmschieber enthält. Die erzeugte Hochfrequenzenergie wird der Röhre über einen Spalt zwischen dem Abstimmschieber und der Wandung des Auskoppelhohlleiters entnommen.

Eine Laufzeitröhre nach Art der genannten deutschen Patentschrift kann grundsätzlich auch für Verstärkerzwecke verwendet werden. Hierzu bedient man sich entweder eines Zirkulators oder man ordnet mindestens zwei elektronisch miteinander gekoppelte Leitungsresonatoren hintereinander an und entnimmt die verstärkte Hochfrequenzenergie dem zuletzt vom Elektronenstrahl durchsetzten Leitüngsresonator.

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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der geschilderten "bekannten laufzeitröhre mit einer als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung die am Abstimmschieber vorhandene Hochfrequenzkopplung zwischen dem Leitungsresonator und einem angeschlossenen Verbraucher einen bestimmten Wert haben muß, wenn eine maximale Auskopplung von Hochfrequenzenergie aus der Röhre gewährleistet sein soll. Ist die Hochfrequenzkopplung zu gering, dann wirkt zwar die beidseitig reflektierend abgeschlossene Verzögerungsleitung als Resonator hqher Güte, es kann jedoch zu wenig Hochfrequenzenergie aus dem Resonator austreten. Falls dagegen eine sehr starke Kopplung zwischen dem Resonanzraum und einem Verbraucher herrscht, reißt die Schwingung im leitungsresonator der Röhre ab.

Zs hat sich herausgestellt, daß die jeweils günstigsten Koppelverhältnisse für den Leitungsresonator von der Lastimpedanz und von der Frequenz abhängen, welche durch den die Verzögerungsleitung mechanisch abstimmenden Abstimmechieber eingestellt worden ist. Um maximale Energieauskopplung unabhängig von der Einstellung des Abstimmschiebers zu erzielen, müßte man deshalb hinter dem Abstimmschieber ein weiteres Abstimmteil vorsehen, beispielsweise in Form eines Tauchstiftes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanische Abstimmung einer Laufzeitröhre mit einer als Resonator wirkenden Verzögerungsleitung so auszubilden, daß die

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Resonanzfrequenz des Leitungsresonatora und das Auskoppelmaß am Abstimmschieber gleichzeitig veränderbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Abstimmund Auskoppeleinrichtung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Abstimmschieber einen senkrecht zur Längsachse des Auskoppelhohlleiters stehenden rechteckförmigen Koppelschlitz aufweist, der um die Auskoppelhohlleiter-Achse drehbar ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Übertragung der in der zugehörigen Röhre erzeugten oder verstärkten Hochfrequenzenergie zu einem Verbraucher weitgehend über den im Abstimmschieber vorhandenen Koppelschlitz, dessen Winkellage veränderbar ist. Dabei wird je nach der Stellung des Koppelschlitzes in Bezug auf die elektrischen Feldlinien der im Auskoppelhohlleiter angeregten Höchstfrequenzschwingung mehr oder weniger Hochfrequenzenergie ausgekoppelt. Die Kopplung ist am kleinsten, wenn die lange Schlitzkante parallel zur Richtung der elektrischen Feldlinien verläuft, während die größtmögliche Kopplung bei einer zu den elektrischen Feldlinien senkrechten Winkellage des Koppelschlitzes vorliegt.

An Hand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten

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Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend mit

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weiteren Merkmalen näher erläutert werden« Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen veroehen, .

Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt und die Figur 2 als Schnitt der Linie ΙΪ-ΙΙ der Figur 1 ein' erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Die dargestellte Einrichtung ist dazu bestimmt ,*■'· links in der Zeichnung mit dem auffängerseitigen Ende einer Laufzeitröhre fest verbunden zu werden, die eine resonanzfähige Verzögerungsleitung (Leitungsresonator) enthalten soll. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Verbindung mit dem Leitungsresonator über ein vakuumdichte3 hochfrequenzdurchlässiges Fenster vorgenommen ist, das sich in einem Hohlleiter rechteckigen Querschnitt befindet. Im Betrieb der Röhre ergibt sich dann am genannten Fenster eine H .j «-Welle, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein kurzes Hohlleiter-Übergangsstück 1 in einen runden Auskoppelhohlleiter 2 übergeleitet wird. Dabei findet eine Umwandlung der IL· «-Welle in eine IL₁-Welle statt, die linear polarisiert ist. In dem Kreisquerschnitt aufweisenden Auskoppelhohlleiter ist ein Abstimraschieber 3 in Form einer kreiszylindrischen Hülse eingesetzt, deren Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Auskoppelhohlleiters 2 übereinstimmt und die an ihrem der Röhre benachbarten Ende mit einer Stirnwand 4 versehen ist. Die Stirnwand 4 weist in ihrer Mitte einen reehteckförmigen Koppelschlitz 5 auf und

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soll einen reflektierenden Abschluß der als Leitungsresonator v/irkenden Verzögerungsleitung der zugehörigen Röhre darstellen. Unter dieser Voraussetzung ändert eine Verschiebung des Abstimmschiebers 3 in Längsrichtung des Auskoppelleiters 2 die Arbeitsfrequenz der Röhre. Um eine solche Verschiebung durchführen zu können, ist der Auskoppelhohlleiter 2 in seinem mittleren Bereich unterbrochen. Die dabei gebildete Lücke 6.ist von der Hülse des Abstimmschiebers 3 überbrückt. Die zu beiden Seiten der Lücke 6 befindlichen Teilötücke de3 Auskoppelhohlleiters 2 sind über eine Abstandshalterung miteinander mechanisch verbunden, die aus mehreren symmetrisch um die Achse dec Auskoppelleiters verteilten Gewindebolzen besteht, die mit ihren Enden in die Teilstücke deo Auskoppelhohlleiters 2 eingeschraubt sind. Diese Bolzen 7 verlaufen durch kreisbogenförmige Durchbrechungen 8 eines Flansches 9> der am Umfang der Hülse des Abstimmschiebers 3 vorhanden ist und die Lücke 6 überragt. Auf diese Weise ist es möglich, den Ab3timmschieber ) mit Hilfe des Flansches 9 sowohl in axialer Richtung zu verschieben als auch um seine Achse zu verdrehen, wobei die Durchbrechungen 8 eine Verdrehung um mindestens 90 zulassen sollen. Eine Verdrehung des Abstimmschiebers 3 bedeutet, daß der Koppelschlitz 5 seine Winkellage in Bezug auf die Achse des Auskoppelhohlleiters und damit seine Koppelwirkung ändert. Seine geringste Koppelwirkung hat der Schlitz 5, wenn er etwa senkrecht

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zur Breitseite eines vor dem Hohlleiter-Übergangsstück befindlichen Rechteck-Hohlleiters steht, v/eil dann parallel zum Koppelschlitz 5 verlaufende Strompfade sieh ergeben. Falls dagegen der Koppelschlitz 5 etwa parallel zu den Breitseiten eines betreffenden Rechteck-Hohlleiters liegt, erhält man senkrecht zu den Längskanten des Koppelschlitzeo 5 verlaufende Stromwege und damit eine hohe Kopplung. Zwischen diesen beiden Grenzwerten ist also der Kopplungsgrad des Schlitzes 5 durch ein Verdrehen des ATastimmschieber 3 mit dem Plansch 9 veränderbar. Die entsprechende, durch den Koppelschlitz in das zweite Teilstück des Auskoppelhohlleitern 2 übertretende Hochfrequenzenergie verläuft als H^ ι-Welle weiter bis zu einem zweiten kurzen Hohlleiter-Übergangsstück 10, das die H₁₁-WeIIe wieder in eine H₁₀-WeIIe transformiert.

Bei einer Abstimm- und Auskoppeleinrichtung nach den Figuren 1 und 2 ist es nicht zwingend erforderlich, von einem Rechteck-Hohlleiter zur Speisung des den Abstimmschieber enthaltenden Auskoppelhohlleitero runden Querschnitts auszugehen. Zur Ankopplung an den Leitungsresonator der Röhre kann beispielsweise auch ein Steghohlleiter vorgesehen sein. Die Figur 3 zeigt vereinfacht den Übergang von einem runden Steghohlleiter auf einen Auskoppelhohlleiter 2 mit kreisförmigen Querschnitt, der mit einem Abstimraschieber 3 nach Art der

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Figuren 1 und 2 ausgebildet sein soll. Insbesondere ist der Abstimmschieber 3 auch hier mit einer Stirnwand 4 versehen, in der sich ein rechteckiger Koppelschlitz 5 befindet. Eine vom Steghohlleiter 11 in den Auskoppelhohlleiter 2 eintretende elektromagnetische Welle, die zwangsläufig in der Ebene des.Steges de3 Steghohlleiters 11 polarisiert ist, wird dann je nach Lage des Schlitzes 5 zur Polarisationsebene der elektromagnetischen Y/elle mehr oder weniger stark ausgekoppelt.

Die Figur 4· zeigt im Längsschnitt und die Figur 5 von vorn ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ss ist wieder vorausgesetzt, daß die dargestellte Einrichtung über ein vakuumdichtes Fenster mit dem Leitungsresonator einer Resonanz-Lauffeldröhre fest gekoppelt sein soll. Der auf das vakuumdichte Fenster folgende Auskoppelhohlleiter 2 hat hier rechteckigen Querschnitt. In diesem Auskoppelhohlleiter 2 ist der Abstimmschieber in Form eines Rechteckkörpers angeordnet, der wieder r als ein reflektierender Abschluß des Leitungsresonators der Röhre wirken soll und frei von Berührung mit der Innenwand des Auskoppelhohlleiters 2 an einem Isolierstab 12 aus verlustarmen dielektrischem Material befestigt ist. Die Stirnfläche de3 Isolierstabes 12 ist unter Bildung eines rechteckförmigen Koppelschlitze3 metallisiert. Der Isolierstab 12 ist dabei im Abstimmschieber 3 drehbar gelagert. Durch ein Verschieben des

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Abstimmschiebers 3 wird wieder die Resonanzfrequenz des Leitungsresonators einer zugehörigen Röhre abgestimmt,·"' während ein Verdrehen dea I3olierntabes 12 mit dem stirnseitig angebrachten Koppelschlitz 5 den Kopplungsgrad ändert. Die aus Figur 5 ersichtliche Stellung des Koppelschlitzes 5 ergibt die geringste Auskopplung von Hochfrequenzenergie, während eine zur Breitseite des Auskoppelhohlleiters 2 parallele Lage des Koppelsch'litzes 5 den größtmöglichen Kopplungsgrad bedeutet. Der Auskoppelhohlleiter 2 ist in seinem weiteren Verlauf kreis,-bogenförmig gekrümmt, wobei der Isolierstab i2 im Bereich der Krümmung aus dem Hohlleiter herausgeführt ist. An seinem außerhalb des Auskoppelhohlleiterö 2 befindlichen 3nde ist der Isolierstab 12 in einer Verstellvorrichtung verankert, über die der Isolierstab 12 mit dem Abstimmschieber 3 sowohl in Längsrichtung (Doppelpfeil 14) verschiebbar als auch in seiner Umfangsrichtung drehbar ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere braucht bei einer Anordnung nach Art der Figuren 1 und 2 der Auskoppelhohlleiter nicht vollständig unterbrochen zu sein, Gondern kann auch mit einer halbseitigen Ausfräsung versehen sein, die eine Bewegung des stirnseitig den Koppelschlitz aufweisenden Abstimmschiebers sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung des Auskoppelhohlleiters mittels eines die Ausfräsung durch-

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setzenden, vorzugsweise stiftförmigen Verateljlgliedeo gestattet. Sine solche Ausführung ist noch stabiler und zudem konstruktiv einfacher als die Lösung mit einer völligen Zweiteilung, des Auskoppelhohlleitero.

5 Figuren

7· Patentansprüche

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Claims (5)

1. - 11 PA 9/492/557

   Patentansprüche

   . Abstimm- und Auskoppeleinrichtung für cine laufzeitröhre zur Erzeugung, oder Verstärkung von Millimeter-wellen mit einem Elektronenstrahlerzeuger an den einen und einem Elektronenauffänger an dem anderen Ende der Röhre sowie mindestens einer dazwischen angeordneten, als Leitungsresonator wirkenden Verzögerungsleitung, die über ein vakuumdichtes Auskoppelfenster mit einem Auskoppelhohlleiter fest gekoppelt ist, der einen in der Längsrichtung des Auskoppelhohlleiters verschiebbaren Abstimmschieber enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstimmschieber (3) einen senkrecht zur Längsachse des Auskoppelhohlleiters (2) stehenden rechteckförmigen Koppelschlitz (5) aufweist, der um die Auskoppelhohlleiirer-Achse drehbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstimmschieber (3) in einem Kreisquerschnitt aufweisenden Bereich des Auskoppelhohlleiters (2) in Form einer kreiszylindrischen Hülse eingesetzt ist, die an.ihrem röhrenseitigen Ende mit einer Stirnwand (4) versehen ist, in deren Mitte der Koppelschlitz (5) vorhanden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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   der Kreisquerschnitt aufweisende Abschnitt des Auskoppelhohlleiters (2) unter Bildung einer Lücke (6) unter- ..··..; brochen ist, die von der Hülse des Abstimmschiebers (3) überbrückt ist, an der ein die lücke durchsetzendes Verstellglied (9) befestigt ist, wobei die Lücke (6) durch eine Abstandshalterung (7) gewahrt bleibt, über welche die zu beiden Seiten der Lücke (6) befindlichen Teilstücke des AuskoppelhohlleiterD miteinander mechanisch verbunden sind.

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4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung (7) aus mindestens zwei symmetrisch um die Achse des AuskoppelhohlleiterD (2) verteilten Bolzen besteht, die jeweils an beiden Enden ein in die Teilstücke deo Auskoppelhohlleiters eingeschraubtes Gewinde tragen, während das Verstellglied (9) für den Abstimmschieber eiii am Umfang der Hülse des Abstimmschiebers (3) vorhandener Plansch mit kreisbogenförmigen Durchbrechungen (8) ist, durch welche die Bolzen verlaufen.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auskoppelleiter (2) vor und hinter dem Abstimmbereich über ein kurzes Hohlleiter-Übergangsstück (T,10)an einen Hohlleiter rechteckigen Querschnitt angepaßt

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   einem Hohlleiter rechteckigen Querschnitts an der Stirnseite eineö in Längsrichtungdes Ausköppelhohlleitera ..(2) oieh erstreckenden Isolierstabes (12) angeordnet ist,. . deööen Stirnfläche, unter Bildung άββ rechteckfarmigen KoppeIschlit2es\ {$) metallisae.rt ist und. der im A"bstiram-, Schieber (3) drehbar gelagert, ist·, vmbeidei; Auskoppel- .-hohlleiter (2) in seinöm dem Auskoppelfenste,r;-abgep v/andten v/eiteren Verlauf gekrümmt ist und der Isolier,-stab (12) im Bereich der Krümmung-..dee^.Auskoppelhohl·-; _; leitern aus_: diesem herausgeführt ist* .... ... ■..-.·- / ·

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