DE2616121B2 - Wanderfeldröhre - Google Patents
WanderfeldröhreInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
- H01J23/30—Damping arrangements associated with slow-wave structures, e.g. for suppression of unwanted oscillations
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- Microwave Tubes (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre mit einer in Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungsleitung,
die frequenzselektive Dämpfungsanordnungen in Form von mit Dämpfungsmaterial versehenen
Hohlraumresonatoren (Dämpfungshohlraumresonatoren) in nach innenragenden Nasen der Kleeblattstruktur
umfaßt.
Derartige Dämpfungshohlraumresonatoren dienen dazu, die Schwingneigung von Wanderfeldröhren vor
allem im Bereich der Arbeitsbandkanten durch Bedämpfung der betreffenden Frequenzen bzw. Frequenzbereiche
zu beseitigen, ohne daß hierdurch allzu hohe Verluste im Arbeitsband selbst entstehen.
Ein erhebliches Problem beim Bau einer Wanderfeldröhre mit solchen Dämpfungshohlraumresonatoren
des Hohlraums der Verzögerungsleitung, jedoch zur Erzielung einer möglichst guten Koppelung in dessen
unmittelbarer Nähe, d. h. innerhalb des bzw. der Fokussiermagnete untergebracht werden müssen, was
zu einer nachteiligen Vergrößerung des Innendurchmessers dieser Magnetanordnung führt.
Bei einer bekannten Wanderfeldröhre der eingangs beschriebenen Art (DE-OS 2053 483) versucht man
diesen Schwierigkeiten dadurch zu begegnen, daß man die an ihren Innenwänden im Aufsprühverfahren mit
einem Dämpfungsmaterial überzogenen Hohlraumresonatoren mit Hilfe von Stiften kapazitiv belastet,
wodurch sich bei gleichbleibenden Resonanzfrequenzen die körperlichen Abmessungen der Dämpfungshohlraumresonatoren
so weit verringern lassen, daß sie unter Ausnutzung des in den nach innen vorspringenden
Nasen der Kleeblattstruktur vorhandenen Raumes innerhalb des Gefäßes der Verzögerungsleitung untergebracht
werden könnnen, wenn der Mantel der Verzögerungsleitung genügend dick ausgeführt wird.
Die kapazitiven Belastungsstifte, die beispielsweise aus Kupfer bestehen, ragen dabei von einer Breitwand der
Dämpfungshohlraumresonatoren in Richtung auf die gegenüberliegende Wand zu vor und erzeugen einen
kapazitiven Spalt in einem Raum zwischen ihrem freien Ende und der gegenüberliegenden Wand.
Eine derartige Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß die Gefäßwand der Verzögerungsleitung im
Verhältnis zum Gesamtdurchmesser immer noch sehr dick ausgeführt werden muß, um ausreichend Platz für
die Hohlraumresonatoren zur Verfügung zu stellen. Diese große Wandstärke geht mit einem Faktor 2
multipliziert in den Innendurchmesser der Magnetanordnung ein. Weiterhin hat sich auch gezeigt, daß das
auf die Innenfläche der Dämpfungshohlraumresonatoren aufgesprühte Dämpfungsmaterial in vielen Fällen
keine ausreichende Dämpfung ergibt.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhre der eingangs beschriebenen
Art so weiterzubilden, daß eine noch kompaktere Anordnung geschaffen wird, die eine wirksamere
Dämpfung der unerwünschten Eigenschwingungsfrequenzen sicherstellt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß jeder Dämpfungshohlraumresonator dadurch vollständig
in den Nasen unterbringbar ist, daß er zumindest teilweise mit einem mit dem Dämpfungsmaterial
versetzten Dielektrikum ausgefüllt ist.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird es möglich, die Wandstärke des Verzögerungsleitungs-Gehäuses
auf ein absolutes Minimum zu reduzieren, da die Dämpfungshohlraumresonatoren vollständig in den
nach innen vorspringenden Nasen untergebracht sind, während ihre Füllung mit einem dämpfenden Dielektrikum
für eine Abstimmung auf die gewünschten Resonanzfrequenzen sorgt. Dabei ist auch von Vorteil,
daß sich mit derartigen mit Dämpfungsmaterial versetzten Dielektrika eine bessere Dämpfungswirkung
erzielen läßt als mit auf die Innenwände der Hohlraumresonatoren aufgesprühten Dämpfungsmaterialschichten.
Ein besonderer Vorteil der erfindunggemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß sie im Gegensatz zur
bekannten Vorrichtung keinerlei Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenzen der Dämpfungshohlraumresonatoren
zur Folge hat, da sie ohne Bauteile wie die kapazitiven Belastungsstifte auskommt, die ein anderes
Wärmeausdehnungsverhalten als die übrigen, den Dämpfungshohlraumresonator umschließenden Teile
aufweisen können, wodurch sich bei Temperaturänderungen die Weite des die Resonanzfrequenzen bestimmenden
Spaltes zwischen der Stirnfläche dieses Stiftes und der gegenüberliegenden Dämpfungshohlraumresonatorwand
ändert.
Zwar ist aus der DE-PS 12 97 768 eine Wanderfeldröhre bekannt, bei der mit einem mit Dämpfungsmaterial
versetzten Dielektrikum ausgefüllte Dämpfungshohlraumresonatoren vorgesehen sind. Diese Dämpfungshohlraumresonatoren
liegen jedoch vollständig innerhalb der mit einer entsprechenden Dicke ausgeführten
Wand des die Verzögerungsleitung umgebenden Gefäßes, so daß auch hier der Innendurchmesser
der Fokussiermagnetanordnung unvorteilhaft groß ist.
Es wird weder das der Erfindung zugrunde liegende Problem, diesen Innendurchmesser möglichst klein zu
gestalten, angesprochen, noch werden Hinweise zu seiner Lösung gegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 ein Diagramm, in dem die Winkelfrequenz Ω gegen die Phasenänderung pro Wellenperiode β L
aufgetragen ist,
Fig.2—6 Teilquerschnitte in der Draufsicht von
unterschiedlichen Formen von in Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungsleitungen, die in einer
Wanderfeldröhre gemäß der Erfindung verwendet werden können,
Fig. 7 einen Längsschnitt längs der Linie A-A in Fig. 6,
F i g. 8 einen Längsschnitt, der dem aus F i g. 7 ähnlich ist, jedoch eine weitere Ausführungsform darstellt, und
Fig.9 ein zur Erklärung dienendes graphisches Diagramm.
In allen Figuren sind die selben Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher Teile verwendet.
In F i g. 1 ist die gerade Linie, die durch den Vorsprung geht, eine Linie konstanter Geschwindigkeit,
so daß ein Strom von Elektronen mit der Geschwindigkeit Van den Punkten A, Bund Csynchron ist und mit
der Hochfrequenzwelle E0 1, £02 (Schlitz) E0 2 in
Wechselwirkung steht. Am Punkt A findet die erwünschte Verstärkung statt, doch kann an den
Punkten B undC eine Schwingung auftreten, wenn die Wellenimpedanz hoch ist. Wird die Strahlgeschwindigkeit
auf V' (in gestrichelten Linien dargestellt) dadurch verringert, daß die Strahlbeschleunigungsspannung
verringert wird, wie es während des Impulsanstieges und des Impulsabfalls einer kathodengepulsten Röhre
auftritt, so kann im Punkt Λ'ein Schwingen .stattfinden,
weil die Wellenimpedanz in der Nähe der Enden des -55
Durchlaßbereiches sehr hoch ist.
Zur Unterdrückung dieser Schwingungsneigung dienen die in den folgenden Figuren dargestellten
Dämpfungshohlraumresonatoren.
In Fig.2 ist zu Darstellungszwecken lediglich sine
Nase 1 einer in Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungsleitung dargestellt. In Übereinstimmung
mit der allgemeinen Praxis hat jeder kleeblattförmige Haupthohlraum, der in der Röhre verwendet wird,
typischerweise zwischen 4 bis 12 solcher Nasen. In der ^ Nase 1 befindet sich ein Dämpfungshohlraumresonator
2, der vollständig mit einem dielektrischen Material gefüllt ist, das mit einem Dämpfungsmaterial 3 versetzt
ist. In diesem und in den im folgenden zu beschreibenden Beispielen ist das dielektrische Material Magnesiumoxid
und ist mit 2% Siliziumkarbid beladen, das ein Dämpfungsmaterial ist. Wie man sieht, befindet sich in
dieserr Beispiel der Dämpfungshohlraumresonator 2 mit seinem dielektrischen, mit Dämpfungsmaterial 3
versetzten Material vollständig innerhalb der Nase 1, und die Kopplung vom Haupthohlraum 4 zu ihm wird
durch einen einzigen Schlitz 5 bewirkt, der sich durch eine Seitenwand der Nase 1 in den Teil des
Haupthohlraums 4 hinein erstreckt, der sich auf einer Seite zwischen dieser Nase 1 und der benachbarten
Nase (nicht dargestellt) befindet.
Zwischen dem dargestellten kleeblattförmigen Haupthohlraum und dem in axialer Richtung der
Wanderfeldröhre nächsten Haupthohlraum ist eine Kopplungsplatte 6 mit Kopplungsschlitzen 7 vorgesehen.
Die Anordnung in F i g. 3 ist ähnlich zu der in F i g. 2,
außer daß zusätzlich zum Schlitz 5 ein ähnlicher Schlitz 8 vorgesehen ist, der sich durch die andere Seitenwand
der Nase 1 in den Teil des Haupthohlraums 4 hinein erstreckt, der sich auf der anderen Seite zwischen der
Nase 1 und der anderen benachbarten Nase (wiederum nicht dargestellt) befindet.
Im Beispiel der F i g. 4 ist der Dämpfungshohlraumresonator 2 so angeordnet, daß er durch die eine Seite der
Nase 1 in den Haupthohlraum 4 durchbricht und daß das dielektrische Material, das mit Dämpfungsmaterial 3
versetzt ist, in den Haupthohlraum 4 hinein vorragt. Bei dieser Anordnung erzeugt der Dämpfungshohlraumresonator
eine Dämpfung nicht nur in dem Bereich von Frequenzen, bei denen eine Schwingung auftreten kann,
sondern es ergibt sich auch eine gewisse Abschwächung des Hauptverstärkungsbandes der Wanderfeldröhre,
weil das dielektrische, mit Dämpfungsmaterial 3 versetzte Material in den Haupthohlraum 4 hinein
vorsteht. In manchen Fällen ist jedoch eine solche Abschwächung des Hauptverstärkungsbandes wünschenswert.
Die Anordnung in F i g. 5 ist ähnlich der von F i g. 4, doch durchbricht hier der Dämpfungshohlraumresonator
2 beide Seitenwände der Nase 1 in den Haupthohlraum 4 hinein, und das mit Dämpfungsmaterial
3 versetzte dielektrische Material steht in den Haupthohlraum 4 auf beiden Seiten der Nase 1 vor.
In dem Beispiel der F i g. 6 und 7 sind, ähnlich wie in
den F i g. 2 und 3, die Dämpfungshohlraumresonatoren 2 vollständig in ihren jeweiligen Nasen 1 enthalten. Eine
Kopplung zu jedem der Dämpfungshohlraumresonatoren 2 wird durch eine Iris 8 bewirkt, die axial parallel zur
Achse 9 der Wanderfeldröhre verläuft und in den Raum 10 zwischen der Kleeblattstruktur 11, in der der
Dämpfungshohlraumresonator 2 vorgesehen ist, und der Kopplungsplatte 6 einkoppelt. In F i g. 6 ist in einer
Kleeblattstruktur oberhalb der Darstellungsebene die Kopplungsplatte 6 in ausgezogenen Linien dargestellt,
während in der Kleeblattstruktur 11 unterhalb der Darstellungsebene die Kopplungsplatte 6 in gestrichelten
Linien dargestellt ist. Die Bezugszeichen für entsprechende Teile in der letzteren Kleeblattstruktur
sind mit hochgestellten Strichen gekennzeichnet.
Die Ausführungsform in F i g. 8 ist ähnlich der in den Fig. 6 und 7, mit der Ausnahme, daß zusätzlich zur
Koppeliris 8 eine zweite Koppeliris 12 vorgesehen ist, die in den Raum 13 zwischen der Kleeblattstruktur 11
und der Kopplungsplatte 14 auf der Seite der Kleeblattstruktur 11 und der Kopplungsplatte 6
gegenüberliegt.
F i g. 9 zeigt auf der rechten Seite die Verteilung der
elektrischen Feldstärken in einem kleeblattförmigen Hohlraumresonator, wie er auf der linken Seite
dargestellt ist, für die Eo r und Eo2-Bänder bzw. -Bereiche. Werden Dämpfungshohlraumresonatoren,
wie sie in den vorausgehenden Figuren mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet wurden, in den Haupthohlraum
4 in den Evbenen X und X' eingekoppelt, so ergib sich mehr eine selektive Abschwächung des £o2-Berei
ches als des Eo r Bereiches.
Die Zahl der Dämpfungshohlraumresonatoren pr Haupthohlraum und die Art ihrer Einkopplung in diese
sowie die Resonanzfrequenz der Hohlraumresonatorei sind so ausgewählt, daß sich eine optimale Schwin
gungsunterdrückung ergibt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Wanderfeldröhre mit einer in Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungsleitung, die frequenzselektive
Dämpfunsganordnungen in Form von mit Dämpfungsmaterial versehenen Hohlraumresonatoren
(Dämpfungshohlraumresonatoren) in nach innenragenden Nasen der Kleeblattstruktur umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dämpfungshohlraumresonator (2) dadurch vollständig
in den Nasen (1) unterbringbar ist, daß er zumindest teilweise mit einem mit dem Dämpfungsmaterial (3) versetzten Dielektrikum ausgefüllt ist.
2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Nasen (1) ein
Dämpfungshohlraumresonator vorgesehen ist.
3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dämpfungshohlraumresonator
(2) durch einen Schlitz (5) angekoppelt ist, der sich durch eine Seite der dem Dämpfungshohlraumresonator zugeordneten Nase
(1) in den Teil des Haupthohlraums (4) zwischen dieser Nase und einer benachbarten Nase der in
Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungsleitung erstreckt.
4. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dämpfungshohlraumresonator
(2) durch zwei Schlitze (5) angekoppelt ist, von denen sich jeweils einer durch jede Seite
der dem Dämpfungshohlraum zugeordneten Nase (1) in die Teile des Haupthohlraumes erstreckt, die
zwischen dieser Nase und den beiden benachbarten Nasen gelegen sind.
5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, -5
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dämpfungshohlraumresonator (2) durch wenigstens eine Iris (8)
angekoppelt ist, die sich in axialer Richtung im wesentlichen parallel zur Achse der Röhre erstreckt.
6. Wanderfeldröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dämpfungshohlraumresonator (2) die Seiten seiner zugeordneten Nase (1) zumindest
an einer Seite durchbricht und daß das mit dem Dämpfungsmaterial (3) versetzte Dielektrikum in
den Haupthohlraum (4) ragt.
7. Wanderfeldröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Dämpfungsmittel (3) Magnesium-Oxid ist, das mit 2% Siliziumkarbid beladen ist.
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