DE2947519C2 - Schwingkreisanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schwingkreisanordnung für Anodens^hwingkreise in Sender-Ausgangsverstärkern hoher Frequenz und hoher Hochfrequenz-Ausgangsleistung, mit einer Senderöhre in Gestalt einer koaxial ausgeführten Triode oder Tetrode mit zylinderförmiger Gitterelektrode und koaxial hierzu angeordnetem hohlzylindrischen Anodenkörper.

Die erfindungsgemäße Schwingkreisanordnung ist besonders vorteilhaft im Frequenzbereich von etwa 50 bis 200 MHz und für Ausgangsleistungen von 200 kW bis etwa 2 MW einzusetzen, wo die Gestaltung von Anodenschwingkreisen bislang auf zahlreiche technische Schwierigkeiten stieß.

So liegt eine Schwierigkeit darin, daß die für die genannten Sender-Ausgangsleistungen erfordf^-lichen Senderöhren eine recht erhebliche Größe aufweisen müssen und bei den obenerwähnten Frequenzen selbst resonanzfähige Gebilde in der Form von koaxialen Leitungsstücken darstellen, bei denen man sich bereits der Viertelwellenlängenresonanz nähert. So hat beispielsweise eine Senderöhre, die bei einer Betriebsfrequenz von etwa 100 MHz 2 MW Hochfrequenzleistung abzugeben vermag, eine Kurzschlußresonanz (Viertelwellenlängenresonanz) bei einer Frequenz von 105 MHz. Zur Erzielung einer wirkungsvollen Energie-Auskopplung muß bei dieser Frequenz als äußerer Schwingkreis zumindest eine λ/2-Struktur aufgebaut werden.

Ein weiteres Problem liegt bei dem Abblock- oder Trennkondensator im Anodenkreis, der den Einspeisungspunkt bei der hier verwendeten Parallel-Einspeisung der Gleichstrom-Eingangsleistung auf Massepotential legt An diesem Kondensator liegen Gleichspannungen bis zu 25 kV, er kann ferner von Hochfrequenzströmen durchflossen sein, ist demzufolge erheblichen Belastungen ausgesetzt und ist damit als ein besonders kritisches Bauelement anzusehen.

Man könnte nun versuchen, die genannten Probleme dadurch zu lösen, daß das aus der koaxialen Anordnung der zylindrischen Anode und der zylindrischen Gitterelektrode der Röhre gebildete Leitungsstück durch eine entsprechende, außen aufgesetzte, koaxiale Leiteranordnung derart verlängert wird, daß die aus der Senderöhre und dem Verlängerungsstück gebildete Gesamtanord.iung ein Λ/2-Leitungsstück bildet ist dabei der zylindrische Anodenkörper mit seiner Verlängerung isoliert gegenüber der übrigen Struktur angeordnet, so kann er mit der vollen Anodengleichspannung beaufschlagt werden, der allerdings die Hochfrequenz-Wechselspannung des Anodenkreises überlagert ist. Wegen der damit zwischen Innen- und Außenleiter dieses aus der Senderöhre und der koaxialen Verlängerung gebildeten A/2-Leitung liegenden hohen Spannung sind an den Abstand zwischen Außen- und Innenleiter gewisse Forderungen hinsichtlich der Mindestgröße des Durchmessers c/des inneren Leiters und des Durchmessers D des äußeren Leiters zu stellen. Vorzugsweise wühlt man, sofern möglich, im Hinblick auf die Durchschlagfestigkeit der Anordnung ein Verhältnis D/c/«e=2718. Nun ergibt sich damit ein entsprechend hoher Wellenwiderstand Z₀ des koaxialen Leitungssystems, und damit eine ungünstige Anpaßbedingung zwischen Senderöhre und Anodenschwingkreis.

ίο Der Wellenwiderstand des durch die Röhre gebildeten Leitungsstücks ist sehr niedrig, weil der Abstand zwischen Innenleiter (Gitter) und Außenleiter (Anode) wegen der guten Isolierung durch das Vakuum der Röhre sehr gering sein kann. Ein typischer Wert ist hier 15 Ohm. Unter den Bedingungen der Luftisolation wäre eine Weiterführung des koaxialen Systems bei gleichem Wellenwiderstand wegen der vorhandenen hohen Spannungen nicht betriebsfähig. Wird nun der Luftabstand größer gewählt, so steigt der Wellenwiderstand an. Der Leitungsstrom im Strombauch, also an der Obergangssteile zwischen Röhre und Am Benkreis, wird jedoch durch die Wechselspannung der- Röhre und den Wellenwiderstand des Röhrensystems bestimmt Dieser Strom fließt also auch in das äußere System ein und verursacht dort im Spannungsmaximum eine Spannung als Produkt aus Strom und Wellenwiderstand. Das führt zu einer erheblichen Transformation der Röhrenwechselspannung zu sehr hohen Werten.

Da Senderöhren der genannten Ausgangsleistungen wassergekühlt betrieben werden, insbesondere bis zum Siedepunkt, d. h. also unter Dampfbildung, so ergeben sich ferner Schwierigkeiten bei der Anordnung der Kühlwasserrohre zum Einlaß- bzw. Auslaßstutzen des als Hohlraum für den Wärmeaustausch ausgeführten Anodenkörpers, in dem das Kühlmittel umläuft Die Grenzen der elektrischen Spa/mungsfestigkeit eines für diese Bedingungen ausgelegten Systems sind dabei schnell erreicht, so daß man es vorzieht, einen Trennkondensator zwischen Anode und Innenleiter einzusetzen, um diesen letzteren gleichspannungsfrei werden zu lassen. Dabei ist man allerdings auf einen spezie!' ausgeführten Trennkondensator mit besonders hochwertigem Dielektrikum angewiesen, weil dieser von dem gesamten Schwingkreisstrom durchflossen ist,

*5 der mehrere tausend Ampere entsprechend der Senderausgangsleistung und der Schwingkreisgüte erreichen kann.

Zur Erzielung verbesserter Anpaßbedingungen besteht ebenfalls die Möglichkeit, den aus der koaxialen Leiteranordnung aus Senderöhre und Verlängerungsstück gebildeten Anodenschwingkreis auf 1=3 λ/4 (mit λ als Betriebswellenlänge) zu verlängern. In diesem Fall kann man jedoch unter keinen Umständen auf den Trennkondensator verzichten.

Eiii anderer Weg zur Ausbildung eines Anodenschwingkreises besteht darin, einen zylinderförmigen Hohlraumresonator für die Resonanz beim £öio-Wellentyp beispielsweise auszulegen. Gemäß Meinke—Gundlach »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik«, 2. Auflage, Abschnitt G 7, ist ein solcher Hohlraumresonator dosenförmig, d. h. als flache Dose, ausgeführt. Wünscht man beispielsweise eine Betriebsfrequenz von 108 MHz, so ergäbe sich bei einer λ/2-Resonan«! dieses Hohlraumresonators ein Durchmesser von 2,5 m für <" eine solche Dose, deren elektrische Länge durch das aus der Senderö'nre selbst gebildete koaxiale Leitungssturk ijm λ/4 verlängert und damit auf eine elektrische Länge von 3 λ/4 insgesamt ergänzt wird. Eine derartige

Anordnung weist also einen erheblichen Raumbedarf ,Ulf und neigt zu unerwünschten Störmo len.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schwingkreisanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei besonders geringem Aufwand für Abblock- bzw. Trennkondensatoren und geringem Raumbedarf einen betriebssicheren und hochspannungsfesten Aufbau ergibt.

Der zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Schwingkreis ist Gegenstand des beigefügten Hauptanspruchs. Er sichert einen besonders gedrängten, und doch für die Spannung?- und Kühlmittelzufuhr gut zugänglichen Aufbau, ohne unerwünschte Störmoden, wobei der Trennkondensator praktisch hochfrequenzstromfrei betrieben wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zwischenraum zur Unterdrückung eingekoppelter Störmoden mit einem Absorptionsmaterial, wie beispielsweise Widerstands-, Ferrit- oder Graphitwerkstoff ganz oder teilweise süs^efü!!'. Diese Siörrrioiien k^nn^n irn Bereich der Trennkondensatoren dann eingekoppelt werden, wenn bei diesen Störmoden gegenüber dem gewünschten £bto-Wellentyp in diesem Bereich Ströme fließen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der zweiten und vierten kreisförmigen Screibe radial verlaufende Därr.pfunrsschlitze zur Unterdrükkung von Stcrmodcn mit konzentrisch oder peripher auf diesen Scheiben verlaufenden Leitungsströmen oder konzentrisch verlaufende Dämpfungsschlitze zur UnterdriJckung von Störmoden mit radial auf diesen Scheiben verlaufenden Leitungsströmen angeordnet. Dadurch werden Störmoden unerwünschter Wellentypen in den Zwischenraum ausgekoppelt und dort durch das Absorptionsmaterial bedampft. Somit werden unerwünschte Resonanzen unterdrückt, und es wird sichergestellt, daß die Trennkondensatoren nicht von unzulässigen Hochfrequenzströmen durchflossen werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung können die Trennkondensatoren vorteilhaft in der Weise ausgebildet werden, daß an den Umfangsbereichen der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe Randbereiche ausgebildet sind, die zueinander ausgerichtet und nach innen in der Form von flanschförmigen Elektroden eines ringförmigen Trennkondensators umgebogen sind, wobei zwischen diesen Elektroden ein Dielektrikum mit hoher Dielektrizitätskonstante und geringen Verlusten angeordnet ist, oder in der Weise, daß senkrecht verlaufende Randbereiche der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe einander weit überlappend zur Ausbildung des ringförmigen Trennkondensators ausgeführt sind, und dazwischen das genannte Dielektrikum eingefügt ist

Man hat, wie erwähnt bereits scheibenförmige, als ³ Hohlraumresonatoren ausgeführte Anodenschwingkreise der elektrischen Länge hergestellt die einer Viertelwellenlänge bei der Betriebsfrequenz entsprechen und deren Spannungsmaximum in der Mitte der Scheibe lag, während der Strombauch am Rand der Scheibe lag. Würde man einen solchen Resonator in der Mitte mit einer koaxialen Senderöhre versehen, so würde die elektrische Viertelwellenlänge sehr viel langer werden als die des Resonators allein. Das durch die Senderöhre selbst gebildete koaxiale Leiterstück ·" von der Größe einer Viertelwellenlänge ergäbe aber dabei insgesamt eine Schwingkreisanordnung mit der elektrischen Länge einer Halbwelle bei der Betriebsfrequenz, wenn man den Kurzschluß /wischen den beiden Scheiben an deren Rand beseitigen würde. Das Spannungsmaximum im Resonanzfall läge dann am Rand der Scheibenanordnung.

Wegen der radial nach außen hin immer größer werdenden Fläche fällt infolge des sinkenden Induktivitätsbelages und des steigenden Kapazitätsbelages der Wellenwiderstand einer solchen scheibenförmigen, rotationssymmetrischen Struktur radial von innen nach außen immer weiter ab und ist erheblich geringer als bei einer koaxialen Leiterstruktur gleichen Leiterabstandes, auf welcher sich TEM-Wellen ausbilden. Damit sind die Schwierigkeiten ler Spannungstransformation nicht mehr gegeben.

Wegen des Übergangs von dem koaxialen Leiter-Stück, das die Senderöhre einschließt, und auf dem sich TEM-Wellen ausbilden, zu der Scheibenstruktur, innerhalb welcher sich Hohlleiterwellen vom TM- oder TE-Typ (Emnp- oder H_nmp-Wellen) ausbilden können, ist

A&m [ianm Hpr flip 'srhpihpnctriiWtnr »imsrhlipftl

besondere Aufmerksamkeit wegen der an den Übergängen auftretenden Modeumwandlungen und Transformationen der Impedanz bzw. der Hochfrequenzspannung zu widmen. Es besteht grundsätzlich die > Möglichkeit, den Einfluß des die Struktur umschließenden Raumes dadurch stark zu verringern, daß am Randbereich der Scheibenstruktur rotationssymmetrische λ/4-Drosselspalte angebracht werden, wie sie in ähnlk·¹ ?r Weise im Umfangsbereich von Mikrowellen-¹ Ofentüren zur kontaktlosen Abdichtung des als Hohlraumresonator wirkenden Ofeninnenraumes nach außen hin eingesetzt werden Der Nachteil liegt allerdings darin, daß ein solche;· λ/4-Drosselspalt sehr genau auf die Betriebsfrequenz der Schwingkreisa-iordnung mit der elektrischen Länge von A/2 abgestimmt werden muß, d. h. mit anderen Worten, daß eine derartige Anordnung besonders frequenzempfindlich ist. Auch diesen Nachteil vermeidet die erfindungsgemäße Schwingkreisanordnung, die im weiteren beispielsweise und anhand der Zeichungen ausführlich erläutert wird. Es zeigt

Fig. IA eine seitliche Teilschnittansicht der Schwingkreisanordnung nach der Erfindung, einschließlich einer koaxial ausgebildeten Senderöhre, die als Triode oder Tetrode ausgeführt sein kann.

Fig. !B eine seitliche Teilschnittansicht der Schwingkreisanordnung wie nach Fig. IA zur Erläuterung der Lage der einzelnen Leitungsstücke, die zusammen den Schwingkreis gemäß der Erfindung bilden;

Fig. IC ein Diagramm zur schematischen Veranschaulichung des Strom- und Spannungsverlaufs an den drei in F i g. 1B gezeigten Leitungsstücken entlang.

Fig. 2 eine seitliche Teilschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Schwingkreisanordnung nach der Erfindung, die sich insbesondere zur Unterdrückung von Störmoden eignet

F i g. 3A eine seitliche Teilschnittansicht einer anderen Ausführungsform der Schwingkreisanordnung mit einem entlang der Trennfuge der beiden Umfangsränder der beiden innenliegenden kreisförmigen Scheiben des Leitersystems angeordneten, ringförmigen Trennkondensator,

F i g. 3B, 3C zwei vergrößerte, schematische Schnittansichten zweier Ausfühningsfonnen des ringförmigen Trennkondensators nach F i g. 3 A und

F i g. 3D, 3E Schnittansichten zweier weiterer Ausführungsformen.
Die Anodenschwingkreisanordnung ist in Fig. IA

allgemein bei 10 dargestellt. Fiine Senderöhre hoher Ausgangsleistung, typischerweise zwischen 200 kW und 2 MW, für Betriebsfrequenzen zwischen 50 und 200 MHz, ist als Koaxialtetrode oder -triode mit einem äußeren, doppe'.wandigen, kühlmitteldurchströmten, > hohlzylindcrförmigcn Anodenkörper A und einer konzentrisch zu diesem angeordneten, ebenfalls hohlzylinderförmig ausgeführten Gitterelektrode G, von einer äußer*, η Schwingkreisstruktur umschlossen. Über einen Einlaßs'iutzen bei 8 und einen Auslaßstutzen bei 9 läuft ^lfl in Richtung zweier Pfeile ΑΊ und Xi ein zur Kühlung der Senderöhre durch Abführung der Verlustu firme dienendes Strömungsmittel um, wie beispielsweise Wasser.

Eine erste kreisförmige, metallische Scheibe 1 umschließt in konzentrischer Anordnung und unter ^; Herstellung einer gut leitenden Kontaktierung die aus dem Anodenkörper A herausragende, hohlzylinderförmige Gitterelektrode G und erstreckt sich senkrecht zur Längsachse der Senderöhre.

Dpi- prupn WrpisfrSrmippn nu'tallitrhrn Srhpihp I -" gegenüberliegend und parallel zu dieser erstreckt sich eine zweite kreisförmige metallische Scheibe 2, die einen kleineren Außendurchmesser als die erste kreisförmige Scheibe I aufweist und unter Ausbildung einer gut leitenden Kontaktierung mit der Außenfläche -^ des Anodenkörpers A verbunden ist. Ein hohlzylinderförmiger, metallischer Mantel 3 ist mit dem gesamten Umfangsrand der ersten kreisförmigen Scheibe 1 verbunden und geht an seinem unteren Rand in eine parallel zu den kreisförmigen Scheiben 1 und 2 ^!0 verlaufende, dritte kreisförmige Scheibe 6 mit einer mitti ,en kreisförmigen Ausnehmung über, von welcher aus, parallel zur Außenfläche des Anodenkörpers A, eine zylinderförmige Wandung 5 nach oben verläuft. An den oberen Rand der zylinderförmigen Wandung 5 >"> schließt sich, parallel zu den kreisförmigen Scheiben 1,2 und 6, eine vierte kreisförmige Scheibe 4 an, deren Außendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der zweiten kreisförmigen Scheibe 2 ist. Zwischen den äußeren Randbereichen der zweiten und vierten ⁴⁽¹ Scheibe 2, 4 sind, über den Umfang verteilt. Trennkondensatoren 7 angeschlossen, die eine hochfrequenzmäßige Verbindung zwischen diesen beiden Scheiben herstellen. Alle übrigen Verbindungen zwischen den Elementen der beschriebenen Sturktur sind metallisch '"' besonders gut leitend ausgeführt. Als Metall kommt Kupfer, Aluminium oder Messing in Frage, wobei die Hochfrequenzströme führenden Oberflächen zur Erzielung einer besonders guten Leitfähigkeit und einer damit besonders geringen Eindringtiefe dieser Hochfre- '" quenzströme in herkömmlicher Weise versilbert sein können.

Gemäß Fig. IA und IB bilden die kreisförmigen Scheiben 1 und 6 eine äußere, dosenförmige Struktur, wie man sie auch von herkömmlichen, zylinderförmigen Hohlraumresonatoren kennt (Siehe dazu insbesondere auch Meinke—Gundlach »Taschenbuch der Hochfrequenztechnik«, 2. Auflage, Abschnitt G.) Zwischen der ersten und zweiten kreisförmigen Scheibe 1, 2 ist ein oberer rotationssymmetrischer, scheibenförmiger Hohl- ^Μ raum ausgebildet, der im Bereich des Mantels 3 in einen kurzen Hohlzylinder, und dann, nach innen, zur Längsseite der Senderöhre hin gerichtet, in einen unteren, rotationssymmetrischen, scheibenförmigen Hohlraum übergeht, der durch die Scheiben 4 und 6 gebildet wird und durch die zylinderförmige Wandung 5 an einem zur Mitte der Struktur hin gerichteten Endbereich abgeschlossen ist Zwischen den kreisförmigen Scheiben 2 und 4, der Außenfläche des Anodenkörpers A, und, begrenzt durch die am I Imfangsbereich der Scheiben 2 und 4 angeordneten Trennkondensatoren 7 ergibt sich ein im wesentlichen als feldfrei anzusehender Zwischenraum II. der von außen über Ausnehmungen in der dritten und vierten kreisförmigen Scheibe 6, 4 zugänglich und in Fig. IA und Fig. IB schraffiert dargestellt ist und der weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird.

F i g. 1 B dient nun insbesondere zur Veranschaulichung der Leitungsstücke, aus denen die Anodenschwingkreisanordnt'ng 10 zusammengesetzt ist.

Fun erstes Leitungsstück /| wird durch die koaxiale Anordnung der Gitterelektrode G und des Anodenkörpers A der Senderöhre selbst gebildet. Am unteren Endbereich, dort, wo die zylinderförmige Gitterelektrode G am tiefsten in den Anodenkörper A eingetaucht ist, ist dieses Leitungsstück /;, auf welchem sich TEM-WeI-len ausbreiten, offen, so daß dort, gemäß der in Fig. IC gp7pigten Strom- und Spannungsverteilung liDund U(I). ganz links in diesem Diagramm, bei A, ein Spannungsmaximum und ein gleichzeitiges Stromminimum, oder, anders ausgedrückt, ein Spannungsbauch und ein Stromknoten vorliegen.

Das zweite Leitungsstück I₂ ist der obere, durch die kreisförmigen Scheiben 1 und 2 und den oberen Teil des Mantels 3 gebildete kreissch^ibenförmige Hohlraumresonator, in dem sich Hohlleiterwellen vom £b>o-Typ ausbilden. Dabei ist es als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die erzidbare Anpassung anzusehen, daß der Wellenwiderstand für diesen Wellentyp radial von innen, von der Senderöhre her nach außen gehend, absinken. Infolgedessen ergibt sich an der Übergangsstelle zwischen h und /2, d. h. von der Senderöhre her zum ersten Teil des äußeren Anodenschwingkreises, eine besonders vorteilhafte Anpassung, und am anderen Übergang, wo das zweite Leitungsstück I₂ in das dritte Leitungsstück /3 übergeht, eine ebenfalls vorteilhafte Anpassung.

Wichtige Voraussetzung für die einwandfreie Arbeitsweise der Schwingkreisanordnung ist es, daß alle drei Leitungsstücke A. /2 und h jeweils die elektrische Länge von λ/4 aufweisen, derart, daß sich insgesamt eine Leitungslänge von

I]+ I₂ +h = 3 λ/4 (I)

ergibt, wie es auch in F i g. 1B angegeben ist. Infolge des unterschiedlichen Verlaufs des Induktivitäts- und Kapazitätsbelages in den drei Leitungsstücken sind die geometrischen Längen I_x, I₂ und /3 keineswegs einander gleich, wie es auch aus F i g. 1A, 1B und insbesondere aus F i g. 1C zu erkennen ist. So kann z. B. die Länge A auch emeblich kürzer sein als λ/4.

Unter der Voraussetzung, daß jedes der Leitungsstük- ke h, h und Z₅ die elektrische Länge einer Viertelwellenlänge bei der Betriebsfrequenz besitzt, ergibt sich die in Fig. IC dargestellte Strom- und Spannungsverteilung 1(1) und U(I) über den einzelnen Leitungsstücken /1, k, h, der Schwingkreisanordnung 10. So ergibt sich an der Übergangsstelle von dem aus der Gitterelektrode G und dem Anodenkörper A gebildeten koaxialen Leitungsstück I_x, d h. der Senderöhre selbst, zu dem aus den kreisförmigen Scheiben 1 und 2 gebildeten, scheibenförmigen, rotationssymmetrischen Leitungsstück k ein Strommaximum und ein Spannungsminimum, oder ein Strombauch und ein Spannungsknoten, während sich am außenliegenden Übergang des oberen Leitungsstücks k zum unteren, aus den kreisförmigen

Scheiben 4 und 6 gebildeten scheibenförmigen, rotationssymmetrischen Leitungsstück /j, im Bereich zwischen dem Mantel 3 und der Anordnung der Trennkondensatoren 7. ein .Stromminimum und ein Spannungsmaximum ausbildet.

Diese Übergangsstelle zwischen den Leitungsstücken h und I), die in F: g. IC mit Cbezeichnet ist, ist also für die Anbringung der Trennkondensatoren 7 besonders geeignet, weil sich hier ein Stromminimum beim Auftreten der £bio-Welle ergibt, und damit die Strombelastung der Trennkondensatoren 7 an dieser Stelle besonders gering ist.

Es ist ferner besonders vorteilhaft, daß das dritte Leitungsstück h zur Mittel der Anordnung hin umgeklappt und zurückgeführt ist. Würden, wie bisher üblich, beide Leitungsstücke h und /j zu einem einzigen, aus zwei kreisförmigen Scheiben gebildeten, scheibenförmigen, rotationssymmetrischen λ/2-Leitungsstück außerhalb der als A/4-Leitungsstück bei der BetriebsfreiiVJCrJZ wirkenden C»nrlofnhrp nicammpncipfüRi sr» würde für eine Betriebsfrequenz von 108 MHz ein solches scheibenförmiges λ/2-Leitungsstück einen Außendurchmesser von 2,5 m aufweisen und damit recht umfangreich sein. Ferner würden in einer solchen großen Hohlraumresonatoranordnung aus zwei kreisfömiigen Scheiben Störmoden vom E„_mp-Wellentyp neben der gewünschten £öio-Welle auftreten, weil die Grenzfrequenz für solche Störmoden entsprechend niedriger liegen würde. Durch die nach der Erfindung gewählte Form mit dem wieder zur Mitte hin führenden, durch einen Kurzschluß bei 5 abgeschlossenen Hohlraumresonator der Länge h bei Viertelwellenresonanz liegen die Grenzfrequenzen der Störmoden des E„„,_n-Wellentyps allesamt höher als die Betriebsfrequenz, bei der sich die gewünschte Eo\o-Welle gemäß Fig. IC und Gl.(l) ausbildet.

Ein weiterer Nachteil eines nur aus zwei kreisförmigen Scheiben gebildeten λ/2-Hohlraumresonators liegt in der hohen Abstrahlung an dem offenen Umfangsbereich, zwischen beiden Scheiben. Bringt man in diesem Bereich einen mit einer zusätzlichen Scheibe gebildeten λ/4-Drosselspalt an, so kann ein Teil der Schwierigkeiten beseitigt werden, die sich am Umfangsrand einer solchen offenen Hohlraumresonatorstruktur ergeben, insbesondere, die durch eine Impedanz- bzw. Spannungstransformation auftreten. Ferner ist eine derartige Anordnung nur für eine genau definierte Betriebsfrequenz abgeglichen, d. h. also besonders frequenzempfindlich. Setzt man noch zur Fernhaltung äußerer Einflüsse ein Abschirmgehäuse um eine solche Struktur herum ein. so bleibt insbesondere auch wegen des genau abzustimmenden Ä/4-Drosselspaltes die Gesamtanordnung sehr frequenzempfindlich.

Wie F i g. 1A und 1B zeigen, ist die Gitterelektrode G galvanisch mit der Scheibe 1, dem Mantel 3, der unteren Scheibe 6, der Innenwandung 5 und der unteren inneren Scheibe 4 verbunden. Demgegenüber führt die zweite Scheibe 2 das Gleichspannungspotential, wie es ebenfalls am Anodenkörper A der Senderöhre liegt. Durch die in der stromfreien Zone (bei Cnach F i g. IC) am äußeren Randbereich der zweiten und dritten Scheibe 2 und 4 angeordneten Trennkondensatoren 7 sind diese beiden Scheiben hochfrequenzmäßig miteinander verbunden. Dabei kann, je nach der Beschaffenheit des verbleibenden Zwischenraums zwischen den Trennkondensatoren 7 und der Impedanz an diesem Übergang noch ein gewisser Anteil der Energie aus dem Hohlraumresonator /1-/2-/3 in den an sich feldfreien Zwischenraum 11 (nach Fig. IA) eingekoppelt werden, insbesondere, wenn es sich um Störmoden handelt, die vom gewünschten Com-Wellentyp abweichen. Daher ist es sinnvoll, diesen Zwischenraum, wie F i g. 2 zeigt, mit einem Absorptionsmatcrial 12, wie beispielsweise Widerstands-, Ferrit- oder Graphitwerkstoff ganz oder teilweise auszufüllen, um ihn feldfrei zu machen und dort die Rohre für die Zu- und Abführung des Kühlmittels und die Zuleitung für die Anlegung der Anodenspannung ohne Schwierigkeiten unterbringen zu können. Es leuchtet ein, daß bei Störmoden des E„_mp- oder H_nmp-Wellentyps (d. h. transversal-magnetischen bzw. transversal-elektrischen Wellen) Ströme im Übergangsbereich zwischen der zweiten und dritten Scheibe 2 bzw. 4 in radialem oder konzentrischem Verlauf in bezug auf die Mittelachse der Schwingkreisanordnung 10 auttreten, und so würden die Störmoden bevorzugt gegenüber der erwünschten Eo\n-Welle in den Zwischenraum 11 eingekoppelt und in dem dort befindlichen Absorptionsmntprii»! Kpi 1 0 in Wärmp iimopcp)7l

ίο

Gemäß Fig. 2 kann die Einkopplung der unerwünschten Störmoden aus dem Leitungssystem h—h in den Zwischenraum 11, in das dort angeordnete Absorptionsmaterial 12 durch die Anordnung von Dämpfungsschlitzen in den kreisförmigen Scheiben 2 und 4 derart begünstigt werden, daß diese Störmoden im eigentlichen Anodenschwingkreis h—h weitgehend unterdrückt werden. Gilt es, Störmoden mit parallel zum Umfangsrand konzentrisch in den Scheiben 2, 4 fließenden Leitungsströmen zu unterdrücken, so werden diese Dämpfungsschlitze, wie bei 2a. 4a angedeutet, radial mit der erforderlichen Länge und Breite zur Dämpfung der Störmoden, doch bei geringstmöglicher Beeinträchtigung der Bildung der £öio bzw. geringstmöglicher Minderung der Betriebsgüte für diese Welle, angeordnet. Für Störmoden mit radial verlaufenden Leitungsströmen in den Scheiben 2, 4 werden derartige Dämpfungsschlitze konzentrisch angeordnet. Auch hier ist der Einfluß auf die £όιο-Welle und die Betriebsgüte möglichst gering zu halten. Derartige konzentrisch angeordnete Dämpfungsschlitze in den Scheiben 2 und 4 sind bei 26 und 46 in F i g. 2 dargestellt.

Wie oben erwähnt, können insbesondere Störmoden im Bereich des Trennkondensators 7 in den Zwischenraum 11 ausgekoppelt werden (Fig. 1 A). Die F i g. 3.3A. 3B und 3C zeigen, wie durch eine verbesserte Ausgestaltung des Trennkondensators diese Gefahr beseitigt werden kann. Zu diesem Zweck wird, wie in Fig.3A allgemein gezeigt, der Umfangsrand der Scheiben 2 und 4 umgebogen, so daß sich bei 30 über den gesamten Umfang umlaufend zwei Elektroden oder Beläge eines ringförmigen Trennkondensators ergeben, zwischen denen ein hochwertiges Dielektrikum ring- oder bandförmig eingefügt sein kann.

Nach einer in F i g. 3B dargestellten Ausführungsform sind an den Umfangsbereichen der kreisförmigen Scheiben 2 und 4 senkrecht verlaufende Randbereiche 2c, 4c ausgebildet, die zueinander ausgerichtet und zur Vergrößerung der Kapazität nach einem in der Form von flanschförmigen Elektroden 2t/, 4t/ ausgebildeten ringförmigen Trennkondensatoren 30 nach innen umgebogen sind. Zwischen diesen Elektroden 2d, 4i/ kann ein Dielektrikum 31 mit hoher Dielektritätskonstante und geringen Verlusten eingefügt sein.

Nach einer weiteren Ausführungsform, die in F i g. 3C dargestellt ist, sind die senkrecht verlaufender Randbereiche 2e, 4e der kreisförmigen Scheiben 2 und 4 einander weit überlappend zur Ausbildung des ringför-

migcti Trenrikondensators 30 ausgeführt. Zwischen ihnen kann dabei noch ein Dielektrikum 32 angeordnet sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, für Störmoden aller Typen besonders gut abgedichtet zu sein, weil der Überlappungsbereich bei 2c—4c einen unterhalb der jeweiligen Grenzfrequenz betriebenen Hohlleiterabschnitt darstellt, der die Störmoden unterdrückt.

Die Auskopplung der Energie aus dem Hohlraumresonator kann auf verschiedenste Art und Weise erfolgen, wie beispielsweise galvanisch, zwischen der zweiten und vierten Scheibe 2 und 4, kapazitiv, zu den inneren Scheiben 2, 4 hin, ober über eine herkömmliche Koppelschleife in gemischt kapazitiv-induktiver Form, oder über einen Koppelstift, der als Koaxialleitung weitergeführt ist.

Eine solche Anodcnschwingkreisanordnung mit einer Senderöhre hoher Leistung kann in Hoclifrequenz-Trocknungs-, Schweiß- und Diathermieanlagen sowie in Kommunikations- und Naviga'.ionssendern sowie in Anlagen zur Teiichenbeschietinigung eingesetzt werden, um nur allgemein Anwendungsbereiche zu nennen. So wird im Fall einer Beschleunigungsanlage eine Vielzahl solcher gemäß der Erfindung ausgeführter Senderverstärker über koaxiale Hochfrequenzleitungen mit der eigentlichen Beschleunigungsstruktur verbunden.

Für den Einsatz der Anodenschwingkreise können .Senderverstärker mit Trioden oder Tetroden koaxialen Auloaus verwendet werden. Beim Einsatz von Trioden bedient man sich vorzugsweL: der Gitterbasisschaltung, bei der die jeweilige Gitterelektrode auf Massepotential liegt. Da bei Tetroden das Schirmgitter ebenfalls hochfrequenzmäßig auf Massepotential liegt, kann ei ! solcher Se;i,^!.-rvcistärker sowohl in Gitterbasis- ms auch in Kalodenbasisschaltung betrieben werden.

Es kann z. B. gemäß einer Aur^rührungsform des Trennkondensators nach Fig. 3D eine fünfte, metallische Scheibe 13 parallel zu der zweiten, mit dem Anodenkörper A verbundenen Scheibe 2 eingefügt sein, die sich parallel zu der letztgenannten Scheibe 2 erstreckt und diese gegen die critc metallische Scheibe

1 hin abdeckt. Die zweite und fünfte metallische Scheibe

2 bzw. 13 bilden dann die Beläge des Trennkondcnsaiors. zwischen denen sich eine Isolation 14 mit hoher Durchschlagsfestigkeit und hoher Dielektrizitätskonstante befindet. Die fünfte Scheibe 13 ist daoei galvanisch mit der vierten Scheibe 4 verbunden.

Im Falle der in Fig. 3E dargestellten Ausführungsform wird aus dem Aiiouenkoipui A M-TuSi. ciiK-i eingefügten Isolation 16 mit hoher Durchschlagsfestigkeit und hoher Dielektrizitätskonstante sowie einem konzentrisch zu dem Anodenkörper A angeordneten metallischen Rohr 15 ein rohrförmiger Trennkondcns.itor gebildet. In diesem Fall sind die äuße^ren Umfangsränder der zweiten und vierten metallischen Scheibe 2 bzw. 4 galvanisch miteinander verbunden und liegen, zusammen it it dem Mantel 3 und der erster, Scheibe 1. auf Massepotential.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche;

   j, Schwingkreisanordnung für Anodenschwingkreise in Sender-Ausgangsverstärkern hoher Frequenz und hoher Hochfrequenz-Ausgangsleistung, mit einer Senderöhre in Gestalt einer koaxial ausgeführten Triode oder Tetrode mit zylinderförmiger Gitterelektrode und dazu koaxial angeordnetem hohlzylindrischen Anodenkörper, dadurch '.o gekennzeichnet,

   a) daß die Gitterelektrode (G)der Senderöhre und der Anodenkörper (A) der Senderöhre ein erstes, in seinem unteren Endbereich offenes, koaxiales Leitungsstück (A) bilden,

   b) daß unter Ausbildung einer gut leitenden Kon'aktierung eine erste kreisförmige, metallische Scheibe (1) die aus dem Anodenkörper (A) ragende Gitterelektrode (G) umgibt und sich senkrecht zur Längsachse der Senderöhre erstreckt, und eine zweite kreisförmige, metallische Scheibe (2) geringeren Außendurchmessers als die erste Scheibe (1) parallel zu dieser angeordnet ist und unter Ausbildung einer gut leitenden Kontaktierung mit der Außenfläche des Anodenkörpers (A) verbunden ist, derart, daß zwischen der ersten und zweiten kreisförmigen Scheibe (1, 2) ein scheibenförmiges, rotationssymmetrisches Leitungsstück (h) gebildet wird, das in einem Übergangsbereich endet, der auDenseitig von einem hohlzylinderförmigen, metallischen Mantei (3), der mit der ersten kreisförmigen Schdbe (1) verbunden ist, und innenseitig von dem Ranif jereich der zweiten kreisförmigen Scheibe (2) und dem darunterliegenden Bereich gebildet wird, in dem, über den Umfang verteilt, Trennkondensatoren (7, 30) angeordnet sind, die mit ihrem ersten Anschluß elektrisch mit der zweiten kreisförmigen Scheibe (2) verbunden sind,

   c) daß eine dritte kreisförmige, metallische Scheibe (6) mit dem Mantel (3) verbunden ist und parallel zur ersten und zweiten Scheibe (1, 2) verläuft, und eine vierte kreisförmige, metallisehe Scheibe (4) kleineren Außendurchmessers als die dritte Scheibe (6) parallel zu dieser letzteren verläuft, und die dritte und vierte kreisförmige Scheibe (6, 4) in ihrem zur Mitte der Anordnung (10) hin gerichteten Endbereich '>o durch eine zylinderförmige, metallische, als Kurzschlußeiement dienende Wandung (5) miteinander verbunden sind, und die Trennkondensatoren (7,30) mit ihrem anderen Anschluß mit der vierten kreisförmigen Scheibe (4) verbunden sind, die über die zylinderförmige Wandung (5), die dritte kreisförmige Scheibe (6), den Mantel (3) und die erste kreisförmige Scheibe (1) galvanisch mit der Gitterelektrode (G) verbunden ist, daß von dem Übergangsbe- ω reich zwischen dem Mantel (3) Und den Trennkondensatoren (7, 30) ausgehend, ein drittes, zur Mitte der Schwingkreisanordnung, nach innen hin verlaufendes, scheibenförmiges, rotationssymmetrisches Leitungsstück (Vj) gebildet wird, dessen elektrische Länge bei de>Betriebsfrequenz eine Viertelwelleniänge beträgt.

   d) derart, daß sich im Obergangsbereich zwischen dem Mantel (3) und den Trennkondensatoren (7, 30), zwischen dem zweiten und dritten Leitungsstück (k, h) bei dem in diesen Leitungsstücken auftretenden ßno-Wellentyp ein Stromminimum ergibt, und

   e) daß zwischen der Außenfläche des Anodenkörpers (A), der zweiten kreisförmigen Scheibe (2), den Trennkondensatoren (7, 30), de· vierten kreisfönrigen Scheibe (4) und der zylinderförmigen Wandung (5) ein von außen, über Ausnehmungen in der dritten und vierten kreisförmigen Scheibe (6, 4) zugänglicher, im wesentlichen fddfreier Zwischenraum 11 ausgebildet ist
2. 2. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (11) zur Unterdrückung eingekoppelter Störmoden mit einem Absorptionsmaterial (12), wie beispielsweise Widerstands-, Ferrit- oder Graphitwerkstoff ganz oder teilweise ausgefüllt ist
3. 3. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe (2,4) radial verlaufende Dämpfungsschlitze (2a, 4a) zur Unterdrückung von Störmodea mit konzentrisch auf diesen Scheiben verlaufenden Leitungsströmen angeordnet sind.
4. 4. Schwingkreisanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe (2, 4) konzentrisch verlaufende Dämpfungsschlitze {2b, 4b) zur Unterdrückung von Störmoden mit radial auf diesen Scheiben verlaufenden Leitungsströmen angeordnet sind.
5. 5. Schwingkreisanordnung nach einem vorangenenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umfangsbereichen der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe (2, 4) Randbereiche (2c, 4c) ausgebildet sind, die zueinander ausgerichtet und nach innen in der Form von flanschförmigen Elektroden (2c/, 4d) eines ringförmigen Trennkondensators (30) umgebogen sind, und zwischen diesen Elektroden (2c/, 4c/,) ein Dielektrikum (31) mit hoher Dielektrizitätskonstante und geringen Verlusten angeordnet ist.
6. 6. Schwingkreisanordnung nach einem der Ansprüche 1 bi& 4, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht verlaufende Randbereiche (2e, 4e) der zweiten und vierten kreisförmigen Scheibe (2, 4) einander weit überlappend zur Ausbildung eines ringförmigen Trennkondensators (30) ausgeführt sind, und daß ein Dielektrikum hoher Dielektrizitätskonstante und mit geringen Verlusten zwischen den Randbereichen (2e,4e^ eingefügt ist.
7. 7. Schwingkreisanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, galvanisch mit dem Anodenkörper (A) verbundene Scheibe (2) von einer galvanisch mit der vierten Seheibe (4) verbundenen fünften Scheibe (13) gegen die erste Scheibe (1) abgedeckt ist, und daß eine Isolation (14) mit hoher Durchschlagfestigkeit und hoher Dielektrizitätskonstante zwischen der zweiten und fünften Scheibe (2 und 13) eingefügt ist.
8. 8. Schwingkreisanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Scheibe (2) und dem

   Anodenkörper (A) ein rohrförmiger Trennkondensator (15, 16) angeordnet ist, und die äußeren Umfangsränder der zweiten und vierten Scheibe (2 und 4) galvanisch miteinander verbunden sind.

   aber auch gemäß der Beziehung

   Z₀ = 138 log,o

   (i)