DE69917362T2

DE69917362T2 - Elektronenstrahlröhre

Info

Publication number: DE69917362T2
Application number: DE69917362T
Authority: DE
Inventors: Steven Nr. Great Dunmow Essex Bardell; Steven Chelmsford Essex Aitken
Original assignee: e2v Technologies UK Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: GB2335787A; GB2335787B; GB9806129D0; CN1237776A; EP0945891B1; GB9906649D0; US6407495B1; DE69917362D1; CN1155044C; CA2266230A1; DK0945891T3; EP0945891A1; CA2266230C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronenstrahlröhren und im Besonderen jene zur Verwendung beim Verstärken eines Hochfrequenzsignals, zum Beispiel zur Verwendung in einem Induktivausgangsröhrenverstärker (IOT-Verstärker).
In einer Induktivausgangsröhre (IOT) wird ein Hochfrequenzeingangssignal über einen Eingangshohlraum an den Bereich zwischen einer Kathode und einem angrenzenden Gitter einer Elektronenkanone angelegt, um den an der Kathode erzeugten Elektronenstrahl zu modulieren. Ein verstärktes Hochfrequenzausgangssignal wird von einem Ausgangshohlraum eingekoppelt. Unsere vorherige Patentbeschreibung GB 2.283 853 B beschreibt eine IOT, in der ein Teil des Vakuumröhrenkolbens um die Elektronenkanone bildende Keramikwand auch in RF-Drosseln, die sich zwischen einem Teil des Eingangshohlraums in dem Vakuumröhrenkolben und einem Teil von ihm außerhalb des Vakuumröhrenkolbens befinden, enthalten ist.
Erfindungsgemäß ist eine Elektronenstrahlröhre zur Verwendung beim Verstärken eines Hochfrequenzsignals vorgesehen, umfassend: einen Vakuumröhrenkolben, der eine Elektronenkanone enthält, wobei der Vakuumröhrenkolben einen Keramikzylinder hat, der zwei geradseitige Abschnitte mit einem konischen Abschnitt dazwischen hat, wobei die geradseitigen Abschnitte Teil einer RF-Drosselvorrichtung bilden.
Die Verwendung der Erfindung erleichtert das Anbringen des äußeren Teils eines Hochfrequenz-Resonanzhohlraums an der Röhre und ermöglicht das leichte Herstellen guter elektrischer Verbindungen. Die Konfiguration des Keramikzylinders macht es möglich, dass die Röhre einfach in ihre Lage in einem hohlraumbildenden Teil hineinfallen gelassen wird, anstatt dass, wie bei Anordnungen vom Stand der Technik, die Hohlraumteile genau passend am Vakuumröhrenkolben angebracht werden müssen.
Vorzugsweise befindet sich auf der Außenfläche der geradseitigen Abschnitte eine Metallisierung. Die Metallisierung kann die Außenfläche der geradseitigen Abschnitte nur teilweise oder vollständig bedecken. Die Metallisierung kann eine größere Fläche bedecken, als zum Anstoßen an den Berührungsteil des hohlraumbildenden Teils notwendig ist, um Toleranzbedingungen zu lockern, da eine gute elektrische Verbindung auch dann noch erzielt wird, wenn die axiale Ausrichtung der miteinander zu verbindenden Bauteile nicht vollständig korrekt ist. Die Metallisierung auf der Außenfläche kann an sich eine Platte der RF-Drosselvorichtung bilden oder an einen Metallbauteil anstoßen, sodass sie zusammen als eine Platte wirken. Alternativ kann die Metallisierung weggelassen werden und ein Metallbauteil an einem geradseitigen Abschnitt oder an beiden angelötet werden.
Vorzugsweise ist die Innenfläche der geradseitigen Abschnitte des Keramikzylinders metallisiert. Es kann aber auch ein Metallbauteil an einem davon oder an beiden angelötet sein.
Die Metallisierung kann auch an den Innen- und/oder Außenflächen des Keramikzylinders entlang neben den geradseitigen Abschnitten verlaufen. Zum Beispiel kann sich die Metallisierung auf den äußeren und/oder inneren geradseitigen Abschnitten fortsetzen, um auch einen Teil der Fläche des konischen Abschnitts zu bedecken. Dies führt zu einer längeren RF-Drossel oder -Drosseln, was eine weitere Verringerung der durch die Drossel passierenden RF-Energiemenge ergeben kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Keramikzylinder eine Wand von im Wesentlichen einheitlicher Dicke entlang ihrer Länge. In einigen Ausgestaltungen kann die Dicke aber variieren. Nur die Außenfläche des Keramikzylinders kann konisch sein, während sein Innendurchmesser an der Länge des konischen Abschnitts entlang konstant bleibt, sodass sich die Wanddicke ändert.
Vorzugsweise nimmt der Durchmesser des konischen Abschnitts in der Richtung zu, in der sich Elektronen des Elektronenstrahls bewegen.
In einer vorteilhaften Anordnung befindet sich am Inneren des Keramikzylinders entlang eine Metallisierung, um Verbindungen zu einer Elektrode oder Elektroden der Elektronenkanone herzustellen.
Die Elektronenstrahlröhre kann in einem IOT-Verstärker enthalten sein, die Erfindung kann aber auch in anderen Arten von Vorrichtungen zur Anwendung kommen.
Im Folgenden werden nun einige mögliche Ausführungsarten der Erfindung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre und
2 einen Teil einer anderen erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre.
Ein IOT-Verstärker, wobei auf 1 Bezug genommen wird, hat eine Elektronenstrahlröhre, die eine Elektronenkanone 1 mit einer Kathode 2 und einem davor befindlichen Steuergitter 3 enthält. Eine Fokussierungselektrode 4 wird auf dem Gitterträger 5 getragen.
Der Vakuumröhrenkolben der Röhre hat einen Keramikzylinder 6, der die Elektronenkanone 1 umgibt und entlang der Längsachse X-X damit koaxial ist. Der Keramikzylinder 6 hat geradseitige Abschnitte 7 und 8, wo der Durchmesser des Zylinders in seiner axialen Richtung einheitlich ist, mit einem dazwischenliegenden konischen Abschnitt 9, dessen Durchmesser in der Richtung größer wird, in der sich während des Betriebs der Röhre Elektronen von der Kathode bewegen. Der geradseitige Abschnitt 8 nahe dem Gitterträger 5 hat daher einen größeren Durchmesser als dieser Abschnitt 7 am Kathodenträger. Die Innenfläche des Keramikzylinders 6 ist an 10 und 11 um die geradseitigen Abschnitte herum metallisiert. Desgleichen ist die Außenfläche an den Abschnitten 7 und 8 an 12 und 13 metallisiert.
Ein Hochfrequenz-Resonanzeingangshohlraum 14 wird teilweise von einem ringförmigen hohlraumbildenden Metallteil 15 definiert, das um die Außenseite des Keramikzylinders 6 angeordnet ist und so positioniert ist, dass die Innenwand 15A des ringförmigen hohlraumbildenden Teils 15 an die Metallisierung 12 auf der Außenfläche des geradseitigen Abschnitts 7 angenzend angebracht ist und die Außenwand 15B mit der Metallisierung 13 auf der Außenfläche des geradseitigen Abschnitts 8 verbunden ist. Desgleichen ist im Vakuumröhrenkolben Teil des Kathodenträgers 16 mit der Metallisierung 10 auf der Innenfläche des geradseitigen Abschnitts 7 verbunden und der Gitterträger 5 ist elektrisch und mechanisch mit der Metallisierungsschicht 11 auf der Innenfläche des geradseitigen Abschnitts 8 verbunden. Der konische Abschnitt 9 des Keramikzylinders 6 dient als Fenster für angelegte Hochfrequenzenergie, die über die Koppelschleife 14 in den Eingangshohlraum 17 eingekoppelt wird, um zum Kathoden-/Gitterbereich gelenkt zu werden. Der Eingangshohlraum 14 kann als ein „äußerer" Hohlraum bezeichnet werden, weil er teilweise von einem hohlraumbildenden Teil 15 definiert wird, das sich außerhalb des Vakuumröhrenkolbens befindet, der den Keramikzylinder 6 aufweist. Wegen der konischen Geometrie des Zylinders 6 kann das hohlraumbildende Teil 15 leicht aus der Röhre entfernt werden, um Wartung oder Reparatur zuzulassen. Im Gebrauch wird der hohlraumbildende Teil 15 auf Erdpotential gehalten, während an der Kathode 2, dem Gitter 3 und der Fokussierungselektrode 4 relativ hohe Potentiale in der Größenordnung von Kilovolt anliegen.
Die Anordnung hat auch einen Ausgangshohlraum 18 und ein Kopplungsmittel 19, über das ein verstärktes Hochfrequenzsignal aus der Anordnung ausgekoppelt wird.
Die geradseitigen Abschnitte 7 und 9 bilden zusammen mit der Metallisierung 10, 11, 12 und 13 auf ihren Flächen Teil der RF-Drosselvorrichtung. Dies verhindert das Auslecken von Hochfrequenzenergie aus dem Eingangshohlraum 1, während es Gleichstromisolierung von Bauteilen innerhalb des Vakuumröhrenkolbens gewährt. In anderen Ausgestaltungen, in denen die Keramikflächen keine Metallisierung aufweisen, können vom hohlraumbildenden Teil 15 getragene Berührungsteile in der RF-Drosselvorrichtung enthalten sein, es ist aber weniger wahrscheinlich, dass dies gute elektrische Verbindungen ergibt.
Die Innenfläche des Keramikzylinders 6 hat eine separate Metallisierungsbahn 20 (als gestrichelte Linie dargestellt), über die ein elektrisches Potential an die Kathode 2 angelegt wird.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann. die Metallisierung 10, 11, 12 oder 13 so erweitert sein, dass sie auch Teil des konischen Abschnitts 9 bedeckt, während sie noch ein ausreichend großes Fenster zum Leiten von Hochfrequenz durch ihn bereitstellt. Teil des konischen Abschnitts 9 ist somit auch als Teil der RF-Drossel oder -Drosseln eingebunden. Außerdem oder alternativ kann die Metallisierung 10, 11, 12 oder 13 auch entlang einem Teil des Keramikzylinders 6 daran angrenzend und nicht Teil des dazwischenliegenden konischen Abschnitts 9 bildend fortgesetzt sein. Diese Erweiterungen und Fortsetzungen der Metallisierungen vergrößern die Länge der RF-Drossel oder -Drosseln. In noch weiteren Ausgestaltungen kann die sich über den konischen Abschnitt 9 erstreckende Metallisierung durch ein daran angelötetes Metallbauteil ersetzt sein, dies ist aber wahrscheinlich schwieriger anzufertigen.
Eine weitere Elektronenstrahlröhre, mit Bezug auf 2, ist ähnlich der in 1 gezeigten, in dieser Ausgestaltung hat der Keramikzylinder 21 aber einen konischen Abschnitt 22, bei dem der Außendurchmesser des Keramikzylinders 21 über die an 23 gezeigte axiale Länge in der Richtung des Elektronenstrahls zunimmt, sein Innendurchmesser aber konstant bleibt. Die Dicke der Keramikwand ist daher nicht einheitlich. Die Innenfläche des Keramikzylinders hat einen Grat oder Absatz 24 zum Anbringen des Gitterträgers 25. Auch in dieser Ausgestaltung erstrecken sich die Metallbauteile der RF-Drosseln 26 und 27 über die geradseitigen Abschnitte 28 und 29 hinaus.
Translator's note:

Column 3, lines 4/5: ..coupled into the input cavity 17 via coupling loop 14 to be..
The reference numerals for input cavity and coupling loop seem to have been mixed up. Very probably it should read: ..coupled into the input cavity 14 via coupling loop 17 to be..
However, the German translation copies the numerals as they are in the English text.

Claims

Elektronenstrahlröhre zur Verwendung beim Verstärken eines Hochfrequenzsignals, umfassend: einen Vakuumröhrenkolben, der eine Elektronenkanone (1) enthält, wobei der Vakuumröhrenkolben einen Keramikzylinder (6; 21) hat, der zwei geradseitige Abschnitte (7, 8) mit einem konischen Abschnitt (9, 22) dazwischen hat, wobei die geradseitigen Abschnitte Teil einer RF-Drosselvorrichtung (26, 27) bilden.
Röhre nach Anspruch 1 und mit Metallisierung (12) auf der Außenfläche von wenigstens einem der geradseitigen Abschnitte.
Röhre nach Anspruch 1 oder 2 und mit Metallisierung (11) auf der Innenfläche von wenigstens einem der geradseitigen Abschnitte.
Röhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der der konische Abschnitt in der HF-Drosselvorrichtung enthalten ist.
Röhre nach Anspruch 4 und mit Metallisierung auf der Außen- und/oder Innenfläche des konischen Abschnitts.
Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Keramikwand an den geradseitigen Abschnitten und dem konischen Abschnitt eine im Wesentlichen einheitliche Dicke hat.
Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Durchmesser des konischen Abschnitts in der Richtung zunimmt, in der sich die von der Elektronenkanone emittierten Elektronen bewegen.
Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit Metallisierung auf der Innenfläche des Keramikzylinders, über die elektrische Spannungen an eine Elektrode oder Elektroden der Elektronenkanone angelegt werden.
Röhrenanordnung mit einer Röhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Hochfrequenz-Resonanzhohlraum-bildenden Teil, das um den Keramikzylinder herum angeordnet ist und seine geradseitigen Abschnitte berührt.
Röhrenanordnung nach Anspruch 9, bei der das hohlraumbildende Teil die Metallisierung an der Außenfläche der geradseitigen Abschnitte berührt.
Hochfrequenz-Resonanzhohlraum-bildendes Teil, das eine Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und das ferner eine Innen- und eine Außenwand, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Röhre sind, wenn das Teil an der Röhre befestigt ist, und eine erste und eine zweite Wand aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Röhre sind, wenn das Teil an der Röhre befestigt ist, wobei die erste und die zweite Wand jeweils eine zentrale Öffnung mit einem Durchmesser haben, der dem Außendurchmesser des Keramikzylinders an betreffenden der geradseitigen Abschnitte entspricht.
Induktivausgangsröhrenverstärker (IOT-Verstärker) mit einer Elektronenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8.