DE2134996C3 - Wanderfeldverstärkerröhre - Google Patents

Description

den Abschnitte des verlustbehafteten Körpers eine stücken 34 und Abslandshalter 42 auf. Die Abvon der Fortpflanzungsrichtung der elektromagnet!- staudshalter 42 und die inneren Abschnitte der PoI-schen Welle in der Verzögerungsleitung abhängige stücke 34 begrenzen die über UJcher 48 in den Pol-Dämpfung bewirken, und zwar in der Weise, daB stücken 34 gekoppelten Wechselwirkungszellen 46 die Verluste für die Rückwärtswelle größer sind als 5 einer Verzögerungsleitung, während die Magnete 32 die Verluste für die Vorwärtswelle, wodurch eine und Polstücke 34 eine periodische Fokussierweitere Erhöhung der Röhrenstabilität erreicht wird. anordnung für den Elektronenstrahl bilden, der die Durch die Erfindung wird also auf überraschend ein- Verzögerungsleitung in Län«sriichtung d,^urcntlringt fache Weise die frequenzabhängige Bedämpfung der Wie aus den F i g. 2 und 4 ersichtlich, enthalten Verzögerungsleitung mittels abgestimmter Hohlraum- »o Abstandshalter 42 der Verzögerungsleitung zwei resonatoren mit der richtungsabhängigen Be- zylindrische Hohlraumresonatoren 50 und 52, die in dämpfung der Verzögerungsleitung durch die Be- abstehenden Lappen 43 und 44 des Abstandshalters dämpfung der Verzögerungsleitung mit verlust- 42 angeordnet sind und deren !Längsachsen parallel behaftetem Material kombiniert, wie sie bcispiels- zu der Längsachse der Wanderfeldröhre 12 verlaufen, weise in dem Buch von A. H. W. Beck: »Space- 15 Die Hohlraumresonatoren 50 und 52 haben eine Charge Waves and slow Electromagnetic Waves«, Länge, die der Dicke der Abstandshalter 42 gleich Pergamon Press 1958, insbesondere S. 216, be- ist, und sind so ausgebildet daß sie bei einer handelt ist Frequenz, bei der Verluste in die Verzögerungs-

Die Erfindung ist auch bei Wanderfeldverstärker- leitung eingeführt werden sollen, in Resonanz sind. rohren anwendbar, die mehrere in' Strahlrichtung ao Zylindrische, knopfartige Kvnp2r54 und 56. die aus hintereinanderliegende und nur elektronisch mit- einer Mischung von keramischen und verlusteinander gekoppelte Verzögeningsieitungsabschnitte behafteten Werkstoffen bestehen, sind in den Hohlaufweisen. Während bei Wanderfeldverstärkerröhren raumresonatoren 50 und 52 angeordnet und füllen mit ungeteilter Verzögerungsleitung vorzugsweise alle .;ie im wesentlichen aus, um die gewünschten VerKörper im wesentlichen gleich weit in die an- »5 lüste einzuführen. Weitere Einzelheiten hinsichtlich grenzende Wechselwirkungszelle hineinragen, nimmt der Ausbildung der Hohlraumresonatoren 50 und 52 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er- und der verlustbehafteten Körper 54 und 56 sind der findung bei einer in mehrere Abschnitte unterteilten USA.-Patentschrift 3 221 204 sowie der deutschen Verzögerungsleitung die Eindringstrecke in wenig- Patentschrift 1 297 768 zu entnehmen.
stens einem der VerzögerungsIeitungsabschniUe als 30 Wie Fig. 2 veranschaulicht, ragen die verlusi-Funktion des Abstandes vom Ende dieses Ver- behafteten Körper 54 und 56 um eine Strecke d in zögerungsleitungsabschnittes fortlaufend ab. Bei die benachbarte Wechselwirkungszelle 46 hinein. Die dieser Ausführungsform der Erfindung wird der be- Eindringstrecke d beträgt vorzugsweise etwa 5 bis sondere Vorteil erzielt, daß die in die Zellen der 30 % des Abstandes vom Rand der Zelle 46 bis zur Verzögerungsleitung hineinragenden Abschnitte der 35 Achse des Elektronenstrahls, also des Radius r der verlustbehafteten Körper eine fortlaufend zu- Wechselwirkungszelle.

nehmende Dämpfung bewirken, die zu einem re- Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 4 flcxionsfreien Abschluß des Verzögerungsleitungs- hat die Wanderfeldröhre einen einzigen Verstärkungsabschnittes führt. Daher erübrigen sich bei dieser abschnitt und es ist die Eindringstrecke d jedes der Ausführungsform der Erfindung zusätzliche Ab- 40 verlustbehafteten Körper 54 oder 56 im wesentlichen schlußwiderstände für die Verzögerungsleitung, und die gleiche. Auf diese Weise wird eine im wesentes wird gleichzeitig ein verbesserter Abschluß erzielt. liehen gleichförmig verteilte Diimpfung in die Ver-

Insgesamt hat die erfindungsgemäße Wanderfeld- zögerungsleitung eingeführt. Diese gleichförmig ver-

verstärkenröhre gegenüber den bekannten Röhren teilten Verluste dämpfen elektromagnetische Wellen,

den Vorteil, daß sie bei großer Bandbreite Ausgangs- 45 welche die Verzögerungsleitung in Rückwärts-

signale höherer Leistung liefern kann. richtung, also entgegen der Richtung des Elektronen-

Die Erfindung wird anschließend an Hand der in Strahls, durchlaufen, etwa zwei- bis dreimal so stark

der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wie elektromagnetische Wellen, weiche die Röhre in

erläutert. Es zeigt Vorwärtsrichtung, also in Richtung des F.Icktronen-

Fig. 1, teilweise in Seitenansicht und teilweise im 50 Strahls, durchlaufen. Demnach bewirken die Hohl-

Schnitt, eine erste Ausführungsform einer Wände·- »aumresonatoren 50 und 52 und die vorstehenden

feldröhre nach der Erfindung mit einem einzigen verlustbehafteten Körper 54 und 56 sowohl eine

Verzögerungsleitungsabschnitt, frequenzabhängige Dämpfung bei dei Resonanz-

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch die fiequenz der Hohlraumresonatoren als auch eine

Wanderfeldröhre nach Fig. 1, 55 richtungsabhängige Dämpfung, durch die in Vor-

Fi g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 durch die wärtsrich; jng wandernde elektromagnetische Wellen

Anordnung nach Fig. 2, begünstigt werden und die Stabilität der Röhre er-

Fi g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 durch die höht wird.

Anordnung nach Fig. 2, Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Aus-

Fi g. 5, teilweise in Seitenansicht und teilweise im 60 führungsform der Erfindung ist die Wanderfeldröhre

Schnitt, eine weitere Ausführungsform einer Wander- in mehrere Verstärkerabschnitte unterteilt. Da die

feldröhre nach der Erfindung, deren Verzögerungs- Wanderfeldröhre nach den F i g. 5 und 6 derjenigen

leitung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, und nach den Fig. 1 bis 4 sehr ähnlich ist, sind die

Fig. 6 perspektivisch in Explosionsdarstellung Komponenten der Wanderfeldröhre nach den Fi g. 5

einen Abschnitt der Verzögerungsleitung der Wander- 65 und 6, die mit den entsprechenden Komponenten der

feldröhre nach F < g. 5. , Wanderfeldröhre nach den F i g. 1 bis 4 überein-

Die in F i g. 1 dargestellte Wanderfeldröhre 10 stimmen, mit Bezugszahlen versehen, die in der

weist eine Anordnung 12 von Magneten 32, Pol- zweiten und dritten Stelle die gleichen Ziffern haben

wie die entsprechenden Komponenten in den F i g. 1 bis 4. denen jedoch die Ziffer 1 vorangestellt ist.

Die in den F i g. 5 und 6 beispielsweise dargestellte Wanderfeldröhre 110 hat drei Verstärkerabschnitte 162. 164 pnd 166. Dabei sind der erste und der zweite Verstärkerabschnitt 162 bzw. 164 voneinander durch einen Isolator 168 und der zweite und der dritte Verstärkerabschnitt 164 bzw. 166 voneinander durch einen Isolator 170 getrennt. Die Isolatoren 168 und ITiI bewirken eine im wesentlichen vollständige Trennung zwischen den benachbarten Verstärkerabschnitten der Wanderfeldröhre HO für die elektromagnetischen Wellen, welche die Verzögerungsleitung durchlaufen und im folgenden einfach als Leitungswellen bezeichnet werden.

Wie aus F i g. 5 ersichtlich, besteht der zum Isolator 168 identische Isolator 170 aus einem abgewandelten Polstück 134', der keine Koppellöcher für die Leitungswelle aufweist.

Fig. 6 veranschaulicht den an den Isolator 170 angrenzenden Abschnitt der Verzögerungsleitung des mittleren Verstärkerabschnittes 164. Es ist ersichtlich, daß die Eindringstrecke aufeinanderfolgender verlustbehafteter Körper 154 a. 1546, 154 < und 154 rf und ebenso 156 a, 1566, 156 c und 156 a*, die in entsprechenden Abstandshaltern 142 a. 142 6. 142 c- und 142 d angeordnet sind und in die entsprechenden Zellen 146 a, 146 6,146 c und 146 d hineinragen, als Funktion des Abstandes in Axialrichtung von dem isolierenden Polstück 134' abnimmt. Die Eindringstrecke kann durch Verändern des radialen Abstandes aufeinanderfolgender verlustbehafteter Körper von der Röhrenachse verändert werden. Bei der in F i g. 6 veranschaulichten bevorzugten Anordnung sind, jedoch die aufeinanderfolgenden verlustbehafteten Körper axial zueinander ausgerichtet, und es wird die Eindringstrecke in die entsprechenden Wechselwirkungszellen dadurch verändert, daß Abschnitte verschiedener Größe von den verlustbehafteten Körpern an deren dem Elektronenstrahl zugewandter Seite abgetrennt sind. So weisen in F i g. 6 die verlustbehafteten Körper 154 b. 154 r und 154d und ebenso 1566, 156 c und l"6rf entsprechende ebene Seitenflächen 1556, 155 c und 155rf bzw. 157 6, 157c und iSJd auf, die dem Hlcktronenstrahl zugewandt sind und in entsprechenden Ebenen liegen, die auf der Ebene senkrecht stehen, welche durch die Längsachsen der vcrlustbehafieten Körper und die Achse des Elektronenstrahls verläuft. Der Abstand zwischen den Ebenen der Oberflächen 1556,155 c und 155d und ebenso 1576, 157 c und 157 d und dem äußeren Rand der entsprechenden Wechselwirkungszellen 146 6, 146 c und 146 rf ist als Funktion des Abstandes von dem isolierenden Polstück 134' fortlaufend vermindert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Eindringstrecke rf (F ig. 2) aufeinanderfolgender verlustbehafteter Körper als Funktion des Längsabstandes von dem isolierenden Polstück 134' im wesentlichen linear vermindert, obwohl es sich versteht, daß auch andere Funktionen möglich sind und angewendet werden können.

Da die Eindringstrecke der verlustbehafteten Körper das Ausmaß der Dämpfung bestimmt, die in die Verzögerungsleitung eingeführt wird, und die

ίο Verluste um so größer sind, je größer die Eindringstrecke ist. hat die Anordnung nach Fig. 6 als Funktion des Abstandes von dem isolierenden Polstück 134' eine in Richtung auf dieses isolierende Polstück progressiv zunehmende Dämpfung. Daher

is ist das Ende des Verstärkerabschnittes 164, das an das isolierende Polstück 134' angrenzt, effektiv mit einem Minimum an Reflexion elektromagnetischer Wellenenergie in Richtung auf den Elektronenstrahlerzeuger 128 abgeschlossen. Als Ergebnis werden un-

ao erwünschte Schwankungen der Verstärkung kleiner Signale als Funktion der Frequenz auf ein Minimum reduziert. Da außerdem die Hohlraumresonatoren und die vorstehenden, verlustbehafteten Körper die kombinierte Wirkung einer frequenzabhängigen

as Dämpfung und einer abgeschlossenen Trennanordnung haben, welche Funktionen bei bekannten Wanderfeldrohren getrennte Dämpfungs- und Abschlußelemente erforderlich machten, benötigt eine in Abschnitte unterteilte Wanderfeldröhre nach der Erfindung weniger Teile und ist kompakter als bekannte unterteilte Wanderfeldröhren vergleichbarer Leistung. Darüber hinaus ist eine unterteilte Wanderfeldröhre nach der Erfindung in der Lage, eine höhere HF-Leistung zu behandeln als bekannte

Wanderfeldröhren vergleichbarer Größe.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in F i g. 6 veranschaulichte Anordnung so ausgebildet ist, daß sie einen Abschluß für in Vorwärtsrichtung laufende Leitungswellen im mittleren Verstärkerabschnitt 164 aufweist. Die gleiche Anordnung kann am Ende des hinteren Verstärkerabschnittes 162, der an den Isolator 168 angrenzt, vorgesehen sein, um einen Abschluß für in Vorwärtsrichtung laufende Leitungswellen im Abschnitt 162 zu schaffen. Darüber hinaus kann eine gleiche Anordnung in jedem der Abschnitte 162,164 und 166 vorhanden sein, um einen Abschluß für die rückwärts laufenden Leitungswellen herzustellen. In diesem Fall würde die Eindrin„-strecke aufeinanderfolgender verlustbehafteter Körper

als Funktion des Abstand« von den Enden der entsprechenden Verstärkeräbschnitte abnehmen, die dem Elektronenstrahlerzeuger 128 zugewandt sind. Demnach würde in den Abschnitten 162 und 164 die Eindringstrecke der verlustbehafteten Körper an

beiden Enden am größten und im Bereich der Mitte dieser Abschnitte am kleinsten sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2

Wirkungszellen in Strahlrichtung von jeweils zwei

Patentansprüche: Querwänden und in Radialrichtung von jeweils

einem zwischen den Querwänden angeordneten

I. Wanrierfeldverstärkerröhre mit einer Ver- ringförmigen Abstandshalter begrenzt werden, zögerungsleitung aus in Strahlrichtung hinter- S dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinanderliegenden, mit dem Elektronenstrahl in hohlraumresonatoren (50 und 52) in den AbWechselwirkung stehenden und auf die Betriebs- Standshaltern (42) angeordnet und zu der jefrequenz abgestimmten Wechselwirkungszellen weiligen Zelle (46) hin offen sind,
sowie aus einer Anzahl von auf Frequenzen in
der Nähe der Grenzfrequenzen abgestimmten to

Hohlraumresonatoren, die, in radialer Richtung _t

gesehen, außerhalb der Wechselwirkumgszellen
auf einer Parallelen zur Strahlrichtung hintereinander angeordnet sind, mit je eimer der Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeld-Wechselwirkungszellen in Verbindung stehen und 15 verstärkerröhre mit einer Verzögerungsleitung aus in in denen je ein Körper aus einem verlust- Strahlrichtung hintereinanderliegenden, mit dem behafteten Material angeordnet ist (Dämpfungs- Elektronenstrahl in Wechselwirkung stehenden und hohlraumresonatoren), dadurch gekenn- auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Wechselzeichnet, da& die Körper (54 und 56) aus Wirkungszellen sowie aus einer Anzahl von auf verlustbehaftetem Material jeweils in die an- ao Frequenzen in der Nähe der Grenzfrequenzen abgrenzende Wechselwirkungszelle (46) der Ver- gestimmten Hohlraumresonatoren, die, in radialer zögerungsleitung hineinragen. Richtung gesehen, außerhalb der Wechselwirkungs-

2. Wanderfeldverstärkerröhre nach Anspruch 1, zellen auf einer Parallelen zur Strahlrichtung hinterdadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs- einander angeordnet sind, mit je einer der Wechselhohlraumresonatoren (50 und 52} und die darin 35 Wirkungszellen in Verbindung stehen und in denen angeordneten Körper (54 und 56) eint: im wesent- je ein Körper aus einem verlustbehafteten Material liehen zylindrische Gestalt aufweisen und ihre angeordnet ist (Dämpfungshohlraumresonatoren).
Achsen parallel zur Strahlrichtung verlaufen. Eine solche Wanderfeldverstärkerröhre ist aus der

3. Wanderfeld, jrstärkerröhre nach Anspruch 1 deutschen Patentschrift 1 297768 bekannt. Bei dieser oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper 30 bekannten Wanderfeldverstärkerröhre haben die (54 und 56) um etwa j bis JOVo des Ab- Dämpfungshohlraumresonatoren den Zweck, eine Standes (r) vom Rand der Wechs^-lwirkungszelle frequenzabhängige Bedämpfung der Verzögerungs-(46) bis zur Achse des Elektronenstrahls in die leitung zu bewirken, um die Neigung der Röhre, im angrenzende Wechselwirkungszelle (46) hinein- Bereich der Grenzfrequenzen der Verzögerungsragen. 35 leitung 7u schwingen, zu vermindern. Dieses Ziel

4. Wanderfeldverstärkerröhre nach eimern der wird auch erreicht, jedoch ist die von den Dämpvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- fungshohlraumresonatoren bewirkte Dämpfung im zeichnet, daß alle Körper (54 und 56) im wesent- wesentlichen von der Richtung unabhängig, mit der liehen gleich weit in die angrenzende Wechsel- sich die elektromagnetische Welle längs der Verwirkungszelle hineinragen. 40 zögerungsleitung fortpflanzt, so daß nicht nur die

5. Wanderfeldverstärkerröhre nach einem der für die Schwingungsanregung verantwortliche Rückvorhergehenden Ansprüche mit mehreren in wärtswelle, sondern im gleichen Maße auch die Vor-Strahlrichtung hintereinanderliegenden und nur wärtswelle bedämpft und dadurch der Verstärkungselektronisch miteinander gekoppelten Verzöge- faktor der Röhre reduziert wird,
rungsleitungsabschnitten, dadurch gekennzeich- 45 Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 491 524 net, daß die Eindringstrecke (d), um die die ist eine Wanderfeldverstärkerröhre mit kleeblatt-Körpsr in die benachbarte WechselwirkungszeHe förmigen Wechselwirkungszellen bekannt, an die hineinragen, in wenigstens einem der Ver- ebenfalls bedämpfte Hohlraumresonatoren angezögerungsleitungsabschnitte (164) als Funktion koppelt sind. Die Wirkung dieser Hohlraumdes Abstandes vom Ende dieses Verzögerungs- 50 resonatoren ist im wesentlichen die gleiche wie bei leitungsabschnittes fortlaufend abnimmt. der vorstehend erwähnten Wanderfeldverstärkerröhre

6. Wanderfeldverstärkerröhre nach Anspruch 5, nach der deutschen Palentschrift 1 297 768.
dadurch gekennzeichnet, daß die Eindring- Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zustrecke (</) als Funktion des Abstandes vom Ende gründe, eine Wanderfeldverstärkerröhre der eingangs des Verzögerungsleitungsabschnittes (164) im 55 beschriebenen Art zu schaffen, die nicht nur eine wesentlichen linear abnimmt. frequenzabhängige, sondern auch eine richtungs-

7. Wanderfeldverstäfkerröhre nach einem der abhängige Bedämpfung der Verzögerungsleitung aufvorher^ehenden Ansprüche, dadurch gekenn- weist.

zeichnet, daß wenigstens einige der in den Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch Dämpfungshohlraumresonatoren angeordneten 60 gelöst, daß die Körper aus verlustbehaftetem Material Körper (z. B. 154 b) eine ebene Seitenfläche jeweils in die angrenzende WechselwirkungszeHe der (155 b) aufweisen, die dem Elektronenstrahl zu- Verzögerungsleitung hineinragen,
gewandt und in einer Ebene angeordnet ist, die Bei der erfindungsgemäßen Wanderfeldverstärkerzu der durch die Längsachse des Körpers (154 b) röhre bewirken die verlustbehafteten Hohlraumund die Achse des Elektronenstrahls gehenden 63 resonatoren ebenso wie bei den bekannten Wander-Ebene im wesentlichen senkrecht steht. feldverstärkerröhren eine frequenzabhängige Dämp-

8. Wanderfeldverstärkerröhre nach einem der fung, während die in die angrenzende Wechselvorhergehenden Ansprüche, deren Wechsel- wirkungszelle der Verzögerungsleitung hineinragen-