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DE1566030B1 - Laufzeitr¦hre, insbesondere Klystron - Google Patents

Laufzeitr¦hre, insbesondere Klystron

Info

Publication number
DE1566030B1
DE1566030B1 DE1967V0034940 DEV0034940A DE1566030B1 DE 1566030 B1 DE1566030 B1 DE 1566030B1 DE 1967V0034940 DE1967V0034940 DE 1967V0034940 DE V0034940 A DEV0034940 A DE V0034940A DE 1566030 B1 DE1566030 B1 DE 1566030B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resonance
cavity
cavity resonators
cavities
interaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1967V0034940
Other languages
English (en)
Inventor
William J Leidigh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Varian Medical Systems Inc
Original Assignee
Varian Associates Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varian Associates Inc filed Critical Varian Associates Inc
Publication of DE1566030B1 publication Critical patent/DE1566030B1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/16Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/24Slow-wave structures, e.g. delay systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/005Cooling methods or arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/36Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/10Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator
    • H01J25/11Extended interaction klystrons

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Description

einer Leitung aus gekoppelten Hohlräumen ohne kompensierte Endhohlräume,
F i g. 6 schematisch die Hohlräume und ihre Resonanzfrequenzen vor ihrer gegenseitigen Kopplung zur Struktur aus gekoppelten Hohlräumen gemäß F i g. 1,
Fig. 7 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform und
F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 7.
Ein in Fig. 1 und 2A dargestelltes Klystron 10 weist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 12, eine Wechselwirkungsstrecke 14 und einen Kollektor 16 auf. Der Elektronenstrahl wird durch eine Reihe Driftröhren 18, 20 und 22 projiziert. Der Eingangshohlraum 24 ist zwischen Driftröhren 18 und 20 montiert und enthält eine Eingangsschleife als Teil eines Eingangskopplers 26. Gewünschtenfalls ist ein zusätzlicher Hohlraum 28 zwischen die Driftröhren 20 und 22 montiert. Tuner 30 und 32 sind für den Eingangshohlraum 24 bzw. den Bündelungshohlraum 28 vorgesehen. Ersichtlich können entweder der Eingangshohlraum 24 oder der zusätzliche Bündelungshohlraum 28 fest abgestimmte Hohlräume sein, so daß die Tuner 30 und 32 nicht mehr benötigt werden.
Ein Ausgangshohlraum 34 ist zwischen dem Kollektor 16 und dem zusätzlichen Bündelungshohlraum 28 montiert. Der Ausgangshohlraum 34 ist als Leitungsresonanzkreis, in dem sich stehende Wellen bilden, also als sogenannter verlängerter Wechselwirkungsteil, ausgebildet. Es handelt sich um eine Struktur aus gekoppelten Hohlräumen, bei der wenigstens zwei, im dargestellten Falle vier, kleinere Hohlräume innerhalb der vorzugsweise rohrförmigen, elektrisch leitenden Wand 36 angeordnet sind, die die äußere Grenze des Ausgangshohlraums 34 bildet. Die vier kleineren Hohlräume, die innerhalb des gekoppelten Ausgangshohlraums 34 angeordnet sind, werden mit Hilfe von drei mit Öffnungen versehenen elektrisch leitenden Metallscheiben 38, 40 und 42 gebildet, die zwischen zwei Endwänden 35 angeordnet sind, die die reflektierenden Endwände des zusammengesetzten Hohlraumresonators 34 bilden. Ein erster Wechselwirkungsspalt 44 ist zwischen der mit öffnungen versehenen Metallscheibe 38 und einem konisch geformten Driftröhrenende 46 der Driftröhre 22 angeordnet. Ein zweiter Wechselwirkungsspalt 48 ist zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 38 und 40 angeordnet. Ein dritter Wechselwirkungsspalt 50 ist zwischen den mit öffnungen versehenen Metallscheiben 40 und 42 gebildet, und ein vierter Wechselwirkungsspalt 52 zwischen der mit öffnungen versehenen Metallscheibe 42 und einem konisch geformten Ende der Driftröhre 54. Der verbrauchte Elektronenstrahl läuft durch die Driftröhre
56 in den Kollektor 16, nachdem er einen großen Teil seiner Energie in den vom Ausgangshohlraum 34 gebildeten Auskopplungsteil abgegeben hat.
Hochfrequenzenergie wird vom Auskopplungsteil durch den vorletzten Hohlraum abgezogen, der den Wechselwirkungsspalt 50 enthält, und zwar in den Ausgangshohlleiter 58 und dann durch ein Fenster 60 an eine nicht dargestellte Last. Eine geeignete Blende
57 in der Wand 36 ist zwischen den mit Öffnungen versehenen Platten 40 und 42 angeordnet, so daß Energie vom vorletzten Hohlraum in den Ausgangshohlleiter 58 gekoppelt werden kann. Kompensationseinrichtungen sind im vorletzten Hohlraum vorgesehen, um die elektrische Verzerrung durch die Blende 57 zu kompensieren. Bei dieser Ausführungsform sind zur Kompensation drei in Längsrichtung verlaufende Rippen 59 vorgesehen. Die Rippen 59 bestehen aus elektrisch leitendem Werkstoff und sind zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 40 und 42 angeordnet.
Fi g. 2 A veranschaulicht eine Art Hohlraum-Endwand 62, die für die mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 38, 40 und 42 verwendet werden kann. Die Hohlraumendwand 62 erinnert an ein Speichenrad und besteht aus einem ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 64, an dem vier Metallspeichen 66 montiert sind. Der ringförmige, sich in Längsrichtung erstreckende Metallteil 64 dient dazu, das axiale Hochfrequenzfeld über dem Spalt jedes Hohlraumes der Struktur 34 aus gekoppelten Hohlräumen zu fokussieren oder zu konzentrieren. Die Speichen 66 sind 90° gegeneinander versetzt und an die äußere leitende Wand 36 angelötet. Das magnetische Hochfrequenzfeld in jedem Hohlraum des Auskopplungsteils 34 kann durch Öffnungen 68 zwischen den Speichen 66 in den benachbarten Hohlraum gekoppelt werden.
Fig. 2B zeigt einen anderen Typ eines Auskopplungsteils aus gekoppelten Hohlräumen mit einer mit Öffnungen versehenen Metallscheibe 70, die an Stelle der Metallscheiben 48, 50 und 52 des Auskopplungsteils 34 verwendet werden kann. Die mit Öffnungen versehene Metallscheibe 70 gemäß Fig. 2B enthält einen ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 72 und eine mit Öffnungen versehene Metallscheibe 74, die wenigstens einen Schlitz aufweist, vorzugsweise aber zwei im wesentlichen nierenförmige Schlitze 76 und 78, die vorzugsweise dicht am Umfang der Metallscheibe 74 angeordnet sind, damit sie die magnetischen Felder leichter von einem Hohlraum zum benachbarten Hohlraum der Struktur 34 koppeln können. Die unterbrochenen Linien in Fig. 2B veranschaulichen im wesentlichen nierenförmige Schlitze in den anderen mit Öffnungen versehenen Metallscheiben, die hinter der in der Darstellung sichtbaren Scheibe verborgen sind.
In F i g. 3 ist ein anderer Auskopplungsteil 34 dargestellt, bei dem nur zwei mit Öffnungen versehene Metallscheiben 80 und 82 quer über die rohrförmige, elektrisch leitende Wand 36 montiert sind, so daß drei Hohlräume gebildet werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Ausgangshohlraum 58 mit dem End-Hohlraum des Auskopplungsteils 34 verbunden, der dem Kollektor am nächsten liegt.
In Fig. 3A ist die Metallscheibe82 mit drei im wesentlichen nierenförmigen Schlitzen 84 dargestellt, die in der Metallscheibe so angeordnet sind, daß sie einen ringförmigen, sich in Längsrichtung erstreckenden Metallteil 86 umfassen. Das elektrische Hochfrequenzfeld zwischen den mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 80 und 82 kann im wesentlichen längs der Achse durch die Mittellöcher der mit Öffnungen versehenen Metallscheiben 80 und 82 konzentriert werden, wo der Elektronenstrahl hindurchläuft, so daß eine gute Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und dem elektrischen Hochfrequenzfeld über dem Wechselwirkungsspalt des Zwischenhohlraums aufrechterhalten werden kann. Der sich verjüngende Teil des sich in Längsrichtung erstrekkenden ringförmigen Metallelements 86 liefert sogar noch eine bessere Fokussieranordnung mit elektrischem Feld. In gleicher Weise werden die elektrischen Hochfrequenzfelder über den Wechselwirkungs-
5 6
spalten der Endhohlräume auch im Bereich des Was den Betrieb beim Modus ωρ bei der unteren
Elektronenstrahls zur besseren Wechselwirkung kon- Grenzfrequenz N1, JV3 ... usw. der elektronischen zentriert. Wechselwirkung des zusammengesetzten Hohlraums
In F i g. 4 ist ein «-/^-Diagramm dargestellt, das betrifft, so entspricht dieser Modus der Resonanz der die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und 5 einzelnen Hohlräume nach Störung oder Belastung der Phasenverschiebung der gekoppelten Hohlräume durch die Kopplung zwischen den benachbarten zeigt, wobei der Fall der Fig. 1 und 2, nämlich vier Hohlräumen. Wenn alle Hohlräume gleiche Abmeszu einem verlängerten Wechselwirkungsteil gekoppel- sungen hätten, würden ersichtlich die End-Hohlräume ter Hohlräume, betrachtet wird. Die Ordinate des des zusammengesetzten Hohlraums 34 nur die halbe Dispersionsdiagramms ist die Frequenz, und die io Anzahl Koppeleinrichtungen aufweisen, da nur eine Abszisse des Diagramms ist die Phasenverschiebung Endwand gekoppelt wird, während die dazwischenmal Periode P, wobei eine Periode der Abstand zwi- liegenden Hohlräume in beiden Endwänden Koppelschen der Mitte eines einem der gekoppelten Hohl- einrichtungen aufweisen. Demzufolge werden die räume zugeordneten Wechselwirkungsspaltes zur End-Hohlräume für den gestörten oder unteren Mitte des Wechselwirkungsspaltes ist, der einem be- 15 Grenzfrequenz-Resonanzmodus weniger gestört oder nachbarten gekoppelten Hohlraum zugeordnet ist. verstimmt als die Zwischenhohlräume. Die Reso-
Der verlängerte Wechselwirkungsteil 34 aus ge- nanzfrequenz würde coe auf dem <w-/?-Diagramm der koppelten Hohlräumen hat eine Dispersionskurve 200 Fig. 4 entsprechen, während die Zwischenhohlgemäß Fig. 4, die ähnlich der ist einer ähnlichen räume bei cop in Resonanz kommen. Wenn also in Verzögerungsleitung aus gekoppelten Hohlräumen, 20 ungeradzahligen π-Modi (N1, N3, N5 ... usw.) genur daß durch das Vorhandensein der reflektieren- arbeitet wird, sind die End-Hohlräume gegen die den Endwände 35 des zusammengesetzten Hohl- Frequenz der Zwischenhohlräume verstimmt, so daß raums die Dispersionskurve diskontinuierlich ist. sich schwächere elektrische Hochfrequenzfelder er-Genauer gesagt, die Kurve 200 hat diskrete Arbeits- geben, wie durch die unterbrochenen Linien in punkte, die durch die vertikalen Linien angedeutet 25 F i g. 5 angedeutet ist. Das ist unerwünscht, weil die sind, entsprechend Frequenzen, die es ermöglichen, Energieverteilung des zusammengesetzten Hohlraums daß eine ganzzahlige Anzahl von Phasenverschiebun- nicht gleichförmig ist und darüber hinaus eine kleigen um eine halbe Wellenlänge längs der Leitung nere als die optimale Wechselwirkungs-Impedanz für zwischen den reflektierenden Wänden 35 auftritt. eine gegebene Anzahl von Zellen erreicht wird, und Wenn also eine Anzahl η gekoppelter Hohlräume 30 zwar wegen der schwächeren Felder in den Endvorhanden ist, ergibt sich eine Anzahl η von Reso- Hohlräumen.
nanzmodi pro Raumharmonischer der Leitung. Die End-Hohlräume der verlängerten Wechsel-
Diese Resonanzmodi sind in F i g. 4 mit JV, JV-I, JV-2, wirkungs-Sektion 34 gemäß F i g. 1 sind deshalb so JV-3 usw. bezeichnet worden. bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz coe (Punkt 202
Die geradzahligen oberen Grenzmodi JV2, JV4 ... 35 in Fig. 4) im ungekoppelten Zustand im wesentusw., entsprechend 0, 2 π, 4 π ... usw. Phasenver- liehen gleich dem Mittelwert zwischen den Resonanzschiebungen pro Periode, haben elektrische Reso- frequenzen entsprechend dem O-Modus (Punkt 201) nanzfelder gleicher Amplitude und gleicher Phase, und dem π-Modus (Punkt 203) der vollständigen d. h. das elektrische Feld zeigt in allen gekoppelten Strecke 34 aus gekoppelten Hohlräumen ist. Die Hohlräumen in die gleiche Richtung (periodischen 40 inneren Hohlräume des verlängerten Wechsel-Elementen des zusammengesetzten Resonators). Der Wirkungsteils gemäß Fig. 1 sind so bemessen, daß JV2- oder 2?r-Modus wurde in der bekannten Lauf- sie im ungekoppelten Zustand eine Resonanzzeitröhre verwendet. Dieser wurde so eingestellt, daß frequenz ojo (Punkt 201 der F i g. 4) haben, der dem er nahezu synchron mit der Strahlgeschwindigkeit V1 2yi-Modus der elektronischen Wechselwirkung des Elektronenstrahls in Wechselwirkung trat. Es 45 (Punkt 201) der vollständigen Struktur 34 aus gezeigte sich, daß dieser zweite raumharmonische Be- koppelten Hohlräumen entspricht. Wenn die Hohltriebsmodus eine kleinere Wechselwirkungs-Impe- räume, die den verlängerten Wechselwirkungsteil 34 danz hat als der raumharmonische π-Modus JV1 der bilden, so bemessen werden, können alle Hohlräume Grundwelle niederer Ordnung. der vollständigen Sektion 34 aus gekoppelten Hohl-
Ein Betrieb UnMOdUsJV1 mit einer höheren Strahl- 50 räumen eine gestörte Resonanzfrequenz ω,, entspregeschwindigkeit F2 ergibt eine stärkere elektronische chend Punkt 203 haben. Die Hochfrequenzfelder Wechselwirkung, so daß sich besserer Wirkungsgrad haben dann in jedem der Hohlräume gleiche Ampli- und bessere Bandbreite der Röhre ergeben. Allge- tude, so daß sich eine gleichförmige Energieverteimein gesprochen, je höher die Ordnung der Raum- lung und ein höherer Wirkungsgrad und eine bessere harmonischen ist, um so geringer ist die elektronische 55 Bandbreite ergeben.
Wechselwirkung. Deshalb ist ein Betrieb in der Wenn die verlängerte Wechselwirkungs-Sektion 34
Raumhannonischen niedrigster Ordnung vorzuziehen, aus vier gekoppelten Hohlräumen gemäß Fig. 1 im die sich mit der Leistungsbelastbarkeit der Leitung ungeradzahligen π-Modus arbeitet, ist das elektrische verträgt. Hochfrequenzfeld über jeden Wechselwirkungsspalt
Falls eine niedrigere Strahlspannung, beispiels- 60 44, 48, 50 und 52 von gleicher Größe, jedoch entweise F3 oder niedriger, erwünscht ist, kann es er- gegengesetzt zum elektrischen Hochfrequenzfeld im forderlich sein, im ModusJV3, d.h. im 3sr-Modus, benachbarten Spalt gerichtet, wie das in Fig. 5 oder sogar in Modi höherer Ordnung, beispielsweise durch die durchgezogene Kurve veranschaulicht ist, Απ, 5π usw., zu arbeiten, aber ein solcher Betrieb die das elektrische Hochfrequenzfeld über jedem in Raumharmonischen höherer Ordnung führt zu ver- 65 Wechselwirkungsspalt für den Fall darstellt, daß die ringertem Wirkungsgrad und/oder kleinerer Band- verlängerte Wechselwirkungs-Sektion 34 im ungeradbreite, verglichen mit dem raumharmonischen Grenz- zahligen π-Modus arbeitet. Das heißt, die Phasen-Resonanzmodus JV1 der Grundschwingung. verschiebung zwischen jedem Spalt ist π rad.
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Bei einem Wechselwirkungsteil 34 aus drei gekop- teile ergibt sich durch das Produkt aus der Band-
pelten Hohlräumen gemäß Fig. 3 haben die äuße- breite mit dem Wirkungsgrad. Da verlängerte
ren Hohlräume im ungekoppelten Zustand eine Wechselwirkungs-Ausgangshohlräume höhere Wir-
Resonanzfrequenz coe (Punkt 202 in Fig. 4) und der kungsgrade und größere Bandbreiten haben, ergeben
innere Hohlraum eine Resonanzfrequenz ω0 im un- 5 sich auch höhere Bewertungsziffern. Eine Bewer-
gekoppelten Zustand entsprechend dem O- oder tungsziffer für Klystron-Einkopplungsteile ist das
2,-i-Modus (Punkt 201 in Fig. 4). Dann kann der Produkt aus Verstärkung und Bandbreite. Wenn auch
ganze verlängerte Wechselwirkungsteil aus drei ge- durch verlängerte Wechselwirkungsteile als Einkopp-
koppelten Hohlräumen im ungeradzahligen Modus lungsteil die Verstärkung eines Klystrons nicht un-
arbeiten, wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert ist. io bedingt erhöht wird, so wird doch die Bandbreite
Es ist zu erwähnen, daß sich eine Anzahl Mittel- erhöht, so daß auch die Bewertungsziffer für diese
band-Resonanzmodi für jede Raumharmonische der Teile verbessert wird.
Leitung ergibt, d. h. (AT1-I), (AT1-2) ... usw. und In Fig. 7 sind für gleiche Teile die gleichen Be-(ATg-I), (N2-2) ... usw. vorhanden sind. Es ist zugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1, und möglich, in diesen Modi zu arbeiten. Diese Modi 15 es ist dort ein anderes Klystron dargestellt, das einen sind jedoch durch eine Nullstelle in den elektrischen verlängerten Wechselwirkungs-Auskopplungsteil 34 Hochfrequenzfeldern in wenigstens einem der Hohl- aufweist, der im ungeradzahligen π-Modus betrieben räume gekennzeichnet, und es ergibt sich dadurch wird und der drei mit Öffnungen versehene Metalleine ungleichförmige Energieverteilung mit geringe- scheiben 88, 90 und 92 aufweist, die quer über die rem Wirkungsgrad und kleinerer Bandbreite, wenn 20 ringförmige leitende Wand 36 des Hohlraums 34 allein in einem dieser Modi gearbeitet wird. Wenn montiert sind. Der Ausgangshohlleiter 58 führt vom es also irgend möglich ist, was durch die Strahl- Zwischenhohlraum, der zwischen der mit Öffnungen spannung und die Leistungskapazität der Strecke 34 versehenen Scheibe 90 und der mit Öffnungen verdiktiert wird, sollte in dem Bandkanten-Resonanz- sehenen Scheibe 92 angeordnet ist, weg. In F i g. 8 modus niedrigster Ordnung gearbeitet werden. 25 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 7 dar-
Fig. 6 zeigt einige der elektrischen Charakteristi- gestellt, zur Veranschaulichung der mit Öffnungen ken, die in einem verlängerten Wechselwirkungsteil versehenen Metallscheibe 92, die zwei Schlitze 94 34 gemäß Fig. 1 vorhanden sind. Wie aus Fig. 5 und 96 enthält, die im wesentlichen einander gegenersichtlich ist, haben die axialen elektrischen Hoch- über und praktisch am Umfang der Scheibe 92 angefrequenzfelder über den Wechselwirkungsspalten in 30 ordnet sind. Es ist zu erwähnen, daß die Metallden Endhohlräumen entgegengesetztes Vorzeichen, scheibe 92 absolut flach ist und keine Vorsprünge aber gleiche Größe wie die axialen elektrischen oder Flansche aufweist, die sich in Richtung des Hochfrequenzfelder über den Wechselwirkungs- Elektronenstrahls erstrecken. Die mit Öffnungen verspalten benachbarter Hohlräume, und zusätzlich sind sehenen Metallscheiben 90 und 88 weisen ebenfalls die Verhältnisse RfQ für jeden Hohlraum gleich. 35 zwei Schlitze auf, diese sind jedoch gegen die Schlitze
Verlängerte Wechselwirkungsteile, wie sie oben in der Scheibe 92 jeweils um 90° verdreht. Zusätzbeschrieben worden sind, haben als Auskopplungs- lieh sind die Schlitze in Scheibe 90 gegenüber den teile einen Wirkungsgrad von über 60%, d.h., sie Schlitzen in Scheibe 88 um 90° verdreht,
ziehen mehr als 60 °/o der Elektronenstrahlleistung Es sind zwar spezielle Beispiele von induktiv und heraus. Auch die Bandbreite solcher verlängerter 40 kapazitiv gekoppelten periodischen Elementen (HohJ-Wechselwirkungsteile ist um einen Faktor von 2 bis 5 räumen) veranschaulicht und beschrieben worden, größer als in bekannten Röhren. Ersichtlich kann es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß andere Arten also die Gesamt-Bandbreite eines Klystrons um einen von Resonanzsektionen periodischer Verzögerungs-Faktor von 2 bis 5 vergrößert werden, wenn die Ein- leitungen mit hoher Wärmekapazität zweckmäßigerkopplungs- und Auskopplungsteile als verlängerte 45 weise erfindungsgemäß verwendet werden können. Wechselwirkungsteile ausgebildet werden. Weiterhin Beispielsweise kann der verlängerte Wechselwirkungsverringert die Verwendung eines verlängerten teil 34 auch eine Anzahl von Hohlräumen enthalten, Wechselwirkungsteils als Auskopplungsteil erheblich die negativ gegenseitig induktiv gekoppelt sind, um die im Ausgangshohlraum durch zirkulierende Hoch- eine Grundschwingungs-Vorwärtswellen-Leitung zu frequenzströme abzuführende Leistung, wenn von so bilden. Auch eine kurzgeschlossene Strecke aus mit gleichen Ausgangsleistungen ausgegangen wird. langen Schlitzen gekoppelten Hohlräumen kann als
Eine Bewertungsziffer für Klystron-Auskopplungs- verlängerter Wechselwirkungsteil verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Deshalb kann ein Resonanz-Schlitzmodus vom gePatentansprüche· bündelten Strahl erregt werden, so daß die Schlitze ' Energie in diesem Modus speichern, so daß eine störende Schwingung erzeugt wird, die Leitung dar-
1. Laufzeitröhre mit linearem Elektronenstrahl, 5 über hinaus möglicherweise überheizt wird und der
insbesondere Klystron, bestehend aus einem Wirkungsgrad der Röhre im gewünschten Betriebs-
Elektronenstrahlerzeugungssystem, einem Elek- modus verringert wird.
tronenstrahlauffänger und einer zwischen diesen Erfindungsgemäß wird deshalb die bekannte Laufangeordneten Wechselwirkungsstrecke zur Ge- zeitröhre so abgewandelt, daß η eine ungeradzahlige schwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls io ganze Zahl ist. Damit ergibt sich ein größerer Freund zur Auskopplung der HF-Energie vom Elek- quenzabstand des Betriebsmodus vom störenden tronenstrahl, die wenigstens einen Leitungs- Resonanz-Schlitzmodus, so daß es unwahrscheinresonanzkreis enthält, in welchem sich stehende licher ist, daß dieser erregt wird. Darüber hinaus Wellen ausbilden und der aus einer Anzahl in ist es bei größerem Frequenzabstand auch leichter axialer Richtung hintereinander angeordneter 15 möglich, die Erregung des Schlitzmodus zu diskrimi-Hohlraumresonatoren besteht, die über Spalte nieren, beispielsweise dadurch, daß dieser selektiv mit dem Elektronenstrahl gekoppelt sind und so belastet wird.
bemessen sind, daß die elektrischen HF-Felder Wenn der Wert von η gemäß einer bevorzugten benachbarter Spalte eine Phasenverschiebung von Ausführungsform der Erfindung gleich 1 gewählt im wesentlichen ηπ aufweisen (verlängerter 20 wird, d.h. die Röhre im Grundschwingungsmodus Wechselwirkungsteil), dadurch gekennzeich- betrieben wird, ergibt sich eine höhere Wechselnet, daß η eine ungeradzahlige ganze Zahl ist. wirkungsimpedanz als'bei höheren Werten von η
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn- und damit ein höherer Wirkungsgrad und eine grözeichnet, daß η = 1 ist. ßere Bandbreite.
3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 25 Die beiden Hohlraumresonatoren an den Enden kennzeichnet, daß die Hohlraumresonatoren so des Leitungsresonanzkreises sind jeweils nur an einer bemessen sind, daß sie im belasteten Zustand Seite mit der Induktivität der Koppelschlitze begleiche Resonanzfrequenzen haben, lastet, so daß sich bei gleichen Abmessungen aller
4. Laufzeitröhre nach einem der Ansprüche 1 Hohlräume eine Verstimmung der beiden End-Hohlbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl- 30 raumresonatoren gegenüber den übrigen Hohlraumraumresonatoren so bemessen sind, daß das Ver- resonatoren ergibt. Die HF-Felder in diesen Endhältnis RIQ für alle Hohlraumresonatoren im Hohlraumresonatoren sind dann schwächer als die wesentlichen gleich ist, wobei R der Resonanz- Felder in den übrigen Hohlräumen, so daß sich eine widerstand und Q die Güte der Hohlraumresona- ungleichmäßige Leistungsverteilung über den Leitorenist. 35 tungsresonanzkreis ergibt. Um diesen Nachteil zu
5. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, vermeiden, werden gemäß einer speziellen Weiterdadurch gekennzeichnet, daß der verlängerte bildung der Erfindung die Hohlraumresonatoren so Wechselwirkungsteil den Auskopplungsteil der bemessen, daß sie im belasteten Zustand gleiche Wechselwirkungsstrecke bildet. Resonanzfrequenzen haben.
40 Die gleichmäßige Leistungsverteilung kann noch verbessert werden, wenn die Hohlraumresonatoren so bemessen werden, daß das Verhältnis RfQ für
alle Hohlraumresonatoren im wesentlichen gleich ist,
wobei R der Resonanzwiderstand und Q die Güte 45 der Hohlraumresonatoren ist.
Vorzugsweise bildet der verlängerte Wechsel-
Es ist eine Laufzeitröhre mit linearem Elektronen- wirkungsteil nach der Erfindung den Auskopplungsstrahl, insbesondere Klystron, bestehend aus einem teil der Wechselwirkungsstrecke. Elektronenstrahlerzeugungssystem, einem Elektro- Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher
nenstrahlauffänger und einer zwischen diesen ange- 50 erläutert werden; es zeigt
ordneten Wechselwirkungsstrecke zur Geschwindig- Fig. 1 ein Klystron, bei dem der Auskopplungs-
keitsmodulation des Elektronenstrahls und zur Aus- teil der Wechselwirkungsstrecke geschnitten ist, kopplung der HF-Energje vom Elektronenstrahl, die Fig. 2A einen Schnitt längs der Linie 2-2 in
wenigstens einen Leitungsresonanzkreis enthält, in Fig. 1,
welchem sich stehende Wellen ausbilden und der 55 Fig. 2B einen Schnitt entsprechend Fig. 2A aus einer Anzahl in axialer Richtung hintereinander durch eine andere Art Verzögerungsleitung, angeordneter Hohlraumresonatoren besteht, die über F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausfüh-
Spalte mit dem Elektronenstrahl gekoppelt sind und rungsform eines Kopplungsteils, so bemessen sind, daß die elektrischen HF-Felder Fig. 3 A einen Schnitt längs der Linie 3 A-3 A in
benachbarter Spalte eine Phasenverschiebung von im 60 F i g. 3,
wesentlichen η π aufweisen (verlängerter Wechsel- F i g, 4 ein <u-/J-Diagramm zur Veranschaulichung
wirkungsteil), bekannt (USA.-Patentschrift 3192430). der Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz und Bei dieser bekannten Laufzeitröhre war η eine der Phasenverschiebung,
geradzahlige ganze Zahl. Die zur Kopplung der Fig. 5 graphisch die Größe und Richtung des
Hohlraumresonatoren dienenden Koppelschlitze 65 elektrischen Feldes über dem Spalt in jedem Hohlhaben bei einer solchen Röhre ein Durchlaßband raum der Leitung nach Fig. 1 mit kompensierten mit einer unteren Grenzfrequenz etwas oberhalb des Endhohlräumen im Vergleich zur Größe des elektri-2?i-Modus der gekoppelten Hohlraumresonatoren. sehen Feldes über dem Spalt in jedem Hohlraum
DE1967V0034940 1966-12-05 1967-12-01 Laufzeitr¦hre, insbesondere Klystron Withdrawn DE1566030B1 (de)

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