DE973327C - Wanderfeldwendelroehre mit selbsttragendem Roehrensystem - Google Patents
Wanderfeldwendelroehre mit selbsttragendem RoehrensystemInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 21. JANUAR 1960
L 18478 Villa/21g
Wanderfeldröhren bestehen aus einem Strahlerzeugungssystem, einer Verzögerungsleitung und
einer Auffangelektrode. Für die Funktion der Wanderfeldröhre ist es wichtig, daß die Achsen
des Strahlerzeugungssystems, der Verzögerungsleitung und der Auffangelektrode mit genügender
Genauigkeit miteinander übereinstimmen, wobei auch die hochfrequenztechnischen Belange, z. B.
Vermeidung von Rückkopplung, berücksichtigt ίο werden müssen. Bisher sind zurr Erreichung des
vorgenannten Zieles verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden :
Fig. ι zeigt eine Bauweise, bei der das Vakuumgefäß
die Aufgabe der gegenseitigen Halterung der Systemteile übernimmt. Zu diesem Zweck ist das
Vakuumgefäß 1 in der Zone des Strahlerzeugungssystems 2 in seinem Durchmesser erweitert. Das
Strahlerzeugungssystem ist auf der einen Seite in einer maßhaltigen Scheibe 5, auf der anderen Seite
(in dem anschließenden, verengten Wendelhalte- ao rungsabschnitt des Vakuumgefäßes) in einer eingepaßten
Wendelabschlußtonne 6 gelagert. Die Verzögerungsleitung ist hier die Drahtwendel 3,
die zwischen dielektrischen Stäben 7 gehaltert wird. An Stelle der dielektrischen Stäbe wurden as
auch dielektrische Rohre zur Wendelhalterung verwendet. Auf der Seite der Auffangelektrode 4 wird
das Wendelende in gleicher Weise durch eine
909 694/2
Wendelabschluß tonne 6a festgelegt. Nachteilig bei
dieser Anordnung ist, daß das Vakuumgefäß selbst die achsenrichtige Halterung von Strahlerzeugungssystem
und Wendelanordnung übernimmt und die genaue achsenrichtige Lage von dickem und
dünnem Glasabschnitt schwierige Glasarbeit erforderlich macht.
Auch die Halterung der Wendel mit Hilfe eines dielektrischen Rohres hat verschiedene Nachteile.
ίο Neben dem Einfluß des Dielektrikums auf die Phasengeschwind-igkeit der Welle auf der Verzögerungsleitung
tritt durch die Verzerrung des elektromagnetischen Feldes zur Halterung hin eine
schwächende Wirkung der Kopplung zwischen Welle und Strahl hinzu. Dadurch wird die Verstärkung,
bei Leistungsröhren auch die maximale Hochfrequenzausgangsleistung, herabgesetzt. Der
unvermeidliche Verlustfaktor des Dielektrikums ruft zusätzlich eine Dämpfung der Verzögerungsao
leitung hervor, was die obengenannte Wirkung noch verstärkt. Man strebt deshalb an, die Wendel
möglichst nur punktartig mit dem Dielektrikum, z. B. durch Haltestäbe, in Berührung zu bringen.
Fig. 2 zeigt eine bekannte Ausführungsform, bei der die Schwierigkeit der glastechnischen Arbeiten
dahingehend verringert ist, daß nur noch ein auf gleichbleibenden Innendurchmesser kalibriertes Vakuumgefäß
8 Verwendung findet. Die in dieses Glasgefäß passend eingesetzten Systemteile (Strahlerzeugungssystem
9 und Wendelabschnitt 10) haben dann selbstverständlich eine gemeinsame Achse.
In der Forderung nach genauer Maßhaltigkeit für die einzubauenden Systemteile liegt aber auch die
Schwäche dieser Ausführungsform, da die Montage sehr große Sorgfalt erfordert und es leicht zur Beschädigung
der Glasinnenfläche bei der Mortage kommen kann, was die Ursache von· späteren Glasrissen
sein kann.
Fig. 3 zeigt eine bekannte Anordnung, bei der das Vakuumgefäß nur als Hülle dient und Strahlerzeugungssystem
und Wendelabschnitt eine selbsttragende Baueinheit bilden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Strahlerzeugungssystem 11 und
die Verzögerungsleitung 12 durch mehrere Stäbe achsenrichtig und starr in ihrer gegenseitigen Lage
gehalten sind, ohne daß das Vakuumgefäß zur Halterung herangezogen werden muß. Die Verzögerungsleitung
kann zwischen dielektrischen Stäben 14 festgelegt werden, die Lage der Stäbe 13
und 14 zueinander wird beispielsweise durch dazwischen gesetzte Scheiben i4a bestimmt. Ein
Nachteil der Anordnung ist, daß die mechanische Stabilität bei der Montage gegen Schränkung nicht
sehr groß ist.
Die Ausführungsarten nach Fig. 2 und 3 weisen zudem Nachteile hochfrequenztechnischer Art auf:
Das Strahlerzeugungssystem hat, besonders bei Leistungsröhren, einen gewissen Mindestdurchmesser,
der den kleinsten Röhrendurchmesser bei dieser Ausführungsform festlegt. Die Röhren besitzen
meist Hohlleiterankopplungen. Eingangsund Ausgangshohlleiter werden dabei vielfach zur
starren Verbindung und Halterung durch ein Metallrohr verbunden, das den Raum um die
Wendel nach außen abschirmt und gleichzeitig als Halterung für die Fokussierungsmittel des Elektronenstrahls
(z. B. Magnetspule) dienen kann. Dieses Metallrohr bildet aber einen unerwünschten
elektrischen Übertragungsweg mit Hochpaßcharakter zwischen Eingangs- und Ausgangshohlleiter,
auch wenn A/4-Koppelzylinder innerhalb der Röhre
angeordnet sind, da sie nur als selektive Sperrmittel wirken und bei großer Verstärkungsbandbreite
der Röhre nicht wirksam genug sind. Die Grenzfrequenz des Hochpasses nimmt dabei mit
zunehmendem Hohlrohrdurchmesser ab. Es müssen also bei diesen Ausführungsformen zusätzliche
Mittel vorgesehen sein, um den unerwünschten Übertragungsweg, der zur Rückkopplung führen
kann, auszuschließen.
Bei einerWanderfeldwendelröhremit selbsttragendem
Röhrensystem wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß als Bauelement des selbsttragenden
Röhrensystems ein dielektrisches Rohr verwendet wird, das die Wendel und die der Wendelhalterung
dienenden Mittel mit Ausnahme der Ein- und Auskoppelwindungen in einigem Abstand innerhalb
des Vakuumgefäßes umgibt und mit den innerhalb der Röhre liegenden eingangs- und ausgangsseitigen
Kopplungsmitteln mittelbar oder unmittelbar starr verbunden ist. In Weiterbildung des ErfindungsgegenS'tandes
wird das dielektrische Rohr mit einem Dämpfungsbelag versehen und sein Durchmesser
entsprechend gewählt, um die Ausbildung einer Rückkopplung unmöglich zu machen.
Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine der Erfindung entsprechende Anordnung. Das Strahlerzeugungssystem 15 ist
durch einen Ring 16 koaxial zum Vakuumgefäß 27 lOo
(Glasgefäß) gehalten (erstes Lager des Röhrensystems). Auf das Strahlerzeugungssystem 15 ist
ein Metalltopf 17 aufgeschoben, der den kathodenseitigen Abschluß des Hochfrequenzkreises bildet.
Mit diesem Metalltopf 17 steht der Metalltopf 18 durch den metallischen Verbindungsteil 19 in
starrer Verbindung. Der Verbindungsteil 19 dient hochfrequenztechnisch zusammen mit der Wendelantenne
20, die bekanntlich zurückgefaltet sein kann, der richtigen Impedanztransformation von n0
der Wendel an den Eingangshohlleiter. Die Wendelantenne 20 ist an der dem Verbindungsteil 19
abgewandten Seite angebracht. Um bei gegebener Röhrenlänge die nutzbare Wendellänge so groß
wie möglich zu machen, sind die Wendelantennen bzw. 20a an den dfer Wendelzone zugewandten
Topfen 18 bzw. i80 angeschlossen. Am Röhrenausgang
sind entsprechend die Metalltöpfe ιγα
und i8ß mit dem metallischen Verbindungsteil iga
angeordnet. Die Wendel 22 ist zwischen drei dielektrischen. Stäben 23 gelagert, deren gegenseitige
Lage auffängerseitig durch das Stabhalterungsteil 24a gewährleistet wird. Das Teil 240
ist starr mit dem Metalltopf iya verbunden. In
derselben Weise ist die Wendel mit den Keramikstäben innerhalb des Topfes 17 durch· das Stab-
halterungsteil 24 fixiert. Die Verbindung der Baugruppe 17-18-19-20 (zur hochfrequenztechnisch
günstigsten Ankopplung des Eingangshohlleiters 21) mit der Baugruppe iya - i8e - iaa- 20ö (zur
Ankopplung an den Ausgangshohlleiter 21 a) wird
durch ein dielektrisches Rohr 25 (ζ. Β. aus Keramik oder Glas) hergestellt. Das dielektrische Rohr ist
an beiden Enden mit Flanschen 26 versehen, die starr mit den Töpfen 18 und i8fl verbunden sind
(z.B. hart gelötet). Das zweite Lager des selbsttragenden Röhrensystems bildet der am anderen
Ende des Vakuumgefäßes angeschmolzene Metalltopf 28 in Verbindung mit der Auffangelektrode
28a. Der Topf 17 a stützt sich durch eine dielektrische
Scheibe 2.9 auf der Auffangelektrode ab.
Das dielektrische Rohr übt also zwei Funktionen aus: Hochfrequenztechnisch erreicht man eine wirksame
Unterdrückung von unerwünschten Rückkopplungen. Zu diesem Zweck wird seine Oberfläche mit
ao einer geeigneten Widerstandsschicht 30 (ζ. B.Kohle) bedeckt. Außerdem wird das Rohr mit zu einer
tragenden, durchhangfreien und schränkungsstabilen Verbindung herangezogen. Im Raum
zwischen dielektrischem Rohr und Wendel sind Hohlleiterwellen wegen des kleineren Durchmessers
des Rohres im Arbeitsbereich der Röhre nicht mehr möglich.
Es ist vorteilhaft, die Dimensionierung des Rohrdurchmessers nach folgenden hochfrequenztechnischen
Gesichtspunkten vorzunehmen': Der Durchmesser des dielektrischen Rohres soll so klein sein,
daß die längste mögliche Hohlleiterwellenlänge im Raum zwischen Wendel und Rohr kleiner als die
Wellenlänge der kürzesten verstärkten Welle ist.
Dagegen soll der Durchmesser des Rohres nicht so klein gewählt werden, daß sein Dielektrikum einen
wesentlichen Einfluß auf die Wendelwellenform ausübt. Mit diesen Bedingungen kann man folgende
Grenzen für den Durchmesser d% des dielektrischen
Rohres angegeben:
<o,3,
wobei U die optimale Betriebsspannung in Volt und λ die optimale Betriebswellenlänge bedeuten.
Es ist dabei angenommen, daß der elektronische Verstärkungsbereich der Röhre sich etwa über eine
Oktave erstreckt. Koaxialwellen im Raum zwischen dem dielektrischen Rohr und der äußeren Abschirmung
31 werden durch die Dämpfungsschicht auf dem dielektrischen Rohr wirksam unterdrückt.
Selbstverständlich kann die Dämpfungsschicht auch noch innen am dielektrischen Rohr angebracht
werden. Der Raum zwischen dielektrischem Rohr und äußerer Abschirmung 31 stellt eine stark gedämpfte
Koaxialleitung dar, deren Dämpfung ausreicht, um eine Koaxäalwelle zur Rückkopplungs^·
erregung zu unterdrücken. Zur weiteren Dämpfungserhohung des Raumes zwischen Rohr und
äußerer Abschirmung kann auch noch die Innen- und/oder Außenwand des Vakuumgefäßes mit
einem Dämpfungsbelag versehen werden.
Durch diese Anordnung zur Unterdrückung von Hohlleiterwellen hat man eine größere Freiheit in
der Wahl des Durchmessers des Vakuumgefäßes, der sich jetzt nach Gesichtspunkten der Bemessung
des Strahlerzeugungssystems richten kann. Die Ausschaltung des Rückkopplungsweges durch die
bekannte Einschaltung von Sperrgliedern ist, da diese selektiv sind, nicht so wirksam, wie die hier
beschriebene breitbandige Verlustdämpfung. Selbstverständlich sind Dämpfungsmittel im Laufe der
Verzögerungsleitung vorgesehen, um Selbsterregung durch eine Wendelwellenform zu unterdrücken.
Der Aufbau der Ankoppelzone mit dem metallischen Verbindungsstück 19 wird durch Fig. 4a
deutlich. Das metallische Verbindungsstück 19 kann* z. B. eine »Nierenform« haben und ermöglicht
bei hohler Ausführung die Durchführung von weiteren Anschlußleitungen, ζ. B. für eine Röhre
mit mehreren Wendeln innerhalb des Vakuumgefäßes, von der Spannungsversorgungsseite her.
Ebenso kann das Verbindungsstück aus einer An-Ordnung mehrerer Stäbe oder Röhrchen bestehen.
Zugleich sind bei dieser Anordnung alle zur Anpassungstransformation notwendigen Elemente, die
Teile 17, i8, 19 und 20, in das Röhreninnere verlegt.
Dadurch kann eine lageunabhängige Ankopplung der Wendel an den Eingangskreis erreicht
werden. Die Anordnung der starren Verbindung der Töpfe 17 und 18 durch den Teil 19
hat weiter den Vorteil, daß das dielektrische Rohr 25 nicht in die Hohlleiterzone 21 hineinragt und
damit zusätzliche Transformationsverluste durch die Verluste im Dielektrikum vermieden werden.
Entsprechendes gilt für die Ausgangsseite.
Claims (12)
- Patentansprüche: 1o°i. Wanderfaldwendelröhre mit selbsttragendem Röhrensystem, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauelement des selbsttragenden Röhrensystems ein dielektrisches Rohr verwendet wird, das die Wendel und die der Wendelhalterung dienenden Mittel mit Ausnahme der Ein- und Auskoppelwindungen in einigem Abstand innerhalb des Vakuumgefäßes umgibt und mit den innerhalb der Röhre liegenden eingangs- und no ausgangsseitiigen Kopplungsmitteln mittelbar oder unmittelbar starr verbunden ist.
- 2. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Wendel umgebende dielektrische Rohr innen und/oder außen mit einem Dämpfungsbelag versehen ist.
- 3. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser dR des die Wendel umgebenden dielektrischen Rohres folgender Bedingung genügt: iao0,3,(U = optimale Betriebsspannung in Volt, λ = optimale Betriebswellenlänge).
- 4· Wanderfeldwendel röhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmittel jeweils zwei metallische Töpfe enthalten, deren Stirnseiten einander zugekehrt' sind, und daß diese Stirnseiten durch jeweils mindestens ein metallisches Verbindungsstück starr miteinander verbunden sind.
- 5. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der metallischen Verbindungsstücke aus mindestens einem Hohlkörper besteht.
- 6. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der auffängerseitige Topf sich auf die Auffangelektrode abstützt.
- 7. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß' der kathodenseitige Topf das Strahlerzeugungssystem trägt.
- 8. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerzeugungssystem mit einem Paßring im Vakuumgefäß gelagert ist.
- 9. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wendeilzone die Innen- und/oder Außenwand des Vakuumgefäßes mit einer Dämpfungsschicht versehen ist.
- 10. Wanderfeildwendelröhre nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelantennen an der den metallischen Verbindungsstücken jeweils gegenüberliegenden Seite angeordnet sind.
- 11. Wanderfeldwendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelantennen an dem der Wendelzone jeweils zugewandten Topf angeschlossen sind.
- 12. Wanderfaldwendelröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der metallischen Verbindungsstücke aus einem Bolzen besteht.In Betracht gezogene Druckschriften:Deutsche Patentschriften Nr. 814490, 832781; britische Patentschriften Nr. 660 793, 683479; USA.-Patentschrift Nr. 2 197 123;»Die Telefunken-Röhre«, Februar 1953, S. 100 bis 116, und Februar 1955, S. 1 bis 22;»Microwave Receivers«, McGraw-Hill Book Company, 1948, S. 261 bis 264;Dissertation" Müller vom 16. 12. 1952 (eingereicht am Institut für Hochfrequenztechnik der Technischen Hochschule München), S. 93.In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 954 276.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 609 617/414 8.56 (909 694/2 1.60)
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FR69084E (fr) | 1958-09-22 |
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