DE2000862B2 - Elektronen-Entladungsvorrichtung mit wenigstens einem Hohlraumresonator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronen-Entladungsvorrichtung mit einer Umhüllung, die wenigstens einen Hohlraumresonator mit einem in diesem bewegbaren Abstimmkolben enthält, wobei der Abstimmkolben mit der Umhüllung über eine Membran oder einen ähnlichen flexiblen Körper verbunden ist, der eine Bewegung des Abstimmkolbens ohne Zerstörung der Abdichtung der Umhüllung zuläßt, und wobei zwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine Wellenfalle vorgesehen ist.

Es ist bekannt, bei einer Elektronen-Entladungsvorrichtung, z. B, bei einem Hochleistungs-Verstärkerklystron, Hohlraumresonatoren vorzusehen und die Frequenzen dieser Resonatoren durch Abstimmkolben zu verändern, die innerhalb der Hohlräume bewegbar sind und damit eine Änderung von deren Volumen ermöglichen. Die Bewegung der Kolben erfolgt üblicherweise durch Ein- oder Ausschrauben, und da die Mittel zur Bewegung der Kolben von außen betätigt werden, muß eine Abdichtung vorgesehen werden, die eine Verstellung des Kolbens erlaubt, ohne daß das Vakuum in der Umhüllung zerstört wird. Eine solche Vakuumabdichlung wird normalerweise durch ein flexibles Teil, wie z.B. einen SaIg oder eine Membran, aus dünnem Blech bewirkt (siehe z. B. USA.-Patentschriften 2 807 746, 3 078 385, 3167 968, 2994009 und 3 178 605). Häufig wird dabei zur Verringerung von Energieverlusten aus den Hohlräumen zwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine Wellenfalle vorgesehen (z.B. USA.-Patentschrift 3078385). Wenn der flexible Körper der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Hochfrequenzenergie ausgesetzt wird, fließt in ihm ein Hochfrequenzstrom. Wenn dabei der flexible Körper einen Teil der Wand des Hohlraumresonators bildet, kann der in ihm fließende Strom erhebliche Werte annehmen. Hierdurch wird der Körper unter Umständen bis zur Weißglut erhitzt und erreicht Temperaturen von mehr als 500° C. Wenn die Außenfläche der Membran der Luft ausgesetzt ist, tritt infolge von Oxidation eine Korrosion auf, wodurch die Lebensdauer drasiisch reduziert wird und häufig ein Ersatz der Abstimmeinheit erforderlich wird. Bei den in den USA.-Patentschriften beschriebenen Elektronen-Entladungsvorrichtungen sind die Membranen bzw. Bälge zumindest teilweise der Hochfrequenzenergie und damit einer starken Erwärmung ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronen-Entladungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Aufheizung des zur Abdichtung dienenden Körpers weitgehend verhindert und damit die Lebensdauer der Abstimmeinheit erhöht wird.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wellenfalle eine elektrische Länge etwa gleich der halben Wellenlänge der Bandmittenfrequenz des Betriebsfrequenzbereiches aufweist und in zwei Wellenfallenteile mit je einer Länge etwa eines Viertels der Wellenlänge derart unterteilt ist, daß ein zwischen dem Abstimmkolben und der Membran bzw. dem flexiblen Körper vorgesehenes zusätzliches Hochfrequenzenergie kurzschließendes Abschirmteil in oder nahe dem Bereich innerhalb der Wellenfalle angeordnet werden kann, in welchem ein Stromknoten auftritt.

Die Unterteilung der Wellenfalle in zwei Teile mit je einer Länge etwa eines Viertels der Wellenlänge ermöglicht die Anordnung des zusätzlichen Abschirmteils im Bereich eines Stromknotens, so daß dieses Teil gegen eine Aufheizung durch Hochfrequenzenergie geschützt ist.

Vorzugsweise ist die Wellenfalle etwa U-förmig ausgebildet, wobei das zusätzliche Abschirmteil die Basis bildet.

Das zusätzliche Abschirmteil verhindert, daß zu dem die Umhüllung abdichtenden flexiblen Körper Hochfrequenzenergie gelangen kann, so daß auch eine Erwärmung dieses Körpers wirksam verhindert wird.

Der flexible Körper kann in an sich bekannter Weise aus einer ringförmigen Membran bestehen, die eine Reihe von konzentrischen Sicken aufweist, wobei der Randbereich der Membran abdichtend mit der Umhüllung der Vorrichtung und der innere Be-

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reich mit einer den Abstimmkolben tragenden Spin- Ende der Wandung 9 verbunden, so daß die Abdel verbunden wird. Die Wellenfalle wird aus einem Stimmanordnung als Einheit zusammengebaut werden Spalt zwischen dem Kolben und einem Teil der Um- kann. Die Membran 18 kann in üblicher Weise aus hiülungswandung gebildet, der in den Resonator Kupfer oder einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehen, hineinführt, wobei sich der Spalt zur Rückseite des 5 Da sie an einem Ort angeordnet ist, an dem sich Kolbens fortsetzt. Auch das zusätzliche Abschirmteil, praktisch kein Hochfrequenzfeld befindet, bleibt die das hinter dem Kolben angeordnet ist, wird aus einer Membran im Betrieb verhältnismäßig kühl. In einem flexiblen Membran gebildet, die vollkommen inner- geringen Abstand von der Membran 18 ist eine zweite halb des Vakuumraumes angeordnet ist. Membran 20 von ähnlicher Konstruktion angeordnet,

Di·=· Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in io die an ihrem inneren Rand mit dem Teil 12 des KoI-

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels bens und an ihrem äußeren Rand mit dem Wan-

niiher erläutert. In der Zeichnung bedeutet dungsteil 19 des Unterhohlraumes abdichtend ver-

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer bunden ist. Die Membran 20 unterscheidet sich von

Mehrkammer-Elektronen-Entladungsvorrichtung ge- der Membran 18 darin, daß sie mit einem kleinen

maß der Erfindung und 15 Loch 21 versehen ist, so daß sie keine Vakuum-

F i g. 2 einen Querschnitt eines in F i g. 1 darge- abdichtung bildet.

stellten Hohlraumresonators in vergrößertem Maß- Ein elektrischer Kurzschluß zwischen dem Kolben

stab. 10 und der inneren Wandung 9 des Unterhohlraumes

Fig. 1 zeigt ein Leistungsverstärkerklystron 1 mit erfolgt mittels einer Wellenfalle, die eine Länge von einem abstimmbaren Eingangs-Hohlraumresonator 2, 20 A/2 aufweist und sich aus zwei in Reihe geschalteten einem Ausgangsresonator 3 und einem dazwischen A/4-Teilen zusammensetzt. Der erste A/4-Teil wird angeordneten abstimmbaren Resonator 4. Bei einer durch den Zwischenraum zwischen der Wandung 9 Vorrichtung dieser Art werden für Breitbandbetrieb des Unterhohlraumes und dem Kolben lfli gebildet, vorzugsweise vier abstimmbare Resonatoren zwischen Der zweite A/4-Teil wird aus dsr rückwärtigen Fläche dem Eingangsresonator 2 und dem Ausgangsresona- 45 des Kolbens 10 und einer in diesem vorgesehenen tor 3 angeordnet. Der mittlere Resonator 4 wird Vertiefung 11 gebildet, wobei die Membran 20 einen durch die innere Wandung des Umhüllungsteils 5 ge- Teil der Wandung des zweiten Wellenfallenteils bilbildet, in deren Mitte die spitzen Enden der benach- det. Da die Membran 20 nahe an einem Ort angebarten Driftröhrenteile 6 und 7 einen Spalt mit ordnet ist, an dem die A/4-Welle einen Strornknoten Wechselwirkung bilden. Durch eine Wandung des 30 oder Spannungsbauch aufweist, wird eine unzulässige Resonators hindurch verläuft ein ringförmiger An- Aufheizung der Membran durch Hochfrequenzströme satz 9, der einen Unterhohlraum bildet und das Ge- vermieden. Da sich die Membran 20 vollkommen häuse für einen Kolben 10 ist, mit dem durch axiale innerhalb des Vakuums der Vorrichtung befindet, Bewegung eine Frequenzänderung des Resonators kann auch bei einer Erhitzung während des Betriebes durch Änderung von dessen Volumen bewirkt werden 35 eine Oxidation nicht auftreten. Da die den vakuumkann. Die Art der Anordnung des Kolbens 10 ergibt dichten Verschluß bildende Membran 18 an einem sich aus der vergrößerten Ansicht in F i g. 2. Ort angeordnet ist, wo praktisch durch die Wirkung

Der Kolben 10 ist zentrisch so in dem Unterhohl- der abschirmenden Membran 20 kein Hochfrequenzraum gelagert, daß er zu dessen Wandung 9 einen feld vorhanden ist, kann sie lediglich durch Wärme-Abstand aufweist. An der Rückseite des Kolbens be- 40 leitung vom Kolben erhitzt werden. Es hat sich gefindet sich ein zurückspringender Teil 11, ein zylin- zeigt, daß diese Membran während des Betriebes drisches Teil 12 sowie eine zentrische hohle Spindel selbst bei Überlastung unterhalb einer Temperatur

13. Der Kolben 10 und das Teil 12 bestehen Vorzugs- von 100° C bleibt.

weise aus mit Kupfer beschichtetem, nichtrostendem Dadurch, daß die A/2-Wellenfalle in zwei A/4-Hälf-

Stahl. Die Teile 12 und 13 stehen in Gleitverbindung 45 ten mit unterschiedlichem Wellenwiderstand aufge-

mit der Außen- und Innenfläche einer axial angeord- teilt wird, ergibt sich der Vorteil, daß eine geringe

neten, von einer Querwandung 15 getragenen Hülse Impedanz (Kurzschluß) durch einen hohen A/4-Wel-

14. Eine mit Gewinde versehene Spindel 16 wirkt mit lenwiderstand in eine sehr hohe Impedanz transforeinem Gewinde 17 auf dem Teil 13 zusammen, so miert werden kann, und falls eine abermalige Transdaß eine Drehung der Spindel 16 eine Axialbewegung 5° formierung durch eine A/4-Leitung mit: geringem des Kolbens 10 innerhalb des Unterhohlraumes 9 zur Wellenwiderstand vorgenommen wird, ergibt sich Folge hat. Um trotz der axialen Bewegbarkeit des eine viel geringere Impedanz als bei einem Kurz-Kolbens 10 einen vakuumdichten Verschluß des schluß mit einer normalen A/2-Wellenfalle. Hieraus Unterhohl raumes sicherzustellen, ist ein flexibles wird ersichtlich, daß der Wellenfallenteil des AbGlied in Form einer ringförmigen, mit konzentrischen 55 stimmkolbens von geringerem Widerstand ist als der Sicken versehenen Membran 18 vorgesehen, die an massive Teil der Abstimmvorrichtung.

ihrem inneren Rand abdichtend mit dem Ende des In der Beschreibung wie auch in den Ansprüchen

zylindrischen Teils 12 und an ihrem Außenrand mit soll mit der Bezeichnung »Umhüllung« auch der

einem Wandungsteil 19 des Unterhohlraumes verbun- Wandungsteil 5 und die Wandung 9 des Unterhohl-

den ist. Das Teil 19 ist wiederum abdichtend mit dem 60 raumes mit umfaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronen-Entladungsvorrichtung mit einer Umhüllung, die wenigstens einen Hohlraumresonator mit einem in diesem bewegbaren Abstimmkolben enthält, wobei der Abstimmkolben mit der Umhüllung über eine Membran oder einen ähnlichen flexiblen Körper verbunden ist, der eine Bewegung des Abstimmkolbens ohne Zerstörung der Abdichtung der Umhüllung zuläßt, und wobei zwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine Wellenfalle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfalle eine elektrische Länge etwa gleich der halben Wellenlänge der Bandmittenfrequenz des Betriebsfrequenzbereiches aufweist und in zwei Wellenfallenteile mit je einer Länge etwa eines Viertels der Wellenlänge derart unterteilt ist, daß ein zwischen dem Abstimmkolben und der Membran bzw. dem flexiblen Körper vorgesehenes zusätzliches Hochfrequenzenergie kurzschließendes Abschirmteil (20) in oder nahe dem Bereich innerhalb der Wellenfalle angeordnet werden kann, in welchem ein Stromknoten auftritt.

2. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfalle etwa U-förmig ausgebildet ist und das Abschirmteil (20) die Basis bildet.

3. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach An-Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der U-förmigen Wellenfalle durch den Zwischenraum zwischen dem Abstimmkolben (10) und der Umhüllung und durch eine Vertiefung in der Rückseite des Abstimmkolbens (10) gebildet ist.

4. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (20) eine die Vakuumdichtung verhindernde Öffnung aufweist.

5. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (20) ebenfalls als Membran oder als ein ähnlicher flexibler Körper ausgebildet ist.