DE2208570A1

DE2208570A1 - High frequency tube

Info

Publication number: DE2208570A1
Application number: DE19722208570
Authority: DE
Inventors: Gerard Palaiseau; Egloff Guy Paris; Firmain (Frankreich). P HOIj 29-10
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1972-09-07
Also published as: GB1331911A; FR2127095A5; US3775709A

Description

THOMSON-CSF, 173, Bl. Haussmann, Paris 8 , FrankreichTHOMSON-CSF, 173, Bl. Haussmann, Paris 8, France

Hochfre quenzr öhr eHigh frequency tube

Die Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenzröhren, die große Leistungen in breiten Frequenzbändern abgeben, beispielsweise Klystrons oder Wanderfeldröhren, deren Leistungen Spitzenwerte von einigen Megawatt und selbst einigen zehn Megawatt erreichen können.The invention relates to high frequency tubes that deliver great powers in wide frequency bands, for example Klystrons or traveling wave tubes, whose outputs peak at a few megawatts and even a few tens Megawatts.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit den Ausgangsorganen solcher Röhren, die üblicherweise durch Hohlleiter gebildet sind, in denen ein dielektrisches Fenster die Abdichtung des evakuierten Röhrenkolbens gewährleistet.The invention is particularly concerned with the output organs of such tubes, usually through waveguides are formed in which a dielectric window ensures the sealing of the evacuated tubular piston.

Die Realisierung von Fenstern, welche die Übertragung der von der Röhre abgegebenen Leistung in dem ganzen Frequenzband nicht stören, ist besonders schwierig, und zwar umsomehr, Je größer die Abmessungen dieser Fenster sein müssen.The creation of windows that allow the transmission of the power emitted by the tube in the whole frequency band do not disturb is particularly difficult, and all the more so, the larger the dimensions of these windows must be.

Einerseits muß die Fläche, die das Fenster der zu übertragenden HF-Welle darbietet, ausreichend groß sein, daß jede Gefahr eines Überschlags unter der Wirkung des im Fenster herrschenden elektrischen Feldes vermieden wird.On the one hand, the area presented by the window of the RF wave to be transmitted must be sufficiently large that each Risk of flashover under the effect of the electric field prevailing in the window is avoided.

Lei/S.Lei / S.

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Andererseits muß die Dicke des Fensters ausreichend groß sein, daß es die zwischen seinen beiden Flächen bestehende Druckdifferenz ohne weiteres aushalten kann. Diese Druckdifferenz ist jedoch beträchtlich groß, weil sjch auf der einen Seite das Vakuum des Röhrenkolbens befindet und auf der anderen Seite der die Verbraucherkreise speisende Hohlleiter üblicherweise unter einem Druck in der Größen-Ordnung von einigen kg/cm gesetzt ist, damit jede Störionisation in diesem Hohlleiter vermieden wird.On the other hand, the thickness of the window must be sufficiently great that it is that between its two faces Pressure difference can easily withstand. However, this pressure difference is considerably large because it is on the one side is the vacuum of the tube piston and on the other side the one that feeds the consumer circuits Waveguide is usually placed under a pressure in the order of a few kg / cm to prevent any interference ionization is avoided in this waveguide.

Im allgemeinen ist der Röhrenausgang durch einen rechteckigen Ausgangshohlleiter gebildet, dessen Querschnitt so klein ist, daß das Austrittsfenster darin nicht angebracht werden kann. Da es notwendig ist, daß die von der Röhre abgegebene Leistung nicht über Störwellenformen zerstreut wird, sondern in der einzigen Grundwellenform bleibt, die bei einem Ausgang über einen Rechteckhohlleiter im allgemeinen die V/ellenform H₁₀ ist, kann nicht in Betracht gezogen werden, den Querschnitt dieses Hohlleiters so zu vergrößern, daß er das Fenster aufnehmen kann; in diesem Fall wäre nämlich die Grenzfrequenz zu niedrig, und es würden Störwellenformen erscheinen.In general, the tube exit is formed by a rectangular exit waveguide, the cross section of which is so small that the exit window cannot be made therein. Since it is necessary that the radiation emitted by the tube power is not scattered over Störwellenformen, but remains in the single basic waveform that is at an output a rectangular waveguide in general, the V / elle form H _10, can not be considered the To enlarge the cross-section of this waveguide so that it can accommodate the window; in this case the cutoff frequency would be too low and spurious waveforms would appear.

Die allgemein angewendete Lösung besteht daher darin, das Fenster in einen Hohlleiterabschnitt einzusetzen, dessen Querschnitt größer als derjenige des Ausgangshohlleiters ist, wobei ein mehr oder weniger allmählicher Übergang die Verbindung zwischen diesen beiden Hohlleitern von unterschiedlichem Querschnitt herstellt. Gewöhnlich wird das Fenster rund ausgeführt, und es ist in einen zylindrischen Hohlleiterabschnitt eingefügt, wobei der übergang dann eine im allgemeinen konische Form hat. Diese Form des Austrittsfensters weist gegenüber einem rechteckigen Austrittsfenster zwei Vorteile auf. EinerseitsThe solution generally used is therefore to use the window in a waveguide section, its Cross-section is larger than that of the output waveguide, with a more or less gradual transition establishes the connection between these two waveguides of different cross-sections. Will be common the window is round, and it is inserted into a cylindrical waveguide section, with the transition then has a generally conical shape. This shape of the exit window has a rectangular shape Exit window has two advantages. On the one hand

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bietet es der von ihm übertragenen elektromagnetischen Welle eine größere Fläche bei ähnlichem Raumbedarf. Andererseits liegen die störenden Wellenformen in einem runden Hohlleiter weiter voneinander entfernt als in einem Rechteckhohlleiter, so daß die Gefahr des Auftretens von störenden Wellenformen darin kleiner ist.it offers the electromagnetic wave it transmits a larger area with a similar space requirement. On the other hand, the disturbing waveforms in a round waveguide are further apart than in a rectangular waveguide, so that the risk of disturbing waveforms occurring therein is smaller.

Unabhängig davon, ob das Fenster rund ist oder nicht, besteht bei diesen Ausgangsanordnungen ein wichtiges Problem hinsichtlich ihrer Anpassung in dem breiten Frequenzband, in dem die Röhre arbeitet, wobei diese Anpassung insbesondere wegen des Vorhandenseins des Übergangs erschwert wird. Diese Schwierigkeit wird ferner im allgemeinen durch das Vorhandensein eines zweiten Übergangs vergrößert, der die Verbindung zwischen dem Ausgang des das Fenster enthaltenden Hohlleiterabschnitts und einem rechteckigen Verbraucherhohlleiter gewährleistet, da die Verbraucherkreise gewöhnlich Rechteckhohlleiter enthalten, deren Querschnitt kleiner als derjenige des das Fenster enthaltenden Hohlleiterabschnitts ist.Regardless of whether the window is round or not, there is an important one with these output arrangements Problem with their adaptation in the broad frequency band in which the tube operates, this being the case Adaptation is made more difficult in particular because of the presence of the transition. This difficulty becomes further generally enlarged by the presence of a second junction connecting the output of the waveguide section containing the window and a rectangular consumer waveguide ensures that the Consumer circuits usually contain rectangular waveguides, the cross-section of which is smaller than that of the window containing waveguide section is.

Es sind bereits verschiedene Lösungen zur Überwindung dieser Schwierigkeit in Betracht gezogen worden, um es zu ermöglichen, daß die von dem Fenster, dem das Fenster enthaltenden Hohlleiterabschnitt und den Übergängen gebildete Anordnung in einem Frequenzband, das möglichst gut das Betriebsfrequenzband der Röhre erfaßt, einen Stehwellengrad aufweist, der in der Nähe von 1 liegt.Various solutions to overcoming this difficulty have already been considered in order to make it to enable the formed by the window, the waveguide section containing the window and the transitions Arrangement in a frequency band that covers the operating frequency band of the tube as well as possible, one Has standing wave degree that is close to 1.

Eine dieser Lösungen besteht darin, einen runden Hohlleiterabschnitt zu verwenden, der verhältnismäßig lang ist, damit die Übergänge ausreichend weit von dem Fenster entfernt sind und dadurch in der Ebene der Flächen des Fensters ein rein reeller Leitwert erhalten wird. Diese Lösung weist mehrere Nachteile auf. Sie ergibt einen großen Raumbedarf; esOne of these solutions is to use a round waveguide section should be used that is relatively long so that the transitions are sufficiently far from the window and thereby a purely real conductance is obtained in the plane of the surfaces of the window. This solution has several Disadvantages on. It results in a large space requirement; it

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besteht die Gefahr des Auftretens von stehenden Y/ellen in dem runden Hohlleiterabschnitt, der sich dann wie ein frei schwingender Hohlraum verhält; schließlich muß die Impedanzanpassung in dem runden Hohlleiterabschnitt erfolgen, und der Abgleich ist dann schwierig.there is a risk of the occurrence of standing Y / Ellen in the circular waveguide section which then behaves like a free-swinging cavity; finally , the impedance matching has to take place in the round waveguide section, and the matching is then difficult.

Eine zweite Lösung besteht in der Verwendung von allmählicheren Übergängen mit sehr geringer Steigung. Diese Lösung ergibt die gleichen Nachteile wie die vorhergehende.A second solution consists in the use of gradual transitions with very low slope. This solution presents the same disadvantages as the previous one.

Eine dritte bekannte Lösung besteht darin, in die Dicke des dielektrischen Fensters selbst ein Anpassungshindernis einzufügen. Diese Lösung ermöglicht eine gute Anpassung in einem breiten Frequenzband, aber der Abgleich und die Herstellung eines solchen Fensters sind sehr schwierig.A third known solution is to introduce an obstacle to adaptation in the thickness of the dielectric window itself to insert. This solution allows a good match in a wide frequency band, but the matching and the manufacture such a window are very difficult.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Hochfrequenzröhren, die infolge einer verbesserten Ausgangsanordnung große Leistungen in breiten Frequenzbändern abgeben können, wobei die Ausgangsanordnung eine gute Übertragung der Ausgangsleistung der Röhre in dem ganzen Betriebsfrequenzband ermöglicht, jedoch nicht die Nachteile der bisher bekannten Anordnungen aufweist und insbesondere einfach auszuführen und abzugleichen ist.The aim of the invention is to provide high frequency tubes which, as a result of an improved output arrangement Can deliver large powers in wide frequency bands, the output arrangement having a good transmission of the output power of the tube in the entire operating frequency band, but not the disadvantages of the previous one has known arrangements and is particularly easy to implement and adjust.

Bei einer Hochfrequenzröhre nach der Erfindung erfolgt die Anpassung der Ausgangsanordnung, die wenigstens ein dielektrisches Fenster enthält, das in einen Hohlleiterabschnitt eingesetzt ist, dessen Querschnitt größer als derjenige des rechteckigen Ausgangshohlleiters der Röhre ist, wobei ein Übergang diese beiden Hohlleiter verbindet, durch metallische Hindernisse, die vor dem Übergang und in dessen Nähe in dem Ausgangshohlleiter selbst angeordnet sind. Eine erste Hindernisreihe korrigiert die V/irkungenIn a high-frequency tube according to the invention, the adaptation of the output arrangement takes place, the at least one contains dielectric window which is inserted into a waveguide section whose cross section is greater than is that of the rectangular output waveguide of the tube, with a transition connecting these two waveguides, by metallic obstacles which are arranged in front of the transition and in its vicinity in the output waveguide itself are. A first row of obstacles corrects the effects

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des Übergangs, während eine zweite Hindernisreihe die Impedanz der Ausgangsanordnung an diejenige des rechteckigen Ausgangshohlleiters anpasst.of the transition, while a second row of obstacles reduces the impedance of the output array to that of the rectangular Adjusts output waveguide.

Falls ein zweiter Übergang vorhanden ist, der hinter dem Fenster liegt und den das Fenster enthaltenden Hohlleiterabschnitt mit dem Verbraucherhohlleiter verbindet, ist eine weitere Gruppe von metallischen Hindernissen hinter diesem zweiten Übergang in dem Verbraucherhohlleiter symmetrisch zu den in dem Ausgangshohlleiter angeordneten Hindernissen angebracht.If there is a second transition, which is behind the window and the waveguide section containing the window Connecting to the consumer waveguide is another group of metallic obstacles behind this second transition in the consumer waveguide mounted symmetrically to the obstacles arranged in the output waveguide.

Im allgemeinen, wenn auch nicht notwendigerweise, ist aus den bereits angegebenen Gründen das Austrittsfenster rund, und der das Austrittsfenster enthaltende Hohlleiterabschnitt ist zylindrisch.In general, though not necessarily, the exit window is round for the reasons already given, and the waveguide section containing the exit window is cylindrical.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing. Show in it:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausgangsanordnung klassischer Art für eine Hochfrequenzröhre großer Leistung,Fig. 1 is a schematic perspective view of an output arrangement of the classic type for a high frequency tube great achievement,

Fig. 2 verschiedene Resonanzkurven eines angepassten oder nicht angepassten Austrittsfensters,2 different resonance curves of an adapted or non-adapted exit window,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform von Anpassungsraitteln nach der Erfindung,3 shows a schematic view of an embodiment of adjustment means according to the invention,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Ausgangsanordnung für eine Hochfrequenzröhre nach der Erfindung und4 is a schematic view of an output arrangement for a high frequency tube according to the invention and

Fig. 5» 6 laid 7 schematische Ansichten anderer Ausführungs· y^vmm der Anpassur>gsm.rtt-el ?.?.aob der Jifrfindung -Fig. 5 »6 laid 7 schematic views of another embodiment · y ^ vmm the adjustment> gsm.rtt-el?.?. Aob the Jifrfindung -

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Fig. 1 zeigt schematisch eine klassische Ausgangsanordnung einer breitrandigen Hochfrequenzröhre großer Leistung, bei der ein kreisrundes dielektrisches Fenster verwendet wird.Fig. 1 shows schematically a classic output arrangement of a wide-rimmed high-frequency tube of a large size Performance using a circular dielectric window.

Die Röhre ist nicht dargestellt; sie ist durch den Pfeil T und ihren rechteckigen Ausgangshohlleiter 1 angedeutet. Das Innere dieses Hohlleiters, der ein Bestandteil der Röhre ist, befindet sich unter einem Vakuum. Der Verbraucherkreis ist gleichfalls nicht dargestellt; er ist durch den Pfeil U angedeutet. Ein zweiter Rechteckhohlleiter 2, der ein Bestandteil der Ausgangsanordnung der Röhre ist, ermöglicht die Verbindung der Röhre mit dem Verbraucherkreis. Dieser Verbraucherhohlleiter 2 ist unter Druck gesetzt, so daß darin beispielsweise ein Gasdruck in der Größenordnung von einigen kg/cm besteht. Die Hohlleiter 1 und 2 sind miteinander durch einen runden Hohlleiterabschnitt 3 verbunden, der ein vakuumdichtes rundes Fenster 4 enthält, das aus einem mechanisch widerstandsfähigen dielektrischen Material, beispielsweise Keramik, der Dicke e und des Radius a besteht. Die Verbindungen zwischen diesem Hohlleiterabschnitt 3 und den Rechteckhohlleitern 1 und 2 erfolgen über allmähliche Übergänge t von konischer Form.The tube is not shown; it is indicated by the arrow T and its rectangular output waveguide 1. The interior of this waveguide, which is part of the tube, is under a vacuum. The consumer group is also not shown; it is indicated by the arrow U. A second rectangular waveguide 2, which is part of the outlet assembly of the tube, allows the tube to be connected to the Consumer group. This consumer waveguide 2 is pressurized so that, for example, a Gas pressure in the order of a few kg / cm. The waveguides 1 and 2 are connected to each other by a round Waveguide section 3 connected, which contains a vacuum-tight round window 4, which consists of a mechanically resistant dielectric material, for example ceramic, the thickness e and the radius a. The connections between this waveguide section 3 and the rectangular waveguides 1 and 2 take place over gradual Transitions t of conical shape.

Die Abmessungen des Fensters 4 müssen ausreichend groß sein. Sie sind ferner so gewählt, daß dieses Fenster die Schwingungsform H₁^ überträgt, die in dem runden Hohlleiterabschnitt 3 der vom Ausgangshohlleiter 1 übertragenen Grundschwingungsforra H^q entspricht, ohne daß das Erscheinen von Störschwingungsformen verursacht wird.The dimensions of the window 4 must be sufficiently large. They are also chosen so that this window _{transmits the waveform H 1} ^, which in the round waveguide section 3 corresponds to the fundamental waveform H ^ q transmitted from the output waveguide 1, without causing the appearance of interfering waveforms.

Fig. 2 zeigt Resonanzkurven eines runden Fensters in mehreren Fällen, damit das Verständnis des Erfindungsgegenstands erleichtert wird. In diesem Diagramm istFig. 2 shows resonance curves of a round window in several cases in order to facilitate an understanding of the subject matter of the invention is facilitated. This diagram is

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auf der Abszisse die Frequenz F und auf der Ordinate der Stehwellengrad S aufgetragen. Das Betriebsfrequenzband AF der Röhre liegt zwischen F^ und Fg.on the abscissa the frequency F and on the ordinate the standing wave degree S is plotted. The operating frequency band AF of the tube is between F ^ and Fg.

Die in voller Linie gezeichnete Kurve 5 stellt die Resonanzkurve eines runden Fensters nach Art des Fensters 4 dar, das in einen runden Hohlleiter ohne Übergänge eingefügt ist, wobei die Abmessungen des Fensters so gewählt sind, daß es bei der Schwingungsform H^ λ mit einem Stehwellengrad S = 1 für die Mittenfrequenz F_Q des Frequenzbandes AF in Resonanz ist; dabei ist angenommen, daß die Impedanzanpassung durch klassische Mittel erzielt ist.The curve 5 drawn in full line represents the resonance curve of a round window in the manner of window 4, which is inserted into a round waveguide without transitions, the dimensions of the window being chosen so that it has a standing wave degree in the H ^ λ waveform S = 1 for the center frequency F _{Q of} the frequency band AF in resonance; it is assumed that the impedance matching is achieved by conventional means.

Die strichpunktiert dargestellte Kurve 6 ist die Resonanzkurve des gleichen Fensters, wenn es in einem runden Hohlleiterabschnitt angebracht ist, der zwischen zwei konische Übergänge eingefügt ist, die mit Rechteckhohlleitern verbunden sind, wie in Fig. 1 dargestellt ist.The dash-dotted curve 6 is the resonance curve of the same window when it is in a round Waveguide section is attached, which is inserted between two conical transitions with rectangular waveguides are connected as shown in FIG.

Es ist deutlich zu erkennen, daß durch das Vorhandensein dieser Übergänge die Frequenz, bei der die Anordnung angepaßt ist, sehr stark verschoben ist. Die klassischen Anpassungsmittel, die für die Erzielung einer geeigneten Anpassung beim Fehlen von Übergängen ausreichend sind, ermöglichen dann nicht mehr die Anpassung dieser Anordnung in dem Betriebsfrequenzband AF der Röhre, das gegen die Resonanzfrequenz Fg dieser Anordnung sehr stark verschoben ist.It can be clearly seen that by the presence of these transitions the frequency at which the arrangement is adapted, is shifted very much. The classic means of adjustment necessary for achieving a suitable Adaptation in the absence of transitions is sufficient, then no longer allow this arrangement to be adapted in the operating frequency band AF of the tube, which shifted very strongly from the resonance frequency Fg of this arrangement is.

Erfindungsgemäß enthält die Ausgangsanordnung einer Röhre T in dem Rechteckhohlleiter, der mit dem das dielektrische Fenster enthaltenden Hohlleiterabschnitt durch einen '"ibergang t verbunden ist, metallische Hindernisse, welche die Kurve 6 von Fig. 2 in eine Kurve 7 umwandeln, die zentrisch zu der Ilittenfrequenz F_n desAccording to the invention, the output arrangement of a tube T in the rectangular waveguide, which is connected to the waveguide section containing the dielectric window by a transition t, contains metallic obstacles which convert curve 6 of FIG F _n des

/ 0 9 'i : 7 / 0 8 3 U / 0 9 'i: 7/0 8 3 U

BAD ORlOIMAUBAD ORlOIMAU

Frequenzbandes AF liegt. Da die Resonanzfrequenz des in den runden Hohlleiterabschnitt eingefügten Fensters und der Übergänge auf diese Weise gleich der Mittenfrequenz Fq des Frequenzbandes AF gemacht wird, kann die Anpassung in dem gesamten Frequenzband ziemlich leicht mit den klassischen Mitteln erreicht werden, auf die später noch kurz zurückgekommen wird.Frequency band AF lies. Since the resonance frequency of the in the round waveguide section inserted window and the transitions in this way equal to the center frequency Fq of the frequency band AF is made, the adjustment can in the entire frequency band can be achieved fairly easily with the classical means on which will come back briefly later.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform derartiger metallischer Hindernisse, die in diesem Fall durch zwei Metallstäbe 8 und 9 gebildet sind, die in dem Rechteckhohlleiter G in der Nähe des Übergangs t angebracht sind, der den Reckteckhohlleiter mit dem runden Hohlleiterabschnitt 3 verbindet, der das hier nicht dargestellte Fenster enthält. Diese Stäbe sind in der gleichen Querschnittsebene des Rechteckhohlleiters G parallel zu der elektrischen Komponente der übertragenen elektromagnetischen Welle und symmetrisch in Bezug auf die Hohlleiterachse angeordnet, und sie sind jeweils mit den beiden Breitseiten des Hohlleiters verbunden; sie bilden ein induktives Hindernis.Fig. 3 shows schematically an embodiment of such metallic obstacles, which in this case are formed by two metal rods 8 and 9 in the rectangular waveguide G are attached near the transition t, which connects the rectangular waveguide with the round waveguide section 3 connects, which contains the window not shown here. These bars are in the same cross-sectional plane of the rectangular waveguide G parallel to the electrical component of the transmitted electromagnetic Shaft and arranged symmetrically with respect to the waveguide axis, and they are each with the two broad sides of the waveguide connected; they form an inductive obstacle.

Im Fall einer Röhrenausgangsanordnung, die nur einen einzigen Übergang zwischen dem Ausgangshohlleiter 1 und dem runden Hohlleiterabschnitt 3 aufweist, wird es durch diese beiden Stäbe möglich, daß die Resonanzfrequenz des Fensters und des zugehörigen Übergangs gleich der Mittenfrequenz Fq des Frequenzbandes AF der Röhre ist. Im allgemeineren Fall enthält die Anordnung, wie in Fig. 4 dargestellt ist, einen zweiten Übergang zwischen dem runden Hohlleiterabschnitt 3 und dem Verbraucherhohlleiter. In diesem Fall enthält der Verbraucherhohlleiter 2 seinerseits metallische Hindernisse, beispielsweise Metallstäbe 10 und 11, die denjenigen des Ausgangshohlleiters 1 gleich und in Bezug auf das Fenster 4 dazu symmetrisch angeordnet sind.In the case of a tube output arrangement that only has a single transition between the output waveguide 1 and has the round waveguide section 3, it is possible through these two rods that the resonance frequency of the Window and the associated transition is equal to the center frequency Fq of the frequency band AF of the tube. in the In the more general case, as shown in Fig. 4, the arrangement includes a second transition between the round waveguide section 3 and the consumer waveguide. In this case, the consumer waveguide contains 2 in turn metallic obstacles, for example metal rods 10 and 11, which are identical to those of the output waveguide 1 and are arranged symmetrically with respect to the window 4.

2 0 9 8 3 7 / 0 8 3 U 2 0 9 8 3 7/0 8 3 U

Somit werden dank dieser metallischen Hindernisse, deren Herstellung und Anbringung insbesondere deshalb sehr einfach ist, v/eil sie sich in Rechteckhohlleitern befinden, die von den Übergängen verursachten Störungen beseitigt und die Resonanzfrequenz der Anordnung gleich der Mittenfrequenz F₀ des Betriebsfrequenzbandes der Röhre gemacht.Thus, thanks to these metallic obstacles, which are very easy to manufacture and install, particularly because they are located in rectangular waveguides, the disturbances caused by the junctions are eliminated and the resonance frequency of the assembly is made equal to the center frequency F _{0 of} the operating frequency band of the tube.

Die Anpassung der Anordnung im gesamten Frequenzband AF kann dann sehr einfach erreicht v/erden, sie weist insbesondere den Vorteil auf, daß sie unabhängig von der durch die Hindernisse, wie die Metallstäbe 8 und 9 bewirkten Korrektur ist.The adaptation of the arrangement in the entire frequency band AF can then be achieved very easily; it has the particular advantage that it is independent of the the obstacles as the metal rods 8 and 9 effected correction.

Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt diese"Anpassung mit Hilfe von metallischen Hindernissen, beispielsweise Metallstäben, die in den Rechteckhohlleitern angeordnet sind. In dem Ausgangshohlleiter 1 sind dann zwei Stäbe 12 und 135 (Fig.4) parallel zu den Stäben 8 und 9 angeordnet, aber weiter als diese von dem Übergang t entfernt; diese Stäbe liegen näher bei den Schmalseiten des Hohlleiters als die Stäbe 8 und 9. Zwei Stäbe 14 und 15 sind symmetrisch dazu im Verbraucherhohlleiter 2 angeordnet.In one embodiment, this "adjustment" occurs with the help of metallic obstacles, such as metal rods, which are arranged in the rectangular waveguides are. In the output waveguide 1, two rods 12 and 135 (FIG. 4) are then arranged parallel to the rods 8 and 9, but further than this from the transition t; these rods are closer to the narrow sides of the waveguide than the rods 8 and 9. Two rods 14 and 15 are arranged symmetrically to this in the consumer waveguide 2.

Eine solche Ausgangsanordnung ermöglicht die einwandfreie Übertragung der Ausgangsleistung der Röhre im ganzen Betriebsfrequenzband, und sie ist dennoch recht einfach herzustellen und einzustellen. Da ferner die Anpassungen ohne Vergrößerung der Länge der aus dem runden Hohlleiterabschnitt und den Übergängen gebildeten Anordnung erreicht wird, ist die Gefahr des Auftretens von freien Schwingungen in dieser Anordnung sehr herabgesetzt.Such an output arrangement enables the output power of the tube as a whole to be transmitted properly Operating frequency band, and yet it is quite easy to manufacture and adjust. There are also the adjustments without increasing the length of the round waveguide section and the transitions formed arrangement is achieved, there is a risk of the occurrence of free Vibrations in this arrangement are very reduced.

Fig. 5» 6 und 7 zeigen sehematisch v/eitere Ausführungsformen von metallischen Hindernissen, mit denen die Auswirkungen einos Übergangs t zwischen einem Rechteckhohllelter G5, 6 and 7 schematically show further embodiments of metallic obstacles with which the effects a transition t between a rectangular hollow core G

2 0 ^ 8 3 7 / G f! 3 42 0 ^ 8 3 7 / G f! 3 4

- ίο -- ίο -

und einem ein nicht dargestelltes dielektrisches Fenster enthaltenden runden Hohlleiterabschnitt 3 kompensiert werden können.and a round waveguide section 3 containing a dielectric window (not shown) can be.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 sind die beiden Metallstäbe von Fig. 3 durch zwei ebene Metallblenden 58 und 59 ersetzt, die in der gleichen Querschnittsebene des Rechteckhohlleiters G im wesentlichen im gleichen Abstand von dem Übergang t wie die Stäbe 8 und 9 von Fig. 3 angeordnet sind; diese beiden Blenden sind mit den Schmalseiten des Rechteckhohlleiters entlang einer Linie verbunden, die parallel zu der elektrischen Komponente der sich .im Hohlleiter ausbreitenden elektromagnetischen Welle liegt, und sie bilden ein induktives Fenster.In the embodiment of FIG. 5, the two metal rods of FIG. 3 are surrounded by two flat metal panels 58 and 59, which in the same cross-sectional plane of the rectangular waveguide G are essentially the same Distance from the transition t as the bars 8 and 9 of Figure 3 are arranged; these two apertures are with the narrow sides of the rectangular waveguide connected along a line that is parallel to the electrical Component of the electromagnetic propagating in the waveguide Wave lies, and they form an inductive window.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist das induktive Fenster von Fig. 5 durch ein kapazitives Fenster ersetzt, das im Rechteckhohlleiter G in einem größeren Abstand von dem Übergang angeordnet ist, damit die gleiche Wirkung wie durch das induktive Fenster von Fig. 5 erreicht wird. Dieses kapazitive Fenster von Fig. 6 ist durch zwei ebene Metallblenden 68 und 69 gebildet, die an den Breitseiten des Hohlleiters G in der gleichen Querschnittsebene senkrecht zu der elektrischen Komponente der elektromagnetischen Welle befestigt sind.In the embodiment of Fig. 6, the inductive window of Fig. 5 is replaced by a capacitive window, which is arranged in the rectangular waveguide G at a greater distance from the transition, so the same effect as achieved by the inductive window of FIG. This capacitive window of Fig. 6 is through two flat metal panels 68 and 69 formed on the broad sides of the waveguide G in the same cross-sectional plane perpendicular to the electrical component of the electromagnetic Shaft are attached.

Bei diesen beiden Ausführungsformen von Fig. 5 und 6 erfolgt die Impedanzanpassung in dem Betriebsfrequenzband der Röhre nach einer an sich bekannten Technik durch eine zweite Reihe von metallischen Hindernissen, die in den Figuren nicht dargestellt und beispielsweise den Stäben 12 und 13 von Fig. 4 äquivalent sind. Diese zweite Hindernisreihe kann auch anstatt durch Stäbe nach Art der Stäbe 12 und 13 durch ebene Blenden gebildet sein, die entweder ein induktives Fenster oder ein kapazitivesIn these two embodiments of FIGS. 5 and 6, the impedance matching takes place in the operating frequency band the tube, according to a technique known per se, through a second series of metallic obstacles placed in the Figures are not shown and, for example, the rods 12 and 13 of FIG. 4 are equivalent. This second Row of obstacles can also be formed by flat panels instead of rods in the manner of rods 12 and 13, which is either an inductive window or a capacitive one

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Fenster bilden, das geeignet in dem betreffenden Rechteckhohlleiter angebracht ist.Form window that is suitable in the relevant rectangular waveguide is appropriate.

Eine andere mögliche Ausführungsform ist in.Fig. 7 dargestellt. Dabei sind die beiden Hindernisreihen, nämlich die Hindernisreihe, welche die Resonanzfrequenz Fg (Fig.2) in die Mitte des Frequenzbandes AF bringt, und die andere Hindernisreihe, welche die Impedanzanpassung in diesem Frequenzband ergibt, zu einem Resonanzfenster 70 zusammengefaßt, das in dem betreffenden Rechteckhohlleiter G angeordnet ist. Dieses Fenster kann als Kombination von kapazitiven Hindernissen (nach Art der Hindernisse 68 und 69 von Fig.. 6), v/elche die Frequenz Fg nach F_Q bringen (Fig.2)j und von induktiven Hindernissen (nach Art der Blenden 58 und 59 von Fig.5), welche die Impedanzanpassung in dem Frequenzband AF bewirken, angesehen werden. Damit die diese beiden Hindernissreihen enthaltenden Ebenen zusammenfallen und sich diese Hindernisse zur Bildung des Resonanzfensters 70 vereinigen, braucht nur die Lgnge der kreisrunden Hohlleiterabschnitte 3 entsprechend bemessen zu werden. Diese Maßnahme ergibt jedoch den Nachteil, daß sie etwas schwieriger abzugleichen ist und daß der Hohlleiterabschnitt 3 verlängert wird, was die Gefahr von störenden Resonanzschwingungsformen mit sich bringen kann.Another possible embodiment is in. 7 shown. The two rows of obstacles, namely the row of obstacles, which brings the resonance frequency Fg (FIG Rectangular waveguide G is arranged. This window can be a combination of capacitive obstacles (like the obstacles 68 and 69 of FIG. 6), v / which bring the frequency Fg to F _Q (FIG. 2) and of inductive obstacles (like the screens 58 and 59 of FIG. 5), which effect the impedance matching in the frequency band AF, can be viewed. So that the planes containing these two rows of obstacles coincide and these obstacles combine to form the resonance window 70, only the length of the circular waveguide sections 3 needs to be dimensioned accordingly. However, this measure has the disadvantage that it is somewhat more difficult to adjust and that the waveguide section 3 is lengthened, which can involve the risk of disruptive resonance waveforms.

Die bisherige Beschreibung bezog sich auf eine Röhrenausgangsanordnung mit rundem Fenster. Die Erfindung eignet sich in gleicher Weise für jede Ausgangsanordnung, deren Austrittsfenster nicht kreisrund (sondern beispielsweise rechteckig) ist und einen Querschnitt hat, der größer als der Querschnitt des Ausgangshohlleiters der Röhre ist, so daß ein Anschluß über einen Hohlleiter-Hohlleiter-Übergang notwendig ist.The previous description has related to a tube output arrangement with round window. The invention is equally suitable for any output arrangement whose The exit window is not circular (but, for example, rectangular) and has a cross-section that is larger than is the cross-section of the output waveguide of the tube so that a connection is via a waveguide-waveguide transition necessary is.

Bei einer praktischen Ausführungsform kann die Röhre ein Klystron seir, (Ige in einem Frequenzbereich von 2900 bis 3200 HHz arb' iiot und große Leistungen abgibt, derenIn a practical embodiment, the tube can be a klystron, (Ige in a frequency range from 2900 to 3200 HHz arb'iiot and emits great power, whose

2 G 'i ^fi 3 7 / Q 8 3 Ä RAD ORIGINAL2 G 'i ^f i 3 7 / Q 8 3 Ä RAD ORIGINAL

Spitzenwerte 25 MW erreichen können. Bei einer solchen Röhre ist das Austrittsfenster beispielsweise aus Berylliumoxid gebildet. Das Fenster ist rund und dick; der Durchmesser liegt in der Größenordnung von 68 mm, und seine Dicke in der Größenordnung von 20 mm. Die Störschwingungsformen in der Nähe des Betriebsfrequenzbandes AF der Röhre sind einerseits die Schwingungsform TE,,|Q mit der Frequenz 2860 MHz und andererseits die Schwingungsform TM₁₁₀ mit der Frequenz 3220 MHz; sie liegen also außerhalb dieses Frequenzbandes AF.Peak values can reach 25 MW. In such a tube, the exit window is formed from beryllium oxide, for example. The window is round and thick; the diameter is of the order of 68 mm and its thickness is of the order of 20 mm. The interfering waveforms in the vicinity of the operating frequency band AF of the tube are on the one hand the waveform TE ,, | Q with the frequency 2860 MHz and on the other hand the waveform TM ₁₁₀ with the frequency 3220 MHz; so they are outside this frequency band AF.

Dieses Fenster ist in einen runden Hohlleiterabschnitt eingesetzt,- der durch zwei konische Übergänge mit dem Austrittshohlleiter und dem Verbraucherhohlleiter verbunden ist, von denen jeder die beiden Reihen von metallischen Hindernissen enthält, wie sie zuvor beispielsweise an Hand von Fig. 4 beschrieben worden sind. Infolge dieser Maßnahme weist die Ausgangsanordnung im ganzen Frequenzband AF einen Stehwellengrad auf, der sehr nahe bei 1 liegt und auf jeden Fall stets kleiner als 1,1 ist. Ferner kann durch die geringe Länge der aus dem runden Hohlleiterabschnitt und den beiden übergängen bestehenden Anordnung, die weniger als 80 mm beträgt, jede freie Störresonanz vermieden werden.This window is inserted into a round waveguide section - which is connected by two conical transitions to the exit waveguide and the consumer waveguide, each of which contains the two rows of metallic obstacles, as previously described, for example, with reference to FIG. As a result of this measure, the output arrangement has a standing wave degree in the entire frequency band AF which is very close to 1 and in any case is always less than 1.1. Furthermore, due to the short length of the arrangement consisting of the round waveguide section and the two transitions, which is less than 80 mm, any free interference resonance can be avoided.

Die beschriebenen Ausgangsanordnungen eignen sich natürlich auch für Höchstfrequenzröhren, insbesondere Klystrons, die zwei Ausgänge haben, von denen jeder mit einem dielektrischen Fenster versehen ist, das die Abdichtung zwischen dem evakuierten Röhreninneren und den eventuell unter Druck stehenden Verbraucherkreisen gewährleistet.The output arrangements described are of course also suitable for ultra-high frequency tubes, in particular klystrons have two exits, each of which is provided with a dielectric window that creates the seal between the evacuated tube interior and the possibly pressurized consumer circuits guaranteed.

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Claims

PatentansprücheClaims

M.J high-frequency tube attached to at least one rectangular Output waveguide emits high frequency power in a wide frequency band, with the vacuum seal of the tube piston takes place through a dielectric exit window which is inserted into a waveguide section is, the cross section of which is larger than the cross section of the output waveguide, and with this via a gradual transition is connected, the thickness of the exit window is such that it is the pressure difference between the two waveguides separated by it, of which the output waveguide is evacuated and the waveguide section is under gas pressure, characterized by a first arrangement, which is formed by metallic obstacles (8, 9) in the output waveguide (1) before Transition (t) are arranged and from the exit window (4), the waveguide section containing the exit window (3) and the junction (t) give the existing arrangement a resonance frequency that is im is essentially equal to the center frequency (Fq) of the frequency band (AF) of the tube.

2. High-frequency tube according to claim 1, characterized by a second arrangement (impedance matching arrangement) which is formed by metallic obstacles (12, 13) in the output waveguide (1) of the tube before the transition (t) and the impedance of the exit window (4) containing the exit window Waveguide section (3), the transition (t) and the first arrangement formed in the arrangement whole frequency band. Adjust (Δ F) of the pipes.

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3. High-frequency tube according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric exit window (4) is round, that the waveguide section (3) containing the window is also round, and that the transition (t) connecting the waveguide section to the output waveguide (1) gradual transition from conical shape is.

4. A high frequency tube according to claim 3, when dependent on claim 1, wherein the power generated by the the exit window containing circular waveguide section is delivered, a rectangular one Consumer waveguide is fed to the circular waveguide section via a second gradual transition from conical shape is connected, characterized in that in the consumer waveguide (2) a third arrangement (10, 11) is provided behind the transition, that of the first arrangement of the output waveguide is the same.

5. High-frequency tube according to claim 4, characterized

by a fourth arrangement (14, 15) (impedance matching arrangement), which are arranged in the consumer waveguide (2) and the second arrangement of the output waveguide (1) is the same.

6. High frequency tube according to one of the preceding claims, characterized in that each arrangement has two having cylindrical metal rods which lie in a cross-sectional plane of the waveguide in question and connect the broad sides of the waveguide to which they are perpendicular and which are symmetrical with respect to the waveguide axis are arranged so that they are close to the narrow sides.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

7. High frequency tube according to claim 6 under Rd * «relationship on claim 2 or claim 5, characterized in that the first arrangement (8, 9) and / or the third arrangement (10, 11) is arranged in the vicinity of the first and the second transition, while the second arrangement (12, 13) and / or the fourth arrangement (14,15) is somewhat further away from the respective transition.

8. high frequency tube according to claim 7, characterized in that . that the two rods of the first arrangement (8, 9) and / or the third arrangement (10, 11) further from the Narrow sides of the waveguide in question (1 or 2) are removed than the two rods of the second arrangement (12, 13) and / or the fourth arrangement (14,15).

9. high frequency tube according to one of claims 1 to 5, characterized in that each arrangement is formed by two flat metal panels (58, 59; Fig. 5) which on the narrow sides of the waveguide in question in the same cross-sectional plane of the waveguide close to are attached to the transition in question and form an inductive window.

10. High frequency tube according to one of claims 1 to 5 »thereby characterized in that each arrangement is formed by two flat metal panels (68, 69; Fig. 6) which on the broad sides of the waveguide in question in the same cross-sectional plane of the waveguide in some Distance from the transition in question are attached and form a capacitive window.

11. High frequency tube according to claim 2 or claim 5, characterized characterized in that the entirety of the first

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and second arrangement and / or the entirety of the third and fourth arrangement in each case by a Resonance window is formed, which is arranged in the waveguide in question in the vicinity of the transition,

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