DE1298196B - Anordnung zur Einkopplung/Auskopplung elektromagnetischer Wellenenergie fuer eine Laufzeitroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ein- in einem solchen Hohlleiter nicht mehr eindeutig ist, kopplung/Auskopplung elektromagnetischer Wellen- wenn nur geringfügige, praktisch unvermeidbare Stöenergie für eine Laufzeitröhre, insbesondere für hohe rungen der Rotationssymmetrie, wie Exzentrizität des Leistungen, bestehend aus zwei mit Abstand in paral- Fensters oder Abweichungen in der Geometrie und lelen Ebenen verlaufenden, einseitig kurzgeschlosse- 5 Homogenität auftreten. Störungen der Rotationsnen Hohlleitern rechteckigen Querschnitts, die ein- symmetrie haben zur Folge, daß neben dem gewünschander mit ihren kurzgeschlossenen Endbereichen ten E₀₁-Modus der H_u-Modus und weitere Störmoden breitseitig überlappen und von denen das nicht kurz- auftreten, die zu Reflexionen am Fenster führen und geschlossene Ende des einen Hohlleiters mit der Si- durch unzulässige Erwärmung des Fensters dieses gnalquelle/mit dem Ausgangsabschnitt der Röhre und io beschädigen können. Außerdem wird beim Auftreten das nicht kurzgeschlossene Ende des anderen Hohl- von Störmoden die Anpassung erheblich verschlechleiters mit dem Eingangsabschnitt der Röhre/mit tert, da diese Anpassung auf den E₀₁-Modus abgedem Verbraucher gekoppelt ist, bei der des weiteren stellt ist.

die beiden Hohlleiter durch ein in deren Überlap- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

pungsbereich zwischen den einander gegenüberliegen- 15 eine Anordnung zur Einkopplung/Auskopplung elekden Hohlleiterbreitseiten sich erstreckendes rotations- tromagnetischer Wellenenergie für eine Laufzeitröhre symmetrisches Hohlleiterübertragungsstück verbun- so auszubilden, daß optimale Anpassung erzielbar ist den sind, das drei rotationssymmetrisch ausgebildete und dadurch das Auftreten von Störmoden im Be- und zur Achse des Übertragungsstückes koaxial an- reich des vakuumdichten dielektrischen Fensters weitgeordnete Blenden aufweist, von denen die beiden 20 gehend vermeidbar ist.

äußeren Blenden zugleich die Kopplungsöffnung zum Zur Lösung der genannten Aufgabe wird bei einer

betreffenden Hohlleiter mitbilden, während die Blen- Anordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erdenöffnung der mittleren Blende mit einem rotations- findung vorgeschlagen, daß entweder bei zur mittlesymmetrischen scheibenförmigen dielektrischen Fen- _ren Blende symmetrischer Anordnung der beiden ster vakuumdicht verschlossen ist. 35 äußeren, untereinander gleichen Blenden der Durch-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1000 479 ist ein messer der Blendenöffnung der mittleren Blende der-Übertragungssystem für elektromagnetische Höchst- art größer gewählt ist als der Durchmesser der beiden frequenzschwingungen bekannt, das aus einem Ein- äußeren Blendenöffnungen, daß sich optimale Angangskanal und einem Ausgangskanal besteht, die aus passung ergibt, oder bei untereinander gleich großen Hohlleitern gebildet und durch ein dielektrisches 30 Blendenöffnungen aller drei Blenden die Höhe der Fenster vakuumdicht gegeneinander abgeschlossen zwischen der mittleren Blende und der dem Vakuumsind. Zur Verminderung der Verluste im dielektri- raum abgewandten äußeren Blende gebildeten Kamschen Fenster ist dieses so angeordnet, daß seine ge- mer derart größer gewählt ist als die Höhe des zwisamte wirksame Oberfläche im wesentlichen senk- sehen der mittleren Blende und der vakuumseitigen recht zu der beiderseits im Eingangs- und Ausgangs- 35 äußeren Blende gebildeten Kammer, daß sich optikanal vorherrschenden Richtung des elektrischen FeI- male Anpassung ergibt.

des verläuft. Eine für Wanderfeldröhren besonders Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung kann

zweckmäßige Ausführung dieses bekannten Höchst- man besonders vorteilhaft die beiden Hohlleiter senkfrequenzübertragungssystems besteht darin, zwei recht zur Röhrenachse (Elektronenstrahlachse) an-Hohlleiterstücke rechteckigen Querschnitts, deren 40 ordnen. Es wird dadurch erreicht, daß das Fenster Längsachsen parallel zueinander verlaufen, einander gegenüber Röntgenstrahlen und Sekundärelektronen überlappen zu lassen und im Bereich der Überlappung abgeschattet ist. Im Falle einer Lauffeldröhre kann der beiden Hohlleiter das vakuumdichte dielektrische dabei der Hohlleiter direkt an das betreffende Verzö-Fenster anzuordnen. Das Fenster ist dabei in einem gerungsleitungsende angelötet sein,
rotationssymmetrischen Hohlleiterübertragungsstück 45 An Hand der Figuren der Zeichnung soll nachstein die Öffnung einer Blende eingesetzt und auf beiden hend die Erfindung näher erläutert werden. Einander Seiten von einer kreisförmigen Nut umgeben, so daß entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugsje eine weitere Blende im Ubertragungsstück gebildet zeichen versehen,
ist. Die F i g. 1 zeigt schematisch das Modenspektrum

Bei dem geschilderten bekannten Höchstfrequenz- 50 eines blendenbeschwerten Hohlleiters mit kreisrunübertragungssystem wird im Bereich des Fensters, dem Querschnitt. In dem rechtwinkligen Koordinawenn es rotationssymmetrisch ist, das Feld der elek- tensystem mit der Abszisse als Wellenlänge λ sind die tromagnetischen H₁₀-WeIIe, die in den beiden Hohl- Durchlaßbereiche für die E₀₁-, H₁₁- und E₀₂-WeIIe leitern rechteckigen Querschnitt stabil vorhanden eingetragen. Man erkennt, daß der Wellentyp mit der ist, in das Feldbild einer E₀₁-WeIIe umgewandelt. 55 längsten Grenzwellenlänge die E₀₁-WeIIe ist, während (Wegen der hier benutzten Bezeichnungsweise von bei einem unbelasteten kreiszylindrischen Hohlleiter Hohlleiterwellen vergleiche man »Taschenbuch der die Grenzwellenlänge der E₀₁-WeIIe kleiner als die Hochfrequenztechnik« von Meinke/Gundlach, Grenzwellenlänge der H₁₁-WeIIe ist. Bei einem erfin-Springer-Verlag, 1956, insbesondere S. 218 ff.) Im dungsgemäßen System treten demnach im rotations-Bereich des rotationssymmetrischen Fensters tritt 60 symmetrischen Hohlleiterübertragungsstück keine also eine Umwandlung des H₁₀-Modus in den E₀₁-Mo- Störmoden auf, wenn das Übertragungsstück so bedus ein. Um diese Modenumwandlung breitbandig zu messen ist, daß das Betriebsfrequenzband in den gestalten, ist es erforderlich, daß die Übertragung der Durchlaßbereich für die E₀₁-WeIIe fällt, was bei optielektromagnetischen Wellenenergie von dem einen maler Anpassung ohnehin erfüllt ist.
Hohlleiter rechteckigen Querschnitts in den anderen 65 Die Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anord-Hohlleiter rechteckigen Querschnitts über einen run- nung, bei der in einem rotationssymmetrischen HoM-den Hohlleiter möglichst großen Querschnitts erfolgt. leiterübertragungsstück 4 drei Blenden 5, 7, 8 mit zur Es ergibt sich dabei das Problem, daß das Wellenfeld Achse des Übertragungsstückes koaxialen Öffnungen

vorhanden sind und das Fenster in die Öffnung der mittleren Blende 5 eingesetzt ist.

Ein einseitig kurzgeschlossener Hohlleiter 1 rechteckigen Querschnitts, in den in Richtung des Pfeiles 2 elektromagnetische Wellenenergie eingespeist wird, überlappt mit seinem kurzgeschlossenen Ende einen weiteren, ebenfalls einseitig kurzgeschlossenen Hohlleiter 3 rechteckigen Querschnitts, wobei die beiden Hohlleiter 1 und 3 mit Abstand in zwei parallelen Ebenen verlaufen. Der Hohlleiter 1 ist mit dem Hohlleiter 3 im Bereich der Überlappung der beiden Hohlleiter durch das rotationssymmetrische Hohlleiterübertragungsstück 4 verbunden, dessen Achse senkrecht zu den Breitseiten der beiden Hohlleiter 1 und 2 steht. Im Übertragungsstück 4 ist in der Öffnung der mittleren Blende 5 ein rotationssymmetrisches scheibenförmiges dielektrisches Fenster 6 vakuumdicht eingesetzt, durch das die elektromagnetische Wellenenergie vom Hohlleiter 1 in den Hohlleiter 3 übertritt. Zu beiden Seiten der mittleren ao Blende 5 ist im Übertragungsstück 4 je eine weitere Blende 7 und 8 vorhanden, mit denen das Übertragungsstück 4 an die beiden Hohlleiter 1 und 3 angrenzt. Das Übertragungsstück 4 ist demnach ein Kettenleiter mit zwei elektrisch miteinander verkoppelten Kreisen. Die Öffnungen der Blenden S, 7, 8 sind dabei groß gewählt, um zu erreichen, daß (im Gegensatz zur Verwendung eines Kettenleiters als Verzögerungsleitung in Lauffeldröhren) keine Überhöhung der elektrischen Feldstärke in Achsennähe des Übertragungsstückes 4 und damit keine ungleichmäßige Belastung des Fensters 6 auftritt. Um optimale Anpassung zu erzielen, muß die durch das dielektrische Fenster 6 bedingte Störung im Übertragungsstück 4 kompensiert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 erfolgt dies dadurch, daß der Öffnungsdurchmesser der mittleren Blende 5, in die das Fenster 6 eingesetzt ist, größer ist als der Öffnungsdurchmesser der untereinander gleich großen Blenden 7 und 8.

Die F i g. 3 zeigt ein in technologischer Hinsicht vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Mit 1 ist wieder ein Hohlleiter rechteckigen Querschnitts bezeichnet, in den in Pfeilrichtung 2 eine elektromagnetische Wellenenergie, z. B. von der Verzögerungsleitung einer Wanderfeldröhre her, eingespeist wird. Der Hohlleiter 1 mündet über ein rotationssymmetrisches Hohlleiterübertragungsstück in den Ausgangshohlleiter 3 rechteckigen Querschnitts ein. Das Ubertragungsstück besteht hier aus zwei kreisrunden Flanschen 9 und 10, die an der Stelle, an der das Fenster 6 angeordnet ist, zusammengesetzt sind. Das Fenster 6 ist in einem separaten Metallring 11 eingelötet, der vorzugsweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht. Der Metallring 11 ist in eine im vakuumseitigen Flansch 10 befindliche Ausdrehung eingefügt und mit diesem Flansch durch eine ringförmige Naht 12 verschweißt oder verlötet. Die Naht 12 ist dabei hochfrequenzmäßig vom Innenraum des aus den beiden Flanschen 9 und 10 bestehenden Übertragungsstückes getrennt in einer Aussparung 13 vorhanden, die als Nut in den (dem Vakuumraum abgewandten) Flansch 9 eingedreht ist. Die Flansche 9 und 10 sind weiterhin auf ihren einander zugewandten Seiten derart ausgedreht, daß sich zu beiden Seiten des Fensters 6 je eine Blende 7 und 8 ergibt. Aus Gründen der Materialersparnis und zur Erzielung einer hohen mechanischen Festigkeit ist dabei der jeweilige Abstand zwischen dem Haltering 11 und beiden Blenden 7 und 8 so klein wie möglich gewählt. Im Gegensatz zu der in F i g. 2 dargestellten Anordnung ist der Durchmesser der öffnungen der Blenden 7 und 8 gleich dem Durchmesser der von dem Metallring 11 gebildeten Blendenöffnung, in die das Fenster 6 eingesetzt ist. Die Störung der Anpassung im Übertragungsstück, die das dielektrische Fenster 6 an sich hervorruft, wird in diesem Fall dadurch beseitigt, daß die beiden Kammern 14 und 15, die zwischen dem Metallring 11 und den benachbarten Blenden 7 und 8 vorhanden sind, unterschiedliche Höhen h_x und h₂ erhalten. Nachdem, wie bereits ausgeführt, die Höhe der genannten Kammern möglichst klein sein soll, ist diejenige Kammer höher zu machen, die zwischen dem Metallring 11 mit dem Fenster 6 und der dem Vakuumraum abgewandten Blende 8 im Flansch 9 gebildet ist. Die minimale Höhe einer Kammer bestimmt sich nach der Durchschlagsfestigkeit für Hochfrequenzenergie zwischen den einzelnen Blenden. Die Durchschlagsfestigkeit ist bekanntlich im Vakuum größer als in Luft.

Bei einer praktischen Ausführung der Anordnung nach F i g. 3 wurde die Höhe Zi₁ der Kammer 14 doppelt so hoch gewählt als die Höhe Zz₂ der Kammer 15. Mit dieser Anordnung wurde in einem Frequenzbereich von 5,75 bis 6,65 GHz ein Anpassungsmaß mit einem Wert höher als 0,78 erzielt.

In F i g. 4 ist eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, die dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ähnlich ist. Das Fenster 6 ist dabei wieder in einem Metallring 15 eingelötet, der durch den Lötring 16 mit dem vakuumseitigen Flansch 10 verlötet ist, der zusammen mit dem Flansch 9 das rotationssymmetrische Übertragungsstück zwischen den Hohlleitern 1 und 3 bildet. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist dabei der separate Metallring 15 eine biegsame Membrane, die so geformt ist, daß sie eine das Fenster 6 umgebende Sicke 17 aufweist. Diese Sickenmembrane hat den Zweck, thermische Spannungen aufzunehmen, die durch Erwärmung des Fensters 6 im Betrieb hervorgerufen werden. In der Praxis hat sich diese Maßnahme als besonders vorteilhaft herausgestellt. Hinsichtlich der Anpassung des Übergangsstückes gleicht die hier gezeigte Anordnung der Anordnung nach Fig. 3, indem die Höhe Zi₁ der Kammer 16 im wesentlichen doppelt so hoch wie die Höhe Ti₂ der Kammer 15 gewählt ist.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere ist es möglich, die Maßnahme, das Übertragungsstück entsprechend den F i g. 3 und 4 an der Stelle, an der das Fenster eingesetzt ist, aufzutrennen und zusammenzuflanschen, auch bei der in F i g. 2 dargestellten Anordnung anzuwenden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Einkopplung/Auskopplung elektromagnetischer Wellenenergie für eine Laufzeitröhre, insbesondere für hohe Leistungen, bestehend aus zwei mit Abstand in parallelen Ebenen verlaufenden, einseitig kurzgeschlossenen Hohlleitern rechteckigen Querschnitts, die einander mit ihren kurzgeschlossenen Endbereichen breitseitig überlappen und von denen das nicht kurzgeschlossene Ende des einen Hohlleiters mit der Signalquelle/mit dem Ausgangsabschnitt der Röhre und das nicht kurzgeschlossene Ende des

anderen Hohlleiters mit dem Eingangsabschnitt der Röhre/mit dem Verbraucher gekoppelt ist, bei der des weiteren die beiden Hohlleiter durch ein in deren Überlappungsbereich zwischen den einander gegenüberliegenden Hohlleiterbreitseiten sich erstreckendes, rotationssymmetrisches Hohlleiterübertragungsstück verbunden sind, das drei rotationssymmetrisch ausgebildete und zur Achse des Übertragungsstückes koaxial angeordnete Blenden aufweist, von denen die beiden äußeren Blenden zugleich die Kopplungsöffnung zum betreffenden Hohlleiter mitbilden, während die Blendenöffnung der mittleren Blende mit einem rotationssymmetrischen scheibenförmigen dielektrischen Fenster vakuumdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder bei zur mittleren Blende symmetrischer Anordnung der beiden äußeren, untereinander gleichen Blenden der Durchmesser der Blendenöffnung der mittleren Blende derart größer gewählt ist als ao der Durchmesser der beiden äußeren Blendenöffnungen, daß sich optimale Anpassung ergibt (F i g. 2), oder bei untereinander gleich großen Blendenöffnungen aller drei Blenden die Höhe der zwischen der mittleren Blende und der dem as Vakuumraum abgewandten äußeren Blende gebildeten Kammer derart größer gewählt ist als die Höhe der zwischen der mittleren Blende und der vakuumseitigen äußeren Blende gebildeten Kammer, daß sich optimale Anpassung ergibt (F i g. 3 und 4).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsstück in Höhe der mittleren Blende durchgetrennt und zusammengeflanscht ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Blende von einem separaten Metallring gebildet ist, der in den vakuumseitigen Flansch der Flanschverbindung vakuumdicht eingelötet und eingeschweißt ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Verbindungsnaht zwischen dem Metallring und dem vakuumseitigen Flansch in einer hochfrequenzmäßig vom Innenraum des Übertragungsstücks getrennten, rundum laufenden nutenförmigen Flanschaussparung liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Metallring eine biegsame Membrane ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hohlleiter senkrecht zur Röhrenachse (Elektronenstrahlachse) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen