DE4107553C2 - Elektronenstrahlröhren-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lineare Elektronenstrahlröhrenan­ ordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie 11 oder 14, wie sie aus der EP 0 008 896 A1 bekannt ist.

Derartige Röhrenanordnungen sind insbesondere für Tetrodenan­ ordnungen mit induktivem Ausgang (IOTs) wie KLYSTRODE (Waren­ zeichen der Firma Varian Associates Inc.) geeignet. Die Vor­ teile solcher IOTs sind bekannt, wobei bei den bisher bekannten Ausführungen jedoch insoweit Probleme auftreten, als es notwendig ist, eine Anzahl von Röhren vorzusehen, von denen jede mit einer Anzahl unterschiedlicher Hohlräume zu benutzen ist, um die gerade erforderliche Bandbreite (z. B. 8 MHz) im gesamten Fernsehfrequenzbereich (z. B. 470-860 MHz) zu schaffen. Bei Klystrons wurde diesem Bedarf durch ein gestuftes Abstimmen der verschiedenen Hohlräume längs des Elektro­ nenstrahlweges begegnet, um Ausgangssignale bei unterschied­ lichen Frequenzen zu erhalten, die sich zur erforderlichen Bandbreite summieren. Dies ist jedoch bei den üblichen IOT- Ausführungen nicht möglich.

Es wurde bereits vorgeschlagen, gekoppelte Ausgangshohlräume für IOTs vorzusehen, bei denen die Kopplung zwischen den bei­ den Hohlräumen mittels einer einstellbaren Öffnung in einer gemeinsamen Wand erhalten wird. Änderungen der Kopplung sind damit begrenzt auf solche, die durch Verändern der Größe der Öffnung erhalten werden können.

Bei der aus der eingangs erwähnten EP 0 008 896 A1 entnehmbaren Elektronenstrahl­ röhrenanordnung ist zwischen den beiden Hohlräumen eine Iris-blende vorgesehen. Bei einer an­ deren, ebenfalls aus dieser Druckschrift bekannten Ausführung wird eine Koppelschleife eingesetzt, um für die erforderliche Kopplung zwischen den beiden Hohlräumen zu sorgen. Hierbei wird eine stationäre, d. h. nicht verstellbare Koppelanordnung verwendet, die durch eine einstückige, sich in beide Hohlräume erstreckende Metallschleife gebildet ist. Diese einstückige Metallschleife ist bezüglich der betreffenden Zwischenwand festgelegt. Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß die Kopplung zwischen den beiden Hohlräumen ein für alle Male festgelegt ist. Aufgrund unterschiedlicher Betriebsbe­ dingungen kann nun aber eine Anpassung erforderlich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lineare Elektronenstrahlröhrenanordnung der eingangs ge­ nannten Art so weiterzuentwickeln, daß die Kopplung zwischen den beiden Ausgangshohlräumen problemlos in der jeweils gewünschten Weise einstellbar ist. Gleichzeitig soll der hierfür erforderliche bauliche Mehraufwand gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der Ansprüche 1, 11 oder 14 gelöst.

Dennoch ist die Lage und/oder die Einstellung (Winkelstellung) der Schleife bzw. des leitfähigen Körpers, um den Kopplungsgrad zwischen den Ausgangshohlräumen einzustellen. Damit ist es mit wenigstens einem verstellbaren, die Kopplung beeinflussenden leitfähigen Körper möglich, das Auskoppeln von Energie über den gesamten Frequenzbereich hinweg zu optimieren. Hierbei kann die Schleife beispielsweise drehbar sein, und sie kann beispielsweise zusätzlich dazu auch noch weiter in den Hohlraum hinein bewegbar sein. Die Größe der Schleife kann so gewählt sein, daß die erforderlichen Kopp­ lungseigenschaften geschaffen werden.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Vorzugsweise ist eine zweite Schleife in dem sekundären Hohlraum vorgesehen und mit der ersten Schleife in dem primären Ausgangshohlraum verbunden. Die beiden Schleifen können unab­ hängig voneinander einstellbar sein, um eine optimale Kopp­ lung der beiden Hohlräume zu bewirken.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Elektronenstrahl­ röhrenanordnung ist die innerhalb des primären Ausgangshohlraums gelegene bzw. in diesen vorstehende Schleife mit einer gewölbten, kuppelartigen Ausbildung in einer Wand des sekundären Ausgangshohlraums angeschlossen.

Vorteilhafterweise ist ein leitfähiger Körper so in dem se­ kundären Ausgangshohlraum mit Abstand von einem leitfähigen Abschnitt angeordnet, das dazwischen ein Spalt bestimmt ist, wobei der leitfähige Körper mit der Schleife verbunden ist.

Der leitfähige Abschnitt ist vorzugsweise ein weiterer leitfähiger Körper, der an einer Wand des sekundären Ausgangs­ hohlraums angebracht werden kann. Alternativ kann der leitfä­ hige Abschnitt einen Abschnitt einer Wand des sekundären Aus­ gangshohlraums umfassen.

Vorzugsweise sind die Schleife in dem primären Ausgangshohl­ raum und der leitfähige Körper an einer leitfähigen bewegbaren Welle so verbunden, daß die Einstellung (Winkelstellung) der Schleife durch Drehen der Welle einstellbar ist.

Bei der in der Praxis bevorzugten Ausführungsform ist der leitfähige Körper eine zweite Schleife.

Zumindest einer der beiden Ausgangshohlräume kann Mittel zum Einstellen des jeweiligen Volumens enthalten, um die Reso­ nanzfrequenz der jeweiligen Hohlräume zu verändern. Diese Hohlräume können unterschiedliche Resonanzfrequenzen besitzen.

Die Erfindung ist nicht nur bei Tetrodenanordnungen mit induktivem Ausgang, sondern auch bei anderen Arten von Elektro­ nenstrahlröhrenanordnungen mit Ausgangs-Resonanzhohlräumen, wie z. B. Klystrons, anwendbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer Ausführungsform einer Tetrodenanordnung mit induktivem Ausgang (IOT), wobei aus Übersichtlichkeitsgründen Teile weggelassen sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer IOT und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer IOT.

Nach Fig. 1 umfaßt eine IOT eine Elektronenkanone 10 mit einer Kathode 12 und einem Gitter 14 und einen Ausgangsab­ schnitt 16 mit Triftröhren 18, 20. Die Eingangsanordnung mit der Elektronenkanone 10, der Kathode 12 und dem Gitter 14 wird von einem primären Hohlraum 22 umgeben, der mit einem sekundären Eingangshohlraum 24 mit einer Ausgangskopplung 26 gekoppelt ist. Der Ausgangsabschnitt 16 ist von einem primären Ausgangshohlraum 28 umgeben, der mit einem sekundären Ausgangshohlraum 30 mit einer Ausgangskopplung 32 gekoppelt ist.

Im Gebrauch wird eine HF-Spannung von einigen 100 V zwischen Katode und Gitter erzeugt, wobei beide bei ungefähr 30 kV gehalten werden. Es ist auch notwendig, das Gitter 14 bei einer negativen Nenngleichspannung der Größenordnung einer 100 V bezüglich der Katode zu halten.

Die vorliegende Erfindung betrifft besonders die den Aus­ gangsdabschnitt 16 umgebenden Ausgangsresonatorkreise. Bei dieser Ausführungsform ist ein primärer Ausgangshohlraum 28 um den Ausgangsabschnitt 16 in der üblichen Weise vorgesehen und enthält (nicht dargestellte) Abstimmklappenmittel zum Ändern des Volumens des Ausgangshohlraum 28, um so dessen Resonanz­ frequenz einzustellen. Ein sekundärer Ausgangshohlraum 30 ist benachbart dem primären Ausgangshohlraum 28 vorgesehen und mit diesem über eine bewegbare Kopplungsschleife 80 verbunden, die innerhalb des Ausgangshohlraum 28 angeordnet ist. Eine gewölbte oder kuppelartige Ausbildung 82 ist in einer Wand des sekundären Ausgangshohl­ raums 30 so vorgesehen, daß sie in dessen Inneres vorsteht, und die Schleife 80 ist mit dieser gewölbten Ausbildung 82 verbunden. Ein Einstellknopf 84 ist außerhalb des sekundären Ausgangshohlraums 30 vor­ gesehen und wirksam mit der Schleife 80 so verbunden, daß eine Einstellung ihrer Drehlage möglich ist. Weiters können Mittel vorgesehen sein, um die Eindringtiefe der Schleife 80 in den primären Ausgangshohlraum 28 einzustellen. Das Einstellen der Schleife 80 beeinflußt den Kopplungsgrad der beiden Ausgangshohl­ räume 28, 30. Das Ausgangssignal wird vom sekundären Ausgangshohlraum 30 über eine weitere Schleife 86 abgenommen, die mit einer Ausgangskopplung 32 verbunden ist. Resonanzabstimmung des sekundären Hohlraums wird in üblicher Weise erzielt.

Die Verwendung von einer oder mehreren Schleifen in der Resonanz­ schaltung erlaubt eine wirksame und steuerbare Kopplung, wobei die gewölbte Ausbildung 82 einen glatten und wirksamen Übergang zwischen den Resonanzen der Hohlräume bei den in einer IOT geschaffenen Leistungspegeln zuläßt.

Am Eingangsende der in der Zeichnung dargestellten IOT ist ein Primär-Eingangshohlraum 22 bestimmt durch innere und äußere Gehäuseabschnitte 40, 42 die gegeneinander isoliert sind. Das Volumen des Hohlraums 22 ist in üblicher Weise variabel gehalten. Der Hohlraum 22 wird über Schleifen 60, 62 mit einem sekundären Eingangshohlraum 24 gekoppelt, dessen Volumen durch Einstellen eines aus einem Bohrungsglied 66 vorstehenden Stößel 64 variabel ist.

In Fig. 2 ist eine andere IOT mit Ähnlichkeit zu der in Fig. 1 gezeigten dargestellt, und gleichartige Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bekannt.

Wie in der Anordnung nach Fig. 1 besitzt die IOT nach Fig. 2 zwei Ausgangshohlräume 28 und 30. Eine bewegbare Kopplungs­ schleife 80 im primären Ausgangshohlraum 28 ist mit einem ersten leit­ fähigen Körper 88 innerhalb des sekundären Ausgangshohlraums mittels einer leitfähigen Welle 90 verbunden. Die Wände der Ausgangshohlräume 28 und 30 sind durch eine dielektrische Büchse 92 getrennt, durch welche die Welle 90 hindurchtritt. (Nicht dargestellte) Mittel sind zum Drehen der Büchse 92 und der Welle 90 vorgesehen, um die Einstellung (die Drehlage) der Schleife 80 im primären Ausgangshohlraum 28 zu beeinflussen. Der erste leitfähige Körper 88 wird dadurch auch bewegt; da jedoch die Axialfläche 94 dieses Körpers eben ist, wirkt sich das nicht auf sein Verhalten aus. Ein weiterer leitfähiger Körper 96 ist an der Wand des Ausgangshohlraums 30 gegenüber dem ersten leitfähigen Körper 88 so befestigt, daß zwischen ihnen ein Spalt D bestimmt wird. Die Größe dieses Spaltes D wird so ausgewählt, daß der optimale Abstimmeffekt erzielt wird, und ist im wesentlichen konstant. Bei bestimmten Bedingungen kann es angemessen sein, ein Isoliermaterial zwischen die leitfähigen Körper 88, 96 zur Bestimmung des Spaltes D einzubringen. Der zweite leitfähige Körper 96 kann auch kuppelförmig sein oder kann je nach Bedarf durch eine Ausbildung in der Wand des Ausgangshohl­ raums 30 ein Rohrgehäuse gestaltet werden. Eine weitere Koppel- oder Ausgangsschleife 32 ist in dem Hohlraum 30 vorgesehen, um eine Leistungsabnahme davon zuzulassen.

Falls zwischen den leitfähigen Körpern 88, 96 Isoliermaterial enthalten ist, kann es benutzt werden, um eine mechanische Verbindung zu schaffen und der zweite leitfähige Körper 96 kann dann statt des in Fig. 2 dargestellten Mechanismus mit einem Einstellknopf verbunden werden, um die Schleife 80 zu drehen.

Die Verwendung der Schleife und der leitfähigen Körper in dem Resonanzkreis läßt sich eine wirksame und steuerbare Kupplung erreichen und schafft einen glatten und wirksamen Übergang zwischen den Resonanzen der Hohlräume bei den in einer IOT geschaffenen Leistungspegeln.

In Fig. 3 ist eine weitere IOT erfindungsgemäßer Art mit einer Ausgangsanordnung gezeigt die einen primären Ausgangshohlraum 28 und einen sekundären Ausgangshohlraum 98 enthält. Eine Kopplungs­ schleife 80 in dem primären Ausgangshohlraum ist elektrisch über eine Welle 100, die eine Drehverbindung besitzt, mit einer weiteren Kopplungsschleife 102 im sekundären Ausgangshohlraum 98 ver­ bunden. Die Schleifen 80 und 102 sind unabhängig voneinander drehbar, und ihre Ausrichtungen werden durch (nicht gezeigte) Hebel beeinflußt, die an relativ zueinander verdrehbaren Teilen der Welle 100 angebracht sind.

Eine weitere Schleife 32 im sekundären Ausgangshohlraum 98 ermöglicht das Abziehen der verstärkten HF-Energie von der IOT.

Die Wände des sekundären Ausgangshohlraums 98 enthalten in das Innere vorstehende Vorsprünge 104 und 106. Bei dieser Ausführung ist einer der Vorsprünge, nämlich 104, nach Ort und Ausgestaltung festgelegt. Der andere Vorsprung 106 ist einstell­ bar und kann nach Bedarf in variablem Ausmaß in den Augangshohlraum 98 hinein oder aus ihm heraus bewegt werden. Selbstverständlich kann auch eine Anordnung benutzt werden, bei der beide Vorsprünge festgelegt oder beide einstellbar sind, oder sie können auch beide weggelassen sein. Der Einsatz der Vorsprünge 104, 106 ermöglicht die Optimierung der Resonanzeigenschaften des Ausgangshohlraums 98.

Die beiden primären und sekundären Ausgangshohlräume 28 bzw. 98 enthalten jeweils (nicht dargestellte) Abstimmklappen, um ihre Volumina und damit ihre Resonanzfrequenzen veränderbar zu machen. Die Ausgangshohlräume 28, 98 werden auf jeweilige unter­ schiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmt, um eine große Ausgangsbandbreite zu erzielen.

Claims (20)

1. Lineare Elektronenstrahlröhrenanordnung mit einem Aus­ gangshohlraum-Resonatorkreis, der einen primären Aus­ gangshohlraum (28) umfaßt, an den ein sekundärer Aus­ gangshohlraum (30, 98) angekoppelt ist, mit Mitteln zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals in dem primären Ausgangshohlraum (28) und mit Mitteln zum Auskoppeln des verstärkten Ausgangssignals aus dem sekundären Aus­ gangshohlraum (30, 98), wobei die Kopplung zwischen dem primären und dem sekundären Ausgangshohlraum mittels einer in den primären Ausgangshohlraum (28) vorstehenden Schleife (80) erfolgt, die so angeschlossen ist, daß Energie von dem ersten Ausgangshohlraum (28) in den sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder die Winkelstellung der Schleife (80) einstellbar ist, um den Kopplungsgrad zwischen den Ausgangshohlräumen (28; 30, 98) einzustellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (80) an einer gewölbten Ausbildung (82) in einer Wand des sekundären Ausgangshohlraums (30) an­ geschlossen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schleife (102) in dem sekundären Aus­ gangshohlraum (98) angeordnet und mit der ersten Scheife (80) in dem primären Ausgangshohlraum (28) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder die Winkelstellung der zweiten Schleife (102) einstellbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schleife (102) unabhängig von der ersten Schleife (80) bewegbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitfähiger Körper (94) so in dem sekundären Aus­ gangshohlraum (30) mit Abstand von einem leitfähigen Abschnitt (96) angeordnet ist, daß dazwischen ein Spalt (D) bestimmt ist, wobei der leitfähige Körper (94) mit der Schleife (80) verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Abschnitt ein weiterer leitfähiger Körper (96) ist, der an einer Wand des sekundären Aus­ gangshohlraum (30) angebracht ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Abschnitt einen Abschnitt einer Wand des sekundären Hohlraums (30) umfaßt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (80) in dem primären Ausgangshohlraum (28) und der leitfähige Körper (96) an einer leitfähigen bewegbaren Welle (90) so verbunden sind, daß die Winkelstellung der Schleife (80) durch Drehen der Welle (90) einstellbar ist.

10. Anordnung nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere leitfähige Körper (96) drehbar ist und ein isolierender Abschnitt die leitfähigen Körper (94, 96) verbindet, um eine Bewegung der Schleife (80) durch Drehen des weiteren leitfähigen Körpers (96) zuzulassen.

11. Lineare Elektronenstrahlröhrenanordnung mit einem Aus­ gangshohlraum-Resonatorkreis, der einen primären Ausgangshohlraum (28) umfaßt, an den ein sekundärer Ausgangshohlraum (30, 98) angekoppelt ist, mit Mitteln zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals in dem primären Ausgangshohlraum (28) und mit Mitteln zum Auskoppeln des verstärkten Ausgangssignals aus dem sekundären Ausgangs­ hohlraum (30, 98), wobei die Kopplung zwischen dem primären und dem sekundären Ausgangshohlraum mittels einer in den primären Ausgangshohlraum (28) vorstehenden Schleife (30) erfolgt, die so angeschlossen ist, daß Energie von dem ersten Ausgangshohlraum (28) in den sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) gekoppelt wird, und wobei in dem sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) ein leitfähiger Körper (102) angeordnet ist, der mit der ersten Schleife (80) in dem primären Ausgangshohlraum (28) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder die Winkelstellung des leitfähigen Körpers (102) einstellbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Körper eine zweite Schleife (102) ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 3, 4, 5, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schleife (102) mit einem durch eine Wand des sekundären Ausgangshohlraums (98) hindurchreichenden Glied (100) verbunden ist, das gegenüber der Mitte der Wand in der zum Elektronenstrahlweg parallelen Richtung versetzt ist.

14. Lineare Elektronenstrahlröhrenanordnung mit einem Aus­ gangshohlraum-Resonatorkreis, der einen primären Aus­ gangshohlraum (28) umfaßt, an den ein sekundärer Aus­ gangshohlraum (30, 98) angekoppelt ist, mit Mitteln zum Erzeugen eines verstärkten Ausgangssignals in dem primären Ausgangshohlraum (28) und mit Mitteln zum Auskoppeln des verstärkten Ausgangssignals aus dem sekundären Ausgangshohlraum (30, 98), wobei die Kopplung zwischen dem primären und dem sekundären Ausgangshohlraum mittels einer in den primären Ausgangshohlraum (28) vorstehenden Schleife (30) erfolgt, die so angeschlossen ist, daß Energie von dem ersten Ausgangshohlraum (28) in den sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) gekoppelt wird, und wobei in dem sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) ein leitfähiger Körper (88) angeordnet sind, der mit der Schleife (80) in dem primären Ausgangshohlraum (28) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Körper (88) mit Abstand von einem leitfähigen Abschnitt (96) so in dem sekundären Ausgangshohlraum (30, 98) angeordnet ist, daß dazwischen ein Spalt (D) bestimmt ist, und daß der mit der Schleife (80) verbundene leitfähige Körper (88) drehbar ist.

15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgangshohlraum (28, 30, 98) Mittel zum Einstellen seines Volumens enthält.

16. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Ausgangshohlraum (30, 98) eine Aus­ gangsschleife (32) zum Abziehen von Energie aus dem Hohl­ raum enthält.

17. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Ausgangshohlraum (30, 98) mindestens einen von seiner Wand ausgehenden Fortsatz (82, 104, 106) enthält, der nach innen in den Hohlraum reicht.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Fortsatz (106) bewegbar ist.

19. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primären (28) und sekundären (30, 98) Ausgangs­ hohlräume unterschiedliche Resonanzfrequenzen besitzen.

20. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlröhre eine Tetrodenanordnung mit induktivem Ausgang ist.