DE2516335A1 - Mikrowellenroehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Mikrowellenröhre zur Verwendung bei der Verstärkung einer Mikrowelle, wie beispielsweise auf ein Klystron oder eine Lauf- bzw. Wanderfeldröhre, und insbesondere auf eine Mikrowellenröhre, deren Aufbau einen Körperteil und ein Kollektorteil aufweist, die elektrisch voneinander isoliert sind.

Was Mikrowellenröhren anbetrifft, die einen Körperteil besitzen, der einen Wellenverzögerungskreis oder einen Hohlraum zum Erreichen einer Verstärkung durch eine Wechselwirkung zwischen einem Elektronenstrahl und einer Eingangs-Signal-Welle und einen Kollektorteil zum eventuellen Auffangen der Elektronenstrahlen enthält, so sind neuerdings Mikrowellenröhren, die einen solchen Aufbau besitzen, wobei der Körperteil und der Kollektorteil durch eine Keraaikdichtung voneinander isoliert sind, in großer Anzahl hergestellt worden, damit ein Körperstrom und ein Kollektorstrom individuell gemessen werden kann und damit auch eine

S09845/0741

wirksame Arbeitsweise durch Anlegen einer gegenüber dem Körperteil reduzierten Spannung am Kollektorteil erreichbar ist. Jedoch besteht im Falle der oben beschriebenen Isolierung des Körperteils vom Kollektorteil ein Nachteil darin, daß eine Mikrowelle aus der Röhre durch den Isolierteil ausstreut und in einen Eingagsteil zurückkoppelt, wodurch sich ein Qualitätsverlust beim Betriebsverhalten bzw. Nutzeffekt der Röhre ergibt und sich im schlimmsten Falle im Schwingen der Röhre äußert.

Des weiteren besteht im Falle einer Hochenergie-Röhre eine Gefahr darin, daß der Körper eines Bedienenden beim Einstellen der Röhre einigen ungünstigen Auswirkungen der ausstreuenden Mikrowelle ausgesetzt ist. Eine Streuung der Mikrowelle muß deshalb auf ein Minimum begrenzt werden.

Es wurde deshalb zur Lösung des o.g. Problems vorgeschlagen, einen Aufbau vorzusehen, bei welchem die Länge des Spaltes im Isolierteil gleich 1/4 oder 1/2 der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz gewählt wird, um eine Drossel zu bilden, jedoch bringt dieser Aufbau bei der Herstellung hinsichtlich der Abmessungen Probleme mit sich. Gemäß einem anderen Vorschlag soll das Abschirmen einer Streu-Mikrowelle durch Oberdecken des Isolierteils mit einem metallischen Abschirmkörper erwogen werden, dessen eines Ende mit dem Körperteil verbunden ist und dem der Isolationsspalt zwischen dessen anderem Ende und dem Kollektorteil zugeordnet und so eng wie möglich ausgebildet ist. Will man jedoch dieses Abschirmmittel bei den o.g. Mikrowellenröhren mit herabgesetztem Kollektorpotential anwenden, bei denen eine Spannung von einigen Tausenden zu Zehntausend Volt über

509845/0741

dem bzw. längs des Isolierteils angelegt ist, so kann der Isolationsspalt im Hinblick auf die Haltespannung nicht zu eng gemacht werden und demgemäß kann die Mikrowellen-Streuung aus dem Spaltraum nicht vernachlässigt werden, was eine perfekte, also vollkommene Abschirmung unmöglich macht.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrowellenröhre mit durch eine Keramikdichtung voneinander isoliertem Körperteil und Kollektorteil , die zur Verhinderung einer Miktrowellen-Streuung aus dem Isolierteil eine Abdeckung des Isolierteils mit einem metallischen Abschirmkörper aufweist, zu schaffen, bei der eine Mikrowellen-Streuung aus dem Isolationsspalt zwischen dem Abschirmkörper und dem Kollektorteil wirksam unterdrückt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Mikrowellen dämpfender Körper längs beider oder einer Oberfläche der Isolationsschicht vorgesehen ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist also in den Spaltraum zwischen dem metallischen Abschirmkörper, dessen eines Bnde mit dem Körper- oder Kollektorteil verbunden ist, und dem gegenüberliegenden Kollektor- oder Körperteil eine Isolationsschicht zwischengelegt, die die Eigenschaft besitzt, einer hohen Spannung standzuhalten, wobei die Spaltbreite innerhalb eines annehmbaren Bereiches der Durchbruchsspannung so eng wie möglich gewählt ist; des weiteren ist entweder auf beiden Oberflächen oder auf einer Oberfläche der Isolatorschicht ein Mikrowellen dämpfender Körper vorgesehen, um die Mikrowelle, die durch die Isolationsschicht ausstreuen will, auszubreiten und durch den

- 4 509845/074 1

Mikrowellen dämpfenden Körper zu absorbieren, wodurch die Energie der Mikrowelle, die durch die Isolationsschicht hindurchgeht, entsprechend abgeschwächt und schließlich die Streu-Mikrowelle reduziert werden kann.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Isolationsschicht über den metallischen Abschirmkörper hinaus erstreckt und daß der oder die Mikrowellen dämpfenden Körper längs einer oder beider Oberflächen des den metallischen Abschirmkörper überstehenden Teils der Isolationsschicht vorgesehen ist bzw. sind. Dadurch ist es möglich, daß die durch die Isolationsschicht ausstreuende Mikrowelle ausgebreitet und durch den Mikrowellen dämpfenden Körper außerhalb des metallischen Abschirmkörpers absorbiert wird, wodurch eine Ausstreuung verhindert werden kann.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Hohlleiter-Lauf- bzw. Wanderfeldröhre, wie sie in Mikrowellenröhren, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, enthalten ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen wesentlichen Teil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 3 einen Teilschnitt durch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, in

509845/0741

welchem der mit Verlust behaftete Körper längs nur einer Oberfläche einer Isolationsschicht vorgesehen ist,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen wesentlichen Teil einer weiteren Ausführungsform vorliegender Erfindung, in welcher ein verlängerter bzw. Umweg-Spalt gebildet ist, und

Fig. 5 einen Schnitt durch einen wesentlichen Teil einer vierten bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau einer Lauf- bzw. Wanderfeldröhre mit einem Hohlraum-"slow-wave"-Kreis (in welchem die Elektronengeschwindigkeit geringer sein kann als die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle), wie sie in Mikrowellenröhren, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, enthalten ist. In dieser Figur ist mit 1 eine Elektronenkanone zum Emittieren eines Elektronenstrahls 2 bezeichnet. Der emittierte Elektronenstrahl 2 ist mit einem Eingangs-Mikrowellensignal in Wechselwirkung, das von einem Signal-Eingangsteil 7 in ein Körperteil 4 eingeleitet wird, welches einen Hohlraum-"slow-wave"-Kreis 3 enthält, und wird gegebenenfalls von einem Kollektorteil 6 aufgefangen, der durch eine Keramikdichtung 5 vom Körperteil 4 isoliert ist. Das Eingangs-Mikrowellensignal wird durch die Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl 2 verstärkt und als ein verstärktes Mikrowellensignal durch ein Ausgangsteil 8 abgeleitet. Mit der. Bezugsziffer 9 ist eine um den Kreis 3 gewundene Spule eines Elektromagneten zum Fokussieren des Elektronenstrahls 2 bezeichnet.

509845/0741

Bei konventionellen Mikrowellenröhren der oben beschriebenen Art würde ein Teil der verstärkten Mikrowelle durch einen Spaltraum bzw. Spalt 10 dort hindurchgehen, wo der Körpterteil 4 und der Kollektorteil 6 einander sehr nahe gegenüberstehen, sich um die Außenseite des Kollektorteils herum ausbreiten bzw. fortpflanzen und durch das aus der Keramikdichtung bestehende Isolierteil 5 ausstreuen, was verschiedene nachteilige Wirkungen hat.

Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt zeigt einen Kollektorteil 6 und ein Endteil eines Körperteils 4 einer Hohlleiter-Lauf- bzw. Wanderfeldröhre gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung. In dieser Figur ist ein Mikrowellen-Abschirmkörper 12 dargestellt, der aus Kupferblech hergestellt ist, dessen eines Ende enganliegend mit dem Körperteil 4 verbunden ist und der eine Isolationsschicht 11 besitzt, die zwischen dessen anderem Ende und dem Kollektorteil 6 zu deren Isolierung voneinander angeordnet ist, welche Isolationsschicht 11 dadurch gebildet ist, daß der Spalt mit Silikongummi ausgefüllt ist. Der Mikrowellen-Abschirmkörper 12 ist so vorgesehen, daß er die Außenseite der aus einer Keramikdichtung bestehenden Isolationsschicht überdeckt. Zusätzlich sind sowohl längs der oberen als auch der unteren Oberfläche der Isolationsschicht 11 im offenen Spalt, der einerseits zum anderen Ende des Abschirmkörpers hin- und andererseits zum Kollektorteil 6 hin gebildet ist, Körper 13 angeordnet, die in Bezug auf Mikrowellen mit Verlust behaftet sind bzw. Mikrowellen dämpfen, was durch festgewordenes bzw. erstarrtes Graphit gebildet ist, und die sich über eine Länge von einigen 10 Millimetern in einer Richtung parallel zur Röhrenachse erstrecken.

509845/0741

Bei dieser Ausführurigsform ist der größte Teil der Mikrowellenenergie, die durch die Isolationsschicht 5 zum vom Abschirmkörper 12 umgebenen abgeschirmten Raum ausstreut, in der Isolationsschicht 11 konzentriert, die eine hohe Dielektrizitäts-Konstante besitzt und neigt dazu, durch die Isolationsschicht 11 auszustreuen. Da jedoch die Mikrowellen dämpfenden Körper 13 sowohl längs der oberen als auch der unteren Fläche der Isolationsschicht 11 vorgesehen sind, wird nahezu die gesamte Streu-Mikrowelle sowohl zur oberen als auch zur unteren Fläche zerstreut bzw. ausgebreitet und von den Mikrowellen dämpfenden Körpern 13 absorbiert werden, wenn sie sich vom linken Ende der Isolationsschicht 11 zu deren rechtem linde ausbreitet. Die Mikrowelle, die vom rechten Ende nach außen streut, wird deshalb vernachlässigbar klein. Zusätzlich kann beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Abdecken des gesamten Abschirmkörpers 12 mit einem Außenisolator 14 die sich längs der Außenfläche erstreckende Durchbruchs-Entladestrecke verlängert und so die Haltespannung weiter vergrößert werden. Da ferner der Isolator 14 wasserdicht ist und den Körperteil 4 und den Kollektorteil 6 überdeckt, ist er auch dazu verwendbar, ein Ausfließen von Kühlwasser zum Kühlen des Kollektors oder eine Verringerung der Isolationstätigkeit zu verhindern, die durch die Feuchtigkeit einer sehr feuchten Atmosphäre bewirkt werden würde.

Fig. 3 zeigt einen wesentlichen Teil einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, bei welcher eine Seitenfläche der Isolatorschicht 11, die aus Teflon besteht, in enganliegendem Kontakt mit dem Abschirmkörper 12 gebracht und zwischen der anderen Seitenfläche und

- 8 5098A5/0741

dem Kollektorteil 6 ein Mikrowellen dämpfender Körper 13 zwischengefügt ist, der eine Mikrowellenstreuung aus dem Isolations-Spalt des durch den Abschirmkörper 12 gebildeten abschirmenden Raumes unterdrückt bzw. dämpft.

Da die gestreute Mikrowelle durch eine Seitenfläche der Isolatorschicht 11 absorbiert wird, ist bei diesem Aufbau die Wirksamkeit der Absorbtion etwas schlechter im Vergleich zu dem Falle, bei welchem die gestreute Mikrowelle durch beide Seitenflächen absorbiert wird; dieser Aufbau hat statt dessen die Vorteile, daß er einfach und leicht herzustellen ist, da der Mikrowellen dämpfende Körper 13 nicht in zwei Schichten unterteilt werden muß, und daß der Außendurchmesser des Abschirmkörpers 12 kleiner gemacht werden kann als bei dem des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2,

Fig. 4 zeigt einen wesentlichen Teil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, in welchem der aus der Keramikdichtung bestehende Isolierteil 5 von einer Abschirmplatte 21 von im Schnitt F-förmiger Gestalt, die aus einem sich radial vom Körperteil 4 wegerstreckenden vertikalen Teil und zwei zylindrischen Teilen besteht, die sich von diesem vertikalen Teil weg parallel zur Röhrenachse erstrecken und von einer weiteren Abschirmplatte 22 überdeckt ist, die eine ähnliche Gestalt besitzt und am Kollektorteil 6 angeordnet ist, wobei seine zylindrischen Teile denen der Abschirmplatte 21 in gegenseitig ineinander verschachtelter Beziehung gegenüberliegend angeordnet sind. Der Mikrowellen dämpfende Körper 13 haftet an den Wandflächen eines verlängerten bzw. über einen Umweg oder Labyrinths verlaufenden Spaltes bzw. Pfades, der durch die verschachtelten zylindrischen Teile gebildet

-10 -509845/0741 (Seite 9 fehlt)

ist. Die Isolatorschicht 11 ist dadurch gebildet, daß in den Spalt zur Isolierung des Körperteils 4 und des Kollektor teils 6 voneinander Silikongummi gefüllt ist. Bei diesem Aufbau ist der Streupfad der Mikrowelle, die dazu tendiert, durch die Isolatorschicht 11 auszustreuen, ein langer Umwegpfad von zickzackförmxger Gestalt, dessen beide Oberflächen eng an dne Mikrowellen dämpfenden Körpern 13 anliegen, so daß die Streu-Mikrowelle durch die Mikrowellen dämpfenden Körper 13 während ihrer Ausbreitung durch den langen Umwegpfad vollständig absorbiert werden können und so das Ausstreuen nach außen vollständig nu null gemacht werden kann. Mit anderen Worten, obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel etwas komplex in seinem Aufbau ist, ist es sehr wirksam für den Fall, daß man eine Ausstreuung einer Mikrowelle vollständig verhindern will.

Fig. 5 zeigt einen wesentlichen Teil einer vierten bevorzugten Ausfuhrungsform vorliegender Erfindung, bei welcher innerhalb eines abschirmenden Raumes, der von dem die Außenseite des aus der Keramikdichtung bestehenden Isolierteils 5 überdeckenden Abschirmkörpers 12 gebildet ist, kein Mikrowellen dämpfender Körper 13 vorgesehen ist, sondern statt dessen erstreckt sich eine Isolatorschicht 11 zum Isolieren des Abschirmkörpers 12 vom Kollektorteil 6 zum Außenbereich des abschirmenden Raumes, wobei sowohl ihre obere als auch ihre untere Oberfläche (wenn eine Oberfläche an einem elektrischen Leiter eng anliegt, ist eine andere Oberfläche überdeckt) durch einen Mikrowellen dämpfenden Körper 13 überdeckt ist, ausgenommen ein kleiner Teil an ihrer Spitze, um eine Isolierstrecke längs einer Oberfläche länger zu machen. In diesem Falle kann die ausstreuende Mikrowelle schließlich den Ausgang des Abschirmraumes durch

- 11 509845/0741

-JA-

den von der Isolatorschicht 11 gebildeten engen Pfad erreichen. Da jedoch die mit Verlust behafteten bzw. dämpfenden Körper 13 an den gegenüberliegenden Oberflächen der sich darüberhinaus erstreckenden Isolierschicht 11 angeordnet sind, wird die Mikrowelle, die dazu tendiert, nach außen durch die gegenüberliegenden Oberflächen der Isolatorschicht 11 auszustrahlen, durch diese Mikrowellen dämpfenden Körper 13 absorbiert und kann nicht nach außen abgestrahlt werden. Deshalb wird nahezu die gesamte Streu-Mikrowelle während ihrer Ausbreitung durch die herausstehende Isolatorschicht 11 bis zu deren Ende unterdrückt bzw. gedämpft.

Dieses Ausführungsbeispiel weist die Vorteile auf, daß, da der dämpfende Körper nicht innerhalb des Abschirmraumes vorgesehen ist, die äußere Gestalt des Abschirmkörpers 12 klein gemacht werden kann und daß das Befestigen der dämpfenden Körper 13 einfach ist.

Es sei bemerkt, daß eine vorgesehene Außenisolatorschicht eine Isolatorschicht ist, die ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Verringerung der Dauerspannung verhindert, was durch eine sehr feuchte Atmosphäre und/oder durch Eindringen von Wasser verursacht wird, und die Isolierschicht aus Silikongummi gebildet ist.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde der Aufbau eines Abschirmkörpers beschrieben, dessen eines Ende mit einem Körperteil verbunden ist und der eine isolierende Spaltöffnung besitzt, die zum Kbllektorteil gerichtet ist. Es versteht sich, daß in

- 12 509845/0741

manchen Fällen der Aufbau des Abschirmkörpers auch dahingehend modifiziert werden kann, daß die isolierende Spaltöffnung zum Körperteil hin gerichtet ist.

Wie oben beschrieben, besteht bei einer Mikrowellenröhre, bei der ein Körperteil und ein Kollektorteil isolierend voneinander getrennt sind, auch dann, wenn eine Streu-Mikrowelle durch Oberdecken einer Keramikdichtung zur Isolation mit einem metallischen Abschirmkörper abgeschirmt werden soll, eine Mikrowelle, die durch eine Isolatorschicht zum Isolieren des Abschirmkörpers von einem gegenüberliegenden Kollektorteil oder Körperteil ausstreut, so daß ein vollkommener Abschirmeffekt nicht erreicht werden kann. Gemäß der Erfindung jedoch macht das Zufügen eines einfachen Mittels, das aus Mikrowellen dämpfenden Körpern oder einem solchen Körper besteht, der längs der beiden Oberflächen oder einer Oberfläche der Isolatorschicht verteilt angeordnet und zwischengefügt ist, die Streu-Mikrowelle nahezu zu null, wodurch eine ganz ausgezeichnete Wirkung dahingehend erreicht wird, daß verschiedene, durch die Streu-Mikrowelle verursachte Nachteile, ausgeschaltet sind.

- Ansprüche 509845/0741

Claims (2)

Patentansprüche

1. Mikrowellenröhre, mit einem Körperteil und einem Kollektorteil, die mittels eines vorzugsweise aus einer Keramikdichtung bestehenden Isolierteils elektrisch voneinander isoliert sind, das von einem metallischen Abschirmkörper überdeckt ist, dessen eines Ende mit dem Körperteil oder dem Kollektorteil verbunden ist, und mit einer Isolatorschicht, die zwischen dem anderen Ende des metallischen Abschirmkörpers und dem Kollektorteil oder dem Körperteil zu ihrer Isolierung voneinander zwischengelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mikrowellen dämpfender

• Körper (13) längs beider oder einer Oberfläche der Isolatorschicht (11) vorgesehen ist.

2. Mikrowellenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Isolatorschicht (11) über den metallischen Abschirmkörper (12) hinaus erstreckt und daß der oder die Mikrowellen dämpfenden Körper (13) längs einer oder beider Oberflächen des über den metallischen Abschirmkörper überstehenden Teils der Isolatorschicht (11) vorgesehen ist bzw. sind.

509845/0741

Leerseite