DE2616121C3 - Wanderfeldröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre mit einer in Kleeblattstruktur ausgebildeten Verzögerungs- ^r>5 leitung, 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 fc5 Verluste im Arbeitsband selbst entstehen.

Ein erhebliches Problem beim Bau einer Wanderfeldröhre mit solchen Dämpfungshohlraumresonatoren besteht darin, daß diese Resonatoren zwar außerhalb 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 20 53 483) versucht man diesen Schwierigkeiten dadurch zu begegnen, daB 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 d!e 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 Dämpfiingswirkung 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 Temperaiuränderungen 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 Dämpfuügshohlraumresonatoren vorgesehen sind. Diese Dämpfungshohlraumresonatoren üegen 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

Fig. I ein Diagramm, in dem die Winkelfrequenz Ω gegen die Phasenänderung pro Wellenperiode ßL 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 Fig. 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, Sund Csynchron ist und mit der Hochfrequenzwelle Ea 1, £"02 (Schlitz) Eo 2 in Wechselwirkung steht. Am Punkt A findet die erwünschte Verstärkung statt, doch kann an den Punkten SundCeine 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 A'ein Schwingen stattfinden, weil die Wellenimpedanz in der Nähe der Enden des Durchlaßbereiches sehr hoch ist.

Zur Unterdrückung dieser Schwingungsneigung dienen die in den folgenden Figuren dargestellten Dämpfungshohlraumresonatoren.

In Fig.2 ist zu Darstellungszwecken lediglich eine 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 diesem Beispie! der Dämpfungshohlraumresonator 2 mit seinem dielektrischen, mit Oämpfungsmaterial 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

in 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

i". Haupthohlraum und dem in axialer Richtung der Wanderfeldröhre nächsten Haupthohlraum ist eine Kopplungsplatte 6 mit Kopplungsschlitzen 7 vorgesehen.

Die Anordnung in Fig. 3 ist ähnlich zu der in Fig. 2,

2(i 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

2'. 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

in 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

i'j 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 wünsehenswert.

Die Anordnung in Fig. 5 ist ähnlich der von Fig. 4, doch durchbricht hier der Dämpfungshohlraumresonator 2 beide Seitenwände der Nase 1 in den Haupthohlraum 4 hinein, und das mit Dämpfungsmate-

»5 rial 3 versetzte dielektrische Material steht in den Haupthohlraum 4 auf beiden Seiten der Nase 1 vor.

In dem Beispiel der Fig.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

>n 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

v, 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 gestrichel-

(i ten Linien dargestellt ist. Die Bezugszeichen für entsprechende Teile in der letzteren Kleeblattstruktur sind mit hochgestellten Strichen gekennzeichnet.

Die Ausführungsform in F i g. {ist ähnlich der in den Fig. 6 und 7, mit der Ausnahme, daß zusätzlich zur

^r) 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 β

gegenüberliegt.

Fig. 9 zeigt auf der rechten Seite die Verteilung der elektrischen Feldstärken in einen kleeblatiförmigen Hohlraumresonator, wie er auf der linken Seite dargestellt ist, für die um- und £fo2-Bänder bzw. -Bereiche. Werden Dämpfungshohlraumresonutcren. wie s^;e in den vorausgehenden Figuren rnii dem Bezugszeichen 2 bezeichnet wurden, in den Haupthohlraum 4 in den Ebenen X und X'eingekuppelt, so ergibt sich mehr eine selektive Abschwächung des £V>2-Bcrcichesalsdes fc,,n-Bereiches.

Die Zahl der Däinpfungshohlraumresonatoren pro Haupthohlraum und die Art ihrer Einkopplung in diesen sowie die Resonanzfrequenz der Hohlraumresonatoren sind so ausgewählt, daß sich einr optimale Schwingungsunterdrückung ergibt.

Hierzu 2 Blatt /"Jchi'ir^cn

Claims (7)

Patentansprüche:

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 Verzögerungslei- 2^r> tung 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, J5 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. w