DE1023094B

DE1023094B - Cavity resonator

Info

Publication number: DE1023094B
Application number: DEE12158A
Authority: DE
Inventors: Donald Martin Bolle
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1955-03-30
Filing date: 1956-03-28
Publication date: 1958-01-23
Also published as: GB820161A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Hohlraumresonatoren, die beispielsweise bei elektrischen; Entladungsanordnungen, wie Klystrone und ähnlichen Röhren, Anwendung finden können.The invention relates to cavity resonators that for example with electrical; Discharge arrangements such as klystrons and similar tubes, application can find.

Bei der Anwendung derartiger Resonatoren ist es häufig erforderlich, Vor Achtungen für eine wirksame Abstimmung der Reson? Eoren zu besitzen.When using such resonators, it is often necessary to ensure that they are effective Vote the reson? Owning eoren.

Eine bekannte Anorc üung dieser Art erreicht die Abstimmung durch Veränderung der physikalischen Abmessungen des· Resc-'t^irs durch Verformung der Wände. Wenn der Resr "to. r große Abmessungen besitzt, ist es unpraktiscl verf^rmbare Wandungen zu verwenden.A well-known practice of this type achieves the Tuning by changing the physical dimensions of the Resc-'t ^ irs by deforming the Walls. If the resr "to. R has large dimensions, it is impractical to use disposable walls use.

Ferner ist es bekant;. zum Abstimmen einstellbare Schieber zu verwenden-"'die in den Resonator hineinragen;. Bei großen Resonatoren, werden diese jedoch sehr unförmig, und der zur Verfügung stehende Raum ist knapp. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Resonator von Spulen zur Fokussierung eines Elektronenstrahles umgeben ist, die der gebündelten Führung des Strahles durch den Resonator dienen. Außerdem ist es erforderlich, entsprechende Kontaktfedern zur Erzielung einer einwandfreien elektrischen Verbindung zwischen dem Schieber und der Resonatoirwand vorzusehen, und wenn dann hohe Strömstärken auftreten, beispielsweise bei Hoehfrequenzleistungen in der Größenordnung vom 15 kW, so· wird es schon äußerst schwierig, Sprühentladungen wegen unvollkommenen Kontaktes zu vermeiden,, und man ist teilweise sogar gezwungen, derartige Kontakte, die auch als Fingerkontakte bezeichnet werden, unter Umständen ganz wegzulassen.It is also known. adjustable for tuning Use sliders - "'which protrude into the resonator. For large resonators, however, these will very misshapen and the available space is scarce. This is particularly the case if the resonator is surrounded by coils for focusing an electron beam, those of the collimated Serve guiding the beam through the resonator. It is also necessary to have appropriate Contact springs to achieve a perfect electrical connection between the slide and the resonator wall, and if high currents then occur, for example at high frequency powers in the order of 15 kW, it becomes extremely difficult to spray discharges to avoid because of imperfect contact, and one is sometimes even forced to avoid such contacts, which are also referred to as finger contacts, can be omitted completely under certain circumstances.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung werden in einen Hohlraumresonator von der Peripherie her Fahnen hineingeschwerAt. Diese Fahnen stehen während des ganzen Schwenkvorganges sowohl untereinander als auch mit der Hohlraumwand in Kontakt. Durch diese Abstimmanordnung wird also der Hohlraum unmittelbar eingeengt. Dies hat den Nachteil, daß Wandströme v>n Fahne zu Fahne und von. Fahne zur Wand des Resonators fließen. Während des Abstimmvorganges c- hen Kratzgeräusche. Darüber hinaus· sind Stör γί, zu erwarten durch unsichere Kontaktgabe.In a further known arrangement, in a cavity resonator from the periphery Flags weighed in. These flags stand during the entire pivoting process both with each other and with the cavity wall in contact. The cavity is thus immediately narrowed by this tuning arrangement. This has the disadvantage that wall currents v> n flag to flag and from. Flow plume to the wall of the resonator. During the voting process c- scratching noises. In addition · are sturgeon γί, to be expected by unsafe Making contact.

Gegenstand de·¹"
zeigen, die die Abs. ^
ermöglichen und riit
von Resonatoren η
sind und auch für R
dichten auftreten.Subject de · ¹ "
show which the par. ^
enable and riit
of resonators η
are and also for R
densities occur.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, in einem Hohlraumresonator metrisch zur Achse des Hohlraumes gleichmäß ii dessen Peripherie verteilte, einander eng¹ b"m jarte, nicht ineinandergreifende,According to the invention, it is proposed that in a cavity resonator, metrically to the axis of the cavity, evenly distributed, close to ^one another, not interlocking,

lung ist es, Mittel aufzu-' eines Hohlraumresonators ^besondere für die Abstimmungtreatment is to create means of a cavity resonator ^ special for voting

oßen Abmessungen geeignet aatoren, bei denen hohe Strom-Anmelder: Outer dimensions suitable aators, in which high current applicants:

Electric and Musical Industries Limited, Hayes, Middlesex (Großbritannien)Electric and Musical Industries Limited, Hayes, Middlesex (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt, Hannover, Göttinger Chausee76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney, Hanover, Göttinger Chausee76

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 30. März 1955 und 12. März 1956Claimed priority: Great Britain March 30, 1955 and March 12, 1956

Donald Martin Bolle, West Lafayette, Ind. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenDonald Martin Bolle, West Lafayette, Ind. (V. St. A.), has been named as the inventor

zur Abstimmung dienende Platten oder Fahnen vorzusehen, die vorzugsweise aus leitendem Material bestehen und deren Befestigung derart getroffen ist, daß sie von einer der äußeren Wandung eng benachbarten Stellung in eine radiale Stellung bewegt werden können, ohne mit ihren Kanten mit der Resonatorwand¹ Kontakt zu machen.Provide for coordination serving plates or flags, which are preferably made of conductive material and the attachment is made such that they can be moved from a position closely adjacent to the outer wall into a radial position without making contact ^{with the edges of the resonator wall 1} .

Die Platten oder Fahnen sind voneinander unabhängig, soi daß in ihnen Umlaufströnie auftreten, die den im Resonator auftretenden magnetischen Fluß neutralisieren, so daß je nach der Stellung der Fahnen bzw. Platten innerhalb des Resonators die Abstimmung desselben bewirkt wird:The plates or flags are independent of each other, so that circulating currents occur in them neutralize the magnetic flux occurring in the resonator, so that depending on the position of the flags or plates within the resonator the vote the same is effected:

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Fahnen oder Platten bei einem vorerwähnten Hohlraumresonator drehbar an Achsen befestigt, die im wesentlichen parallel zur Resonatorachse liegen.According to a further development of the invention, the lugs or plates are in an aforementioned cavity resonator rotatably attached to axes which are substantially parallel to the resonator axis.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei in den ZeichnungenThe invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments, wherein in the drawings

Fig. 1 die Aufsicht auf einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Resonator wiedergibt und Fig. 2 die Seitenansicht im teilweisen Schnitt vom gleichen Resonator zeigt undFig. 1 shows the plan view of a resonator designed according to the invention and Fig. 2 shows the side view in partial section of the same resonator and

Fig. 3 eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab, eine Möglichkeit zur Einstellung der Lage der Platten oder Fahnen, die im Resonator angewendet werden, darstellt.Fig. 3 is a partial view on an enlarged scale, one way of adjusting the position of the plates or flags used in the resonator.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen, an Hand eines kreisförmigen Hohlraumresonators dargestellt, der bei einem Klystronoszillator oder Verstärker angewendet werden kann, der zum Betrieb bei Fre-The invention is shown in the drawings, using a circular cavity resonator, which can be applied to a klystronic oscillator or amplifier designed to operate on fre-

709 850/311709 850/311

quenzen zwischen 450 und 900 MHz bestimmt ist. Der Hohlraumresomator besteht aus einer Peripheriewandung 1 von Kreistorm und End- oder Seitenwäniden2 und 3. Die Wände 2 und 3 sind mit je einer Öffnung, die zentral gelegen und kreisförmig ausgebildet ist, versehen. Die Öffnung in der Wandung ist mit 4 bezeichnet. Durch diese Öffnungen kann ein Klystron — in der Fig. 2 mit 5 bezeichnet — eingeführt werden, so daß der Elektronenstrahl des KIy-frequencies between 450 and 900 MHz is determined. The cavity resonator consists of a peripheral wall 1 of Kreistorm and end or side walls 2 and 3. The walls 2 and 3 are each provided with an opening that is centrally located and circular. The opening in the wall is denoted by 4. A klystron - denoted by 5 in FIG. 2 - can be introduced through these openings, so that the electron beam of the KIy-

tor konnte von 600 bis 700 MHz durchgehend verstimmt werden, d. h., der Resonator hat einen Abstimmbereich von 100 MHz.tor could be detuned from 600 to 700 MHz be, d. that is, the resonator has a tuning range of 100 MHz.

Jede der Platten, oder Fahnen kann individuell durch Bedienung der Spindeln 8 eingestellt werden, zu welchem Zweck die herausstehenden Enden 13 der Spindeln 8 von quadratischer oder hexagonaler Form sein können, damit sie mittels eines Schraubenschlüs-Each of the plates or flags can be adjusted individually by operating the spindles 8, for what purpose the protruding ends 13 of the spindles 8 of square or hexagonal shape can be so that they can be

Resonatorachse sind. Wenn die Platten oder Fahnen von der in Fig. 1 voll ausgezogenen Stellung bewegt werden, schneiden die magnetischen Flußlinien die Platten oder Fahnen und rufen zirkulierende Ströme 5 in den Platten oder Fahnen hervor. Derartige zirkulierende Ströme verursachen einen Magnetfluß, der entgegengesetzt dem ursprünglichen im Resonator ist, so daß entsprechend der Anzahl der angewendeten Platten oder Fahnen, deren Abmessungen und AnordnungAre resonator axis. When the panels or flags are moved from the fully extended position in FIG the lines of magnetic flux cut the plates or flags and create circulating currents 5 in the plates or flags. Such circulating currents cause a magnetic flux that opposite to the original in the resonator, so that according to the number of plates used or flags, their dimensions and arrangement

strons in Richtung der Achse des Resonators den- io bzw. Lage der magnetische Fluß auf einen besonderen selben durchläuft. Beim Betrieb des Klystrons wird Bereich des Resonators begrenzt und damit die Resoüblicherweise der Resonator 1 von Fokussierungs- nanzfrequenz des Resonators modifiziert wird. Der spulen· umgeben sein, um den Elektronenstrahl beim Verlauf der äußeren Linien des magnetischen Flusses Durchlaufen des Resonators gebündelt zu halten. Die bei einer Stellung der Fahnen, in der gestrichelt ein-Seitenwandung 2 ist mittels Bolzen oder sonstigen 15 gezeichneten radialen Lage, ist in der Fig. 1 mit 12 äquivalenten Mitteln an einem Peripherieflansch 6 der angedeutet und bezeichnet. Der vorerwähnte Resonaperipheren Wandung 1 befestigt, während die Wandung 3 an der peripheral Wandung 1, beispielsweise
durch Hartlötung, befestigt sein kann.strons in the direction of the axis of the resonator because the magnetic flux passes through on a particular same. When the klystron is in operation, the range of the resonator is limited and the resonator 1 is thus usually modified by the focussing frequency of the resonator. The coils must be surrounded in order to keep the electron beam focused as the outer lines of the magnetic flux pass through the resonator. The radial position drawn in a position of the flags in which the dashed on-side wall 2 is by means of bolts or other 15 is indicated and denoted in FIG. 1 by 12 equivalent means on a peripheral flange 6 of the. The aforementioned resonant peripheral wall 1 is attached, while the wall 3 is attached to the peripheral wall 1, for example
by brazing.

Zur Abstimmung des Resonators sind in. dessen 20
Inneren entlang der Peripherie desselben eine Reihe
ebener Platten oder Fahnen 7 angeordnet. Diese
Platten oder Fahnen bestehen aus elektrisch leitendem Material und sind in Angeln befestigt, die eine
Bewegung um die jeweiligen Drehachsen parallel zur 35 sels od. dgl. gedreht werden können. In, manchen Fällen Resonatoraohse ermöglichen. Die Platten oder ist es auch zweckmäßig, Mittel und Vorkehrungen Fahnen 7 greifen nicht ineinander ein und machen mit vorzusehen, damit die Platten gleichzeitig eingestellt ihren Kanten keinen Kontakt mit den Resonator- warden können, was auch bei fahnenartiger Ausbilwandungen, so daß die Möglichkeit einer Sprüh- dung empfehlenswert ist. Eine zweckmäßige Form zur entladung wesentlich reduziert ist. Die Platten oder 30 Durchführung der gleichzeitigen Einstellung der Fahnen 7 können an sich in beliebiger Weise drehbar Platten oder Fahnen ist in der Fig. 3 dargestellt, angeordnet werden,, und die Fig. 2 der Zeichnungen Jedes der herausstellenden Enden der Spindeln 8 ist zeigt eine zweckmäßige Ausführungsform der Mon- mit einem gezahnten Triebrad 14 versehen, das jeweils tage der Platten oder Fahnen. Wie in dieser Figur in einen im Inneren gezahnten Ring 15 eingreift, der dargestellt, ist jede Platte oder Fahne lediglich an 35 somit mit sämtlichen Spindeln 8 im Eingriff steht. einer Kante an einer Spindel 8 befestigt, die durch Das Äußere des Ringes 15 ist als Schneckenrad auseine Öffnung in der Seitenwandung 2 hindurchgeführt gebildet, das mit einer Schnecke 16 im Eingriff steht, ist. Jede Spindel 8 besitzt einen! konischen Teil 9, der die bei Drehung den Ring 15 rotieren läßt und so den in einer konischen Buchse 10 eingesetzt ist, die eine Spindeln 8 die gewünschte Winkelbewegung erteilt. Nut 11 besitzt, mittels der die Platten oder Fahnen 7 40 Falls gewünscht, kann wenigstens eine der Platten nach der Einstellung in ihrer Lage verankert werden oder Fahnen unabhängig von dem Ring 15 oder zukönnen. Die Platten oder Fahnen 7 sind somit wirk- sätzlich hierzu für Feinverstimmung einstellbar aussam mit dem Resonator 1 verbunden, und da die gebildet werden.In order to tune the resonator, its 20th
Inside along the periphery of the same a row
flat plates or flags 7 arranged. These
Plates or flags are made of electrically conductive material and are attached to hinges that have a
Movement around the respective axes of rotation parallel to the 35 sels or the like. Can be rotated. In some cases, enable resonator shaft. The plates or is it also expedient, means and provisions flags 7 do not intermesh and make provision so that the plates set at the same time their edges cannot come into contact with the resonator walls, which is also the case with flag-like training walls, so that the possibility of a spray - recommendation is recommended. A convenient form of discharge is significantly reduced. The plates or 30 carrying out the simultaneous adjustment of the flags 7 can be arranged in any way rotatable plates or flags is shown in FIG. 3, and FIG. 2 of the drawings expedient embodiment of the Mon- provided with a toothed drive wheel 14, the days of the plates or flags. As in this figure engages in an internally toothed ring 15, which is shown, each plate or flag is only at 35 thus with all spindles 8 in engagement. one edge is attached to a spindle 8, which through the exterior of the ring 15 is formed as a worm wheel from an opening in the side wall 2, which is in engagement with a worm 16. Each spindle 8 has one! conical part 9, which causes the ring 15 to rotate during rotation and is thus inserted into a conical socket 10 which gives a spindle 8 the desired angular movement. Has groove 11 by means of which the plates or flags 7 40. If desired, at least one of the plates can be anchored in its position after adjustment or flags can be independent of the ring 15 or. The plates or lugs 7 are therefore actually connected to the resonator 1 in an adjustable manner for fine detuning, and since they are formed.

Platten oder Fahnen nur an einer Ecke montiert sind, Wenn es gewünscht wird, dem Resonator Hochist die Möglichkeit eines Fließens von Strömen, über 45 frequenzenergie zuzuführen, oder zu entnehmen, so die Platten· oder Fahnen und die äußere Wandung 1 kann dies mittels einer Kopplungsschleife 17 in anPlates or flags are only mounted on one corner, if desired the resonator is high the possibility of a flow of currents, to add or remove frequency energy over 45, see above the plates or flags and the outer wall 1 can do this by means of a coupling loop 17 in FIG

sich bekannter Weise geschehen, die die Resonatorwandung 1 durchsetzt und in das Feld des Resonators hineinragt. Bei Anordnung einer derartigen Kopplungsschleife ist es dann erforderlich, eine der Platten oder Fahnen fortzulassen, damit der für die Schleife erforderliche Raum gewonnen wird. Es hat sich gezeigt, daß das Weglassen einer der Platten oder Fahnen einen nur sehr geringfügigen Einfluß auf denhappen in a known manner, which penetrates the resonator wall 1 and into the field of the resonator protrudes. When arranging such a coupling loop, it is then necessary to use one of the plates or to leave flags off so that the space required for the loop is gained. It has shown, that omitting one of the plates or flags has very little effect on the

mal 5,08 cm, wobei sechzehn Platten oder Fahnen 55 erzielbaren Abstimtnbereich ausübt. Die Anordnung äquidistant an der Peripherie des Resonators und der der Kopplungsvorrichtung, die keinesfalls als Schleife äußeren Begrenzungswandung eng benachbart angeordnet waren. In der in Fig. 1 stark ausgezogen dargestellten Lage hatten die Platten oder Fahnen. 7 nur
einen sehr geringen Einfluß auf die Resonanzfrequenz 60
des Resonators, jedoch konnten sie von der vollausge-by 5.08 cm, with sixteen plates or tabs exercising 55 attainable tuning range. The arrangement equidistantly on the periphery of the resonator and that of the coupling device, which were by no means arranged closely adjacent to the outer boundary wall as a loop. In the position shown strongly drawn out in FIG. 1, the plates or flags had. 7 only
very little influence on the resonance frequency 60
of the resonator, however, they could be

wesentlich reduziert. Falls erforderlich, kann die Spindel 8 gegenüber der Wandung 2 mittels üblicher Isolierbuchsen, beispielsweise aus Keramik, isoliert werden.significantly reduced. If necessary, the spindle 8 opposite the wall 2 by means of conventional Insulating sleeves, for example made of ceramic, are insulated.

Ein derart ausgebildeter Resonator wurde als spezielles Ausführungsbeispiel untersucht und besaß einen Innendurchmesser von 27,94 cm bei 12,7 cm Tiefe, jede Platte oder Fahne 7 die Abmessungen 10,16 cmA resonator designed in this way was examined as a special embodiment and had one Inside diameter of 27.94 cm by 12.7 cm depth, each plate or flag 7 the dimensions 10.16 cm

ausgebildet sein muß, ist auch in einer anderen der an sich bekannten Ausführungsformen möglich.must be formed, is also possible in another of the known embodiments.

Claims

Claims: moved position into the position shown in dashed lines, in which they lie radially in the resonator, and in this position the resonance frequency of the resonator is a maximum. The frequency of the resonator 6g decreases as the plates or flags move in the direction of the resonator wall 1. The resonator is designed to operate in the so-called E0 mode, in which the lines of the magnetic flux are generally concentric to the

1. Cavity resonator for very short electromagnetic waves, consisting of a preferably box-shaped cavity which is provided with tuning means, characterized in that that symmetrically to the axis of the cavity evenly distributed on its periphery, each other closely spaced, non-interlocking plates or flags used for coordination are provided, which are preferably made of conductive

Material are made and the attachment is made such that it is from one of the outer wall closely adjacent position can be moved into a radial position without using their Edges to make contact with the resonator wall.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the plates or flags on preferably Axes of rotation arranged symmetrically distributed over the resonator are attached, which for Resonator axis run at least approximately parallel.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the plates or flags only are rotatably mounted on an edge or corner.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plates are connected to a device for simultaneous adjustment of their position ¹ .

Considered publications:
British Patent No. 580,964;
U.S. Patent Nos. 2,356,414, 2,487,619.

1 sheet of drawings