Wanderfeldröhren



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Bild: Thales Electron Devices GmbH
Thales Electron Devices GmbH ist führend auf dem Gebiet der Wanderfeldröhren (TWTs) für die Raumfahrt und kann eine einzigartige Erfahrung auf diesem Gebiet vorweisen: Fast 5000 Röhren sind auf internationalen Wissenschaftssatelliten und in der Mehrzahl kommerzieller Satelliten im Einsatz und zeichnen sich durch extrem hohe Zuverlässigkeit aus. Die akkumulierte Betriebsdauer beträgt inzwischen mehr als 190 Millionen Stunden (9/03).

Thales Electron Devices GmbH (TEDG) in Ulm bietet TWTs für Satelliteneinsatz im Frequenzbereich etwa von 1,1 bis 60 Gigahertz an. Einige davon sind hier ausgestellt. Um an der Weltspitze zu bleiben, beschäftigt sich ein erfahrenes Spezialistenteam ständig mit der weiteren Verbesserung der Leistungsdaten. Wanderfeldröhren von TED erreichen gegenwärtig Wirkungsgrade um die 70 Prozent im HF-Leistungsbereich von 40 bis 150 Watt (in Sonderfällen auch deutlich mehr) in allen wichtigen Bändern:

  • L-Band TWTs für Navigation
  • L- und S-Band TWTs für digitale Radiodienste
  • C-, X-, Ku-, und Ka- Band TWTs für Kommunikationssatelliten mit
  • Multimediadiensten
  • V-Band TWTs für Inter-Satellitenlinks
  • Raumfahrtqualifizierte Radar-TWTs in allen benötigten Bändern und Leistungsklassen, für die Erdbeobachtung

Zur Fertigung eines solch komplexen Produkts setzt die Beherrschung einer breiten Palette von Technologien und Prozessen voraus. Zum Beispiel sind bei TEDG verfügbar:

  • Die Kathodentechnologie (volle Fertigungskompetenz im Haus)
  • Ultravakuum- Technologie, Metall-Metall und Metall-Keramik Lötprozesse
  • Technologie der Metall-Keramik Durchführungen
  • Hochspannungs-Vergusstechnik
  • Gehäusetechnik für geringe Produktmassen

Derzeit werden folgende Vorhaben von TEDG im nationalen Programm bearbeitet:

  • Verbesserte Simulation der Elektron-Welle-Wechselwirkung in Wanderfeldröhren (EWWW)
    Projektpartner: TU Hamburg-Harburg

    Die steigenden Anforderungen an Wirkungsgrad und Linearität der in der Satellitenkommunikation verwendeten Wanderfeldröhren führen zu höheren Anforderungen an die Genauigkeit der bei der Röhrenentwicklung verwendeten Simulationssoftware: die implementierten Modelle müssen verfeinert und um bisher nicht berücksichtigte Effekte höherer Ordnung erweitert werden. Ziel dieses Vorhabens ist Verbesserung der Software bezüglich der Simulation von Nichtlinearitäten und Intermodulationen, Unterdrückung von Rückwärtswellen-Oszillationen, Verbesserung der Hochfreqzuenzanpassung und Berücksichtigung interner Reflexionen sowie erste Tests von Simulationsergebnissen an Baumustern.

  • Verbesserung der Strahlergeometrie mit Hilfe von mechanischen Struktursimulationsprogrammen

    Zur verbesserten Modellierung von strahlungsgekühlten Wanderfeldröhren soll in Zusammenarbeit mit einem industriellen Partner ein Simulationsprogramm erstellt werden, das ausreichend genau sowohl das thermische als auch das mechanische Verhalten der Röhre, insbesondere der komplexen Struktur des Strahlers nachbilden kann. Ziel ist ein Simulationspaket, das als Designtool für den Entwurf neuer Wanderfeldröhren eingesetzt werden kann.

  • C-Band Wanderfeldröhren 45 bis 125 Watt mit hohem Wirkungsgrad und kleiner Masse (ELITE C)

    Ziel des Vorhabens ist die Gewichtsreduzierung von C-Band Wanderfeldröhren für Kommunikationssatelliten auf weniger als 720 g für 45 Watt und weniger als 740 Gramm für 125 Watt HF-Ausgangsleistung sowie eine Steigerung des Wirkungsgrades auf über 72 Prozent bei 400 MHz (zehn Prozent) Bandbreite.

  • Leistungsgesteigerte Ku-Band Wanderfeldröhre 90 bis 160 Watt mit hohem Wirkungsgrad und kleiner Masse (ELITE Ku)

    Ziel des Vorhabens ist es, die Ku-Band-Röhrenfamilie der bisherigen Leistungsklasse 80 bis 150 Watt weiter zu optimieren. Ein wesentlicher Aspekt hierzu ist die Steigerung der maximalen Ausgangsleistung von 150 auf 160 Watt, weshalb nun in verschiedenen Frequenzbandbreiten ein Leistungbereich von 90 bis 160 Watt abgedeckt werden soll. Diese Ziele sollen erreicht werden durch eine Optimierung der Elektronenoptik in der Elektronenkanone, eine wesentliche Verbesserung des Kollektors, ein neues Gehäusedesign zur Sicherung der Kühlung bei der erhöhten Ausgangsleistung, sowie eine Üerarbeitung des Verzögerungsleitungssystems.

 


Kontakt
Dr. Siegfried Voigt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement
, Satellitenkommunikation
Tel: +49 228 447-312

Fax: +49 228 447-709

E-Mail: Siegfried.Voigt@dlr.de
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