DE1228345B

DE1228345B - Klystron amplifier

Info

Publication number: DE1228345B
Application number: DEV20047A
Authority: DE
Inventors: Louis Thomas Zitelli
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1955-10-04
Filing date: 1955-10-04
Publication date: 1966-11-10

Description

Klystronverstärker Die Erfindung betrifft Klystronverstärker, insbesondere Impulsklystronverstärker, mit hoher Leistung und hohem Verstärkungsgrad.Klystron Enhancers The invention relates to klystron enhancers, in particular Pulse lystron amplifier, with high power and high gain.

Für viele Anwendungsgebiete, z. B. für Radargeräte, ist es erwünscht, impulsgesteuerte Verstärker mit großer Leistung, hohem Verstärkungsgrad, konstanter Frequenz und geringem Gewicht zu verwenden. Es ist jedoch sehr schwierig, alle diese Eigenschaften in einem Klystron zu verwirklichen.For many areas of application, e.g. B. for radars, it is desirable pulse-controlled amplifiers with great power, high gain, more constant Frequency and light weight to use. However, it is very difficult to do all of these Realizing properties in a klystron.

Es sind daher bisher mehrere Arten von Klystronverstärkern bekanntgeworden, die mit mehreren Kammern ausgestattet sind. Die Hohlraumresonatoren sind bei den einen rotationssymmetrisch um die Achse des Elektronenstrahls, bei anderen rotationssymmetrisch um eine senkrecht zum Strahl verlaufende Achse. Dadurch ergeben sich Klystronverstärker, mit denen die erwünschten Eigenschaften teilweise erreicht werden. Nachteilig ist bei ihnen jedoch noch, daß wegen ihrer Rotationssymmetrie der Abstimmbereich, d. h. der Frequenzabstand zwischen der Grundschwingung und -höheren Schwingungsformen, relativ klein ist und daß durch die große Baulänge und einen entsprechend großen Magneten nur sehr schwere Klystrons gebaut werden können.Therefore, several types of klystron amplifiers have hitherto become known which are equipped with several chambers. The cavity resonators are in some cases rotationally symmetrical about the axis of the electron beam, in others they are rotationally symmetrical about an axis running perpendicular to the beam. This results in klystron enhancers with which the desired properties are partially achieved. However, they have the disadvantage that, because of their rotational symmetry, the tuning range, i. H. the frequency separation between the fundamental and - higher vibration modes is relatively small and that only very serious klystron can be built by the great length and a correspondingly large magnet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hochleistungsfähige Klystrons vorzuschlagen, die einen großen Abstimmbereich und ein geringes Gewicht haben.The invention is therefore based on the object of providing high-performance Klystrons propose that have a large tuning range and light weight to have.

Die Erfindung geht dazu von einem Klystronverstärker mit im wesentlichen rechteckförmigen, evakuierten Hohlraumresonatoren aus, die über deformierbare Seitenwände abstimmbar sind, und bei denen ein Magenetfeld zum Fokussieren des Elektronenstrahls vorgesehen ist, das die Laufräume und Wechselwirkungsspalte in den Hohlraumresonatoren durchsetzt.The invention is based on a klystron amplifier with essentially rectangular, evacuated cavity resonators that have deformable side walls are tunable, and in which a magnetic field for focusing the electron beam it is provided that the running spaces and interaction gaps in the cavity resonators interspersed.

Gemäß der Erfindung weisen die Hohlraumresonatoren in einem massiven Block, wie z. B. Kupfer der Röhrenhülle je die Form von zwei nebeneinanderliegenden zylindrischen Bohrungen auf, zwischen denen das Material entfernt ist, so daß ein Hohlraum entsteht der zwei einander gegenüberliegende konkave Wandungen und zwei einander näher gegenüberliegende, im wesentlichen ebene Wandungen hat, in denen sich die Strahldurchtrittsöffnungen befinden.According to the invention, the cavity resonators in a massive block, such as. B. copper of the tube shell depending on the shape of two adjacent cylindrical bores, between which the material is removed, so that a cavity is created which has two opposite concave walls and two closer opposite, substantially flat walls in which the beam passage openings are located.

Die Hohlraumresonatoren haben nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weiterhin in der Ebene senkrecht zum Strahl einen Querschnitt, dessen Höhe, gemessen in Richtung der Bohrungen, kleiner als die zur Höhe senkrechte Breite ist. Ihre breiteren Wände sind deformierbar.According to a preferred embodiment, the cavity resonators have furthermore, in the plane perpendicular to the beam, a cross-section, the height of which is measured in the direction of the holes, is smaller than the width perpendicular to the height. Her wider walls are deformable.

Die deformierbaren Seitenwände sind zur Erhöhung ihrer Biegsamkeit vorzugsweise gewellt.The deformable side walls are to increase their flexibility preferably wavy.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Klystrons soll die Erfindung näher erläutert werden: F i g. 1 zeigt einen Schnitt, F i g. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch dieses Ausführungsbeispiel in einer Schnittebene, die zu den Schnittebenen in F i g. 1 bzw. 2 senkrecht verläuft.The invention will be explained in more detail using the exemplary embodiment of a klystron shown in the drawing: FIG. 1 shows a section, FIG. 2 shows a partial section along the line 2-2 in FIG. 1 and FIG. 3 shows an enlarged partial section through this exemplary embodiment in a sectional plane which corresponds to the sectional planes in FIG. 1 or 2 runs vertically.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel eines Mehrkammerklystrons 1 zeigt die gemäß der Erfindung ausgebildeten Resonatorfammern 3 bis 6. Das Klystron besitzt einen Röhrenkörper2, der aus einem massiven Block hergestellt ist, in welchem die Resonanzhohlräume 3, 4, 5 und 6 eingearbeitet und durch eine Abschlußplatte 2' verschlossen sind.The embodiment of a multi-chamber klystron 1 shown in the drawing shows the resonator chambers 3 to 6 designed according to the invention. The klystron has a tubular body 2 which is made from a solid block in which the resonance cavities 3, 4, 5 and 6 are incorporated and through an end plate 2 'are closed.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Kammern 3, 4, 5 und 6 aus einem massiven Material, wie z. B. Kupfer, herausgearbeitet. Der Körper 2 hat deshalb gute Wärmeleitungseigenschaften und führt überschüssige Wänne schnell ab. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß jeder einzelne Hohlraum durch Bohren oder durch Bearbeitung von zwei nebeneinanderliegenden Löchern hergestellt werden kann, die etwas auseinanderhegen, worauf das Metall zwischen den Löchern, z. B. durch einen Fräser, entfernt wird, so daß jede Resonanzkammer zwei gegenüberliegende konkave Wandungen und zwei gegenüberliegende im wesentlichen ebene Wandungen aufweist, wobei eine der ebenen Wandungen die biegsame Abstimmembran oder Scheibe 48 enthält. Wie aus F i g. 2 und 3 ohne weiteres ersichtlich ist, sind die Resonatoren gemäß der Erfindung als Halbwellenresonatoren ausgebildet. Auf Grund dieser Ausführungsform können keine Oberschwingungen in der Nähe der Betriebsfrequenz der Resonatoren auftreten. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß innerhalb des Abstimmbereichs dieser Resonatoren die mit dem Auftreten von Oberwellen verbundenen Nachteile vermieden werden.According to one embodiment of the invention, the chambers 3, 4, 5 and 6 are made of a solid material, such as. B. copper, worked out. The body 2 therefore has good heat conduction properties and quickly dissipates excess heat. From Fig. 3 it can be seen that each individual cavity can be made by drilling or by machining two adjacent holes that are slightly apart, whereupon the metal between the holes, e.g. B. by a milling cutter, so that each resonance chamber has two opposite concave walls and two opposite substantially flat walls, one of the flat walls containing the flexible tuning membrane or disk 48. As shown in FIG. 2 and 3 , the resonators according to the invention are designed as half-wave resonators. Because of this embodiment, no harmonics can occur in the vicinity of the operating frequency of the resonators. This results in the further advantage that the disadvantages associated with the occurrence of harmonics are avoided within the tuning range of these resonators.

Claims

Claims: 1. Klystron amplifier with several substantially rectangular evacuated cavity resonators, which are tunable via deformable side walls, and in which a magnetic field is provided for focusing the electron beam, which passes through the air spaces and interaction gaps in the cavity resonators, characterized in that the cavity resonators in the massive block (2), such as copper, the tube shell each have the shape of two adjacent zyadric bores, between which the material is removed, so that a cavity is created, the two opposite concave walls and two closer opposite substantially flat walls in which the beam passage openings are located.

2. Klystron amplifier according spoke 1, characterized in that the cavity resonators in the plane perpendicular to the beam have a cross section whose height, measured in the direction of the bores, is smaller than the width perpendicular to the height, and that the wider walls are deformable. 3. Klystron amplifier according to claims 1 or 2, characterized in that the deformable side wall is corrugated to increase its flexibility.

Referred to - British Patent No. 729,812; USA. Patent Nos. 2,606,302, 2,619,611, 2,629,066, 2,644,908.