DE963704C - Adjustment arrangement for traveling field pipes - Google Patents
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Description
AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957ISSUED MAY 9, 1957
/ 7740 Villa/21 al / 7740 Villa / 21 a l
ist in Anspruch genommenis used
Die Erfindung befaßt sich mit Anpassungsanordnungen für Wanderfeldröhren und insbesondere mit Anordnungen zur Anpassung von Hochfrequenzleitungen niederer Impedanz an die in Wanderfeldröhren gewöhnlich verwendete Wendel mit relativ hoher Impedanz. Es wurde bereits für Wanderfeldröhren eine Anpassungsanordnung vorgeschlagen, welche aus einem kurzen Teil einer Koaxialleitung hoher Impedanz besteht und deren innerer Leiter mit der WTendel gekoppelt ist. welche die gleiche hohe Impedanz hat. Das entgegengesetzte Ende dieses Koaxialteiles ist kurzgeschlosssen. Die Koaxialleitung niederer. Impedanz ist mit dem Koaxialteil hoher Impedanz zwischen deren Enden an dem Punkt mit der geeigneten Anpassungsimpedanz gekoppelt. Durch diese Anordnung wird eine gute Anpassung erreicht. Die Einstellung ist jedoch sehr kritisch und stellt hohe Anforderungen an die Genauigkeit bei der Herstellung.The invention is concerned with matching arrangements for traveling wave tubes and in particular with arrangements for matching high-frequency lines of low impedance to the helix with relatively high impedance commonly used in traveling wave tubes. It has been proposed an adjustment arrangement already for traveling wave tubes, which consists of a short part of a coaxial high impedance and whose inner conductor is coupled to the W T endel. which has the same high impedance. The opposite end of this coaxial part is short-circuited. The coaxial line lower. Impedance is coupled to the high impedance coaxial part between the ends thereof at the point with the appropriate matching impedance. A good match is achieved by this arrangement. However, the setting is very critical and places high demands on the accuracy of manufacture.
Es sind bereits Resonanzleitungsstücke bekannt, deren eines Ende kurzgeschlossen ist, während in der Nähe des anderen Endes ein hochohmiger Verbraucher angeschlossen ist und die verbindende Leitung vom Verbraucher senkrecht zur Resonanzleitung angeordnet ist. Ferner sind Leitungen, die aus einer leitenden Oberfläche und einem parallel dazu angeordneten Leiter bestehen, bekannt.There are already resonance line pieces known, one end of which is short-circuited, while in near the other end a high-resistance consumer is connected and the connecting one Line from the consumer is arranged perpendicular to the resonance line. Furthermore, lines that consist of a conductive surface and a conductor arranged parallel thereto, known.
709 513/202709 513/202
Die Erfindung sieht eine Anpassungsanord mng von Koaxialleitungen zum Wendelende vor, die bei guter breitbandiger Anpassung in der Herstellung und Justierung nicht kritisch ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Anpassung einer Wendelleitung hohen Wellenwiderstandes an eine Leitung niederen Wellenwiderstandes eine senkrecht zur Achse der Wendelleitung angeordnete Parallelleitung verwendet wird, deren erster Leiter aus einer leitenden Oberfläche und deren zweiter Leiter aus einem parallel dazu angeordneten, an einem Ende mit dem ersten Leiter verbundenen Leitungsstück besteht, und die Länge des einen Leiters dieser Leitung so gewählt ist, daß ein Resonanzleitungsstück bei der Arbeitsfrequenz entsteht, dessen eines Ende zu einem Spannungsknoten kurzgeschlossen ist, während ein anderer Teil des Leitungsstückes einen Spannungsbauch bildet und dort die Ankopplung an die Wendel erfolgt.The invention provides an adjustment arrangement of coaxial lines to the end of the helix, with good broadband adaptation in the production and adjustment is not critical. According to the invention this is achieved by that to adapt a helical line high wave resistance to a line low Characteristic impedance a parallel line arranged perpendicular to the axis of the helical line is used whose first conductor consists of a conductive surface and whose second conductor consists of a arranged parallel thereto, connected at one end to the first conductor line piece consists, and the length of a conductor of this line is chosen so that a resonance line piece arises at the working frequency, one end of which is short-circuited to a voltage node is, while another part of the line section forms a tension bulge and there the coupling takes place on the helix.
An Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert.The invention will be explained in more detail using the exemplary embodiments in the drawings.
In den Fig. ι und 2 ist mit ι die Kathode, mit 2 die Fokussierungselektrode und mit 3 die Anode bezeichnet. Diese drei Elektroden sind als Einheit aufgebaut und werden von der Platte 4 getragen, welche an dem Lager 6 des Metallzylinders 5 anliegt. Am anderen Ende der Röhre ist eine weitere Platte 7 vorgesehen, welche in ähnlicher Weise an dem Lager 8 des Zylinders 5 anliegt. Die Platte 7 trägt normalerweise die Hochfrequ :nzdurchiührungen. insbesondere den Hochfrequenzausgang und in manchen Ausführungsbeispielen auch den Hochfrequenzeingang. Zwischen den beiden Platten 4 und 7 ist die Wendel angeordnet, welche die Hochfrequenzenergie vom Eingang 10 über die Übertragungsstücke 12 und 13 zur Ausgangsleitung 11 überträgt. Die Wendel 9 ist vorzugsweise mit Hilfe der dielektrischen Stäbe 14, 15 und 16 gehaltert, welche in einem Abstand um die Wendel angeordnet sind und sich parallel zur Wendelachse erstrecken. Diese Stäbe 14, 15 und 16 werden ihrerseits an ihren Enden in Öffnungen der Leiter 17 und 18 der Übertragungsteile gehaltert, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Zentrisch zu diesen Öffnungen ist eine Öffnung 19 angebracht, welche das Ende der Wendel enthält. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieses Ende mit dem Leiter 17 verbunden. Die Öffnung 19 kann wesentlich kleiner, als in der Zeichnung gezeigt, sein und kann dem inneren Wendeldurchmesser entsprechen. Die Stäbe können aus jeglichem geeignetem dielektrischem Material, beispielsweise Glas, Keramik oder Quarz, bestehen. An Stelle der Stäbe kann auch eine Röhre aus einem der genannten Materialien Verwendung finden. In der Fig. 1 sind nur die Teile einer Wanderfeldröhre wiedergegeben, die zum Verständnis des Erfindungsgedankens notwendig sind. Das Magnetfeld, das parallel zur Achse gerichtet ist, kann entweder durch Permanentmagnete oder durch die Spule 20 erzeugt werden. Die Platten 4 und 7 sind vorzugsweise aus magnetischem Material, um den Kraftlinienfluß des Magnetfeldes in Achsenrichtung zu begünstigen. Die Platte 7 trägt die Sammelelektrode 21, die axial zum Wendel angeordnet ist. Die Platten 4 und 7 sind Teile der Übertragungsanordnung. Wie aus Fig. ι und 2 hervorgeht, besteht der vordere Übertragungsteil aus der Platte 4 und dem Leiter 17. Der Leiter 17 wird in geeignetem Abstand zu der Oberfläch der Platte 4 gehalten, wodurch die geeignete Leitungsimpedanz erreicht wird. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind beide Enden des Leiters mit der Platte 4 kurzgeschlossen, w'e dies bei 22 und 23 wiedergegeben ist. Die Lä.ige des Leiters 17 ist ungefähr eine halbe Wellenlänge oder ein Vielfaches davon der Arbeitsfrequenz, wodurch ein Resonanzteil erreicht wird, der an den kurzgeschlossenen Enden einen Spaunungsknoten und inen Spannungsbauch in der Gegend des Wendelendes hat. Die Eingangsleitung 10 ist eine Koaxialleitung, deren äußerer Leiter 24 in einer Öffnung der Platte 4 befestigt ist, und der innere Leiter 25 ist mit dem Leiter 17 verbunden, wie dies bei 26 angezeigt wird. Die Hochfrequenzenergie wird durch die Eingangsleitung 10 dem Ubertragungsteil zugeleitet, auf welchem sie sich in transversaler Schwingungsform· fortpflanzt und dabei auf die Wendel 9 gekoppelt wird. Während der eine Leiter des Übertragungsteiles bei dem Aus- 9c führungsbeispiel durch die Platte 4 gebildet wird, ist es selbstverständlich, daß er auch durch einen getrennten Leiter gebildet werden kann. Die Koaxialleitung 10 hat eine relativ niedere Impedanz in der Größenordnung von 50 Ohm, während die Wendel 9 eine relativ hohe Impedanz, beispielsweise 300 Ohm oder mehr, hat. Die Koaxialleitung 10 wird an einem geeigneten Punkt 26 zwischen dem Spannungsknoten 22 und dem Spannungsbauch 19 eingekoppelt und ist dadurch gut angepaßt. In gleicher Weise ist durch" die Einkopplung des Übertragungsteiles 12 auf die Wendel 5 im Spannungsbauch eine geeignete Anpassung erreicht. Der Übertragungsteil 13 am Ausgang der Wendel ist bei diesem Ausführungsbeispiel dem Teil 12 gleich. Der Übertragungsteil ist an einem geeigneten Anpassungspunkt auf die Koaxialleitung 11 gekoppelt. Zur Kopplung zwischen den Koaxialleitungen und der Wendel ist ein Minimum an Raum in axialer Richtung nötig. An Stelle der Platte kann auch ein getrennter ebener Leiter vorgesehen werden.In FIGS. 1 and 2, ι denotes the cathode, 2 denotes the focusing electrode and 3 denotes the anode. These three electrodes are constructed as a unit and are carried by the plate 4, which rests against the bearing 6 of the metal cylinder 5. At the other end of the tube, a further plate 7 is provided which rests in a similar manner on the bearing 8 of the cylinder 5. The plate 7 is normally carries the Hochfrequ: nzdurchiührungen. in particular the high-frequency output and, in some exemplary embodiments, also the high-frequency input. Between the two plates 4 and 7, the coil is arranged, which transmits the high-frequency energy from the input 10 via the transmission pieces 12 and 13 to the output line 11. The helix 9 is preferably held with the aid of the dielectric rods 14, 15 and 16, which are arranged at a distance around the helix and extend parallel to the helix axis. These rods 14, 15 and 16 are in turn held at their ends in openings in the conductors 17 and 18 of the transmission parts, as can be seen from FIG. An opening 19, which contains the end of the helix, is attached centrally to these openings. In this exemplary embodiment, this end is connected to the conductor 17. The opening 19 can be significantly smaller than shown in the drawing and can correspond to the inner coil diameter. The rods can be made of any suitable dielectric material such as glass, ceramic or quartz. Instead of the rods, a tube made of one of the materials mentioned can also be used. In Fig. 1 only those parts of a traveling wave tube are shown, which are necessary to understand the inventive concept. The magnetic field, which is directed parallel to the axis, can be generated either by permanent magnets or by the coil 20. The plates 4 and 7 are preferably made of magnetic material in order to promote the flow of lines of force of the magnetic field in the axial direction. The plate 7 carries the collecting electrode 21, which is arranged axially to the helix. The plates 4 and 7 are parts of the transmission arrangement. As can be seen from Fig. 1 and 2, the front transmission part consists of the plate 4 and the conductor 17. The conductor 17 is kept at a suitable distance from the surface of the plate 4, whereby the suitable line impedance is achieved. In these exemplary embodiments, both ends of the conductor are short-circuited with the plate 4, as is shown at 22 and 23. The length of the conductor 17 is approximately half a wavelength or a multiple of the working frequency, as a result of which a resonance part is achieved which has a voltage node at the short-circuited ends and a voltage bulge in the area of the coil end. The input line 10 is a coaxial line, the outer conductor 24 of which is fixed in an opening in the plate 4, and the inner conductor 25 is connected to the conductor 17 as indicated at 26. The high-frequency energy is fed through the input line 10 to the transmission part, on which it is propagated in a transverse waveform and is coupled to the helix 9 in the process. While the one conductor of the transmission part in the embodiment is formed by the plate 4, it goes without saying that it can also be formed by a separate conductor. The coaxial line 10 has a relatively low impedance on the order of 50 ohms, while the helix 9 has a relatively high impedance, for example 300 ohms or more. The coaxial line 10 is coupled in at a suitable point 26 between the voltage node 22 and the voltage bulge 19 and is therefore well adapted. In the same way, a suitable adaptation is achieved by coupling the transmission part 12 to the helix 5 in the tension belly. The transfer part 13 at the exit of the helix is the same as part 12 in this exemplary embodiment A minimum of space in the axial direction is required for coupling between the coaxial lines and the helix. A separate flat conductor can also be provided in place of the plate.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist der streifenförmige Leiter I7ß des Übertragungsteiles beachtlich schmaler als der Streifen 17 der Fig. 1 und 2. Der Streifen 17,, kann beispielsweise einen kreisförmigen, rechteckigen, dreieckigen, elliptischen Querschnitt haben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Streifen 17,, neben dem Elektronenstrahl angeordnet, welcher durch die Öffnung 27 fliegt. Die Wendel ga ist τ it dem Streifen; 17a gekoppelt, und geeignete Haltevorrichtungen, ähnlich der bereits beschriebenen, richten die Wendel zu der Öffnung 27 aus. Die Verbindung der Koaxialleitung iofl mit den Übertragungsleitern 4a und 17^ ist den im Zusammen-In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the strip-shaped conductor I7 β of the transmission part is considerably narrower than the strip 17 of FIGS. 1 and 2. The strip 17, for example, can have a circular, rectangular, triangular, elliptical cross-section. In this exemplary embodiment, the strip 17 is arranged next to the electron beam which flies through the opening 27. The helix g a is τ it the strip; 17a coupled, and suitable holding devices, similar to that already described, align the helix with the opening 27. The connection of the coaxial line io fl with the transmission conductors 4 a and 17 ^ is the
hang mit den in Fig. ι und 2 beschriebenen Verbindungen ähnlich. Die streifenförmigen Leiter iya und iy der Fig. ι bis 4 sind an ihren beiden Enden mit dem zugehörigen Leiter verbunden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise das obere Ende des Übertragungsstreifens oberhalb der Wendel 9 weggelassen werden, wodurch ein offener Übertragungsteil von ungefähr einer viertel Wellenlänge erreicht wird. Ein solcher Übertragungsteil wird in den Fig. 5 bis 8 wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsb-1 spiel besteht der Übertragungsteil 28 aus dem ebenen Leiter 46 und einem schmaleren, streifenförmigen Leiter 29. Der Streifen 29 kann rund, dreieckig, rechteckig, oval oder von anderem Querschnitt sein und hat eine Länge von 'Ungefähr einer viertel Wellenlänge. Um das Ende 30 des Streifens 29 in seiner Lage in bezug auf die Platte 4& zu haltern, sind zusätzliche Streifen 31 und 32 in rechtem Winkel zum Streifen 29 angeordnet. Die Enden der Streifen 31 und 32 sind mit der Platte 4 verbunden. Ihre Länge ist ungefähr eine viertel Wellenlänge. Das Ende 30 des Streifens 29 ist benachbart zu dem Ende der Wendel angeordnet, wodurch die Kopplung zwischen der Koaxialleitung io6 und der Wendel erreicht wird.hang with the connections described in Fig. ι and 2 similar. The strip-shaped conductors iy a and iy of FIGS. 1 to 4 are connected at their two ends to the associated conductor. In other exemplary embodiments, for example, the upper end of the transmission strip above the helix 9 can be omitted, as a result of which an open transmission part of approximately a quarter wavelength is achieved. Such a transmission part is shown in FIGS. In this embodiment, the transmission part 28 consists of the flat conductor 46 and a narrower, strip-shaped conductor 29. The strip 29 can be round, triangular, rectangular, oval or of another cross-section and has a length of about a quarter wavelength . In order to hold the end 30 of the strip 29 in place with respect to the plate 4 & 8, additional strips 31 and 32 are arranged at right angles to the strip 29. The ends of the strips 31 and 32 are connected to the plate 4. Their length is about a quarter of a wavelength. The end 30 of the strip 29 is arranged adjacent to the end of the helix, whereby the coupling between the coaxial line 10 6 and the helix is achieved.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8In the embodiment of FIGS. 7 and 8
ist das Material des Streifens 33 so breit und dick, daß es, obwohl nur an einem Ende an der Platte 4C befestigt, parallel zu dieser Platte ist.is the material of the strip 33 as wide and thick, that although only attached at one end to the plate 4 C, is parallel to this plate.
Das offene Ende wird auf die Wendel gc gekoppelt.The open end is coupled to the helix g c.
Die Kopplung zwischen der Koaxialleitung 10 und dem Übertragungsteil erfolgt an einem geeigneten Anpassungsp.unkt zwischen dem Spannungsknoten und dem Spannungsbauch.The coupling between the coaxial line 10 and the transmission part takes place at a suitable one Adjustment point between the tension node and the tension bulge.
Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung. Die Röhre besteht aus dem Strahlerzeugungssystem 101 und der Sammelelektrode 102. Das Strahlerzeugungssystem ist entweder getrennt oder mit der Platte 103 \rereinigt angeordnet, welche sich gegen das Lager 105 eines nichtmagnetischen Zylinders 104 abstützt. Um den Zylinder 104 ist entweder ein Permanentmagnet oder eine Magnetspule 106 angeordnet, welche das erforderliche axiale Magnetfeld erzeugt. Am anderen Ende des Zylinders ist eine zweite Platte 107 angeordnet. Zwischen den beiden Platten 103 und 107 befindet sich die Wendel 108, welche durch dielektrische Stäbe 109 oder eine dielektrische Röhre aus geeignetem dielektrischem Material, beispielsweise Glas oder Quarz, gehaltert wird. Die Stäbe oder Röhre werden in den Öffnungen 110 und in der Platten 103 un·1 107 gehaltert. Die Wendel 108 ist mit dem Hochfrequenzein- bzw. -ausgang 112 bzw. 113 durch den Übertragungsteil 114 bzw. 115 verbunden. Fig. 9 shows a longitudinal section of a further embodiment of the invention. The tube consists of the beam generating system 101 and the collecting electrode 102. The beam generating system is arranged either separately or ereinigt r with the plate 103 \ which is supported against the bearing 105 of a non-magnetic cylinder 104th Either a permanent magnet or a magnetic coil 106, which generates the required axial magnetic field, is arranged around the cylinder 104. A second plate 107 is arranged at the other end of the cylinder. The helix 108 is located between the two plates 103 and 107 and is held by dielectric rods 109 or a dielectric tube made of a suitable dielectric material, for example glass or quartz. The rods or tubes are held in the openings 110 and the plates 103 un x 1 107th The coil 108 is connected to the high-frequency input or output 112 or 113 by the transmission part 114 or 115.
Der Übertragungsteil 114 beispielsweise bildet eine Parallelleitung, deren einer Leiter durch die Platte 103 und deren anderer Leiter durch den Mast 116 gebildet wird. Der Mast 116 ist bei 117 direkt mit der Platte 103 verbunden, und das andere Ende ist mit der Wendel 108 verbunden oder auf andere Art und Weise mit dieser gekoppelt. Macht man diesen Mast ungefähr gleich einer viertel Wellenlänge der Arbeitsfrequenz oder einem ungeraden Vielfachen davon, tritt Resonanz ein, und an dem Teil 114 entsteht eine stehende Welle mit einem Spannungsknoten bei 117 und einem Spannungsbauch am Ende. Der äußere y0 Leher 118 der Hochfrequenzeingangsleitung 112 ist mit der Platte 103 und der innere Leiter 119 mit dem Mast 114 verbunden. Diese Verbindung liegt zwischen dem Spannungsknoten und dem Spannungsbauch, wodurch eine gute Anpassung der Koaxialleitung 112 erreicht wird. Der Mast ist gegen die Wendel verjüngt, wie dies bei 120 angezeigt ist. Der Übertragungsteil 115 ist dem Teil 114 gleich. Die Fortpflanzung der Welle jedoch verläuft in umgekehrter Richtung. Ein Beispiel für die Größe und Abstände des Mastes, welche zur befriedigenden Übertragung genügen, ist folgendes: Die Abmessung d des Mastes 116 kann die gleiche sein wie der Durchmesser des inneren Leiters 119. Diese Beziehung ist jedoch nicht kritisch, und der Mast kann in bezug auf die Größe des inneren Leiters beachtlich variiert werden, solange die Größe des Mastes und dessen Abstand von der Platte 103 eine geeignete Übertragung zwischen -den Impedanzen der Koaxialleitung und der Wendel ergibt. Aus mechanischen Gründen dagegen sollte d nicht viel kleiner als 2,5 mm sein. Der Abstand h ist durch die GleichungThe transmission part 114, for example, forms a parallel line, one conductor of which is formed by the plate 103 and the other conductor is formed by the mast 116. The mast 116 is connected directly to the plate 103 at 117 and the other end is connected or otherwise coupled to the helix 108. If this mast is made approximately equal to a quarter wavelength of the operating frequency or an odd multiple thereof, resonance occurs and a standing wave is created at part 114 with a tension node at 117 and a tension bulge at the end. The outer y 0 conductor 118 of the high-frequency input line 112 is connected to the plate 103 and the inner conductor 119 is connected to the mast 114. This connection lies between the tension node and the tension bulge, as a result of which a good match of the coaxial line 112 is achieved. The mast is tapered towards the helix, as indicated at 120. The transmission part 115 is the same as the part 114. The propagation of the wave, however, proceeds in the opposite direction. An example of the size and spacing of the mast which is sufficient for satisfactory transmission is the following: The dimension d of the mast 116 can be the same as the diameter of the inner conductor 119. However, this relationship is not critical and the mast can be related to the size of the inner conductor can be varied considerably, as long as the size of the mast and its distance from the plate 103 provides a suitable transmission between the impedances of the coaxial line and the helix. For mechanical reasons, however, d should not be much smaller than 2.5 mm. The distance h is given by the equation
cos h cos h
2h2h
gegeben, wobei Z gleich der Impedanz der Koaxialleitung 112 und d gemäß den obigen Betrachtungen gewählt wird; t ist gleich 2/8 bei 1,1 ^1, wobei /, die niedrigste Arbeitsfrequenz ist. L ist vorzugsweise eine viertel Wellenlänge bei 1,15 ^f1 gewählt. Die Dimension von m ist nicht kritisch. Der verjüngte Teil 120 ergibt einen allmählichen Übergang von dem größeren Durchmesser des Mastes zu dem schmalen Durchmesser des Wendeldrahtes, und seine Länge» ist wiederum nicht kritisch.given, where Z is chosen equal to the impedance of the coaxial line 112 and d according to the above considerations; t is equal to 2/8 at 1.1 ^ 1 , where /, is the lowest operating frequency. L is preferably chosen to be a quarter wavelength at 1.15 ^ f 1. The dimension of m is not critical. The tapered portion 120 provides a gradual transition from the larger diameter of the mast to the narrow diameter of the helical wire, and its length is again not critical.
In der Fig. 10 ist eine andere Ausführungsform für den Mast des Übertragungsteiles wiedergegeben. Er ist zusammengesetzt oder geschichtet. Wie aus der Figur hervorgeht, besteht der Mast aus einem Kernleiter 121, welcher von einer Hülle aus dielektrischem Material umgeben ist, welche ihrerseits von einer leitenden Hülle 123 umgeben ist. Die Hülle 123 ist mit dem inneren Leiter 124 der Koaxialleitung 125 verbunden. Der Kern 121 ist mit der Zuführung 126 verbunden, durch welchen eine Gleichstrom- oder Modulationsspannung zugeführt werden kann. Die oberen Teile der drei Teile 121, 122 und 123 sind verjüngt, um einen sanften Übergang zu erreichen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist der Mast an der Vorderseite der Platte IO3S angeordnet, so daß sich die Koaxialleitung parallel zur Wendel io8ß erstreckt und am rückwärtigen Teil der Röhre dieIn Fig. 10, another embodiment for the mast of the transmission part is shown. It is composed or layered. As can be seen from the figure, the mast consists of a core conductor 121 which is surrounded by a sheath of dielectric material, which in turn is surrounded by a conductive sheath 123. The sheath 123 is connected to the inner conductor 124 of the coaxial line 125. The core 121 is connected to the supply 126, through which a direct current or modulation voltage can be supplied. The upper parts of the three parts 121, 122 and 123 are tapered to achieve a smooth transition. In the embodiment of FIG. 10, the mast is arranged on the front side of the plate IO3 S , so that the coaxial line extends parallel to the helix IO8 β and on the rear part of the tube the
Ein- und Ausgangsleitung für die Hochfrequenz angeordnet werden kann. Die Wendel io8o erstreckt sich durch die Öffnung der Platte io3a und reicht beinahe bis zur Elektronenquelle. Versuche haben gezeigt, daß sehr geringe Strahlungen von den Anordnungen der Fig. 9 und 10 ausgehen, wie dies die Kurven der Fig. 12 zeigen. Diese geringe Strahlung kann jedoch durch eine Abschirmung, wie sie aus den Fig. 11 und 13 hervorgeht, beseitigt werden. Die Übertragungsmasten dieses Ausführungsbeispieles gleichen einem der in den Fig. 9, 10, 14 und 15 gezeigten Masten. Die Abschirmung der Fig. 11 besteht aus einem halbkreisförmigen Schild 128 aus leitendem Material, welcher den mit der Platte IO3& verbundenen Mastii66 einschließt. Der vordere Teil der Wendel io86 ist durch den zylindrischen Schirm 130, welcher mit dem Schild 128 verbunden ist, abgeschirmt.Input and output line for the high frequency can be arranged. The coil io8 o extends through the opening of the plate io3 a and almost reaches the electron source. Experiments have shown that very low levels of radiation emanate from the arrangements of FIGS. 9 and 10, as the curves in FIG. 12 show. This small amount of radiation can, however, be eliminated by a shield, as can be seen from FIGS. 11 and 13. The transmission masts of this embodiment are similar to one of the masts shown in FIGS. 9, 10, 14 and 15. The shield of FIG. 11 consists of a semicircular shield 128 of conductive material which encloses the mast 6 connected to the plate 10 3 & 6. The front part of the coil io8 6 is shielded by the cylindrical screen 130, which is connected to the shield 128.
Aus den Kurven der Fig. 12 ist ersichtlich, daß die Abschirmung der Fig. 11 eine Verbesserung bringt, aber der Verlust durch Strahlung ohne Abschirmung ist vernachlässigbar. Aus den Fehlanpassungskurven der Fig. 12 geht hervor, daß 2g durch die Anordnung der Fig. 11 eine Fehlanpassung kleiner als 2:1 über eine Bandbreite von 6o°/o der Frequenz Z1 erzielt wird.It can be seen from the curves of Fig. 12 that the shield of Fig. 11 provides an improvement, but the radiation loss without a shield is negligible. From the mismatch curves of FIG. 12 it can be seen that 2g by the arrangement of FIG. 11 a mismatch of less than 2: 1 is achieved over a bandwidth of 60% of the frequency Z 1 .
Die Abschirmung der Fig. 13 besteht aus einer zweiten Platte 131, die auf der entgegengesetzten .Seite des Mastes u6c angeordnet ist. Die Platte iO3r trennt das Strahlerzeugungssystem ioic von der Wendel 108,.. Die Platten sind miteinander verbunden. Die Platte 131 ist so groß, daß der Mast 116;. und das Wendelende io8c untergebracht werden können. Der Mast 116C ist auf der Verbindung der beiden Platten angeordnet, wodurch ein Spannungsknoten für den Übertragungsteil geschaffen wird. Jede Platte ist mit öffnungen versehen; die Öffnung 132 ist dem Elektronenstrahl angepaßt, die Öffnung 133 ist so groß, daß die Wendel und deren Haltevorrichtungen, entweder Stäbe oder Röhren, darin untergebracht werden können. Die Breite der Platte ist vorzugsweise begrenzt, so daß in Verbindung mit der Platte io3c ein rechteckiger Wellenleiter gebildet wird. Die Abschirmung der Fig. 13 schirmt nicht nur gegen Strahlung ab, sondern bietet in gewissen Röhrentypen andere Vorteile. Der Mast n6c kann beispielsweise aus einem Streifen leitenden Materiais gebildet werden, welcher zwischen zwei Schichten aus dielektrischem Material angeordnet ist, die zwischen den Platten io3c und 131 liegen. Der Abstand A1 des Wendelendes von der Platte IO3C ist für dieses Ausführungsbeispiel Vorzugsweise durch den AusdruckThe shield of Fig. 13 consists of a second plate 131 which is arranged on the opposite side of the mast u6 c . The plate iO3 r separates the beam generation system ioi c from the coil 108, .. The plates are connected to one another. The plate 131 is so large that the mast 116 ;. and the spiral end io8 c can be accommodated. The mast 11 6 C is arranged on the connection of the two plates, whereby a tension node is created for the transmission part. Each plate is provided with openings; the opening 132 is adapted to the electron beam, the opening 133 is so large that the filament and its holding devices, either rods or tubes, can be accommodated therein. The width of the plate is preferably limited so that a rectangular waveguide is formed in connection with the plate io3 c. The shield of FIG. 13 not only shields against radiation, but offers other advantages in certain types of tubes. The mast n6 c can for example be formed from a strip of conductive material which is arranged between two layers of dielectric material which lie between the plates io3 c and 131. The distance A 1 of the helix end from the plate IO3 C is preferably given by the expression for this exemplary embodiment
Z = Z =
138138
8 Ji1 8 Ji 1
gegeben, wobei d. die Breite des Streifens ist.given, where d. is the width of the strip.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 und 15 ist der Mast durch einen ebenen Streifen 134 von ungefähr einer viertel Wellenlänge der Arbeitsfrequenz oder einem ungeraden Vielfachen davon ersetzt. Der Streifen 135 wird durch eine Schicht oder einen Streifen aus einem geeigneten dielekirischen Material gebildet. Der Streifen 134 kann mit Hilfe des Druckverfahrens aufgebracht und geformt werden, wobei die unerwünschten Teile weggeätzt oder abgeschnitten werden. Durch diesen streifenförmigen Leiter, welcher einen kleinen Bruchteil einer viertel Wellenlänge von der leitenden Platte 103,; entfernt angeordnet ist, werden die elektromagnetischen Wellen der Koaxialleitung H2d in transversalelektrischer Schwingungsform fortgepflanzt. Die Breite des Streifens 134 ist vorzugsweise so groß, daß sie genügend Kopplung mit der Koaxialleitung gewänrleistet. Der Teil, der zwischen dieser Kopplung und der Wendel liegt, ist gegen diese verjüngt, wie dies bei 136 angezeigt ist, wodurch ein allmählicher Übergang auf die Größe der Wendel erfolgt. Der Abstand h für diese Leitung über die leitende Oberfläche der Platte 103,; wird durch folgenden Ausdruck erhalten:In the embodiment of Figures 14 and 15, the mast is replaced by a flat strip 134 approximately one-quarter wavelength of the operating frequency or an odd multiple thereof. The strip 135 is formed by a layer or strip of suitable dielectric material. The strip 134 can be applied and shaped using the printing process, with the undesired portions etched away or cut off. By this strip-shaped conductor which is a small fraction of a quarter wavelength from the conductive plate 103; is remotely located, the electromagnetic waves of the coaxial line H2 d are propagated in a transverse electrical waveform. The width of the strip 134 is preferably large enough to ensure sufficient coupling with the coaxial line. The part which lies between this coupling and the helix is tapered towards this, as indicated at 136, whereby there is a gradual transition to the size of the helix. The distance h for this line across the conductive surface of plate 103; is obtained by the following expression:
Z0 =Z 0 =
377*377 *
2h nd2h nd
ι y ι y
fid fid rr -^d *'" Zh1 - ^ d * '"Zh 1
wobei h der Abstand zwischen dem Streifen und der Oberfläche der Platte ist und d die Breite des Streifens am Kopplungspunkt mit der Koaxialleitung 112,;.where h is the distance between the strip and the surface of the plate and d is the width of the strip at the point of coupling with the coaxial line 112,;
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 bis 15 wird als ebener Leiter des Übertragungsteiies die Platte der Röhre verwendet. Es ist selbstverständlich, daß auch getrennt von dieser Röhrenplatte angeordnete Platten oder andere ebene Leiter verwendet werden können.In the exemplary embodiments of FIGS. 9 to 15, the plane conductor of the transmission part is the Plate of the tube used. It goes without saying that also separate from this tube plate arranged plates or other flat conductors can be used.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 16, 17 und 18 ist die Wanderfeldröhre mit zwei Platten !37 und 1SS ausgerüstet. Die Platte 137 trägt das Strahlerzeugiungssystem und die Platte 138 mindestens einen Teil der Ein- und Ausgangsleitungen 140 und 141. Die Eingangsleitung 140 ist eine Koaxialleitung mit dem äußeren Ltiter 142 und dem inneren Leiter 143, welche sich bis zu dem vorderen Ende der Röhre erstreckt. An Stelle der Koaxialleitungen können auch rechteckige Wellenleiter oder andere Hochfrequenzleitungen verwendet werdenIn the exemplary embodiments of FIGS. 16, 17 and 18, the traveling wave tube is equipped with two plates 37 and 1 SS. Plate 137 supports the beam generation system and plate 138 supports at least a portion of input and output lines 140 and 141. Input line 140 is a coaxial line with outer conductor 142 and inner conductor 143 which extends to the front end of the tube. Instead of the coaxial lines, rectangular waveguides or other high-frequency lines can also be used
Der Eingangsübertragungsteil 144 besteht aus no der ebenen leitenden Platte 145 und einem streifenförmigen Leiter 146. Der äußere Leiter 142 ist mit der Platte 145 und der innere Leiter 143 mit dem Leiter 146 verbunden.The input transmission part 144 consists of no the flat conductive plate 145 and a strip-shaped conductor 146. The outer conductor 142 is with of plate 145 and inner conductor 143 connected to conductor 146.
Wie aus den Fig. 17 und 18 hervorgeht, ist der plattenförmige Leiter jedes Übertragungsteiles mit einem rechten Winkel versehen, mit welchem ein Ende des Leiters 146 kapazitiv gekoppelt ist. Die Anordnung der Übertragungsteile ist für Röhren mit kleinerem Durchmesser geeigneter, als wenn der Übertragungsteil durch geradlinige, quer zur Wrendel verlaufende Leitungen gebildet wäre.As can be seen from FIGS. 17 and 18, the plate-shaped conductor of each transmission part is provided with a right angle, with which one end of the conductor 146 is capacitively coupled. The arrangement of the transmission parts is more suitable for tubes of smaller diameter than if the transmission part would be formed by straight-line, transverse to the W r endel extending lines.
Wie aus den Fig. 17 und 18 hervorgeht, besteht der streifenförmige Leiter aus drei Teilen, dem verjüngten Teil 148, mit dessen einem Ende die Wendel und dessen anderes Ende mit dem innerenAs can be seen from FIGS. 17 and 18, there is the strip-shaped conductor made of three parts, the tapered part 148, with one end of which the Helix and its other end with the inner one
Leiter 143 gekoppelt ist, dem Teil 149, welcher im rechten Winkel zum Teil 148 angeordnet ist, und dem dritten Teil 150, im rechten Winkel zum Teil 149 und in geringem Abstand parallel zum Flansch 147 angeordnet, um einen kapazitiven Hochfrequenzkurzschluß zu bilden. Der Teil 150 ist mit Hilfe der Niete 152 auf dem Flansch 147 aufgebaut, zwischen beiden befindet sich ein dünner Streifen 151 aus dielektrischem Material.Conductor 143 is coupled, the part 149, which in is arranged at right angles to part 148, and the third part 150, at right angles to part 149 and arranged at a small distance parallel to the flange 147, around a capacitive high-frequency short circuit to build. The part 150 is built up on the flange 147 with the help of the rivets 152, between the two is a thin strip 151 of dielectric material.
Da die Teile für die Übertragungsteile am Ein- und Ausgang der Wendel gleich sind, sind die für den Eingangsteil der Fig. 17 verwendeten Bezugszeichen mit dem Index α für die entsprechenden Teile des Ausgangsteiles der Fig. 18 verwendet.Since the parts for the transmission parts at the input and output of the helix are the same, the reference numerals used for the input part in FIG. 17 with the index α are used for the corresponding parts of the output part in FIG.
Der einzige Unterschied in diesen zwei Teilen ist der Aufbau. Die Platte 145 des Eingangsübertragungsteiles ist durch die Stäbe 153, welche zwischen den Platten 137 und 138 angeordnet sind, gehaltert. Die Platte 145 wird mit Hilfe der Halterung 154 aus dielektrischem Material im Abstand zur Platte 137 gehaltert. Metall oder andere geeignete Materialien unterstützen die Halterung der dielektrischen Stäbe 155, die ihrerseits die WendelThe only difference in these two parts is the structure. The plate 145 of the input transmission part is through the rods 153, which are arranged between the plates 137 and 138, held. The plate 145 is secured with the help of the bracket 154 held from dielectric material at a distance from the plate 137. Metal or other suitable Materials help hold the dielectric rods 155, which in turn hold the helix
156 in ihrer Lage festlegen. Die Halterung 154 wird vorzugsweise von der Platte 145 getragen, obgleich dies auch durch die Platte 137 erfolgen kann.156 set in their position. The bracket 154 is preferably carried by plate 145, although this is also done by plate 137 can.
Die Arbeitsweise der Übertragungsteile dieser Ausführungsbeispiele ist im wesentlichen die gleiche, wie bereits beschrieben. Die Kopplung des Spannungsknotens der Hochfrequenz ist kapazitiv an Stelle der direkten Verbindung bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 9 bis 15. Der Spannungsbauch, nämlich das Ende der verjüngten Teile 148 und 14S0, ist direkt mit den Wendelenden verbunden. Bei dem Übertragungsteil 144 ist der Streifen 146 an der Vorderseite der Platte 145 angeordnet, und die Wendel erstreckt sich durch die Öffnung in der Platte 145 zu dem Streifen 146.The operation of the transmission parts of these embodiments is essentially the same as already described. The coupling of the high frequency voltage node is capacitive instead of the direct connection in the exemplary embodiments of FIGS. 9 to 15. The voltage bulge, namely the end of the tapered parts 148 and 14S 0 , is connected directly to the helical ends. In the case of the transfer member 144, the strip 146 is disposed at the front of the plate 145 and the helix extends through the opening in the plate 145 to the strip 146.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 19 wird der Leiter des Übertragungsteiles aus den StreifenIn the embodiment of FIG. 19, the conductor of the transmission part is made up of the strips
157 und 158 gebildet. Die zwei Streifen sind parallel und eng benachbart zueinander durch die dünne Schicht 159 aus dielektrischem Material angeordnet, wodurch eine gute Hochfrequenzkopplung zwischen den zwei .Streifen erreicht wird. Der Mittelleiter 160 der Koaxialeingangsleitung ist mit dem Streifen 157 gekoppelt und das verjüngte Ende des Streifens 158 mit der Wendel 161.157 and 158 formed. The two stripes are parallel and closely adjacent to each other through the thin layer 159 of dielectric material arranged, whereby a good high frequency coupling between the two .Streifen is achieved. The center conductor 160 of the coaxial input line is coupled to the strip 157 and is the tapered End of the strip 158 with the helix 161.
Den ebenen Leiter des Übertragungsteiles bildet die Platte 162, mit welcher der äußere Leiter 163 der Koaxialeingangsleitung verbunden ist. Das Ende des Streifens 157 kann mit einem benachbarten Teil der Platte 162 verbunden sein, ist aber vorzugsweise durch den Flansch 164 mittels des Streifens 158 und des Flansches is8a gekoppelt. Der Flansch I58a wird parallel und in kleinem Abstand zu dem Flansch 164 durch die dielektrische Schicht 165 gehaltert. Durch diese Kopplung wird infolge der hohen Kapazität ein Hochfrequenzkurzschluß zwischen den Übertragungsleitern 157, 158 und der Platte 162 erreicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wendel und die Leiter 158 und i58ß von dem Rest der Hochfrequenzleitung gleichstrommäßig isoliert. Mit Hilfe der Zuleitung 166 kann eine Gleichstromvorspannung oder eine andere Spannung zu Kontroll- oder Modulationszwecken an die Wendel gelegt werden.The plane conductor of the transmission part is formed by the plate 162, to which the outer conductor 163 of the coaxial input line is connected. The end of the strip 157 can be connected to an adjacent portion of the plate 162 be connected, but is preferably coupled through the flange 164 by means of the strip 158 and the flange IS8 a. The flange I58 a is held parallel to and at a small distance from the flange 164 by the dielectric layer 165. This coupling results in a high frequency short circuit between the transmission conductors 157, 158 and the plate 162 due to the high capacitance. In this exemplary embodiment, the coil and the conductors 158 and 158 ß are isolated from the rest of the high-frequency line in terms of direct current. With the aid of the supply line 166, a direct current bias or another voltage can be applied to the filament for control or modulation purposes.
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