DE2917226A1

DE2917226A1 - Verzoegerungsleitung mit gekoppelten hohlraeumen und umlaufkuehlung

Info

Publication number: DE2917226A1
Application number: DE19792917226
Authority: DE
Inventors: Georges Fleury
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DE2917226C3; GB2020093A; GB2020093B; US4243915A; FR2425145B1; FR2425145A1; DE2917226B2

Description

Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und Umlaufkühlung

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art» Derartige Verzögerungsleitungen mit gekoppelten Hohlräumen, die eine Umlaufkühlung aufweisen, werden insbesondere bei Laufzeitröhren, wie etwa Wanderfeldröhren, verwendet.

Bei einer zu einer Laufzeitröhre gehörenden Verzögerungsleitung findet eine Wechselwirkung statt zwischen einem Elektronenstrahl, der sich längs der Achse der Verzögerungsleitung ausbreitet, und einem elektromagnetischen Feld, das durch die Verzögerungsleitung läuft. Wenn zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Elektronenstrahl Synchronisationsbedingungen herrschen, gibt der Elektronenstrahl Energie an die elektromagnetische Welle ab.

Im Zusammenhang mit Verzögerungsleitungen sind solche mit gekoppelten Hohlräumen weit verbreitet. Sie enthalten im allgemeinen Wandscheiben, die gegenseitig parallel längs der Achse der Verzögerungsleitung aufgereiht sind. Diese bilden die gemeinsame Wand zwischen Jeweils zwei benachbarten Hohlräumen. Die Wandscheiben enthalten eine KopplungsÖffnung für die beiden angrenzenden Hohlräume, Die Hohlräume sind nach außen durch zylindrische Wände begrenzt. Die Vorrichtung, durch die das Elektronenstrahlbündel auf die Achse der Verzögerungsleitung zentriert oder fokalisiert wird, umgibt diese Außenwände. Diese Vorrichtung kann aus einem Elektromagnet oder aus einer abwechselnden Folge von längs der Verzögerungsleitung angeordneten ringförmigen Permanentmagneten bestehen, die die zylindrische Außenwand der Hohlräume umgibt, wobei die gleichnamigen Polenden der Magnete sich gegenüberliegen und Scheiben aus magnetischem Material, die die radiale Verlängerung der Wandscheiben darstellen, vorgesehen sind.

Bei erhöhten Durchschnittsleistungen der Laufzeitröhren, beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 2 kW bei 10 GHz, muß eine Umlaufkühlung für die Verzögerungsleitung vorgesehen werden, da im Bereich der Verzögerungsleitung große Hochfrequenzverluste stattfinden und da zusätzlich durch unvermeidbare Dispersion des Elektronenstrahles eine zusätzliche Erhitzung stattfindet. Die Außen-

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wände der Hohlräume sind von Kanälen durchzogen, durch die das Kühlmittel fließt. Infolgedessen müssen sie verstärkt sein.

Der Nachteil der Verzögerungsleitungen mit gekoppelten Hohlräumen und mit Umlaufkühlung, nach dem Stande der Technik, besteht darin, daß die Dicke der zylindrischen Außenwände, die die Hohlräume nach außen begrenzen, gegenüber Verzögerungsleitungen ohne Umlaufkühlung wesentlich erhöht ist, was zu einem erhöhten Platzbedarf der Verzögerungsleitung führt.

Die Vergrößerung der Dicke der zylindrischen Außenwände der Hohlräume stört insbesondere dann, wenn der Elektronenstrahl durch Permanentmagnete gebündelt wird. Diese Art der Bündelung weist Vorteile auf, soweit das Gewicht der Vorrichtung, der Stromverbrauch und Insbesondere magnetische Feldverluste betroffen sind.

Wenn folglich die Bündelung oder Zentrierung des Elektronenstrahls mit Hilfe von Permanentmagneten erfolgt, führt die Verdickung der Außenwände der Hohlräume zu einer Vergrößerung des Innendurchmessers der ringförmigen Permanentmagnete». Um das gleiche magnetische Bündelungsfeld zu erhalten, muß der Außendurchmesser der Magnete wesentlich vergrößert werden, da die Dicken der ringförmigen Magnete aus magnetischen Gründen konstant gehalten werden.

Die Umlaufkühlung führt in diesem Fall zu einem starken Anwachsen des Raumbedarfs und des Gewichtes der Verzögerungsleitung sowie zu einem Anwachsen des Endmagnetisierungsfeldes, in dem die Magnete

was
arbeiten,v die Verwendung von Materialien mit besonders großem Koerzltivfeld, wie beispielsweise Samarium-Kobalt, für die Magnete erforderlich macht. Folglich erhöhen sich auch noch die Herstellungskosten für die Verzögerungsleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsleitung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich bei geringem Aussendurchmesser gleichwohl durch hervorragende elektrische Eigenschaften auszeichnet. Die Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung soll für eine aus ringförmigen Permanentmagneten bestehende Bündelungseinrichtung für den Elektronenstrahl geeignet sein. Gegenüber dem Stand der Technik sollen die Innen- und Außendurchmesser der

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ringförmigen Magnete und folglich der Platzbedarf der Verzögerungsleitung verringert sein. Vorallem muß die Verzögerungsleitung nach der Erfindung für die Ausrüstung eines Luftfahrzeuges geeignet sein.

Schließlich soll die Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung sich durch geringes Gewicht und niedrige Herstellungskosten auszeichnen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausfuhrungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren 3 und dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Figuren 1 und 2 dienen zur Erläuterung des Standes der Technik. Es zeigt:

Figur 1 und 2: einen Quer- und einen Längsschnitt einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und einer Umlaufkühlung, nach dem Stande der Technik,

Figur 3 und 4: Querschnitte zweier Ausführungsformen einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und Umlaufkühlung gemäß der Erfindung.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle verdeckten Kanten dargestellt.

Figuren 1 und 2 stellen Querschnitte und Längsschnitte einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlraumresonatoren und mit Umlaufkühlung nach dem Stande der Technik dar. Bei der dargestellten Verzögerungsleitung wird der Elektronenstrahl mit Hilfe von Permanentmagneten gebündelt oder zentriert.

Scheiben oder Wandscheiben 1 bilden die gemeinsame Trennwand zweier benachbarter Hohlräume. Diese Wandscheiben bestehen aus magnetischem Material, beispielsweise aus Weicheisen, und weisen eine zentrale öffnung 2 auf, um die herum ihre Dicke wesentlich vergrößert ist. Des weiteren sind zwei Kopplungsöffnungen 3 zur Kopplung der benachbarten Hohlräume vorgesehen.

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Die zylindrischen Außenwände 4, die außen die Hohlräume begrenzen, sind aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Kupfer. In den Außenwänden *J verlaufen Kanäle 5, durch die das Kühlmittel, das im allgemeinen eine Flüssigkeit ist, strömt. Der Elektronenstrahl wird auf die Achse 00^f der Verzögerungsleitung durch eine alternierende Folge von ringförmigen Permanentmagneten, die die Wände 4 bedecken, und eine Folge von Kreisringscheiben aus Weicheisen, die eine radiale Verlängerung der Wandscheiben 1 darstellen, gebündelt.

In den Figuren 3 und h sind beispielshalber zwei Querschnitte zweier Ausführungsformen einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und einer Umlauf kühlung gemäß" der Erfindung dargestellt.

In diesen Figuren ist jeweils gestrichelt die Kontur einer Verzögerungsleitung nach dem Stande der Technik eingezeichnet, die die selben elektrischen Eigenschaften wie die Verzögerungsleitung nach der Erfindung aufweist, die in Vollstrich gezeichnet ist. Die Vorrichtung zur Bündelung des Elektronenstrahls der verschiedenen Verzögerungsleitungen, die die zylindrischen Außenwände der Hohlräume umgibt, sind nicht dargestellt.

In Figur 3 ist eine Verzögerungsleitung mit einer aus Permanentmagneten bestehenden Bündelungseinrichtung dargestellt. Die Wandscheiben 1 der Verzögerungsleitung weisen, wie dies bei dieser Art der Elektronenstrahlbündelung im allgemeinen der Fall ist, zwei Kopplungsöffnungen 3 zur Kopplung zweier benachbarter Hohlräume auf. Die Kopplungsöffnungen sind symmetrisch in Bezug auf zwei zueinander senkrechte Achsen AA¹ und BB¹, die sich auf der Achse der Verzögerungsleitung schneiden. Eine der Achsen stellt dabei eine Symmetrieachse für jede einzelne Kopplungsöffnung 3 dar.

Die Außenkontur der die Hohlräume begrenzenden Außenwände 4 ist im Querschnitt kreisförmig. Die Dicke der Wände ¹I ist nicht konstant. Die Dicke ist in den Bereichen, in denen die Wände nicht von Kühlkanälen 5 durchzogen sind, geringer als in anderen Zonen. Folglich ist in den Bereichen, in denen keine Kühlkanäle vorgesehen sind, das Volumen des Hohlraumes größer.

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Verringerung, der Dicke der Außenwände 4, die nach außen die Hohlräume begrenzen, in den Bereichen, in denen keine Kühlkanäle 5 verlaufen, ermöglicht es, den Außendurchmesser dieser Wände und folglich den Innendurchmesser der ringförmigen Magnete

6 um etwa 10 Prozent zu verringern, wobei die elektrischen Eigenschaften der Hohlräume, insbesondere deren Shunt-Widerstand (R/Q) und der Gütewert (Q), unverändert bleiben.

Mit der Erfindung kann der Außendurchmesser der ringförmigen Magnete etwa um 15 Prozent und ihre Masse um etwa 20 Prozent verringert werden.

Die in Figur 3 dargestellte Verzögerungsleitung besitzt vier Kühlkanäle 5,-die um 45° gegen die Achsen AA¹ und BB' versetzt sind und symmetrisch in Bezug auf diese Achsen liegen. Die Innenkontur

7 der Außenwände der Hohlräume ist im Querschnitt im wesentlichen kreuzförmig und identisch in beiden durch die Achsen AA¹ und BB¹ bestimmten Halbebenen.

Bei der Verzögerungsleitung gemäß Figur 3 können die Kopplungsöffnungen 3 von einer Zelle zur nächsten um 90 versetzt werden, wie das im allgemeinen der Fall ist, wenn die Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl und elektromagnetischer Welle durch die erste Harmonische der Welle erfolgt.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung dargestellt.

Die Wandscheiben 1 dieser Verzögerungsleitung weisen nur eine einzige Kopplungsöffnung 3 für die Kopplung zweier Hohlräume auf. Zwei Kühlkanäle 5 liegen symmetrisch in Bezug auf zwei Achsen CC¹ und DD¹, die zueinander senkrecht sind und sich auf der Achse 00' der Verzögerungsleitung schneiden. Die Ach'se CC fällt mit einer Symmetrieachse der Kanäle 5 und der Kopplungsöffnung 3 zusammen.

Die Innenkontur 7 der Außenwände 4, die die Hohlräume nach außen begrenzen, ist im wesentlichen elliptisch,wobei die große Achse der Ellipse parallel zur Achse DD¹ ist. Bei der in Figur 4 dargestellten Verzögerungsleitung kann folglich die Kopplungsöffnung von einer Zelle, zur nächsten um l80° versetzt werden, wie dies im

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allgemeinen der Fall ist.

Die Innenkontur der Außenwände der Hohlräume kann durch Ausstan zen, Ausfräsen oder auch durch Strangpressen erzeugt werden.

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OWGINAL INSPECTED

Claims

PATEnTANVväLTE DIETRICH LEWINSKY HEINZ JOACHIM HUBER REINtR PRIETSCH MÖNCHEN 21 GOTTHARDSTR. 81

Thomson-CSF 27,4.1979

Bl. Haussmann 173, 75008 Paris (Prankreich) 10.950-V/si

Patentansprüche

Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und Umlaufküh- ~ lung, mit gegenseitig parallelen, längs der Achse der Verzögerungsleitung aufgereihten Wandscheiben, die die gemeinsame Wand für je zwei benachbarte Hohlräume darstellen und eine zentrale öffnung für einen auf die Achse der Verzögerungsleitung zentrierten Elektronenstrahl aufweisen, wobei die Hohlräume durch Außenwände begrenzt sind, deren Außenkontur im Querschnitt kreisförmig ist und die von Kühlkanälen durchzogen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Außenwände (4) in den Bereichen, in denen keine Kühlkanäle (5) verlaufen, geringer ist als in den anderen Bereichen.

2, Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandscheiben (1) zwei Kopplungsöffnungen (3) für die Hohlräume aufweisen, daß die Kopplungsöffnungen (3) symmetrisch in Bezug auf zwei sich rechtwinklig in der Achse (00¹) der Verzögerungsleitung kreuzenden Achsen (AA' und BB') liegen, wobei eine der sich kreuzenden Achsen (BB') eine Symmetrieachse der jeweiligen Kopplungsöffnung (3) darstellt, daß vier Kühlkanäle (5) gegen die sich kreuzenden Achsen (AA' und BB') um 45° versetzt und gegenseitig sowie zur Querschnittsinnenkontur der Außenwände (4) symmetrisch vorgesehen sind und daß die Hohlräume im wesentlichen kreuzförmig und in jeder durch die beiden Achsen (AA' und BB') definierten Halbebene identisch sind.

3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Wandscheiben (1) genau eine Kopplungsöffnung (3) für die Hohlräume aufweisen, daß zwei Kühlkanäle (5) symmetrisch zu zwei zueinander senkrechten, sich in der Achse der Verzögerungsleitung (00¹) kreuzenden Achsen (CC,DD') vorgesehen sind, wobei die erste der sich kreuzenden Achsen (CC) eine Symmetrieachse der Kanäle (5) und der Kopplungsöffnung (3) darstellt, und daß die Innenkontur der Außenwände im Querschnitt im wesentlichen elliptisch ist, wobei die große Achse der Ellipse parallel zur zweiten (DD¹) der sich kreuzenden Achsen ist.

4. Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl auf die Achse (00·) der Verzögerungsleitung durch eine abwechselnde Folge von die Außenwände (4) umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten (6), deren gleichnamige Polenden sich gegenüberstehen, und von Ringen aus magnetischem Material, die eine radiale Verlängerung der Wandscheiben (1) bilden, zentriert ist.

5. Laufzeitröhre, insbesondere Wanderfeldröhre, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verzögerungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

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