DE2917226C3 - Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und Umlaufkühlung - Google Patents
Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und UmlaufkühlungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten ArU Derartige Verzögerungsleitungen mit gekoppelten
Hohlräumen, die eine Umlaufkühlung aufweisen, wer den 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 Vui richtung, durch die das Elekironeitelrahlbündei 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 ringförmi£en Permanentmagneten bestehen, die die zylindrische Außenwand der
Hohlräume umgibt wobei die gleichnamigen Polenden der Magnete sich gegenüberliegen und Scheiben aus
■Jo 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 Air6enw£.ide 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
Ί5 zylindrischen Außenwände, die die Hohlräume nach
außen begrenzen, gegenüber Verzögerungsleitungen ohne Umlaufkühlung wesentlich erhöht sind, 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 Stromver-
v> brauch 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 Anwach-
sen des Endmagnetisierungsfelcies, in dem die Magnete
arbeiten, was die Verwendung von Materialien mit besonders großem Koerzitivfeld, 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 Außendurohmesser gleichwohl durch hervorragende elektrische Eigen- to
schäften 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 ringförmigen Magnete und folglich der Platzbedarf
der Verzögerungsleitung verringert sein. Vor allem 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 Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert. F i g. 1 und 2 dienen zur Erläuterung des Standes der Technik. Es zeigt
F i g. 1 und 2 einen Quer- und einen Längsschnitt einer Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und
einer Umlaufkühlung, nach dem Stande der Technik.
F i g. 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.
Fig. 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 benachbarte) 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 weueren sind zwei Kopplungsöffnungen 3 zur Kopplung der benachbarten Hohlräume
vorgesehen.
Die zylindrischen Außenwände 4, die außen die Hohlräume begrenzen, sind aus nichtmagnetischem
Material, wie beispielsweise Kupfer. In den Außenwänden 4 verlaufen Kanäle 5. durch die das Kühlmittel, das
im allgemeinen eine Flüssigkeit ist, strömt. Der Elektronenstrahl wird auf die Achse OC 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 Fig.3 und 4 sind beispielshalber zwei Querschnitte zweier Ausführungsformen einer Verzögerungsleitung
mit gekoppelten Hohlräumen und einer Umlaufkühlung gerniäß 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 geztichnet ist. Die
Vorrichtung zur Bündelung des Elektronenstrahls der verschiedenen Verzögerungsleitungen, die die zylindrischen
Außenwände der Hohlräume umgibt, sind nicht dargestellt.
In Fig.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 AA'und BB', dl·? 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 4 ist P'cht konstant. Die Dicke ist in
den Bereichen, in denen die Wände niciit von Kühlk-nälen 5 durchzogen sind, geringer als in anderen
Zonen. Folglich ist in den Bereichen, in denen keine Kühlkanäle vorgesehen sind, das Volumen des Hohlraumes
größen
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 Außendurchme'ser der ringförmigen Magnete etwa um 15 Prozent und ihre
Masse um etwa 20 Prozent verringert werden.
Oie in F i g. 3 dargestellte Verzögerungsleitung besitzt vier Kühlkanäle 5. die um 45 gegen die Achsen
AA 'und ßß'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
AA 'und ßß'bestimmten Halbebenen.
Bei der Verzögerungsleitung gemäß Fig. 3 können die Kopplungsöffnungen 3 von einer Zelle zur nächsten
um 90° versetzt werden, u ie das im allgemeinen der Fall
ist, wenn die Wechselwirkung zwischen Elektronenstrahl
und elektromagnetischer Welle durch die erste Harrronische der Welle erfolgt.
In Fig. 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 symmetns.h in Bezug auf zwei Achsen CC und
DD', die zueinander senkrecht sind und sich auf der Achse OO' der Verzögerungsleitung schneiden. Die
Achse 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 DD' ist. Bei der in Fig.4 dargestellten
Verzögerungsleitung kann folglich die Kopplungsöff*
nung von einer Zelle zur nächsten um 180° versetzt werden, wie dies im allgemeinen der Fall ist.
Die Innenkontur der Außenwände der Hohlräume kann durch Ausstanzen, Ausfräsen oder auch durch
Strangpressen erzeugt werden. ">
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verzögerungsleitung mit gekoppelten Hohlräumen und Umlaufkühlung, 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
KopplungsiJfnungen (3) für die Hohlräume aufweisen,
daß die Kopplungsöffnungcn (3) symmetrisch in
Bezug auf zwei sich rechtwinklig in der Achse (OO') der Verzögerungsleitung kreuzenden Achsen (AA'
und BB') liegen, wobei eine der sich kreuzenden Achsen (BB') eine Symmetrieachse der jeweiligen
Kopplungsöffnung (3) dame!!·, 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 wesentliche kreuzförmig und in jeder durch die
beiden Achsen (AA 'und ßß'Jdefinierten Halbebene identisch sirid.
3. Verzögerungsleitung "ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanuscheiben (1) genau
eine Kopplungsöffnung (3) für die Hohlräume aufweisen, daß zwei Kühlkanäle (5) symmetrisch zu
zwei zueinander senkrechten, sich in der Achse der Verzögerungsleitung (OO') kreuzenden Achsen
(CC. DD') vorgesehen sind, wobei die erste der sich
kreuzenden Achsen (CC) eine Symmetrieachse der Kanäle (5) und der Kopplungsöffnung (3) darstel1'.
und daß die Innenkontur der Außenwände im Querschnitt im wesentlichen elliptisch ist, wobei die
große Achse der Ellipse parallel zur zweiten (DD') der sich kreuzenden Achsen ist.
4. Verzögerungsleitung nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektronensirahl auf die Achse (OO') 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 pokennzeichnet. daß sie eine Verzögerungsleitung
nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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