[0001] Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhrenanordnung mit einer von einer Vakuumhülle
umgebenen Verzögerungsleitung und einer Auskoppelanordnung.
[0002] Wanderfeldröhren enthalten innerhalb einer Vakuumhülle eine Verzögerungsleitung,
welche typischerweise als eine Wendelleitung oder, insbesondere für höhere Frequenzen
als mehrfach umgelenkte Hohlleiterstruktur ausgeführt ist. Ein in einem Magnetfeld
gebündelt geführter und entlang der Verzögerungsleitung in dem innerhalb der Vakuumhülle
vorliegenden Hochvakuum fortschreitender Elektronenstrahl tritt mit einem an einer
Eingangsseite der Verzögerungsleitung eingespeisten Hochfrequenz (HF)-Signal in Wechselwirkung,
wobei das Hochfrequenzsignal als verstärktes HF-Ausgangssignal an einer Ausgangsseite
der Verzögerungsleitung abgreifbar und mittels einer Auskoppelanordnung durch die
Vakuumhülle zu einer außerhalb von dieser angeordneten Ausgangsbeschaltung, beispielsweise
eine Antennenanordnung auskoppelbar ist. Die Auskoppelanordnung enthält eine Auskoppelleitung
und bei deren Durchführung durch die Vakuumhülle eine Abdichtung n Form eines als
Vakuumfenster bezeichneten dieleketrischen Materials. Die Hochfrequenz-Auskoppelleitung
ist meistens als Koaxialleitung ausgeführt, kann aber auch durch einen Hohlleiter
gebildet sein. Mit zunehmender Ausgangsleistung des HF-Ausgangssignals treten höhere
elektrische Felder, z. B. zwischen Innenleiter und Außenmantel einer Koaxialleitung,
auf, welche zu unerwünschter Sekundärelektronenemission durch sogenanntes Multipaction
oder zu Feldüberschlägen in Form einer sogenannten Corona führen können. Solche Effekte
können zu Fehlern im HF-Ausgangssignal oder im ungünstigen Fall auch zur Zerstörung
der Röhre führen.
[0003] Zur Verringerung solcher Störungen ist es bekannt, durch Veränderung der Abmessungen
in der Auskoppelanordnung die auftretenden elektrischen Feldstärken zu reduzieren,
was aber insbesondere in niedrigeren HF-Bereichen schwierig ist.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhrenanordnung
anzugeben, bei welcher die Gefahr der genannten störenden Effekte bei höherer Ausgangsleistung
reduziert ist.
[0005] Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
[0006] Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der gesamten ausgekoppelten Ausgangsleistung
auf Teilleistungen auf wenigstens zwei Auskoppelleitungen, welche mit jeweils einem
Vakuumfenster durch die Vakuumhülle hindurch geführt sind, werden die auftretenden
Feldstärken bei den einzelnen Auskoppelleitungen, insbesondere im Bereich der Vakuumfenster
erheblich reduziert. Für die Vakuumfenster selbst kann dabei vorteilhafterweise die
erprobte und bewährte Technologie beibehalten werden.
[0007] Die Teilleistungen, welche über die mehreren Auskoppelleitungen ausgekoppelt werden,
sind vorteilhafterweise gleich groß. Vorzugsweise sind genau zwei Auskoppelleitungen
vorgesehen, welche durch jeweils eines von zwei getrennten Vakuumfenstern hindurchgeführt
sind.
[0008] Die Aufteilung der gesamten Ausgangsleistung der Rohre auf Teilleistungen erfolgt
vorteilhafterweise mittels einer Leistungsteileranordnung mit einem Eingangstor am
Ausgang der Verzögerungsleitung und mehreren voneinander entkoppelten Ausgangstoren.
[0009] In besonders vorteilhafter Ausführungsform erfolgt die Aufteilung der gesamten Ausgangsleistung
der Verzögerungsleitung auf die Teilleistungen auf den mehreren, vorzugsweise zwei
Auskoppelleitungen mittels eines Wilkinson-Teilers, bei welchem von einem an die Verzögerungsleitung
angekoppelten Verzweigungspunkt als Eingangstor zwei Zweigleitungen als Auskoppelleitungen
weg führen und die dem Verzweigungspunkt abgewandten Enden der Zweigleitungen als
Ausgangsteil über einen Abschlusswiderstand verbunden sind. Die Zweigleitungen bilden
vorteilhafterweise in an sich bekannter Art Transformationsleitungen in Form von Viertelwellenlängen-Leitungen
bei der Betriebsfrequenz. Durch den Abschlusswiderstand sind die beiden Ausgangstore
voneinander entkoppelt. Über die Zweigleitungen ist vorteilhafterweise zugleich eine
Impedanzanpassung zwischen dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung und dem Wellenwiderstand
einer an die Ausgangstore des Teilers angeschlossenen Außenbeschaltung möglich.
[0010] Die Ausgangstore des Teilers und der Abschlusswiderstand liegen vorteilhafterweise
außerhalb der Vakuumhülle. Die Transformationsleitungen sind einschließlich der Vakuumfenster
Teil der Auskoppelanordnung.
[0011] Die Verzögerungsleitung weist vorteilhafterweise eine Tiefpasscharakteristik auf
und ist vorzugsweise in an sich bekannter Weise als eine Wendelleitung oder eine Ring-Steg-Leitung
ausgeführt. Die HF-Auskoppelleitungen sind vorteilhafterweise zumindest teilweise,
insbesondere an einem der Verzögerungsleitung zugewandten Abschnitt in Koaxialtechnik
ausgeführt und galvanisch mit der Verzögerungsleitung insbesondere einer der vorgenannten
Bauformen verbunden. In erster vorteilhafter Ausführung können die Auskoppelleitungen
vollständig als Koaxialleitungen ausgeführt sein. In anderer vorteilhafter Ausführung
kann auch eine Mischform von Koaxialleitung und Hohlleiter vorgesehen sein, insbesondere
in der Weise, dass ein anfänglicher Abschnitt der Auskoppelleitung in Koaxialtechnik
ausgeführt ist, dem sich ein Hohlleiterabschnitt anschließt, wobei vorteilhafterweise
das dielektrische Vakuumfenster im Bereich des Hohlleiterabschnitts angeordnet ist.
[0012] Die Auskoppelleitungen der Auskoppelanordnung sind vorteilhafterweise in Koaxialtechnik
ausgeführt. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei einer Betriebsfrequenz
der Wanderfeldröhrenanordnung in einem Bereich unter 8 GHz.
[0013] Die über die getrennten Auskoppelleitungen ausgekoppelten Teilleistungen können in
vorteilhafter Ausführung in einer Außenbeschaltung wieder zusammengeführt sein, so
dass wie bei Auskopplung über nur eine Auskoppelleitung die gesamte Ausgangsleistung
für eine Anwendung zur Verfügung steht. In andere vorteilhafter Ausführung können
die getrennt ausgekoppelten Teilleistungen auch getrennt weiter verwertet werden und
z. B. Sendeleistungen für zwei getrennte HF-Antennen liefern.
[0014] Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- ein Prinzipschaltbild mit einem Wilkinson-Teiler,
- Fig. 2
- ein Beispiel einer Anordnung zweier Auskoppelleitungen.
[0015] In Fig. 1 ist mit VL eine Verzögerungsleitung, insbesondere eine Wendelleitung bezeichnet,
welch einen Wellenwiderstand ZL besitze. Ein Auskoppelpunkt AP der Verzögerungsleitung
ist mit dem Eingangstor TE eines Wilkinson-Teilers WT verbunden. Ausgangstore T1,
T2 des Wilkinson-Teilers weisen jeweils einen Wellenwiderstand ZO auf, welcher insbesondere
50 Ohm entsprechend dem in HF-Anwendungen üblichen Wert betragen kann. Die beiden
Ausgangstore T1, T2 sind über einen Abschlusswiderstand AW untereinander verbunden,
welcher vorzugsweise als reeller Widerstand auf einen Wert 2 ZO ausgeführt ist.
[0016] Die bei einem Wilkinson-Teiler das Eingangstor mit den Ausgangstoren verbindenden
Zweigleitungen L1, L2 sind als Viertelwellenlängen-Leitungen ausgeführt und dienen
vorteilhafterweise zugleich zur Transformation des Wellenwiderstands Z1 der Verzögerungsleitung
VL auf dem Wellenwiderstand ZO an den Ausgangstoren ZO. Die Zweigleitungen besitzen
hierfür jeweils z. B. einen Wellenwiderstand mit ZL*ZL=2*Z1*Z0 und bilden die Auskoppelleitungen.
Die Zweigleitungen L1, L2 sind in Vakuumfenstern F1, F2 aus dielektrischem Material
durch die Vakuumhülle HU hindurch geführt.
[0017] Die Wendelleitung VL und das Eingangstor TE des Teilers befinden sich in einem von
einer Vakuumhülle HU umgebenen Hochvakuumbereich VA. Die Ausgangstore T1, T2 und der
Abschlusswiderstand AW befinden sich vorzugsweise außerhalb der Vakuumhülle HU im
Umgebungsdruck PU.
[0018] Auf jeder der beiden Zweigleitungen L1, L2 wird die Hälfte der gesamten Ausgangsleitung
ausgekoppelt und einer Außenbeschaltung AB, zugeführt, welche insbesondere eine HF-Antennenanordnung
enthalten kann. Die über die Auskoppelleitungen L1, L2 durch die Vakuumhülle ausgekoppelten
und an den Ausgangstoren T1, T2 zur Verfügung stehenden Teilleistungen können in der
Außenbeschaltung wieder zusammengefasst und gemeinsam weiterverarbeitet werden, z.
B. als eine einheitliche Speiseleistung für eine Antenne. In anderer Ausführung können
die an den Ausgangstoren T1, T2 zur Verfügung stehenden Teilleistungen auch getrennt
in der Außenbeschaltung weiter verarbeitet werden, z. B. als Speiseleistungen für
zwei getrennte Teilantennen oder Antennenelemente einer Antennenanordnung.
[0019] Fig. 2 zeigt schematisch eine vorteilhafte Ausführung des Ausgangsbereichs einer
Wanderfeldröhrenanordnung mit einem Wilkinson-Teiler in Koaxial-Ausführung. Zwei Koaxialleitungen
K1, K2 sind durch die Vakuumhülle hindurchgeführt, wobei die Durchführungen der Koaxialleitungen
K1, K2 durch die Vakuumhülle in an sich bekannter Art so ausgebildet sind, dass dielektrische
Vakuumfenster F1, F2 zwischen Außenleiter LA und Innenleiter LI der Koaxialleiter
eingefügt sind und die Außenleiter dicht mit der Vakuumhülle verbunden sind.
[0020] In anderer, nicht dargestellter Ausführung kann auch ein erster Abschnitt der Auskoppelleitungen
von dem Eingangstor TE aus jeweils als Koaxialleitung ausgeführt sein, welche in einen
Hohlleiterabschnitt übergeht, wobei die dielektrischen Vakuumfenster vorzugsweise
in dem Hohlleiterabschnitt ausgebildet sind. Die Transformationsleitungen des Teilers
sind dann in gemischter Technik ausgeführt.
[0021] Die Innenleiter der Koaxialleitungen K1, K2 sind innerhalb der Vakuumhülle an dem
Eingangstor miteinander und mit der Verzögerungsleitung VL verbunden. Die auf den
beiden Koaxialleitungen K1, K2 ausgekoppelten Signale sind phasengleich. An den dem
Eingangstor bzw. der Verzögerungsleitung abgewandten Enden der die Transformationsleitungen
des Wilkinson-Teilers bildenden Koaxialleitungen außerhalb der Vakuumhülle HU sind
deren Innenleiter über einen reellen Abschlusswiderstand AW miteinander verbunden.
[0022] Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren
Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
1. Wanderfeldröhrenanordnung mit einer von einer Vakuumhülle umgebenen Verzögerungsleitung
und einer Auskoppelanordnung, welche mit einer in einem Vakuumfenster durch die Vakuumhülle
führenden HF-Auskopplungsleitung HF-Leistung der Verzögerungsleitung zu einer außerhalb
der Vakuumhülle angeordneten Ausgangsbeschaltung auskoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelanordnung wenigstens eine weitere in einem weiteren Vakuumfenster durch
die Vakuumhülle führende HF-Auskoppelleitung enthält und dass jede der HF-Auskoppelleitungen
eine HF-Teilleistung der gesamten Ausgangsleistung zu der Ausgangsbeschaltung auskoppelt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen gleich groß sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen in der Ausgangsbeschaltung wieder zusammengeführt sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen in der Ausgangsbeschaltung getrennt genutzt werden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung der Ausgangsleistung auf die Teilleistungen mittels eines Leistungsteilers
erfolgt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsteiler als Wilkinson-Teiler ausgeführt ist mit zwei oder einem Verzweigungspunkt
ausgehenden Transformationsleitungen und einem Abschlusswiderstand an den dem Verzweigungspunkt
abgewandten Enden der Transformationsleitungen.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen einschließlich der Vakuumfenster Teil der Transformationsleitungen
sind.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querwiderstand außerhalb der Vakuumhülle angeordnet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen zumindest teilweise in Koaxialtechnik ausgeführt sind.