DE4107553A1 - Elektronenstrahlroehren-anordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröh­ ren-Anordnung und insbesondere einen Ausgangs-Resonatorhohl­ raum einer solchen Anordnung, von dem Hochfrequenzenergie abgezogen wird.

Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für indukti­ ve Ausgangs-Tetrodengeräte (IOT-Geräte) wie KLYSTRODE (Waren­ zeichen der Firma Varian Associates Inc). Die Vorteile von solchen IOT-Geräten sind bekannt, jedoch treten bei bisher bekannten Auslegungen Probleme insoweit auf, als es notwen­ dig ist, eine Anzahl von Röhren vorzusehen, von denen jede mit einer Anzahl unterschiedlicher Hohlräume zu benutzen ist, um die gerade erforderliche Bandbreite (z. B. 8 MHz) im gesamten Fernsehfrequenzbereich (z. B. 470-860 MHz) zu schaffen. Bei Klystrons wurde diesem Bedarf begegnet durch gestuftes Abstimmen der verschiedenen Hohlräume längs des Elektronenstrahlweges, um Ausgangssignale bei unterschiedli­ chen Frequenzen zu erhalten, die sich zur erforderlichen Bandbreite summieren. Das ist jedoch bei der üblichen IOT- Auslegung nicht möglich.

Es wurde bereits vorgeschlagen, gekoppelte Ausgangshohlräume für IOTs vorzusehen, bei denen die Kopplung zwischen den bei­ den Hohlräumen mittels einer einstellbaren Öffnung in einer gemeinsamen Wand erhalten wird. Änderungen der Kopplung sind damit begrenzt auf solche, die durch Verändern der Größe der Öffnung erhalten werden können.

Es ist damit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kopp­ lungssystem zu schaffen, bei dem solche Begrenzungen besei­ tigt werden können.

Erfindungsgemäß wird eine Elektronenstrahlröhren-Anordnung geschaffen mit einem Ausgangsröhren-Resonatorkreis mit einem Primär-Ausgangshohlraum, an dem ein sekundärer Ausgangshohl­ raum angekoppelt ist, wobei die Kopplung mittels einer in den Primärhohlraum vorstehenden Schleife geschieht, die so angeschlossen ist, daß sie Energie von dem primären Hohlraum in den sekundären Hohlraum zu koppelt.

Bevorzugterweise ist die Lage und/oder die Einstellung (Win­ kellage) der Schleife einstellbar ist, um so den Kopplungs­ grad zwischen den Hohlräumen einzustellen. So kann die Schleife drehbar sein, und sie kann beispielsweise zusätz­ lich dazu auch noch weiter in den Hohlraum hinein bewegbar sein. Die Größe der Schleife kann so ausgewählt werden, daß die erforderlichen Kopplungseigenschaften geschaffen werden.

Bevorzugterweise wird eine zweite Schleife in dem sekundären Hohlraum vorgesehen und mit der ersten Schleife in dem Hohl­ raum verbunden. Die beiden Schleifen können unabhängig von­ einander einstellbar sein, um eine optimale Kopplung der beiden Hohlräume miteinander zu schaffen.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist die innerhalb des Primärhohlraums gelegene Schleife mit einer gewölbten Kuppelausbildung in einer Wand des sekundären Hohlraums ver­ bunden.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein leitfähi­ ger Körper innerhalb des sekundären Hohlraums enthalten mit Abstand von einem leitfähigen Abschnitt in demselben, um so einen Spalt dazwischen zu bestimmen, wobei der leitfähige Körper mit der Schleife verbunden ist.

Der leitfähige Abschnitt ist typischerweise ein weiterer leitfähiger Körper, der an einer Wand des Hohlraums ange­ bracht werden kann. Alternativ kann der leitfähige Abschnitt einen Abschnitt der Hohlraumwand selbst umfassen.

Die Schleife in dem ersten Hohlraum und der leitfähige Kör­ per werden vorzugsweise auf einer leitfähigen bewegbaren Welle so verbunden, daß die Einstellung (Winkellage) der Schleife durch Drehen der Welle nachgestellt werden kann.

Bevorzugterweise enthält ein Hohlraum oder enthalten beide Hohlräume Mittel zum Einstellen des jeweiligen Volumens, um die Resonanzfrequenz der jeweiligen Hohlräume zu verändern. Vorzugsweise besitzen die Hohlräume jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenzen.

Obwohl die Erfindung mit dem Ziel der Verbesserung des Ver­ haltens von IOTs entstand, ist eine Anwendung auch bei ande­ ren Arten von Elektronenstrahlröhren-Anordnungen mit Aus­ gangs-Resonanzhohlräumen, wie z. B. Klystrons, vorgesehen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnitt-Seitenansicht einer IOT nach der vorliegenden Erfindung (mit aus Über­ sichtlichkeitsgründen weggelassenen Teilen),

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren IOT erfindungsgemäßer Art, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren IOT erfindungsgemäßer Art.

Nach Fig. 1 umfaßt eine IOT eine Elektronenkanone 10 mit einer Katode 12 und einem Gitter 14 und einen Ausgangsab­ schnitt 16 mit Triftröhren 18, 20. Die Eingangsanordnung mit der Elektronenkanone 10, der Katode 12 und dem Gitter 14 wird von einem primären Hohlraum 22 umgeben, der mit einem sekundären Eingangshohlraum 24 mit einer Ausgangskopplung 26 gekoppelt ist. Der Ausgangsabschnitt 16 ist von einem primä­ ren Ausgangshohlraum 28 umgeben, der mit einem sekundären Ausgangshohlraum 30 mit einer Ausgangskopplung 32 gekoppelt ist.

Im Gebrauch wird eine HF-Spannung von einigen 100 V zwischen Katode und Gitter erzeugt, wobei beide bei ungefähr 30 kV gehalten werden. Es ist auch notwendig, das Gitter 14 bei einer negativen Nenngleichspannung der Größenordnung einer 100 V bezüglich der Katode zu halten.

Die vorliegende Erfindung betrifft besonders die den Aus­ gangsabschnitt 16 umgebenden Ausgangsresonatorkreise. Bei dieser Ausführung ist ein primärer Ausgangshohlraum 28 um den Ausgangsabschnitt 16 in der üblichen Weise vorgesehen und enthält (nicht dargestellte) Abstimmklappenmittel zum Ändern des Volumens des Hohlraums 28, um so dessen Resonanz­ frequenz einzustellen. Ein sekundärer Ausgangshohlraum 30 ist benachbart dem primären Hohlraum 28 vorgesehen und mit diesem über eine bewegbare Kopplungsschleife 80 verbunden, die innerhalb des Hohlraums 28 angeordnet ist. Eine gewölbte Kuppel-Ausbildung 82 ist in einer Wand des sekundären Hohl­ raums 30 so vorgesehen, daß in dessen Inneres vorsteht, und die Schleife 80 ist mit dieser Ausbildung verbunden. Ein Ein­ stellknopf 84 ist außerhalb des sekundären Hohlraums 30 vor­ gesehen und wirksam mit der Schleife 80 so verbunden, daß eine Einstellung ihrer Drehlage möglich ist. Weiters können Mittel vorgesehen sein, um die Eindringtiefe der Schleife in den primären Hohlraum einzustellen. Das Einstellen der Schleife 80 beeinflußt den Kopplungsgrad der beiden Hohlräu­ me 28, 30. Das Ausgangssignal wird vom sekundären Hohlraum 30 über eine weitere Schleife 86 abgenommen, die mit einer Ausgangskopplung 32 verbunden ist. Resonanzabstimmung des sekundären Hohlraums wird in üblicher Weise erzielt.

Die Verwendung von einer oder mehreren Schleifen in der Reso­ nanzschaltung erlaubt eine wirksame und steuerbare Kopplung, wobei die gewölbte Ausbildung 82 einen glatten und wirksamen Übergang zwischen den Resonanzen der Hohlräume bei den in einer IOT geschaffenen Leistungspegeln zuläßt.

Am Eingangsende der in der Zeichnung dargestellten IOT ist ein Primär-Eingangshohlraum 22 bestimmt durch innere und äußere Gehäuseabschnitte 40, 42, die gegeneinander isoliert sind. Das Volumen des Hohlraums 22 ist in üblicher Weise variabel gehalten. Der Hohlraum 22 wird über Schleifen 60, 62 mit einem sekundären Eingangshohlraum 24 gekoppelt, des­ sen Volumen durch Einstellen eines aus einem Bohrungsglied 66 vorstehenden Stößels 64 variabel ist.

In Fig. 2 ist eine andere IOT erfindungsgemäßer Art mit gewisser Ähnlichkeit zu der in Fig. 1 gezeigten dargestellt, und gleichartige Teile sind mit gleichen Bezugszeichen benannt.

Wie in der Anordnung nach Fig. 1 besitzt die IOT nach Fig. 2 zwei Ausgangshohlräume 28 und 30. Eine bewegbare Kopplungs­ scheife 80 im primären Hohlraum 28 ist mit einem ersten leit­ fähigen Körper 88 innerhalb des Sekundärhohlraums mittels einer leitfähigen Welle 90 verbunden. Die Wände der Hohlräu­ me 28 und 30 sind durch eine dielektrische Büchse 92 ge­ trennt, durch welche die Welle 90 hindurchtritt. (Nicht dar­ gestellte) Mittel sind zum Drehen der Büchse 92 und der Welle 90 vorgesehen, um die Einstellung (die Drehlage) der Schleife 80 im Hohlraum 28 zu beeinflussen. Der erste leitfä­ hige Körper 88 wird dadurch auch bewegt; da jedoch die Axialfläche 94 dieses Körpers eben ist, wirkt sich das nicht auf sein Verhalten aus. Ein weiterer leitfähiger Körper 96 ist an der Wand des Hohlraums 30 gegenüber dem ersten leit­ fähigen Körper 88 so befestigt, daß zwischen ihnen ein Spalt D bestimmt wird. Die Größe dieses Spaltes D wird so ausge­ wählt, daß der optimale Abstimmeffekt erzielt wird, und ist im wesentlichen konstant. Bei bestimmten Bedingungen kann es angemessen sein, ein Isoliermaterial zwischen die Körper 88, 96 zur Bestimmung des Spaltes D einzubringen. Der zweite leitfähige Körper 96 kann auch kuppelförmig sein oder kann je nach Bedarf durch eine Ausbildung in der Wand des Hohl­ raums 30 als ein Rohrgehäuse gestaltet werden. Eine weitere Koppelschleife 32 ist in dem Hohlraum 30 vorgesehen, um eine Leistungsabnahme davon zuzulassen.

Falls zwischen den Körpern 88, 96 Isoliermaterial enthalten ist, kann es benutzt werden, um eine mechanische Verbindung zu schaffen und der zweite Körper 96 kann dann statt des in Fig. 2 dargestellten Mechanismus mit einem Einstellknopf verbunden werden, um die Schleife 80 zu drehen.

Die Verwendung der Schleife und der leitfähigen Körper in dem Resonanzkreis läßt eine wirksame und steuerbare Kupplung erreichen und schafft einen glatten und wirksamen Übergang zwischen den Resonanzen der Hohlräume bei den in einer IOT geschaffenen Leistungspegeln.

In Fig. 3 ist eine weitere IOT erfindungsgemäßer Art mit einer Ausgangsanordnung gezeigt, die einen primären Hohlraum 28 und einen sekundären Hohlraum 98 enthält. Eine Kopplungs­ schleife 80 in dem primären Hohlraum ist elektrisch über eine Welle 100, die eine Drehverbindung besitzt, mit einer weiteren Kopplungsschleife 102 im sekundären Hohlraum 98 ver­ bunden. Die Schleifen 80 und 102 sind unabhängig voneinander drehbar, und ihre Ausrichtungen werden durch (nicht gezeig­ te) Hebel beeinflußt, die an relativ zueinander verdrehbaren Teilen der Welle 100 angebracht sind.

Eine weitere Schleife 32 im sekundären Hohlraum 98 ermög­ licht das Abziehen der verstärkten HF-Energie von der IOT.

Die Wände des sekundären Hohlraums 98 enthalten in das Inne­ re vorstehende Vorsprünge 104 und 106. Bei dieser Ausführung ist einer der Vorsprünge, nämlich 104, nach Ort und Ausge­ staltung festgelegt. Der andere Vorsprung 106 ist einstell­ bar und kann nach Bedarf in variablem Ausmaß in den Hohlraum 98 hinein oder aus ihm heraus bewegt werden. Selbstverständ­ lich kann auch eine Anordnung benutzt werden, bei der beide Vorsprünge festgelegt oder beide einstellbar sind, oder sie können auch beide weggelassen sein. Der Einsatz der Vorsprün­ ge 104, 106 ermöglich die Optimierung der Resonanzeigenschaf­ ten des Hohlraums 98.

Die beiden primären und sekundären Hohlräume 28 bzw. 98 enthalten jeweils (nicht dargestellte) Abstimmklappen, um ihre Volumina und damit ihre Resonanzfrequenzen veränderbar zu machen. Die Hohlräume 28, 98 werden auf jeweilige unter­ schiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmmt, um eine große Ausgangsbandbreite zu erzielen.

Claims (18)

1. Elektronenstrahlröhrenanordnung mit einem Ausgangshohl­ raum-Resonatorkreis mit einem primären Ausgangshohlraum, an dem ein sekundärer Ausgangshohlraum angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung mittels einer in den primären Hohlraum (28) vorstehenden Schleife (80) geschieht, die so ange­ schlossen ist, daß sie Energie von dem primären Hohlraum (28) in den sekundären Hohlraum (30, 98) koppelt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder die Einstellung (Winkellage) der Schleife (80) einstellbar ist, um so den Kopplungsgrad zwischen den Hohlräumen einzustellen.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (80) an einer gewölbten Ausbildung (82) in einer Wand des sekundären Hohlraums (30) angeschlos­ sen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schleife (102) in dem sekundären Hohl­ raum (98) angeordnet und mit der ersten Schleife (80) in dem primären Hohlraum (28) verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage und/oder Einstellung (Winkellage) der zwei­ ten Schleife (102) einstellbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schleife (102) unabhängig von der ersten Schleife (80) bewegbar ist.

7. Anordnung nach Anspurch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schleife (102) mit einem durch eine Wand des sekundären Hohlraums (98) hindurchreichendem Glied (100) verbunden ist, wobei das Glied gegen die Mitte der Wand in der zum Elektronenstrahlweg parallelen Richtung versetzt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitfähiger Körper (94) in dem sekundären Hohl­ raum (30) mit Abstand von einem leitfähigen Abschnitt (96) in diesem so angeordnet ist, daß dazwischen ein Spalt (D) bestimmt ist, wobei der leitfähige Körper (94) mit der Schleife (80) verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Abschnitt ein weiterer leitfähiger Körper (96) ist, der an einer Wand des sekundären Hohl­ raums (30) angebracht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Abschnitt einen Abschnitt einer Wand des sekundären Hohlraums (30) umfaßt.

11. Anordnung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife (80) in dem primären Hohlraum (28) und der leitfähige Körper (98) an einer leitfähigen beweg­ baren Welle (90) so verbunden sind, daß die Einstellung (Winkellage) der Schleife (80) durch Drehen der Welle (90) einstellbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11 in Abhängigkeit von Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere leitfähige Körper (96) drehbar ist und ein isolierender Abschnitt die leitfähigen Körper (94, 96) verbindet, um eine Bewegung der Schleife (80) durch Drehen des weiteren leitfähigen Körpers (96) zuzulassen.

13. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlraum (28, 30, 98) Mittel zum Einstellen seines Volumens enthält.

14. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Hohlraum (30, 98) eine Ausgangsschlei­ fe (32) zum Abziehen von Energie aus dem Hohlraum ent­ hält.

15. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Hohlraum (30, 98) mindestens einen Fortsatz (82, 104, 106) von seiner Wand enthält, der nach innen in den Hohlraum reicht.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Fortsatz (106) bewegbar ist.

17. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die primären (28) und sekundären (30, 98) Hohlräume jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenzen besitzen.

18. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlröhre eine IOT ist.