DE1100719B - Device for coupling a cavity resonator tube to a laterally attached coaxial line - Google Patents
Device for coupling a cavity resonator tube to a laterally attached coaxial lineInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ankoppeln eines abstimmbaren, von einem Elektronenstrahl in Richtung der Längsachse durchsetzten Hohlraumresonaters einer Hohlraumresonatorröhre an eine seitlich angesetzte Koaxialleitung unter Anwendung einer Koppelschleife.The invention relates to a device for coupling a tunable electron beam in the direction of the longitudinal axis penetrated cavity resonator of a cavity resonator tube to a Laterally attached coaxial line using a coupling loop.
Es ist bekannt, eine Koaxialleitung mittels einer induktiven Koppelschleife an einen Hohlraumresonator anzukoppeln. Da der induktive Widerstand der Koppelschleife mit der Frequenz zunimmt, ergeben sich Schwierigkeiten, wenn ein möglichst gleichmäßiger Kopplungsgrad über einen verhältnismäßig weiten Frequenzbereich erzielt werden soll. Zu diesem Zweck hat man daher bereits die Koppelschleife zu einem Parallelschwingkreis dadurch ergänzt, daß man an der Eintrittsstelle der Koppelschleife in den Hohlraumresonator eine dem Schleifenleiter näherbare Kapazitätsfläche vorgesehen hat, deren Abstand entsprechend eingestellt wurde.It is known to connect a coaxial line to a cavity resonator by means of an inductive coupling loop to couple. Since the inductive resistance of the coupling loop increases with the frequency, this results Difficulties when a degree of coupling that is as uniform as possible over a relatively wide range Frequency range is to be achieved. For this purpose you already have the coupling loop to one The parallel resonant circuit is supplemented by the fact that one enters the cavity resonator at the point of entry of the coupling loop has provided a capacitance area that can be approached to the loop conductor, the spacing of which corresponds accordingly was discontinued.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer abstimmbaren Hohlraumresonatorröhre sich ein Frequenzgang hinsichtlich der Kopplung zwischen dem abstimmbaren Hohlraumresonator und dem ihn in Richtung der Längsachse durchsetzenden Elektronenstrahl ergibt. Nachteilige Auswirkungen dieses Frequenzganges werden gemäß der Erfindung durch den Frequenzgang der Kopplung zwischen Hohlraumresonator und Koppelschleife einer seitlich angesetzten Koaxialleitung mehr oder minder kompensiert.The invention is based on the knowledge that in a tunable cavity resonator tube Frequency response with regard to the coupling between the tunable cavity resonator and the one in it Direction of the longitudinal axis penetrating electron beam results. Detrimental effects of this frequency response are according to the invention by the frequency response of the coupling between the cavity resonator and coupling loop of a laterally attached Coaxial line more or less compensated.
Es wird in diesem Sinne gemäß der Erfindung die zur Ankopplung der seitlich angesetzten Koaxialleitung an den Hohlraumresonator dienende Koppelschleife durch Anwendung einer festen kapazitiven Belastung, die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Koaxialleitung in der Nähe der Koppelschleife vorgesehen ist, zu einem Parallelresonanzkreis (Koppelkreis) ergänzt und die Resonanzfrequenz des Koppelkreises so gewählt, daß der Abstimmbereich des Hohlraumresonatörs von einer der beiden Flanken der Resonanzkurve des Koppelkreises überstrichen wird, und zwar von der Flanke, bei der der Frequenzgang der Kopplung zwischen Koppelschleife und Hohlraumresonator dem Frequenzgang der Kopplung zwischen Hohlraumresonator und Elektronenstrahl entgegengesetzt ist.In this sense, according to the invention, it is the one for coupling the laterally attached coaxial line to the cavity resonator serving coupling loop by using a fixed capacitive Load between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial line in the vicinity of the Coupling loop is provided, added to a parallel resonance circuit (coupling circuit) and the resonance frequency of the coupling circuit chosen so that the tuning range of the cavity resonator of one of the both edges of the resonance curve of the coupling circuit is swept over, namely by the edge at which the frequency response of the coupling between coupling loop and cavity resonator the frequency response the coupling between the cavity resonator and the electron beam is opposite.
Die Merkmale der Erfindung und ihre Zweckmäßigkeiten ergeben sich insbesondere aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren. Von den Figuren zeigtThe features of the invention and its usefulness emerge in particular from the explanation of an exemplary embodiment on the basis of the figures. From the figures shows
Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung,1 shows a longitudinal section of a coupling device according to the invention,
Fig. 2 einen Querschnitt eines Teiles der in Fig. 1 dargestellten Anordnung (die Schnittlinie ist in Fig. 1 mit 2-2 bezeichnet),FIG. 2 shows a cross-section of part of the arrangement shown in FIG. 1 (the section line is in FIG. 1 marked with 2-2),
Vorrichtung zum AnkoppelnDevice for coupling
einer Hohlraumresonatorröhrea cavity resonator tube
an eine seitlich angesetzteto a laterally attached
KoaxialleitungCoaxial line
Anmelder:Applicant:
Varian Associates,Varian Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)Palo Alto, Calif. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21Representative: Dr. phil. GB Hagen, patent attorney,
Munich-Solln, Franz-Hals-Str. 21
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. August 1956Claimed priority:
V. St. v. America August 16, 1956
Richard Burton Nelson, Los Altos, Calif.,
und Robert Spencer Symons, Menlo Park, Calif.Richard Burton Nelson, Los Altos, Calif.,
and Robert Spencer Symons, Menlo Park, Calif.
(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. Α.),
have been named as inventors
Fig. 3 ein Diagramm der sich am Innenleiterspalt des Hohlraumresonators ergebenden Spannung sowie des Stromes der Koppelschleife, wobei die Frequenz die Abszisse bildet.3 shows a diagram of the voltage resulting at the inner conductor gap of the cavity resonator, as well as of the current of the coupling loop, the frequency being the abscissa.
In Fig. 1 ist ein Hohlraumresonator 1 mit in der Mitte unterbrochenem Innenleiter dargestellt. Der Hohlraumresonator 1 ist mit einer Koaxialleitung 2 unter Anwendung einer Kopplungsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden.1 shows a cavity resonator 1 with an inner conductor interrupted in the middle. Of the Cavity resonator 1 is connected to a coaxial line 2 using a coupling device according to FIG connected to the invention.
Die Kopplungsvorrichtung überträgt Energie gleich gut in beiden Richtungen. Es soll für die Zwecke der Erläuterung jedoch angenommen werden, daß über die Kopplungsvorrichtung Energie dem Hohlraumresonator zugeführt wird. Es tritt dann Energie von einer üblichen Koaxialleitung 2 über die Koaxialleitungskupplung 3 ein.The coupling device transfers energy equally well in both directions. It is intended for the purpose of Explanation, however, it is assumed that energy is supplied to the cavity resonator via the coupling device. Energy then emerges a conventional coaxial line 2 via the coaxial line coupling 3.
Am Eingangsende der Koaxialleitung 2 befindet sich der Steckerteil 4, welcher auf seiner Außenseite ein Gewinde trägt, das dem Gewinde einer Überwurfmutter 5 zugeordnet ist.At the input end of the coaxial line 2 is the plug part 4, which is on its outside carries a thread which is assigned to the thread of a union nut 5.
Eine sich ringsherum erstreckende Nut 7 ist an der Außenwandung des anderen Steckerteiles 6 vorgesehen, und es befindet sich ein gespaltener Haltering 8 in dieser Nut. A groove 7 extending all around is provided on the outer wall of the other plug part 6, and there is a split retaining ring 8 in this groove.
Ein steckerartig wirkender Innenleiter 11 bildet einen Innenleiterabschnitt geringeren Durchmessers.An inner conductor 11 acting like a plug forms an inner conductor section of smaller diameter.
109 528/517109 528/517
An der Innenwandung des Außenteiles 6 der Kupplung befindet sich eine Rippe 10 zu dem Zwecke, an den miteinander verbundenen Innenleitern 11 und 9 Jbei der Verbindungsstelle eine Impedanzanpassung sicherzustellen. Für das dielektrische Fenster 14 ist eine dünne Scheibe 13 an einem Flansch 12 des Innenleiters vorgesehen. Das zylindrische Fenster 14 wird an dem einen Ende durch die Scheibe 13 getragen. Eine zweite Scheibe 15 trägt das andere Ende des Fensters 14. Ein dünner, nachgiebiger, mit Öffnung versehener becherförmiger Körper 16 aus leitendem Material trägt die zweite ringförmige Scheibe 15 der Fensteranordnung.On the inner wall of the outer part 6 of the coupling there is a rib 10 for the purpose the interconnected inner conductors 11 and 9 Jbei ensure an impedance matching of the connection point. For the dielectric window 14, there is one thin disk 13 is provided on a flange 12 of the inner conductor. The cylindrical window 14 is on the one end carried by the disc 13. A second pane 15 carries the other end of the window 14. A thin, resilient, apertured cup-shaped body 16 of conductive material supports the second annular disc 15 of the window assembly.
An der Außenseite des zylindrischen metallischen Anschlußteiles 17 befindet sich ein Gewindeteil, auf welchem der hohlzylindrische Leiterteil 6 aufgeschraubt ist.On the outside of the cylindrical metallic connecting part 17 there is a threaded part which the hollow cylindrical conductor part 6 is screwed on.
Der Anschlußteil 17 wird von einem metallischen Hohlkörper 18 (Metallblock) getragen, so daß der becherförmige Anschlußteil 16 sich koaxial zu der zylindrischen Bohrung 19 befindet. Ein Teil des becherförmigen Teiles 16 erstreckt sich in die Bohrung 19 hinein und ist dort am Hohlkörper 18 befestigt.The connecting part 17 is carried by a metallic hollow body 18 (metal block), so that the Cup-shaped connecting part 16 is located coaxially with the cylindrical bore 19. Part of the cup-shaped Part 16 extends into the bore 19 and is attached to the hollow body 18 there.
Ferner ist eine ovale Bohrung 21 in dem Metallblock 18 vorgesehen. Die ovale Bohrung 21 erstreckt sich rechtwinklig zu der zylindrischen Bohrung 19. Der Innenleiter 9 erstreckt sich durch die zylindrische Bohrung 19 und die ovale Bohrung 21. In der ovalen Bohrung besitzt der Innenleiter 9 eine rechtwinklige Biegungsstelle und ragt mit seinem Schleifenteil aus der ovalen Bohrung 21 heraus. Die Bohrung 21 hat deswegen einen ovalen Querschnitt, weil dadurch die Montage des Innenleiters 9 innerhalb des metallischen Blockes 18, dessen Innenwand den Außenleiter bildet, erleichtert wird. Die zylindrische Bohrung 19 und die ovale Bohrung 21 zusammen mit dem Innenleiter 9 sind so bemessen, daß Energiereflexion an der Übergangsstelle der Bohrungen vermieden wird. Es können indessen bei gewissen Anwendungsformen auch Änderungen des Wellenwiderstandes an der "Übergangsstelle der Bohrungen wünschenswert sein, um bestimmte Kopplungseigenschaften zu erzielen.Furthermore, an oval bore 21 is provided in the metal block 18. The oval bore 21 extends perpendicular to the cylindrical bore 19. The inner conductor 9 extends through the cylindrical Hole 19 and the oval hole 21. In the oval hole, the inner conductor 9 has a right-angled one Bending point and protrudes with its loop part from the oval bore 21. The bore 21 has therefore an oval cross-section, because it allows the assembly of the inner conductor 9 within the metallic Block 18, the inner wall of which forms the outer conductor, is facilitated. The cylindrical bore 19 and the oval bore 21 together with the inner conductor 9 are dimensioned so that energy reflection at the transition point the drilling is avoided. However, changes can also be made in certain forms of application of the wave resistance at the "transition point of the bores" should be desirable to certain To achieve coupling properties.
Der Innenleiter mit seinem Schleifenteil und seiner rechtwinkligen Biegungsstelle wird vorgeformt und dann im metallischen Block 18 angeordnet. Es wäre nicht möglich, den vorgeformten Innenleiter 9 einzuführen, wenn die ovale Bohrung 21 einen zylindrischen Querschnitt von derselben Größe wie die Bohrung 19 hätte. Der Teil des Innenleiters 9, welcher aus der ovalen Bohrung in den Hohlraumresonator hineinragt, ist zurückgebogen und an seinem Ende an dem metallischen Block 18 befestigt. Der zurückgebogene Teil des Innenleiters 9, insoweit er außerhalb des metallischen Blockes 18 liegt, bildet eine induktive Koppelschleife 23.The inner conductor with its loop part and its right-angled bending point is preformed and then arranged in the metallic block 18. It would not be possible to introduce the preformed inner conductor 9 if the oval bore 21 had a cylindrical cross section of the same size as the bore 19. The part of the inner conductor 9 which protrudes from the oval bore into the cavity resonator is bent back and fastened at its end to the metal block 18. The bent back part of the inner conductor 9, insofar as it lies outside the metallic block 18, forms an inductive coupling loop 23.
Eine kapazitive Belastung in Form eines Metallklotzes 24, beispielsweise. aus Kupfer, ist an dem Innenleiter 9 befestigt und befindet sich in nächster Nähe der Koppelschleife 23". Der Zweck dieser kapazitiven Belastung 24 liegt darin, eine .kapazitive Reaktanz im Zusammenwirken mit der induktiven Reaktanz der Koppelschleife 23 zu bilden, so daß eine gewünschte Kopplungscharakteristik erzielt wird.A capacitive load in the form of a metal block 24, for example. made of copper, is on that Inner conductor 9 is attached and is in close proximity to the coupling loop 23 ". The purpose of this capacitive Load 24 is a .kapazitive reactance in cooperation with the inductive reactance of the coupling loop 23 so that a desired coupling characteristic is achieved.
Die Größe, die Anordnung und die Form der kapazitiven Belastung 24 können verschieden sein zu dem Zwecke, eine gewünschte kapazitive Reaktanz zu erzielen. Die endgültigen Dimensionierungen werden empirisch ermittelt.The size, arrangement and shape of the capacitive load 24 can be different from that Purposes to achieve a desired capacitive reactance. The final sizing will be determined empirically.
Der metallische Block 18 besitzt eine ringförmige Schulter 25, um mit dem Hohlraumresonator 1 verbunden werden zu können. Wenn der metallische Block -.18 fest mit dem Hohlraumresonator verbunden ist, erstreckt sich die induktive Koppelschleife 23 in das Innere des Hohlraumresonators hinein und bewirkt die Kopplung der Koaxialleitung mit dem Hohlraumresonator. The metallic block 18 has an annular shoulder 25 in order to be connected to the cavity resonator 1 to be able to. When the metallic block -.18 is firmly connected to the cavity resonator, the inductive coupling loop 23 extends into the interior of the cavity resonator and causes the coupling of the coaxial line with the cavity resonator.
Die Kapazität der Belastung 24 und die Induktivität der Koppelschleife 23 bilden einen Parallelresonanzkreis mit der Resonanzfrequenz fL. Der Koppelkreis 23., 24 hat einen sehr niedrigen ß-Wert in AnbetrachtThe capacitance of the load 24 and the inductance of the coupling loop 23 form a parallel resonance circuit with the resonance frequency f L. The coupling circuit 23, 24 has a very low β value in consideration
ίο der Verluste, die bedingt sind durch den Hohlraumresonator und die Koaxialleitung. Indem man die Resonanzfrequenz fL des Koppelkreises in bezug auf die Arbeitsfrequenz fc des Hohlraumresonators geeignet wählt, ist man imstande, in der Kopplung zwisehen der Koaxialleitung und dem Hohlraumresonator eine gewünschte, den Verhältnissen angepaßte Charakteristik zu erzielen.ίο the losses caused by the cavity resonator and the coaxial line. By suitably choosing the resonance frequency f L of the coupling circuit with respect to the working frequency fc of the cavity resonator, it is possible to achieve a desired characteristic adapted to the circumstances in the coupling between the coaxial line and the cavity resonator.
Eine solche Kopplungswahl ist in Fig. 3 gezeigt. Es ist dort der Fall dargestellt, daß mit zunehmenderSuch a coupling selection is shown in FIG. It is shown there that with increasing
ao Betriebsfrequenz eine zunehmende Leistungskopplung gewünscht ,wird. Der Hohlraumresonator 1 ist über einen Frequenzbereich, der in Fig. 3 durch die Pfeile angedeutet ist, abstimmbar. Dabei besteht die Forderung, daß die Kopplung zwischen Koaxialleitung (bzw. Koppelschleife) und Hohlraumresonator mit steigender Frequenz zunimmt, weil die Charakteristiken des Hohlraumes so sind, daß mit zunehmender Frequenz die Kopplung mit dem Elektronenstrahl (z. B. eines Klystrons) abnimmt. Um diese Kopplungscharakteristik zu erzielen, wurde erfindungsgemäß die Resonanzfrequenz fL des Koppelkreises etwas höher gewählt als der in Aussicht genommene Abstimmbereich der Resonanzfrequenz fc des Hohlraumresonators. Auf diese Art nimmt die Kopplung zwischen der Koaxialleitung und dem Hohlraumresonator bei zunehmender Frequenz zu. In Fig. 3 gibt die mit Vc bezeichnete Kurve, die die Resonanzfrequenz fc besitzt, die Hochfrequenzspannung am Innenleiterspalt des Hohlraumresonators in Abhängigkeit von der Frequenz wieder, und die Kurve IL stellt den die Koppelschleife 23 durchfließenden Strom dar.ao operating frequency an increasing power coupling is desired. The cavity resonator 1 can be tuned over a frequency range which is indicated by the arrows in FIG. 3. The requirement here is that the coupling between the coaxial line (or coupling loop) and the cavity resonator increases with increasing frequency, because the characteristics of the cavity are such that the coupling with the electron beam (e.g. a klystron) decreases with increasing frequency. In order to achieve this coupling characteristic, according to the invention the resonance frequency f L of the coupling circuit was selected to be somewhat higher than the envisaged tuning range of the resonance frequency f c of the cavity resonator. In this way, the coupling between the coaxial line and the cavity resonator increases with increasing frequency. In Fig. 3, the curve labeled V c , which has the resonance frequency f c , reproduces the high-frequency voltage at the inner conductor gap of the cavity resonator as a function of the frequency, and the curve I L represents the current flowing through the coupling loop 23.
Claims (4)
satz zur Patentschrift Nr. 877 691).French additional patent specification No. 52 864
sentence to patent specification No. 877 691).
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