DE2239459C3

DE2239459C3 - Lauffeldröhre mit extrem niedriger Phasenverzerrung

Info

Publication number: DE2239459C3
Application number: DE2239459A
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dipl.-Phys.Dr. 8032 Graefelfing Heynisch; Klaus Dipl.- Math.Prof.Dr. 8024 Furth Poeschl; Werner Dipl.-Phys.Dr. 8000 Muenchen Veith
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-10
Filing date: 1972-08-10
Publication date: 1975-04-30
Also published as: US3863092A; GB1439466A; JPS5732459B2; DE2239459A1; DE2239459B2; JPS4953758A; FR2195839A1; FR2195839B1

Description

3 4

steuerungsunabhängiger Phasenverzerrung zu schaf- renden Wirkungsweise weitgehend aufgefangen werfen, die dabei von den genannten Beschränkungen in den kann.

den Röhrenparametern weitgehend frei ist. Zur Lö- An einer Wanderfeldröhre mit^iner Wendelleitung

sung dieser Aufgabe ist erfindungfp.emäß vorgesehen, soll die Erfindung nachstehend an Hand der Figuren

das bei Lauffeldröhren der eingangs genannten Art 5 der Zeichnung mit weiteren Merkmalen näher erläu-

sich dem Mittelabschnitt (Phasenentzerrungsabschnitt) tert werden. Einander entspreche^ Teile sind dabei

elektronenstrahlauffängerseitig ein Abschnitt mit mit gleichen Bezugszeichen versehen. Für das Ver-

einem in an sich bekannter Weise gegenüber dem ständnis der Erfindung unwesentliche Teile einer

Verzögerungsmaß des elektronenstrahlerzeugerseiti- Laufzeitröhre sind weggelassen. Es zeigt

gen Abschnitts vergrößerten Verzögerungsmaß an- io F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Ausfüh-

schließt und daß eine Dämpfstrecke im Zuge der rungsbcispiel einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre,

Verzögerungsleitung vorgesehen ist, wobei der Pha- F i g. 2 in einem Diagramm neben einem konstan-

senentzerrungsabschnitt der Verzögerungsleitung auf »jen Verzögerimgsmaß ein Beispiel einer Verzöge-

der Höhe des dem Elektronenauffänger zugewandten rungsmaßänderung im Rahmen der Erfindung,

Endes der Dämpfstrecke beginnt Ist die Dämpfungs- 15 F i g. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit des

strecke beidseitig getapert, so empfiehlt es sich, den AM/PM-Konversionsfaktors von der Ansteuer-

PhasenentzerrungsabschnJtt der Verzögerungsleitung leistung.

auf der Höhe der größten Dampfkraft oder Dämp- Die schematische F i g. 1 zeigt eine Lauffeldröhre

fungsstrecke beginnen zu lassen. nach der Erfindung für den Fall einer Wanderfeld-

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ao röhre mit Wendelleitung. Dabei ist mit 1 das Elekfür die Phasenentzerrung neben der Größe der tronenstrahlerzeugungssystem und mit 2 der Elek-Raumladung auch eine Veränderung des Verzöge- tronenstrahlauffänger bezeichnet, zwischen denen die rungsmaßes im Zuge der Verzögerungsleitung von mit 3 bezeichnete Wendel angeordnet ist. Pfeile 20, Einfluß ist und hierfür auch herangezogen werden 21 deuten die Hochfrequenzeinkopplung bzw. Hochkann. Es ist aufgefunden worden, daß bei Einschal- 25 frequenzauskopplung an. Die Wendel 3 ist durch eine tung eines Abschnitts mit verkleinertem Verzöge- Dämpfungsstrecke 4, die in der Figur schraffiert einrungsmaß in die Verzögerungsleitung die Phase der gezeichnet ist und in ihrer Dreiecksform die übliche Welle im Strahl gegenüber der Phase der Weile auf Taperung darstellen soll, in einen Eingangsteil 5 und der Leitung über einen großen Aussteuerungsbereich einen Ausgangsteil 6 aufgeteilt,
verzerrungskompensierend verschoben werden kann. 30 Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verzöge-Die genaue Bemessung des abschnittsweise verklei- rungsmaßänderung ist nun in diesem Fall so vorgenerten Verzögerungsmaßes hat sich dabei nach der nommen, daß sich der Phasenentzerrungsabschnitt Größe des vorzugebenden Raumladungsparameters dem elektronenstrahlerzeugerseitigen Abschnitt im QC einerseits und nach den Gegebenheiten bezüglich Bereich der Dämpfungsstrecke 4, und zwar auf der Leitungsbemessung und Dämpfung andererseits zu 35 Höhe ihrer höchsten Dämpfkraft (Ort 8) anschließt; richten. In der Wahl dieser Parametergrößen ist man bei ungetaperter Dämpfungsstrecke ist es günstig, den jedoch frei. Mit derart gewonnenen Freiheilsgraden Phasenentzerrungsabschnitt auf der Höhe des dem für den Entwurf einer Laufzeitröhre ist es möglich, Elektronenauffänger zugewandten Ende der Dämpdie nach der Erfindung vorgeschlagene Phasenverzer- fungsstrecke beginnen zu lassen. Dabei ist die Verrungsmaßnahme auch bei bereits vorhandenen Roh- 40 zögerungsmaßverkleinerung durch eine Vergrößerung renkonzepten nachträglich vorzunehmen. der Ganghöhe 7 verwirklicht. In der Praxis wird man

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Änderung es vorziehen, die einzelnen Abschnitte zur Vermeides mittleren Verzögerungsmaßes erscheint zunächst dung von Stoßstellen mit stetigen Verzögerungsmaßabwegig, den.i bekanntlich ist das Verrögerungsmaß änderungen ineinander übergehen zu lassen,
im Zuge einer Verzögerungsleitung bisher im wesent- 45 Bei der dargestellten Lauffeldröhre empfiehlt es liehen nur deshalb geändert worden, um den Wir- sich, zur Optimierung von Phasenentzerrung und kungsgrad der Röhre durch Anpassung der Wellen- Wirkungsgrad folgende, leicht einzuhaltende Randgeschwindigkeil an die infolge der Energieabgabe bedingungen zu beachten: es sollte gelten
abgebremsten Elektronen zu verbessern. Bei einer

solchen »Geschwindigkeitstaperung« muß am aus- 50 0,8 <J γ_α <ί 2,0, wo ;■„
gangsseitigen Teil der Verzögerungsleitung das Verzögerungsmaß allmählich vergrößert statt verkleinert der Verstärkungsparameter für die elektromagnewerden. Tatsächlich wird auch durch die erfindungs- tische Welle ist; weiterhin sollte d-;r Verstärkungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme di_r Wirkungsgrad gewinn auf dem Ausgangsteil 6 der Verzögerungsgegenüber einer Röhre mit ungetaperter Verzöge- 55 leitung mindestens 24 dB betragen; außerdem sollte rungsleitung etwas vermindert. Dieser Verlust kann d<0,1 sein, wobei d ein Maß für die Eigenjedoch in vielen Fällen in Kauf genommen bzw. Verluste der Verzögerungsleitung im Ausgangsteil ist durch Verlängerung des WechselwirkungsabschniUs ₍ -«. _{wq dje Dämpfungskonstante der} oder Absenkung des Eleklronenauffangerpotentials ß,C °
ausgeglichen werden. 60 Systemwelle, ß_e die »Phasenkonstante« der Elektro-

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, „enströmung und C der Verstärkungsparameter sind);

dem Phasenentzerrungsebschnitt elektronenauffänger- '

seitig einen Abschnitt mit einem in an sich bekannter schließlich sollte gelten
Weise gegenüber dem Verzögerungsmaß des elek-

tronenstrahlerzeugerseitigen Abschnitts vergrößertes 65 2A„, <//, <6;.„,.
Verzögerungsmaß anzuschließen. Es hat sich gezeigt,

daß durch diese Zusatzmaßnahme der erwähnte Wir- wobei mit //, die Länge der Dämpfungsstrecke und

kungsgradverlust unter Wahrung der phasenentzer- mit X_n, die Länge der elektromagnetischen Welle im

5 6

Wechselwirkungsabschnitt bezeichnet ist. Die genaue verzerrung. In einem Diagramm ist der AM/PM-Gestaltung des Verlaufes der Verzögerung hängt Koeffizient k_n gegen die Ansteuerleistung, dargestellt dann für einen bestimmten Leitungstyp außer vom in relativen Einheiten A*, aufgetragen. Dabei entgewählten Raumladungsparameter von diesen frei spricht die Kurve 100 der Verzögerungsleitung mit wählbaren Röhrenparametern ab und kann berech- 5 konstantem Verzögerungsmaß (Kurve 10 in Fi g. 2), net oder experimental bestimmt werden. die Kurve 110 der gleichen Verzögerungsleitung, je-

Im Diagramm der Fig. 2 ist ein Beispiel für ein doch mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung ge-Verzögerungsmaß längs der Verzögerungsleitung maß Kurve 11 der Fig. 2; der Vergleich wurde mit einer erfindungsgemäßen Laufzeitröhre angegeben; einer Wendelleitung durchgeführt, wie sie in F i g. 1 dabei ist das Verzögerungsmaß, definiert als das Ver- io angedeutet ist. Man erkennt die durch die erfindungshältnis der Lichtgeschwindigkeit c zur Phasenge- gemäße Maßnahme erzielte erhebliche Senkung des schwindigkeit ν der Welle in der Verzögerungsleitung, Konversionsfaktors, welcher bei dem der Kurve 110 gegen die Längskoordinate L der Verzögerungsleitung entsprechenden Ausführungsbeispiel einen Höchstaufgetragen. Fig. 2 zeigt nur ein Beispiel mit unge- wert von nur etwa Γ/dB erreicht und damit wie vertapertem Eingangsteil 5, es sind aber auch getaperte 15 langt stets deutlich unter 2 /dB bleibt.
Eingangsteile verwendbar. In diesem Fall gelten Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die für die vorgeschlagenen Verzögerungsmaßrelationen dargestellte Ausführungsart einer Laufzeitröhre besinngemäß die mittleren Verzögerungsmaße beider schränkt, weder auf eine Wanderfeldröhre noch auf Teile. Gegenüber einem konstanten Verzögerungs- eine bestimmte Art der Verzögerungsleitung. Außermaß (Kurve 10) ist ein Beispiel einer Verzögerungs- 20 dem kann die vorgeschlagene Verzögerungsmaßändemaßänderung im Rahmen der Erfindung (Kurve 11) rung außer durch eine Periodenvariation der Verzöeingezeichnet; aller Änderungen bewegen sich inner- gerungsleitung auch durch andere Maßnahmen wie halb der lO°/o-Grenzen. beispielsweise durch Querschnittsveränderungen der

F i g. 3 zeigt nun die Auswirkung einer erfindungs- Verzögerungsleitung oder durch Einbringen von

gemäßen Verzögerungsmaßänderung auf die Phasen- as dielelektrischem Material vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

9. Lauffeldröhre nach einera der vorhergehenden Ansprüche mit einer wendeiförmigen Ver-

' Patentansprüche: zögerungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß

die unterschiedlichen Verzögerungsmaße durch 1. Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre 5 Variation der Ganghöhen in der Verzögerungs-

mit einer zwischen einem Elektronenstrahlerzeu- leitung verwirklicht sma.

gersystem und einem Elektronenstrahlauffänger

untergebrachten Verzögerungsleitung, in welcher

zwischen einem elektronenstrahlerzeugerseitigen

und einem elektronenstrahlauffängerseitigen Ab- io

schnitt der Verzögerungsleitung ein Mittelab-

schnitt der Verzögerungsleitung ein Mittelab „,,ffpiHrnhre mit einer schnitt mit gegenüber dem Verzögerungsmaß des ^Dit^E^^dung£f^^^
elektronenstrahlerzeugerseitigen Abschnitts ver- zwischen einem ^Elto"^e~ⁿXE;"; kleinerten Verzögerungsmaß eingeschaltet ist, einem Elektronenstrahlauffanger
dadurch gekennzeichnet, daß sich dem 15 Verzögerungsleitung,.η welcher™>£hen
Mittelabschnitt (Phasenentzerrungsabschnitt) eiek- tronenstrahlerzeugersettigen und einem elektronentronenstrahlauffängerseitig ein Abschnitt (6) mit strahlauffängersett.gen Abschmtt der Verzogerungseinem in an sich bekannter Weise gegenüber dem leitung ein Mittelabschn.tt m.t ^f^J^Jj'_n Verzögerungsmaß des elektronenstrahlerzeuger- zögerungsmaß des elektronenstrahlerzeugerse,Ugen ,eiligen Abschnitt (5) vergrößerten Verzögerungs- ao Abschnitts verkleinerten Verzogerungsmaß emgemaß anschließt und daß eine Dämpfstrecke (4) schaltet ist. Eine derartige Rohre ist ««der US-Im Zuge der Verzögerungsleitung (3) vorgesehen Patentschrift 2 908 844 bekann geworden. Be. d.eser 1st, wobei der Phasenentzerrungsabschnitt der vorbekannten Anordnung hat zum ^weckder Verzögerungsleitung auf der Höhe des dem Elck- Rauschpeg-lsenkung im Mittelabschn.tt der LeUung j Ironenauffänger (2) zugewandten Endes der »5 keine Wechselwirkung zwischen dem Elektronen«, ahl j, Dämpferstrecke (4) beginnt. und der mitlaufenden Le.tungsweHe stattzufinden und Ψ 2 Lauffeldröhre nach Anspruch 1, dadurch muß es im auffängerseitigen Abschnitt zu einer cekennzeichnet, daß bei beiderseitig getaperter destruktiven Interferenz zwischen einem bestimmten ; Dämpferstrecke (4) der Phasenentzerrungs-Ab- Rsuschwellen-Modus der in diesem Abschnitt einschnitt der Verzögerungsleitung (3) auf der Höhe 30 tretenden Leitungswelle und einem in diesem Ab-(8) der größten Dämpferkraft der Dämpferstrecke schnitt erst entfachten Rauschwellen-Modus kommen, ί (4) beginnt Wird bei einer Lauffeldröhre die Übertragung von : 3. Lauffeldröhre nach einem der vorhergehen- Wirkleistung, d. h. die Verstärkung, nicht mehr durch den Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß pill lineare Vorgänge bestimmt, so wird bekantlicn die <),8 ^ ··„ ^ 2,0, wobei mit ··„ die Verstärkungs- 35 Verschiebung der Ausgangsphase gegenüber der hmkonstante für die elektromagnetische Welle be- gangspha^e einer verstärkten Welle amplituden- b™. zeichnet ist. frequenzabhängig: Phasenverzerrungen in einem zu 4. Lauffeldröhre nach einem der vorhergehen- übertragenden Signal sind die Folge. Derartige Signalden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfälschungen wirken sich besonders störend aus, ■ Verstärkungsmaß auf dem der Dämpfungsstrecke 40 beispielsweise beim Einsatz der Lauffeldrohre im folgenden Ttil der Verzögerungsleitung (Aus- Richtfunk, wo die Signalübertragung mittels Fregangsteil) mindestens 24 dB beträgt. quenzmodulation vorgenommen wird. Em Maß fur ' 5. Lauffeldröhre nach einem der vorhergehen- die Phasenverzerrung ist dabei der sogenannte Amden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gilt plitudenmodulation / Phasenmodulation-Konversions-,.,·,„ ,. _._ 45 faktor (AM-PM-Konversionsfaktor): speziell bei d < 0,1. wobei d _ftfC , wo λ₀ die Damp- _Richtfunkwanderwe[lenröhren ist für diesen Faktor

fungskonstante für die elektromagnetische Welle. ein Maximalwert deutlich unter 2 VdB wünschens-

fi_r die »Phasenkonstante« der Elektronenströ- wert, um den Amplitudenbegrenzungsaufwand in ver-

imung und C der Verstärkungsparameter ist. tretbaren Grenzen zu halten.

6. Lauffeldröhre nach einem der vorhergehen- 50 Zur Senkung des Konversionsfaktors ist es aus der den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gilt DT-OS 1 149 383 bereits bekanntgeworden, bei einer

, . ^ . ^ Lauffeldröhre mit einer teilweise mit Dämpfungs-

L λ». <^ I_n <, 0 /.„., material versehenen wendeiförmigen Verzögerungs-

wobei mit /„ die Länge der Dämpfungsstrecke leitung die Dämpfung je Längeneinheit — bis auf

und mit /.,,. die Länge der elektromagnetischen 55 erforderliche Taperungen — konstant zu halten.

Wellt- im Wechselwirkungsabschnitt bezeichnet ist. Dabei soll die dämpfungsfreie Ausgangsseite der V;r-

7. Lauffeldröhre mit einer zwischen einem zögerungsleitung im ganzen Betriebswellenlängen Elektronenstrahlerzeugersystem und einem Eiek- bereich der Anordnung wenigstens 10 Wellenlängen tronenauffänger untergebrachten Verzögerungs- lang sein und der Wert des Produktes QC (Raumleitung, die Abschnitte mit unterschiedlichem 60 ladungsparameter) für die Röhre wenigstens 0,4 be-Verzögerungsmaß enthält, und einer Dämpfungs- tragen. Eine derartige Anordnung macht sich den strecke im Zuge der Verzögerungsleitung, ge- Verzerrungskompensierenden Einfluß verhältnismäßig kennzeichnet durch eine Kombination von Merk- starker Raumladungsfelder zunutze und ist damit malen aus den vorhergehenden Ansprüchen. zugleich auf Laufzeitröhren mit hoher Psrveanz und

8. Lauffeldröhre nach einem der vorhergehen- 65 mit bestimmten Bemessungsvorschriften für die Verden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zögerungsleitung beschränkt.

Verzögerungsmaße der einzelnen Abschnitte Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine

stetig ineinander übergehen. Laufzeitröhre mit ext-em niedriger, weitgehend an-