DE69609752T2

DE69609752T2 - Breitbandige Wanderfeldröhre

Info

Publication number: DE69609752T2
Application number: DE69609752T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Tonegawa
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Microwave Tube Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2016-03-30
Also published as: JP2739833B2; US5754006A; EP0735560A1; EP0735560B1; DE69609752D1; JPH08273549A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre und insbesondere eine Breitband-Wanderfeldröhre, die wirksam für die Leistungsverstärkung bei Mikrowellenfrequenzen verwendet wird.
Mikrowellenleistung wird in einem breiten Umfang auf so verschiedenen Anwendungsgebieten verwendet, wie Kommunikationen, Elektrogegenmaßnahmen (ICM), Radar, industriellem Erhitzen, Teilchenbeschleunigern, Radioastronomie und Kernfusion. Um der Nachfrage der Gesellschaft zur Realisierung einer Informationsgesellschaft auf hohem Niveau für das kommende Jahrhundert nachzukommen, ist das Gebiet der Kommunikationen aus den vorstehend genannten unterschiedlichen Gebieten bei der Anwendung von Mirkowellenleistung immer wichtiger geworden.
Als eine typische Mikrowellenröhre zur Verwendung in Verstärkerstationen von Mikrowellenkommunikationen oder für Satellitkommunikationen steht eine "Wanderfeldröhre" zur Verfügung, die einen Elektronenstrahl dazu verwendet, Mikrowellenleistung zu verstärken. Die Wanderfeldröhre hat eine Verzögerungsleitung (slow wafe structure), die eine Wechselwirkung zwischen einem Mikrowelleneingangssignal und einem Elektronenstrahl schafft.
Eine typische Verzögerungsleitung ist eine Wendel, die koaxial in einem zylindrischen Wellenleiter angeordnet ist. Die Wendel wird durch dielektrische Träger gehalten, die nicht mit dem Wellenleiter kontaktiert sind. Die Wendel hat solche Merkmale wie einfache Struktur, leichte Herstellung und ein Breitband-Funktionsvermögen und wird daher in breitem Umfang angewandt.
Ein Beispiel für herkömmliche Wanderfeldröhren, die mit der Verzögerungsleitung vom Wendeltyp ausgerüstet sind, ist in der Fig. 1 gezeigt.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, ist diese Wanderfeldröhre in drei Sektionen unterteilt, d. h. eine Elektronenstrahl-(E- Strahl)-Quellensektion 10, eine Wechselwirkungssektion 20 und eine Kollektorsektion 30. In der Elektronenstrahl- Quellensektion 10 wird ein Elektronenstrahl EB erzeugt und in Richtung auf die Wechselwirkungssektion 20 emittiert. In der Wechselwirkungssektion 20 findet eine Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl EB, der an der Quellensektion 10 emittiert wird, und einem elektromagnetischen Radiofrequenz-Feld (RF), das durch ein angelegtes Mikrowelleneingangssignal verursacht wird, statt. In der Kollektorsektion 30 wird der Elektronenstrahl EB, der durch die Wechselwirkungssektion 20 hindurchgegangen ist, gesammelt.
Die Wanderfeldröhre hat eine zylindrische Vakuumhülle 1, eine Elektronenkanone 11, die am einen Ende der Hülle 1 befestigt ist, und einen Kollektor 31, der an dem anderen Ende desselben befestigt ist. In der Hülle 1 ist eine Fokussierelektrode 12 befestigt, um den Elektronenstrahl EB zu fokussieren oder einzuschnüren, der an der Kanone 11 emittiert wird. Die Elektronenkanone 11 und die Fokussierelektrode 12 bilden die Elektronenstrahlquellensektion 10.
In der Wechselwirkungssektion 20 ist eine leitfähige Wendel 21, die eine Verzögerungsleitung bildet, in einem zylindrischen Wellenleiter 26 koaxial zu diesem angeordnet. Die Wendel 21 besteht aus einem Metall wie beispielsweise Molybdän (Mo) oder Wolfram (W). Die Wendel 21 wird durch dielektrische Träger gehalten, die zwischen der Wendel 21 und der Innenwand des Wellenleiters 26 angeordnet sind. Die Träger 22, die die Form einer geraden Stange haben, erstrecken sich entlang der Achse der Wendel 21 vom einen Ende der Wendel 21 zu ihrem anderen Ende.
Beide Enden der Wendel 21 stehen an der Außenseite der Vakuumhülle 1 vor. Ein Mikrowelleneingangssignal wird an die Wendel 21 über deren eines Ende zugeführt. Das Eingangssignal wird in der Wechselwirkungssektion 20 infolge der Wechselwirkung zwischen dem wandernden Elektronenstrahl EB und dem RF-Feld, das durch das Eingangssignal verursacht wird, verstärkt und dann über das andere Ende abgenommen.
Der Wellenleiter 26 besteht aus einer Anzahl von Polstücken 23 und einer Anzahl von Abstandshaltern 24, die abwechselnd entlang der Achse der zylindrischen Vakuumhülle 1 angeordnet sind und die miteinander gekoppelt sind. Die Polstücke 23 bestehen aus einem magnetischen Material. Die Abstandshalter 24 bestehen aus einem nichtmagnetischen Material.
Die Polstücke 23 haben eine Kreisringform und weisen zylindrische Hohlräume auf. Die Abstandshalter 24 haben ebenfalls eine Kreisringform und weisen zylindrische Hohlräume auf. Die Polstücke 23 und die Abstandshalter 24 sind miteinander verbunden, um ihre Hohlräume aneinander zu koppeln, wodurch der zylindrische Wellenleiter 26 gebildet wird.
Eine Anzahl von Permanentmagnetstücken 25, die eine Kreisringform haben, sind außerhalb der jeweiligen Abstandshalter 24 angeordnet. Anders ausgedrückt, die Magnetstücke 25 sind in regelmäßigen Abständen entlang der Achse des Wellenleiters 26 angeordnet. Die Magnetstücke 25 und die Polstücke 23 erzeugen ein fokussierendes Magnetfeld, das den Elektronenstrahl EB fokussiert, der durch den Wellenleiter 26 wandert.
Somit enthält die Wechselwirkungssektion 20 die Wendel 21, die Träger 22, Polstücke 23, Abstandshalter 24 und Magnetstücke 25.
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, ist die Wechselwirkungssektion 20 weiter in eine Eingangs-Untersektion 20a und eine Ausgangs-Untersektion 20b unterteilt. Dem Mikrowelleneingangssignal wird in der Eingangs-Untersektion 20a die elektrische Leistung gegeben und die so gegebene elektrische Leistung wird in der Ausgangsuntersektion 20b herausgenommen.
Der Elektronenstrahl EB, der durch den Wellenleiter 26 in der Wechselwirkungssektion 20 hindurchgeführt worden ist, wird durch einen Kollektor 31 gesammelt, der in der Kollektorsektion 30 angeordnet ist.
Bei der in der Fig. 1 gezeigten, herkömmlichen Wanderfeldröhre muß die Verzögerungsleitung über einen breiten Bereich der Mikrowellenfrequenzen ein Ansprechverhalten haben, das so flach als möglich ist, um die Verzögerungsleitung für Breitbandanwendungen, wie beispielsweise Kommunikationen, geeignet zu machen. Insbesondere in den zurückliegenden Jahren wurde es erforderlich, daß das Betriebsband der Wanderfeldröhre zur Verwendung bei derartigen Anwendungen wie Kommunikationen ECM und Radar ultrabreit war. Die Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl EB und dem RF-Feld hat jedoch die Tendenz in Abhängigkeit von der Frequenz stark zu variieren und daraus folgt, daß es für die Verzögerungsleitung der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Röhre schwierig ist, ein Breitbandfunktionsvermögen zu realisieren.
Um diese Schwierigkeit zu lösen, wurde eine Verbesserung der Verzögerungsleitung entwickelt, die in der japanischen nicht geprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung 4-85637 im Juli 1992 offenbart wurde.
Bei dieser verbesserten Struktur, und wie in der Fig. 2 gezeigt, sind Streifen 27 an der Innenwand 26a des Wellenleiters 26 befestigt. Bei Verwendung dieser Struktur kann die Phasengeschwindigkeit eines Wanderfeldes durch die Verzögerungsleitung im wesentlichen für die Frequenz gleichförmig gemacht werden. Somit ist diese verbesserte Struktur für das Schaffen eines Breitbandfunktionsvermögens wirksam.
In der nicht geprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 4-85637 ist die Struktur wie in der Fig. 3 gezeigt offenbart, bei der Vorsprünge 28 anstatt der Streifen 27 an der Innenwand 16a des Wellenleiters 26 ausgebildet sind. Die Vorsprünge 28 sind durch Verformen der Wand 26a zum Inneren hin hergestellt. Diese Variation kann die gleiche Wirkung wie gemäß Fig. 2 erzeugen.
Die Wirkungen derartiger Streifen sind beispielsweise in IEEE Transactions on Electronic Devices, Vol. 36, Nr. 9, Seite 1991-1999 vom September 1998, erläutert. Dieser Artikel offenbart die Strukturen, wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind.
In diesem Artikel wurden die Effekte der Streifen 27 unter Verwendung der Struktur gemäß Fig. 5 analysiert, wobei die Winkelperiodizität 6t und das Verhältnis (av/a) als Parameter verwendet wurden. Hierbei bezeichnet av den Bohrungsradius der Streifen 27 und a bezeichnet den Radius der Wendel 21. In dem Artikel wurden die folgenden Ergebnisse berichtet:
Die Phasengeschwindigkeit eines Wanderfeldes durch die Verzögerungsleitung hat die Tendenz mit sinkendem Wert des Verhältnisses (av/a) leicht zu sinken. Dieser Phasengeschwindigkeits-Verminderungseffekt ist bei niedrigeren Frequenzen auffallender. Wenn der Wert des Verhältnisses (av/a) größer als ein gewisser Wert ist, variiert die Phasengeschwindigkeit selbst bei Frequenzänderung kaum. Wenn jedoch der Wert des Verhältnisses (av/a) auf einen gewissen Wert oder darunter vermindert ist, besteht die Tendenz, daß die Phasengeschwindigkeit mit dem Sinken der Freuqenz sinkt.
Die Wirkung der Streifen 27 wie vorstehend angegeben hat die Tendenz, auffallender zu werden, wenn der Wert von steigt. Demgemäß muß bei dem aktuellen Gestaltungsvorgang fein Kompromiß zwischen den Werten von (av/a) und θt gefunden werden, um dadurch eine Phasengeschwindigkeit über einen weiten Frequenzbereich so gleichförmig als möglich zu machen, wodurch die Mikrowellenröhre für die Verwendung in Breitbandanwendungen geeignet gemacht wird.
Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz f und der Phasengeschwindigkeit vp, die an dem vorstehend genannten Artikel offenbart ist, wobei die Frequenz f durch die Frequenz f&sub0; und die Phasengeschwindigkeit vp normiert ist. Die Kurve A zeigt die Beziehung, die durch die tatsächliche Messung erhalten wird, und die Kurve B zeigt die Beziehung, die durch Berechnung erhalten wird.
Wie vorstehend angegeben, ist es bei der herkömmlichen Wanderfeldröhre erforderlich, Streifen 27 an der Innenwand 26a des Wellenleiters 26 vorzusehen oder die Wand 26a über eine gewisse Länge zu verformen. Um konkret beispielsweise eine Breitband-Wanderfeldröhre zur Verwendung im Frequenzband von 4 GHz bis 12 GHz zu schaffen, ist es notwendig, daß der mittlere Radius der Wendel 21 ungefähr 1,5 mm ist, der Bohrungsdurchmesser der Streifen 27 ungefähr 2 mm ist, die Winkelperiodizität θt 40º bis 70º ist und die Winkeldicke der dielektrischen Träger 22 ungefähr 0,5 mm ist.
Mit diesen Werten wird die Winkeldicke der Streifen 27 ungefähr 1,5 mm. Somit ist es technisch möglich, jedoch industriell schwierig, drei Streifen 27 in Winkelabständen von 120º an gleichmäßig beabstandeten Orten und über einen Abstand von 200 mm oder länger anzuordnen.
Die Herstellung einer Verzögerungsleitung zur Verwendung im Millimeterband ist praktisch unmöglich, weil die Komponenten auf ungefähr die Hälfte der vorstehend gegebenen Abmessungen bearbeitet werden müssen.
Eine Breitband-Wanderfeldröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist in den Patent Abstracts der Japanischen JP-A-63218123 offenbart. Diese Röhre hat nichtmagnetische Zylinder und Polstücke die abwechselnd entlang der Längsachse der Röhre angeorndet sind, wobei die Innenwand der nichtmagnetischen Zylinder kleinere Durchmesser als die Polstücke haben und wobei sich in axialer Richtung Nuten erstrecken und in den nichtmagnetischen Zylindern ausgebildet sind, in welche axial sich erstreckende Wendeltragstangen eingesetzt sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Breitband-Wanderfeldröhre ohne Verwendung von Streifen zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Breitband-Wanderfeldröhre zu schaffen, die auch für die Verwendung im Millimeterband hergestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden durch eine Röhre gelöst, wie sie im Anspruch 1 definiert ist; die abhängigen Patentansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Erfindung.
Eine Breitband-Wanderfeldröhre gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Wellenleiter aus einer Anzahl von Polstücken und einer Anzahl von Abstandshaltern, die abwechselnd entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet sind. Die Innenwand des Wellenleiters hat eine Anzahl von Absätzen, die in Intervallen entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet sind. Bei der Breitband-Wanderfeldröhre gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Innenwand des Wellenleiters, der aus einer Anzahl von Polstücken und einer Anzahl von Abstandshaltern gebildet ist, eine Anzahl von Absätzen, die in Intervallen entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet sind. Daher wird eine äquivalente Wirkung zu derjenigen der herkömmlichen Streifen erzielt. Das heißt, daß eine Breitband-Wanderfeldröhre erhalten werden kann, ohne daß herkömmliche Streifen verwendet werden.
Die Breitband-Wanderfeldröhre gemäß der Erfindung verwendet auch keine Streifen und daher kann eine Breitband-Wanderfeldröhre zur Verwendung im Millimeterbandbereich hergestellt werden.
Damit die Erfindung leicht zur Wirkung gebracht werden kann, wird sie nun anhand der begleitenden Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine herkömmliche Wanderfeldröhre in schematischer Ansicht im Schnitt;
Fig. 2 ein erstes Beispiel der herkömmlichen Verzögerungsleitungen in schematischer Ansicht im Schnitt;
Fig. 3 ein zweites Beispiel für herkömmliche Verzögerungsleitungen in schematischer Ansicht im Querschnitt;
Fig. 4 ein drittes Beispiel einer herkömmlichen Verzögerungsleitung in schematischer Ansicht im Schnitt;
Fig. 5 ein viertes Beispiel einer herkömmlichen Verzögerungsleitung in schematischer Ansicht im Schnitt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung der Phasengeschwindigkeit und der Frequenz für eine herkömmliche Breitband-Wanderfeldröhre;
Fig. 7 das erste Beispiel der herkömmlichen Verzögerungsleitungen in schematischer Ansicht im Schnitt;
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Phasengeschwindigkeit und der Frequenz für die herkömmliche Breitband-Wanderfeldröhre;
Fig. 9 ein Wellenleiter für eine Verzögerungsleitung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung im Axialschnitt;
Fig. 10 das Polstück, das für den Wellenleiter gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird in schematischer Darstellung im Querschnitt;
Fig. 11 der Abstandshalter, der für den Wellenleiter gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird in schematischer Darstellung im Querschnitt;
Fig. 12 das Polstück, das für den Wellenleiter gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird in schematischer Darstellung im Axialschnitt;
Fig. 13 der Abstandshalter, der für den Wellenleiter gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird in schematischer Darstellung im Axialschnitt;
Fig. 14 ein Wellenleiter für eine Verzögerungsleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung im Axialschnitt; und
Fig. 15 der Abstandshalter, der in der Eingangsuntersektion angeordnet ist, welcher für den Wellenleiter gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird, in schematischer Darstellung im Querschnitt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Erste Ausführungsform

Eine Breitband-Wanderfeldröhre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Grundstruktur wie die der herkömmlichen gemäß Fig. 1. Daher ist die Beschreibung, die auf die gleiche Struktur bezogen ist, der Einfachheit halber weggelassen worden und es werden nur die gegenüber der herkömmlichen Struktur unterschiedlichen Strukturen im folgenden erläutert.
Die Wanderfeldröhre gemäß der ersten Ausführungsform ist mit einem Wellenleiter 56, wie in der Fig. 9 gezeigt, in der Wechselwirkungssektion 20 ausgerüstet. Der Wellenleiter 56 ist aus einer Anzahl von Polstücken 53 und einer Anzahl von Abstandshaltern 54 zusammengesetzt, die abwechselnd entlang der Achse der zylindrischen Vakuumhülle 1 angeordnet sind und die durch Löten verbunden sind. Die Polstücke 53 bestehen aus einem magnetischen Material. Die Abstandshalter 54 bestehen aus einem nichtmagnetischen Material.
Jedes der Polstücke 53 hat eine Kreisringform und umschließt einen annähernd zylindrischen Hohlraum. Jeder der Abstandshalter 54 hat ebenfalls eine Kreisringform und umschließt einen annähernd zylindrischen Hohlraum. Die Hohlräume der Polstücke 53 und diejenigen der Abstandshalter 54 sind verbunden, so daß dadurch der zylindrische Wellenleiter 56 gebildet wird.
Eine Anzahl von Permanentmagnetstücken 55, die eine Kreisringform haben, sind außerhalb der jeweiligen Abstandshalter 54 angeordnet. Anders ausgedrückt, sind die Magnetstücke 55 in regelmäßigen Abständen entlang der Achse des Wellenleiters 56 angeordnet. Die Magnetstücke 55 und die Polstücke 53 erzeugen ein fokussierendes Magnetfeld, das den Elektronenstrahl EB fokussiert, welcher durch den Wellenleiter 56 wandert.
Ähnlich wie bei der in Fig. 1 gezeigten, herkömmlichen Röhre, ist in dem Wellenleiter 56 koaxial zu diesem eine leitfähige Wendel 51 vorgesehen, die eine Verzögerungsleitung bildet. Die Wendel 51 besteht aus einem Metall, wie beispielsweise Molybdän (Mo) oder Wolfram (W). Die Wendel 51 wird durch drei dielektrische Träger 52 gehalten, die zwischen der Wendel 51 und der Innenwand des Wellenleiters 56 angeordnet sind. Die Träger 52, die die Form einer geraden Stange haben, erstrecken sich entlang der Achse der Wendel 51 vom einen Ende der Wendel 51 zu deren anderem Ende.
Beide Enden der Wendel 51 stehen an der Vakuumhülle 1 nach außen vor. Der Wendel 51 wird über ihr eines Ende ein Mikrowellen-Eingangssignal zugeführt. Das Eingangssignal wird in der Wechselwirkungssektion 20 infolge der Wechselwirkung zwischen dem wandernden Elektronenstrahl EB und dem RF- Feld, das durch das Eingangssignal verursacht wird, verstärkt, und dann wird es am anderen Ende abgenommen.
Wie in den Fig. 10 und 12 gezeigt, hat jedes der Polstücke 53 an jedem Ende zwei Umfangsnuten oder Vertiefungen 53c. Die Innenfläche 53a des Stückes 53 hat einen relativ kleinen Durchmesser Dp1. Die Innenfläche 53b des Stückes 53, die der Boden der Nut 53c ist, hat einen relativ großen Durchmesser Dp2.
Ähnlich wie in den Fig. 11 und 13 gezeigt, hat jeder Abstandshalter 54 in regelmäßigen Abständen entlang der Achse des Abstandshalters 54 zwei Umfangsnuten oder Vertiefungen 54c. Die Innenfläche 54a des Abstandshalters 54 hat einen relativ kleineren Durchmesser ts1, wobei DS1 = Dp1. Die Innenfläche 54b des Abstandshalters 54, die der Boden der Nut 54c ist, hat einen relativ größeren Durchmesser DS2, wobei Ds2 = Dp2·
Bei der Wanderfeldröhre gemäß der ersten Ausführungsform wird, da die Nuten 53c und 54c entlang der Achse des Wellenleiters 56 periodisch angeordnet sind und dadurch eine Anzahl von Absätzen an der Innenwand des Wellenleiters 56 bilden, ein äquivalenter Effekt zu demjenigen der herkömmlichen Streifen erzielt. Als ein Ergebnis kann eine Breitband-Wanderfeldröhre erzielt werden, ohne daß herkömmliche Streifen verwendet werden.
Auch die Breitband-Wanderfeldröhre gemäß der ersten Ausführungsform verwendet keine Streifen, und daher kann eine Breitbandwanderfeldröhre zur Verwendung im Millimeterbandbereich hergestellt werden.
Als nächstes wird der Grund dafür, warum ein äuqivalenter Effekt zu demjenigen der herkömmlichen Streifen in der Röhre gemäß der ersten Ausführungsform erzielt wird, erläutert.
Der äquivalente Effekt tritt infolge der Hohlräume auf, die durch die Absätze erzeugt sind.
Bei der herkömmlichen mit Streifen versehenen Röhre ist der Wellenleiter in drei Sätze vier unterschiedlicher Bereiche R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; unterteilt, die in Winkelabständen von 120 angeordnet sind, wie dies in der Fig. 7 gezeigt ist. Im Bereich R&sub1; existiert der Streifen und daher ist der Innendurchmesser der Bohrung relativ klein. Im Bereich R&sub2; existieren kein Streifen und kein Träger und daher ist der Innendurchmesser der Bohrung relativ groß. Im Bereich R&sub3; existiert der Träger. Im Bereich R&sub4; existieren kein Streifen und kein Träger und daher ist der Innendurchmesser der Bohrung relativ groß, was mit dem Bereich R&sub2; identisch ist.
Für vorgegebene Streifenabmessungen wurde mit dem Computer die Phasengeschwindigkeit eines durch die Wechselwirkungssektion 20 wandernden Feldes für Frequenzen, die die Beziehung gemäß Fig. 8 schaffen, simuliert. Aus der Fig. 8 ist zu ersehen, daß in Abhängigkeit von dem gewählten Wert (av/a) bei Änderung der Frequenz die Phasengeschwindigkeit im wesentlichen gleichförmig gestaltet werden kann, und daher kann das Breitband-Funktionvermögen geschaffen werden. Diese Tendenz hängt auch von dem gewählten Wert der Winkelperiodizität θt des Streifens ab.
Bei dieser Technik wird die Verzögerungsschaltung, welche die Streifen enthält, als ein Modell behandelt, in welchem die Wendel entlang einer linearen Linie entwickelt ist, und die Wendelträger parallel zur linearen Linie bezogen auf das elektromagnetische Feld angeordnet sind, welche entlang der Wendel wandern, wobei sie drehen.
Auf der Basis dieses Konzeptes oder dieser Technik kann ein Modell, bei dem Polstücke und Abstandshalter mit variierenden Bohrungsdurchmessern entlang der Wendellinie der Wendel angeordnet sind, als das gleiche Modell behandelt werden. Anders ausgedrückt, ob Polstücke und Abstandshalter mit variierenden Bohrungsdurchmessern in radialer Richtung des Wellenleiters oder in axialer Richtung desselben angeordnet sind, sind beide Strukturen einander äquivalent.
Die vorliegende Erfindung verwendet dieses Prinzip und daraus folgt, daß die gleichen Effekte wie bei der herkömmlichen Röhre erzielt werden können.
Die optimalen Abmessungen der Absätze sind wie folgt: Bei den herkömmlichen Röhren, die Streifen verwenden, kann die Wahl des genauen Bohrungsdurchmessers der Streifen eine gleichförmige Phasengeschwindigkeit bezogen auf die Frequenz schaffen, wie dies in der Fig. 8 gezeigt ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist andererseits die Verringerung des Bohrungsdurchmessers mittels der konvexen Absätze äquivalent dem Senken des Bohrungsdurchmessers durch die Streifen bei der herkömmlichen Ausführungsform. Wenn der Streifen eine Winkelperiodizität von θt von 60º hat, muß eine Breite gleich der Steigungshöhe der Wendel multipliziert mit (60º/360º) für den konvexen Absatz bei der vorliegenden Erfindung geschaffen werden.
Der kleinere Bohrungsdurchmesser muß so spezifiziert werden, daß er ungefähr das 1,5 bis 2-fache des mittleren Radius der Wendel 51 beträgt, so daß die Phasengeschwindigkeit bezogen auf die Frequenz im wesentlichen gleichförmig ist, während der größere Bohrungsdurchmesser das 2 bis 3- fache des mittleren Radius der Wendel 51 sein muß. Die Gründe dafür, warum solche kleineren und größeren Bohrungsdurchmesser spezifiziert sind, liegen darin, daß, wenn der größere Bohrungsdurchmesser die vorstehend genannte obere Grenze überschreitet, der erforderliche Bohrungsdurchmesser des den Elektronenstrahl fokussierenden Magneten 55 steigt, woraus resultiert, daß das erforderliche Magnetfeld nicht erzielt wird und damit das Fokussieren des Elektronenstrahls schwierig ist, und daß, wenn der kleinere Bohrungsdurchmesser unterhalb der unteren Grenze liegt, die Impedanz der Wechselwirkungssektion 20 sinkt, woraus resultiert, daß die Effizienz der Mikrowellenröhre gesenkt wird.
Die Polstücke 53 bestehen vorzugsweise aus Eisen und sind ungefähr halb so dick wie die Abstandshalter 54, die aus einem nichtmagnetischen Material bestehen. Zusätzlich ist die Dicke der Polstücke 53 und diejenige der Abstandshalter 54 vorzugsweise so lange minimiert, bis das genaue Magnetfeld zum Fokussieren erhalten werden kann.

Zweite Ausführungsform

Eine Breitband-Wanderfeldröhre gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 14 und 15 gezeigt.
Der Unterschied der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform besteht darin, daß nur der Wellenleiter 56 für die Ausgangsuntersektion 20b der Wechselwirkungssektion 20 die Absätze enthält, während ein Wellenleiter 66 für die Eingangsuntersektion 20a keine Absätze enthält. Der Wellenleiter 66 hat herkömmliche Streifen (nicht dargestellt). Die übrige Struktur ist die gleiche wie die bei der ersten Ausführungsform.
Demgemäß ist die zweite Ausführungsform äquivalent einer Röhre, die erhalten wird, wenn die vorliegende Erfindung bei einer mit Streifen versehenen Wanderfeldröhre verwendet wird.
Bei der zweiten Ausführungsform kann der gleiche Vorteil wie der bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Obwohl die bevorzugten Formen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist klar zu ersehen, daß Modifikationen für den Fachmann denkbar sind, ohne daß von dem Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Patentansprüchen definiert, abgewichen wird.

Claims

1. Breitband-Wanderfeldröhre mit:

einem Wellenleiter (56, 66) aus einer Anzahl von Polstücken (53, 63) und einer Anzahl von Abstandshaltern (54, 64), die abwechselnd entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet sind,

einer Wendel (51, 61), die in dem Wellenleiter entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet ist, und

einem Wendelträger (52, 62) zum Tragen der Wendel, wobei der Wendelträger zwischen der Innenwand des Wellenleiters und der Wendel angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Innenwand des Wellenleiters eine Anzahl von Umfangsabsätzen (53c, 54c) aufweist, die in Intervallen entlang der Achse des Wellenleiters angeordnet sind,

wobei die Umfangsabsätze durch nach außen eingerückte Bereiche oder nach innen vorstehende Bereiche gebildet sind, die auf den Innenflächen der Polstücke (53) und solchen der Abstandshalter (54) gebildet sind.

2. Föhre nach Anspruch 1, wobei der Wellenleiter in einen ersten Teil (20a) für einen Eingabe-Unterabschnitt und einen zweiten Teil (20b) für einen Ausgabeunterabschnitt unterteilt ist und wobei nur der zweite Teil (20b) die Absätze aufweist.

3. Röhre nach Anspruch 1, wobei die Innenflächen der Polstücke (53, 63) im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die Innenflächen der Abstandshalter (54) aufweisen und wobei die nach außen eingerückten Bereiche oder die nach innen vorstehenden Bereiche der Polstücke im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Abstandshalter aufweisen.