DE1799265U

DE1799265U - DELAY LINE FOR WALKING FIELD PIPES, IN PARTICULAR FOR GENERATING OR REINFORCING MILLIMETER WAVES.

Info

Publication number: DE1799265U
Application number: DES23564U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-04-25
Filing date: 1957-04-25
Publication date: 1959-11-05

Description

Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, insbesonder zum Er- zeugen oder Verstärken von Millimeterwellen Die Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung für Wanderfeld- röhren, insbesondere zum Erzeugen oder Verstärken von Milli- meterwellen, die aus einem im wesentlichen allseitig umschlos- senen Hohlleiter mit im Inneren quer zur Energiefortpflanzungsrichtung hintereinander angeordnete und gleichen Abstand voneinander aufweisenden Stegen besteht und bei der die im einzelnen von den Stegen gebildeten Hohlraumresonatoren über den' in Energieforpflanzungsrichtung freibleibenden Teil des Hohlleiters miteinander gekoppelt sind.Delay line for traveling wave tubes, especially for generate or amplify millimeter waves the The invention relates to a delay line for traveling wave tubes, especially for generating or amplifying milli meter shafts, which consist of an essentially all-round Senen waveguide with webs arranged one behind the other transversely to the energy propagation direction and having the same spacing from one another and in which the cavity resonators formed in detail by the webs are coupled to one another via the part of the waveguide that remains free in the energy propagation direction.

Beim Bau von Verstärkern und Oszillatoren im Gebiet der Millimeterwellen, die nach dem Prinzip der Wanderfeldröhre arbeiten, macht die Herstellung der Verzögerungsleitungen, insbesondere für Betriebsspannungen kleiner als 2000 Volt große technische Schwierigkeiten (kleine, zulässige Herstellungstoleranzen, Wärmeableitung, Wärmedeformationen).When building amplifiers and oscillators in the field of millimeter waves, which work on the principle of the traveling wave tube, makes the production of the delay lines, great technical difficulties, especially for operating voltages less than 2000 volts (small, permissible manufacturing tolerances, heat dissipation, heat deformation).

Aus der Theorie der periodischen Verzögerungsleitungen ist bekannt, daß der Energietransport über Teilwellen erfolgt, die alle dieselbe Gruppengeschwindigkeit, aber verschiedene Phasengeschwindigkeiten haben. Die Fundamentalwelle oder Hauptwelle hat von allen Teilwellen die größte Phasengeschwindigkeit und überträgt den größten Energieanteil. Man wird daher zur Verstärkung zweckmäßig die Hauptwelle heranziehen, was bei den Wendelverstärkerröhren der Fall ist.From the theory of periodic delay lines it is known that the energy transport takes place via partial waves, all of which have the same group speed, but have different phase velocities. The fundamental wave or main wave has the greatest phase velocity of all partial waves and transmits the greatest Energy share. It is therefore advisable to use the main shaft for reinforcement, which is the case with the helical amplifier tubes.

Nun ist die Strukturteilung L einer Verzögerungsleitung gegeben durch : Dabei ist VO die Phasendrehung der Hauptwelle pro Strukturperiode, o die Lichtgeschwindigkeit, vn die Phasengeschwindigkeit der zur Verstärkung herangezogenen Teilwelle, n die Ordnungszahl der Teilwellen (n ist für vorwärtslaufende Teil- wellen zu ; für rückwärtslaufende Teilwellen 0), :,, 0 ist die Wellenlänge im freien Raum. Das Verzögerungsmaß c/vn ist ein Maß für die Betriebsspannung. 0 liegt zwischen 0 und oder zwischen 0 und-.Now the structure division L of a delay line is given by: VO is the phase rotation of the main wave per structure period, o the speed of light, vn the phase speed of the partial wave used for amplification, n the ordinal number of the partial waves (n is for forward partial waves waves to; for partial waves running backwards 0),: ,, 0 is the Wavelength in free space. The delay measure c / vn is a measure for the operating voltage. 0 is between 0 and or between 0 and -.

Man sieht, daß für sehr kleine Werte von AO für Betriebsspannungen kleiner als 2000 Volt, also c/vn >11 die Teilung L sehr klein und damit die technische Herstellung der Leitung schwierig wird. Die wegen der Dispersionsfreiheit der Hauptwelle zur Verstärkung besonders geeignete Wendel hat bei Wellenlängen um 8 mm sehr winzige Abmessungen und eine sehr geringe thermische Kapazität, so daß sie durch auftreffende Elektronen ins Glühen kommt, wodurch die Gleichmäßigkeit der Struktur verloren geht und die Hochfrequenzverluste sehr stark ansteigen. Für die Hauptwelle der thermisch stabileren Leitungen mit Bandpaßcharakter ist die Dispersion im Arbeitspunkt der Verstärkung zu stark und daher die elektronische Bandbreite zu gering.It can be seen that for very small values of AO for operating voltages less than 2000 volts, so c / vn> 11 the division L is very small and therefore the technical one Making the line becomes difficult. Because of the freedom from dispersion of the main wave has a helix that is particularly suitable for reinforcement at wavelengths around 8 mm very tiny dimensions and a very low thermal capacity, so that it gets glowing when electrons hit it, which makes it even the structure is lost and the high frequency losses increase very sharply. For the main wave of the more thermally stable lines with bandpass character is dispersion too strong at the working point of the gain and therefore the electronic bandwidth too low.

Zur Vergrößerung von L kann man entweder n vergrößern oder c/vn verkleinern. Eine Vergrößerung der Betriebsspannung von 1000 auf 2000 Volt bringt nur eine Vergrößerung von L um etwa 30%.To increase L, one can either increase n or decrease c / vn. An increase in the operating voltage from 1000 to 2000 volts brings only one increase of L by about 30%.

Wirksamer ist die Vergrößerung von n. It is more effective to increase n.

Ist e0 zwischen 0 und +Wo9 so wird Eine Struktur mit rückwärtslaufender Hauptwelle hat daher grundsätzlich eine kleinere Strukturteilung L als eine Struktur mit vorwärtslaufender Hauptwelle. Sie hat aber, bedingt durch die kleinere Teilung einen besseren Modulationsfaktor oder Spaltfaktor und damit einen höheren Kopplungswiderstand der zur Verstärkung brauchbaren n = +1-Teilwelle als die Struktur mit positiver Dispersion der Hauptwelle. e-f')"1 Deshalb lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verzöge- rungsleitung mit periodischer Struktur zur Erzeugung von raum- harmonischen Teilwellen zu schaffen bei der ein der langsameren Teilwellen mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung gebracht werden kann.If e0 is between 0 and + Wo9 it becomes A structure with a main shaft running backwards therefore basically has a smaller structure pitch L than a structure with a main shaft running forwards. However, due to the smaller pitch, it has a better modulation factor or gap factor and thus a higher coupling resistance of the to Gain useful n = + 1 partial wave than the structure with positive dispersion of the main wave. e-f ') "1 The invention was therefore based on the object of providing a delay line with a periodic structure for generating spatial to create harmonic partial waves in which one of the slower partial waves can be brought into interaction with the electron beam.

Eine weitere Aufgabe bestand darin, die periodische Verzögerungsleitung so auszubilden, daß sie eine große Wärmekapazität besitzt, von außen gut zu kühlen und durch stabilen Auf- bau gegen Warmedeformationen unempfindlich ist. 111-2 Das wesentliche Merkmal der gemäßen Verzögerungs- leitung besteht darin, daß die Abmessung (h) der Hohlraumreso- natoren9 durch die deren Grenzwellenlänge (111) bestimmt wird, die etwa halb so groß ist wie senkrecht zu dieser Abmessung (h) liegende Abmessung (B) der Hohlraumresonatoren und die Abmessung (b) des Koppelhohlleiters, durch die dessen Grenzwellenlänge (A2) bestimmt wird ; kleiner ist als die doppelte, die Grenzwellenlänge ("in) der Hohlraumresonatoren bestimmende Abmes- sung(h). a'&TK ? Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wahl der Grenzwellenlänge z. B. bei Verzögerungsleitungen mit Filter- struktur maßgebend ist für den Verlauf der Dispersionskurve.Another task was to design the periodic delay line in such a way that it has a large heat capacity, can be cooled well from the outside, and is construction is insensitive to thermal deformation. 111-2 The essential feature of the proper delay line consists in that the dimension (h) of the cavity resonance nators9 by which their cut-off wavelength (111) is determined, the dimension (B) of the cavity resonators lying perpendicular to this dimension (h) and the dimension (b) of the coupling waveguide, by which its cut-off wavelength (A2) is determined; is less than double that Limiting wavelength ("in) of the cavity resonators determining dimensions sung (h). a '& TK? The invention is based on the knowledge that the choice of Cut-off wavelength z. B. for delay lines with filter structure is decisive for the course of the dispersion curve.

Bekanntlich kann zur Betrachtung einer Verzögerungsleitung mit Filterstruktur als Ersatzschaltbild die Schaltung einer Filterkette mit z. B. aneinandergereihtena-Gliedern herangezogen werden. Die Grenzwellenlänge der Querwiderstände und der Längswiderstände der .-Glieder bestimmen die Bandbreite.As is known, a delay line with a filter structure can be considered as an equivalent circuit diagram, the circuit of a filter chain with z. B. strung together a-limbs can be used. The cutoff wavelength of the transverse resistances and the series resistances the.-elements determine the bandwidth.

Ist die Grenzwellenlänge der Längswiderstände des Filters kleiner als die Grenzwellenlänge der Querwiderstände des Filterms, so ergibt sich eine Dispersionskurve, bei der die Hauptwelle eine vorwärtslaufende Welle und die nächste an der-Geraden gespiegelte eine rückwärtslaufende erste Teilwelle und die darauffolgende, an der 2-Geraden gespiegelte eine vorwärtslaufende erste Teilwelle usw. ist. Macht man die Grenzwellenlänge der Längswiderstände großer als die Grenzwellenlänge der Querwiderstände) so ergibt sich eine Dispersionskurve, bei der die Hauptwelle eine rückwärtslaufende Teilwelle ist und die an der -Geraden gespiegelte erste Teilwelle vorwärtsläuft. Die an der 2 -Geraden gespiegelte Raumharmonische ist dann die rückwärtslaufende erste Teilwelle. Bei der Anordnung der erstgenannten Filterstruktur, bei der die Hauptwelle eine vorwärtslaufende Keilwelle ist, wählt man für Verstärkerzwecke die zwischen der 2-Geraden und 3 n ;-Geraden liegende vorwärtslaufende erste Teilwelle aus, da diese einen Bereich mit geringer Dispersion besitzt. Dabei wird jedoch, wenn die Bandbreite im Verhältnis groß gewählt wird, die rückwärtslaufende erste Teilwelle meistens miterregt, so daß die Röhre ohne besondere Vorkehrungen nicht als Verstärkerröhre gebraucht werden kann.If the cut-off wavelength of the series resistance of the filter is smaller as the cut-off wavelength of the transverse resistances of the filter, a dispersion curve results, where the main shaft is a forward shaft and the next one on the straight line mirrored a backward running first partial wave and the following, is a forward running first partial wave, etc., mirrored on the 2-straight line. Power the cut-off wavelength of the series resistances is greater than the cut-off wavelength of the Transverse resistances) this results in a dispersion curve in which the main wave has a is the reverse partial wave and the first partial wave reflected on the straight line runs forward. The room harmonic reflected on the 2-line is then the backward one first partial wave. In the arrangement of the first-mentioned filter structure, in which the If the main shaft is a forward splined shaft, the Forward-running first partial wave lying between the 2-straight line and 3 n; -line because it has an area of low dispersion. However, if the bandwidth is chosen to be relatively large, the first running backwards Partial wave mostly also excited, so that the tube will not work without special precautions can be used as an amplifier tube.

Bei Verwendung einer Verzögerungsleitung, bei der die Grenzwellenlänge der Längswiderstände größer als die Grenzwellenlänge der Q. erwiderstände ist, ergibt sich bei derselben Betrachtung der dieser Verzögerungsleitung zugeordneten Dispersionskurve bei der vorwtirtslaufenden ersteh Teilwelle zwischen der -Geraden und der 2 =-Geraden ein sehr großer Bereich geringer Dispersion. Außerdem ist der Kopplungsfaktor der rückwärtslaufenden ersten Teilwelle mit deo. Elektronenstrahl kleiner als bei der erstgenannten Anordnung. Man wählt daher zweckmäßig eine Verzögerungsstruktur mit rückwärtslaufender Hauptwelle zur Verstärkung. <, Lew Der konstruktive Aufbau der gemäßen Verzogerungslei- tungen soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die TtMtT ! Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der oogemäBen Verzögerungsleitungen in vereinfachter, z. Teil schematischer Darstellung und die für die dargestellten Verzögerungsleitungen charakteristische Dispersionskurve.If a delay line is used in which the cutoff wavelength of the series resistances is greater than the cutoff wavelength of the Q. resistances, the same consideration of the dispersion curve assigned to this delay line results in a very large area between the straight line and the 2 = straight line for the forward running first partial wave low dispersion. In addition, the coupling factor of the first partial wave running backwards is deo. Electron beam smaller than in the first-mentioned arrangement. It is therefore expedient to choose a delay structure with a main wave running backwards for amplification. <, Lew The structural design of the appropriate delay line services will be explained in more detail with reference to the drawings. the TtMtT! Figures show exemplary embodiments of the above Delay lines in simplified, z. Partly schematic Illustration and those for the delay lines shown characteristic dispersion curve.

In der Figur 1 sind die Dispersionskurven einer solchen Struktur mit Bandpaßcharakter eingezeichnet. Die ausgezogene Dispersionskurve zeigt einen für den Verstärkerbetrieb günstigen Verlauf und die gestrichelt gezeichnete Dispersionskurve einen für den Verstärkerbetrieb ungünstigen Verlauf. Die Hauptwelle und die n =-1 keilwelle sind um die c/v = 0-Achse herumgeklappt. Beide sind rücLwartslaufend, denn Phasen und Gruppengeschwindigkeit sind bei diesen Wellen entgegengesetzt gerichtet. Man siebte daß die n = +1 Teilwelle einen zur Verstärkung geeigneten horizontalen Abschnitt D aufweist, und daß nur für eine ganz bestimmte Form der Hauptwelle n == 0 der Verstärkerbetrieb stabil bleibt.The dispersion curves of such a structure are shown in FIG Bandpass character drawn in. The solid dispersion curve shows a for the amplifier operation favorable course and the dashed dispersion curve a course that is unfavorable for amplifier operation. The main wave and the n = -1 splines are folded around the c / v = 0 axis. Both are going backwards because phases and group speed are opposite in these waves. It is seventh that the n = +1 partial wave is a horizontal wave suitable for reinforcement Section D, and that only for a very specific shape of the main shaft n == 0 the amplifier operation remains stable.

Der Verstärkerbetrieb ist stabil, wenn der Betrag der Steigung der Hauptwelle längs der Kurve immer größer bleibt als die Steilheit der 2-Geraden. In diesem Falle kann die an dar aL-Geraden gespiegelte Hauptwelle keine Extremwert erreichen. Im Arbeitsbereich D kann sich daher weder'die Hauptwelle noch die n =-1 Teilwelle anregen. Ist die Steilheit der Hauptwelle im Mittel kleiner als die Steilheit der 2.-.-Geraden, so können zusätzlich zur n +1 Teilwelle sowohl die Hauptwelle als auch die n =-1 Teilwelle in den Punkten A, B und C angeregt werden (gestrichelt gezeichnete Kurve).The amplifier operation is stable when the magnitude of the slope of the Main wave along the curve always remains greater than the steepness of the 2-straight line. In this case, the main wave reflected on the aL straight line cannot be an extreme value reach. In the working area D, therefore, neither the main shaft nor the n = -1 Excite partial wave. Is the slope of the main wave smaller than the slope on average? of the 2.-.- straight line, in addition to the n +1 partial wave, both the main wave as well as the n = -1 partial wave in points A, B and C are excited (dashed drawn curve).

Wegen des hohen Kopplungswiderstandes der Hauptwelle mit dem Elektronenstrahl, die außerdem bei einer längeren Welle als die verstärkte Welle angeregt wird, muß vor allem die Anregung dieser Welle verhindert werden. Das ist dann der Fall, wenn die Hauptwelle steil in die -Gerade einläuft und die mittlere Steilheit größer ist als die Steilheit der 2 -Geraden. Eine in diesem Falle noch mögliche Anregung der n =-1 Teilwelle ist nicht zu erwarten, weil diese einen kleineren Kopplungswiderstand hat und außerdem eine kürzere Welle als die verstärkte Welle angeregt würde, für welche die Anregungsbedingungen an und für sich schon ungünstiger sind (höhere Dämpfung).Because of the high coupling resistance of the main wave with the electron beam, which is also excited in a longer wave than the amplified wave, must above all the excitation of this wave is prevented. That is the case when the main wave runs steeply into the straight line and the mean slope is greater than the steepness of the 2-line. Another possible suggestion in this case n = -1 partial wave is not to be expected because this has a smaller coupling resistance and also has a shorter wave than the amplified wave would be excited for which the excitation conditions are inherently more unfavorable (higher damping).

Einen zur Verstärkung brauchbaren Verlauf der Dispersionskurve einer Struktur kann man durch die Betrachtung der Figur 2 gewinnen. Ändert man bei einem aus gleichen Rechteckresonatoren bestehenden Kettenleiter die Kopplung durch Variation der Schlitzlänge s bei konstanter Schlitzbreite b, so erhält man die Dispersionskurven 1'bis 8.A course of the dispersion curve that can be used for reinforcement Structure can be obtained by looking at FIG. If you change one Chain ladder consisting of the same rectangular resonators, the coupling by variation of the slot length s with a constant slot width b, the dispersion curves are obtained 1 'to 8.

Für das ungekoppelte System (1) hat die Struktur bei A01 den Durchlaßbereich 00 Für die Schlitzlänge 1 bis 4 ist die Kopplung der Kammern magnetisch und die Hauptwelle der Struktur rückwärtslaufend. Für 4 kompensiert die elektrische Kopplung gerade die magnetische Kopplung. Die Struktur (4) hat bei einer längeren Welle ÀOk den Durchlaßbereich 0. Von 4 bis 8 ist die Kopplung überdLegend elektrisch. Die Hauptwelle ist vorwärtslaufend. Man siebte daß die Kurve 3 das gewünschte Verhalten zeigte Eine richtige Dimensionierung der Schlitzlänge s und der Schlitzbreite b kann mit einer aus Resonanzkammern aufgebauten Struktur eine Dispersionskurve der n = +1 keilwelle erreicht werden, die eine stabile Verstärkung über einen bestimmten Frequenzbereich erlaubt. Dazu muß die Schlitzkopplung magnetisch bleiben, d. h. der Schlitz s muß so schmal sein, daß das Optimum der elektrischen Feldstärke nur so wenig aus der Resonatormitte herausgeht, daß die Kopplung zwischen den Kammern noch vorwiegend magnetisch bleibt. Dazu muß notwendig die Schlitzlänge s kleiner sein als die Schlitzlänge s4 bei der kritischen Kopplung 4o Auch darf sie nicht so klein werden, daß die Kreise nicht zu lose gekoppelt sind und die Bandbreite der Anordnung zu gering wird.For the uncoupled system (1), the structure at A01 has the passage range 00. For slot lengths 1 to 4, the coupling of the chambers is magnetic and the main shaft of the structure is reversed. For 4, the electrical coupling just compensates for the magnetic coupling. The structure (4) has the transmission range 0 for a longer wave ÀOk. From 4 to 8 the coupling is electrically electrical. The main shaft is forward running. It was found that curve 3 showed the desired behavior Correct dimensioning of the slot length s and the slot width b can be achieved with a structure made up of resonance chambers, a dispersion curve of the n = +1 spline, which allows a stable amplification over a certain frequency range. For this purpose, the slot coupling must remain magnetic, ie the slot s must be so narrow that the optimum of the electric field strength only extends so little from the center of the resonator that the coupling between the chambers still remains predominantly magnetic. For this, the slot length s must necessarily be smaller than the slot length s4 in the critical coupling 4o. It must also not become so small that the circles are not coupled too loosely and the bandwidth of the arrangement becomes too small.

Wegen 1er endlichen Dicke der Koppelstege kann man die Koppelöffnungen auch als Hohlleiter betrachten, der unterhalb der Grenzfrequenz betrieben wird und daher den Charakter eines induktiven Querwiderstandes hat, während die anschließenden Kammern oberhalb ihrer-Resonanz betrieben einen kapazitiven Längswiderstand darstellen.Because of the finite thickness of the coupling webs, one can use the coupling openings also consider a waveguide that is operated below the cut-off frequency and therefore has the character of an inductive transverse resistance, while the subsequent Chambers operated above their resonance represent a capacitive series resistance.

Die Figur 3a zeigt eine Verzögerungsleitung, bei der ein Hohlleiter aus den Wandungen 11 bis 18 gebildet wird. In dem Hohlleiter sind Stege 10 hintereinander angeordnet, die zusammen mit den Außenwandunjsteilen 11,12,13,14 und 18 die hintereinanderliegenden Hohlraumresonatoren, die wie die Längs- widerstände einer Filterkette wirken, bilden. Die obengenann- 0 ten Hohlraumresonatoren sind über den durch die Tandungsteije-159 16 und 17 gebildeten Hohlleiter, der die Eigenschaften eiL der Querwiderstände der Filterleitung besitzt, miteinander 16 gekoppelt. Die der Außenwand gegenüberliegende Begrenzung- fläche des obengenannten Hohlleiters wird durch die oberen Kanten 19 der Stege 10 gebildet. In der Figur 3b ist ein Schnitt in Energiefortpflanzungsrichtung gezeigt, bei dem die Anordnung der Hohlraumresonatoren deutlicher zu sehen ist.FIG. 3a shows a delay line in which a waveguide is formed from the walls 11 to 18. In the waveguide webs 10 are arranged one behind the other, which together with the outer wall parts 11, 12, 13, 14 and 18, the cavity resonators lying one behind the other, which like the longitudinal resistances of a filter chain act, form. The above 0 th cavity resonators are about the waveguide formed by the Tandungsteije-159 16 and 17, which the properties eiL the cross resistance of the filter line has with each other 16 coupled. The boundary opposite the outer wall The surface of the above-mentioned waveguide is formed by the upper edges 19 of the webs 10. FIG. 3b shows a section in the direction of energy propagation, in which the arrangement of the cavity resonators can be seen more clearly.

Beim Betrieb der Wanderfeldröhre mit der in Figur 3a und 3b gezeigten Verzögerungsleitung tritt die größte Feldstärke des Hochfrequenzfeldes an den Kanten 19 der Stege 10 auf. Dementsprechend muß, um den Kopplungsfaktor zwischen der auf der Verzögerungsleitung geführten \7elle und dem letronenstrahl groß zu machen, der Elektronenstrahl über die Kanten 19 oder durch Durchbrechungen in den Stegen 10 in der Nähe der Kanten 19 geführt werden.When the traveling wave tube is operated with the delay line shown in FIGS. 3 a and 3 b, the greatest field strength of the high-frequency field occurs at the edges 19 of the webs 10. Accordingly, in order to reduce the coupling factor between the Delay line guided \ 7elle and the letron beam To make it large, the electron beam can be guided over the edges 19 or through openings in the webs 10 in the vicinity of the edges 19.

In der Figur 4a und in der Figur 4b ist eine weitere Verzögerungsleitung mit senkrechtem Querschnitt gezeigt, wobei die Figur 4b wiederum einen Schnitt in Energiefortpflanzungsrichtung darstellt. Der eigentliche Hohlleiter der Verzögerungsleitung wird von den wandungsteilen 21 bis 24 gebildet. In diesem Hohlleiter sind die Stege 25 hintereinander angeordnet.Another delay line is shown in FIG. 4a and FIG. 4b shown with a vertical cross-section, FIG. 4b again showing a section in Represents the direction of energy propagation. The actual waveguide of the delay line is formed by the wall parts 21 to 24. The webs are in this waveguide 25 arranged one behind the other.

Die Stege 25 besitzen rechteckige Ausnehmungen, die durch die . . Kanten 26 bis 28 gebildet werden. Die Ausnehmungen sind in Energiefortpflanzungsrichtung deckungsgleich hintereinander angeordnet, so dajß sich durch die Begrenzungsfläche 24 und durch die hintereinander liegenden Kanten 26, 27 und 28 der Koppelleiter ergibt.The webs 25 have rectangular recesses through the . . Edges 26 to 28 are formed. The recesses are in Direction of energy propagation congruent one behind the other arranged, so that the coupling conductor results from the boundary surface 24 and the edges 26, 27 and 28 lying one behind the other.

Zur Erhöhung der Kopplung zwischen, den Hohlraumresonatoren können mehrere Koppelhohlleiter symmetrisch längs der Rechteckseiten des Hohlleiters angeordnet sein. So ist es z. B. möglich, zwei Koppelhohlleiter auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Hohlleiters, die die größte Rechtecklänge besitzen, vorzusehen oder auch auf allen vier Seiten des Hohlleiters Koppelhohlleiter anzuordnen.To increase the coupling between, the cavity resonators can several coupling waveguides arranged symmetrically along the rectangular sides of the waveguide be. So it is B. possible, two coupling waveguides on the two opposite Sides of the waveguide, which have the largest rectangular length, to be provided or also to arrange coupling waveguides on all four sides of the waveguide.

In der Figur 1 gilt die ausgezogene Dispersionskurve für die Anordnung nach den Figuren 3a bis 4. b. Dabei bedeuten AO die Wellenlänge im freien Raum und. !- das Verhältnis der Lichtge- schwindigkeit zur Phasengeschwindigkeit. Die, Geraden '= und= 2 bzw. die nicht dargestellten Geraden'== 3, 4usw. stellen die Grenzlinien dar, bei denen die Phasendrehung Y gerade ein ganzes Vielfaches von ist. Es liegt in der Natur der Darstellung, daß zwischen den einzelnen -Geraden die Teilwellen verlaufen.In FIG. 1, the solid dispersion curve applies to the arrangement according to FIGS. 3a to 4. b. AO mean the Wavelength in free space and. ! - the ratio of the light speed to phase speed. The 'straight line' = and = 2 or the straight lines not shown '== 3, 4 etc. represent the boundary lines in which the phase rotation Y is just a whole multiple of. It is in the nature of the representation that the partial waves run between the individual straight lines.

Es ist aus der Figur 1 zu erkennen, daß die n = 0 Hauptwelle eine rückwärtslaufende Welle und die darauffolgende n = +1 Keilwelle eine vorwärtslaufende 2eilwelle und die weiter darauffolgende n =-1 Teilwelle eine rtickwärtslaufende Teilwelle ist. Um eine rckwärtslaufende fundamentale Raumharmonische zu bekommen, ist es notwendig, die Grenzwellenlänge2 des Koppelhohlleiters kleiner zu machen als die Grenzwellenlänge A 1 der Hohlraumresonatoren. Es ist ersichtlich, daß schon die zwischen der z-und 2-Geraden liegende n = +1 Teilwelle eine vorwärtslanfende Teilwelle mitringer Dispersion ist Bringt man die vorwärtslaufende n = +1 Teilwelle der Raumharmonischen auf der Verzögerungsleitung mit dem Elektronenstrahl in Wechselwirkung, so ergibt sich der Arbeitsbereich B für die Elek- tror, enstrahlgeschw, indigkeit c v & Die Grenzwellenlange2 des Kopplungshohlleiters wird im we- sentlichen durch die Breite b (s. Figur 3a und 4a) bestimmt. "2 Dabei ist b Die Grenzwellenlänge 1 der Hohlraumreso- natoren wird durch die Höhe h der Stege festgelegt. Dabei ist h --und B =='0-' ! damit die zwischen den Stegen 10 bis 15 befindlichen Kammern als Resonatoren schwingen. Um auch noch Verzögerungsleitungen mit kleinsten Abmessungen herstellen zu können, ist in den Figuren 5a bis 6c ein neuer Konstruktionsweg dargestellt, bei dem gestanzte Bleche hintereinander gesetzt werden und anschließend durch Verlöten oder Verschweißen verfestigt sind. Die Figur 5a zeigt ein gestanztes Blech I, das zur Herstellung der in der Figur 4a gezeigten Verzögerungeleitung dient. Bei dem Blech I entsprechen die Kanten 101 bis 104 den Blechen 21 bis 24 der Figur 4a.It can be seen from FIG. 1 that the n = 0 main shaft is a reverse shaft and the subsequent n = +1 splined shaft is a forward 2-part shaft and the n = -1 part-shaft that follows is a reverse part-shaft. In order to get a backward running fundamental space harmonic, it is necessary to make the cutoff wavelength 2 of the coupling waveguide smaller than the cutoff wavelength A 1 of the cavity resonators. It can be seen that the n = +1 partial wave between the z and 2 lines is already a forward traveling partial wave with low dispersion work area B for the elec- tror, enstrahlgeschw, indigkeit c v & The limit wavelength2 of the coupling waveguide is essentially determined by the width b (see FIGS. 3a and 4a). "2 Where b is the cutoff wavelength 1 of the cavity resonance nators is determined by the height h of the webs. It is h --and B == '0-'! so that between the webs 10 to 15 located chambers vibrate as resonators. To include delay lines with the smallest dimensions to be able to produce is a new one in FIGS. 5a to 6c Construction method shown in which punched sheets are placed one behind the other and then solidified by soldering or welding. FIG. 5a shows a stamped sheet metal I which is used to produce the delay line shown in FIG. 4a. In the sheet metal I, the edges 101 to 104 correspond to the sheets 21 to 24 of FIG. 4a.

Der von der gestrichelten Linie eingeschlossene Teil 105 entspricht dem Steg 25. Der Koppelhohlleiter wird von den Kanten 1049 106, 107 und 108 gebildet. In der Kante 106 sind Schlitze 109 vorgesehen, die dazu dienen, den. Elektronenstrahl mit dem stärksten elektrischen Feld in Wechselwirkung zu bringen. Zur Bildung des Hohlraumresonators ist in der Figur 5b ein gestanztes Blech II dargestellt, bei dem die Wandungsteile 101'bis 104'im wesentlichen den''Jandungsteilen 21 bis 24 in der Figur 4a entsprechen. In Figur 5c ist ein Schnitt in Bnergiefortpflanzungsrichtung der hintereinander angeordneten Blechteile I und II gezeigt. CD Um eine rein magnetische Kopplung der Hohlraumresonatoren und damit eine rückwärtslaufende Hauptwelle zu erreichen, muß die elektrische Kopplung weitgehend vermieden werden.The part 105 enclosed by the dashed line corresponds to the web 25. The coupling waveguide is formed by the edges 1049, 106, 107 and 108. In the edge 106 slots 109 are provided which serve to the. To bring electron beam into interaction with the strongest electric field. To form the cavity resonator, a punched sheet metal II is shown in FIG. 5b, in which the wall parts 101 'to 104' essentially correspond to the '' wall parts 21 to 24 in FIG. 4a. In FIG. 5c, a section in the energy propagation direction is one behind the other arranged sheet metal parts I and II shown. CD In order to achieve a purely magnetic coupling of the cavity resonators and thus a main shaft running backwards, the electrical coupling must be largely avoided.

Eine solche Möglichkeit zeigen die Figuren 6a bis 6c. Figures 6a to 6c show such a possibility.

Die Figur a zeigt wieder ein gestanztes Blech I, das im wesentlichen dem der Figur 5a entspricht, in dem jedoch Streben 117 stehen gelassen sind, so daß sich Öffnungen 116 ergeben. Die Kanten 111 bis 114 entsprechen wieder den in der Figur 4a gezeigten Wandungsteilen 21 bis 24. Das von der gestrichelten Linie eingeschlossene Blechteil 115 entspricht dem Steg 25. Zum Durchschießen des Elektronenstrahls durch die Verzögerungsleitung sind Öffnungen 119 vorgesehen, die deckungsgleich bei jedem Blech hintereinander angeordnet sein müssen. In der Figur 6b ist der Hohlraum begrenzende Blechteil II dargestellt, dessen Wandungsteile 111'bis 114' den Kanten 111 bis 114 entsprechen. Das in der Figur 6cdargestellte gestanzte Blech III entspricht im wesentlichen dem in der Figur 6a dargestellten Blech I. Es stellt nur das um 1800gedrehte Blech I dar. Es ist jedoch nochmals gezeichnet, um zu zeigen, daß jetzt die Streben 116'an die Stelle der in der Figur 10a gezeigten Öffnungen 116 treten und somit die elektrische Kopplung wesentlich herabgesetzt ist. Das Zusammensetzen der Bleche I bis III erfolgt wie in Figur 5c darge- stellt, wobei jedoch die Reihenfolge I, II, III, II, I, II, III... o eingehalten werden muß. 4 Die Vorteile des Erfindungsgeenstandes bestehen im wesentlichen darin ? daß die in den Figuren dargestellten Verzögerungsleitun- gen eine ruck rtslaufende Hauptvselle besitzen und somit der Kopplungsfaktor zwischen dem Elektronenstrahl und der verzögerten n +1 Teilwelle im Verhältnis zur n = +1 Teilwelle bei vorwärtslaufender Hauptwelle groß ist. Außerdem ist die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls klein gehalten, da mit einer Teilwelle gearbeitet wird. Weiterhin kann man mit den gestanzten Blechen sehr kleine Abmessungen der Verzögerungsleitungen erreichen, wobei die kompakte Ausführung eine besonders gute Wärmeableitung gestattet.FIG. A again shows a stamped sheet metal I, which essentially corresponds to that of FIG. 5a, but in which struts 117 are left standing so that openings 116 result. The edges 111 to 114 again correspond to the wall parts 21 to 24 shown in FIG. 4a. The sheet metal part 115 enclosed by the dashed line corresponds to the web 25 must be. In FIG. 6b, the sheet metal part II delimiting the cavity is shown, the wall parts 111 ′ to 114 ′ of which correspond to the edges 111 to 114. The punched sheet III shown in FIG. 6c essentially corresponds to the sheet I shown in FIG Openings 116 shown in FIG. 10a occur and thus the electrical coupling is significantly reduced. The assembly of the sheets I to III takes place as shown in Figure 5c. represents, but the order I, II, III, II, I, II, III ... o must be complied with. 4th The advantages of the invention are essentially in this ? that the delay lines shown in the figures gen have a backward-running main shaft and thus the The coupling factor between the electron beam and the delayed n +1 partial wave is large in relation to the n = +1 partial wave when the main wave is moving forward. In addition, the speed of the electron beam is kept low because a partial wave is used. Furthermore, the punched metal sheets can be used to achieve very small dimensions of the delay lines, the compact design allowing particularly good heat dissipation.

Die in den Figuren 5a bis 6c gezeigten Blechschnittausführungen beziehen sich nicht nur auf die in diesen Figuren dargestellten Verzögerungsleitungen, sondern können genau so gut für zylin- derförmige oder ähnliche Formen der Verzögerungsleitungen ange- ( ? tMMM ?'K ? wendet werden. Außerdem ist die Erfindung nicht allein auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann vielmehr jeweils dann angewendet werden, wenn es sich darum handelt ; die Elektronenstrahlgeschwindigkeit klein zu halten, den Kopplungafaktor zwischen Elektronenstrahl und verzögerter Welle groß zu bemessen und für Verstärkerzwecke einegeringe Dispersion zu erreichen. q 12Patentansprüche 6Figuren The sheet metal cut designs shown in FIGS. 5a to 6c do not only relate to those shown in these figures Delay lines, but can just as well be used for cylindrical such or similar shapes of the delay lines (? tMMM? 'K? be turned. Besides, the invention is not limited to that alone limited embodiments shown in the figures, Rather, it can be applied whenever it it is about; to keep the electron beam velocity small, to measure the coupling factor between electron beam and delayed wave large and for amplifier purposes to achieve low dispersion. q 12 Patent Claims 6 figures

Claims

Expectations -, - 2me-e -------------

1 delay line for traveling wave tubes, especially for Generating or amplifying millimeter waves emanating from a , essentially all-round closed waveguide with im Inside at right angles to the direction of energy

there is webs arranged on the other and having the same spacing from one another and in which the individual cavity resonators formed by the webs are coupled to one another via a part of the waveguide that remains free in the direction of energy propagation, characterized in that the dimension (h) of the cavity resonators, through which their cutoff wavelength ( / L1) is determined. is about half as large as the dimension (B) of the cavity resonators perpendicular to this dimension: (h) and the dimension (b) of the coupling waveguide, by which its cut-off wavelength (/ 2) is determined, is less than twice the cut-off wavelength (1) of the cavity resonators determining dimension (h) o 2nd delay line according to claim 1, characterized in that the cavity resonators arranged one behind the other are rectangular cavity resonators and that on one of the longer sides of the rectangle in the energy propagation direction of the coupling waveguide is provided, which is used to couple the cavity resonators open to each other on the side facing the cavity resonators (see Fig. 3 to 4).

3. delay line according to claim 2, characterized in that the coupling waveguide is placed on the waveguide containing the cavity resonators is (see Fig. 3).

4. delay line according to claim 2, characterized in that the webs delimiting the cavity resonators are rectangular recesses that are shown in Energy propagation direction are arranged one behind the other to form the coupling waveguide own (see Fig.

5. delay line according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of coupling waveguides are arranged symmetrically along the rectangular sides of the waveguide: 6. delay line according to claim 5, characterized in that two coupling waveguides are arranged on the two opposite sides of the waveguide that have the largest rectangle length. 7. delay line according to claim 5, characterized u C>

net that coupling waveguides are provided on all four sides of the waveguide.

8. Delay line according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the webs have recesses at the points for railing through of the electron Possess ray of which the greatest electrical Field strength occurs.

9. Delay line according to one or more of claims 1 to 8th ? characterized in that the coupling waveguide in the plane of each web of the Cavity resonators. is provided with struts standing on the webs.

10. delay line according to claim 9, characterized in that the struts as wide as the spaces in between and offset one behind the other are.

11? Delay line according to Claims 1 to 10, characterized in that that it is layered together from metal sheets having their characteristic cross-sections.

12. delay line according to claim 11, characterized that the sheets are punched and that the web and the outer landing of the waveguide forming sheets and the sheets forming the outer wall of the waveguide alone are arranged alternately one behind the other.