DE1491361A1 - Wanderfeldroehre - Google Patents

Description

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KABUSHIKI KAISHA HITACHI SgISAKUSHO, 4, 1-Chome, Marunouchi, Chiyoda-Ku, Tokyo - To / Japan

Wanderfeldröhre

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre und insbesondere auf eine neuartige Wanderfeldröhre mit einer Verzögerungsstrecke mit hohem Widerstand, wo die Grundwelle die Vorwärtswelle wird, und mit einem, beispielsweise zum Betrieb im TEgQ-Modus, wo innerhalb des Querschnitts des Wellenleiters elektrische Felder mit jeweils entgegengesetzter Richtung vorhanden sind, vorgesehenen rechteckförmigen Wellenleiter, der in abgebogener und gefalteter Form ausgeführt ist.

Allgemein muß der Aufbau einer Verzögerungsstrecke für eine Wanderfeldröhre einfach und hitzebeständig sein und außerdem soll der Kopplungswiderstand groß sein.

In bekannten Hochleistungs-Wanderfeldoszillator- oder -verstärkerröhren hat man eine sogenannte Interdigitalleitung

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Sparten· Sdirambera Bankhaus Paul Kapff, Stuttgart Bankhaus Merdt, Find & Co., Mönchen, Nr. 25464 Bankhaus H. Aufhäuser, München, Nr. S3597 Postsdieaci Mönchen 153861 Telegrammadresse^ Patenisenlor

mit zwei ineinandergreifenden Gefügen benutzt, damit man elek- · tromagnetische Wellen mit geringer Phasengeschwindigkeit erhält. Der Aufbau solcher Röhren ist jedoch kompliziert. An-

■ dererseits ist bei Röhren, die gebogene und gefaltete Wellen-

! leiter enthalten, der Kopplungswiderstand zwischen den elektromagnetischen Wellen und den Elektronen gering.

fc Wenn in einem solchen W llenleiter die Phasendifferenz

der sich in axialer Richtung ausbreitenden elektromagnetischen Wellen jeweils für eine Periodenlänge L längs des Ausbreitungsweges des Wellenleiters mit θ bezeichnet wird, wird eine elektromagnetische Welle mit einer Phasendifferenz θ +κ (räumlich harmonische Welle) zusammen mit einer elektromagnetischen Welle mit einer Phasendifferenz θ -7? (Grundwelle) vorhanden sein.

Da in einer bekannten balgenartigen Leitung eine elektromagnetische Welle einer Phasendifferenz θ -Jt zu einer Rückwärtswelle wird, wird die eine Wanderwelle ergebende (0 + TX ^Komponente in solchen Wanderfeldröhren benutzt.

In dieser Betriebsweise wird jedoch der Koppelwiderstand zwischen den Elektronen und der Grundwelle gering, und.man kann

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keine hohe Leistung erhalten.

Ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Wanderfeldröhre mit einfachem Aufbau und hohem Wirkungsgrad, wo die genannten Schwierigkeiten und Nachteile überwunden sind.

Durch die vorliegende Erfindung wird zusammenfassend eine Verzögerungsstrecke vorgeschlagen, wo durch Verwendung eines in axialer Richtung balgenartig gefalteten Wellenleiters, in dessen Querschnitt elektrische Felder mit einander entgegengesetzter Richtung vorhanden sind, beispielsweise im ^E₂o~ Modus, der Kopplungswiderstand ebenso groß wie bei der Grundwelle gemacht wird und wo die Phasendifferenz zwischen der elektromagnetischen Welle und den Elektronen innerhalb des Wechselwirkungsspaltes auf θ eingestellt wird.

Im einzelnen wird durch die Erfindung eine Wanderfeldröhre mit einem in axialer Richtung balgenartig in Form eines Rechteckwellenzuges abgebogenen und gefalteten Wellenleiter für eine elektromagnetische Welle in einem solchen Ausbrei-

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tungsmodus, wo innerhalb des Wellenleiterquerschnitts jeweils elektrische Felder entgegengesetzter Richtung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Querfaltungsabschnitte jeweils senkrecht zur Faltungsebene in entgegensetzter Richtung gegeneinander versetzt sind, damit sich die Querfaltungsabschnitte jeweils mit entgegengesetzten Querschnittshälften in axialer Richtung überlappen, und daß

; ferner innerhalb der Wandungen der einander überlappenden Wellenleiterabschnitte in gerader Linie zueinander ausgerichtete,

' enge Löcher vorgesehen sind, durch die ein geradegerichteter Elektrodenstrahl treten kann.

Wesen, Grundgedanke und Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Einzelbeschreibung in Verbindung mit der zu-"gehörigen Zeichnung deutlicher offenbar. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer bekannten Verzögerungsstrecke,

Fig. 2 eine Teilansicht zur Erläuterung der Phasenbeziehung in dem Elektronenstrahldurchtrittsspalt einer bekannten Verzögerungsstrecke,

die Fig. 3 und 4

beschreibende Diagramme für die elektromagnetischen Felder in Querrichtung der Wellenleiter,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Grundgedankens einer Wanderfeldröhre nach der Erfindung,

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Pig. 6 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

die Fig. 7 und 8

Schnitte zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bekannten Verzögerungsstrecke in Form eines faltlinienartigen Wellenleiters, bei der ein für die Wellenübertragung im TE,₀-Modus bemessener Wellenleiter innerhalb jeder Periode L nacheinander abgebogen und gefaltet ist, so daß sich innerhalb der Faltungsebene ein balgenartiger Verlauf ergibt. Die gestrichelte Linie gibt den Wellenausbreitungsweg an, und die kreuzweise schraffierten Kreise deuten die engen,- jeweils innerhalb der E-Ebenen des Wellenleiters vorgesehenen Löcher an, damit geradlinig ausgerichtete Elektronen in axialer Richtung hindurchtreten können.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt dieses Faltleiters im Schnitt längs der Achsrichtung innerhalb der Faltungsebene, und Fig. j5 verdeutlicht die elektrische Feldverteilung des TE₁₀-Modus innerhalb einer Querschnittsebene des Wellenleiters. Eine elektromagnetische TE₁₀-WeHe mit der in Fig. J5 dargestellten Feldverteilung breitet sich mit den durch die Pfeile in Fig. 2 angedeuteten Feldrichtungen aus. Innerhalb einer jeden Faltungsperiöde L verschiebt sich der Phasenwinkel des Wellenleiters

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um l80°. D.h. am Ort der Löcher P, und P₂ ist der Phasenwinkel jeweils entgegengesetzt, und die Grundwelle wird eine Rückwärtswelle. Gleichzeitig kommt der Elektronenstrahl nicht in Wechselwirkung mit derselben, und, sogenannte räumliche harmonische Komponenten bilden ein Wechselwirkungsfeld mit den Elektronen.

ψ Unter Berücksichtigung der vorstehenden Überlegungen befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der Schaffung einer Verzögerungsstrecke mit einem starken Wechselwirkungsfeld für die Elektronen und mit einer Vorwärts-Grundwelle.

In Pig. 4 ist ine elektrische Feldverteilung innerhalb einer Querschnittsebene eines rechteckförmigen Wellenleiters für den TEpQ-Modus angezeigt. Nach der Erfindung wird eine derartige elektrische TEp_Q-Modus-Feldverteilung benutzt, und ein Wellenlei- * ter zur Übertragung einer TEp₀-WeIIe wird in axialer Richtung, ähnlich wie ein herkömmlicher Wellenleiter dieser Art, jedoch nicht nur unter Verwendung von E-Krtöimern, sondern auch von H-Krümmern abgebogen und gefaltet, so daß sich jeweils etwa die Hälften der Ε-Ebenen in Querrichtung überlappen.

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Pig. 5 zeigt einen Teilschnitt innerhalb der Faltungsebene längs der Biegungsachse, wo nur die innerhalb der Schnittebene angeschnittenen Wellenleiterteile dargestellt sind. Nach dieser Darstellung sind jeweils halbe Querschnittsabschnitte einander überlappend gegeneinander versetzt. Jeweils die Vierte1-steilpunkte P,und P^₈₁ »Ij> und Pq₈, usw. sind eingezeichnet. Ein E⁺-F Id im Punkt P₁ keift sich ähnlieh wie im TE_1Q-Modus in ein E^--FeId im Punkt P« um. Andererseits wandelt sich ein E~-Feld ™ im Punkt P₁ in ein E⁺-FeId im Punkt P«, die elektrischen Feldrichtungen ändern sich jeweils in entsprechender Weise.

Wenn also die Elektronendurchtrittslöcher an solchen Stellen P,, P₂ usw. angeordnet werden, wo ein E -Feld vorherrscht, wird die Phasendifferenz über eine Periodenlänge der Biegungen 0. Infolgedessen ist dies eine Vorwärtsgrundwelle. [ Durch diese gegenseitige Versetzung der Querfaltungsabschnitte des Wellenleiters und durch einen Elektronenelnschuß durch |

Löcher an den Punkten P₁, Pp usw. können die Elektronen mit sehr starken elektrischen Feldern in Wechselwirkung gebracht werden.

Nach Fig. 6, die eine Ausführung&form einer erfindungs-

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gemäßen Verzögerungsstrecke in perspektivischer Ansicht zeigt, sind die TEgQ-Wellenleiterabschnitte 1 und die H-Ebenen-Krümmer 2 jeweils abwechselnd aneinander angeschlossen und gegeneinander abgebogen, so daß sie sich in Querrichtung jeweils zur Hälfte überlappen. Die Elektronenstrahl löcher 3 sind jeweils in Einvierte Is teilung längs einer geraden Linie angeordnet, so daß sich der Elektronenstrahl geradlinig ausbreiten kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. dargestellt, welche Ansichten von Metallplatten geeigneter Dicke zeigt. Die gestrichelten Teile dieser Platten sind ausgeschnitten. Indem man die Platten nach den Figuren 7(a), 7 (b), 7 (c) und 7 (d) übereinanderschichtet, erhält man einen'■ Ausbreitungsweg, der sich sehr eng einer Gestalt anpaßt, die man durch starke Zusammenpressung in axialer Richtung des gefalteten Wellenleiters nach Fig. 6 erhält. Die Krümmerabsehnitte innerhalb der Platten 7 (b) und 7 (d) können in eine abgerundete Form gemäß Fig. 8 abgewandelt werden.

Durch Auswahl der Größenverhältnisse der verschiedenen Teile der Wellenleiter nach den Fig. 6 und %,-jm dieselben auf

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den TEpQ-Modus der benutzten elektromagnetischen Welle abzustimmen, kann man eine für die Jeweils benutzten Wellenlänge geeignete Verzögerungsstrecke erhalten.

Nach der obeS Beschreibung schlägt die vorliegende Erfindung eine Verzögerungsstrecke mit einfachem Aufbau vor, deren Grundwelle eine Vorwärtswelle ist und die einen hohen Kopplungswiderstand sowie einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Polglich können dieselben Wirkungen mit einer viel kürzeren Verzögerungsstrecke als in bekannten Fällen erreicht werden. Deshalb bietet eine Wanderfeldröhre, insbesondere eine Wanderfeldröhre im Millimeterwellengebiet, unter Verwendung dieser Verzögerungsstrecke zahlreiche Vorteile, beispielsweise eine geringe Größe der erforderlichen Elektromagnete zur Fokusierung des Elektronenstrahls.

Wenn auch in der vorstehenden Beschreibung beispielsweise eine Wanderfeldröhre betrachtet wurde, so kann die erfindungsgemäße Verzögerungsstrecke selbstverständlich unter Verwendung räumlicher harmonischer Komponenten auch in Rüekwärtswellenröhren benutzt werden.

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Selbstverständlich bezieht sich die vorstehende Offenbarung nur auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung umfaßt alle Änderungen und Abwandlungen der zum Zwecke der Offenbarung ausgewählten Ausführungsbeispiele, die nicht vom Wesen und Grundgedanken der Erfindung abweichen.

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Claims (1)

1. U913-61

   Patentanspruch

   Wanderfeldröhre mit einem in axialer Richtung balgenartig in Form eines Rechteckwellenzuges abgebogenen und gefalteten Wellenleiter für eine elektromagnetische Welle in einem solchen Ausbreitungsmodus, wo innerhalb des Wellenleiter-

   querschnitts jeweils elektrische Felder entgegengesetzter Rich- ^ tung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Querfaltungsabschnitte jeweils senkrecht zur Faltungsebene in entgegengesetzter Richtung gegeneinander versetzt sind, damit sich die Querfaltungsabschnitte jeweils mit entgegengesetzten Querschnittshälften in axialer Richtung überlappen« und daß ferner innerhalb der Wandungen der einander überlappenden Wellenleiterabschnitte in gerader Linie zueinander ausgerichtete, enge Löcher (3) vorgesehen sind, durch die ein geradegerichteter Elektronenstrahl treten kann. j

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