DE965140C

DE965140C - Coupling device between a cavity resonator of an electrical discharge vessel and a coaxial line

Info

Publication number: DE965140C
Application number: DEI7154A
Authority: DE
Inventors: Norman H Moore
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1951-05-02
Filing date: 1953-04-22
Publication date: 1957-06-06

Description

AUSGEGEBEN AM 6. JUNI 1957ISSUED JUNE 6, 1957

Die Erfindung befaßt sich mit Kopplungseinrichtungen, und insbesondere mit Kopplungseinrichtungen bei elektrischen Entladungsgefäßen für hohe Frequenzen.The invention is concerned with coupling devices, and in particular with coupling devices in electrical discharge vessels for high Frequencies.

Bei elektrischen Entladungsgefäßen, deren Hohlraumresonatoren durch Elektronendurchgang angeregt werden, ist es oft wünschenswert, einen Resonator an eine Koaxialleitung anzukoppeln. Im allgemeinen hat die Koaxialleitung eine größere Impedanz als der Resonator, so daß eine Widerstandstransformation zur befriedigenden Arbeitsweise nötig ist. Da der Ausgang meistens durch eine öffnung des Resonators erfolgt, ist es wünschenswert, daß die Glaseinschmelzung zwischen den Leitern der Koaxialleitung nicht mit der öffnung des Resonators ausgerichtet ist, um Beschädigungen-der Verschmelzung durch Streuionen zu vermeiden.In the case of electrical discharge vessels, their cavity resonators To be excited by the passage of electrons, it is often desirable to use a resonator to be coupled to a coaxial line. In general, the coaxial line has a larger one Impedance than the resonator, so that a resistance transformation for satisfactory operation is necessary. Since the output mostly occurs through an opening in the resonator, it is desirable to that the glass seal between the conductors of the coaxial line does not coincide with the opening the resonator is aligned to damage-the Avoid merging due to scattering ions.

Es sind schon Ankopplungen mit einem Übergang zwischen einem rechteckigen Hohlleiter und ao einer Koaxialleitung bekannt. Dabei sind die Wellenwiderstände beider Leitungen (Hohlleiter, Koaxialleitung) von der gleichen Größenordnung.There are already connections with a transition between a rectangular waveguide and ao a coaxial line known. The wave resistance of both lines (waveguide, coaxial line) of the same order of magnitude.

Um von einem Resonator eines elektrischen Entladungsgefäßes niederer Impedanz zu einer Koaxialleitung hoher Impedanz zu gelangen, schlägt die Erfindung eine Kopplungseinrichtung zwischen diesen Teilen vor, die aus einem mit dem Resonator durch, eine öffnung gekoppelten, mit zwei Impedanzübertragungsflügeln belasteten Hohlleiterab-To from a resonator of an electrical discharge vessel To get low impedance to a coaxial line of high impedance, beats the invention provides a coupling device between these parts, consisting of one with the resonator through, an opening coupled, with two impedance transmission wings loaded waveguide

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schnitt mit sich verjüngendem . Kreisquerschnitt und einem konischen koaxialen Leitungsstück besteht, dessen sich in den Hohlleiterabschnitt erstreckende Leiter im Winkel zum Hohlleiterabschnitt angeordnet sind, der in einem solchen Abstand hinter der Koaxialleitung kurzgeschlossen ist, daß eine hohe Impedanz an der Verbindung der mit dem inneren und äußeren Leiter der Koaxialleitung verbundenen Impedanzübertragungsflügel 3,0 hergestellt wird.cut with tapered. Circular cross-section and a conical coaxial line piece, its conductor extending into the waveguide section at an angle to the waveguide section are arranged, which is short-circuited at such a distance behind the coaxial line is that a high impedance at the junction of the inner and outer conductors of the coaxial line connected impedance transfer wing 3.0 is made.

Ein besonderer Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, daß durch die Kombination zweier Transformationselemente zu einem Doppeltransformationsglied ein sehr geringer Frequenzgang erzielt wird.A particular advantage of this device is that by combining two Transformation elements to a double transformation element achieved a very low frequency response will.

Ferner wird durch eine derartige Anordnung erreicht, daß die vakuumdichte Verschmelzung vom Wechselwirkungsraum getrennt werden kann.Furthermore, it is achieved by such an arrangement that the vacuum-tight fusion of the Interaction space can be separated.

Die Ausdehnung des Wellenleiters über die Verbindung der Koaxialleitung und die Flügel hinaus kann als Hohlleiter oberhalb der Grenzfrequenz ausgebildet werden und so einen Resonator darstellen, welcher eine große Impedanz an der Verbindung herstellt. Um das Entladungsgefäß vakuumdicht abzuschließen, kann zwischen dem inneren und äußeren Leiter der Koaxialleitung eine Glasverschmelzung vorgesehen sein. Vorzugsweise können der Wellenleiterteil und der Teil der Koaxialleitung im rechten Winkel zueinander angeordnet sein, um möglichst großen Schutz der Glasverschmelzung vor Ionenbombardement zu erhalten. An Hand der Zeichnungen seien Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.The expansion of the waveguide beyond the connection of the coaxial line and the wings can be designed as a waveguide above the cut-off frequency and thus represent a resonator, which creates a large impedance at the connection. Vacuum-tight around the discharge vessel a glass fusion between the inner and outer conductors of the coaxial line be provided. Preferably, the waveguide part and the part of the coaxial line be arranged at right angles to each other in order to protect the glass fusion as much as possible before ion bombardment. Exemplary embodiments are based on the drawings the invention explained in more detail.

Fig. ι zeigt einen Teilschnitt einer Kopplungseinrichtung eines Magnetrons gemäß der Erfindung; Fig. Ι shows a partial section of a coupling device a magnetron according to the invention;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;Figure 2 shows a section along line 2-2 of Figure 1;

Fig. 3 zeigt eine Kurve, aus der die Breitbandigkeit der Auskopplung eines Magnetrons gemäß der Erfindung hervorgeht.FIG. 3 shows a curve from which the broadband of the coupling-out of a magnetron according to FIG Invention emerges.

In Fig. ι wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit einem Magnetron mit vielen Hohlräumen (Vielschlitzmagnetron) gezeigt. Das Magnetron 1 besteht aus dem Teil 2, mit welchem mehrere Flügel 3 verbunden sind, wodurch die Hohlräume gebildet werden. Die Kathode 4 dient als Elektronenquelle. Die Magnetpole und die Abstimmelektrode sind nicht gezeigt, da sie zum Verständnis der Erfindung-nicht erforderlich sind. Die Wand 6 des Wellenleiterteiles 5 ist mit dem Teil 2 des Magnetrons verschmolzen. Auf der anderen Seite ist der Wellenleiter durch die Metallkappe 7 verschlossen. Zwischen den beiden Enden des Wellenleiters 5 und vorzugsweise nahe an dem geschlossenen Ende ist eine konische Koaxialleitung 8 angeordnet Der äußere Leiter 9 der Koaxialleitung 8 ist in die Wand 6 eingeschmolzen. Der.innere Leiter 10 erstreckt sich im wesentlichen bis zur Hälfte in den Wellenleiter 5. Mit der Wand 9 ist durch Löten oder Schweißen ein Einschmelzring 11 verbunden, welcher einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie Glas hat. Ein zweiter Ring 12 aus dem gleichen Metall wie der Ring 11 ist mit diesem verbunden und mit dem Glas 13 verschmolzen. Das andere Ende der Glasverschmelzung 13 ist mit einem Metallbecher 14, der aus einem ähnlichen Metall wie die Ringe 11 und 12 besteht, verschmolzen. Der Außendurchmesser des Bechers 14 ist im wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser des inneren Leiters der Koaxialleitung, die mit der Röhre verbunden werden soll. Die Ringe 11 und 12 werden durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden. Das untere Ende des Bechers 14 ist mit dem konischen inneren Leiter 10 der Koaxialleitung 8 durch Schweißen oder Löten verbunden. Ein mit Gewinde versehener Ring 15 ist auf dem Ring 11 befestigt, um die gewünschte Kopplung für den Außenleiter der Koaxialleitung herzustellen.In Fig. Ι an embodiment of the invention shown in connection with a magnetron with many cavities (multi-slot magnetron). The magnetron 1 consists of the part 2, with which several wings 3 are connected, whereby the cavities are formed. The cathode 4 serves as an electron source. The magnetic poles and the Tuning electrodes are not shown since they are not required for an understanding of the invention. The wall 6 of the waveguide part 5 is fused to part 2 of the magnetron. On the other On the side, the waveguide is closed by the metal cap 7. Between the two ends of the waveguide 5 and preferably close to the closed end is a conical coaxial line 8 arranged. The outer conductor 9 of the coaxial line 8 is fused into the wall 6. Der.innere conductor 10 extends essentially up to halfway into the waveguide 5. With the Wall 9 is connected by soldering or welding, a sealing ring 11, which has a similar Has expansion coefficients like glass. A second ring 12 made of the same metal as the ring 11 is connected to this and fused to the glass 13. The other end of the glass fusion 13 is provided with a metal cup 14 made of a similar metal to rings 11 and 12 exists, fused. The outer diameter of the cup 14 is substantially the same as that Diameter of the inner conductor of the coaxial line to be connected to the tube. the Rings 11 and 12 are made by soldering or welding connected with each other. The lower end of the cup 14 is with the conical inner conductor 10 of the coaxial line 8 connected by welding or soldering. A threaded one Ring 15 is attached to ring 11 in order to achieve the desired coupling for the outer conductor of the coaxial line to manufacture.

Zwischen dem Magnetron und dem Koaxialleitungsteil 8 sind innerhalb des Wellenleiters ein Paar Flügel 16 und 17 angeordnet. Diese Flügel 16 und 17 erstrecken sich durch Öffnungen in das Magnetron. .Die Enden passen sich der zylindrisehen Wand des Magnetrons an. Zwischen, den Flügeln 16 und 17 besteht ein bestimmter Abstand 18, wodurch ein Kopplungsloch zwischen einem Hohlraumresonator und dem Wellenleiter gebildet wird. Der Abstand zwischen den FlügelnBetween the magnetron and the coaxial line part 8 are inside the waveguide Pair of wings 16 and 17 arranged. These wings 16 and 17 extend through openings in the Magnetron. The ends adapt to the cylindrical wall of the magnetron. Between There is a certain distance 18 between wings 16 and 17, creating a coupling hole between a cavity resonator and the waveguide is formed. The distance between the wings

16 und 17 divergiert zu dem Punkt, an welchem der Koaxialleitungsteil 8 in den Wellenleiter eintritt, wodurch eine Impedanzanpassungsrampe zwecks Anpassung der Impedanz des Resonators an die des Koaxialleiterteiles 8 geschaffen wird. Der äußere Leiter 9 des Teiles 8 ist mit dem Flügel 16, während der innere Leiter 10 mit dem Flügel 17, beispielsweise durch Schrauben, verbunden ^ ist. Der Teil des Hohlleiters 5 hinter den Enden der Flügel 16 und 17 bildet einen Hohlleiter oberhalb der Grenzfrequenz und reflektiert auf die Verbindung des Teiles 8 mit den Flügeln 16 und 17 eine hohe Impedanz.16 and 17 diverge to the point at which the coaxial line part 8 enters the waveguide, creating an impedance matching ramp for the purpose of matching the impedance of the resonator to that of the coaxial conductor part 8 is created. The outer conductor 9 of the part 8 is with the wing 16, while the inner conductor 10 with the wing 17, for example by screws, connected ^. The part of the waveguide 5 behind the ends the wings 16 and 17 form a waveguide above the cut-off frequency and reflects on the connection of the part 8 with the wings 16 and 17 a high impedance.

Bei den gebräuchlichen Ausführungen von Koaxialleitungen hat die Koaxialleitung 8 einen WeI-lenwiderstand von ungefähr 50 Ohm. Der Hohlleiter 5 hat einen Wellenwiderstand von beispielsweise 25 Ohm, und die Resonatorimpedanz ist verhältnismäßig klein, in der Größenordnung von 8 bis 10 Ohm. Der Abstand zwischen den Flügeln 16 undIn the conventional designs of coaxial lines, the coaxial line 8 has a wave resistance of about 50 ohms. The waveguide 5 has a wave resistance of, for example 25 ohms, and the resonator impedance is relatively small, on the order of 8 to 10 Ohm. The distance between the wings 16 and

17 ist so gewählt, daß die nötige Impedanzanpassung zwischen dem Hohlraumresonator und der Koaxialleitung erreicht wird.17 is chosen so that the necessary impedance matching between the cavity resonator and the Coaxial line is achieved.

Die beschriebene Anordnung mit festen Flügeln 16 und 17 ermöglicht befriedigende Resultate über ein relativ weites Frequenzband. In manchen Fällen ist es wünschenswert, die öffnung 18 verändern zu können. Der Flügel 17 kann aus einem festen Teil 19 und einem um den Stift 21 drehbaren Teil 20 bestehen. Ein Einstellstift 22 ist zwischen den Enden des Teiles 20 durch einen Stift 23 befestigt. Mit Hilfe des Einstellknopfes 24 kann der Stift 22 eingestellt werden, so daß durch Drehung um den Drehpunkt 21 der Zwischenraum 18 angepaßt werden kann. Da im allgemeinen die öffnung 18 sehr klein ist, beispielsweise in der Größenordnung vonThe arrangement described with fixed wings 16 and 17 allows satisfactory results over a relatively wide frequency band. In some cases it is desirable to change the opening 18 to be able to. The wing 17 can consist of a fixed part 19 and a part rotatable about the pin 21 20 exist. An adjustment pin 22 is attached between the ends of the part 20 by a pin 23. With the help of the adjustment knob 24, the pin 22 can be adjusted so that by rotating around the Pivot point 21 of the space 18 can be adjusted. As in general the opening 18 very is small, for example on the order of

ο, 12 mm, und der Drehpunkt 21 festgelegt ist, erfordert der Verbindungspunkt zwischen dem inneren Leiter 10 und dem Flügel 17 keine besonderen Vorkehrungen, um leichtes Einregulieren zu erlauben. ο, 12 mm, and the pivot point 21 is fixed, requires the connection point between the inner conductor 10 and the wing 17 is not particular Precautions to allow easy adjustment.

In Fig. 3 zeigt die Kurve 25 die Fehlanpassung eines Magnetrons an einer Ausgangsleitung in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Es sei bemerkt, daß die Fehlanpassung kleiner als 1,3 über einen Wellenlängenbereich von 11 bis 23 cm ist, was ungefähr 1400 MHz entspricht. Die gezeigte Kurve wurde mit einer Anpassung mit festen Flügeln erreicht. In FIG. 3, curve 25 shows the mismatching of a magnetron on an output line as a function on the wavelength. It should be noted that the mismatch is less than 1.3 over a Wavelength range from 11 to 23 cm is what is approximately 1400 MHz. The curve shown was achieved with a fixed wing fit.

Es sei darauf hingewiesen, daß die beschriebene Anordnung nicht nur zur Anpassung von Magnetronen, sondern bei allen Anpassungen verwendet werden kann. Ferner sei erwähnt, daß Ionen, welche in den Hohlleiter 5 gelangen, nicht in der Lage sind, in die Koaxialleitung 8 einzutreten, wodurch die Glasverschmelzung 13 vor dem Bombardement durch Ionen geschützt ist.It should be noted that the described arrangement is not only used to adapt magnetrons, but can be used for all adjustments. It should also be mentioned that ions, which get into the waveguide 5, are not able to enter the coaxial line 8, whereby the glass seal 13 is protected from ion bombardment.

Claims

Patent claims:

i. Coupling device between a cavity resonator of an electrical discharge vessel and a coaxial line, consisting of one coupled to this resonator through an opening, with two impedance transmission wings loaded waveguide section with a tapering circular cross-section and a conical coaxial line piece, its conductor extending into the waveguide section at an angle to the waveguide section are arranged, which is short-circuited at such a distance behind the coaxial line, that a high impedance at the junction of the inner and outer conductors of the. Coaxial line connected impedance transfer wing is established.

2.. Coupling device according to claim 1, characterized in that the part of the waveguide between the coaxial line and the Waveguide short circuit a waveguide above the cutoff frequency for the output frequency of the magnetron.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,556,094, 2633493; GBCollins, "Micronave Magnetrons," New York, 1948, pp. 497 and 498.

1 sheet of drawings