DE2261602C3 - Hochfrequenzverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzver- Die mäanderförmig verlaufende Verzögerungsleistärker, bestehend aus einem innerhalb einer vakuum- tung9, die in Fig. 2 senkrecht gezeigt ist, dient als dichten Umhüllung angeordneten Elektronenstrahl- elektrischer Leiter, der, im Zusammenwirken mit erzeugersystem, einem Elektronenstrahlablenksystem 60 der Gelenkelektrode 8, ein transversales elektrisches mit einer etwa in Richtung des vom Elektronen- Feld in dem Raum zwischen diesen beiden Elemenstrahlerzeugersystem erzeugten Elektronenstrahls ten aufbaut, wenn über das Koaxialkabel 10 Hochmäanderförmig verlaufenden Verzögerungsleitung frequenzenergie zugeführt wird. Die mäanderförmig und einer plattenförmigen Gelenkelektrode auf der verlaufende Verzögerungsleitung 9 ist so ausgebildet Verzögerungsleitung entgegengesetzten Seite des _6s und dimensioniert, daß sie eine vorbestimmte Phasen-Elektronenstrahls, und einem Elektronenstrahl- beziehung zwischen dem transversalen elektrischen auffänger mit mehreren voneinander elektrisch Feld und dem Elektronenstrahl 7 aufrechterhält, isolierten Halbleiterdioden, wobei das Elektronen- wenn dieser sich auf den Schirm 12 zu bewegt

3 » 4

Werden beim Betrieb des Hochfrequenzverstär- einen Hochfrequenzverstärker nach der Erfindung

Kers dem Koaxialkabel 10 hochfrequente Eingangs- zeigt.

signale zugeführt, so lenkt das transversale elektri- Die Teile des in Fig. 3 dargestellten Hochfre-

sche Feld den Elektronenstrahl 7 in der Weise ab, quenzverstärkers, die Teile des im Zusammenhang

daß die Elektronen in Abhängigkeit von den HF- 5 mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen, bekannten

Eingangswellen durch die öffnungen 13 gelenkt wer- Hochfrequenzverstärkers entsprechen, sind mit den

den, um auf die Halbleiterdioden 14 und 15 ai'fzu- gleichen Bezugszeichen versehen,

treffen. Der auf jede Halbleiterdiode 14 und 15 Nach F i g. 3 enthält das Elektronenstrahlerzeuger-

treffende Strahlstrom wird in dieser um einen Faktor system 2 eine weitere Kathode 4', eine weitere Fo-

in der Größenordnung von 1000 verstärkt und als 10 kussierungselektrode 5' und eine Anode 6', die eine

Ausgangssignal auf der Koaxial- oder Streifenleitung zusätzliche öffnung für den Durchgang eines zweiten

17 abgenommen. Elektronenstrahls T aufweist Parallel zu der mä-

Bei diesem bekannten Hochfrequenzverstärker hat anderförmig verlaufenden Verzögerungsleitung 9, und sich jedoch herausgestellt, daß Hochfrequenzenergie zwar sowohl in der Längs- bzw. Strahlachse als auch in Richtung des Pfeils Y von Fig. 1 abgestrahlt 15 der dazu senkrechten Achse, ist eine weitere plattenwird, wobei Nutzleitung verlorengeht. Außerdem förmige Gegenelektrode 8' vorgesehen. Ein Schirm kann der Betrieb des Verstärkers durch metallische 12' enthält nun vier Öffnungen 13 und 13', die je- oder elektromagnetisch ablenkende Gegenstände in weils gegenüber den Elektronenstrahlen 7 bzw. 7' der Nähe der Verzögerungsleitung 9 gestört werden. achsenversetzt sind. Hinter den öffnungen 13' be-

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, 20 findet sich ein weiteres Paar von Halbleiterdioden 14' einen Hochfrequenzverstärker der angegebenen Gat- und 15', die ebenfalls voneinander isoliert sind: tung zu schaffen, bei dem die Ausgangsleistung des weiterhin ist an sie auch eine geeignete Gleichvorbekannten Verstärkers im wesentlichen verdoppelt spannung von der nicht dargestellten Quelle gelegt. und gleichzeitig die unerwünschte Abstrahlung von Das Ausgangssignal der Dioden 14,14', 15,15' wird der mäanderförmigen Verzögerungsleitung 9 prak- 25 über die Koaxial- oder Streifenleitung 17 abgenomtisch unterdrückt werden soll, wobei der Verstärker men, wobei die beiden in bezug auf die mäanderbeim Betrieb auch unempfindlich gegenüber metalli- förmige Verzögerungsleitung innen liegenden HaIbschen oder elektromagnetisch ablenkenden Leitern leiterdioden 14 und 14' mit dem Innenleiter der ist. Koaxial- oder Streifenleitung 17 und die beiden in

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch 30 bezug auf die mäandenörmige Verzögerungsleitung 9 gelöst, daß das Elektronenstrahlerzeugersystem der- außen liegenden Halbleiterdioden 15 und 15' mit art ausgebildet ist, daß von diesem zwei Elektronen- dem Außenleiter der Leitung 17 verbunden sind,
strahlen ausgesandt werden, daß das Elektronen- Beim Betrieb beträgt das Potential des Elektronenstrahlablenksystem zwei Gelenkelektroden aufweist, erzeugersystems 2 etwa —10 KV, während die platzwischen welchen die Elektronenstrahlen und die 35 tenförmigen Gegenelektroden 8 und 8' auf Masse mäanderförmige Verzögerungsleitung verlaufen, und liegen und der Schirm 12' einige Volt positiv gegendaß der Elektronenstrahlauffänger vier Halbleiter- über Masse ist. Die an die Halbleiterdioden angedioden aufweist, von welchen je zwei Halbleiter- legte Vorspannung beträgt bei 5 A etwa 300 V. Über dioden von einem der beiden Elektronenstrahlen das Koaxialkabel 10 wird der mäanderförmigen beaufschlagt sind. 40 Verzögerungsleitung 9 HF-Energie von annähernd

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung 1 W zugeführt, um zwischen der Vcrzögerungsleiverläuft jede Gegenelektrode in Längsrichtung par- tung 9 und den Gegenelektroden 8 und 8' ein transallel zur mäanderförmigen Verzögerungsleitung. Als versales elektrisches Feld zu erzeugen, das die Alternative hierzu kann jede Gegenelektrode soweit Elektronenstrahlen 7 und T ablenkt. Dadurch werdivergieren, wie es der Divergenz der Elektronen- ₄₅ den diese Elektronenstrahlen 7 und T in Abhängigstrahlen auf ihrem Weg zu den Halbleiterdioden keit von den HF-Eingangswellen gemeinsam derart entspricht. abgelenkt, daß sie in der einen Schaltphase auf die

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen Halbleiterdioden 14,14' und in der anderen Schaltinsbesondere darin, daß mit einfachen Mitteln eine phase auf die Halbleiterdioden 15,15' treffen. Der wesentliche Steigerung der Ausgangsleistung des ₅₀ Ausgangsstrom von den Halbleiterdioden 14,14', 15, Hochfrequenzverstärkers erreicht wird, da die Ver- 15' wird über die Koaxialleitung auf eine nicht darluste an Nutzleistung weitgehend vermieden werden. gestellte Last gegeben.

Weiterhin wird eine sehr wirksame Abschirmung Obwohl gemäß der Beschreibung plattentörmigc

geschaffen, so daß der Betrieb des Verstärkers nicht Gegenelektroden 8 und 8' sowie eine mäanderför-

mehr durch metallische oder elektromagnetisch ab- ₅₅ mige Verzögerungsleitung 9 vorgesehen sind, die in

lenkende Gegenstände in der Nähe der Verzöge- der Längs- bzw. Strahlrichtung parallel zueinander

rungsleitung gestört wird. Schließlich läßt sich dieser verlaufen, so können die Gegenelektroden 8 und 8'

Hochfrequenzverstärker im 1 GHz-Bereich verwen- auch in der Weise angeordnet sein, daß sie soweit

den und hat eine obere Frequenzgrenze, die nur divergieren, wie es der Divergenz der Elektronen-

durch die Ansprechzeit der die Elektronenstrahlen 60 strahlen 7 und 7' in bezug auf die Längsachse bei

auffangenden Halbleiterdioden gegeben ist. ihrem Weg zu den Halbleiterdioden 14, 15 und 14',

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines 15' entspricht. Außerdem kann die Koaxialleitung 17 Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine als sogenannte »Streifenleitung« (strip transnäher erläutert, die in schematischer Darstellung mission line) bekannte Hochfrequenzleitung sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Strahlablenksystem und die Halbleiterdioden derart Patentansprüche: angeordnet und ausgebildet sind, daß die auf diese

1. Hochfrequenzverstärker, bestehend aus Halbleiterdioden auf treffende Anzahl der Elektronen einem innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung des Elektronenstrahls abhangig von der an die Verangeordneten Elektronenstrahlerzeugersystem, 5 zögerungsleitung angelegten, ein transversales elekeinem Elektronenstrahlablenksystem mit einer irisches Ablenkfeld erzeugenden Hocnrrequenzetwa in Richtung des vom Elektronenstrahl- energie ist.

erzeugersystem erzeugten Elektronenstrahls mä- Mit einem solchen Hochfrequenzverstärker wird

anderförmig verlaufenden Verzögerungsleitung also der auf die Oberflache der Halbleiterdioden

und einer plattenförmigen Gegenelektrode auf 10 auftreffende, durch die Elektonen des Strahl gebil-

der der Verzögerungsleitung entgegengesetzten dete Strom verstärkt.

Seite des Elektronenstrahls, und einem Elektro- Ein Hochfrequenzverstärker dieses Typs wie er nenstrahlauffänger mit mehreren voneinander z.B. aus »The Microwave Journal«, Nr. s März elektrisch isolierten Halbleiterdioden, wobei das 1972, Seite 38, bekannt ist, soll im folgenden zu-Elektronenstrahlablenksystem und die Halb- 15 nächst an Hand der F i g. 1 und 2 der schematischen leiterdioden derart angeordnet und ausgebildet Zeichnungen erläutert werden, wobei b ig. 1 den sind, daß die auf diese Halbleiterdioden auf- Hochfrequenzverstärker und Fig. 2 im Detail die treffende Anzahl der Elektronen des Elektronen- verwendete, mäanderförmig verlaufende Verzogestrahls abhängig von der an die Verzögerungs- rungsleitung zeigt In diesen Figuren sind jeweils leitung angelegten, ein transversales elektrisches _ao gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ablenkfeld erzeugenden Hochfrequenzenergie ist. Der in F i g. 1 dargestellte Hochfrequenzverstärker dadurch gekennzeichnet, daß das weist ein innerhalb einer vakuumdichten Umhüllung 1. Elektronenstrahlerzeugersystem (2) derart ausge- z. B. einem evakuierten Röhrenkolben, angeordnetes bildet ist, daß von diesem zwei Elektronenstrah- Elektronenstrahlerzeugersystem 2 auf, das aus einer len(7,7') ausgesandt werden, daß das Elektronen- »₅ Kathodenheizung 3, einer Kathode 4, einer Fokussiestrahlablenksystem zwei Gegenelektroden (8,8') rungselektrode 5 und einer Anode 6 besteht. Der aufweist, zwischen weichen die Elektronenstrah- von dem Elektronenstrahlerzeugersystem 2 ausgelen (7, T) und die mäanderförmige Verzögerungs· hende, schematisch durch die gestrichelten Linien 7 leitung (9) verlaufen, und daß der Elektronen- dargestellte Elektronenstrahl bewegt sich zwischen strahlauffänger vier Halbleiterdioden (14.14', 15, 30 einer mäanderförmig verlaufenden Verzögerungs 15') aufweist, von welchen je zwei Halbleiter- leitung 9 und einer plattenförmigen Gelenkelekdioden von einem der beiden Elektronenstrah- trode 8 und die Verzögerungsleitung 9 sind in len (7,7') beaufschlagt sind. Längsrichtung parallel zueinander angeordnet und

2. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1, außerdem längs der auf der Strahlachse senkrecht dadurch gekennzeichnet, daß jede Gelenkelek- ₃₅ stehenden Achse parallel zueinander ausgerichtet. trode (8, 8') in Längsrichtung parallel zur mäan- Ein Koaxial-Anschluß 10 ist mit seinen Innenleiter derförmigen Verzögerungsleitung (9) verläuft. an ein Ende der mäanderförmig verlaufenden Ver-

3. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1. zögerungsleitung9 und mit seinem Außenleiter an dadurch gekennzeichnet, daß jede Gelenkelek- die plattenförmige Gegenelektrode 8 angeschlossen; trode (8, 8') soweit divergiert, wie es der Diver- ₄„ ein Koaxiallastabschluß ist mit dem anderen Ende genz der Elektronenstrahlen (7, 7') auf ihrem der Verzögerungsleitung 9 und der Gegenelektrode 8 Weg zu den Halbleiterdioden (14. 14', 15,15') verbunden.

entspricht. Senkrecht zur Bewegungsrichtung des Elektronen-

4. Hochfrequenzverstärker nach einem der An- Strahls 7 ist ein Schirm 12 angeordnet, der zwei Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die _4S öffnungen 13 aufweist. Hinter den öffnungen 13 beiden in bezug auf die mäanderförmige Verzöge- befinden sich zwei Halbleiterdioden 14 und 15, die rungsleitung (9) innen liegenden Halbleiterdioden elektrisch voneinander isoliert sind; die beiden HaIb-(14, 14') mit einem Leiter einer Koaxial- oder leiterdioden sind isoliert auf einem als Wärmesenke Streifenleitung (17) und die beiden in bezug auf wirkenden Kühlkörper 16 angebracht. Eine Koaxialdie mäanderförmige Verzögerungsleitung (9) ₅₀ oder Streifenleitung 17, die an eine (nicht dargeaußen liegenden Halbleiterdioden (15, 15') mit stellte) Last angeschlossen ist, ist mit ihrem lnnendem anderen Leiter der Koaxial- oder Streifen- leiter mit der Halbleiterdiode 14 und mit ihrem leitung (17) verbunden sind. Außenleiter mit der Diode 15 verbunden. An die

Halbleiterdioden 14 und 15 ist eine (nicht gezeigte) 55 Gleichstrom-Versorgungsquelle angelegt, um die

Dioden auf einer geeigneten Vorspannung zu halten.