DE1616352A1

DE1616352A1 - Mikrowellen-Leistungsquelle

Info

Publication number: DE1616352A1
Application number: DE19681616352
Authority: DE
Inventors: Williams Norman Harwood
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1967-01-16
Filing date: 1968-01-11
Publication date: 1969-10-23
Also published as: FR1551508A; DE1616352B2; DE1616352C3; NL6800326A; GB1156893A; JPS4931584B1; SE333758B; CH502021A

Description

. Hi. MARSCH * DuSSBU)Ohf,

PATENTANWALT .

Beschreibung zum Patentgesuch

der Fa. Uarian Associates, 301 Industrial Way, San Carlos,

Californien, USA,

betreffend:

"Iflikrowellen-Leistungsquelle"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wlikrowellen-Leistungs* quelle, insbesondere für den industriellen Einsatz, nämlich für die Übertragung von Mikrowellen-Leistung bei Heizungs- und Uiärmebehandlungsanlagen»

Bisher wurden Klystrons verwendet, um die mikrowellen-Leistung für industrielle [Klikroiuellen-Keizanlagen zu erzeugen. In solchen Systemen war es jedoch notwendig, das. Klystron als typischen Verstärker zu betreiben, und das Klystron mit dem Ausgang einer Treiberröhre zu speisen mit Leistungspegeln von 0,1 bis 1 Watt. Die Klikrowellen-Leistung wird gewöhnlich bei einer Frequenz von 2450 tiHz erzeugt. Treiberröhren bei diesen Frequenzen und Leistungspegeln besitzen eine sehr geringe Lebensdauer) etwa in der Größenordnung von 500 Std., während das Klystron eine Lebensdauer in des GröQenordnung von 7500 Std. aufweist.

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Frühere Versuche, das Klystron als Oszillator zu betrüben, indem ein Teil der Ausgangsleistung über ein Dämpfungsglied und einen einstellbaren Phasenschieber rückgekoppelt wurden, haben nicht zum Erfolg geführt infolge der PteÄenverschiebungen im Ausgang des Klystrons, die sich mit Fluktuationen der Strahlspannung ändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Mikrouiellen-Leistungsquelle zu schaffen. Dabei wird ausgegangen von einer Mikrouiellen-Leistungsquelle mit einem Mikrowellenverstärker und mit einer Rückkopplungsleitung für die Übertragung von lYlikrouiellen-Leistung nach Verstärkung im mikrowellenverstärker zu einem Eingang desselben zur Aufrechterhaltung von Schwingungen des Verstärkers. Die Iflikrotuellen-Leistungsquelle gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschleife für die Übertragung des Rückkopplungssignals eine Übertragungsleitung mit einer elektrischen Länge von mindestens Q Wellenlängen aufweist, mit Q als Kehrwert des Bandbreitenbruchteils der geschlossenen Schleife einschließlich Rückkopplungsleitung und Verstärker, über welcher Schleife die Schleifenverstärkung größer als 1 ist, um so eine stabile Rlikrowellen-Leistungsquelle auszubilden. Damit wird der mikrowellenverstärker zu einem stabilen Oszillator, der bei hohen Rlikrowellen-Leistungspegeln betrieben werden kann.

Ein merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Klystronverstärkers, von dessen Ausgangsleistung ein Teil zu seinem Eingang über eine elektrisch lange übertragungsleitung als Rückkopplungsleitung rückgekoppelt jt.rd, welche übertragungsleitung eine Länge gemäß den obigen Angaben besitzt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in der Rückkopplungsleitung für die Steuerung der Leistungsabgabe des Verstärkers ein veränderbares Dämpfungsglied vorgesehen,

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und zwar vorzugsweise ein PIN-Diodenmodulator.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung tuird die oben beschriebene Anordnung derart weitergebildet, daß Einrichtungen für die Abtastung entweder der Ausgangsleistung des Klystron-Oszillators oder der von der Belastung zum Oszillator zurückrefflektierten Leistung vorgesehen sind, womit ein Signal erzeugt wird, das mit einem Bezugssignal verziehen wird, um so ein Fehlersignal ZUeTZeUgBn₇ das für die Steuerung des Dämpfungsgliedes in der Rückkopplungsleitung des Klystrons verwendet wird und damit für die Regelung des Hochfrequenz-Leistungspegels des Klystron-Oszillators, um so eine gesteuerte Leistung dem Verbraucher zuzuführen und/oder reflektierte Überspannungen in dem Klystronausgang zu unterdrücken.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Rückkopplungsleitung des Klystrons an der Ausgangsseite des IKlikrowellenverbrauchers angekoppelt ist, wobei für schmalbandige Verbraucher der Klystron-Oszillator automatisch auf die Verbraucherfrequenz abgestimmt wird, und möbel für bestimmte Kopplungsfälle der Leistungspegel des Klystrons automatisch geregelt wird, um eine konstante Leistung der Last im Verbraucher zuzuführen.

Diese Anordnung kann gemäß der Erfindung so ausgebildet sein, daß der Verbraucher eine Mehrzahl parallelgeschalteter Abschnitte aufweist, die auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind, und daß die Rückkopplungsenergie in die Rückkopplungsleitung über den feldstörenden Effekt eingekuppelt wird, den die Belastung auf das Feld in dem jsu/eiligen VerbraLrclreräbschnitt ausübt, wobei das Klystron abgestimmt wird auf denjenigen Abschnitt des Verbrauchers, der die höcftste' Belastung auf weist,'und' Wobei mit'graßaret

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Belastung im Verbraucher auch die zugeführte lYlikromellen-Leistung zunimmt.

Eine andere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Verbraucher mehrere Abschnitte aufweist, die auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind, und daß in der Rückkopplungsleitung ein variabler fljaöenschieber vorgesehen ist/um die Betriebsfrequenz des Klystron-Oszillators durchzustimmen, wobei die Leistung von einem Verbraucherabschnitt zum anderen verschoben wird gemäß der Durchstimmung des n^aöenschiebers.

Gemäß der Erfindung kann ein Impulsgenerator an die Rückkopplungsleitung angekoppelt sein,um die Leistung des Mikrowellen-Verstärkers zu modulieren, so daß fflikrowellen-Leistungsimpulse von ihm abgegeben werden.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm der Hflikrowellen-Leistungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung für die Anwendung in industriellen Heizeinrichtungen; die

Fig. 2 bis 6 sind schematische Blockdiagramme verschiedener Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.

In Fig. 1 ist in Form eines Blockdiagrammes eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Ein Klystron-Leistungsverstärker 1, z.B. mit einer mittleren Trägermellen-Ausgangsleistung von 30 klli und fünf Hohlraum-Resonatoren, abgestimmt auf 2450 IKlHz mit einer Leistungs-

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Verstärkung von 50 ab/ ist mit seinem Ausgang an einen Mikrowellenverbraucher 2 angekoppelt, um Mikrowellen-Leistung auf ein Material zu übertragen, das beheizt oder wärmebehandelt werden soll. Andere Mikrowellen-Verstärker, z.B. Leistungsgitterröhren und Strahlröhren, wie UJanderwellenröhrenanordnungen können anstelle des Klystron-Leistungsverstärkers verwendet werden. Ein Bruchteil der Ausgangsleistung, z.B. 20 Watt, wird von dem Klystron 1 über einen Koppler 3 auf den Hochfrequenzeingang des Klystron 1 zurückgekoppelt, und zwar über einen langen Abschnitt einer Übertragungsleitung 4 und ein elektrisch veränderbares Dämpfungsglied 5. Die Rückkopplung kann am Ausgangshohlraum des Klystrons oder irgendeinem mittleren Hohlraum des Klystrons abgegriffen werden. Eine geeignete Übertragungsleitung 4 ist Koaxialkabel des Typs RG/58U und ein geeignetes Dämpfungsglied 5 ist der PIN-Dioden-Modulator vom Typ 8732 A,der marktgängig ist und von der Fa. Hewlett Packard Inc. hergestellt wird.

Die Übertragungsleitung 4 soll eine elektrische Länge mindestens gleich, jedoch vorzugsweise größer als Q Wellenlängen besitzen, wobei Q der Kehrwert des Bandbreitenbruch·*· teils der geschlossenen Schleife ist, über der die Schleifenverstärkung größer als 1 ist. Die geschlossene Rückkopplungsschleife umfaßt das Klystron 1 und die Rückkopplungsleitung mit dem Koppler 3, der Übertragungsleitung 4 und dem Dämpfungsglied 5. Obwohl gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die große Länge der Übertragungsleitung mittels physisch langer Abschnitte von Koaxialkabel bewirkt wird, kann auch ein geeigneter Langsamwellenschaltkreis (slow wave circuit) verwendet werden. Ein solcher Langsamwellenea oder Filterschaltkreis kann eine genügende Anzahl miteinander gekoppelter periodischer Abschnitte aufweisen, um so eine elektrische Länge vorzusehen, die gleich Q Wellenlänge«ist, wie oben beschrieben.

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In einer typischen Ausführungsform wurde für das Klystron der Typ 5K70SH verwendet, hergestellt von der Fa. EUYlAD, einer Untergruppe der Fa. Varian Associates, und die Länge des Koaxialkabels 4 vom Typ RG/58U betrug ettua 30 m und mies einen Verlust von 15 db auf. Die Klystronröhre 1 wurde fest abgestimmt auf 2450 IYlHz.

Im Falle des Schaltkreises von Fig. 1, bei dem die geschlossene Schleife den Verbraucher 2 nicht enthält, besitzt das Klystron 1 vorzugsweise ein Durchlaßband, das in dem Durchlaßband des Verbrauchers 2 enthalten ist, um so extreme lüellenreflektionen von dem Verbraucher 2 zu unterbinden.

Der Mikrowellen-Oszillatorschaltkreis mit geschlossener Schleife gemäß Fig. 1 besitzt verschiedene Vorteile gegenüber den bekannten Einrichtungen. Das System ist relativ einfach und zuverlässig und vermeidet die Notwendigkeit der Treiberstufe und der zugeordneten Leistungsquelle, luie sie bisher üblich waren. Zusätzlich reguliert sich der Schaltkreis selbst im Betrieb bei voller Leistung bezüglich Brummspannungen von der Energiequelle her. UJenn beispielsweise eine Klystronanordnung verwendet wird, wird die 15/£ige Spitze - Spitze-Brummüberlagerung in der Strphlspannung, wenn diese von einem S-PhasenvollwellenBrücken-Gleichrichter gewonnen wird, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, infolge des Sättigungseffektes des Klystron-Oszillators eliminiert. Der mittlere Ausgangsleistungspegel kann einfach zwischen 30 kliJ und 2 kW eingestellt werden, indem das variable Dämpfungsglied 5 betätigt wird.

In Fig. 2 ist ein abgewandiites Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In dieser Form ist der Kreis im wesentlichen gleich dem nach Fig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß in die Leitung zwischen dem Ausgang

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des Klystrons 1 und dem Eingang des Verbrauchers 2, ein Richtungskoppler 6 vorgesehen ist. Der Richtungskoppler umfaßt einen Vorwärtsleistungsabtastanschluß 7 für die Bestimmung der Ausgangsleistung des Klystrons, welche auf den Verbraucher 2 übertragen wird. Der abgetastete Wert wird mittels der Diode 8 gleichgerichtet, um ein Gleichspannungssignal gemäß der Vorwärtsausgangsleistung zu erzeugen, und dieses Signal luird einem Fehlerdetektor 9 zugeführt. Der Fehlerdetektor 9 vergleicht das Vorwärtsleitungssignal mit einer Bezugsgleichspannung aus einer Bezugsgleichspannungsquelle 11, um so ein Fehlersignal zu erzeugen gemäß der Differenz zwischen dem Vorwärtsleistungspegel und einem vorgegebenen Bezugsleistungspegel, dargestellt durch das Bezugssignal. Das letztgenannte Fehlersignal wird dem variablen Dämpfungsglied 5 zugeführt, um den Leistungspegel des Klystron-Oszillators 1 zu steuern. Diese Regelung stabilisiert nicht nur die Oszillator-Amplitude ohne kostspielige primäre Energiequellenregelung sondern entfernt auch die Brummspannung vom Ausgang_; und damit ist die Notwendigkeit von Hochspannungsfilterkomponenten und deren Schutzschaltungseinrichtungen elimniert.

Zusätzlich weist der Richtungskoppler 6 einen Rückwärtsleistungsabtastanschluß 12 auf, der die von der Verbraucherlast 2 reflektierte Leistung abtastet. Das abgetastete Rückujärtsleistungssignal wird von einer Diode gleichgerichtet und von einem Gleichspannungsverstärker Φ4 veEstärkt und dem Steuereingang eines zweiten variablen Dämpfungsgliedes 5¹ zugeführt. Wenn die reflektierte Leistung die Tendenz zur Zunahme zeigt, so reduziert·das Rückleistungssignaljdas auf das Dämpfungsglied 5¹ rückgekoppelt ist, den Leistungspegel des Klystron-Oszillators, um so Überspannungen über dem Ausgangsfenster des Klystrons

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zu vermeiden. Exzessive Spannungen könnten Bas Ausgangsfenster des Klystrons ausbrennen. Der Leistungspegel des Klystrons wird dabei reduziert, doch wird der normale Betrieb sehr schnell wieder hergestellt/ wenn die Ursache für die unnormale Leistungsreflektion beseitigt morden ist.

Zusätzlich ist ein Lichtbogenschutzschaltkreis vorgesehen, um Lichtbögen in der Ausgangswellenleitung des Klystrons zu ermitteln und den Leistungspegel des Oszillators zu senken_/ um den Lichtbogen zu löschen. Insbesondere kann eine Fotozelle 10 im Ausgangswellenleiter vorgesehen sein, um festzustellen, ob ein Lichtbogen darin gezündet morden ist. Der Ausgang der Fotozelle 10 wird über einen Verstärker zu einem der Eingänge des PIN—Dämpfungsgliedes 5¹ geführt^ um den Leistungspegel des Klystron-Oszillators bis zum Erlöschen des Lichtbogens zu senken, lüie in Fig. 6 gezeigt, kann andererseits auch der Ausgang der Fotozelle 10 über einen Verstärker 41 zur Gate-Elektrode 42 eines gesteuerten Silizium-Gleichrichters»-43 geführt werden, der in Serie zu/ischen eine Energiequelle 44 und das variable PIN-Dämpfungsglied 5¹ geschaltet ist. Der verstärkte Ausgang der Fotozelle 10 öffnet den gesteuerten Silizium-Gleichrichter 43, so daß die Leistungsquelle 44 an das Dämpfungsglied 5' angeschlossen ist. Die Leistungsquelle 44 liefert ein Spannungssignal zum Dämpfungsglied 5¹, um so die Dämpfung zu erhöhen und damit die Schleifenverstärkung unter ein^s herabzudrücken, und zwar unter allen Betriebsbedingungen, so daß der Mikrowellen-Verstärker aufhört zu schwingen. UJenn der Lichtbogen erloschen ist,· wird der gesteuerte Silizium-Gleichrichter 43 uifeder in seinen gesperrten Zustand gebracht, indem ein Schalter 46 geöffnet wird, um die Leitung zwischen der Leistungsquelle 44 und dem Dämpfungsglied 5¹ zu unterbrechen. Damit wird die Leistungsquelle 44 vom Dämpfungsglied 5¹ abgetrennt, so daß

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dar Mikrowellen-Verstärker 1 wieder in den normalen Betrieb übergehen kann.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier uiird das Rückkopplungssignal für den Klystron-Oszillator aus dem Ausgang des Verbrauchers 2 für die nicht umgesetzte Leistung entnommen. Die nichtrückgekoppelten Anteile der nichtumgesetzten Leistung werden einer geeigneten Belastung 16 zugeführt.

Die Schaltung gemäß Fig. 3 meist bestimmte Vorteile auf. Z.B. ist sie selbstregelnd bezüglich der Kopplung einer konstanten Leistung in die zu heizende Last 17» Dies erkennt man, u/enn berücksichtigt wird, daß, falls das Werkstück 17 dahin tendiert, daß weniger Iflikrowellen-Leistung absorbiert wird, die Rückkopplungsleistung zunimmt infolge der herabgesetzten Leistungsaufnahme durch das Werkstück, wobei zugleich der Leitungspegel des Klystron-Oszillators angehoben wird und damit mehr Leistung in das Werkstück 17 übertragen wird. Umgekehrt, falls das Werkstück dahin tendiert, daß mehr Leistung umgesetzt wird, wird die Rückkopplung reduziert, um damit die Leistung, die dem Werkstück 17 zugeführt wird, zu senken.

Ein anderer Vorteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 tritt in Erscheinung,wenn der Verbraucher ein engeres Durchlaßfrequeazband aufweist als der Klystron-Verstärker 1. In diesem Falle befindet sich der Verbraucher 2 in der geschlossenen Schleife und sein Bandbreitenbruchteil bestimmt die Länge der Übertragungsleitung 4 und damit die Schwingfrequenz des Klystron-Qszillators, wobei sichergestellt wird, daß das Klystron den Verbraucher innerhalb des Durchlaßf/quenzbandes des

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Verbrauchers 2 betreibt, um damit exzessive ll/ellenreflektionen vom Verbraucher zu unterbinden.

In Fig. 4 ist eine abgehandelte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der fflikrouiellen-Verbraucher 2 in mehrere Abschnitte 21 , 22 bzw. 23 unterteilt, die jeu/eils auf unterschiedliche Frequenzen f., f„, f~ abgestimmt sind, und zu/ar innerhalb des Durchlaßfrequenzbandes des Klystrons 1. Das Werkstück 17 ist bei den Verbraucherabschnitten angeordnet. Koppler* 24, 25 bzw. 26 sind bei dem Verbraucher und dem Werkstück 17 derart angeordnet, daß die Hochfrequenzkopplung von jedem Abschnitt 21, 22 oder 23 zu dem zugeordneten Koppler 24, 25 oder 26 in direkter Beziehung steht mit dem Energiebetrag, der von dem jeweiligen Teil des U/erkstücks 17 umgesetzt uiird, das bei dem zugeordneten Verbraucherabschnitt angeordnet ist.

Demgemäß schwingt im Betrieb das Klystron 1 mit der Frequenz f<., f₂ oder f~ desjenigen Verbraucherabschnitts 21, 22 oder 23, der auf das Werkstück den größten Energieanteil überträgt. Dies ist insbesondere wünschenswert für Aushärtungsoder Trocknungsarbeiten, z.B. an Schichtholz oder anderem Schichtmaterial mit Einschlüssen oder Unregelmäßigkeiten, die mehr Energie für die Trocknung oder Wärmebehandlung benötigen. Wenn sich beispielsweise ein feuchter Fleck unter dem Verbraucherabschnitt 22 befindet, so schwingt die Anordnung mit f₂/um Energie in diesen Abschnitt des Werkstücks 17 zu übertragen. Wenn der feuchte Fleck genügend gatrockaet ist, so daß er weniger Energie absorbiert als irgendein Bereich unter einem anderen der Verbraucherabschnitte, z.B. dem Abschnitt 21, so wird die Kopplung durch diesen anderen Abschnitt 21 dominieren und automatisch die Schwingfrequenz auf f. verschieben. Demgemäß wird die Frequenz des Klystron-Bszillators automatisch verschoben, um dabei eine gleichmäßige

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Trocknung das Werkstücks 17 zu erzielen.

In Fig. 5 ist ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In dieser Ausführungsform mit einer Einrichtung ähnlich der Anordnung nach Fig. 4, ist die Abwandlung getroffen, daß die Rückkopplung über den Koppler 3 vom Ausgang des Klystrons 1 erfolgt und die Rückkopplungsleitung einen FerribAaöenschieber 28 aufweist, der eine variable Phasenverschiebung für die Durehstimmung der Oszillatorfrequenz des Systems einführt, und zwar eine Abstimmung auf irgendeine der Frequenzen der Verbraucherabschnitte 21, 22 bzw. 23. Zusätzlich sind mehrere Feuchtigskeitdetektoren 29, 31 oder 32 oder andere Abtasteinrichtungen vorgesehen,/Hie Ermittlung des Mikrowellen-Leistungs' anteils, der für die Abschnitte des Werkstücks 17 bei deren Behandlung erforderlich ist, die jeweils nahe einem dBr lYlikrowellen-Verbraucherabschnitte 21, 22 oder 23 angeordnet sind.

Die Abtasteinrichtungen speisen ihr jeweiliges Ausgangssignal in eine Frequenzprogiiammeinrichtung 33 ein, die ihrerseits dem Ferritrfiaiäenschieber ein Signal zuführt, um so die Frequenz des schwingenden Klystrons 1 auf die Frequenz desjenigen Verbraucherabschnittes 21, 22 oder 23 abzustimmen, in welchem Abschnitt die meiste Mikrowellen-Leistung für die Behandlung der jeweiligen Werkstückteile erforderlich ist, je nach dem Ausgangssignal der Abtasteinrichtungen 29, 31 oder 32. Andererseits kann die Frequenzprogrammeinrichtung 33 die Wikrowellen-Leistung auf die verschiedenen Verbraucherabschnitte 21, 22 oder 23 umschalten gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge oder: gemäß der Steuerung durch eine Bedienungsperson.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 5 wird das Klystron 1 frequenzmoduliert in Übereinstimmung mit bestimmten

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Erscheinungen in dem Verbraucher 2. Das Klystron 1 könnte jedoch auch unabhängig von dem Verbraucher 2 frequenzmoduliert u/erden, um beispielsweise eine elektronische Moduswandlung in einem Verbraucher zu bewirken, wobei der zeitliche Mittelwert der Mikrowellen-Energieverteilung in dem Verbraucher vergleichmäßigt wird. Das kann in einem Schaltkreis,ähnlich dem nach Fig. 5, durchgeführt werden, wobei der FerrityÄatfenschieber 28 so betrieben wird, daß die Frequenz des Klystrons kontinuierlich und unabhängig von dem Verbraucher 2 verschoben wird.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gezeigt, wobei Modulationseinrichtungen 45 für den Ausgang des Mikrowellen-Oszillators vorgesehen sind. In der dargestellten Ausführung ist ein Impulsgenerator 47 über einen Schalter 48 angekoppelt, um eine Folge von Spannungspulsen 49 in das variable PIN-Dämpfungsglied 5¹ einzuspeisen,um so periodisch die rückgekoppelte Leistung zum Mikrowellen-Verstärker 1 zu reduzieren und damit ein Abreißen der Schwingungen zu bewirken. Dies führt zu einer Impulsmodulation des Mikrowellen-Verstärkers, wobei die Schwingschaltung MikrowellenleistungsImpulse abgibt. Die Pulsfolgefrequenz und die Pulsdauer der Mikrowellen-Leistung, die abgegeben wird, ist bestimmt durch die Pulsfolge und die Pulsbreite der Impulse 49, die vom Impulsgenerator 47 erzeugt werden. Der Mikrowellen-Oszillator kann,falls dies erwünscht wird, auch auf andere Weise moduliert werden, z.B. durch Einkoppeln eines Signals in das PIN-Dämpfungsglied 5·, um dessen Dämpfung zu verä ndern und eine geringere als eine IQO^ige Modulation der vom Mikrowellen-Verstärker 1 abgegebene Leistung zu bewirken, oder durch Verändern der Phase des Rückkopplungssignals, um, wie oben beschrieben, eine Frequenzmodulation zu bewirken.

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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind sowohl der Modulationsschaltkreis als auch der Lichtbogenschutzschaltkreis an das einzige elektrisch variable Dämpfungsglied 5¹ angeschlossen. Um die Schaltkreise elektrisch voneinander zu isolieren, sind Blockdioden 51 und 52 vorgesehen.

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Claims

Patentansprüche

1. Mikrowellen-Leistungsqöelle mit einem Mikrowellenverstärker und mit einer Rückkopplungsleitung für die Übertragung von Mikrowellen-Leistung nach Verstärkung im Mikrowellen-Verstärker zu einem Eingang desselben zur Aufrechterhaltung von Schwingungen des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschleife für die Übertragung des Rückkopplungssignals eine Übertragsleitung (4) mit einer elektrischen Länge von mindestens Q Wellenlängen aufweist - mit Q als Kehrwert des Bandbreitenbruchteils der geschlossenen Schleife einschließlich Rückkopplungsleitung und Verstärker (1) -_;über welcher Schleife die Schleifenverstärkung größer als 1 ist, um so eine stabile Mikrowellen-Leistungsquelle auszubilden.

2. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein veränderbares Dämpfungsglied (5,5') in der Rückkopplungsleitung für die Steuerung der Leistungsabgabe des Verstärkers (1).

3. lilikrowellen-Leistungsquslle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (5,5·) eine PIN-Diode ist.

4. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (9) für ein von der Ausgangsleistung des Verstärkers (1) abgeleitetes Signal mit einem Bezugssignal für die Erzeugung eines Fefelersignals entsprechend

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der Differenz zwischen der Ausgangsleistung und einer vorgegebenen Solleistung für die Steuerung des Dämpfungsgliedes (5) zur Steuerung der rückgekoppelten Amplitude durch dasselbe und damit zur Steuerung der Verstärker-Ausgangsleistung.

5. Hflikroujellen-Leistungsquelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Richtungskoppler (6) im Ausgang des Verstärkers für die Ableitung eines Signals entsprechend derjenigen Ausgangsleistung des Verstärkers (1), die zu jenem von der Last (2) zurückreflektiert uiird, und durch eine Einrichtung (13,14) für die Einspeisung des abgeleiteten Signals in das Dämpfungsglied (5¹) zur Herabsetzung der Verstärker-Ausgangsleistung bei Überschreiten eines vorgegebenen Pegels durch die reflektierte Leistung und damit zur Unterdrückung von Überspannungen im Ausgang des Verstärkers.

6. lYlikrowellen-Leistungsquellen nach Ansprüchen 4 und 5, dadurdh gekennzeichnet, daß dem Dämpfungsglied (5,5·) ein erstes Signal entsprechend der reflektierten Leistung und ein zweites Signal entsprechend der Differenz zwischen der abgegebenen Leistung und einer voEgegebenen Solleistung zugeführt wird.

7e fflikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Verstärkers (1) ein lYlikrowellen-LeistungsVerbraucher (2) mit einem Durchlaßband angekoppelt ist, das schmaler ist als das des Verstärkers (1), und daß die Rückkopplungsleitung an einen Ausgang (3) des Verbrauchers angekoppelt ist, so daß die Rückkopjblungsschleife den Verstärker (i^den Verbraucher (2) und die Rückkopplungsleitung (3,4,5) umfaßt und der Verstärker (T) mit einer Frequenz innerhalb des Durchlaßbandes des Verbrauchers (2) schwingt.

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8. flflikroujellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellen-Leistungsverbraucher (2) an den Ausgang des Uerstärkers (1) angekoppelt ist, daß die ■Rückkopplungsleitung an einen Ausgang (3) des Verbrauchers (2) angekoppelt ist, derart, daß die von der Belastung (17) in dem Verbraucher aufgenommene Leistung* das vom Ausgang .(3) des Verbrauchers in die Rückkopplungsleitung gekoppelte Signal herabsetzt, und daß die Rückkopplungsschleife den Verstärker (1), den Verbraucher (2) und die Rückkopplungsschleife umfaßt und damit der Leistungspegel des Verstärkers (1) durch das Rückkopplungssignal geregelt wird, zwecks Regelung der von der Last (17) aufgenommen Leistung.

9. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellen-Leistungsverbraucher an den Ausgang des Verstärkers (1) angekoppelt ist, welcher Verbraucher eine Mehrzahl von Abschnitten (21,22,23) mit unterschiedlichen Frequenzdorchlaßbändern aufweist, die schmaler sind als das des Verstärkers (1), welche Abschnitte jeweils für die Abgabe von Mikrowellen-Leistung an unterschiedliche Belastungsteile vorgesehen sind, und daß die Rückkopplungsleitung über Kopplungseinrichtungen (24,25,26) an jeden der verschiedenen Abschnitte (21,22,23) des Verbrauchers (2) angekoppelt ist, welche Kopplungseinrichtungen (24,25,26) derart angeordnet sind, daß die Kopplung durch den zugeordneten Verbraucherabschnitt in die Rückkopplungsleitung zunimmt, wenn die Leistungsaufnahme in dem zugeordneten Belastungsteil zunimmt, und daß die Rückkopplungsschleife den Verstärker (i),den Verbraucher (2) und die Rückkopplungsleitung (24,25,26,4,5) umfaßt, so daß der Verstärker in demjenigen Durchlaßband schwingt, das den Belpstungsteil mit der größten Leistungsaufnahme zugeordnet ist, und die Leistung diesem Belastungsteil zugeführt wird.

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10. Mikrou/ellen-LBistungsquBllB nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrowellen-Leistungsverbraucher (2) an den Verstärkerausgang angekoppelt ist und eine Mehrzahl von Abschnitten (21,22,23) mit unterschiedlichen Durchlaßfrequenzbäradern aufweist innerhalb des abstimmbaren Durchlaßbandes des Verstärkers (1) welche Abschnitte jeweils Mikrowellen-Leistung auf unterschiedliche Belastungsteile übertragen, und daß die Rückkopplungslei.tung einen variablen Phasenschieber (28) für die Durchstimmung des Verstärkers (1) über sein abstimmbares Durchlaßband aufweist, wobei die verschiedenen Abschnitte (21,22,23) des Verbrauchers in aufeinanderfolge gemäß der Durchstimmung des Verstärkers (1) mittels des Phasenschiebers (28) erregbar sein können.

11. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (28) ein Ferritfäbäsenschieber ist.

12. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung in der Rückkopplungsleitung ein Koaxialkabel (4) einerLänge von mehr als 50 Wellenlängen umfaßt,

13. Mikrowellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsleitung in der Rückkopplungsleitung einen Langsamwellenschaltkreis einer elektrischen Länge von mehr als 5o Wellenlängen umfaßt.

14. Mikrouiellen-Leistungsquelle nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch eine Variationseinrichtung für das dem Eingang des Verstärkers (1) zugeführte rückgekoppelte Signal zur Modulation des Ausgangs der Mikrowellen-Leistungsquelle.

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15. lYlikroujellen-Leistungsquelle nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein elektrisch variables Dämpfungsglied (5) in der Rückkopplungsleitung für die Steuerung des Leistungspegels des Verstärkers (1) und durch einen Impulsgenerator (47) als Variationseinrichtung, dar an das Dämpfungsglied (5) angekoppelt ist zur periodischen Erhöhung der Dämpfung der rückgekoppelten Leistung und damit zum periodischen Abreißen der Verstärkerschu/ingungen unter Abgabe von lYlikroujellen-LBistungsimpulsen durch die Hflikroujellen-Leistungsquelle.

16. Mikroiwellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, 6, 7 , 9, 10 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (1) ein Klystron-Verstärker ist.

17. Mikroiuellen-Leistungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wikrouiellen-Leistungsverbraucher (2) an den Verstärker angekoppelt ist und daß eine Kontrolleinrichtung (1O) für das Auftreten von Lichtbogen in dem Verbraucher vorgesehen ist zur Herabsetzung der Verstärkerausgangsleistung beim Auftreten von Lichtbogen.

18. Mikrotuellen-Leistungsquelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (10) an die Rückkopplungsleitung angekoppelt ist zu/ecks Herabsetzung der rückgekoppelten Leistung bis zum Abreißen der Schwingungen.

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