DE1564622C

DE1564622C - High-performance disc tubes for high frequencies

Info

Publication number: DE1564622C
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing 1000 Berlin Seiffarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-06-09

Description

Die Erfindung betrifft Scheibenröhren, insbesondere Scheibentrioden großer Leistung für Höchstfrequenzen, mit einer Metallkapillarkathode und einem Kreuzspanngitter.The invention relates to disc tubes, in particular disc triodes of high power for maximum frequencies, with a metal capillary cathode and a cross tension grid.

Sie hat besondere Bedeutung für das Höchstfrequenzgebiet im Bereich einiger GHz. Bei derart hohen Frequenzen sind den Möglichkeiten der Erzeugung großer Leistungen mit gittergesteuerten Röhren relativ enge Grenzen gesetzt. Außer den üblichen Maßnahmen, wie Erhöhung der Elektrodenspannung und Elektronendichte sowie der Verwendung einer MK-Kathode zur Erhöhung der Leistung, besteht im vorliegenden die Aufgabe in der Vergrößerung der aktiven Röhrenfläche. Im Rahmen einer solchen Vergrößerung sind zunächst die nachfolgenden Bedingungen einzuhalten.It is of particular importance for the maximum frequency range in the range of a few GHz. With such high frequencies are the possibilities of generating great powers with grid-controlled Tubes have relatively narrow limits. Apart from the usual measures such as increasing the electrode voltage and electron density as well as the use of a MK cathode to increase the power, In the present case, the task is to increase the active tube area. As part of The following conditions must first be observed for such an enlargement.

1. Die Abmessungen müssen klein gegenüber der Wellenlänge sein (z. B. <^ A/4).1. The dimensions must be small compared to the wavelength (e.g. <^ A / 4).

2. Die wegen der Elektronenlaufzeiteffekte notwendigen geringen Elektrodenabstände müssen noch technisch reproduzierbar herstellbar sein.2. The short electrode gaps necessary because of the electron delay effects can still be produced in a technically reproducible manner.

3. Die Flächenausdehnung der Elektroden, insbesondere der Gitterelektrode, ist durch den Umstand begrenzt, daß die an dieser Elektrode auftretende Verlustwärme praktisch ausschließlich durch Wärmeleitung an die betreffenden Anschlußklemmen (Scheibendurchführung) abgeführt werden müssen, damit eine Überhitzung unbedingt vermieden wird.3. The area of the electrodes, in particular the grid electrode, is due to the fact limits that the heat loss occurring at this electrode is practically exclusively dissipated by heat conduction to the relevant connection terminals (disc feed-through) must be so that overheating is absolutely avoided.

Während die beiden zuerst genannten Bedingungen bisher noch keine Beschränkung in der Weiterentwicklung von Höchstfrequenzröhren darstellten, besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe im Rahmen einer Vergrößerung der Röhrenfläche in der besonderen Ausgestaltung der maßgeblichen Elektroden im Hinblick auf die möglich zulässige thermische Belastbarkeit von Gitter und Anode.While the first two conditions are so far no restriction in further development represented by ultra-high frequency tubes, there is the underlying object of the invention in the context of an enlargement of the tube area in the special configuration of the relevant Electrodes with regard to the possible permissible thermal load capacity of the grid and anode.

Gelöst wird dieses Ziel bei einer im ersten Absatz beschriebenen Scheibenröhre, insbesondere Scheibentriode großer Leistung für Höchstfrequenzen, nach der Erfindung dadurch, daß die Kathode im Bereich der Emissionsfläche einen zentralen, nicht emittierenden Teil niedrigerer Temperatur als die Emissionslemperatur aufweist und daß die Anode entsprechend eine ringförmige aktive Fläche (Anodenspiegel) hat.This goal is achieved with a disc tube described in the first paragraph, in particular a disc triode great power for maximum frequencies, according to the invention in that the cathode in the range of the emission surface a central, non-emitting part with a lower temperature than the emission temperature and that the anode has an annular active surface (anode mirror) has.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß ζ. Β. bei der Gitterelektrode bei gleichen Weglängen für die Wärmeleitung der zentrale relativ kleinflächige Teil nicht belastet wird. Unter Beibehaltung gleicher Weglängen für die Wärmeleitung wird bei Verdoppelung des äußeren Durchmessers dadurch z. B. eine dreifach größere Wirkfiäche erzielt.This measure ensures that ζ. Β. in the case of the grid electrode with the same path lengths for the heat conduction of the central, relatively small-area part is not stressed. While maintaining the same Path lengths for heat conduction are doubled when the outer diameter is thereby z. Legs three times larger effective area achieved.

Mit besonderem Vorteil wird dies dadurch ermöglicht, daß die Metallkapillarkathode mit einer kreisringförmigen porösen Emissionsstoffträgerscheibe versehen wird und dazu der im wesentlichen aus Vorratsbehälter und Raum für die Unterbringung des Heizers bestehende Kathodenkörper als Toroid mit etwa rechteckigem Querschnitt gestaltet wird. Stirnseitiger Abschluß dieses toroidförmigen Kathodenkörpers ist einmal die kreisringförmige poröse EmissionsstolTträgersclieibe, während unterhalb des Bodens des Vorratsbehälters ein entsprechend gestalteter Heizer eingekittet ist. Der an sich beiderseits olTene zentrale Hohlzylindcr des Kathodenkörpers ist zum Steuergitter hin mit einem Strahlungsblech oder -folie nach Art einer Kappe verschlossen, um dadurch die Wärme von dem zentralen Teil des darüber befindlichen Gitters fernzuhalten.This is made possible with particular advantage in that the metal capillary cathode is provided with a circular ring-shaped cathode porous emission material carrier disk is provided and essentially made of Storage container and space for accommodating the heater existing cathode body as a toroid is designed with an approximately rectangular cross-section. Frontal termination of this toroidal cathode body is once the circular, porous emission stool, while below the A correspondingly designed heater is cemented into the bottom of the storage container. The one on both sides OlTene central hollow cylinder of the cathode body is closed to the control grid with a radiation sheet or foil like a cap, thereby keeping the heat away from the central part of the grille above.

Dieses Strahlungsblech kann mit besonderem Vorteil aus einem getterfähigen Metall, wie z. B. Titan, hergestellt werden, so daß es im Betrieb infolge seiner erhöhten Temperatur eine ausreichende Getterwirkung ermöglicht. Die Anode ist unter anderem aus Kapazitätsgründen der besonderen Kathodenform insofern angepaßt, als sie abweichend von derThis radiation plate can be made of a getterable metal, such as. B. titanium, be produced so that there is a sufficient getter effect in operation due to its elevated temperature enables. The anode is of the special shape of the cathode for reasons of capacity, among other things adapted to the extent that it differs from the

ίο bisher üblichen Formen derart eine zentrale Bohrung aufweist, daß die wirksame Anodenfläche (Anodenspiegel) relativ klein ist, während der übrige Teii besonders dickwandig ausgebildet ist. In dem zentralen Hohlraum der Anode kann mit Vorteil ein im Betrieb im Vakuum bewegbarer Abstimmstempel angeordnet werden, um damit den . zugehörigen Schwingkreis abzustimmen, mit dem besonderen Vorteil, daß der Stempel im Betrieb nicht von Elektronen getroffen wird.ίο previously common forms such a central hole has that the effective anode surface (anode mirror) is relatively small, while the rest of the part is particularly thick-walled. In the central cavity of the anode, an im Operation in the vacuum movable tuning die are arranged in order to allow the. associated To tune the resonant circuit, with the particular advantage that the stamp is not made of electrons during operation is hit.

Die Gitterelektrode in Form eines Kreuzspanngitters kann entweder wie üblich entsprechend großflächig ausgebildet werden oder aber auch mit einen zweiten inneren Gitterring versehen werden, so dal; die Möglichkeit besteht, den zentralen Teil des Gitters frei von Gitterelementen (Gitterdrähten) zi: machen.The grid electrode in the form of a cross tension grid can either have a correspondingly large area as usual be formed or be provided with a second inner grid ring, so dal; it is possible to leave the central part of the grid free of grid elements (grid wires) zi: do.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hanc¹ eines in der Zeichnung rein schematisch dargestellten, besonders ausgewählten Ausführungsbeispiels erläutert werden.Further details of the invention are to be ^{explained using Hanc 1 of} a particularly selected exemplary embodiment shown purely schematically in the drawing.

In der dargestellten, in Metallkeramikausführunj; ausgebildeten Scheibentriode ist mit 1 der toroidförmige Kathodenkörper einer Metallkapillarkathode bezeichnet, der im wesentlichen aus Vorratsbehälter 2 und dem Raum 3 für die Unterbringung des Heizers 4 besteht. Abgedeckt ist der Vorratsbehälter der Metallkapillarkathode mit einer ringförmigen poröser Emissionsstoffträgerscheibe 5. In dem zentraler Hohlzylinder 6 des Kathodenkörpers 1 ist an derr der Gitterelektrode zugewandten Ende ein Strahlungsschutzblech oder -folie 7 in Form einer nacl außen gebogenen Blechkappe vorgesehen, damit au; die Gitterelektrode in diesem zentralen Bereich nui eine geringe Strahlungswärme gelangt. Die darübei in geringem Abstand von der Emissionsfläche ange ordnete Gitterelektrode 8 besteht aus einem normaler Kreuzspanngitter hoher mechanischer Stabilität. Ei kann aber auch an Stelle der im zentralen Teil durchgehenden Gitterfläche ein weiterer innerer Gitterring vorgesehen sein, damit im Bedarfsfalle der zentrale Teil der Gitterfläche frei von Gitterelementen (Gitter drahten) gemacht werden kann. Auf der anderer Seite des Gitters gegenüber der Kathode ist die mi; einem zentralen Hohlraum versehene Anode 9 an geordnet, deren aktive Fläche (Anodenspiegel) IC der Form der Emissionsfläche der Kathode angepaßt ebenfalls ringförmig gestaltet ist. Im übrigen ist die Anode sehr dickwandig ausgebildet, um somit eine gute Wärmeleitung für die Verlustwärme bis zurr Kühler hin zu erreichen. Im vorliegenden Fall is: außerdem noch der zentrale Hohlraum der Anode dazu benutzt, zusätzlich einen Äbstimmstempel II zum Abstimmen des betreffenden Schwingungs kreises derart anzubringen, daß er auch im Vakuun während des Betriebes bewegt werden kann. Be dieser zusätzlichen Abstinimeinrichtung besteht de besondere Vorteil darin, daß der Stempel im Betriel nicht von Elektronen getroffen wird.In the illustrated, in metal-ceramic execution; formed disc triode is with 1 the toroidal cathode body of a metal capillary cathode denotes, which essentially consists of the storage container 2 and the space 3 for accommodating the heater 4 consists. The storage container of the metal capillary cathode is covered with an annular porous Emission material carrier disk 5. In the central hollow cylinder 6 of the cathode body 1 is on the other the end facing the grid electrode a radiation protection sheet or film 7 in the form of a nacl outside bent sheet metal cap provided so that au; the grid electrode in this central area nui a small amount of radiant heat arrives. The indicated at a small distance from the emission surface The arranged grid electrode 8 consists of a normal cross tension grid with high mechanical stability. egg but can also be replaced by a further inner grating ring in place of the grating surface that is continuous in the central part be provided so that, if necessary, the central part of the grid surface is free of grid elements (grid wires) can be made. On the other side of the grid opposite the cathode is the mi; a central cavity provided anode 9 ordered, the active surface (anode mirror) IC the shape of the emission surface of the cathode is also designed to be ring-shaped. By the way, is the The anode is very thick-walled to ensure good heat conduction for the heat loss up to the r To achieve cooler. In the present case there is also the central cavity of the anode used, in addition, a tuning stamp II to tune the vibration in question circle to be attached in such a way that it can also be moved in a vacuum during operation. Be this additional tuning device is de particular advantage that the stamp in the Betriel is not hit by electrons.

Zusammengefügt zu einem elektrischen Entladungsgefäß sind die einzelnen Elektroden zusammen mit ihren scheibenförmigen Anschlüssen durch zwischengefügte Distanzringe aus Keramik unter Herstellung von metallkeramischen Verbindungen.The individual electrodes are combined to form an electrical discharge vessel with their disc-shaped connections by interposed ceramic spacer rings Manufacture of metal-ceramic connections.

Claims

Patent claims:

1. Disc tube, especially disc triode of high power for maximum frequencies, with a Metal capillary cathode and a cross tension grid, characterized in that the Cathode in the area of its emission surface a central, non-emitting part lower Temperature than the emission temperature and that the anode has a corresponding has an annular active surface (anode mirror).

2. Disc tube according to claim 1, characterized in that the porous emission disc the metal capillary cathode is a circular ring disc and a toroidal storage container on the front side closes, whose inside existing open hollow cylinder from one to the grid electrode turned in the manner of a cap formed radiation protection sheet (foil) covered is.

3. Disc tube according to claim 1 or 2, characterized in that the central radiation protection plate made of metal that can be getterable at elevated temperature, such as titanium.

4. Disc tube according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the anode corresponds to the central, non-emitting part of the cathode Has bore and as a hollow body correspondingly thick-walled over the cross-section of the active Anode surface is also formed.

5. Disc tube according to one or more of the preceding claims, characterized in that that in the central cavity of the anode a movable in a vacuum, not by electrons hit punch is provided for the tuning of the oscillation circuit concerned.

6. Disc tube according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the grid has a second central inner grid ring, roughly corresponding in size the non-emitting part of the cathode and the possibly free of grid elements is.

7. Disc tube according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the central area of the grid wires is within the inner grid ring of is covered with a sheet of metal that conducts heat well.

1 sheet of drawings