DE975387C - Abstimmbarer Hohlraumresonator - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 16. NOVEMBER 1961

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ist in Anspruch, genommen

Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Hohlraumresonator mit zylinderförmigem Hohlraum, der über seine mit einem ringförmigen Spalt versehene Innenwandung kapazitiv mit Teilen des Elektrodensystems einer ihn koaxial durchsetzenden Ultrahochfrequenzröhre gekoppelt ist und wobei auf der der Röhre abgewandten Seite der Innenwandung des Resonators ein Zylinderring längs des Spaltes durch Verstellmittel von außen her derart mehr oder weniger über den Spalt verschiebbar ist, daß die Kopplungskapazität und damit die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators veränderbar ist.

Im nachstehenden wird insbesondere auf Hohlraumresonatoren Bezug genommen, die mit sogenannten Klystronröhren zusammenarbeiten, womit jedoch keine Einschränkung der Erfindung in bezug auf ihre Arbeitsfähigkeit zusammen mit anderen Arten von Ultrahochfrequenzröhren gemacht werden soll.

Ein bedeutendes Arbeitsgebiet der Erfindung, jedoch keineswegs das einzige, liegt in der Radartechnik. Bei vielen Schiffsradareinrichtungen sowie anderen Einrichtungen für das cm- und dm-Wellengebiet arbeitet ein Magnetronoszillator fester Frequenz zusammen mit einem Klystronhilfsoszillator, wobei der letztere zum Zweck eines Überlagerungsempfanges die vom Magnetron ausgehenden Schwingungen nach dem Überlagerungsprinzip auf eine vorbestimmte Zwischenfrequenz herabsetzt. Für den Benutzer einer derartigen Anlage ist es hinsichtlich der Abstimmung des Klystronhilfsoszillators nur erforderlich, die vergleichsweise schmale Bandbreite überstreichen zu können, die

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durch die unvermeidliche, von der gegebenen Röhre und den vorliegenden Betriebsbedingungen abhängige Streuung der Frequenzen beim Magnetronoszillator praktisch gegeben ist. Der Hersteller eines Klystrons, insbesondere eines Klystrons für kürzere Wellenlängen, muß dagegen, bedingt durch unvermeidliche Schwierigkeiten bei der Herstellung, seine Röhre durchweg so einrichten, daß sich eine viel größere Frequenzstreuung kompensieren ίο läßt.

Tatsächlich beträgt die maximale Frequenzstreuung von Magnetron zu Magnetron — gleich in welcher speziellen Anlage — praktisch nur einen kleinen Bruchteil derjenigen, mit der der Hersteller eines Klystrons rechnen muß.

Aus diesem Grunde sieht man bei Klystronoszillatoren oder anderen Geräten, die Elektronenröhren in Verbindung mit frequenzbestimmenden Hohlraumresonatoren verwenden, üblicherweise ao zweierlei Bedienungsweisen bei der Einregelung der Abstimmung vor. Die erste kann man kurz Werkseinstellung nennen, worunter eine Einregelung zu verstehen ist, die seitens der Herstellerfirma oder eines Montageingenieurs vorgenommen wird. Die zweite ist die Endeinstellung, die vom Benutzer durch Bedienung eines Knopfes oder einer anderen geeigneten Handhabe bequem. durchgeführt wird. Der Hersteller stellt in der erstgenannten Art die Frequenz auf einen mittleren Wert ein, von dem aus man mit der zweiten Bedienungsart den jeweils bei einer Anlage in Frage kommenden notwendigen Frequenzbereich überstreichen kann.

Im Falle eines Klystronoszillators kann die Werkseinstellung am Gitterabstand vorgenommen werden, dessen Veränderung natürlich eine Änderung der wirksamen Kapazität des mit der Röhre baulich verbundenen Hohlraumresonators bedingt. Der Gitterabstand ist außerordentlich klein, und eine sehr kleine Änderung des Zwischenraumes bewirkt schon eine große Kapazitätsänderung. So bedeutet, um gebräuchliche Zahlen zu nennen, bei einem Klystron, das im X-Band arbeitet, eine Abweichung vom Gitterabstand von 25 μ eine Frequenzabweichung von größenordnungsmäßig 100 MHz. Diese Art der Einregelung schließt notwendigerweise ein, daß das ganze Resonanzsystem innerhalb der luftleeren Hülle der Röhre untergebracht sein muß. Das hat zur Folge, daß äußere Luftdruckschwankungen entsprechende sehr feine, aber nichtsdestoweniger zu berücksichtigende räumliche Verschiebungen im mechanischen Aufbau der Teile innerhalb der Hülle nach sich ziehen. In einigen Fällen geschieht die Werkseinstellung an einem Teil, welches im Hohlraumresonator längs verschoben werden kann, wodurch sich die Kapazität des Gesamtbildes ändern und die gewünschte Anfangsfrequenz einstellen läßt. Diese Art der Einregelung kann man als Abstimmung mittels Trimmkapazität auffassen, in Ergänzung zur Hauptkapazität, die dem Gitterabstand entspricht. In der Praxis bekommt man bei dieser Art der Einstellung bei einem X-Band-Klystron auf 25 μ Verschiebung etwa 30 MHz Frequenzänderung. Die Handeinstellung durch den Benutzer erfolgt im allgemeinen durch eine veränderliche Induktivität.

Ziel der Erfindung ist es, einen Hohlraumresonator für eine Anordnung zur kapazitiven Abstimmung einer Ultrahochfrequenzröhre zu schaffen, die einen relativ großen Regelbereich ergibt, nicht auf die Unterbringung des Hohlraumes oder seines Regelgliedes innerhalb der luftleeren Umhüllung angewiesen ist, ohne weiteres von Hand eingestellt werden kann und lange Zeit — normalerweise während der Betriebszeit der Röhre — fest eingestellt bleiben kann und die weiterhin einfach, dauerhaft und billig hergestellt werden kann. Bekannt ist ein zylinderringförmiger, abstimmbarer Hohlraumresonator, der über seine mit einem ringförmigen Spalt versehene Innenwandung kapazitiv mit Teilen des Elektrodensystems einer ihn koaxial durchsetzenden Ultrahochfrequenzröhre gekoppelt ist. Bei dieser Anordnung wird ein mehr oder weniger über einen Ringspalt, durch den die kapazitive Kopplung mit dem Elektrodensystem der Röhre erfolgt, verschiebbarer Zylinderring zur kapazitiven Abstimmung des Resonators verwendet. Es fehlte aber bisher eine Lösung, in welcher Art die Verstellung des Zylinderringes, die mit großer Genauigkeit und reproduzierbar vorgenommen werden muß, erfolgen kann.

Erfindungsgemäß ist der Zylinderring, der auf der der Röhre abgewandten Seite der Innenwandung durch Verstellmittel von außen her zur Änderung der Kopplungskapazität mehr oder weniger über den Spalt verschiebbar ist, so ausgeführt, daß er auf der Innenwandung des Resonators unmittelbar anliegt, mit diesem einen festen galvanischen Kontakt bildet und ist an einem elastisch verformbaren, mit dem Resonator an mindestens einer Stelle fest verbundenem Teil befestigt, an dem die Verstellmittel von außen her angreifen.

Die Zeichnung veranschaulicht in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf ein Klystron mit zugehörigem Hohlraumresonator.

Gemäß der Zeichnung wird eine Klystronröhre 1 der bekannten Scheibenverschlußtype in einen Hohlraumresonator 2 eingelötet. Die Klystronröhre hat unten und in der Mitte die üblichen Anschlußscheiben 3 bzw. 4, die in entsprechend geformte Bohrungen in den Wandungen des Hohlraumgebildes eingelötet sind. Die obere Längswand 5 der Hohlraumkonstruktion ist mit einem ringförmigen Ansatz 6 versehen, der sich teilweise durch den Hohlraum erstreckt und mit der Röhre in kapazitiver Kopplung steht, wodurch eine Festkapazität gebildet wird. Dieser Ansatz und der Resonatoroberteil bestehen, wie ersichtlich, aus einem Stück. Hinter dem Ansatz 6 befindet sich ein Zylinderring 7, der beim Einstellen entlang der Rückseite des Ansatzes auf und ab (in der Figur) gleiten kann und mit diesem unmittelbar Kontakt hat. Sobald dieser Zylinderring nach unten gleitet, ändert sich die Strecke, mit der er über den unteren Rand des Ansatzes 6 hinausragt. Er ist an einem verformbaren Bauteil befestigt, das vorzugsweise aus einem

federnden Kreisring 8 besteht, dessen äußere Kante an den Resonatoroberteil angelötet oder, wie in der Zeichnung, zwischen Ober- und Unterteil des Resonators eingeklemmt ist. Mittel, wie Schrauben oder Bolzen 9 mit Führungsmuttern 10, sind vorgesehen, um den elastischen Kreisring 8 verformen zu können, wodurch die Einstellung des Zylinderrings 7 hinter dem Ansatz 6 ermöglicht wird.
Die erläuterte Anordnung ergibt eine ausgezeichnete Einstellbarkeit und im Falle eines X-Band-Klystrons bei der Abstimmung ein Verhältnis von ungefähr 30 MHz pro 25 μ. Dabei ist ein großer Regelbereich gewährleistet. Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich bei ihr Höchsfrequenzdrosseln erübrigen.

Bei der Herstellung wird die Lage des Ansatzes 6 so gewählt, daß sich eine Anfangsfrequenz nahe, aber etwas oberhalb der Spitzenfrequenz des für den Betrieb in Aussicht genommenen Frequenzbandes ergibt. Nach dieser Maßnahme wird die Anlage auch dann noch zufriedenstellend arbeiten, wenn eine alte Röhre (am Ende ihrer Lebensdauer) durch eine andere derselben Bauart und Type ersetzt wird; mit anderen Worten: die normalen herstellungsbedingten Abweichungen zwischen den einzelnen Röhren derselben Bauart werden unschädlich gemacht.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Abstimmbarer Hohlraumresonator mit zylinderförmigem Hohlraum, der über seine mit einem ringförmigen Spalt versehene Innenwandung kapazitiv mit Teilen des Elektrodensystems einer ihn koaxial durchsetzenden Ultrahochfrequenzröhre gekoppelt ist und wobei auf der der Röhre abgewandten Seite der Innenwandung des Resonators ein Zylinderring längs des Spaltes durch Verstellmittel von außen her derart mehr oder weniger über den Spalt verschiebbar ist, daß die Kopplungskapazität und damit die Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators veränderbar ist, dadurch gekennzeich net, daß der Zylinderring (7) auf der Innenwandung (6) des Resonators mit galvanischem Kontakt unmittelbar anliegt und von einem elastisch verformbaren, mit dem Resonator an mindestens einer Stelle fest verbundenen Teil (8) getragen wird und die Verstellmittel (9, 10) unmittelbar an dem verformbaren Teil (8) angreifen.
2. 2. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil eine ringförmige Membran ist, die mit ihrem äußeren Umfang an einer Resonatorstirnwand befestigt ist und an ihrem inneren Umfang den Zylinderring trägt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentanmeldungen Ai 1798 Villa/ 21g (bekanntgemacht am 26. 2. 1953), A 10866
   VIII a/21 a⁴ (bekanntgemacht am 4. 2. 1943);

   deutsche Patentschrift Nr. 227 683;

   schweizerische Patentschrift Nr. 227 683;

   französische Patentschrift Nr. 894 304.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 514/367 5.56 (109 714/5 11.61)