Wanderfeldröhrenanordnung

Beschreibung

[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 in 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] In der EP 1 675 150 A2 ist eine Wanderfeldröhrenanordnung beschrieben, bei welcher die mittels einer ersten, radial von der Verzögerungsleitung weg führenden Koaxialleitung von der Verzögerungsleitung abgegriffene HF-Ausgangsleistung in einer Koaxial-Verzweigung gleichmäßig auf zwei Koaxial-Ausgangsleitungen aufgeteilt ist. Um die Koaxial-Verzweigung mit geringem Gewicht und Volumen bauen zu können, ist die Koaxial-Verzweigung einschließlich eines Teils der Koaxial-Ausgangsleitungen in einem seitlichen Fortsatz mit dem Vakuum um die Verzögerungsleitung verbunden und Vakuumfenster sind nach der Koaxial-Verzweigung für beide Koaxial-Ausgangsleitungen getrennt vorhanden. Auf der ersten Koaxialleitung zwischen Verzögerungsleitung und Koaxial-Verzweigung wird aber die gesamte HF-Ausgangsleistung übertragen.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhrenanordnung anzugeben, bei welcher die Gefahr der genannten störenden Effekte bei höherer Ausgangsleistung reduziert ist.

[0006] Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

[0007] 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 erheblich reduziert. Für die Vakuumfenster selbst kann dabei vorteilhafterweise die erprobte und bewährte Technologie beibehalten werden.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] Die Ausgangstore des Teilers und der Abschlusswiderstand liegen vorteilhafterweise außerhalb der Vakuumhülle. Die Transformationsleitungen sind einschließlich der Vakuumfenster Teil der Auskoppelanordnung.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

Ansprüche

1. Wanderfeldröhrenanordnung mit einer von einer Vakuumhülle umgebenen Verzögerungsleitung und mit einer Auskoppelanordnung, welche zwei von einem Verzweigungspunkt ausgehende HF-Auskoppelleitungen enthält, die durch jeweils ein eigenes Vakuumfenster durch die Vakuumhülle führen und jeweils eine HF-Teilleistung der HF-Leistung von der Verzögerungsleitung an eine Ausgangsbeschaltung auskoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden HF-Auskoppelleitungen (K1, K2) an ihren der Verzögerungsleitung (VL) zuweisenden Enden ohne Zwischenschaltung einer zusätzlichen Koaxialleitung mit der Verzögerungsleitung (VL) verbunden sind.

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 (AW, AB) wieder zusammengeführt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilleistungen in der Ausgangsbeschaltung (AW, AB) 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 (L1, L2, T1, T2, AW) erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsteiler als Wilkinson-Teiler ausgeführt ist mit zwei von einem Verzweigungspunkt (TE) ausgehenden Transformationsleitungen (L1, L2) und einem Abschlusswiderstand (AW) an den dem Verzweigungspunkt (TE) abgewandten Enden (T1, T2 der Transformationsleitungen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen (K1, K2) einschließlich der Vakuumfenster (F1, F2) Teil der Transformationsleitungen (L1, L2) sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querwiderstand (AW) außerhalb der Vakuumhülle (HU) angeordnet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelleitungen (K1, K2) zumindest teilweise in Koaxialtechnik ausgeführt sind.

Claims

1. Travelling wave tube arrangement with a slow-wave structure surrounded by a vacuum sleeve and with a decoupling arrangement, which contains two RF decoupling lines emanating from a branching point, which lines respectively route through the vacuum sleeve through their own vacuum window and respectively decouple an RF partial power of the RF power from the slow-wave structure to an output wiring, characterized in that the two RF decoupling lines (K1, K2) are connected to the slow-wave structure (VL) at their ends facing the slow-wave structure (VL) without the interposition of an additional coaxial line.

2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that the partial powers have the same magnitude.

3. Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the partial powers are recombined in the output wiring (AW, AB).

4. Arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the partial powers are used separately in the output wiring (AW, AB).

5. Arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the output power is subdivided to the partial powers by means of a power divider (L1, L2, T1, T2, AW).

6. Arrangement according to Claim 5, characterized in that the power divider is embodied as a Wilkinson power divider with two transformation lines (L1, L2) emanating from a branching point (TE) and a terminating resistor (AW) at the ends (T1, T2) of the transformation lines facing away from the branching point (TE).

7. Arrangement according to Claim 6, characterized in that the decoupling lines (K1, K2), including the vacuum windows (F1, F2), are part of the transformation lines (L1, L2).

8. Arrangement according to Claim 6 or 7, characterized in that the shunt resistor (AW) is arranged outside of the vacuum sleeve (HU).

9. Arrangement according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the decoupling lines (K1, K2) are at least in part embodied using coaxial techniques.

Revendications

1. Dispositif de tube à ondes progressives comprenant une ligne à retard entourée d'une enveloppe sous vide et comprenant un dispositif d'extraction qui comporte deux lignes d'extraction HF provenant d'un point de branchement, lesquelles lignes passent dans l'enveloppe sous vide en passant à travers une fenêtre à vide séparée respective, et qui extraient respectivement une puissance HF partielle de la puissance HF de la ligne à retard au niveau d'un circuit de sortie,
caractérisé en ce que
les deux lignes d'extraction HF (K1, K2) sont reliées à la ligne à retard (VL) par leurs extrémités associées à la ligne à retard (VL) sans interposition d'une ligne coaxiale supplémentaire.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les puissances partielles sont de même valeur.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les puissances partielles sont de nouveau réunies dans le circuit de sortie (AW, AB).

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les puissances partielles sont utilisés de manière séparée dans le circuit de sortie (AW, AB).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la division de la puissance de sortie en les puissances partielles s'effectue au moyen d'un diviseur de puissance (L1, L2, T1, T2, AW).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diviseur de puissance est réalisé sous la forme d'un diviseur de Wilkinson comprenant deux lignes de transformation (L1, L2) provenant d'un point de ramification (TE) et une résistance de terminaison (AW) aux extrémités (T1, T2) opposées au point de ramification (TE) des lignes de transformation.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lignes d'extraction (K1, K2) font partie des lignes de transformation (L1, L2) y compris les fenêtres à vide (F1, F2).

8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la résistance croisée (AW) est disposée à l'extérieur de l'enveloppe à vide (HU).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les lignes d'extraction (K1, K2) sont réalisées au moins en partie par une technique coaxiale.

Zeichnung