DE1566031A1 - Hochfrequenz-Entladungseinrichtung mit Geschwindigkeitsmodulation - Google Patents

Description

PATENTANWALT · ww w -» w Patentanwalt . . Dr. CLAUS REINLÄNDER DI PL-I N G. H. KLAUS BERNHARDT V1 P149 D

8000 MÜNCHEN 23 · MAINZERSTR.5

VARIAET ASSOCIATES
PaIo Alto / California, USA

Hochfrequenz-Entladungseinrichtung mit Geschwindigkeitsmodulation

Priorität: 8. Dezember 1966, Ser.Nr. 600 195

Vereinigte Staaten

Die Erfindung betrifft geschwindigkeitsmodulierte Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtungen mit Verzögerungsleitungen aus gekoppelten Hohlräumen, und insbesondere e'ine Einrichtung, mit der der Gütefaktor Q dieser Verzögerungsleitungen aus gekoppelten Hohlräumen in speziellen unerwünschten Bereichen verringert wird, die beispielsweise mit den X-Punkt-Bereiehen des Grundschwingungs-Betriebsbandes und Modi höherer Ordnung zusammengehen, sowie allgemein für Frequenzen außerhalb des Betriebsbandes.

Eine Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen für hohe Leistungen, die besondere geeignet ist zur Erzeugung von Durchschnittsleistungen von mehreren Kilowatt und Spitzenleistungen

.../2 . 101108/0358 BADORiGiNAL

von mehreren Megawatt mit. Wanderfeldröhren, und zwar sowohl üblichen Wanderfeldröhren als auch Hybridröhren, beispielsweise einem versetzt abgestimmten Klystroneingang mit einem Wanderfeldausgang, ist die Kleeblattleitung, die gekennzeichnet ist durch ihre Eignung für hohe Leistungen, wie bereits erwähnt, bei hohen Frequenzen (Mikrowellen) und mit guter Bandbreite (10 $>).

Die Erfindung betrifft speziell die Verbesserung der Kreisstabilität von Wanderfeldröhren, und zwar sowohl üblicher Bauart als auch Hybridröhren, und zwar durch den Einbau neuartiger selektiver Belastungen. Ein besonders störendes Stabilitätsproblem ergibt sich aus einer Erscheinung, die als eine Resonanzleitung der Strahl-Welle-Wechselwirkung beim X-Modus oder im Bandkantenbereich des Betriebsmodus bezeichnet werden kann, die zusammen mit Frequenzen auftritt, bei denen die Gruppengeschwindigkeit sich dem Wert Null nähert. In impulsbetriebenen Röhren können Schwingungen in diesem Bereich auftreten, wenn der Strahl ein- und ausgepulst wird. Auch treiberinduzierte Schwingungen können in dem oberen Bandkantenbereich des Grundmodus auftreten, wenn die Röhre oberhalb der Sättigung betrieben wird, um die-ziemlich flache Leistungsausgangscharakteristik einer übersteuerten Röhre auszunutzen. Andere Arten von wilden Schwingungen, die eine gute Betriebsstabilität verhindern, sind Schwingungen in Modi höherer Ordnung. EnergieVerluste auf Grund einer als "Schlitzmodus" zu , bezeichnenden Störung und des 5 Η-Modus sind besonders störend ■

tr ' '

bei oder nahe den jeweiligen /Γ-Punkten dieser Modi in dem als j

.../3 " 1O90Ö8/O358 · S

Kleeblattleitung bezeichneten Typ einer Verzögerungs-Wechselwirkuhgsleitung mit gekoppelten Hohlräumen. Erfindungsgemäß werden Einrichtungen verfügbar gemacht, mit denen der Gütefaktor Q für den Schlltzmodus und den 5 H-Moduß verkleinert wird und damit die Kreisstabilitätsprobleme korrigiert werden, die mit diesen Modi assoziiert sind, und besonders bezüglich Resonanzkreisschwingungen auf Grtind von ^T-Punkt-Resonanzen.

Ein besonders wirksamer Mechanismus zum Abziehen von Energie über ein breites Frequenzspektrum ist eine getaperte E-Ebenen-Hohlleiter-Belastung, die wirksam die Energieverteilung pro Längeneinheit gleichmäßig verteilt, so daß sich keine "hot spots" ergeben und die Zerstörung der Belastung vermieden wird. Durch Taperung einer Hohlleiterbelastung, die mit einer Leitung aus gekoppelten Hohlräumen gekoppelt ist, und durch Verteilen von verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial auf die Innenwände, im Gegensatz zur einfachen starken Belastung des gesamten Hohlraumes mit Verlustmaterial, wird eine gute, gleichmäßige Leistungsdämpfung in allen Frequenzen oberhalb des oberen Betriebspunktes erreicht, und,die Leistung wird gleichmäßig über die getaperte Hohlleiterbelastung verteilt. Durch Verteilen von Verlustmaterial in einem Hohlleiter von einer halben V/ellenlänge Länge, bestimmt bei der mit dem ΟΓ-Punkt oder, der oberen Grenzfrequenz des Betriebsmodus assoziierten Frequenz, werden überraschend gute Ergebnisse bei der Verringerung des Gütefaktors Q bei der UT-Punkt-Resonanz und darüberliegenden Frequenzen erreicht, wie erfindungsgemäß gelehrt

109808/0358 _BAD

wird. Eine gute selektive Belastung des Schlitzmodus kann auch dadurch erreicht werden, daß die den Schlitz begrenzenden Wände mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial beschichtet werden. Andere getaperte verlustbehaftete E-Ebenen-Belastungsformen werden erfindungsgemäß gelehrt, beispielsweise wird gezeigt, daß eine Seitenwand-Ankopplung brauchbare Eigenschaften hat.

Die vorteilhafteste Belastung nach der Erfindung ist der erwähnte getaperte E-Ebenen-Leiter von einer halben Wellenlänge Länge, der als Resonanzhohlraum bei Frequenzen bei oder in der Fähe der Bandkante oder des ΊΓ-Punktes arbeitet, und als ein nicht in Resonanz befindlicher Hohlleiterabschluß bei höheren Frequenzen.

Durch die Erfindung soll also eine neuartige Belastung für Verzögerungsleitungen aus gekoppelten Hohlräumen verfügbar gemacht werden.-

Erfindungsgemäß wird eine Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtung mit einer Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen verfügbar gemacht, die mit getaperten, verlustbehafteten Belastungen versehen ist, um unerwünschte elektromagnetische Schwingungsenergie abzuziehen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird eine getaperte verlustbehaftete Belastung in Form eines oder mehrerer Hohlleiter von einer halben Wellenlänge Länge, bestimmt beim

BAD ORIGINAL

r,

109^08/0358

oder der oberen Bandkante des Betriebsmodus, verfügbar gemacht, die in der E-Ebene von einem Maximum im Ankoppelbereich an die Verzögerungsleitung auf ein Minimum am abgeschlossenen Ende getapert oder verjüngt sind, und deren Innenflächen mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial beschichtet sind.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird eine neuartige Verringerung für den Gütefaktor. Q des Schlitzmodus für Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtungen mit einer Kleeblatt-Verzögerungsleitung verfügbar gemacht.

Gemäß noch einer anderen Ausbildung der Erfindung wird eine neuartige Einrichtung zur Unterdrückung von Modi höherer Ordnung in Kleeblatt-Verzögerungsleitungen verfügbar gemacht.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtung mit gekoppelten Hohlräumen;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine typische Kleeblatt-Verzögerungsleitung bekannter Art;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer modifizierten Kleeblatt-Verzögerungsleitungs-Hohlraumsektion mit zwei getapetften, abgeschlossenen E-Ebenen-Hohlleitern als Belastungen, auf deren Innenwänden verlustbehaftetes Däinpfungs material verteilt ist;

109808/035 8 bad original

-s-

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer modifizierten Kleeblatt-Verzögerungsleitungs-Hohlraumsektion mit einer neuartigen getaperten E-Ebenen-Hohlleiter-Belastung mit Seitenwand e insp e i sung ;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer modifizierten Kleeblatt- Verzögerungsleitungs-Hohlraumsektion mit blendengekoppelter, verlustbehafteter Resonanzhohlraumbelastung für die Blatt-Teile;

" Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer modifizierten Kleeblatt- Verzögerungsleitungs-Hohlraumsektion mit getaperten, abgeschlossenen Resonanz-Hohlleiter-Belastungen von einer halben V7ellenlänge Länge, die mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial beschichtet sind;

Fig. 7 graphisch die Abhängigkeit des Gütefaktors Q der Leitung von der Frequenz für verschiedene Belastungsmechanismen;

Fig. 8 ein co -β -Diagramm für eine Kleeblatt-Verzögerungsleitung;

Fig. 9 und 10 Schnitte durch typische Kleeblatt-Hohlräume mit den magnetischen Feldbildern für den Grundschwingungsmodus und den anti-symmetrischen Modus; und

Fig.11 einen Schnitt durch einen typischen Kleeblatt-Hohlraum mit dem H-Feld-Bild für den 5-H-Modus und den Schlitziaodus.

In Fig. 1 ist eine Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtung 15 mit einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen, einer Bogenannten Kleeblatt-Verzögerungsleitung dargestellt, Die Sin-j richtung 15 ist repräsentativ sowohl für konventionelle als auch

109808/0358

Hybridtypen, wenn auch die erstere speziell dargestellt ist. Übliche Wanderfeld-Hachfrequenz-Elektronenentladungseinrichtungen üblicher Art mit gekoppelten Hohlräumen sind beispielsweise in der IT.S.-Patentschrift 3,233,139 beschrieben, und ein Hybridtyp mit Kleeblatt-Verzögerungsleitungssektionen in der älteren Anmeldung V 27 384 IXd/21g der Anmelderin. Die Einrichtung 15 enthält eine Elektronenstrahl-Form- und Projiziereinrichtung 16 am stromaufwärtigen Ende und einen Elektronenstrahlkollektor 17 am stromabwärtigen Ende. Zwischen dem stromaufwartigen und dem stromabwHrtigen Ende ist eine Verzögerungsleitung 18 mit gekoppelten Hohlräumen vom Typ der Kleeblattleitung angeordnet, um einen Stralil-Welle-VJechselwirkungsmeehanismus in bekannter Weise zu schaffen. Die Strahl-Form- und Pröjizier-Einrichtung 16 enthält eine übliche Elektronenkanone "nach Pierce mit einer Kathodenemissionsfläche 20, einer Fokussierelektrode 21 und einer Beschleunigungsanode 22. Der Elektronenkanonenraum ist von der Leitung iuit einem Driftröhrenbereich 23 isoliert, und die Seitenwand 30 bildet ein evakuiertes Gefäß für die Einrichtung. Ein Koaxial-Eingangskoppler 24 oder ein Hohlleiter oder eine andere übliche Koppeleinrichtung liefert zur Verstärkung Hochfrequenzenergie an den Singangsbereich der Leitung 18, und mit einem üblichen Koppelmachanismus, beispielsweise einem Hohlleiter 25» wird verstärkte Hochfrequenzenergie abgezogen. Selbstverständlich kann die Eingangssektion der Leitung 13 eine Klystronsektion für Hytri-lbetrieb sein, wie es beispielsweise in der älteren Anmeldung 7 27 334 IXd/21g beschrieben ist,-

10980 8/0358 bad original

In Fig. 2 ist eine typische Kleeblatt-Hohlraum-Sektion 29 bekannter Art dargestellt, die in einem Mantel 30 angeordnet ist und eine gebogene Vier-Element-Seitenwand 31 enthält, einschließlich der vier um 90° räumlich gegeneinander verdrehten Finger oder Nasen 32, geschlitzter Endwandplatten 34, 35 mit einer zentralen Strahlkoppelöffnung 36, und acht radial orientierte Koppelschlitze 37 bilden eine Schwingungskopplung zwischen benachbarten Fohlräumen.' Benachbarte Hohlräume sind räumlich gegeneinander um verdreht, und bilden eine negative gegenseitige induktive Kopplung und eine gute Vorwärtswellen-Grundschwingungs-Bandbreite in bekannter Weise. Ein Teil der gebogenen Seitenwand 31 der nächsten Hohlraumsektion ist zur Illustration in Fig. 2 dargestellt. Der Kleeblatt-Hohlraum bildet damit die vier Blättsaktionen 40, die gemäß obigem definiert sind.

Es ist hervorzuheben, daß der Ausdruck "Kleeblatt" nicht auf eine vierblättrige oder vierfingrige Ausführungsform beschränkt ist, da Kleeblattleitungen mit 2, 6, 8, 10 usw. Fingern ebenso verwendet werden können. Die gleichen Modusprobleme sind auch in Kleeblattleitungen vorhanden, die vom vierblättrigen Typ abweichen. In einer sechsblättrigen Leitung würde anstelle des 5-H-liodus der 7-H-Modus stören, und der Schlitzmodus würde weiterhin • ein Problem sein. Bei einem achtblättrigen Kreis würde statt des 5-H-Modus der 9-H-Modus stören, und wieder der Schlitzmodus ein Problem sein. Die Probleme bezüglich des anti-symmetrischen Lodus bleiben, und die erfindungsgemäß gelehrten Lösungen bleiben anwendbar.

.. . /9 109808/0358 ^BAD

Versuche, den mittleren Betriebsleistungspegel der Kleeblattleitung zu erhöhen, haben zu T-förmigen Schlitzen 42 geführt, wie sie in Pig. 3 veranschaulicht sind. Diese T-förmigen Schlitze erlauben eine gute Frequenztrennung zwischen dem Grund des untersten anti-symmetrischen Modus und der oberen Bandkante des Grund-' Schwingungsmodus, und sie erlauben es, die Schlitze radial nach außen zu schieben und beispielsweise 20-30 fo dicke Endwände zu verwenden, via mit hoher mittlerer leistung arbeiten zu können, während auch weiterhin gute Wechselwirkungsimpedanz und Bandbreite beibehalten werden. Die T-förmigen Schlitze werden

Selbstverständlich soll der Ausdruck "Kleeblatt-Verzögerungsleitung" sowohl konventionelle als auch modifizierte Koppelsohlitze in den den Hohlraum definierenden Endwänden einschließen, ebenso wie zwei-, vier-, sechs-, acht- usw. -blättrige Leitungen. Ehe die speziellen Belastungsmechanismen gemäß Fig. 3-6 besprochen werden, sollen zunächst noch die Stabilitätsprobleme besprochen werden, die bei Kleeblatt-Verzögerungsleitungen auftreten, und zwar in Verbindung mit Fig. 8-11.

In Fig.'8 ist das tu -ß -Diagramm einer typischen Kleeblattleitung dargestellt. Die mit "Grundschwingung" bezeichnete Kurve ist die gewünschte Vorwärtswellen-Grundschwingungs-Raumharmonische oder Fundamentalwelle, in der Kleeblattleitungen überlicherweise im Betriebsband betrieben werden, das durch die mit A und B .bezeichneten Punkte definiert ist. Wie bereits erwähnt ist, treten Sta-

109808/0358

.../10 SAD ORIGINAL.

"bilitätsprobleme am UT-Pühkt oder dem oberen Bandkantenbereich des Grundschwingungsmodus und "bei Modi höherer Ordnung auf, beispielsweise dem 5-H-Modus und Sohlitzmodi, wie durch die entsprechend bezeichneten Kurven angedeutet ist. Wenn die Leitung einen hohen Gütefaktor Q für diese Modi hat, werden Sohwingungsprobleme in einem Grad störend, bei dem die Stabilisierung eine unabdingbare YorausSetzung wird, insbesondere bei niedrigen Strahlimpedanzen.

Die mit H_3n^ und H_Grund in Fig. 9 und 10 bezeichneten Modusbilder illustrieren die H-Feldbilder des Grundschwinguhgs-Betriöbsmodus, einem gestörten TM₀..-Hohlraummodus, und die beiden anti-symmetrischen Feldbilder, die in benachbarten Hohlräumen durch die ReIatiwerdrehung von 45° zwischen den Hohlräumen existieren. Diese Modi sind die Variationen des niedrigsten anti-symmetrischen Modus, der ein gestörter TM₁₁-Hohlraummodus ist. Sowohl die Niere als auch der Stern in Fig. 9 und 10 gehört zum gleichen niedrigsten anti-symmetrischen Modus, das Feldbild verändert sich einfach durch die 45°-Drehung von Hohlraum zu Hohlraum. In Fig. 11 sind die H-Feldbilder für den Schlitzmodus und den 5-H-Modus dargestellt. Der 5-H-Modus ist ein gestörter TM₀₂-Hohlraummodus. Die H-Feldbilder für den 5-H-Modus sind maximal an der zentralen Strahl· koppelöffnung 36 und in den Blattbereichen 40, wie dargestellt. Die E-Feldbilder für den Schlitzmodus und den 5-H-Modus haben verschiedene Amplituden und erlauben damit eine Unterscheidung zwi4 sehen diesen beiden Modi. Der Grundschwingungsmodus, der niedri$-

109808/0358

..,/11 . ^ßAD ORIGINAL

sie anti-symmetrische Modus und der 5-H-Modus sind Hohlraummodi und treten auf, gleichgültig, ob Koppelschlitze vorhanden sind oder nicht. Der niedrigste Schlitzmodus tritt aber auf, wenn die Schlitze eine halbe Wellenlänge lang sind und tritt nur auf, wenn Schlitze vorhanden sind. Wenn die Schlitze in Resonanz sind, ergibt sich ein elektrisches Feldmaximum quer über die Breite der Schlitze. Dieses elektrische Feld muß mit elektrischen Feldlinien umschlossen sein, so daß sich ein ziemlich kompliziertes Feldbild ergibt, das in einigen Gesichtspunkten dem 5-H-Modus ähnelt, es ist jedoch nicht identisch. In jedem Falle ergeben sich kräftige Wandströme, die in den Grenzwänden des Schlitzes für den Schlitzmodus zirkulieren, und diese werden gut belastet, wenn Kanthai oder ein anderes Belastungsmaterial in diesem Bereich aufgebracht wird. Die obige allgemeine Diskussion wurde lediglich vorgenommen, um die Probleme zu illustrieren, die bei Verzögerungsleitungen mit gekoppelten Hohlräumen auftreten, und zwar durch die Wechselwirkung mit Modi oberhalb des Betriebsbandes und an der Bandkante des Betriebsbandes.

Die Erfindung betrifft speziell neuartige Einrichtungen, mit denen diese Modi belastet werden, oder ihr Gütefaktor verringert wird, ohne daß der Grundschwingungs-Betriebsbereich merkbar belastet wird, oder was als "Nicht-Jt-Punkt-Bereich" des Grundschwingungs-Betriebsbandes bezeichnet werden kann. Bisherige Versuche haben' zur Verwendung von abgeschlossenen, verlustbehafteten Resonanzhohlräumen, verluatbehafteten Resonanzschleifen und abgeschlossenen

.../12

109808/03S8 ^_{0 0R1Q1NA}L

verlustbehafteten Hohlleitern geführt. Keine dieser bisherigen lösungen war jedoch vollständig befriedigend, und zwar wegen solcher Mängel wie Bildung von "hot spots" in karbonisierten keramischen belasteten Hohlräumen oder Hohlleitern und wegen der sich daraus ergebenden Zerstörung, d.h. Verbrennung der Belastungen, unzureichender Belastung aller störenden Bereiche, nämlich X-Punkt und alle höheren Frequenzen, Überlastung der Grundschwingung und Unterbelastung der unerwünschten Modi.

In Fig. 3 ist eine Sektion eines Kleeblatt-Hohlraums 29 mit modi-" fizierten, T-förmigen Schlitzen 42 dargestellt, und zwar mit zwei getaperten, abgeschlossenen, gebogenen E-Ebenen-Hohlleiter-Belastungen 50, 51» die mit diametral einander gegenüberliegenden Blatt-Teilen 40 des Hohlraums 29 an den Leiterenden gekoppelt sind. Die Hohlleiter 50, 51 sind so ausgelegt, daß sie. eine Grenzfrequenz zwischen der oberen Kante des Betriebsbandes und dem OT-Punkt des Grundschwingungs-Betriebsmodus haben und sind von maximaler Höhe an der Koppelblende 52 zur Höhe null an den abgeschlossenen Enden getapert. Die inneren Hohlleiterflächen sind mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial 54 beschichtet, um Hochfrequenzenergie innerhalb der oben definierten Grenzen zu absorbieren, d.h. bei Frequenzen höher als die obere Kante des Betriebsbandes. Ein geeignetes Belastungsmaterial ist Kanthai Λ, eine Mischung aus Eisen, Chrom, Aluminium und Kobalt dor Kanthai Corp. Irgendein anderes verlustbehaftetes Dämpfungr-mntorial, dns die speziellen Leiwtungspegel für den gegebenen

. . ..'13 109808/0358 »AD ORlGfNAL

aufnehmen kann, kann ohne weiteres verwendet werden. Andere Kopplungstypen zwischen dem Blatt und den Hohlleitern, beispielsweise eine kapazitive Säule, die auf Grundschwingungs-OT-Punkt-Resonanz abgestimmt ist, Resonanz- und Hicht-Resonanz-Blenden wurden versucht, und die besten Ergebnisse wurden mit einer einfachen ificht-Resonanz-Eopplung erreicht, wie sie in Pig. 3 dargestellt ist, bei der der Hohlleiter 50 direkt mit dem Blatt gekoppelt ist. Die Belastungswirkung dieser Anordnung mit zwei unabhängigen abgeschlossenen Hohlleiter-Belastungen ist in Tabelle I zusammengestellt. Es ist zu erwähnen, daß jede Kleeblattsektion 29 aus einer massiven Metallplatte, beispielsweise Kupfer, ausgefräst werden kann, oder in Baugruppen hergestellt werden kann, je nach den Erfordernissen.

In Fig. 4 ist eine modifizierte Anordnung mit über die Seitenwand angekoppelten getaperten Hohlleiterbelastungen veranschaulicht, die einen einzigen konzentrischen Hohlleiter 60 aufweist, der mit der ausgeschnittenen Endwand des Blattes 40 gekoppelt ist. Der Hohlleiter 60 ist in zwei Sektionen 61, 62 unterteilt, von denen jede mit einer E-Ebenen-Iaperung versehen ist, die von maximaler Höhe im Koppelbereich 63 zu minimaler Höhe an den abgeschlossenen Enden 64» 65 führt. Wieder sind die inneren Hohlleiterflächen mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial beschichtet. Der Hohlleiter ist wieder so dimensioniert, daß seine Grenzfrequenz über der oberen Kante des Betriebsfrequenzbereiches liegt und unterhalb des 3T-Punktes. Die Ergebnisse für die verschiedenen Modi bezüglich der effektiven Belastung durch diese Ausführungsform sind in Tabelle I aufgeführt.

.../14

109808/03B8 bad original

Gemäß Fig. 5 ist ein Kleeblatt-Hohlraum mit vier Resonanzhohlräumen 71 belastet, die mit Blenden 72 mit den Hohlraumblättern gekoppelt sind. Die Hohlräume sind in dem evakuierten Gehäuseteil 23 angeordnet und mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial beschichtet, wie bereits besprochen. D₁^e Hohlräume sind zur Resonanz im %-Punkt-Bereich der Grundschwingung ausgelegt. Die Ergebnisse sind wieder in Tabelle I zusammengestellt, in der die Verringerung des Gütefaktors Q für verschiedene Modi und Reso-' nanzpunkte aufgeführt ist.

In Fig. 6 ist die nach den derzeitigen Kenntnissen optimale Ausführungsform dargestellt, die vier gebogene Hohlleiter 80 aufweist, die, wie dargestellt, mit Ausschnitten bei 81 mit den Blättern 40 gekoppelt sind. Die Hohlleiter 80 sind so ausgelegt, daß sie bei einer Frequenz im wesentlichen am 3fc-Punkt oder der oberen Bandkante des Grundschwingungs-Betriebsmodus eine halbe Wellenlänge lang sind, und somit als Resonanz-Hohlleiter arbeiten, die den 3i-Punkt über einen Resonanzmechanismus kräftig belasten und alle Frequenzen oberhalb des ^--Punktes über einen verlustbehafteten Hohlleitermechanismus. Wieder sind die Hohlleiter 80 längs der Richtung des Energieflusses getapert, wie durch die Pfeile P in der Ε-Ebene von einem Maximum am Energieeingang zu j einem Minimum am abgeschlossenen Ende angedeutet ist. Gute Ergellnisse werden erzielt, wenn von voller Höhe auf Hull getapert wird.

I ·

Die inneren Hohilleiterwände sind wieder mit einem verlustbehaf t< ten Dämpfungsmäterial beschichtet, wie bereits besprochen. Die '

^ ·■.-■·"'"■ ■■ . .../15

109808/0358 ^NAL

Belastungseffekte sind in Tabelle I aufgeführt. Ersichtlich wird eine gute Belastung an allen gewünschten Punkten, nämlich 5-H(-3T-Punkt), Grundschwingungs-flt-Punkt und niedrigster Schlitzmodus erreicht. Der Gütefaktor Q für den 5-H-Modus-3T-Punkt war zu klein, um gemessen zu werden.

Die Absorption (Verringerung des Gütefaktors Q) oder der Belastungseffekt für die drei Typen (Resonanz, Hohlleiter und Hohlleiter von einer halben Wellenlänge) über einen Bereich von Frequenzen sind in Fig. 7 veranschaulicht. Der Vorteil des eine halbe Wellenlänge langen Hohlleiters, gemessen am ΟΓ-Punkt des Grundschwingungsmodus, ergibt·sich deutlich, und es ist zu sehen, daß außergewöhnliche Resultate mit der Ausführungsform nach Fig. 6 erreicht werden. Die getaperte Ε-Ebene bildet ein ausgezeichnetes Mittel zur gleichmäßigen Verteilung der Energieabsorption über die Innenwände der Hohlleiter und hat die bisher auftretenden Probleme des "hot spot" wesentlich herabgesetzt.

.../16

109808/0358 _ _BAD0RIGINAL

Tabelle I

Vergleich der Belastungsarten

Belastungs-■fcyp

Gütefaktor am Gütefaktor für Grundschwin- den Schlitzgungs-3T-Punkt modus niedrigster Frequenz

Gütefaktor für den 5-H-Hodus-^T-Punkt

Gerade Hohllei t erbelas tg. (2 Koppelschlitze) nicht dargestellt

140 49

17

Gekrümmte Hohlleiterbelastun gen (2 Koppelschlitze)(Fig.3)

120 125

18

Einander gegenüberstehende Hohlleiterbelastungen (1 Koppelschlitz) (Fig.4)

194

270

4 verlustbehaftete Hohlräume in Resonanz am Grundschwingungs-«flT-

Punkt (Fig.5)

Resonanz beim Schlitzmodus

62

Gekrümmte Hohlleiter (4 Koppelschlitze) (Fig.6)

26

sehr niedrig

.../17

109808/0358 BAD ORIGINAL

In Tabelle II sind die Belastungsergebnisse für Beschichtung der - Schlitzbegrenzungsflächen dargestellt, d.h.. 37' für einen üblichen Schlitz. Die Belastungseffekte bei der Beschichtung der peripheren Kleeblatt-Hohlraum-Seitenwände 31' mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial und zur Beschichtung sowohl der Schlitzals auch der Hohlraum-Flächen gemeinsam sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt. Es wurde Kanthai A verwendet. Die begrenzenden Wände der T-förmigen Schlitze können vorteilhafterweise ebenfalls mit verlustbehaftetem Dämpfungsmaterial zur Verringerung des Schlitzmodus beschichtet werden.

' Tabelle II

Zusammenstellung der Gütefaktoren für Verluste innerhalb des Kleeblattes

Resonanz	Verlustverteilung	Schlitze	Schlitz und	alles
	keine		Umfang
		260	160	61
Mittlere Nicht-	1291
Tt -Grundschwin
gung		410	176	82
GrundSchwingung Tt	1229	144	93	68
Niedrigster	2150
Schlitz		438	194	63
Mittlerer anderer	2225
Schlitz		542	292	117
5-H-1JT	3011	542	327	•133
Andere 5-H	2816

109808/0358

BAD

Ersichtlich sind der beschichtete Hohlraum und der beschichtete Schlitz nicht so wirksam wie der getaperte verlustbehaftete Hohlleiter wie er oben besprochen ist. Mit der getaperten,verlustbehafteten E-Ebenen-Hohlleiter-Belastung wird die Verringerung des Gütefaktors Q für den Grundschwingungsmodus im Betriebsbereich gerade so groß, daß keine zusätzlichen Verluste in das Kleeblatt selbst eingefügt zu werden brauchen, um sich selbst anfachende Schwingungen innerhalb des Bandes zu verhindern. Das hat 'den Vorteil, daß die Aufheizung durch die Verluste in einem Bereich erfolgt, der leicht gekühlt werden kann. Mit anderen Worten, die getaperte Ε-Ebene von einer halben Wellenlänge ist die optimale lösung, mit der gerade genug Belastung innerhalb des Bandes hervorgerufen wird, um eine sich selbst anfachende Schwingung zu verhindern, während gleichzeitig Modi höherer Ordnung passend stark belastet werden. Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß auch verlustbehaftete BeSchichtungen auf den Schlitzen verwendet werden, um die Unterdrückung des Gütefaktors Q für den Schlitzmodus zu unterstützen, ohne daß der Gütefaktor Q für die Grundschwingungs-Nicht-SE-Punkte ungünstig erniedrigt wird.

109808/0358

Claims (10)

Patentansprüche

1. Hochfrequenz-Elektronenentladungseinrichtung mit Geschwindigkeitsmodulation, bestehend aus einer Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen, die längs der Einrichtungsachse angeordnet ist, einer Einrichtung zur Erzeugung und Ausrichtung eines Elektronenstrahls längs der Einrichtungsachse am stromauf wärtigen Ende, einem Strahlkollektor am stromabwärtigen Ende des Geräts, und verlustbehafteten Belastungen, die mit der Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen gekoppelt sind, um diesen elektromagnetische Energie zu entziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die verlustbehafteten Belastungen einen in der Ε-Ebene in Richtung des Energieflusses getaperten abgeschlossenen Hohlleiter aufweisen, dessen Innenflächen mit einem verlustbehafteten Dämpfungsmaterial beschichtet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getaperte abgeschlossene Hohlleiter so ausgelegt ist, daß seine Grenzfrequenz zwischen der oberen Kante des Betriebsbandes und

109808/0358

.../A 2 BAD ORIGINAL

dem ^-Punkt-Bandkantenbereich des Betriebsmodus der Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen liegt.

3. -Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Hohlleiter ,eine Längsabmessung in Richtung des Energieflusses hat, die auf eine halbe elektrische Wellenlänge bei einer Frequenz entsprechend dem ^Π-Punkt des Betriebsmodus der Einrichtung festgelegt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen e.ine Kleeblatt-Verzögerungsleitung ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene getaperte Hohlleiter mit den Hohlraum-Blatt-Endwänden gekoppelt ist und daß der getaperte Hohlleiter gebogen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5> bei der die benachbarten Hohlräume miteinander über eine Anzahl radial gerichteter, azimutal in Abstand voneinander befindlicher länglicher Koppelschlitze gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschlitze mit einer verlustbehafteten Dämpfungsschicht auf den Begrenzungsflächen versehen sind, um den Gütefaktor Q des Schlitzmodus der leitung herabzusetzen.

109808/0358 ^BAD original

ΧΛ

7. Einrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände'd"er Blatt-Hohlräume - der Kleeblatt-Verzögerungsleitung aufgeschnitten sind, um eine Anzahl in tXmfangsrichtung voneinander entfernter Umfangsöffnungen in den Blattteilen zu erhalten, um somit die Hohlraumbelastungen mit den Öffnungen zu koppeln. . .

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der getaperte abgeschlossene Hohlleiter zwei Hohlleitersektionen enthält, die konzentrisch um die Strahlachse der Einrichtung herum angeordnet sind, und mit der Verzögerungsleitung über eine Seitenwand gekoppelt sind, und daß die Hohlleitersektionen maximale Höhenabmessungen am Eingangs-Koppelbereich und minimale. Höhenabmessungen an den abgeschlossenen Enden haben.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der getaperte abgeschlossene Hohlleiter am Eingangs-Koppelbereich volle Höhe hat und am abgeschlossenen Ende praktisch Höhe null hat.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Verzögerungsleitung Einrichtungen angeordnet Bind, mit denen der Gütefaktor Q des Betriebsmodus im Betriebsfrequenzbereich der Einrichtung auf einen Punkt herabgesetzt ist, an dem sich selbst anfachende Schwingungen innerhalb des Bandes verhindert sind,

BAD ORIGINAL

109808/0358

Leerseite