DE2000862C3 - Elektronen-Entladungsvorrichtung mit wenigstens einem Hohlraumresonator - Google Patents

Description

reich mit einer den Abstimmkolben tragenden Spindel verbunden wird. Die WellenfrJle wird aus einem Spalt zwischen dem Kolben und einem Teil der Umhüllungswandung gebildet, der in den Resonator hineinführt, wobei sich der Spalt zur Rückseite des Kolbens fortsetzt Auch das zusätzliche Abschirmteil, das hinter dem Kolben angeordnet ist, wird aus einer flexiHen Membran gebildet, die vollkommen innerhalb des Vakuumraumes angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Mehrkammer-F.lektronen-Entladungsvorrichtung gemaß der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt eines in F i g. 1 dargestellten Hohlraumresonators in vergrößertem Maßstab.

Fig. 1 zeigt ein Leistungsverstärkerklystron 1 mit einem abstimmbaren Eingangs-Hohlraumresonator 2, einem Ausgangsresonator 3 und einem dazwischen angeordneten abstimmbaren Resonator 4. Bei einer Vorrichtung dieser Art werden für Breitbandbetrieb vorzugsweise vier abstimmbare Resonatoren zwischen dem Eingangsresonator 2 und dem Ausgangsresonator 3 angeordnet Der mittlere Resonator 4 wird durch die innere Wandung des Umhüllungsteils 5 gebildet, in deren Mitte die spitzen Enden der benachbarten Driftröhrenteile 6 und 7 einen Spalt mit Wechselwirkung bilden. Durch eine Wandung des Resonators hindurch verläuft ein ringförmiger Ansatz 9, der einen Unterhohlraum bildet und das Gehäuse für einen Kolben 10 ist mit dem durch axiale Bewegung eine Frequenzänderung des Resonators durch Änderung von dessen Volumen bewirkt werden kann. Die Art der Anordnung des Kolbens 10 ergibt sich aus der vergrößerten Ansicht in Fig. 2.

Der Kolben 10 ist zentrisch so in dem Unterhohlraum gelagert, daß er zu dessen Wandung 9 einen Abstand aufweist. An der Rückseite des Kolbens befindet sich ein zurückspringender Teil 11, ein zylindrisches Teil 12 sowie eine zentrische hohle Spindel

13. Der Kolben 10 und das Teil 12 bestehen Vorzugsweise aus mit Kupfer beschichtetem, nichtrostendem Stahl. Die Teile 12 und 13 stehen in Gleitverbindung mit der Außen- und Innenfläche einer axial angeordneten, von einer Querwandung 15 getragenen Hülse

14. Eine mit Gewinde versehene Spindel 16 wirkt mit einem Gewinde 17 auf dem Tei' \3 zusammen, so daß eine Drehung der Spindel 16 eine Axialbewegung des Kolbens 10 innerhalb des Unterhohlraumes 9 zur Folge hat. Um trotz der axialen Bewegbarkeit des Kolbens 10 einen vakuumdichten Verschluß des Unterhohlraumes sicherzustellen, ist ein flexibles Glied in Form einer ringförmigen mit konzentrischen Sicken versehenen Membran 18 vorgesehen, die an ihrem inneren Rand abdichtend mit dem Ende des zylindrischen Teils 12 und an ihrem Außenrand mit einem Wandungsteil 19 des Unterhohlraumes verbunden ist. Das Teil 19 ist wiederum abdichtend mit dem Ende der Wandung 9 verbunden, so daß die AbStimmanordnung als Einheit zusammengebaut werden kann. Die Membran 18 kann in üblicher Weise aus Kupfer oder einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehen. Da sie an einem Ort angeordnet ist, an dem sich praktisch kein Hochfrequenzfeld befindet, bleibt die Membran im Betrieb verhältnismäßig küljl. In einem geringen Abstand von der Membran 18 ist eine zweite Membran 20 von ähnlicher Konstruktion angeordnet, die an ihrem inneren Rand mit dem Teil 12 des KoI-bens und an ihrem äußeren Rand mit dem Wandungsteil 19 des Unterhohlraumes abdichtend verbunden ist. Die Membran 20 unterscheidet sich von der Membran 18 darin, daß sie mit einem kleinen Loch 21 versehen ist, so daß sie keine Vakuumabdichtung bildet.

Ein elektrischer Kurzschluß zwischen dem Kolben 10 und der inneren Wandung 9 des Unterhohlraumes erfolgt mittels einer Wellenfalle, die eine Länge von

ao ;./2 aufweist und sich aus zwei in Reihe geschalteten //4-Teilen zusammensetzt. Der erste λ/4-Teil wird durch den Zwischenraum zwischen der Wandung 9 des Unterhohlraumes und dem Kolben 10 gebildet. Der zweite A/4-Teil wird, aus der rückwärtigen Fläche

as des Kolbens 10 und einer in diesem vorgesehenen Vertiefung 11 gebildet, wobei die Membran 20 einen Teil der Wandung des zweiten Wellenfallenteils bildet. Da die Membran 20 nahe an einem Ort angeordnet ist, an dem die λ'4-Welle einen Stromknoten oder Spannungsbauch aufweist, wird eine unzulässige Aufheizung der Membran durch Hochfrequenzströme vermieden. Da sich die Membran 20 vollkommen innerhalb des Vakuums der Vorrichtung befindet, kann auch bei einer Erhitzung während des Betriebes eine Oxidation nicht auftreten. Da die den vakuumdichten Verschluß bildende Membran 18 an einem Ort angeordnet ist, wo praktisch durch die Wirkung der abschirmenden Membran 20 kein Hochfrequenzfeld vorhanden ist, kann sie lediglich durch Wärme-

leitung vom Kolben erhitzt werden. Es hat sich gezeigt, daß diese Membran während des Betriebes selbst bei Überlastung unterhalb einer Temperatur von 100⁰C bleibt.
Dadurch, daß die λ/2-Wellenfalle in zwei λ/4-Hälften mit unterschiedlichem Wellenwiderstand aufgeteilt wird, ergibt sich der Vorteil, daß eine geringe Impedanz (Kurzschluß) durch einen hohen λ/4-Wellenwiderstand in eine sehr hohe Impedanz tiansformiert werden kann, und falls eine abermalige Transformierung durch eine λ/4-Leitung mit geringem Wellenwiderstand vorgenommen wird, ergibt sich eine viel geringere Impedanz als bei einem Kurz-Schluß mit einer normalen A/2-Wellenfalle. Hieraus wird ersichtlich, daß der Wellenfallenteil des AbStimmkolbens von geringerem Widerstand ist als der massive Teil der Abstimmvorrichtung.

In der Beschreibung wie auch in den Ansprüchen soll mit der Bezeichnung »Umhüllung« auch der Wandungsteil 5 und die Wandung 9 des Unterhohlraumes mit umfaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 möglichen. Die Bewegung der Kolben erfolgt üb- Patentansprüche: lichenveise durch Ein- oder Ausschrauben, und da die Mittel zur Bewegung der Kolben von außen be-

1. Elektronen-Entladungsvorrichtung mit einer tätigt werden, muß eine Abdichtung vorgesehen wer-Umhüllung, die wenigstens einen Hohlraumreso- 5 den, die eine Verstellung des Kolbens erlaubt, ohne nator mit einem in diesem bewegbaren Abstünm- daß das Vakuum in der Umhüllung zerstört wird, kolben enthält, wobei der Abstimmkolben mit der Eine solche Vakuumabdichtung wird normalerweise Umhüllung über eine Membran oder einen ahn- durch ein flexibles Teil, wie z.B. einen Balg oder liehen flexiblen Körper verbunden ist, der eine eine Membran, aus dünnem Blech bewirkt (siehe z. B. Bewegung des Abstimmkolbens ohne Zerstörung io USA.-Patentschriften 2807 746, 3078 385, 3167968, der Abdichtung der Umhüllung zuläßt, und wobei 2994009 und 3 178 605). Häufig wird dabei zur Verzwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine ringerung von Energieverlusten aus den Hohlräumen Wellenfalle vorgesehen ist, dadurch gekenn- zwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine Wellen- zei ch ηe t_? daß die Wellenfalle eine elektrische falle vorgesehen (z B. USA.-Patentschrift 3 078 385). Länge etwa gleich der halben Wellenlänge der »5 Wenn der flexible Körper der im Betrieb erzeugten Bandmittenfrequenz des Betriebsfrequenzbereiches elektromagnetischen Hochfrequenzenergie ausgesetzt aufweist und in zwei Wellenfallenteüe mit je einer wird, fließt in ihm ein Hochfrequenzstrom. Wenn da-Länge etwa eines Viertels der Wellenlänge derart bei der flexible Körper einen Teil der Wand des Hohlunterteilt ist, daß ein zwischen dem Absümm- raumresonators bildet, kann der in ihm fließende kolben und der Membran bzw. dem flexiblen ao Strom erbebliche Werte annehmen. Hierdurch wird Körper vorgesehenes zusätzliches Hochfrequenz- der Körper unter Umständen bis zur Weißglut erhitzt energie kurzschließendes Abschirmteil (29) in oder und erreicht Temperaturen von mehr als 500° C. nahe dem Bereich innerhalb der Wellenfalle an- Wenn die Außenfläche der Membran der Luft ausgeordnet werden kann, in welchem ein Strom- gesetzt ist, tritt infolge von Oxidation eine Korrosion knoten auftritt. 25 auf. wodurch die Lebensdauer drastisch reduziert

2. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach An- wird und häufig ein Ersatz der Abstimmeinheit erspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen- forderlich wird. Bei den in den USA.-Patentschriften falle etwa U-förmig ausgebildet ist und das Ab- beschriebenen Elektronen-Entladungsvorrichtungen schirmteil (20) die Basis bildet. sind die Membranen bzw. Bälge zumindest teilweise

3. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach An- 30 der Hochfreiquenzenergie und damit einer starken Erspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehen- wärmung ausgesetzt.

kel der U-förmigen Wellenfalle durch den Zwi- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

schenraum zwischen dem Abstimmkolben (10) Elektronen-EntladungsvorrLhtung der eingangs ge- und der Umhüllung und durch eine Vertiefung nannten Art zu schaffen, bei der eine Aufheizung des in der Rückseite des Abstimmkolbens (10) gebil- 35 zur Abdichtung dienenden Körpers weitgehend verdet ist. hindert und damit die Lebensdauer der Abstimmein-

4. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach heit erhöht wird.

einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (20) eine dadurch gelöst, daß die Wellenfalle eine elektrische die Vakuumdichtung verhindernde öffnung auf- 40 Länge etwa gleich der halben Wellenlänge der Bandweist, mittenfrequenz des Betriebsfrequenzbereiches auf-

5. Elektronen-Entladungsvorrichtung nach weist und in zwei Wellenfal] enteile mit je einer Länge einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch etwa eines Viertels der Wellenlänge derart unterteilt gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (20) eben- ist, daß ein zwischen dem Abstimmkolben und der falls als Membran oder als ein ähnlicher flexibler 45 Membran bzw. dem flexiblen Körper vorgesehenes Körper ausgebildet ist. zusätzliches Hochfrequenzenergie kurzschließendes

Abschirmteil in oder nahe dem Bereich innerhalb der Wellenfalle angeordnet werden kann, in welchem ein

Stromknoten auftritt.

50 Die Unterteilung der Wellenfalle in rwei Teile mit je einer Länge etwa eines Viertels der Wellenlänge ermöglicht die Anordnung des zusätzlichen Abschirm-

Die Erfindung betrifft eine Elektronen-Entladungs- teils im Bereich eines Stromknotens, so daß dieses vorrichtung mit einer Umhüllung, die wenigstens Teil gegen eine Aufheizung durch Hochfrequenzeinen Hohlraumresonator mit einem in diesem be- 55 energie geschützt ist.

wegbaren Abstimmkolben enthält, wobei der Ab- Vorzugsweise ist die Wellenfalle etwa U-förmig

stimmkolben mit der Umhüllung über eine Membran ausgebildet, wobei das zusätzliche Abschirmteil die oder einen ähnlichen flexiblen Körper verbunden ist, Basis bildet.

der eine Bewegung des Abstimmkolbens ohne Zer- Das zusätzliche Abschirmteil verhindert, daß zu

störung der Abdichtung der Umhüllung zuläßt, und 60 dem die Umhüllung abdichtenden flexiblen Körper wobei zwischen Abstimmkolben und Umhüllung eine Hochfrequenzenergie gelangen kann, so daß auch Wellenfalle vorgesehen ist. eine Erwärmung dieses Körpers wirksam verhindert

Es ist bekannt, bei einer Elektronen-Entladungs- wird.

vorrichtung, z. B. bei einem Hochleistungs-Verstärker- Der flexible Körper kann in an sich bekannter

klystron, Hohlraumresonatoren vorzusehen und die 65 Weise aus einer ringförmigen Membran bestehen, Frequenzen dieser Resonatoren durch Abstimmkolben die eine Reihe von konzentrischen Sicken aufweist, zu verändern, die innerhalb der Hohlräume bewegbar wobei der Randbereich der Membran abdichtend mit sind und damit eine Änderung von deren Volumen er- der Umhüllung der Vorrichtung und der innere Be-