DEC0009754MA

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Publication number: DEC0009754MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 5. August 1954 BefcanntgemaAt am 18. Oktober 1956Registration date: August 5, 1954 Scanned on October 18, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Es sind: Verzögerungsleitungen, für Hochfrequenzwellen vorgeschlagen worden, die in der sogenanntein Sprossenbauart, d. h. mit periodischer Struktur in der Form einer Sprossenleiter, gestaltet und mit Vorrichtungen versehen sind, um entweder die elektrische oder die magnetische; Kopplung· zwischen aufeinanderfolgenden Sprossen überwiegen zu lassen. Diese beiden, Kopplungen wirken . bekanntlich einander entgegen. Wenn die elektrische Kopplung verringert wird, so daß die magnetische Kopplung überwiegt, so* ergibt sich eine derartige Ausbreitung einer elektromagnetischen Weile in dieser Leitung, daß für die schnellste Raurnharmonische (Grundwelle) die Phasengeschwindigkeit mit der Wellenlänge zunimmt. In; diesem Falle spricht man von einer normalen¹ Dispersion deir Leitung für die Grundwelle, d. h., die Phasengeschwindigkeit: besitzt den gleichen Richtungssinn wie die Gruppengeschiwindiigkeiit. Dagegen nimmt für die langsamere Raumharmonische, deren Phasengeschwindigkeit derjenigen dter Grundwelle am nächsten kommt, d. h, für die erste Raumoberwelle, die Phasengeschiwindiigkeit mit zunehmender Wellenlänge ab. Die Verzögerungsleitung besitzt also' eine anomale Dispersion für die erste Raumoberwelle, d. h., die Phasengeschwindigkeit ist im umgekehrten Sinne wie die Gruppengesahwindigkeiit gerichtet. Wenn im Gegensatz dazu die magnetischeThere have been proposed: delay lines for high frequency waves which are designed in the so-called rung type, that is to say with a periodic structure in the form of a rung ladder, and are provided with devices for either electrical or magnetic transmission; Coupling · to predominate between successive rungs. These two, couplings work. as is well known, against each other. If the electrical coupling is reduced so that the magnetic coupling predominates, an electromagnetic wave propagates in this line in such a way that the phase velocity increases with the wavelength for the fastest room harmonic (fundamental wave). In; this case, we speak of a normal dispersion ¹ deir line for the fundamental wave, that is, the phase velocity: has the same direction as the Gruppengeschiwindiigkeiit. On the other hand, for the slower space harmonic, the phase velocity of which comes closest to that of the fundamental wave, i.e. That is, for the first spatial harmonic, the phase velocity decreases with increasing wavelength. The delay line therefore has an anomalous dispersion for the first spatial harmonic, ie the phase velocity is directed in the opposite sense to the group velocity. If, on the contrary, the magnetic

■609 658/318■ 609 658/318

C 9754 VIII al 21a⁴ C 9754 VIII al 21a ⁴

Kopplung verringert wird und die elektrische Kopplung überwiegt, ist die Dispersion für die Grundwelle anomal und für die erste Raumoberwelle normal. ■*.'■■Coupling is decreased and the electrical Coupling predominates, the dispersion is anomalous for the fundamental and anomalous for the first spatial harmonic normal. ■ *. '■■

In der vorliegenden Anmeldung werden einige neue Mittel beschrieben, um: eine Verzögerungsleitung zu erhalten, bei der eine Kopplungsart überwiegt, so< daß die Dispersion! für die Grundwelle entweder normal oder anomal ist. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel bestehen darin, Sprossen vorzusehen, deren Querschnitt sich in ihrer Längsrichtung ändert.In the present application, some described new means to: a delay line in which one type of coupling predominates, so <that the dispersion! for the fundamental wave is either normal or abnormal. According to the invention provided means consist in providing rungs, the cross-section of which is in their longitudinal direction changes.

Einige Ausführungsbeispiele, die jedoch, in keiner Weise eine Begrenzung darstellen, sollen, zur Er-Some embodiments, however, in none To represent a limitation, to create

!5 läuterung der Erfindung dienen.! 5 purification of the invention serve.

In Fig. ι ist die Kapazität zwischen den Sprossen dadurch erhöht, "daß die Abmessungen des Mittelteiles. 5 jeder Sprosse in der Ebene senkrecht zur Ebene der Sprossenleiter vergrößert sind. Hierdurch wird die elektrische Kopplung stärker als die magnetische Kopplung, und man- erhält für die Grundwelle eine anomale Dispersion. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht dieser Leitung. In der Ansicht unterscheidet sie sich nicht von einer gewöhnlichen SprO'Ssenleitung mit Sprossen i, die zwischen den Holmen 3 befestigt'sind. Mit 2 ist (in Fig. i) die gemeinsame Grundplatte mit U-förmigem Querschnitt bezeichnet, deren Außenschenkel die Holme 3 bilden.In Fig. Ι the capacity between the rungs is increased "that the dimensions of the middle part. 5 of each rung are enlarged in the plane perpendicular to the plane of the rung ladder. Through this the electrical coupling becomes stronger than the magnetic coupling, and an anomalous dispersion is obtained for the fundamental wave. Fig. 2 shows a top view of this line. In view it does not differ from an ordinary one SprO'Ssenleitung with rungs i, which between the Spars 3 are attached. With 2 (in Fig. I) the common base plate with a U-shaped cross-section, the outer legs of which the spars 3 form.

In Fig. 3 ist die Kapazität zwischen den Sprossen dadurch vermindert, daß die Abmessungen des ■ Mittelteiles 5 jeder Sprosse in der Ebene senkrecht zur Sprossenieiterebene vermindert sind. Hierdurch wird die elektrische Kopplung geringer als die magnetische Kopplung, und die Dispersionskurve der Leitung erhält für die Grundwelle. einen normalen Verlauf.In Fig. 3, the capacity between the rungs is reduced by the fact that the dimensions of the ■ Middle part 5 of each rung are reduced in the plane perpendicular to the rung level. Through this the electrical coupling becomes less than the magnetic coupling, and the dispersion curve the line receives for the fundamental wave. a normal course.

Die Verzögerungsleitung nach Fig. 3 bringt sehr erhebliche Vorteile. Vor allem wird die Wärmeabrleitung zu den Holmen 3 sehr günstig, und darum ist die Leitung für Hodhfeistungsrohren geeignet. Ferner ist der Kopplungswiderstand mit dem Elektronenstrahl ausgezeichnet, da im elektrischen Kopplungsfeld infolge der verminderten Kapazität nur Wenig Energie gespeichert: wird. Der Hauptvorteil gegenüber den bereits vorgeschlagenen Sprassenleitungen mit normaler Dispersion liegt indessen darin, daß man mit der erfindungsgemäßen Leitung geringere Dispersionen, erreichen; kann, ohne den Abstand zwischen der Grundplatte 2 und den Sprossen, 1 vermindern zu müssen,.The delay line of Fig. 3 has very significant advantages. First of all, the heat dissipation to the spars 3 very cheap, and therefore the line is suitable for emergency pipes. Furthermore, the coupling resistance with the electron beam is excellent because of the electrical Coupling field due to the reduced capacity only a little energy is stored: is. The main advantage compared to the already proposed Sprasse lines with normal dispersion meanwhile, in the fact that lower dispersions can be achieved with the line according to the invention; can, without having to reduce the distance between the base plate 2 and the rungs 1 ,.

Die Dispersion kann noch weiter vermindert werden, indem man. die Anordnung nach Fig. 3 mit einer an sich bekannten Längsleiste kapazitiv belastet. Hierzu wird gegenüber dem dünneren. Mittelteil 5 der Sprossen, eine sich in Längsrichtung erstreckende: Leiste 4 auf der Grundplatte 2 befestigt, wie in Fig. 4 im Schnitt dargestellt ist..
Anstatt die Abmessungen der Sprossen senkrecht zur Ebene der Verzögerungsleitung zu verändern, kann, man auch die Sprossendicke in der Leitungsrebene ändern, wie Fig. 6 zeigt. Diese stellt eine Draufsicht der Verzögerungsleitung dar, deren Querschnitt in Fig. 5 gezeichnet ist. Hier ist ebenfallsdie Kombination mit der Längsleiste 4 verwendet. Um eine normale Dispersion für die Grundwelle zu, erzeugen, genügt es, den Mittelteil 5 schmaler als die Seitenteile zu machen,.The dispersion can be reduced even further by. the arrangement according to FIG. 3 is capacitively loaded with a longitudinal strip known per se. This is compared to the thinner. Middle part 5 of the rungs, a longitudinally extending bar 4 attached to the base plate 2, as shown in section in FIG.
Instead of changing the dimensions of the rungs perpendicular to the plane of the delay line, it is also possible to change the rung thickness in the line plane, as FIG. 6 shows. This represents a plan view of the delay line, the cross section of which is drawn in FIG. The combination with the longitudinal strip 4 is also used here. In order to produce a normal dispersion for the fundamental wave, it is sufficient to make the middle part 5 narrower than the side parts.

Allgemein kann man erkennen, daß man, zur Erzielung einer normalen Dispersion für die Grundwelle entweder das Verhältnis CjC groß machen muß (hierbei bezeichnet C die Kapazität zwischen der Mitte einer der Sproesen und der Grundplatte 2 und C die Kapazität zwischen zwei Sprossen) oder die Werte der Induktivitäten der Ersatzschaltung der Leitung gegenüber deren entsprechenden Werten, für die Sprossen mit gleichmäßigem Querschnitt vermindern muß. Um eine geringe: Dispersion zu erhalten, kann man gleichzeitig auf die Kapazitäten und die Induktivitäten einwirken.In general it can be seen that in order to achieve a normal dispersion for the fundamental wave either the ratio CjC must be made large (here C denotes the capacity between the center of one of the rungs and the base plate 2 and C the capacity between two rungs) or the values the inductances of the equivalent circuit of the line compared to their corresponding values, for which rungs with a uniform cross-section must be reduced. In order to obtain a low: dispersion, one can act on the capacitances and the inductances at the same time.

Um umgekehrt für die Grundwelle eine anomale Dispersion herbeizuführen, muß man CJC so klein wie möglich, machen (beispielsweise C = Null) und die Werte der Ersatzinduktivitäten, gegenüber deren entsprechenden Werten für Sprossen mit gleichmäßigem Querschnitt erhöhen.Conversely, in order to bring about an anomalous dispersion for the fundamental wave, one must make CJC as small as possible (for example C = zero) and increase the values of the equivalent inductances compared to their corresponding values for rungs with a uniform cross-section.

Fig. 7 zeigt als Anwendungsbeispieil im Querschnitt eine Verstärkerröhre vom Typ des Wanderfei dmagnetrons mit einer Sprossenleitung, die mit dar Verbesserung nach Fig. 3 versehen ist. Die Röhre enthält eine Kathode: 6 und eine elektrisch mit der Kathode verbundene negative Elektrode 7. Die Sprossenleitung 8 bildet die Anode der Röhre und wird, ebenso' wie die Sammelelektrode 9 durch, eine Spannungsquelle ro auf dem positiven Potential V₀ gegenüber der Kathode gehalten. Die Durchfübrungeni 11 gestatten die Zuführung und Abführung der Hochfrequenzschwingungen, die zwischen der Verzögerungsleitung und, der negativen Elektrode: mit dem Elektronenstrahl 12 in Wechselwirkung tritt. Letzterer geht von der Ka,-thode aus und breitet sich in einem senkrecht zur Zeichenebene stehenden Magnetfeld und in einem zwischen, den Elektroden 7 und 8 herrschenden elektrischen Feld aus.Fig. 7 shows as an application example in cross section an amplifier tube of the type of Wanderfei dmagnetron with a rung line, which is provided with the improvement of FIG. The tube contains a cathode: 6 and a negative electrode 7 electrically connected to the cathode. The rung line 8 forms the anode of the tube and, like the collecting electrode 9, is kept at the positive potential V ₀ with respect to the cathode by a voltage source ro . The passages 11 allow the supply and discharge of the high-frequency oscillations that interact with the electron beam 12 between the delay line and the negative electrode. The latter is based on the Ka, -thode and spreads in a magnetic field perpendicular to the plane of the drawing and in an electric field between the electrodes 7 and 8.

. Dank der elektrischen und. thermischen Eigenschaften der Verzögerungsleitung besitzt diese Verstärkerröhre ein größeres Frequenzband: als die bisher bekannten Röhren und, gestattet trotzdem die Erreichung sehr großer Ausgangsleitungen!.. Thanks to the electric and. This amplifier tube has thermal properties of the delay line a larger frequency band: than the previously known tubes and, nevertheless allows the Achievement of very large output lines !.

Das beschriebene Anwendungsbeispiel stellt keine Begrenzung dar, und die erfindungsgemäßen Leitungen können auch für Wanderfeldschwingungserzeuger mit Ausnutzung der anomalen Dispersion sowie für Magnetstrom verwendet werden.-The application example described is not a limitation, and the invention Lines can also be used for traveling field oscillators with utilization of the anomalous dispersion as well as for solenoid current.

Claims

Patent claims:

i. Rung type delay line for traveling wave tubes or magnetron tubes, in which the electrical coupling between successive sprouts, the magnetic coupling predominates, or vice versa, thereby characterized in that the cross section of the individual rungs changes in their longitudinal direction.

658/318

C 9754 VIII a/21a*C 9754 VIII a / 21a *

2. Line according to claim ι, characterized in that that the cross-section in the middle part of the rungs is reinforced compared to the side parts is.

3. Line according to claim 1, characterized in that the cross section in the central part of the Rungs against the lateral parts is weakened :.

4. Line according to claim 2 or 3, characterized in that the change in cross section of the rungs, takes place in a plane perpendicular to the plane of the delay line.

5. Line according to claim 2 or 3, characterized ^ that the change in cross section of the rungs takes place in the plane of the delay line.

6. Line according to one of the preceding claims, characterized in that a strip extending in the longitudinal direction of the line on a base plate with U-shaped moderate. Cross-section is attached, the outer no legs form the stiles to hold the bars :.

7. Traveling wave tube using a line according to one of the preceding ones; Expectations, characterized in that the tube works as an amplifier or vibration generator, especially all · amplifiers with crossed fields or vibration generators with energy propagation in the opposite direction to the electron flow.

Considered: printed publications !:

German patent application N 4871 Villa / 21a ⁴ (Patent No. 921 035).

1 sheet of drawings