DE1541967C - Traveling wave tubes with a hollow collecting electrode, in particular for use in satellites - Google Patents

Description

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Strahlelektronen über die Wandung des hinteren Auf- Dies bedeutet, daß das halbkugelige hintere Ende 7 fängerabschnitts. Es kann zusätzlich vorteilhaft sein, der Auffangelektrode 5 nahezu gleichmäßig durch den vorderen Abschnitt der Auffangelektrode vom Elektronenaufprall belastet und erhitzt wird. Um die hinteren Auffäiigerabschnitt galvanisch zu isolireren Aufweitung des Elektronenstrahls in der Auffang- und mit einem negativeren Potential als den hinteren 5 elektrode 5 noch zu begünstigen, ist der vordere Ab-Auffängerabschnitt zu beaufschlagen. Diese Maß- schnitt 8 der Auffangelektrode vom hinteren Abnahme unterstützt nämlich noch die gewünschte schnitt 7, der vorzugsweise gegenüber der Verzögegleichmäßige Aufweitung des Elektronenstrahls. rungsleitung 2 mit einem niedrigeren positiven Gleich-Beam electrons over the wall of the rear up- This means that the hemispherical rear end 7 catcher section. It can also be advantageous for the collecting electrode 5 to pass through it almost uniformly the front portion of the collecting electrode is loaded and heated by the electron impact. To the rear Auffäiigerabschnitt to galvanically isolate expansion of the electron beam in the collecting and with a more negative potential than the rear 5 electrode 5 is still to be favored, the front interceptor section to apply. This cut 8 of the collecting electrode from the rear removal namely still supports the desired cut 7, which is preferably uniform compared to the delay Expansion of the electron beam. line 2 with a lower positive DC

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Aus- potential vorgespannt ist, durch einen KeramikringIs biased on the basis of the potential shown in the drawing, by a ceramic ring

führungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend mit 10 10 galvanisch isoliert und auf ein negatives Potential,management example is the invention below with 10 10 galvanically isolated and to a negative potential,

weiteren Merkmalen näher erläutert werden. beispielsweise Kathodenpotential, gelegt.further features are explained in more detail. for example cathode potential placed.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist der vorerfindungsgemäße Wanderfeldröhre in schematischer dere Abschnitt 8 der Auffangelektrode mit Vorteil Darstellungsweise. Mit 1 ist die Kathode eines Sy- eine bedeutend geringere Wandstärke als die hintere stems zur Erzeugung eines gebündelten Elektronen- 15 Halbkugelschale (Abschnitt 7) auf. Auf diese Weise Strahls bezeichnet, der in seinem weiteren Verlauf eine wird die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem heißen, Verzögerungsleitung 2 durchläuft, die beispielsweise wärmeabstrahlenden hinteren Abschnitt 7 der Aufaus einer Wendel besteht. Das zu verstärkende Signal f angelekrode 5 und der Vakuumhülle 6 der Röhre wird bei 3 in die Röhre eingekuppelt und bei 4 aus der weiter verringert, was besonders wichtig für den Fall Röhre ausgekoppelt. Am ausgangsseitigen Röhren- 20 ist, daß die Röhre mit Ausnahme des hinteren Abende ist eine Auffangelektrode 5 angeordnet, die Teil Schnitts 7 der Auffangelektrode 5 in einen Nachder Vakuumhülle 6 der Röhre ist. richten-Satellit eingebaut ist. Eine unerwünschte Er-The drawing shows a longitudinal section through a. As can be seen from the drawing, the pre-invention Traveling wave tube in schematic section 8 of the collecting electrode with advantage Mode of representation. With 1 the cathode of a Sy- is a significantly smaller wall thickness than the rear one stems to generate a bundled electron- 15 hemispherical shell (Section 7). In this way Called the beam, which in its further course becomes the thermal conductivity between the hot, Delay line 2 passes through, for example the heat radiating rear section 7 of the floodplain consists of a helix. The signal to be amplified f angelekrode 5 and the vacuum envelope 6 of the tube is coupled into the tube at 3 and further reduced at 4, which is particularly important for the case Tube disconnected. At the outlet side tube 20 is that the tube with the exception of the rear end a collecting electrode 5 is arranged, the part of section 7 of the collecting electrode 5 in a Nachder Vacuum envelope 6 of the tube is. aligning satellite is built in. An undesirable

Die Auffangelektrode 5 enthält erfindungsgemäß wärmung des Satelliten-Innenraums ist dann prakeinen hinteren halbkugelförmigen Abschnitt 7 und tisch nicht zu befürchten. Im übrigen begünstigt ein einen vorderen Abschnitt 8, wobei der Abschnitt 7 aus 25 möglichst hoher Wärmewiderstand des Abschnitt 8 einem gut wärmeleitfähigen Material, beispielsweise die Konzentration der Wärme auf den gut wärmeleit-Kupfer, gefertigt ist und der Abschnitt 8 aus einem fähigen hinteren Abschnitt 7 der Auffangelektrode Material von vergleichsweise geringer Wärmeleit- und damit die Wirksamkeit der Strahlungskühlung, f ähigkeit, beispielsweise einer Eisen-Nickel- Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das darge-Kobaltlegierung besteht. Die Oberfläche des hin- 30 stellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann der teren Abschnitts 7 der Auffangelektrode 5 ist Vorzugs- vordere Abschnitt der Auffangelektrode an Stelle weise geschwärzt, um eine hohe Wärmeabstrahlung zu einer Halbkugelschale auch eine senkrecht zur Röhrengewährleisten. Im vorliegenden Beispiel hat der vor- achse stehende Wand sein. Weiterhin ist es nicht undere Abschnitt 8 der Auffangelektrode 5 ebenso wie bedingt erforderlich, daß die beiden Abschnitte der der hintere Abschnitt 7 die Form einer Halbkugel- 35 Auffangelektrode galvanisch voneinander getrennt schale. Auf Grund des halbkugeligen Innenraums des sind. Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die InAbschnitts 7 der Auffangelektrode 5 erhält man einen nenfläche des hinteren Teils des Auffängers abweizur Auffängerwand weitgehend senkrechten Einlauf chend von einer Halbkugelfläche auch eine andere der aufzufangenden Elektronen eines Elektronen- Form haben kann, die den angestrebten senkrechten Strahls, der in die Auffangelektrode 5 eintritt und 40 Aufprall von Strahlelektronen auf den betreffenden durch seine Raumladung sich aufweitet (Pfeile 9). Teil der Auffangelektrode unterstützt.The collecting electrode 5 according to the invention contains heating of the satellite interior is then practically none rear hemispherical section 7 and table not to be feared. Otherwise one favors a front section 8, the section 7 from 25 having the highest possible thermal resistance of the section 8 a material with good thermal conductivity, for example the concentration of heat on the highly heat-conductive copper, is made and the section 8 from a capable rear section 7 of the collecting electrode Material with comparatively low thermal conductivity and thus the effectiveness of radiation cooling, ability, for example an iron-nickel- The invention is not limited to the darge-cobalt alloy consists. The surface of the illustrated embodiment. In particular, the The lower section 7 of the collecting electrode 5 is preferably the front section of the collecting electrode in place Blackened wisely in order to ensure a high level of heat radiation to a hemispherical shell and also one perpendicular to the tube. In the present example the front axis has to be a standing wall. Furthermore, it is not different Section 8 of the collecting electrode 5 as well as conditionally required that the two sections of the the rear section 7 has the shape of a hemispherical 35 collecting electrode, galvanically separated from one another Bowl. Due to the hemispherical interior of the are. Finally, it should be noted that the InSection 7 of the collecting electrode 5, an inner surface of the rear part of the collecting device is obtained Auffängerwand largely vertical inlet accordingly from one hemispherical surface to another the electrons to be captured can have an electron shape which is the desired perpendicular Beam that enters the collecting electrode 5 and 40 impact of beam electrons on the relevant expands due to its space charge (arrows 9). Part of the collecting electrode supported.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

1 2 möglichst gleichmäßige Belastung der Auffangelek- Patentansprüche: trode durch Elektronenaufprall zu erzielen, wird im Innern der Auffangelektrode eine Aufweitung und ge-1 2 as even as possible loading of the collecting electrode patent claims: to achieve a trode by electron impact, an expansion inside the collecting electrode and 1. Wanderfeldröhre für Raumflugkörper, wie gebenenfalls Ablenkung des Elektronenstrahls mit Satelliten, mit einer hohlen rotationssymmetri- 5 Hilfe elektronenoptischer Maßnahmen durchgeführt, sehen Auffangelektrode, die Teil der Gefäßwan- In der modernen Nachrichtentechnik gewinnen dung der Röhre ist und die einen aus zwei in Elek- Relaisstationen in Funk-Satelliten immer mehr an Betronenstrahlrichtung hintereinanderliegenden Ab- deutung. Dabei benötigt man aktive Elemente, zur Erschnitten bestehenden, sich erweiternden Innen- zielung höherer Hochfrequenzleistungen. Solche akraum enthält, in welchem der Elektronenstrahl io tiven Elemente sind vorzugsweise Wanderfeldröhren, eine Aufweitung erfährt, dadurch gekenn- wie aus »The Bell System Technical Journal«, July zeichnet, daß der in Elektronenstrahlrichtung 1963, Vol.XLII, Nr.4, Part3, S. 1703 bis 1748 begesehen hintere Abschnitt (7) der Auffangelek- kannt ist.1. Traveling wave tube for spacecraft, such as deflection of the electron beam if necessary Satellites, carried out with a hollow rotationally symmetrical 5 aid of electron-optical measures, see collecting electrodes, which are part of the vascular wall the tube and the one of two in elec- Relay stations in radio satellites more and more in the direction of the beam consecutive meaning. You need active elements for cutting existing, expanding internal aiming of higher high-frequency powers. Such akraum contains, in which the electron beam io tive elements are preferably traveling wave tubes, experiences an expansion, as identified by "The Bell System Technical Journal", July draws that the one in electron beam direction 1963, Vol.XLII, Nr.4, Part3, pp 1703-1748 viewed the rear section (7) of the collecting elec- tric is known. trode (5) eine halbkugelförmige wärmeabstrah- Bei. Wanderfeldröhren, die in Satelliten eingebaut lende Oberfläche hat und daß gegenüber diesem 15 sind, bereitet es Schwierigkeiten, den Elektronenauf-Abschnitt der in Elektronenstrahlrichtung gese- fänger wirksam zu kühlen, da dort die in Bodenstationen vordere Abschnitt (8) der Auffangelektrode nen üblichen Kühlvorrichtungen im allgemeinen nicht (5) geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist. vertretbar sind. Man hat deshalb nach dem genanntentrode (5) a hemispherical heat radiating case. Traveling wave tubes built into satellites leaning surface and that compared to this 15, it causes difficulties in the electron-up section effective to cool the interceptor in the electron beam direction, as there are those in the ground stations front section (8) of the collecting electrode NEN conventional cooling devices in general not (5) Has lower thermal conductivity. are justifiable. One therefore has to follow the above 2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch Aufsatz in »The Bell System Technical Journal«, insgekennzeichnet, daß die Innenfläche des hinteren 20 besondere Seite 1728, einen Wärmeleitweg von der Abschnitts (7) der Auffangelektrode (5) im we- Auffangelektrode der Röhre zur Satellitenwand vorsentlichen ebenfalls halbkugelförmig ist. gesehen, welche die auftretende Wärme nach außen2. Traveling wave tube according to claim 1, characterized in the article in "The Bell System Technical Journal", that the inner surface of the rear 20 special side 1728, a heat conduction path from the Section (7) of the collecting electrode (5) in the we- collecting electrode of the tube to the satellite wall is also hemispherical. seen which the occurring heat to the outside 3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 2, dadurch abstrahlt. Dieser Wärmeleitweg muß so ausgebildet gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt (8) der sein, daß die Wärme einer sehr großen Abstrahlfläche Auffangelektröde (5) ebenso wie der hintere Ab- 25 gleichmäßig zugeführt wird. Hierzu sind Einrichtunschnitt (7) eine metallische Halbkugelschale ist, gen zur Wärmeleitung erforderlich, die den Satelliten wobei die den vorderen Abschnitt (8) der Auf- gewichtsmäßig belasten und dessen räumlichen Auffangelektrode (5) bildende Halbkugelschale eine bau beeinträchtigen. Dies gilt insbesondere dann, bedeutend geringere Wandstärke als die hintere wenn die Verlustenergie in der Größenordnung von Halbkugelschale hat. 30 einem Kilo-Watt und mehr liegt.3. Traveling wave tube according to claim 2, thereby radiating. This heat conduction must be designed in this way characterized in that the front portion (8) be the one that the heat of a very large radiating surface Collecting electrode (5) as well as the rear waste 25 is fed evenly. For this purpose, there are setup cuts (7) A metallic hemispherical shell is required for heat conduction by the satellite whereby the weight-wise loading of the front section (8) and its spatial collecting electrode (5) forming hemispherical shell affect a construction. This applies in particular if Significantly smaller wall thickness than the rear if the energy loss is of the order of Has hemispherical shell. 30 is one kilo watt and more. 4. Wanderfeldröhre nach Anspruch 2 oder 3, Die Erfindung geht von der Überlegung aus, eine dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Ab- Wanderfeld-Verstärkerröhre, die insbesondere zur schnitt (7) der Auffangelektrode (5) im Betrieb der Verwendung in Nachrichten-Satelliten vorgesehen ist, Röhre mit einem geringeren Gleichpotential be- unmittelbar strahlungsgekühlt zu betreiben. Ausgeaufschlagt ist als der Elektronengeschwindigkeit 35 hend von dieser Überlegung wird bei einer Wanderbeim Eintritt in die Auffangelektrode (5) ent- feldröhre der eingangs erwähnten Art nach der Erfinspricht. dung vorgeschlagen, Jaß der in Elektronenstrahlrich-4. Traveling wave tube according to claim 2 or 3, the invention is based on the idea of a characterized in that the rear from traveling-field amplifier tube, which in particular for section (7) of the collecting electrode (5) is intended for use in communication satellites during operation, Operate the tube with a lower direct potential with direct radiation cooling. Opened is than the electron velocity 35 based on this consideration will be when a wandering Entry into the collecting electrode (5) of the type mentioned at the beginning according to the invention. proposed that the electron beam direction 5. Wanderfeldröhre nach Anspruch 4, dadurch tung gesehen hintere Abschnitt der Auffangelektrode gekennzeichnet, daß der vordere Abschnitt (8) der eine halbkugelförmige wärmeabstrahlende Ober-Auffangelektrode (5) eine negativere Gleichspan- 4° fläche hat und daß gegenüber diesem Abschnitt der in nung als der galvanisch von diesem isolierte hin- Elektronenstrahlrichtung gesehen vordere Abschnitt tere Abschnitt der Auffangelektrode erhält. der Auffangelektrode geringere Wärmeleitfähigkeit5. Traveling wave tube according to claim 4, seen through the rear portion of the collecting electrode characterized in that the front portion (8) of a hemispherical heat radiating upper collecting electrode (5) has a more negative constant clamping surface 4 ° and that compared to this section the in tion as the front section, galvanically isolated from this, towards the electron beam direction tere section of the collecting electrode receives. the collecting electrode has a lower thermal conductivity 6. Wanderfeldröhre nach einem der An- aufweist.6. Having traveling wave tube according to one of the An. Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bei einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre gewärmeabstrahlende Oberfläche des hinteren Ab- 45 währleistet die Halbkugelform des in Elektronenschnitts (7) der Auffangelektrode (5) geschwärzt Strahlrichtung gesehen hinteren Abschnitts der Auf- ■ ist. fangelektrode das günstigste Verhältnis von RaumbeProverbs 1 to 5, characterized in that the heat radiating in a traveling wave tube according to the invention The surface of the rear section ensures the hemispherical shape of the electron section (7) the collecting electrode (5) blackened beam direction seen from the rear section of the up ■ is. collecting electrode the best ratio of space darf zu abstrahlbarer Wärme. Gleichzeitig wirkt der in Elektronenstrahlrichtung gesehen vordere, aus einemallowed to radiate heat. At the same time, the front one, seen in the electron beam direction, acts from one ■ 50 vergleichsweise schlecht wäfmeleitfähigen Material■ 50 material with comparatively poor thermal conductivity bestehende Abschnitt des Auffängers als Wärme-. ; bremse, die eine Wärmeleitung vom heißen kugelförexisting section of the interceptor as heat. ; brake that conducts heat from the hot kugelför migen Teil des Auffängers zur Röhre hin weitgehendmost of the part of the collector towards the tube Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre für unterbindet. Dies ist besonders wichtig für Nachrich-Raumflugkörper, wie Satelliten, mit einer hohlen rota- 55 ten-Satelliten, in welche man eine erfindungsgemäße tionssymetrischen Auffangelektrode, die Teil der Ge- Wanderfeldröhre so einbauen wird, daß das halbkufäßwandung der Röhre ist und die einen aus zwei in gelförmige Ende der Auffangelektrode durch die Sa-Elektronenstrahlrichtung hintereinanderliegenden tellitenwand hindurchragt und so die Verlustwärme Abschnitten bestehenden, sich erweiternden Innen- direkt in den Weltraum abstrahlt, ohne daß das Innere raum enthält, in welchem der Elektronenstrahl eine 60 des Satelliten in unerwünschter Weise erhitzt wird. Aufweitung erfährt. Die Innenfläche des in ElektronenstrahlrichtungThe invention relates to a traveling wave tube for prevents. This is especially important for communications spacecraft, like satellites, with a hollow rotating satellite, in which one is an inventive Symmetrical collecting electrode, which is part of the traveling wave tube installed in such a way that the hemisphere wall of the tube and the one of two in gel-shaped end of the collecting electrode through the Sa electron beam direction one behind the other protrudes through the satellite wall and so the heat loss from sections of existing, expanding interior is radiated directly into space, without the interior Contains space in which the electron beam 60 of the satellite is heated in an undesirable manner. Undergoes expansion. The inner surface of the electron beam Wanderfeldröhren, die eine hohle rotationssym- gesehen hinteren Abschnitts der Auffangelektrode metrische Auffangelektrode für den Elektronenstrahl einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre ist mit der Röhre enthalten, sind bereits bekannt, und zwar Vorteil ebenfalls im wesentlichen halbkugelförmig, beispielsweise aus der britischen Patentschrift 819 682 65 Dadurch ergibt sich für den Fall, daß man die Röhre und der USA.-Patentschrift 2 955 225. Die aus diesen in bekannter Weise mit einer niedrigeren Kollektor-Patentschriften bekannten Auffangelektroden haben spannung als die Spannung der Verzögerungsleitung einen sich konisch erweiternden Innenraum. Um eine betreibt, eine weitgehend gleichmäßige Verteilung derTraveling wave tubes, which have a hollow, rotationally symmetrical rear section of the collecting electrode metric collecting electrode for the electron beam of a traveling wave tube according to the invention is with of the tube are already known, and that advantage is also essentially hemispherical, for example from British patent specification 819 682 65. This results in the event that the tube and US Pat. No. 2,955,225. The resulting from these in a known manner with a lower collector patents known collecting electrodes have voltage than the voltage of the delay line a conically widening interior. To one operates, a largely even distribution of the