DE959928C - Kopplungsanordnung fuer die Wendelleitung einer Lauffeldroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine übliche Hochfrequenzleitung nach Patent 936 882. Unter einer üblichen Hochfrequenzleitung werden dabei beispielsweise eine Hohlrohrleitung oder eine Koaxialleitung verstanden. Das Hauptpatent geht von einer Koppelanordnung aus, bei der ein Metallgebilde das Wendielende umgibt. Gegenstand des Hauptpatentes ist, bei einer Ankoppelvorrichtung dieser Art das Metallgebilde derart auszubilden und anzuordnen, daß sowohl sein radialer Abstand von der Wendel als auch die Eintauchtiefe des Wendelendes in der Größenordnung der Wendelsteigung der letzten Windungen der Wendel liegen. Die anzuschließende Hochfrequenzleitung soll dann sowohl mit diesem Metallgebilde als auch mit dem Wendeknde selbst oder einem an dasselbe angeschlossenen zweiten Metallgebilde zumindest hochfrequenzmäßig verbunden werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen nach dem Hauptpatent, von denen auch bei der Erfindung ausgegangen wird, sind das die Wendel umschließende Metallgebilde und gegebenenfalls auch das mit dem Wendelende verbundene Metallgebilde innerhalb des aus dielek- »5 irischem Material bestehenden Röhrenkolbens

angeordnet. Die Verbindung zu der außerhalb des Röhrenkolbens gelegenen üblichen Hochfrequenzleitung geschieht dann gemäß den Ausführungsformen nach dem Hauptpatent in der Weise, daß unter Bildung eines an den Enden offenen Doppelleitungsabschnittes das innerhalb des Röhrenkolbens angeordnete Metallteil an diese übliche Hochfrequenzleitung angeschaltet ist. Die innerhalb des Röhrenkolbens liegenden Metallteile sind ίο meist für diesen Zweck topfartig ausgebildet und werden von einem rohrförmigen, außerhalb des Röhrenkolbens gelegenen, mit dem entsprechenden Anschluß der üblichen Hochfrequenzleitung verbundenen Metallrohr umfaßt.

Bei Ankopplungsanordnungen dieser Art zeigt sich nun, daß innerhalb des durch die elektronische Bandbreite vorgegebenen Betriebsbereiches die Verstärkungskurve störende Einbrüche zeigt, die praktisch den Betriebsbereich wesentlich gegenso über der elektronischen Bandbreite einengen. Unter der elektronischen Bandbreite wird dabei der lediglich durch den elektronischen Verstärkungsvorgang begrenzte Frequenzbereich verstanden, für den die Verstärkung also stets größer als 1 ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der es ermöglicht, diesen Nachteil bei den bevorzugten Ausführungsformen der Ankopplungsanordnungen nach dem Hauptpatent zu beseitigen und damit zu ermöglichen, daß praktisch die gesamte elektronische Bandbreite der Röhre als Betriebsbereich ausgenutzt werden kann. ■"· Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer Ankopplungsvorrichtung der vorbezeichneten Art die elektrische Länge des mit dem Metallteil gebildeten Doppelleitungsabschnittes für die kleinste Betriebswellenlänge λ entweder wenigstens angenähert gleich λ/4. zu wählen oder bei einem Frequenzbereich, der mehr als dreimal so groß ist als die kleinste Betriebsfrequenz, kleiner als /I/2 zu wählen.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß diese Einbrüche in die Verstärkungs-Frequenz-Charakteristik ihre Ursache in den Ankopplungsvorrichtungen haben. Bei einer Lauffeldröhre liegt beispielsweise bei einer mittleren Betriebsfrequenz von 2000 MHz die elektronische Bandbreite angenähert in der gleichen Größenordnung. Würde man nun — wie es an sich naheliegend ist — den der hochfrequenzmäßigen Verbindung des innerhalb des Röhrenkolbens gelegenen Metallteiles mit der üblichen Hochfrequenzleitung dienenden Doppelleitungsabschnitt etwa zu einem Viertel der Betriebswellenlänge für die mittlere Betriebsfrequenz wählen, so ergibt sich, daß die elektrische Länge dieses Abschnittes dann für. die kürzeren Wellen des möglichen Betriebsbereiches ¹Is Betriebswellenlänge betragen kann. Da der der Kopplung dienende Doppelleitungsabschnitt jedoch an beiden Enden offen ist, ergibt sich damit, daß gerade für diese Frequenzen eine Sperrung der Übertragung eintritt, was den unerwünschten Verstärkungseinbruch zur Folge hat. Bei den Anordnungen nach dem Hauptpatent ist dies deshalb vor allem unangenehm, weil die dort beschriebenen Ankopplungsvorrichtungen sowohl am Eingang als auch am Ausgang vorkommen und somit deren unerwünschte Wirkungen multiplikativ in den Frequenzgang der Verstärkung eingehen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in Abbildungen dargestelltem Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Abb. 1 ist zunächst eine Übersicht über einen Lauffeldröhrenverstärker dargestellt, bei dem die Erfindung Anwendung findet. Der Lauffeldröhrenverstärker besteht aus einer Lauffeldröhre ι, der über eine Hohlrohrleitung 2 die zu verstärkenden Wellen zugeführt werden. Über die ausgangsseitige Hohlrohrleitung 3 werden die verstärkten Wellen entnommen. Zur gebündelten Führung des Elektronenstrahles auf seinem Weg vom linken Ende der Röhre durch die Wendelleitung bis zu dem am rechten Ende der Röhre angeordneten Auffänger dient beispielsweise ein Permanentmagnet 4, der in seinem Inneren mit einer zylinderförmigen Spule S versehen ist. Durch Regelung der Stromstärke dieser solenoidartig ausgebildeten Spule 5 mittels des einstellbaren Widerstandes 6 läßt sidh die Stärke des Magnetfeldes in gewünschtem Maße einstellen.

Die Verbindung der Hohlrohrleitung 2 und 3, die mit Abstimmschiebern 7 und 8 versehen sind, mit der Wendelleitung 9 erfolgt über Kopplungsanordnungen, die gemäß dem Hauptpatent ausgebildet sind. Dementsprechend ist das linke Ende des Wendeldrahtes mit einem Metalltopf 10 verbunden, der das Strahlerzeugungssystem der Röhre enthält. Im Bereich der letzten Windungen wird des weiteren die Wendel am linken Ende von einem Metalltopf 11 umfaßt, der die Verbindung zur Hohlrohrleitung auf dieser Seite herstellt. Die Hohlrohrleitung ist zu diesem Zweck an ihren Breitseiten mit rohrförmigen Ansätzen 16', 16" versehen, welche, entsprechend der Lehre des Hauptpatentes, die innerhalb des Röhrenkolbens gelegenen Metalltöpfe umschließen, jeweils unter Bildung eines an den Enden offenen Doppelleitungsabschnittes. In ähnlicher Weise geschieht die hochfrequenzmäßige Verbindung der ausgangsseitigen Hohlrohrleitung 3 zur Wendelleitung über einen Metalltopf 12 und ein mit der Hohlrohrwandung verbundenes Metallrohr 16'", und lediglich das mit dem Wendelende unmittelbar verbundene Metallgebilde 13 ist metallisch leitend mit der entsprechenden Hohlrohrwandung verbunden. Dieses Metallgebilde 13 dient dann zugleich der Zuführung des erforderlichen Gleichspannungspotentials für die Wendelleitung. Beim Ausführungsbeispiel ist an diesem Röhrenende zusätzlich noch ein Kühlkopf 14 vorgesehen für den iao innerhalb des Metallteiles 13 isoliert angeordneten Elektronenauf fänger,· der in der Abbildung nicht näher dargestellt ist. Die Wendelleitung 9 wird von Keramikstäben getragen, die zugleich der Stützung der einzelnen Metallteile der Kopplungsanordnung «5 dienen und die einerseits im Metallteil 13 und

andererseits am Röhrenfuß 15 gelagert und in axialer Richtung verankert sind. Die Hohlrohrleitungen 2 und 3 besitzen rechteckigen Querschnitt. Der Querschnitt der Bündelungsvorrichtung 4, 5 für die Elektronenströmung ist aus dem Schnitt E-F der Abb. 1 ersichtlich.

In Abb. ι a ist das Ersatzschaltbild der Kopplungsanordnung für die ausgangsseitige Ankopplungsanordnung dargestellt. Die durch die Koppelanordnung erzielte Eingangsimpedanz der Wendelleitung ist mit fR_e bezeichnet. Der durch den Koppelzylinder 12 und das Metallrohr 16'" gebildete Doppelleitungsabschnitt ist in gleichartiger Weise wie in der Abb. 1 bezeichnet, und auch die Bezeichnung für die zum Verbraucher führende Hohlrohrleitung 3 ist gleichartig gewählt. Man erkennt aus diesem Ersatzschaltbild, daß in Reihe mit der Wendelausgangsimpedänz 3?_e stets die Eingangsimpedanz g der Doppelleitung liegt.

so Es kommt daher für eine möglichst vollständige Übertragung der' am Wendelausgang auftretenden Ausgangsenergie zu dem Verbraucher hin darauf an, daß die Eingangsimpedanz § dieser Doppelleitung vernachlässigbar gering bleibt gegenüber der Ausgangsimpedanz fR_e bzw. der die ausgangsseitige Hohlrohrleitung reflexionslos abschließenden Verbraucherimpedanz 5R_a.

In den Abb. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele für Koppelanordnungen wiedergegeben, an Hand deren die erfmdungsgemäß vorgeschlagene Bemessung noch näher erläutert werden soll. Die Abb. 2 zeigt dabei die ausgangsseitige Ausbildung der Koppelvorrichtung nach Abb. 1 und die Abb. 3 die eingangsseitige, d. h. die dem Strahlerzeugungssystem benachbarte Ausbildung der Koppelvorrichtung. Die einzelnen Bauteile sind dabei entsprechend der Abb. 1 bezeichnet. In den Abb. 2 und 3 ist, unterschiedlich gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1, der Kurzschlußschieber 7 bzw. 8 jeweils durch einen in bestimmtem Abstand vorgesehenen festen Abschluß 20 bzw. 21 ersetzt. An Stelle dieser Abschlüsse kann selbstverständlich, insbesondere wenn der gesamte Betriebsbereioh ausgenutzt werden soll, ein Abstimmkolben ähnlich der Abb. 1 treten. Des weiteren sind bei den Ausführungsbeispielen der Abb. 2 und 3 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit die der Wendelhalterung und der Halterung der einzelnen Ankoppelelemente dienenden Mittel, wie z. B. Keramikstäbe oder Rohre aus Isoliermaterial, fortgelassen. Die Verbindung zwischen dem Metalltopf 13 und dem entsprechenden rohrförmigen Ansatz an der Hohlrohrleitung 3 erfolgt beim Ausführungsbeispiel der Abb. 2 über eine ringförmig zusammengebogene Spiralfeder 17, die in einer Nut des rohrförmigen Ansatzes eingelagert ist. Die wellenförmige Abstufung des Metalltopfes 13 hat sich als zweckmäßig erwiesen, da hierdurch der Einfluß der Glas wandung 18 des Röhrenkolbens, der eine zusätzliche Kapazität an der Durchdringungsstelle der Hohlrohrleitung verursacht, weitgehend beseitigt werden kann. Die elektrische Länge des durch den Metalltopf 12 und das umgebende Metallteil 16'" gebildeten Doppelleitungsabschnittes ist mit α bezeichnet. Sie wird 0g gemäß der Erfindung derart klein gewählt, daß sie für die kleinste Betriebswellenlänge λ weniger als λ/2 beträgt. Der elektronische Durchstimmbereich für eine Lauffeldröhre ist in der Abb. 2 a wiedergegeben, in der die Verstärkung G in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ in cm aufgetragen ist. Es handelt sich hierbei um die Verstärkungskurve für eine Röhre, die zum Betrieb im 2000-MHz-Band bestimmt ist und die auf Grund der gemäß dem Hauptpatent ausgebildeten Koppelanordnungen zur Verstärkung praktisch in einem Bereich zwischen 6 und 30 cm benutzt werden kann. Wird die elektrische Länge des Doppelleitungsabschnittes, so, wie es zunächst naheliegend ist, für die mittlere Betriebswellenlänge optimal, d. h. gleich einer So Viertelbetriebswellenlänge gewählt, so zeigt sich, daß bei etwa 7 bis 8 cm, so, wie in der Abb. 2 a gestrichelt eingezeichnet, starke Einbrüche in dieser Kennlinie auftreten. Wird dagegen, so, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, die den Einbruch 8g verursachende Resonanz außerhalb des Betriebsbereiches gelegt, so ergibt sich eine Verstärkungskurve, die praktisch der in Abb. 2 a dargestellten elektronischen entspricht. Besonders vorteilhaft ist es, die elektrische Länge des Doppelleitungsabschnittes für die kleinste Betriebswellenlänge annähernd gleich λ/4 zu wählen.

In der Abb. 3 ist — wie bereits erwähnt — die eingangsseitige Ausbildung dargestellt, die sich von der ausgangsseitigen lediglich dadurch unterscheidet, daß auch der mit dem Wendelende unmittelbar verbundene Metalltopf 10 innerhalb des Röhrenkolbens 18 angeordnet ist. Um ein Entweichen der verstärkten Wellen an diesem Röhrenende wirksam zu unterbinden, ist außerdem eine aoo sogenannte 2/4-Sperre 19 vorgesehen, die analog der Bemessung des Doppelleitungsabschnittes zu dimensionieren ist, d. h., auch deren elektrische Länge b ist derart zu wählen, daß sie für die kleinste Betriebswellenlänge λ kleiner als λ/2 ist. Es ist dann immer sichergestellt, daß in der Ebene der Hohlrohrwandung ein ausreichend guter Kurzschluß zwischen der Stirnfläche des Metalltopfes 10, d. h. dem Wendeldrahtende, und dem zugehörigen Wandungsteil der. Hohlrohrleitung gegeben ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Anordnung zur Ankopplung der Wendelleitung einer Lauffeldröhre an eine übliche HF-Leitung nach Patent 936 882, bei der die übliche HF-Leitung unter Bildung eines an den Enden offenen Doppelleitungsabschnittes mit einem Metallteil hochfrequenzmäßig verbunden ist, das innerhalb des aus dielektrischem Material bestehenden Röhrenkolbens angeordnet ist und das des weiteren entweder das Wendelende im Bereich der letzten Windungen eng umschließt odler die hochfrequenzmäßige Verbindung mit dem Wendelende herstellt, da- 135, durch gekennzeichnet, daß die elektrische

   Länge des mit dem Metallteil gebildeten Doppelleitungsabschnittes für die kleinste Betriebswellenlänge X entweder wenigstens „angenähert gleich λ/4 beträgt oder bei einem Frequenzbereich, der mehr· als dreimal so groß ist als die kleinste Betriebsfrequenz, weniger als λ/2 beträgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 993 287.

   Hierzu,i Blatt Zeichnungen

   © 609 618/33» 9.56 (609 835 3. 57)