DE1279212B - Reflexklystron mit einem inneren evakuierten und einem aeusseren nichtevakuierten Hohlraumresonator mit Wellenfalle - Google Patents

Description

• Reflexklystron mit einem inneren evakuierten und einem äußeren nichtevakuierten Hohlraumresonator mit Wellenfalle Die Erfindung betrifft ein Reflexklystron mit einem inneren evakuierten und einem äußeren nichtevakuierten Hohlraumresonator, der, von dem inneren Hohlraumresonator durch ein vakuumdichtes Koppelfenster getrennt, durch ein in den Hohlraumresonator eintauchendes metallisches Abstimmglied kapazitiv abstimmbar und mit einer Wellenfalle zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen versehen ist.
• Derartige Reflexklystrone sind grundsätzlich bekannt.
• So zeigen die USA.-Patentschriften 2 806 977, 2 798 184 und 2 789 250 Reflexklystrone, bei denen der äußere Hohlraumresonator von dem inneren Hohlraumresonator durch ein vakuumdichtes Koppelfenster getrennt und durch ein in den Hohlraumresonator eintauchendes metallisches Abstimmglied kapazitiv abstimmbar ist.
• Die USA.-Patentschrift 2 644 889 zeigt ein Reflexklystron mit einem im wesentlichen außenliegenden Resonator, an dem zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen Wellenfallen vorgesehen sind, die entsprechend dämpfend wirken und aus einem Widerstandsmaterial enthaltenden, seitlich angesetzten Rohrstutzen bestehen.
• Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung eines Reflexklystrons der eingangs genannten Art. Die Verbesserung geschieht dadurch, daß für ein solches Reflexklystron erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, daß als Wellenfalle eine an sich bekannte Wellenfalle mit Widerstandsmaterial dient, die mit dem äußeren Hohlraumresonator über eine im Bereich des Abstimmgliedes und dem Abstimmglied gegenüber vorgesehene Kopplungsöffnung (Wellenfallenkopplungsöffnung) gekoppelt ist.
• Bei einer Abstimmungsänderung des äußeren Hohlraumresonators bewirkt die Verstellung des in denselben eintauchenden kapazitiven Abstimmgliedes zugleich eine Änderung der Ankopplung der Wellenfalle, die sich in günstiger Weise auf die Unterdrükkung der unerwünschten Schwingungsformen auswirkt.
• Die erfindungsgemäße Ankopplung der Wellenfalle an einer dem Abstimmglied gegenüberliegenden Stelle hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen und in der Praxis weitgehende Anwendung erfahren.
• Von den Figuren zeigt Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Reflexklystrons mit einer Wellenfalle zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen im äußeren Hohlraumresonator, F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch den äußeren Hohlraumresonator eines anderen erfindungsgemäßen Reflexklystrons, F i g. 4 eine Seitenansicht längs der Linie 4-4 der F i g. 3.
• Das in den F i g. 1 und 2 als Ausführungsbeispiel dargestellte Reflexklystron besitzt einen beispielsweise aus Stahl bestehenden Hauptteil 11, welcher eine zylindrische Bohrung aufweist, in der das metallische Reflektorrohr 12 und das metallische Kathodenrohr 13, die beide ebenfalls aus Stahl bestehen können, eingelötet sind. In dem Reflektorrohr 12 befindet sich die beispielsweise aus Nickel bestehende topfförmige Reflektorelektrode 14. An dem inneren Ende des Rellektorrohres 12 ist ein aus Stahl bestehendes, ringförmiges Kopfstück 15 angelötet, auf welches ein aus Kupfer bestehendes Resonatorgitter 16 aufgelötet ist. Ein aus Kupfer bestehendes, ringförmiges Anodenkopfstück 17 ist in dem Hauptteil 11 eingelötet und trägt ein zweites aus Kupfer bestehendes Resonatorgitter 18, welches mit dem Resonatorgitter 16 den Wechselwirkungsspalt des inneren (evakuierten) Hohlraumresonators des Klystrons bildet. Eine konkave Kathode 19 und eine Fokussierungselektrode 20 befinden sich in dem Kathodenrohr 13.
• Ein Fensterrahmen 21, der aus Stahl bestehen kann, ist an den Hauptteil 11 angelötet. Der Rahmen 21 trägt einen zweiten, eine ovale Fensteröffnung besitzenden, biegsamen Rahmen 22, der aus Kovar bestehen kann und vakuumdicht im Rahmen 21 eingelötet ist. Ein ovales Koppelfenster 23 aus wellendurchlässigem keramischem Material ist vakuumdicht in dem Rahmen 22 eingelötet. Der Rahmen 22 ist mit dem Hauptteil 11 mittels dünner metallischer Streifen 24, die aus Nickel bestehen können, verbunden. Ein äußerer (nicht evakuierter) Hohlraumresonator 25 ist an einem topfförmigen metallischen Teil 26 befestigt, der seinerseits an dem Fensterrahmen21 angelötet ist, wobei die Ränder des topfförmigen Teiles 26 über den Fensterrahmen 21 hinweggebogen sind. Eine Lochblende 27, die eine kreisrunde Blendenöffnung besitzt, und ein Hohlleiteranschlußflansch 28 sind an dem rechten Ende des äußeren Hohlraumresonators 25 vorgesehen. Ein in den äußeren Hohlraumresonator eintauchender kapazitiver Abstimmbolzen 29 dient dazu, die Frequenz der mit dem Reflexklystron erzeugten Schwingungen zu verändern.
• Im Betrieb werden die Elektronen, die von der -Kathode 19 - ausgesendet werden, durch die Fokussierungselektrode 20 zu einem Strahl gebündelt und durch die hohe, zwischen dem Anodenkopfstück 17 und der Kathode liegende Beschleunigungsspannung beschleunigt. Die Elektronen durchsetzen den Raum zwischen den Resonatorgittern 16 und 18- (Wechselwirkungsspalt), wo sie in Wechselwirkung mit dem hochfrequenten elektrischen Feld des -inneren Hohlraumresonators treten und eine Geschwindigkeitsmodulation erhalten. Die Elektronen treten anschließend in den Rellektorelektrodenraum ein, wo sie in Anbetracht des negativen Potentials der Rellektorelektrode 14 reffektiert: werden. Die reflektierten Elektronen durchsetzen dann wiederum den Wechselwirkungsspalt zwischen den Resonatorgittern 16 und 18, und zwar in Form von Elektronenpaketen auf Grund der erfolgten Umwandlung der Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenstrahls in eine Dichtemodulation. Die Elektronenpakete geben dabei hochfrequente Energie an das Feld im Wechselwirkungsspalt ab. Die so erzeugte Hochfrequenzenergie wird aus dem inneren Hohlraumresonator durch das Koppelfenster 23 hindurch in den- äußeren Hohlraumresonator geleitet und gelangt durch die Blendenöffnung der Lochblende 27 zum Verbraucher. Das Klystron kann mittels des im 'äußeren Hohlraumresonator vorgesehenen Abstimmbolzens 29 über einen großen Betriebsfrequenzbereich abgestimmt werden.
• Der äußere Hohlraumresonator 25 ist mit einer ere findungsgemäßen Wellenfalle zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsforinen versehen. Die Wellenfalle, die über die Öffnung 31 in der unteren Wandung des äußeren Hohlraumresonators mit dem äußeren Hohlraumresonator gekoppelt ist (Wellenfallenkopplungsöffnung), umfaßt einen kastenförmigen metallischen Teil 32, welcher von einem dünnwandigen, zweckmäßig aus Nickel bestehenden Blech gebildet wird und durch Punktschweißung einerseits am äußeren Hohlraumresonator 25 und andererseits an einem am Hohlleiteranschlußflansch -28 -gäi angelöteten Metallblock 33 befestigt ist.-Die schmalen Seitenwandungen 34 des kastenförmigen Teils haben Schlitze 34', damit eine aus Widerstandsmaterial bestehende Platte 36 (Widerstandsplatte) eingeführt werden kann. In der breiten Seitenwandung 30 sind zur Plattenführung kleine Zungen 35 nach innen-gebogen. Die Widerstandsplatte 36 ist in der Wellenfalle dadurch festgelegt, daß beim Anschweißen des kastenförinigen Teils 32 die Ränder der Schlitze 34' gegen die Widerstandsplatte gepreßt werden. Die Öff- nung 31 in der Wandung des Hohlraumresonators 25 ist ungefähr A14 lang, und der Abstand zwischen der Widerstandsplatte 36 und dem kurzgeschlossenen Ende der Wellenfalle beträgt ebenfalls etwa A/4 (A = mittlere Betriebswellenlänge).
• Ein U-förmiger Metallbügel 37 aus Nickel ist im äußeren Hohlraumresonator 25 vor dem Koppelfenster 23 vorgesehen und dient zweierlei Zwecken. Erstens dient dieser Metallbügel dazu, eine elektrische Belastung des Koppelfensters zu bilden, wodurch eine optimale Kopplung zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlraumresonator erzielbar ist, und zweitens bewirkt der Metallbügel eine weitere Frequenztrennung des gewünschten Klystron-Schwingungstyps vom ungewünschten Schwingungstyp, welcher durch die vorbesehriebene Wellenfalle, unterdrückt ist. Es wird auf diese Weise die Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen begünstigt. Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reflexklystrons zeigte sich, daß eine Frequenztrennung um ungefähr 50 % bei Anwendung des in F i g. 1 dargestellten U-förmigen Metallbügels zu erzielen war. Die optimale Wirkung dieses zur Beeinflussung der Schwingungsformen vorgesehenen Metallbügels kann nur im Wege des Versuches gefunden werden. Wegen seiner U-Form kann der Metallbügel bei Anwendung eines Biegewerkzeuges (welches durch die Blendenöffnung der Lochblende 27 eingeführt werden kann) in gewissem Umfang verbogen werden, so daß durch- eine solche Feineinstellung ein Optimum hinsichtlich der Fensterbelastung und der Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen zu erzielen ist.
• In den F i g. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform einer zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen vorgesehenen Wellenfalle gezeigt, wobei die Figuren nur den Röhrenteil mit dem äußeren Hohlraumresonator zeigen. Es sind zwei kastenförmige metallische Teile 38 und 42 vorgesehen, und zwar ein mit dem äußeren Hohlraumresonator 39 über die Wellenfallenkopplungsöffnung 41 gekoppelter innerer kastenförmiger Teil 38 und ein diesen enthaltender äußerer kastenförmiger Teil 42. Die kastenförmigen Teile 38, 42 sind über eine offene Seitenwandung des inneren kastenförmigen Teils miteinander gekoppelt. Die horizontale Länge des inneren kastenförmigen Teils 38 ist etwa 2/4 (A = mittlere Betriebswellenlänge). Der äußere kastenförmige Teil 42 ist einerseits an dem äußeren Hohlraumresonator 39, andererseits an dem Hohlleiteraußenflansch 28 angeschweißt. Eine Widerstandsplatte 43 ist fest in dem äußeren kastenförmigen Teil vorgesehen, und zwar ungefähr in einem Abstand von A14 von dem Hohlleiteranschlußflansch 28.
• Die Widerstandsplatte wird dadurch befestigt, daß die Seitenwandungen des äußeren kastenförmigen Teils 42 gegen die Widerstandsplatte gepreßt werden, während der äußere kastenförmige Teil angeschweißt wird. Die beiden kastenförmigen Teile bilden einen gekrümmten Weg zwischen der Wellenfallenkopplungsöffnung 41 im äußeren Hohlraumresonator 39 und der Widerstandsplatte 43.
• Mit 37 ist wieder ein im äußeren Hohlraumresonator angeordneter U-förmiger Metallbügel bezeich--net.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Reflexklystron mit einem inneren evakuierten und einem äußeren nicht evakuierten Hohlraumresonator, der, von dem inneren Hohlraumresonator durch ein vakuumdichtes Koppelfenster getrennt, durch ein in den Hohlraumresonator eintauchendes metallisches Abstimmglied kapazitiv abstimmbar und mit einer Wellenfalle zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungsformen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Wellenfalle eine an sich bekannte Wellenfalle mit Widerstandsmaterial dient, die mit dem äußeren Hohlraumresonator über eine im Bereich des Abstimmgliedes und dem Abstinunglied gegenüber vorgesehene Kopplungsöffnung (Wellenfallenkopplungsöffnung) gekoppelt ist.
2. 2. Reflexklystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfallenkopplungsöffnung dem freien Ende eines in den äußeren Hohlraumresonator eintauchenden zylindrischen Abstimmgliedes koaxial gegenüberliegt. 3. Reflexklystron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial der Wellenfalle in Form eines plattenförmigen Teils (Widerstandsplatte) ungefähr ein Viertel der mittleren Betriebswellenlänge vor dem (von der Wellenfallenkopplungsöffnung abliegenden) kurzgeschlossenen Ende der Wellenfalle angeordnet ist. 4. Reflexklystron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfalle von einem kastenförmigen metallischen Teil gebildet wird, dessen Seitenwandungen so mit Schlitzen versehen sind ' daß die Widerstandsplatte in das Innere des kastenförmigen Teils einführbar ist (F i g. 1 und 2). 5. Reflexklystron nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfalle von zwei kastenförinigen metallischen Teilen, einem mit dem äußeren Hohlraumresonator über die Wellenfallenkopplungsöffnung gekoppelten inneren kastenförmigen Teil und einem diesen enthaltenden äußeren kastenförmigen Teil, gebildet wird, die ihrerseits über eine offene Seitenwandung des inneren kastenförmigen Teils miteinander gekoppelt sind, und daß die Widerstandsplatte im äußeren kastenförmigen Teil hinter der der vorgenannten offenen Seitenwandung gegenüberliegenden Seitenwandung des inneren kastenförmigen Teils angeordnet ist (F i g. 3 und 4). 6. Reflexklystron nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Hohlraumresonator vor dem den äußeren Hohlraumresonator mit dem inneren Hohlraumresonator verbindenden vakuumdichten Koppelfenster ein U-förmiger Metallbügel angeordnet ist, der mit seinen Enden an der Wandung des äußeren Hohlraumresonators befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 644 889, 2 789 250, 2 798 184, 2 806 977.