DE970616C - Verzoegerungsleitung der Bauart mit ineinandergreifenden Stegen fuer Elektronenstrahlroehren - Google Patents

Description

Es sind Wanderfeldröhren mit oder ohne magnetischem Querfeld bekannt, welche als Verstärker oder Schwingungserzeuger arbeiten und deren Verzögerungsleitung mit ineinandergreif enden Zwischenstegen ausgebildet ist.

Nach ihrer üblichen Form, wie sie in Fig. ι und 2 im Grundriß bzw. in einem Querschnitt schematisch dargestellt ist, besteht eine solche Leitung aus zwei parallelen Stäben ι und 2, welche

ίο gerade Stege 3 bzw. 4 tragen, die beim Zusammenbau der Leitung ineinandergreifen. Das so gegebildete ebene System wird durch metallische Wangen oder Platten 5, 6 geschlossen, welche die Stäbe vereinigen, wobei sie mit diesen in elekirischem Kontakt stehen können oder nicht.

Unter den bekannten Vorteilen dieser Leitung sei die hohe Wärmeableitung durch die massiven Metallteile erwähnt, welche eine Steigerung der Nennleistung der Röhre gestattet, ferner die guten Eigenschaften hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit und Genauigkeit des Aufbaues, die leichte Wahl der Abmessungen, durch welche die Form der Dispersionskurve geregelt werden kann (d. h. der Wert des Verzögerungsmaßes in Abhängigkeit von der Wellenlänge und der Geschwindigkeit des Strahles), und die Eigenschaft einer Komponente des Feldes mit einer großen Amplitude, eine negative Phasengeschwindigkeit zu besitzen (Feldfortpflanzung umgekehrt zu der Energiefortpflanzung). wodurch diese Leitung mit Erfolg in Wanderfeld-

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oszillatoren für breitbandige Abstimmung verwendbar ist, bei welchen die Rückkopplung durch Vermittlung des Strahles hergestellt wird und bei welchen sich die elektromagnetische Energie umgekehrt zur Strahlrichtung fortpflanzt.

Wenn jedoch eine solche Leitung in einer Wanderfeldröhre ohne magnetisches Querfeld verwendet wird, wo der Strahl parallel zu der Leitung durch ein elektrisches Feld gerichtet wird, das ίο axial zwischen der in der Nähe des Einganges der Leitung und einer in der Nähe ihres Ausganges gelegenen Sammelelektrode verläuft, und wo durch eine geeignete Fokussierungseinrichtung der größere Teil des Strahles auf der Sammelelektrode endigt, die gekühlt werden kann, ist die Kopplung zwischen der Leitung und dem Strahl verhältnismäßig schwach, da bei einer ungenauen Fokussierung der Strahl sich von der Leitung entfernen kann.

Die Erfindung sucht diesem Mangel abzuhelfen, indem sie in einer Röhre der genannten Bauart eine Kammleitung mit gekrümmten Stegen vorsieht, welche einen zylindrischen Raum umfassen, in welchem der Strahl verläuft und in welchem bei erregter Leitung ein Hochfrequenzfeld vorhanden ist.

Es ist bereits eine Anordnung von geschlossenen Ringen bekannt, die über Zwischenstege abwechselnd mit den beiden Rändern eines rinnenförmigen Organs verbunden sind und durch die der Elektronenstrahl hindurchführt. Die Zwischenstege greifen jedoch nicht ineinander. Diese Anordnung bildet ein Resonanzsystem, nicht aber eine Verzögerungsleitu ig.

Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verzögerungsleitungen mit ineinandergreifenden Gliedern. Ferner unterscheidet sie sich von der vorbekannten Anordnung dadurch, daß die Ringe nicht geschlossen, sondern an einer Stelle offen sind und demgemäß zwei freie Enden aufweisen, sowie dadurch, daß jeweils eines dieser Enden ohne einen Zwischensteg unmittelbar an dem gemeinsamen Träger befestigt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Herstellungsmöglichkeiten an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 3 die allgemeine Form der gemäß der Erfindung ausgebildeten Verzögerungsleitung, Fig. 4 eine für die Herstellung der Leitung der Fig. 3 verwendbare Ausbildung,

Fig. 5 bis 10 verschiedene Abwandlungen mit weiteren oder aus der Fig. 3 abgeleiteten Merkmalen,

Fig. 11 eine Wanderfeldröhre, die mit einer erfindungsgemäßen Leitung ausgestattet ist.

Fig. 3 zeigt perspektivisch die allgemeine Form

der erfindungsgemäßen Leitung, welche einen Stab 7 aufweist, der eine Reihe von beiderseits abwechselnd angeordneten, nicht geschlossenen Ringen 8 bzw. 9 trägt.

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Herstellung einer in dieser Form ausgebildeten Leitung. Beispielsweise kann man von einem Stab ausgehen, welcher zwei Reihen von geraden Stegen trägt, die an dem Stab in entgegengesetzter Richtung und gegeneinander versetzt angebracht sind (Fig. 4); danach werden diese Stege so eingerollt, daß sie wechselseitig ineinandergreifen. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Stab in regelmäßigen Abständen in der Richtung senkrecht zu seiner Längsachse gleiche Ringe tragen, die, vor oder nach der Befestigung, abwechselnd zu beiden Seiten des Stabes und dicht an dem Stab geschlitzt werden. Nach einem weiteren Beispiel kann man einen Stab längs einer Wendel befestigen, deren Windungen dicht an dem Stab abwechselnd auf der einen und anderen Seite geschlitzt werden. Man kann die Leitung auch durch unmittelbare Bearbeitung eines Stabes aus dem Vollen herstellen. In allen Fällen erhält man ein Erzeugnis; welches der Fig. 3 entspricht.

Es ist nicht wesentlich, daß die Ringe der Leitung kreisförmig sind, vielmehr sind auch andere Formen denkbar, welche den Strahl umgeben, z. B. eine ovale, abgeflachte oder rechteckige, einen flachen Strahl umschließende Form. Eine solche, beispielsweise in Fig. 5 dargestellte Form begünstigt die Vergrößerung der Kopplung zwischen Strahl und Hochfrequenzfeld. go

Die für die Dispersions-Charakteristik gewünschte Form kann man erzielen, indem man den Stegen ein passendes Profil gibt. In gewissen Fällen kann man Stege mit einfachem und gleichförmigem Querschnitt, z. B. rechteckigem, dreieckigem oder kreisförmigem Querschnitt, benutzen, und in anderen Fällen kann man zwei Reihen mit Stegen verschiedener Form vorsehen. Zum Beispiel entspricht die in Fig. 6 im axialen Schnitt dargestellte Leitung versetzten Reihen von runden und dreieckigen Stegen.

Fig. 7 und 8 zeigen in einem Querschnitt bzw. einem axialen Schnitt ein Leitungselement, dessen Stege 8 und 9 Verlängerungen 10 aufweisen, die zu den Flanken des Stabes 7 parallel verlaufen. Ein derartiges System ergibt eine gewisse Unabhängigkeit zwischen der Länge der Stege und den Abmessungen des Durchgangsbereiches des Strahles und folglich ein Mittel, um die Dispersionscharakteristik und/oder die Eigenschaften des Wechselwirkungsraumes zu beeinflussen.

Der Stab selbst kann ein besonderes Profil erhalten, z. B. ein in Fig. 7 ersichtliches T-Profil. Er kann aus zwei Teilen gebildet werden, die je eine Stegreihe tragen und nachträglich miteinander verbunden werden.

Um zwischen den entgegengesetzten Enden der Stege der beiden Reihen eine Entkopplung zu bewirken, kann ein Längseinschnitt 11 in dem Stab 7 vorgesehen werden (Fig. 9), dessen Tiefe etwa gleich A/4 gewählt wird (wobei λ die Wellenlänge im freien Räume bezeichnet). Dieser Einschnitt kann entweder in einem aus einem Stück hergestellten Stab ausgeführt werden oder indem man zwei getrennte Stäbe nach der Ebene der gestrichelten Linie 12 vereinigt.

In Fig. ίο sind in Querrichtung verlaufende Einschnitte 13 dargestellt, welche in dem Stab 7 zwischen den Stegen 8 und 9 angebracht sind. Die Stege der Leitung werden auf diese Weise durch Drosselstellen belastet. Einschnitte, die kürzer sind als XJ4, beeinflussen die Dispersionskurve besonders an der unteren Grenze des Wellenbandes; Einschnitte, die langer sind als λ/4, wirken sich hingegen an der oberen Grenze aus.

Eine Leitung der beschriebenen Bauart kann einen einfacheren Aufbau haben als eine Leitung nach Fig. 1 und 2, da die Wangen oder Seitenplatten nicht mehr erforderlich sind. Es kann jedoch zweckmäßig sein, den von dem Hochfrequenzfeld eingenommenen Raum beiderseits der Stege zu begrenzen, um den Wechselwirkungsraum abzugrenzen und/oder die Form der Dispersionscharakteristik zu beeinflussen. So kann man einen axialen Innenleiter einführen, wenn man ein rohrförmiges Strahlbündel verwendet. Außerhalb der Stege kann man die Leitung mit einem zylindrischen Leiter umgeben, welcher durch die Hülle des Metallrohres gebildet werden kann, die metallisiert oder mit einer Aquadagschicht überzogen ist, oder durch einen außerhalb des Rohres befindlichen Metallzylinder, z. B. den Träger einer magnetischen Fokussierungseinrichtung.

Fig. 11 zeigt schematisch im axialen Schnitt eine Wanderfeldröhre mit einer Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung, welche zur Erläuterung der besonderen Vorteile dieser Leitungsbauart bei der betrachteten Anwendung dient.

Eine am Ende durch die Isolierteile 15, 16 geschlossene Metallhülle 14 enthält die üblichen Elemente einer Wanderfeldröhre, nämlich eine Elektronenstrahlquelle 17, deren Anode 18 in die Hülle eingebaut ist, und eine Sammelelektrode 19. Zwischen der Strahlquelle und der Sammelelektrode ist ein Stab 7 starr eingefaßt, welcher gegen die Hülle anliegt und die gekrümmten Stege 8, 9 trägt. Die Teile 7, 8, 9 bilden eine Verzögerungsleitung nach dem Prinzip der Fig. 3 bis 10, welche die Merkmale dieser Figuren aufweisen kann. Wenn die Röhre als Verstärker oder als Schwingungserzeuger mit einem äußeren Rückkopplungskanal arbeitet, werden die äußersten Stege der Leitung entweder mit koaxialen Elementen oder mit Sonden 20 verbunden,· die an Eingangs- bzw. Ausgangskreise angepaßt sind und durch isolierende Durchführungen 21 austreten. Falls die Röhre als Schwingungserzeuger mit innerer Rückkopplung durch Reflexion an der Verzögerungsleitung oder durch das Strahlbündel arbeitet, kann die Anzahl dieser angeschlossenen Kreise auf einen einzigen beschränkt werden.

Der Strahl wird durch eine übliche Magnetspule 22 fokussiert, welche ein axiales Feld liefert, oder durch irgendein entsprechendes Mittel.

Die beschriebene Anordnung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber Wanderfeldröhren, welche eine Verzögerungsleitung in Wendelform benutzen. Die durch ihren Aufbau bedingte Starrheit der Verzögerungsleitung ebenso wie ihre starre Einfassung zwischen der Elektronenstrahlquelle und der Sammelelektrode und/oder Hülle ergibt eine große Festigkeit und eine genaue Zentrierung der Leitung in der Strahlachse. Im Gegensatz zu einer Wendel werden keine dielektrischen Träger benötigt, in welchen eine gewisse Energiemenge verlorengeht und welche Störungen in dem Mechanismus der Wechselwirkung hervorrufen. Die natürliche Wärmeableitung ist sehr gut, und sie kann noch durch die Berührung zwischen der äußeren Fläche des Stabes und der Röhrenhülle verbessert werden. Anderseits kann die Abkühlung durch .einen Luft- oder Wasserumlauf in dem Stab verstärkt werden, ohne den Hochfrequenzkreis zu beeinflussen. Außerdem sind die Abmessungen der Kühlkanäle nicht durch die Abmessungen der Stege begrenzt. Keiner von diesen Vorteilen ist bei einer Wendelleitung gegeben.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Röhren können eine Nennleistung haben, welche weit die bei Wendelleitungen zulässige Leistung übersteigt. Außerdem kann man zulassen, daß der Strahl die Leitung umspült, ohne daß die Wärme, welche durch den Aufprall der Elektronen auf der Leitung entsteht, die Wirkungsweise der Röhre beeinträchtigen kann. Eine derartige Röhre ist insbesondere für sehr kurze Wellen von Bedeutung, wo die Kopplung zwischen Strahl und Leitung enger ist, wenn der Strahl die Leitung umspült. Im Bedarfsfalle können gewisse Stege, welche eine höhere Verlustwärme aufnehmen müssen, wie z. B. die der Strahlquelle benachbarter Stege, aus einem hitzebeständigen Metall hergestellt werden. Die richtige Anpassung der Leitung an die äußeren Kreise kann außer durch die entsprechende Wahl der Leitungselemente durch eine besondere Einstellung und Regelung der äußersten Stege vorgenommen werden

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verzögerungsleitung der Bauart mit ineinandergreifenden Stegen für Elektronenstrahlröhren für Höchstfrequenzwellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie gekrümmte Stege in Form offener Ringe aufweist, die in regelmäßigen Abständen abwechselnd mit ihrem einen und mit ihrem anderen Ende unmittelbar an einem Längsstab derart befestigt sind, daß sie ineinandergreifen und daß innerhalb der Ringe ein Elektronenstrahl verlaufen kann. n₅

2. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Stab zwei Reihen von geraden Stegen in entgegengesetzter Richtung und versetzt angeordnet werden, welche so gekrümmt werden, daß sie wechselseitig ineinandergreifen.

3. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Stab senkrecht zu seiner Längsachse in regelmäßigen Abständen eine Reihe von gleichen Ringen befestigt werden, die vor oder

nach ihrer Befestigung abwechselnd zu beiden Seiten des Stabes und dicht an diesem geschlitzt werden.

4. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Stab achsparallel eine Wendel befestigt wird, deren Windungen dicht an dem Stab abwechselnd auf der einen und anderen Seite geschlitzt werden.

5. Verfahren zur Herstellung einer Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein massiver Metallstab durch Bohren, und Fräsen bis zur Erreichung -der gewünschten Form aus dem Vollen bearbeitet wird.

6. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab einen achsparallelen Längseinschnitt (11) aufweist, welcher dem durch die gekrümmten Stege (8) umfaßten Raum zugewendet ist.

7. Leitung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab in der Richtung senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Einschnitte (13) aufweist, die dem von den gekrümmten Stegen umfaßten Raum zugewendet sind.

8. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsstab einen T-förmigen Querschnitt aufweist.

9. Abänderung einer Leitung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von den gekrümmten Stegen umfaßte Raum einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist (Fig. 5).

10. Leitung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege auf der offenen Seite durch geradlinige Teile verlängert sind, die sich an den Flanken des Stabes erstrecken (Fig· 7) ■

11. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab aus mehreren für sich hergestellten Elementen zusammengesetzt ist.

12. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der Stege aus einem hitzebeständigen Metall hergestellt ist.

13. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege abwechselnd verschiedene Profile aufweisen.

14. Wanderfeldröhrenanordnung unter Verwendung einer Verzögerungsleitung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung von einer Metallhülle umgeben ist, die mit dem Stab der Leitung in Berührung steht.

15. Wanderfeldröhrenanordnung unter Verwendung einer Verzögerungsleitung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl die Leitung umspült.

16. Wanderfeldröhrenanordnung unter Verwendung einer Verzögerungsleitung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der Ringe verlaufende Elektronenstrahl rohrförmig ist und daß im Innern des Strahles ein axialer Leiter angebracht ist, der zur Begrenzung des Wechselwirkungsraumes zwischen dem Elektronenstrahl und dem von der Leitung erzeugten Hochfrequenzfeld dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patenitanmielld'ung N 3392 VIII a/21 a⁴; (bekanntgemacht am 13. 9. 1951);
britische Patentschrift Nr. 611 732.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 509 658/132 2.56 («09 6Ϊ1/12 10.5&)