DE1804960C - Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren - Google Patents

Description

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der Koppelöffnungen in den Zwischenelektroden Harmonischen über den ganzen Bereich von λ bis 2ot

gegenüber den Schwerpunkten der durchgehenden einen endlichen, allerdings abfallenden Spaitfaktor,

Koppelöffnungen der Tnterdigitalleitung versetzt sind. besitzen kennen. Das hat allerdings zur Folge, daß

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die langsam abfallende Kurve auch noch bei den

die Elektronendurchtrittsöffnung der Blende merklich 5 höheren Moden einen endlichen Wert des Spaltfaktors

größer ist als die Elektronendurchtrittsöffnungen in besitzt, der dort unerwünscht ist. Man wählt also

den ineinandergreifenden Stegen. bei derartigen einfachen Interdigitalleitungen relativ

An Hand des in den Figuren der Zeichnung schema- kleines h, d.h., man versieht die Interdigitalzinken

tisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Er- mit relativ langen Zylindern. Bei der erfmdungsgemä-

findung nachstehend mit weiteren Merkmalen und io Ben Leitung mit Zwischenelektrode ist es dagegen

in ihrer Wirkungsweise näher erläutert werden. vorteilhaft, ein relativ großes h zu wählen, so daß

Die F i g. 1 zeigt eiüe Draufsicht in axialer Richtung auch die »Hütchen« der Interdigitalzinken relativ

auf eine Interdigitalleitung ohne die Zwischenelek- niedrig werden.

troden. Die Zwischenelektrode 5 ist in der F i g. 2 Einen ganz besonderen Vorteil erzielt man, wenn

dargestellt. Bei der Ausführung der Leitung nach 15 man die Öffnung der Zwischenelektrode5 (Fig. 2)

F i g. I sind Blechschnitte 1 und 2 im Abstand unter etwas größer wählt als die Öffnung in den Zinken der

Zwischenordnung von nicht sichtbaren Distanzringen Interdigitalleitung. Es sit leicht einzusehen, daß dann

hintereinandergestapelt, wobei die Blechschnitte die für den Spaltfaktor eine Mischung aus den beiden

Form des äußeren Hohlleiters mit dem nach innen obengenannten Funktionen u.aßgebend wird, deren

ragenden Quersteg 11, 12 darstellen, uer jeweils in ao Mischungsverhältnis man leicht durch die Größe der

der Achse der Anordnung eine Elektronendurchtritts- öffnung 6 in der Zwischenelektrode variieren kann,

öffnung 4 aufweist. Bei einer erfindungsgemäßen Ver- Es ist plausibel, und man sieht auch leicht ein, daß

zögerungsleitung sind in der Mitte zwischen zwei hin- be: Vergrößerung dieser öffnung bis zur Größe des

tereinanderliegenden Blechschnitten 1 und 2 Zwi- Leitungsdurchmessers — wenn also die Zwischenelek-

schenelektroden 5 gemäß F i g. 2 angeordnet. Ein 25 trode ganz wegfällt — allein die Kurve der normalen maximaler Durchlaßbereich, d h. eine minimale Be- , χ _verwenden ist. Anderer-

emflussung des Übertragungsbereiches der durch ^B 2 2

Zwischenelektroden unbeschwerten Leitungen ergibt seits gilt bei gleich großer öffnung in den Zinken und

sich dabei, wenn die Zwischenelektrode nach F i g. 2 in der Zwischenelektiode die Funktion
in der eingezeichneten Stellung zwischen die Zinken 30

der Interdigitalleitung eingeschoben ist. Dabei fallen _x

die Mittelpunkte der Kopplungsöifnung 7 der Zwi- 1 — cos

schenelektrode mit den Mittelpunkten der von den . .?__..

Querstegen frei gelassenen dur hgehenden Kopplungs- x
öffnung 3 der Leitung zusammen. Der Grund dafür, 35 2
daß die Elektronendurchtrittsöffnung 6 in den Zwischenelektroden größer gewählt ist als die Elektronendurchtrittsöffnung 4 in den Querstegen 11, 12 wird Nun bringt aber die mathematische Überlagerung der weiter unten noch näher begründet. beiden Funktionen einen zusätzlichen Effekt mit sich:

Die Wirkungsweise der Leitung läßt sich am besten 40 Man betrachtet den Fall, daß beide Funktionen mit

an Hand der schematischen F i g. 3 und 4 verstehen. gleichem Gewicht eingehen. Während zunächst zwi-

Durch die Zwischenelektrode 5 sind dort einzelne sehen 0 und ^SU π die beiden Kurven sich zu einem

Hohlräume hergestellt, in denen die einzelnen Zinken etwa konstanten Wert ergänzen, fällt die Summen-

(Querstege) 1,2 als schwingungsfähige Gebilde zu be- kurve nach ^sUn ziemlich schnell ab, eine Tatsache,

trachten sind. Eine elektrische Schwingung in den 45 die dadurch noch betont wird, daß zwischen 2 und

einzelnen Hohlräumen hat im wesentlichen elektrische 4 π die Funktion für
Felder in Achsenrichtung zur Folge, von denen in

F i g. 3 und 4 die beiden Grenzfälle eingezeichnet sind. _sj_n *

In F i g. 3 sind alle Zinken in gleichphasiger Schwin- 2

gung, in F i p. 4 ist die Schwingungsphase in jedem 50 _χ

folgenden Hohlraum um 180° verschoben. Diese

beiden Schwingungszustände stellen die beiden Grenz- 2
frequenzen der Durchlaßcharakteristik dar, die in
F i g. 5 grob schematisch angedeutet ist. F i g. 3 entspricht dabei der höheren Grenzfrequenz 9, während 55 einen negativen Wert besitzt. Dieses negative Vordie F i g. 4 die Grenzfrequenz 10 darstellt. zeichen hat einen ganz bestimmten physikalischen

Wie oben schon erwähnt, sind die beiden Funk- Sinn: Es bedeutet, daß die Phase der Auswirkung des

tionen für den Soahfaktor in der angeschriebenen elektrischen Feldes auf den Elektronenstrahl entgegen-

Weise nur richtig für unendlich dünne Elektroden. gesetzt der Phase des Feldes ist. Oder anders aus-

Bei endlicher Dicke der Interdigitalzinken ist das 60 gedrückt, b;i beschleunigendem Feld werden die

. _t χ . . , ψ-h .„. . . , . , . Elektronen verzögert und bei verzögerndem Feld

Argument _y zu ersetzen durch \j . (H.erbe. bedeutet _beschleunigt. _Aus ^B _{dieser Tatsache sie}ht man leicht

/ die Steigung der Leitung und/1 den Abstand zwischen ein, daß bei dem Vorhandensein beider Funktionen

den Zinken, h/1 ist also, wie in den obigen Beispielen der Wert für den totalen Spaltfaktor, also die Summe

angenommen, nur für unendlich dünne Zinken und 65 der beiden Funktionen im Bereich oberhalb von 2 .τ,

Elektroden gleich eins.) Unter Berücksichtigung des einen sehr kleinen Wert besitzt. In F i g. 6 sind die

Faktors h/l ist es möglich, daß normale Verzögerungs- beiden Funktionen dargestellt, und in F i g. 7 ist für

leitungen mit negativer Dispersion auch in der ersten einige Überlagerungen mit verschiedenen Gewichten

das Quadrat der Summe der beiden Funktionen dargestellt. Die Kurve 1 zeigt dabei die Funktion

1 — cos

2
χ

Die Kurve Π zeigt dabei die Funktion

1.x,. χ

— sin — + I — cos —
2 8 2_

Die Kurve III zeigt dabei die Funktion

• ^x , 1 ^X

sin —hl — cos
2_ 2_

Daraus ist zu entnehmen, daß die für die Beeinflussung der Elektronen wesentliche Größe Af* nur in dem gewünschten Bereich ^x/i und ⁸/«^π den gewünschten großen Wert besitzt und daß jenseits dieses Winkels der Spaltfaktor sehr schnell auf einen vernachlässigbaren Wert absinkt. Dadurch sind evtl. vorhandene höhere Moden der Verzögerungsleitung für die Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl ohne Bedeutung. In F i g. 7 sind neben der Mischung der beiden Spaltfaktorenanteile zu gleichen Teilen auch noch zwei weitere Fälle eingezeichnet, bei denen der Anteil der normalen Leitung nur zur Hälfte bzw. gar nicht eingeht. Aus dem obenerwähnten Bereich des besten Kopplungsfaktors zwischen '/» ^unQl '/4 ⁿ errechnet sich der Wert von Λ// zu ^s/₈. Für den Fall, bei dem die Sinusfunktion zur Hälfte eingeht, ergäbe sich für A// der Wert Va. beim vollständigen Wegfall dieses Anteils der Wert 1, d. h. also unendlich dünne Interdigitalzinken. Mit einer derartigen Leitung ist es also möglich, bei geschickter Wahl der Dispersionskurve (vgl. zum Beispiel F i g. 8, wobei darauf hingewiesen wird, daß bei der Abszisse der F i g. 8 ein anderer Maßstab als in Fig. 7, nämlich ! ■ y> mit

A 2

-.- — j gewählt wurde) einen Durchlaßbereich von nahezu einer Oktave zu beherrschen, wobei wegen der gestreckten Form der Dispersionskurve die Gruppengeschwindigkeit konstant und wegen der sich in Längsrichtung erstreckenden Felder auch der Kopplungsfaktor über den ganzen Bereich praktisch

»0 konstant ist. Die in der F i g. 8 angedeuteten höheren Moden können infolge des sehr stark abnehmenden Wertes Ai² nur sehr wenig stören. Ein derartiger Effekt ist mit einer einfachen Interdigitalleitung unter Verwendung des sehr kleinen /1// auf keinen Fall zu

»5 erzielen.

An dieser Stelle muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die vorteilhaften Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Lösung keinerfalls allein auf der unterschiedlichen Größe der Elektronendurchtrittsöffnungen 4 und 6 beruhen, die, wie gezeigt wurde, dazu führen, daß der Spaltfaktor durch eine Überlagerung von Sinus- und Cosinusfunktionen beschrieben wird. Diese Überlagerungsfunktion ergäbe sich auch ohne die erfindungswesentlichen Schlitze 8 zwischen den Elektronendurchtrittsöffnungen 6 und den Kopplungsöffnungen 7 der Zwischenelektroden 5. Wie Versuche gezeigt haben, sind diese Schlitze abet erfindungswesentlich, wobei außer den bereits genannten Gründen auch noch andere, theoretisch noch

♦o nicht gänzlich geklärte Einflüsse eine Rolle spielet dürften.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

mäßig geerdeten Zwischenelektroden (Nullelektroden) zu versuchen, den Spaltfaktor unter Beibehaltung der fatentansprucne: Leitungscharakteristik der unbelasteten Leitung im gewünschten Sinne zu beeinflussen. Durch das Ein-

1. Verzögerungsleitung für Wanderfeldverstär- S fügen der Zwischenelektroden wurde der Verlauf des kerröhren, insbesondere Wanderfeldröhren hoher Spaltfaktors (bei einer Leitung mit unendlich dünnen Leistung, mit ineinandergreifenden Stegen, die Elektroden) von der Funktion

abwechselnd von einander gegenüberliegenden

Stegen der Innenwandnng des Hohlleiters ausgehen . *

und bei der in der Mitte des Raumes zwischen den io ^SI 2

ineinandergreifenden Stegen jeweils eine Elektrode

" (»Nullelektrode«) vorhanden ist, die im Betrieb — ■

der Leitung hochfrequenzmäßig geerdet ist, da- 2

durch gekennzeichnet, daß als Null- . .·„, _Flinwinn
elektrode eine an der Hohileiterinnenwandung an- 15

liegende metallische Blende (5) mit zwei seitlichen 1 _ _Cos ^X

durch schmale Schlitze (8) mit der zentralen Elek- 2

tronendurchtrittsöffnung (6) verbundenen Kopp- ~_x

lungsöffnungen (7) vorgesehen ist.

2. Verzögerungsleitung für Wanderfeldverstär- ao

kerröhren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- umgewandelt.

zeichnet, daß die Schlitze (8) längs eines die Mittel- Bei eingehenden Untersuchungen dieser bereits

punkte der Kopplungsöffnungen (J) verbindenden vorgeschlagenen Leitung stellte sich jedoch heraus, Durchmessers der Blende angeordnet sind. daß die dabei angegebenen Maßnahmen nicht in

3. Verzögerungsleitung für Wanderfeldverstär- 25 jedem Fall den gewünschten Erfolg garantieren, kerröhren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- sondern daß eine Zwischenelektrode der dort unterkennzeichnet, Jaß die Elektronendurchtrittsöff- suchten Form meist auf eine Verzögerungsleitung vorn nung(6) der Blende (5) merklich größer ist als Typ der Querstegstruktur führt. Auch eine Ahdie Elektronendurchtrittsöffnungen (4) in den in- Wandlung des Aufbaus einer Leitung mit Zwischeneinandergreifenden Stegen (!1, 17\ 30 elektroden in der Art, wie sie in der USA.-Patentschrift

3 181 024 beschrieben ist, ergab nicht den gewünschten

Erfolg.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt,

eine aus einem Hohlleiter mit Querwänden bestehende 35 Verzögerungsleitung zu schaffen, die einen hohen

konstanten Kopplungsfaktor im Übertragungsbereich

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung für aufweist und bei der gleichzeitig die Gefahr des Wanderfeldverstärkerröhren, insbesondere Wander- Koppeln höherer Moden gering ist.
feldverstärkerröhren hoher Leistung, mit ineinander- Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vergreifenden Stegen, die abwechselnd von einander 40 zögerungsleitung der eingangs erwähnten Art gemäß gegenüberliegenden Stegen der Innenwandung des der Erfindung vorgeschlagen, daß als Nullelektrode Hohlleiters ausgehen und bei der in der Mitte des eine an der Hohlleiterinnenwandung anliegende me-Raumes zwischen den ineinandergreifenden Stegen tallische Blende mit zwei seitlichen durch schmale jeweils eine Elektrode »Nullelektrode« vorhanden ist, Schlitze mit der zentralen Elektronendurchtrittsdic im Betrieb der Leitung hochfrequenzmäßig geerdet 45 öffnung verbundenen Kopplungsöffnungen vorgesehen ist. ist. Die Schlitze sind dabei vorzugsweise längs eines

Als Verzögerungsleitungen für Hochleistungswan- die Mittelpunkte der Kopplungsöffnungen verbinderfeldröhren verwendet man meistens Leitungen denden Durchmessers der Blende angeordnet,
mit negativer Dispersion, bei denen also die Funda- Durch diese Anordnung wird insbesondere erreicht,

mentale rückwärts laufend ist und die bei Verstärker- 50 daß der Rand der öffnungen auf einer sehr breiten röhren in ihrer ersten Harmonischen verwendet werden. Fläche durch Strombahnen erreichbar ist, was die Bei derartigen Leitungen stört jedoch die Tatsache, Induktivität L der Zwischenelektrode gegenüber der daß im allgemeinen, d. h. ohne besondere Zusatz- in der genannten deutschen Anmeldung niedergelegten vorrichtungen, der Kopplungsfaktor über den Nutz- Anordnung sehr stark herabsetzt. Die Schlitze werden frequenzbereich stark abfällt. Dieses Abfallen des 55 vorteilhafterweise relativ eng gehalten, damit ein fast Kopplungsfaktors läßt sich zwar bekanntlich durch geschlossener metallischer Ring die Gegenelektrode Benutzung von hohen »Hütchen«, d. h. von axial zu den normalen Zinken der Interdigitalleitung bildet, sich erstreckenden rohrförmigen Ansätzen an den, Durch die Kopplungsöffnungen, deren Größe ge-Elektronendurchtrittsöffnungen der Querstege wesent- eignet gewählt werden muß, entsteht in der Zwischenlich verringern, doch ergibt sich dabei die Schwierig- 60 elektrode ein »Hohlleiterquerschnitt« mit einem Durchkeit, daß diese Maßnahme ein zu starkes Koppeln laßbereich, der praktisch den gesamten Frequenzvon höheren Moden zur Folge hat. Dieses starke bereich der unbeschwerten Interdigitalleitung hin-Koppeln hoher Moden bedeutet jedoch, daß eine durchläßt, falls die Kopplungsöffnungen nur genügend Röhre mit einer derartigen Leitung eine zu große groß gemacht werden. Bei Verkleinerung der Koppel-Schwingneigung aufweist. 65 öffnungen läßt sich nach Wunsch der Durchlaß-Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bereich der Verzögerungsleitung einengen, ebenso er* )gen, bei einer Verzögerungsleitung der eingangs bei Drehen der Zwischenelektrode um die Längsachse erwähnten Art durch Einfügen von hochfrequenz- der Verzögerungsleitung, wobei die Schwerpunkte