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Hochfrequenzzuführung zu einem wendelförmigen Wellenleiter mit Hilfe
einer Lecherleitung In .der Dezimeter- und Zentimetertechnik ist die Verwendung
wendelförmiger Wellenleiter zur Fortleitung der Hochfreduenzener:gie sehr verbreitet,
so z. B. in Spulenantennen und in Wanderfeldwendelröhren. Es ist dabei gelungen,
zwischen einer Zuführung nach Art der Lecherleitung und einer Wendel Übergänge zu
erhalten, die für einen großen. Teil der Anwendungen genübend breitbandig sind bei
noch technisch zulässigen Grenzen für die Reflexion des Signals an der Übergangsstelle.
Die bekannten Anordnungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß sie meist unbefried,igend
arbeiten, wenn die Lecherleitung auf einem möglichst kurzen Weg zu Schaltelementen
führen soll, die notwendigerweise an die Achse der Wendel gebunden sind, wie das
z. B. bei der Herstellung eines Rückkopplungsweges bei der Wanderfeldwendelröhre
oder bei Koppelleitungen in Filtern, die aus Wendeln aufgebaut sind, der Fall ist.
Derartige Leitungen müssen meist so kurz wie irgend möglich ausgeführt werden, wenn
die damit durchgeführten Kopplungen breitbandige Eigenschaften haben sollen. Das
üblichste Verfahren zur Herstellung der Rückkopplung bei einer Wanderfeldwendelröhre
besteht z. B. darin, daß senkrecht am Wendelanfang und Wendelende je eine Ankopplung
durchgeführt wird, die zu je einer Anschlußbuchse führt, zwischen die dann meist
von außen ein koaxiales Kabel geschaltet wird:. Bei anderen Anordnungen ist am Anfang
und am Ende
der Wendel ein nach außen abgeschlossener Auskoppelraum
vorhanden. An diesen: Koppelraum wird dann von außen parallel zur Wendelachse eine
koaxiale Hochfrequenzleitung geführt. Solche Rückkopplungswege sind naturgemäß relativ
lang.
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Die Erfindung betrifft nun derartige Hochfrequenzzuführungen zu einem
wendelförmigen Wellenleiter mit Hilfe einer Lecherleitung. Erfindungsgemäß wird
unmittelbar anschließend arn den Übergang zwischen Wendel und Lecherleitung die
Lecherleitung längs einer Strecke, die größer als das Einfache der axialen Wellenlänge
(2,z) auf .der Wendel ist, parallel oder nahezu parallel zur Wendelachse in einem
Abstand von der Wendel geführt, der kleiner ist als das Doppelte der axialen Wellenlänge
(@z) auf der Wendel. Die Führung der Lecherleitung in so starker Wendelnähe bewirkt
bereits eine Änderung des Wellenwider-Standes des wendelförmigen Wellenleiters.
Durch die Parallelführung wird jedoch erreicht, daß die Wellenwiderstandsänderung
homogen längs der Wendel ist, so :daß Reflexionen vermieden werden. Nur am Ende
:der Lecherleitung ist eine sprungartige Veränderung der- Hochfrequenzwiderstände
unvermeidlich. Durch die Führung- der Lecherleitung in Wendelnähe wird jedoch erreicht,
daß der .durch das Ende der Lecherleitung hervorgerufene Feldverteilungssprung so
dicht mit dem Feldsprung .durch das Wendelende vereinigt wird, daß infolge der kurzen
Dimensionen für das notwendige Übergangsstück der Übergang bei geeigneter Wahl .der
Parameter genügend breitbandig gemacht werden kann. In vielen Fällen, so. z. B.
bei Wänderfeldwendelröhren, ist die Wendel meist noch von einem koaxialen, leitenden
Zylinder umgeben, der dann im allgemeinen die Magnetfeldwicklung trägt: In solchen
Fällen ist es zweckmäßig, den gesamten Übergang einschließlich der parallel zur
Wendel verlaufenden Lecherleitung in. den Raum zwischen diesem Zylinder und der
Wendel zu legen. Es läßt sich :dann der Übergang fest mit der Röhrd verbinden, so
daß er mit dieser zusammen ausgewechselt werden kann. Die Koppelwege zwischen Teilern
derselben Röhren können :dann zu festen Bestandteilen .der Röhre gemacht werden.
Als Leeherleitung können dabei handelsübliche koaxiale Kabel verwendet werden. Für
Rückkopplungsleitungen in Wanderfeldwendelröhren läßt sich der Aufbau noch dadurch
vereinfachen, daß die gesamte, nach den obigen Anweisungen hergestellte Rückkopplungsleitung
mit in das Vakuumgefäß der Röhre eingebaut wird.
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Eine andere Ausführungsform nach der Erfindung für den Rückkopplungsweg
besteht darin, den die Wendel umgebenden Zylinder selbst als einen Pol der Lecherleitung
zu verwenden. Als zweiter Pol der Lecherleitung :dient dann ein Leiter, der im dichten;
Abstand vom Zylinder parallel zu diesem geführt wird.
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Durch geeignete Wahldes Durchmessers und des Abstandes dieses zweiten
Pols von der Wendel ist die Möglichkeit :gegeben, :den: Wellenwiderstand der Koppelleitung
auf den für den jeweiligen: Über- j gang günstigen Wert einzustellen. Wenn dieser
Abstand stetig einstellbar ist, läßt sich .der Wellenwiderstand auch noch während
des Betriebes optimal einstellen.
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Für die weitere Ausgestaltung :des Überganges zwischen der Lecherleitung
und der Wendel kann von bereits bekannten Erkenntnissen für solche Übergänge Gebrauch
gemacht werden unter besonderer Berücksichtigung der Tatsache, daß im vorliegenden
Fall solche Übergänge angewendet werden können, deren elektrische Längen noch relativ
klein zur Wellenlänge sind. Als zweck-, mäßig hat es sich in manchen Fällen erwiesen,
den einen Pol der Lecherleitun:gg in einen Leier enden. zu lassen, der in der Nähe
des auszukoppelnden Wellenendes längs eines relativ kurzen Stückes, so z. B. etwa
längs einer Windung der Wendel, in die Nähe -der Wendel führt, ohne jedoch die Wendel
zu berühren oder mit ihr einen hochfrequenzmäßigen Kurzschluß zu bilden. Das Hochfrequenzfeld
soll vielmehr durch diese Leiter nur in bestimmter Stärke in Wendelnähe aufrechterhalten
werden. Es zeigt sich, daß die Entfernung zwischen diesem Leiter und der Wendel
immer kleiner sein mußi als ein Viertel der axialen Wellenlänge (@z) der Welle bei
der Ausbreitung auf der Wendel. Das Wendelende selbst ist dabei zweckmäßig auf dem
kürzesten Weg hochfrequenzmäßig möglichst widerstandslos mit :dem anderen Pol der
Lecherleitung zu verbinden,. Das kann dann entweder mit einer kurzen galvanischen
Verbindung geschehen oder durch einen genügenden kapazitiven Kurzsehluß. Bei Verwendung
einer koaxialen Lecherleitun:g hat es sich z. B. als zweckmäßig erwiesen, den Innenheiter
auf kürzestem Wege galvanisch mit dem Wendelende zu verbinden und den Außenleiter
auf einer metallischen Scheibe enden zu lassen, die d-ie Wendel koaxial umgibt und
damit senkrecht zur Achse oder Wendel und zur koaxialen Zuführung steht. Die Bohrung
der Scheibe für den Wendeldurchtritt und der Abstand der Scheibe vom Wendelende
werden so gewählt, daß die Feld.-verteilung auf der koaxialen Leitung allmählich
in die charakteristische Feldverteilung auf einem wendelförmigen Wellenleiter übergeht.
Es hat sich dabei gezeigt; :daß durch die geeignete Wahl von Abstand und Durchmesser
der Blenden Unterschiede zwischen dem Wellenwiderstand der koaxialen Leitung und
dem Wellenwiderstand der Wendel ausgeglichen werden können, jedoch dürfen diese
Wellenwiderstandsunterschiede nicht beliebig groß, werden. Wenn das Wellenwi:derstandsverhältnis
größer als etwa r : 3 bzw. 3 : r wird, gelingt es mit den angegebenen Mitteln meist
nicht mehr, in einem genügend großen Wellenbereich einen. technisch befriedigenden
reflexionsfreien Übergang zu erzielen.
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Es ist nicht immer gefordert, die Hochfrequenzzuführung zu einer Wendel
gerade am Wendelende auszuführen. Es kommen vielmehr auch Fälle vor, in denen die
Zuführung zu einem beliebigen Punkt einer homogenen Wendel erfolgen muß" wobei :dieser
Punkt z. B. auch noch im Betrieb veränderbar sein soll. Auch in. solchen Fällen:
ist die erfindungsgemäße
Zufiillru_i - zu einer Wendel mit Vorteil
verwendbar. Dabei macht jedoch die meist erforderliche nahezu widerstandslose Verbindung
zwischen -dem einen Pol der Lecherleitungszuführung und der Wendel Schwierigkeiten.
So ist, es z. B. nicht möglich, mit einer in eine Röhre eingebauten Wendel eine
örtlich veränderbare galvanische Verbindung herzustellen. Um auch in solchen Fällen
die erfindungsgemäße Zuführung verwenden zu können, erfolgt die hochfrequenzmäßig
nahezu widerstandslose Verbindung zweckmäßig über eine relativ kleine zusätzliche
Resonanzwendel, die mit dem wendelförmigen Wellenleiter möglichst fest gekoppelt
ist. Eine solche feste Kopplung läßt sich leicht erzielen, indem .die Resonanzwendel
koaxial oder nahezu koaxial zum wendelförmigen Wellenleiter angeordnet wird. Besonders
fest wird die Kopplung, wenn die Resonanzwendel einen Wicklungssinn hat, der dem
Wicklungssinn des wendelförmigen Wellenleiters entgegengerichtet ist, denn auf diese
Weise wird das Ouerfeld zwischen den beiden Wendeln stark vergrößert. Es ist zweckmäßig,
die Resonanzwendel möglichst kurz zu machen, da dann die Selektivität verkleinert
wird. Vorteilhaft haben sich solche Resonanzwendeln bewährt, deren Drahtlänge etwa
innerhalb des Faktors 2 gleich der Vakuumwellenlänge der zu übertragenden Hochfrequenz
ist. Die Steigung der Resonanzwendel ist dabei zweckmäßig so zu wählen, daß die
Phasengeschwindigkeit auf der Resonanzwendel allein etwa innerhalb des Faktors 2
mit der Phasengeschwindigkeit auf der Wendel übereinstimmt, da so die festeste Kopplung
erhalten wird. Die Zuführung zur Resonanzwendel kann z. B. durch eine metallische
Scheibe bewirkt werden, die mit dem die Wendel umgebenden metallischen Zylinder
fest verbunden wird. Die Resonanzwendel selbst kann: dann zweckmäßig zwischen dieser
Scheibe und er Heranführung des zweiten Pols der Lecherleitung in der Nähe der Wendel
angeordnet werden.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Wanderfeldwendelröbre
in schematischer Weise dargestellt. i ist die beispielsweise aus Glas oder OOuarz
bestehende Vakuumhülle einer Wanderfeld:wendelröbre für Schwingungserzeugung. Um
günstige Betriebswerte erreichen zu können, enthält die Röhre außer der Wendel 2,
die zur Erregung :der Schwingung dient, noch eine weitere Wendel 3 zur Auskopplung
der Leistung. Der aus der Elektronenkanone q. stammende Elektronenstrahl 5 geht
zuerst durch die Wendel 2, dann durch die Wendel 3 und landet schließlich auf dem
Auffänger 6. Um mit Hilfe der Verstärkung in der Wendel 2 eine Schwingung zu bewirken,
erhält diese Wendel einen Rückkopplungsweg von ihrem Ende zu ihrem Anfang. Im vorliegenden
Fall wird ein äußerer Rückkopplungsweg gewählt, der in seinem Hauptteil aus dem
Leiter 7 besteht, der sich in einem geringen Abstand von dem metallischen Zylinder
8 befindet, der die Wendeln koaxial umgibt. Der Leiter 7 bildet so mit dem Zylinder
8 zusammen eine Doppelleitung, die unmittelbar anschließend an den Übergang zwischen:
Wendel und Lecherleitung längs einer Strecke, die größer als .das Einfache der axialen
Wellenlänge (2z) auf der Wendel ist, parallel oder nahezu parallel zur Wendelachse
in einem Abstand von der Wendel geführt wird, :der kleiner ist als das Doppelte
der axialen Wellenlänge (2z) auf der Wendel. Das Ende 9 der Wendel 2 ist über den
Leiter io und die Blende ii an diese Doppelleitung angeschlossen und der Anfang
12 der Wendel 2 in analoger, Weise über den Leiter 13 und die Blende 14.. Im allgemeinen
ist für beide Ankopplungen eine möglichst geringe Reflexion über einen möglichstgroßenFrequenzbereich
erwünscht. Um dieses zu erreichen, werden nach bekannter Methode erstens die Öffnungsdurchmesser
15 'und 16 der Blenden und- zweitens die Abstände der verschiebbaren Blenden vom
Wendelanfang bzw. vom Wendelende auf einen optimalen Wert eingestellt. Im vorliegenden
Falle ist noch zur Feinabstimmung der Ankopplungen von der Mög-
lichkeit Gebrauch
gemacht, den Wellenwiderstand der Doppelleitung kontinuierlich zu verändern. Zu
diesem Zweck ist der Leiter 7 mit einem dünnen Trolitulstab 17 versehen, durch den
von außen der Abstand zwischen den beiden Polen der Doppelleitung verändert werden
kann. Die Kontakte zwischen den Leitern g und 13 und: den Wendelzuführungen müssen
daher beweglich ausgeführt -werden.
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Die Auskopplung der Hocbfrequenzleistung geschieht bei dem Ausführungsbeispiel
.durch die aus den Polen i8 und i9 bestehende koaxiale Doppelleitung, die unter
Zuhilfenahme der verschiebbaren Blende 2o breitbandig mit dem anodenseitigen Ende
der Wendel 3 verbunden ist.