DE1086301B

DE1086301B - Runway pipes with a folded waveguide as a delay line

Info

Publication number: DE1086301B
Application number: DES53255A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Franz Gross
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-04-25
Filing date: 1957-04-25
Publication date: 1960-08-04
Also published as: FR1194903A

Description

DEUTSCHESGERMAN

BlBUOTHEK DES DEUTSCHEN PATENTAMTES ^1BLBUOTHEK OF THE GERMAN PATENT OFFICE ^ 1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lauffeldröhre mit einem gefalteten Hohlleiter als Verzögerungsleitung, die aus einem im wesentlichen geschlossenen und sich in Elektronenstrahlrichtung erstreckenden Hohlkörper mit rechteckförmigern Querschnitt besteht, in dem in Elektronenstrabiriichtung in gleichem Abstand Querwände eingesetzt sind, die jede für sich nur eine Umwegöffnung abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten des Hohlleiterkörpers besitzen, so daß in dem Hohlleiterkörper ein gefalteter Hohlleiter entsteht, bei dem die £,s-Kompanente des elektrischen Feldes in Ausbreitungsrichtung in aufeinanderfolgenden, durch die Querwände gebildeten Umwegkammern räumlich um 180° gedreht wird und bei der die Querwände Öffnungen zum Durchschießen der Elektronen des Elektronenstrahls besitzen.The invention relates to a Lauffeldröhre with a folded waveguide as a delay line, those consisting of a substantially closed and extending in the electron beam direction Hollow body with a rectangular cross-section consists in the electron beam direction at the same distance Transverse walls are used, each of which has only one detour opening alternately on opposite sides Have sides of the waveguide body, so that a folded waveguide is formed in the waveguide body, where the £, s component of the electrical Field in the direction of propagation in successive detour chambers formed by the transverse walls is spatially rotated by 180 ° and in which the transverse walls have openings for the electrons to shoot through of the electron beam.

Es sind bereits Hohllaiterumwegleitungen bekannt, die so ausgebildet sind, daß in einem Rechteckhohlleiter gleiche Abstände voneinander besitzende' Querstege abwechselnd so an gegenüberliegenden Wänden befestigt sind, daß gegenüber der Befestigungsstelle zwischen der Querwand und der Hohlleiterwand eine Öffnung entsteht, die ungefähr dieselbe Höhe besitzt, wie die Querwände voneinander Abstände aufweisen. Dadurch entsteht ein gefalteter Hohlleiter, der in bezug auf den Elektronenstrahl die elektromagnetische Welle verzögert. Bekanntlich besitzt ein Hohlleiter eine untere Grenzfrequenz. Dementsprechend verläuft die Dispersionskurve einer solchen Verzögerungsanordnung, abgesehen von der Umgebung der Grenzfrequenz,, ähnlich wie bei der Interdigitalleitung. Zur Verstärkung braucht man über ein gewisses Frequenzband eine geringe Dispersion, d. h., die Verzögerungsleitung soll über einen breiten Bereich dispersionsfrei sein. Obwohl Interdigitallaitungen und die eben als bekannt beschriebene Hohlleiterumwegleitung gegenüber anderen Verzögerungsleitungen den Vorteil besitzen, daß mit ihnen höchste Frequenzen (Millimeterwellen) erzeugt werden können, weisen sie den großen Nachteil auf, daß sie nur für Selbsterregung (Oszillatorbetrieb) verwendet werden können, da der Verlauf der Dispersionskurve keinen zur Verstärkung günstigen, flachen Bereich aufweist.There are already Hohllaiter detour lines known which are designed so that in a rectangular waveguide Equally spaced transverse webs alternate on opposite walls are attached that opposite the attachment point between the transverse wall and the waveguide wall a Opening is created that has approximately the same height as the spacing between the transverse walls. This creates a folded waveguide, which in relation delayed the electromagnetic wave on the electron beam. As is known, a waveguide has a lower one Cutoff frequency. The dispersion curve of such a delay arrangement runs accordingly, apart from the vicinity of the cut-off frequency, similar to the interdigital line. To the Gain requires a low dispersion over a certain frequency band, i. E. i.e., the delay line should be dispersion-free over a wide range. Although interdigital lines and just as Well-known waveguide detour line described have the advantage over other delay lines, that they can generate the highest frequencies (millimeter waves), they point out to the large ones The disadvantage that they can only be used for self-excitation (oscillator operation), since the The course of the dispersion curve does not have a flat area favorable for reinforcement.

Deshalb bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine solche Hohlleiterumwegleitung für die Verstärkung von Millimeterwellen so zu verbessern bzw. abzuändern, daß die Verstärkung über ein breites Frequenzband unter Ausschaltung der Selbsterregung möglich ist.The object of the invention was therefore to provide such a waveguide bypass line for the reinforcement to improve or modify millimeter waves so that the gain over a wide Frequency band with elimination of self-excitation is possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Lauffeldröhre mit einem gefalteten Hohlleiter als Verzögerungsleitung, die aus einem im wesentlichen geschlossenen und sich in Elektronenstrahlrichtung erstreckenden Hohlkörper mit rechteckförmigem QuerschnittTo solve this problem, a Lauffeldröhre with a folded waveguide as a delay line, those consisting of a substantially closed and extending in the electron beam direction Hollow body with a rectangular cross-section

Lauffeldröhre mit einem gefalteten
Hohlleiter als VerzögerungsleitungLauffeldtube with a folded
Waveguide as a delay line

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dr. Franz Groß, München,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Dr. Franz Gross, Munich,
has been named as the inventor

besteht, in dem in Elektronenstrahlrichtung in gleichem Abstand Querwände eingesetzt sind, die jede für sich nur eine Umwegöffnung abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten des Hohlkörpers besitzen, so daß in dem Hohlleiterkörper ein gefalteter Hohlleiter entsteht, bei dem die Es-Komponente des elektrischen Feldes in Ausbreitungsrichtung in aufeinanderfolgenden, durch die Querwände gebildeten Umwegkammern räumlich um 180° gedreht wird und bei der die Querwände Öffnungen zum Durchschießen der Elektronen des Elektronenstrahls besitzen, erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Umwegöffnungsbreite in den Querwänden kleiner als die Breite der Umwegkammern zu machen und die Höhe der Umwegkammern so den Breiten der Umwegöffnungen und der Umwegkammern anzupassen, daß die Dispersion der vorwärts laufenden ersten Teilwelle klein ist.consists in which transverse walls are inserted at the same distance in the electron beam direction, each for itself have only one detour opening alternately on opposite sides of the hollow body, so that in The waveguide body creates a folded waveguide, in which the Es component of the electrical Field in the direction of propagation in successive detour chambers formed by the transverse walls is spatially rotated by 180 ° and in which the transverse walls have openings for the electrons to shoot through of the electron beam have, proposed according to the invention, the detour opening width in the transverse walls smaller than the width of the detour chambers and so the height of the detour chambers Widths of the detour openings and the detour chambers adjust that the dispersion of the forward current first partial wave is small.

Es ist eine Wanderwellenröhre bekannt, bei der der Elektronenstrahl nacheinander eine Reihe von aneinanderliegenden miteinander gekoppelten Resonatorkammern durchsetzt. Dabei werden die rotationssymmetrisch ausgebildeten Resonatorkammern dadurch miteinander gekoppelt, daß in den Trennwänden der Kammern kreisbogenförmige Schlitze vorgesehen sind.There is known a traveling wave tube in which the electron beam is successively a number of adjacent interspersed with each other coupled resonator chambers. The are rotationally symmetrical trained resonator chambers are coupled to one another that in the partition walls of the Chambers arc-shaped slots are provided.

Diese bekannte Anordnung unterscheidet sich von einer Lauffeldröhre nach der Erfindung dadurch, daß die Verzögerungsleitung aus Hohlraumresonatorketten besteht und daß die einzelnen Resonatorkammern kreisförmigen Querschnitt besitzen.This known arrangement differs from a running field tube according to the invention in that the Delay line consists of cavity resonator chains and that the individual resonator chambers are circular Own cross-section.

Bei der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, daß die im Hohlleiter angeordneten Querwände im wesentlichen aus einem die Umwegöffnung begrenzenden Steg und zwei Stegen, die den zum Durchschießen des Elektronenstrahls vorgesehenen Schlitz begrenzen undIn the invention it is particularly advantageous that the transverse walls arranged in the waveguide are essentially from a web delimiting the detour opening and two webs that allow the shooting through of the Limit the electron beam provided slot and

009 569/308009 569/308

3 43 4

die von der Hohlleiterwandung bis zum Steg der Um- mit ihrer Phasengeschwiindigkeit den Umweg 10 ent-which takes the detour 10 from the waveguide wall to the ridge of the um-

wegöffnung reichen, gebildet ist. lang und erreicht über die Umwegöffnung 12 ebenfallspathway opening is formed. long and reached via the detour opening 12 as well

Die vor allen Dingen im Rechteckhohlleiter befind- den zweiten Wechselwirkungsraum. Der Umweg der liehen komplizierten Anordnungen der Querwände Welle über den Hohlleiter ist so dimensioniert, daß am können fabrikatorisch dadurch leicht hergestellt wer- 5 zweiten Ort der Wechselwirkung die vorher an dem den, daß 'die Hohlleiterumwegleitung aus gestanzten ersten Ort der Wechselwirkung bereits 'beeinflußten Blechen so zusammengesetzt ist, daß das eine gestanzte Elektronen erneut phasenrichtig eintreffen. Dabei muß Blech der Querwand und dem dazugehörigen Teil 'des die räumliche Phasendrehung ψ des Feldvektors Es Rechteckhohlleiters und 'das andere gestanzte Blech beachtet werden. Die gesamte Phasendrehung ψ der dem Teil des Hohlleiters, der die Umwegkammer 'be- ίο Welle auf dem Umweg 10 von der ersten bis zur zweigrenzt, entspricht. ten Wechselwirkungszone ward ohne BerücksichtigungThe second interaction space, located above all in the rectangular waveguide. The detour of the borrowed complicated arrangements of the transverse walls of the shaft over the waveguide is dimensioned in such a way that the second place of interaction can be easily produced at the second place of interaction, the sheet metal previously influenced by the fact that 'the waveguide detour line is punched out of the first place of interaction' is composed in such a way that the punched electrons arrive again in the correct phase. The sheet metal of the transverse wall and the associated part of the spatial phase rotation ψ of the field vector Es rectangular waveguide and the other punched sheet metal must be taken into account. The entire phase rotation ψ which corresponds to the part of the waveguide that borders the detour chamber ίο wave on the detour 10 from the first to the second. th interaction zone was disregarded

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher des Stoßes an der Umwegöffnung 12 durch folgendeWith reference to the drawing, the invention is to be closer to the joint at the detour opening 12 by the following

erläutert werden. Die Figuren zeigen in einfacher, Gleichung bestimmt:explained. The figures show in a simple, equation determined:

zum Teil schematischer Darstellung Ausführungs- 2 π (h 4- L) partly schematic representation of execution 2 π (h 4- L)

beispiele, bei denen alle Teile, die nicht unbedingt zum 15 ψ = j l· π (2 k — 1).examples in which all parts that are not necessarily to 15 ψ = jl · π (2 k - 1).

Verständnis der Erfindung notwendig sind, wegge- °
lassen wurden.Understanding of the invention are necessary, wegge- °
were let.

In Fig. 1 a ist eine erfindungsgemäße Verzögerungs- In 'dieser Beziehung ist Xg die Phasenwellenlänge im leitung dargestellt, mit der eine wirkungsvolle Ver- Hohlleiter auf dem Umweg 10; k ist eine ganze positive Stärkung von Millimeterwellen vorgenommen werden 20 oder negative ZaM; h ist die Höhe einer Umwegkann, ohne das Selbsterregung auftritt. Die Fig. Ib kammer; L ist die Länge einer Periode,
zeigt einen Schnitt A-A der Fig. 1 a. In den Fig. 1 c Durch die unterschiedliche Bemessung der Breite a bis 1 e sind einzelne, gestanzte Bleche gezeigt, aus der Umwegöffnung 12 und der Breite b der Umwegdenen die in Fig. 1 a gezeigte Leitung zusammengesetzt kammer 13 erhält die Umwegleitung zwei Grenzwird. In den Fig. 1 a bis 1 e sind gleiche Teile mit 25 frequenzen und stellt somit eine Bilteranordnung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bandpaßcharakter dar. Um den KopplungsfaktorIn Fig. 1 a is a delay according to the invention In 'this relationship, Xg is the phase wavelength shown in the line with which an effective waveguide on the detour 10; k is a whole positive strengthening made by millimeter waves 20 or negative ZaM; h is the amount of detour that can occur without self-excitation. The Fig. Ib chamber; L is the length of a period,
shows a section AA of FIG. 1 a. In Fig. 1 c Due to the different dimensioning of the width a to 1 e individual, stamped sheets are shown, from the detour opening 12 and the width b of the detour, which the line shown in Fig. 1 a is composed of chamber 13, the detour line is two border. In Figs. 1 a to 1 e, the same parts with 25 frequencies and thus represents a Bilter arrangement with the same reference numerals. Bandpass character. To the coupling factor

Die in Fig. 1 a gezeigte Hohlleiterumwegleitung ist zwischen Elektronenstrahl und elektromagnetischer aus den charakteristischen Stanzblechen I₁ 2, 3 so zu- Welle bei Verwendung von Teilwellen w>0 möglichst sammengesetzt, daß in Entladungsrichtung die Reihen- groß zu machen (er ist bei der Kopplung der Hauptfolge der Teile 1, 2, 3 jeweils wiederkehrt. Zwischen 30 welle mit dem Elektronenstrahl am größten), ist es zwei Blechen 1 und 3 wird die Umwegkammer 13 ge- zweckmäßig, die periodische Struktur so auszubilden, bildet. An der Einkoppelstelle befinden sich die Bleche 4, daß die Hauptwelle rückwärts laufend ist. Man hat 5 und 6, die eingangsseitig verlängert sind. An der damit erreicht, daß der Kopplungsfaktor noch verhält-Ausgangsseite sind die gleichen Bleche in umgekehrter nismäßig gut im Verhältnis zu dem Kopplungsfaktor Reihenfolge 6, 5, 4 ebenfalls angeordnet. Der Elek- 35 der Teilwellen mit höherer Ordnungszahl ist. Da nun tronenstrahl, der durch die Pfeile 8 angedeutet ist, in den Fig. 1 a bis 1 e die Umwegöffnung 12 eine kleiwird durch die Öffnungen 7 der einzelnen Querwände neue Breite α als die Breite b der Umwegkammer 13 geschossen. Die elektromagnetische Welle wird ein- hat, ist erreicht worden, daß eine obere Grenzfrequenz gangsseitig, angedeutet durch den Pfeil 9, in die Um- besteht.The waveguide bypass line shown in Fig. 1 a is composed of the characteristic punched sheets I ₁ 2, 3 between the electron beam and the electromagnetic wave when using partial waves w> 0 so that the row is to be made large in the direction of discharge (it is in the Coupling of the main sequence of parts 1, 2, 3 recurs in each case (between 30 waves with the electron beam largest), if there are two metal sheets 1 and 3, the detour chamber 13 is expedient to form the periodic structure. At the coupling point are the metal sheets 4 that the main shaft is running backwards. You have 5 and 6, which are extended on the input side. On the output side that the coupling factor still behaves, the same metal sheets are also arranged in reverse orderly well in relation to the coupling factor sequence 6, 5, 4. The elec- 35 of the partial waves with a higher atomic number is. Since now tronenstrahl, which is indicated by the arrows 8 the detour opening α 12 a small t is new through the openings 7 of the individual transverse walls width in Figs. 1 a to 1 e than the width b of the detour chamber 13 shot. The electromagnetic wave is present, it has been achieved that an upper limit frequency exists on the output side, indicated by the arrow 9, in the surrounding area.

wegleitung eingekoppelt und legt einen Weg zurück, 4° In der Fig. 2 ist der Dispersionsverlauf der in den der durch die Umwegpfeile 10 gekennzeichnet ist. Am Fig. 1 a bis 1 e dargestellten Anordnung in der ausAusgang, gekennzeichnet durch den Pfeil 11, tritt die gezogenen Kurve dargestellt. Zum Vergleich ist die verstärkte Weile aus der Umwegleitung aus. Das in gestrichelte Dispersionskurve einer Interdigitalleitung Fig. Ic gezeigte Stanzblech 1 stellt im wesentlichen oder bekannten Hohlleiterumwegleitung gezeichnet, die Querwand der Hohlleiterumwegleitung und die 45 ^ _{OnK te zd t das} Verzögerungsmaß -£- an, auf dazugehörigen Teile des Rechteckhohlleiters dar. In ° ° ν
dem Stanzblechl ist die Umwegöffnung 12 einge- der Abszisse ist die Wellenlänge im Vakuum XO aufstanzt, deren Breite mit α bezeichnet ist. In der Fig. 1 d getragen. Bei der gestrichelten Kurve ist ersichtlich, ist ein weiteres Stanzblech 2 dargestellt, das dem Teil daß die zu dieser Dispersionskurve gehörende Anorddes Rechteckhohlleiters entspricht, das die Umweg- 5° nung gut als Oszillator betrieben werden kann, da die kammer 13 begrenzt. Die Innenbreite ist mit b und die rückwärts laufende Hauptwelle kräftig angeregt wird. Innenhöhe mit h bezeichnet. In der Fig. 1 e ist das Bei Verstärkerbetrieb besteht die Gefahr der Anregung gleiche Stanzblech wie in der Fig. 1 c dargestellt, mit der n = —l Teilwelle. Durch die unterschiedliche Bedem Unterschied, daß bei der Fig. 1 e die Umweg- messung der Umwegöffnung 12 und der Hohlleiter-Öffnung^ unten angebracht ist. Sie hat aber die 55 kammer 13 ergeben sich die Grenzwellenlängen Xa und gleiche Breite a. Xb. Xa ist die untere und Xb die obere Grenzwellen-path line is coupled in and covers a path, 4 °. In FIG. In the arrangement shown in FIGS. 1 a to 1 e, in the output, marked by the arrow 11, the drawn curve occurs. For comparison, the increased while from the detour is off. The punched sheet 1 shown in dashed dispersion curve of an interdigital line Fig. Ic represents essentially or known waveguide _{diversion line drawn, the transverse wall of the waveguide diversion line and the 45 ^ OnK te zd t the} delay measure - £ - on, on associated parts of the rectangular waveguide. In ° ° ν
The bypass opening 12 is on the punched sheet metal, the abscissa is the wavelength in the vacuum XO , the width of which is denoted by α. Worn in FIG. 1 d. The dashed curve shows another stamped sheet 2, which corresponds to the part that the arrangement of the rectangular waveguide belonging to this dispersion curve, which the detour can be operated well as an oscillator, since the chamber 13 delimits. The inside width is marked with b and the main wave running backwards is strongly stimulated. Inside height designated with h . In FIG. 1 e, there is a risk of excitation in the case of amplifier operation, the same stamped sheet as shown in FIG. 1 c, with the n = −l partial wave. Due to the different differences that in FIG. 1 e the detour measurement of the detour opening 12 and the waveguide opening ^ is attached at the bottom. But it has the 55 chamber 13, the limit wavelengths Xa and the same width a result. Xb. Xa is the lower and Xb the upper limit wave

Der physikalische Vorgang innerhalb der Verzöge- länge. In dem Bereich c ist bei der dem Verzögerungs-The physical process within the delay length. In the area c in the case of the delay

rungsleitung wird im wesentlichen durch die bei _o /c\„ i_j -c-i 1... ι. · j· 1 -*.management line is essentially through the at _o / c \ "i_j -ci 1 ... ι. J 1 - *.

,j,- j r 1 j »1 1. 1 . „r , , ■ , . , maß —)E entsprechenden Elektronengeschwindigkeat, j, - jr 1 j »1 1. 1. "R,, ■,. , measured - ) E corresponding electron velocity

Wanderfeldrohren ibekannte Wechselwirkung zwischen \v j ^ ° ^ö Traveling wave tubes i known interaction between \ vj ^ ° ^ö

Elektronenstrahl und elektromagnetischer Welle be- 60 über ein breites Frequenzband Verstärkung erreichbar,Electron beam and electromagnetic wave can be amplified over a broad frequency band,

stimmt. Am Eingang 9 wird eine H10-Welle einge- wobei eine Selbsterregung ausgeschlossen ist, da wederit's correct. An H10 wave is entered at input 9 - self-excitation is excluded because neither

speist. Der elektrische Feldvektor Ez muß mit dem die Hauptwelle noch die n = —\ Teilwelle angeregtfeeds. The electric field vector Ez must also excite the n = - \ partial wave with the main wave

Elektronenstrahl gleiche Richtung haben. Die von der wird. Wie weiter aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kannElectron beam have the same direction. The one that will. As can also be seen from FIG. 2, can

Umwegleitung geführte Welle tritt in äquidistanten der Abstand zwischen Xa und Xb vergrößert werden,Detour guided wave occurs in equidistant the distance between Xa and Xb are increased,

Zonen (öffnungen 7) in Wechselwirkung mit dem 65 wodurch die Bandbreite der Verzögerungsleitung er-Zones (openings 7) interact with the 65, which increases the bandwidth of the delay line

Elektronenstrahl. Während die in dem ersten Wechsel- weitert wird. Dabei wird aber der Bereich c nichtElectron beam. While that in the first change is continued. However, the area c is not

wirkungsbereich von der elektrischen Feldkomponente mehr so horizontal verlaufen, wie er in der Fdg. 2effective area of the electric field component run more as horizontally as it is shown in Fig. 2

Es der Welle angestoßenen Elektronen durch die dargestellt ist, sondern erhält eine Neigung, die sich It is represented by the wave of electrons struck by the wave, but receives an inclination that extends itself

Strahlöffnungen 7 des Bleches nach dem zweiten der Neigung der Geraden ψ —π nähert. Dadurch ent-Beam openings 7 of the sheet after the second of the inclination of the straight line ψ -π approaches. This creates

Wechselwirkungsraum wandern, läuft die H 10-Welle 70 stehen, wie oben geschildert, die Nachteile der Selbst-Wandering the interaction space, if the H 10 wave runs 70 stand, as described above, the disadvantages of self-

erregung. Wie aber aus der Gleichung der Phasendrehung ψ zu ersehen ist, kann bei der Vergrößerung der Bandbreite der Anordnung der abfallende Verlauf der Dispersionskurve im Bereich c durch die Bemessung der Höhe/t der Umwegkammern kompensiert werden, so daß wieder ein waagerechter Verlauf des Bereiches c erreicht ist. Wie aus der Lauffeldröhrentechnik bekannt ist, wird eine Erhöhung des Verstärkungsfaktors dadurch erreicht, daß der Kopplungsfaktor zwischen Elektronenstrahl und elektromagnetischer Welle erhöht wird. Der Kopplungsfaktor kann z. B. durch Erhöhung des Wellenwiderstandes der Leitung vergrößert werden. Durch die Verkleinerung der Schldtzbreiten α wird der Wellenwiderstand dieser Leitung erhöht. So hat es sich z. B. bei der in der Fig. 1 a dargestellten Anordnung ergeben, daß bei einer Bemessung von a = 0,6 b der Wellenwiderstand verdoppelt wird.excitement. However, as can be seen from the phase rotation equation ψ, when the bandwidth of the arrangement is increased, the sloping course of the dispersion curve in area c can be compensated for by dimensioning the height / t of the detour chambers, so that a horizontal course of area c is achieved again is. As is known from the field tube technology, an increase in the gain factor is achieved in that the coupling factor between the electron beam and the electromagnetic wave is increased. The coupling factor can e.g. B. can be increased by increasing the wave resistance of the line. By reducing the widths α , the characteristic impedance of this line is increased. So it has z. B. in the arrangement shown in Fig. 1 a that with a dimensioning of a = 0.6 b, the wave resistance is doubled.

In den Fig. 4 bis 6 sind weitere Abbildungen der Querwände 1 der Fig. 1 a gezeigt. In der Fig. 3 'besitzt die aus gestanztem Blech hergestellte Querwand 21 zum Durchschießen des Elektronenstrahls einen länglichen Schlitz 23, der von dem Teil des Bleches, das die Rechteckhohlleiterwandung ersetzt, bis in die Nähe der Umwegöffnung 22 reicht. Die Umwegöffnung besitzt wieder die Breite a. Bei der Fig. 4 reicht der Schlitz von dem Teil des Stanzbleches 31, das die Rechteckhohlleiterwandung darstellt, bis in die Umwegöffnung 32. Bei Anwendung dieser Querwände 21 und 31 an Stelle der Querwände 1 in der Fig. 1 a wird an dem Aufbau der Verzögerungsleitung nichts geändert. In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für das die Querwände darstellende Blech der Fig. la dargestellt. Das Blech41 ist jetzt so ausgebildet, daß der Schlitz 43 durch zwei Stege 45 und4 to 6 show further illustrations of the transverse walls 1 of FIG. 1a. In FIG. 3 ', the transverse wall 21 made of punched sheet metal has an elongated slot 23 for the electron beam to shoot through, which slot extends from the part of the sheet metal that replaces the rectangular waveguide wall to the vicinity of the detour opening 22. The detour opening again has the width a. In FIG. 4, the slot extends from the part of the punched sheet 31 which represents the rectangular waveguide wall to the detour opening 32. When these transverse walls 21 and 31 are used instead of the transverse walls 1 in FIG. 1 a, the structure of the delay line nothing changed. In FIG. 5, a further exemplary embodiment for the sheet metal of FIG. 1 a representing the transverse walls is shown. The sheet 41 is now designed so that the slot 43 by two webs 45 and

46 gebildet ist, wobei die Stege durch Ausnehmungen46 is formed, the webs by recesses

47 und 48 entstanden sind. Die Umwegöffnung 42 besitzt an der dem Schlitz zugewandten Seite ebenfalls einen Steg 44. Durch die in der Fig. 5 dargestellte Ausbildung der Querwände wird der Kopplungsfaktor durch Herabsetzung des Kapazitätsbelages der Leitung und der Erhöhung des Induktivitätsbelages stark erhöht, wodurch sich eine Vergrößerung des Verstärkungsfaktors ergibt.47 and 48 were created. The detour opening 42 has also has a web 44 on the side facing the slot. By the one shown in FIG The formation of the transverse walls becomes the coupling factor by reducing the capacitance per unit length of the line and the increase in the inductance per unit length is greatly increased, as a result of which the gain factor increases results.

Eine weitere Verbesserung der Hohlleiterumwegleitung gemäß der Fig. 1 a wird durch die Anwendung der in der Fig. 6 dargestellten Querwand 51 erreicht. Die Querwand 51 entspricht im wesentlichen der Querwand 41 in Fig. 5 mit dem Unterschied, daß der Steg 44 der Fig. 5 bei der Querwand 51 in Teilstege 54 und 59 unterteilt ist. Die Ausnehmungen neben den Stegen 55 .und 56 sind mit 57 und 58 bezeichnet. Zwischen den Stegen 55 und 56 befindet sich der durchgehende Schlitz 53. Die Umwegöffnung 52 ist entgegen den Ausbildungen nach Fig. 1 c, 1 e und 3 bis 5 nicht mehr α breit, .sondern ebenso groß wie die Kammerbreite b bemessen. Vorteilhaft ist es, wenn dieA further improvement of the waveguide bypass line according to FIG. 1 a is achieved by using the transverse wall 51 shown in FIG. 6. The transverse wall 51 corresponds essentially to the transverse wall 41 in FIG. 5 with the difference that the web 44 of FIG. 5 in the transverse wall 51 is divided into partial webs 54 and 59. The recesses next to the webs 55 and 56 are denoted by 57 and 58. Between the webs 55 and 56 is the through slot 53. The detour opening 52 is opposed to the embodiments according to Fig. 1 c, 1 e and 3 to 5 is not more α wide, .but b dimensioned as large as the chamber width. It is advantageous if the

Länge der Teilstege 54 und 59 kleiner als — der eingespeisten elektromagnetischen Welle ist. Durch die Maßnahme der Einfügung der Ausnehmungen 57, 58 und der speziellen Bemessung der Teilstege 54 und 59 wird die Kapazität der Hohlleitung vermindert und die Induktivität, insbesondere durch die Bemessung der Teilstege, vergrößert. Dadurch ergibt sich eine rückwärts laufende Hauptwelle, eine große Bandbreite zu Verstärkungszwecken und eine Erhöhung des Wellenwiderstandes, der wesentlich mit zur Erhöhung des Verstärkungsfaktors beiträgt. Der Wellenwiderstand kann noch weiter erhöht werden, wenn das Verhältnis der Länge der Teilstege 54 und 59 zu der Länge der Stege 55 und 56 kleiner als 1 ist.Length of the partial webs 54 and 59 less than - the fed electromagnetic wave is. By the measure of inserting the recesses 57, 58 and the special dimensioning of the partial webs 54 and 59, the capacitance of the hollow line is reduced and the inductance, in particular due to the dimensioning of the partial webs, is increased. This results in a main wave running backwards, a large bandwidth for amplification purposes and an increase in the Characteristic impedance, which contributes significantly to increasing the gain factor. The wave resistance can be increased even further if the ratio of the length of the partial webs 54 and 59 to the Length of the webs 55 and 56 is less than 1.

Eine weitere Ausbildung des die Querwand enthaltenden Bleches 71 ist in Fig. 7 dargestellt. Zwischen den beiden Ausnehmungen 77 und 78 befindet sich nur ein Steg 76, der für den Elektronenstrahl eine öffnung 73 besitzt. Die Teilstege 74 und 79, die die Umwegöffnung 72 begrenzen, sind durch den Steg 76 verbunden. Die öffnung 73 für den Elektronenstrahl kann auch weggelassen werden. Der Steg 76 ist dann glatt durchgehend auszubilden. Zur Kopplung des Elektronenstrahls mit der elektromagnetischen Welle sind dann zwei Flachstrahlen beiderseits des Steges 76 vorzusehen.Another embodiment of the sheet metal 71 containing the transverse wall is shown in FIG. Between The two recesses 77 and 78 have only one web 76 which provides an opening for the electron beam 73 owns. The partial webs 74 and 79 which delimit the detour opening 72 are through the web 76 tied together. The opening 73 for the electron beam can also be omitted. The web 76 is then to be formed smoothly throughout. For coupling the electron beam with the electromagnetic wave then two flat jets must be provided on both sides of the web 76.

Bei der Verwendung von kleinsten Verzögerungsstrukturen für Millimeterwellen ist es vorteilhaft, die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Querwände nicht aus einem Stück zu stanzen, sondern lediglich den in Fig. Id dargestellten Rahmen aus Blech herzustellen und die in den Fig. 5 bis 7 erläuterten Stege 44 bis 46, 54 bis 56, 59, 74, 76 und 79 durch Aufwickeln dünner Drähte anzuordnen. Die Stege 45, 46, 55, 56 und 76 können dabei über die Umwegöffnungen 42, 52 und 72 bis zum Rahmen gehen, ohne die elektrischen Eigenschaften der Strukturen wesentlich zu verändern.When using the smallest delay structures for millimeter waves, it is advantageous to use the not to punch the transverse walls shown in FIGS. 5 to 7 from one piece, but only the one in Fig. Id to produce the frame shown from sheet metal and the webs 44 to 7 explained in FIGS 46, 54 to 56, 59, 74, 76 and 79 by winding thin wires. The bars 45, 46, 55, 56 and 76 can go through the detour openings 42, 52 and 72 to the frame without the electrical To change the properties of the structures significantly.

Die in der Fig. 1 a gezeigte Anordnung stellt eine wärmetechnisch vorteilhafte Ausführungsform der Verzögerungsleitung dar, die eine große Wärmekapazität und eine stabile Struktur besitzt. Außerdem kann sie durch die Anwendung gestanzter Bleche leicht hergestellt werden und ermöglicht es, die Toleranzen, die gerade bei Millimeterwellen sehr eng bemessen sind, einzuhalten. Es ist aber auch möglich, den Erfmdungsgedanken bei anderen Ausführungsformen anzuwenden. Es ist z. B. in Fig. 8 eine Ausführungsform gezeigt, die im wesentlichen eine Hälfte der Hohlleiterumwegleitung nach Fig. 1 a darstellt, bei der die Querwände nach der Fig. 6 verwendet sind.The arrangement shown in Fig. 1 a represents a thermally advantageous embodiment of the Delay line, which has a large heat capacity and a stable structure. aside from that it can be easily produced by using stamped sheets and allows the tolerances, which are very tight, especially with millimeter waves. But it is also possible to apply the inventive concept to other embodiments. It is Z. B. in Fig. 8 an embodiment shown, which represents essentially one half of the waveguide bypass line according to Fig. 1 a, in which the transverse walls according to FIG. 6 are used.

Die in der Fig. 8 gezeigte Anordnung kann man sich dadurch hergestellt denken, daß man die Anordnung der Fig. 1 a, bei der die Querwände der Fig. 6 eingesetzt sind, in der durch den Elektronenstrahl und durch die Schlitze 53 bestimmten Ebene geteilt denkt. Bei der Anordnung der Fig. 8 wird der Elektronenstrahl 68 über die Stege 64 der hintereinander angeordneten Bleche 62 und 63 geschossen. Die elektromagnetische Welle wird am Eingang 65 eingespeist und legt die durch die Pfeile 69 gekennzeichneten Umwege zurück. Zwischen den Blechen 62 und 63 ist das Distanzblech 61 angeordnet, das der halben Rechteckhohlleiterwandung entspricht. Zur weiteren Erhöhung des Kopplungsfaktor« zwischen Elektronenstrahl 68 und der verzögerten elektromagnetischen Welle können die Stege 64 in Elektronenstrahlriühtung öffnungen aufweisen, durch die der Elektronenstrahl 68 hindurchgeschossen wird. Die Anordnung der Fig. 8 hat im wesentlichen dieselben Vorteile wie die in den vorangehenden Ausführungsformen.The arrangement shown in FIG. 8 can be thought of as produced by the arrangement 1 a, in which the transverse walls of FIG. 6 are inserted, in which by the electron beam and thinks divided by the slots 53 certain plane. With the arrangement of Fig. 8, the electron beam becomes 68 shot over the webs 64 of the metal sheets 62 and 63 arranged one behind the other. The electromagnetic Wave is fed in at input 65 and takes the detours indicated by arrows 69 return. Between the plates 62 and 63, the spacer plate 61 is arranged, that of half the rectangular waveguide wall is equivalent to. To further increase the coupling factor between electron beam 68 and the delayed electromagnetic wave, the webs 64 can have openings in electron beam directions have through which the electron beam 68 is shot. The arrangement of FIG. 8 has substantially the same advantages as those in the previous embodiments.

Die 'dargestellten Anordnungen können genausogut zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen im Millimetergebiet verwendet werden, wenn die Elektronengeschwindigkeit so bemessen ist, daß die rückwärts laufende Hauptwelle mit dem Elektronenstrahl gekoppelt wird.The arrangements shown can just as well be used to generate electromagnetic waves in the millimeter range be used when the electron speed is such that the reverse current main wave is coupled with the electron beam.

Der Erfmdungsgedanke bezieht sich nicht allein auf die in den Figuren dargestellten Aus f uhr ungs formen, sondern kann überall dort vorteilhaft angewendet werden, wenn es sich darum handelt, mit einer Um-The inventive concept does not relate solely to the embodiments shown in the figures, but can be used advantageously anywhere if it is a question of

1 Q861 Q86

weghohlleiteranordmmg Milimeterwellen zu verstärken oder zu erzeugen. Es ist auch möglich, die Bemessungsvorschrift α <C b umzukehren weghohlleiteranordmmg to amplify or generate millimeter waves. It is also possible to reverse the design rule α <C b

Claims

Patent claims:

1. Lauffeldröhre with a folded waveguide as a delay line, which consists of an essentially closed and such in the electron beam extending hollow body with a rectangular cross-section, in which in the electron beam direction transverse walls are inserted at the same distance, each of which only ■ one detour opening alternately on opposite sides of the hollow body, so that in the waveguide body a folded waveguide is created, in which the ^ component of the electric field is spatially rotated by 180 ° in the direction of propagation in successive detour chambers formed by the transverse walls, and in which the transverse walls have openings for shooting through the Have electrons of the electron beam, characterized in that the detour opening width (a) in the transverse walls is smaller than the width (&) of the detour chambers and that the height (h) of the detour chambers is adapted to the widths of the detour openings and the detour chambers that the dispersion n of the forward first partial wave is small.

2. Lauffeldtube according to claim 1, characterized in that that the openings in the transverse walls are designed as rectangular slots for the electron beam to shoot through.

3. Lauffeldröhre according to claim 2, characterized in that the slots from the rectangular waveguide wall reach up to the vicinity of the detour opening.

4. Lauffeldröhre according to claim 2, characterized in that the slots from the rectangular waveguide wall reach into the detour opening.

5. running field tube according to claim 1, characterized in that that the transverse walls essentially consist of a web delimiting the detour opening and two for the electron beam to shoot through provided slot delimiting webs that extend from the waveguide wall to the web of the Detour opening range, are formed.

6. running field tube according to claim 5, characterized in that the delimiting the slot Bars are combined to form a bar and the electron beam in the form of two flat beams is passed on both sides of the bridge.

7. Lauffeldröhre according to claim 5, characterized in that the delimiting the detour opening Web is interrupted by the slot in two equally long partial webs.

8. Lauffeldröhre according to claim 7, characterized in that the length of a partial web

less than - is.
4th

9. running field tube according to claim 6 to 8, characterized in that the ratio of the length of the Partial webs for the length of the web (s) is less than 1.

10. Lauffeldtube according to one or more of claims 5 and 7 to 9, characterized in that that a half of the waveguide detour line is used as a delay line, which in the through the electron beam and is divided by the plane determined by the slot.

11. Lauffeldtube according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that that the waveguide bypass line is composed of two types of stamped metal sheets, the have different openings or perforations.

12. Lauffeldröhre according to claim 11, characterized in that the one type of punched Sheets of the transverse wall and the associated part of the rectangular waveguide and the other type of punched metal sheets corresponds to the part of the rectangular waveguide that delimits the detour chamber.

Considered publications:
German Patent Nos. 841 766, 853 011;
Swiss patents No. 275 950,298 283; French patents nos. 861 404, 1 006 336, 018 906.

1 sheet of drawings