DE2632404A1

DE2632404A1 - Einrichtung zur daempfung von hohlraum- stoerwellen in einer hochfrequenz-elektronenroehre

Info

Publication number: DE2632404A1
Application number: DE19762632404
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Holle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2632404B2; US4174492A; DE2632404C3; NL7707980A; NL183911C; GB1589524A; FR2359503A1; FR2359503B1; NL183911B; CH615531A5; IT1077326B

Description

SIEMEWS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

. VPA TBP 1 0 89 BRD

Einrichtung zur Dämpfung von Hohlraum-Störwellen in einer Hoch-"

frequenz-Elektronenröhre.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von elektromagnetischen Hohlraum-Störwellen, die im Takuuras3^rstem einer Hochfrequenz-Elektronenröhre, insbesondere einer Senderöhre, auftreten.

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.' Bei hochverstärkenden Hochfrequenz-Elektronenröhren können im Hohlraum der Elektronenröhre Hohlraumresonanzen auftreten, die sich als störende Hohlraiuawellen, als sog. Störmoden, bemerkbar machen. Insbesondere ist dies bei Senderöhren mit hoher Arbeitssteilheit der Fall, die koaxial mit zylindrischen Elektroden aufgebaut sind und an die in einem einzigen Bauteil koaxial vereint ein Topfkreis als Anodenkreis angeschlossen i'st. Die elektromagnetisch v/irksame koaxiale Länge von Gitter und Anode ist dann gleich einem Viertel der Nutswellenlänge, wobei die entsprechende/t/4-Abstimtaung über einen koaxialen Kurzschlußschieber zwischen Gitter und Anode herbeigeführt wird.

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Eine solche koaxial«? Senderöhre mit zylindrischen Elektroden ist in der Pig. 1 schematisch dargestellt. Mit 1 ist dabei die Kathode, mit 2 ein Gitter, und mit 3 die Anode und mit 4 ein Kurzschlußechieber zwischen Gitter 2 und Anode 4 bezeichnet. Der Durchmesser des Gitters 2 ist "d", der der Anode 4 im elektrisch wirksamen Bereich des Gitters 2 ist "D". Die mit dem EurzschluBschieber 4 begrenzte koaxiale Länge von Gitter und Anode 3 ist ¹¹I¹", der axiale Abstand zwischen dem Abschluß der Anode 5 τοη Gitter 2 ist "4 ", wobei l^f +4=1. Die Länge 1' ergibt dann etwa λ/Α d.h. ein Viertel der Wellenlänge, der Nutzfrequens, die beispielsweise in den Pernsehbändern IV/V zwischen 470 MHz und 799 MHz liegt.

Bei dem koaxialen Aufbau mit dem Gitterdurchmesser d und dem Anodendurchmesser D gilt für die kritische Wellenlänge, oder "Grenzwellenlänge" genannt,

wobei die entsprechende kritische Frequenz oder Grenzfrequenz die niedrigste Frequenz der sich auf dem durch das Gitter 2 und die Anode 3 gebildeten koaxialen Leiter mit gedachter unendlicher Länge ausbreitenden Wellen, nämlich die Frequenz der H,...-Welle, ist.

Durch die axial geschlossene Anode 3 und durch den Kurzschlußschieber 4 zwischen Gitter 2 und Anode 3 wird ein koaxialer Hohlraumresonator gebildet, in dem sich stehende Wellen ausbilden können. Diese sind es, die sich als Störmoden bermerkbar machen. Dabei ist die niedrigste Störfrequenz die der H^-Welle, die sich als H₁ ....-Hohlraumresonanzwelle mit der Länge 1 als

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hai "be Wellenlänge aasbildet. Mit der Grenzwellenlänge 'ΐ- und der Resonatorlänge 1 steht diese Resonanzwellenlänge dr> in folgendem Zusammenhang;

Mit den beiden Formeln (1) und (2) läßt sich für gegebene Abmessungen der Elektronenröhre die Frequenz der H,..-Welle errechnen.

Weitere Resonanzen bei höheren Frequenzen können ebenfalls auftreten. Ohne spezielle Maßnahmen sind diese Resonanzen praktisch ungedämpft und können bei Elektronenröhren mit hohen Steilheiten, wie sie insbesondere bei Hochfrequenz-Senderöhren benöirigt v/erden, zusammen mit passenden Rückkopplungsbedingungen zu Selbsterregunger führen. ■

Zum Verhindern solcher Resonanzen ist es beispielsweise aus der DT-OS 25 ?6 127 bekannt, an den Stellen der Anode, wo die Ströme der Störmoden fließen, Dämpfungsmaterial anzubringen. Das geschieht durch Einbetten von quer zu diesen Strömen liegenden Ferritstäben in die Anode. Die zu dämpfenden Ströme der Störmoden werden gezwungen, in Schleifen um die Ferritstäbe zu fließen, und werden dadurch magnetisch gedämpft. Dieser Dämpfung mit Ferritmaterial haftet, der Nachteil an, daß solches Material für das Vakuum der Röhre schlecht ist.

Der Torliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Störmodendämpfung vorzunehmen, die dem Vakuum der Röhre nicht abträglich ist.

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Zur Lösung dieser Aufgabewird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Wellenleiterstück an den Hohlraum der Elektronenröhre angekoppelt ist, daß das Wellenleiterstück einen hochohmigen Wider-, standsbelgg."aufweist und daß dessen hoher Widerstand durch das

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Yfellenleiterstück in einen für die zu dämpfenden Hohlraun-Störwellen niedrigen Widerstand am Hohlraum der Elektronenröhre transformiert wird.

Wenn auch der genennte Stand der Technik als "Vorteil angibt, daß keine Frequenzselektion in der Dämpfung vorgenommen wird, so gilt das nur für die Störmoden, deren Ströme an denselben Stellen und in derselben Richtung fließen. Andere Störmoden sind davon· entkoppelt und werden dann nicht gedämpft, wenn quer zu ihren Strombahnen keine Ferritstäbe liegen. Insofern ist auch.eine Prequenzselektion in der Dämpfung vorhanden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Selektion deshalb vorhanden., weil die Transformation selektiv erfolgt. Aber dadurch, daß die Transformation breitbandig erfolgt, können die wichtigsten Störmoden in der Dämpfung erfaßt werden. Entscheidend ist der Vorteil, da8 erstens nicht in der eigentlichen Bohre gedämpft wird, daß also das Därapfungsmaterial an einer anderen Stelle als en oder in der Anode angebracht wird und daß zweitens die Yfahl des Dämpfungsmaterials im Hinblick auf das aufrechtzuerhaltende Vakuum freier ist. Man ist nicht auf Ferritraaterial eingeschränkt.

Einen weiteren entscheidenden Vorteil erbringt eine Ausgestaltung der Erfindung. Danach ist das transformierende Wellenleiterstück zwar an den Hohlraum angekoppelt, ist aber nicht Beetandteil des Vakuumgefäßes. Die Ankopplung geschieht über ein dielektrisches Fenster. Dadurch ist man in der Via hl des Dämpf ungsmateriale völlig frei: eine Beeinträchtigung de? Vakuuns ^sv-V nicht mehr erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sehen vor, daß das Wellenleiterstück ein abgeschlossenes Koaxialleiterstück ist, daß es insbesondere auf eine Viertelv/ellenlänge des wichtigsten Störwellenbereiches abgestimmt ist, daß es mit der zwischen

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dem Hohlraum der Elektronenröhre und dem Y.^rellenleiterstück bestehenden Kapazität eines Serienschwingkreis bildet und daß der Ort, wo das Dämpfungsmaterial angebrscht ist, kühlbar ist. Diese Maßnahmen sind einigeln oder beliebig kombiniert vorteilhaft anwendbar.

Bezüglich der Ausbildung, des dielektrischen Fensters v/erden vorteilhafte Ausgestaltungen vorgeschlagen, die in der Ausnutzung einer weiteren Widerstandetranformation bestehen, wozu die Dicke des Fensters so bemessen ist, daß im Störwellenbereich eine <^/2-Transformation vorgenommen wird, oder die eine Aufteilung des Fensters in mehrere Teilfenster vorsehen. Dabei sind mehrere dünnwandige- Teilfenster hintereinander auf Abstand angeordnet, wobei die Abstände solche Transformationen vorsehen, die am Hohlraum den gewünschten niedrigen Widerstand auftreten lassen.

Darüber hinaus ist nach einer Ausgestaltung des Fensters die Dicke des Fensters etwa gleich einer Viertelwellenlänge des Störwellenbereichs, und der Feldwellenwiderstand im Fenster ist das geometrische Mittel der Feldwellenwiderstände im Hohlraum der Elektronenröhre und im Wellenleiterstück.

An Hand der weiteren Figuren 2 und 3 der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung, wo das.-Wellenleiterstück.

selbst Teil des Vakuumsystem,? der Elektronenröhre ist¹. Die Fig. zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung, wo das Wellenleiterstück"Über ein dielektrisches Fenster an den Hohlraum der Elektronenröhre angekoppelt ist. In der Fig. 4 ist eine Variante des dielektrischen Fensters dargestellt.

Entsprechend der Fig. 1 ist in den Figuren 2 und 3 eine Hochfrequenz-Elektronenröhre mit koaxialen zylinderförmigen Elektroden dargestellt, wie sie beispielsweise als Senderöhre verwendet wird. Dabei sind wieder die Kathode mit .1, ein Gitter

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rait 2, die Anode mit 3 und der Kurzschlußnchieber mit 4 "bezeichnet. Ein Wellenleiter s tu eic 5 ist als Koaxialleiterstück so an die Anode 3 angekoppelt, daß es nach Pig. 2 integraler Bestandteil der Anode 3 niit gemeinsamem Vakuum und nach Fig. 3 zumindest "baulich zusammen mit der Anode 3 vereint ist. Dabei kann es nach Fig. 3 von der Anode 3 abnehmbar ausgestaltet sein. Die elektromagnetische Ankopplung geschieht hier über ein dielektrisches Fenster 6. Das Koaxialleiterstück 5 bildet einen Topfkreis mit Innenleiter und Außenleiter und aus Anpassungsgründen vorteilhafterweiße mit demselben Feldwellenwiderstand wie die koaxiale Anordnung von Gitter 2 und Anode 3. Ein Widerstandsbelag 7 mit Dämpfungsmaterial kann am Boden des Topfkreises und über den gesamten Innenleiter angebracht sein. Die Länge des Topfkr,eiseR ist so bemessen, daß der hohe Widerstand des Dämpfüngsraaterials über eine /2/4-Transformation oder über eine äquivalente mit ungeradzahligen Vielfachen von Z/4 - je nach baulichen Erfordernissen - in einen niedrigen Widerstand transformiert wird. Dieser bildet den elektrischen Abschluß für den eigentlichen Hohlraum bzw. den Vakuum-Hohlraum der Elektronenröhre, in dem die störenden Resonanzwellen entstehen. Damit kann sich die dämpfende Wirkung des Wideretandsbelags 7 an der den Resonanzraura begrenzenden Ebene S auswirken. Eine dabei auftretende Erwärmung des Widerstandsbelags 7'wird durch Kühlung unschädlich gemacht. In der Fig. 2 ist zu diesem Zweck ein Kühlrohr 9 vorgesehen.

In beiden Figuren 2 und 3 ist zwischen dem Gitter 2 und dem Innenleiter des Topfkreises 5 die vorhandene Kapazität C eingezeichnet. Durch geeignete Dimensionierung erreicht man eine auf bestimmte Störmoden gezielte selektive Dämpfung dadurch, daß der Topfkreis 5 mit dieser Kapazität C einen Serienschwingkreis bildet.

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Nach der in der Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung ist der Topfkreis 5 außerhalb des Vakuums. Zwischen Topfkreis 5 und Anode 3 befindet eich ein dielektrisches Fenster 6 von der Dicke a aus einem Material mit der Dielektrizitätskonstante £ . Wird die a/4-Transformation alleine durch den Topfkreis 5 ausgeführt ₃ .dann ist die Dicke a des Fensters 6 zweckmäßig so zu bemessen, daß für den Störwellenbereich eine /2/2-Transformation durchgeführt w5.rd, d.h. keine Änderung des Widerstandes. '
Dann ist . ·

Eine solche Ficht-Transformation des dielektrischen Fensters 6 ohne störende Reflexionen läßt sich auch dadurch erreichen, wenn die Dicke a gleich einer Viertelwellenlänge des Störwellenbereiches ist und der axiale Feldwellenwiderstand d.es dielektrischen Fensters 6 gleich dem geometrischen Mittel aus dem FeIdwellenwiderstand im Vakuum und aus dem im Topfkreis.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das dielektrische Fenster 6 aus mehreren im Abstand von ^-Res/4 axial hintereinander angebrachter dünner Teilfenster 10,11 und 12 aufzubauen, wie es in der Fig. 4 als vergrößerter Ausschnitt IV der Fig. 3 dargestellt ist. Wesentlich an der Zahl, der Dicke und an dem Abstand der Teilfenster voneinander ist, daß die erfindungsgetnäße -Wider-/ stmdstransforr.iition gev/ähr3 eistet ist.

Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung insbesondere in der Ausführung mit dem dielektrischen Fenster 6 bietet den Vorteil, daß die zu dämufende Elektronenröhre ohne bauliche Einschränkungen

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und ohne Rüdcsichtnahme auf Temp era tür greifen und Yplruumschädliclikreit des Däranfungsraeterials gefertigt- und betrieben v/erden lcann. Durch, die relativ freie T¹MhI im Ort des räuipfungsinster mit den Möglichkeiten der Kühlung erreicht man eine weitgehende Entkopplung von Störmoden und ITutsv/elle.

9 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

76 P 10 8 9 BRD Patentansprüche

1. Einrichtung /ur Dämpfung von elektromagnetischen HohlrauTü-Störv/ellen, die in Vakuumsystem einer Hochfrequenz-Elektronen-· röhre, insbesondere einer Senderöhre, auftreten, d a. d u r c Ii gekennzeichnet , daß ein Wellenleiterstück (5) an den Hohlraum öer Elektronenröhre angekoppelt ist, daß das Wellenleiterstück (5) einen hochohmigen Widerptandshells (7) aufweist und daß dessen hoher Widerstand durch das Wellenleiterstück (5) in einen .für die zu dämpfenden Plohlraun-Störv/ellen niedrigen Widerstand am Hohlraum der Elektronenröhre transformiert wird.

?.. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet ,daß die Länge des WellenleiterStücks (5) etv/a einer Viertelwellenlänge des S tb'rv; ellenber eich es entspricht und mit der Streukapazität O des Hohlraumes der Elektronenröhre zum Wellenleiterstück (5) einen SerienresonaiiK-kreis "bildet,

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet ,daß der Ort mit dem hochohmigen Widerstandsmaterial kühlbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Wellenleiterptück (5) aus einem einseitig abgeschlossenen Koarcialleiter besteht.

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5. Einrichtung nach einem fl^v Ansprüche 1 bis 4, d a d u r ο h gekennzeichnet , daß das Wellenleiterstück (5) ein Teil des VaTcuumr-ystens dor Elektronenröhre ist.

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6. Einrichtung noch einem der /nsprüche 1 "bis 4j dadurch erkenn zeichnet , daß das WellenleiterstüeV (5) außerhalb des Va kann sj^r st em β der Elektronenröhre über ein dielektrischer? Fenster (6) an den Hohlvaun der Elektronenröhre angekoppelt ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das dielektrische "Fenster (6) in der Dicke etv/a einer halben Wellenlänge des Störv;ellenbereiches im Hohlraum der Elektronenröhre entspricht,

8. Einrichtung nach Anspruch G, dadurch gekenn zeichnet . daß die Dicke des dielektrischen Pennterε (S) etv/a. gleich einer Viertelv/ellenlänge des StÖrv/ellertberoiches im Hohlraum der Elektronenröhre ist und daß der Pe3.dv/ellenwiderstand im d.ielektrischen Fenster (6) das geometrische Mittel der Feldwellenwiderstände des Hohlraumes äer Elektronenröhre und des ¥ellenleiterstücks ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet', daß das dielektrische Fenster (6) aus mindestens zwei im Abstand etwa, einer Viertelv.'ellenlänge des Störvellenbereiches voneinander angebrachten di'lrmv/endigen Seilfenstex'n (10,11,1?.) mit niedriger Dielektrizitätskonstante besteht.

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