Schirmgitterelektronenröhre, insbesondere Sendetetrode hoher Leistung und hoher Frequenzen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Schirmgitterelektronen­röhre, insbesondere Sendetetrode hoher Leistung und hoher Frequenzen, mit koaxialem Aufbau der Elektroden sowie de­ren Durchführungen und luftgekühltem Schirmgitteranschluß. Bei dieser Elektronenröhre soll die insbesondere am Schirm­gitteranschluß auftretende Verlustwärme verringert, die Wärmeabfuhr verbessert und eine mit geringem technologi­schen Aufwand verbundene effektive Röhrenkühlung geschaf­fen werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß der Schirm­gitteranschluß aus zwei in axialer Richtung beabstandeten ringförmigen Schirmgitteranschlußelementen (1, 2) besteht, die zusammen mit ihren Durchführungen (3, 4) im Bereich der Schirmgitteranschlußelemente (1, 2) eine koaxiale Kühlluft­führung (7) bilden.
Die erfindungsgemäße Schirmgitterelektronenröhre findet insbesondere als Sendetetrode in Hochfrequenzröhren-Lei­stungsverstärkern Anwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schirmgitterelektronen­röhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Beim Betrieb von Elektronenröhren bei hohen Frequenzen tre­ten zusätzliche Verluste auf, die durch Hochfrequenzströme hervorgerufen werden. Dies ist besonders der Fall, wenn Senderöhren mit hohen Anodenwechselspannungen betrieben werden. Die durch die Anodenwechselspannung gespeisten Hochfrequenzströme erzeugen im Gitter-Anodenraum auf den Zuführungen und den Elektroden Verluste, die durch speziel­le Kühlung abgeführt werden müssen.

[0003] Bei Hochfrequenzröhren-Leistungsverstärkern mit Frequenzen von 100MHz bis 1000MHz, d.h. im VHF- bzw. UHF-Bereich, ins­besondere im IV/V-Bereich, stellt die Kühlung der Röhren­anschlüsse immer ein erhebliches Problem dar. Bei einem Betrieb bei hohen Frequenzen müssen die Röhren möglichst kurz und kompakt beschaffen sein, wodurch allerdings die Wärmeabfuhr immer schwieriger wird.

[0004] Insbesondere sind bei Hochleistungsröhren für Sender im IV/V-(UHF-)Bereich die Abmessungen (Systemlänge und Zufüh­rungslänge) bedingt durch die elektrische Wellenlänge sehr kurz. Außerdem ist die Wärmeleitfähigkeit der in der Röh­rentechnologie verbreiteten Werkstoffe so hoch, daß über die Anschlüsse eine Wärmeabfuhr stattfindet und daher ent­sprechend gekühlt werden muß.

[0005] Bei Verwendung von Hochleistungstetroden in Leistungsver­stärkern (Topfkreisen) stellt die Kühlung des Schirmgitter­anschlusses immer besondere konstruktive und kühltechnische Anforderungen an den Anwender.

[0006] Es ist bekannt, im Hinblick auf die bei hohen Frequenzen ansteigenden Hochfrequenzverluste zur forcierten Luftküh­lung des Schirmgitteranschlußringes diesen Teil der Röhre mit einer besonderen Kühlluftführung zu versehen. Zwei an diesem Kühlluftkanal beiderseits der Anschlußfläche ange­brachte Reihen von rechteckigen Öffnungen dienen dabei dem Luftein- und austritt (Senderöhren-Datenbuch 1980/81, S.147, heraugegeben von Siemens AG, Bereich Bauelemente, München, Bundesrepublik Deutschland).

[0007] Es sind auch Senderöhren bekannt geworden, deren Schirm­gitteranschluß anstatt einer Luftkühlung eine integrierte Wasserkühlschlange enthält (NTG-Fachberichte 85, 1983, Seiten 128 bis 132, erschienen im VDE-Verlag, Berlin, ISBN 3-8007-1321-7). Diese Kühlvorrichtung macht aller­dings einen Röhrenwechsel schwierig und zeitaufwendig.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an den Röh­renanschlüssen, insbesondere am Schirmgitteranschluß auftre­tende Verlustwärme zu verringern, die Wärmeabfuhr zu ver­bessern und somit eine mit geringem technologischen Aufwand verbundene effektive Röhrenkühlung zu schaffen. Außerdem soll eine vollkommene Trennung der HF-Ströme des Anoden­Schirmgitter-Raumes und des Steuergitter-Schirmgitter-­Raumes erzielt werden.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schirmgitter­elektronenröhre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er­findung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

[0011] Gemäß der Erfindung sind für eine Elektronenröhre, insbe­sondere eine Sendetetrode, zwei getrennte Schirmgitteran­schlußelemente (Kontaktringe) und Durchführungen vorge­sehen. Die erste Durchführung besteht dabei aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff mit geringen HF-Verlusten. Auf­grund seiner Konstruktion und seiner physikalischen Eigen­schaften läßt sich dieser Werkstoff gut kühlen. Von weite­rem Vorteil ist, daß dadurch die durch die elektrische Wellenlänge bedingte Systemlänge unabhängig von mechani­schen Erfordernissen kurz gehalten werden kann. Die zweite Durchführung wird für den mechanischen Aufbau,Befestigung des Schirmgitters und Verschließen der Vakuumhülle benutzt. Bei der Werkstoffauswahl wird die mechanische Beanspru­chung und die thermische Ausdehnung des hieran durch Ver­schrauben befestigten Schirmgitters berücksichtigt. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß durch die doppelte Schirmgitterdurchführung eine Kühlluftführung erreicht wird, mit der sich die zulässigen Temperaturen der Röhre beherrschen lassen.
Darüber hinaus ist von besonderem Vorteil, daß durch die doppelten Schirmgitteranschlüsse außerdem eine vollkommene Trennung der HF-Ströme des Anoden-Schirmgitter(G₂)-Raumes und des Steuergitter(G₁)-Schirmgitter(G₂)-Raumes erreicht wird. Kopplungen, die z.B. an Schirmgitterkontaktfedern ent­stehen können, sind damit ausgeschlossen.

[0012] Anhand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten be­vorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung weiter erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständ­nis der Erfindung beitragen, sind in der Figur unbezeichnet oder weggelassen.

[0013] Die Figur zeigt schematisch im Ausschnitt als Ausführungs­beispiel eine Sendetetrode. Die Sendetetrode weist im we­sentlichen einen koaxialen Aufbau der Elektroden, nämlich der Kathode, des Steuergitters, des Schirmgitters und der Anode sowie deren Durchführungen auf. Der Anschluß des Schirmgitters 5 besteht aus zwei in axialer Richtung von­einander beabstandeten ringförmigen Schirmgitteranschluß­elementen (Kontaktringen) 1 und 2. Diese beiden Schirmgit­ teranschlußelemente 1, 2 bilden zusammen mit ihren zugehö­rigen Durchführungen 3, 4 eine koaxiale Kühlluftführung (Kühlluftkanal), deren Verlauf durch Pfeile 7 angedeutet ist. Die ringförmigen Schirmgitteranschlußelemente 1, 2 bestehen aus einem Metall oder einer Legierung hoher Wär­meleitfähigkeit, vorzugsweise aus Kupfer. Die erste Durch­führung 3 besteht wiederum aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, und zwar aus einem mit geringen HF-Verlusten, vorzugsweise aus Kupfer. Die zweite Durchführung 4 besteht aus einem mechanisch stabilen Werkstoff, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient an den des als Vakuumhülle 6 bevor­zugt verwendeten Metall-Keramik-Materials angepaßt ist. Als Werkstoff für die zweite Durchführung 4 ist eine Eisen-­Kobalt-Nickel-Legierung besonders geeignet, um eine vakuum­dichte Metall-Keramik-Verbindung der Vakuumhülle 6 zu er­halten. Das Keramikmaterial dient dabei als Isolations­strecke zwischen den einzelnen Metall-Keramik-Verbindungen bzw. Durchführungen der Tetrode. Das Schirmgitter 5 ist an der zweiten Durchführung 4 mittels einer Verschraubung 8 befestigt. Die außen an den Schirmgitteranschlußelementen (Kontaktringen) 1, 2 in Form eines Schirmgitterfederkranzes angebrachten Kontaktfedern 9 erlauben eine nahezu unbeein­trächtigte koaxiale Kühlluftführung in Richtung der Pfeile 7.

Ansprüche

1. Schirmgitterelektronenröhre, insbesondere Sendetetrode hoher Leistung und hoher Frequenzen, mit koaxialem Aufbau der Elektroden sowie deren Durchführungen und luftgekühl­tem Schirmgitteranschluß, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Schirmgitteranschluß aus zwei in axialer Richtung beabstandeten ringförmigen Schirmgit­teranschlußelementen (1, 2) besteht, die zusammen mit ihren Durchführungen (3, 4) im Bereich der Schirmgitteranschluß­elemente (1, 2) eine koaxiale Kühlluftführung (7) bilden.

2. Schirmgitterelektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Schirm­gitteranschlußelemente (1, 2) aus einem Metall oder einer Legierung hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, und daß die er­ste Durchführung (3) aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff mit geringen HF-Verlusten und die zweite Durchführung (4) aus einem mechanisch stabilen, im thermischen Ausdehnungs­verhalten an den des als Vakuumhülle (6) verwendeten Metall-­Keramik-Materials angepaßten Werkstoff bestehen.

3. Schirmgitterelektronenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste ringförmige Schirmgitteranschlußelement (1) sowie die erste Durchführung (3) aus Kupfer und das zweite Schirmgitteranschlußelement (2) sowie die zweite Durchfüh­rung (4) aus einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung bestehen.

4. Schirmgitterelektronenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre als Sendetetrode in Hochfrequenzröhren-Leistungs­verstärkern (Topfkreisen) verwendet wird.

Zeichnung