DE1491386B2 - Klystronröhre mit einem abstimmbaren Hohlraumresonator Ami·. N.V. Philips' GtoetVsmpeniabtitfcen, Eindhoven (Niederlande) - Google Patents

Description

Die Erfindung beziett sich r-jf eine Klystronröhre, wie näher im Oberbegriff des Patentansprchs 1 beschrieben.

Die Erfindunggeht von folgendem Stand der Technik aus: Wellenfallen, die λ/4-Tiefe bzw. -Länge aufweisen und Kurschlußschieber sind aus der britischen Patentschrift 635 000, dem deutschen Gebrauchsmu- «ter 1704 562 und der deutschen Anmeldung S 11 595 VIIIa/29a⁴ (bekanntgemacht 15. 5. 52) bekannt.

Eine Abstimm vorrichtung für ein Klystron mit Kurschlußschiebern zeigt die britische Patentschrift 756 236, mit einem in den Resonatorraum eines 8-•lm-Klystrons hineinragenden Kupferdraht die Fig. 1 der Literaturstelle »Proceedings of the IRE« Febr. 1958, Seite 430.

Ein Reflexklystron für 2,5 mm Wellenlänge ist in »Philips' Technische Rundschau« 1959/60, Nr. 8/X, Seite 224 beschrieben. Bei dieser Anordnung ist der Resonatorraum zwischen zwei axial zueinander liegenden Anpassungstransformatoren angeordnet, die tu zwei ebenfalls axial hierzu liegenden Wellenleitern führen. Der eine als Ausgangswellenleiter dienende Wellenleiter ist am Ende offen, der andere Wellenleiter ist am Ende mit einem bewegbaren Kurschlußfchieber abgeschlossen. Der Elektronenstrahl durchläuft senkrecht zur genannten axialen Richtung der Anordnung den Resonatorraunt, Eine Abstimmung dieser Anordnung ist neben der durch den KurzschluÖschieber durch Änderung der Wandungsab* stände im Resonatomum und gleichzeitig in den Räumen der beiden Anpassungstransformatoren in der Richtung des Elektronenstrahls möglich. Diese bekannte Konstruktion ist aus mechanischen Gründen für Wellenlängen unterhalb 2,5 mm nicht mehr herstellbar,

Die USA.'Patentschrif12 807 746 zeigt schließlich

ein Klystron, dessen Resonatorraum /wischen zwei Wellenleitern angewdnet ist. die zueinander ähnlich der Anordnung aus »Philips* Technische Rundschau« axial ausgerichtet sind und bei der der Elektronen-

s strahl ebenfalls senkrecht zu dieser axiaJen Richtung die Anordnung durchläuft. Der eine als Ausgangswellenleiter dienende Wellenleiter Ut am Ende offen, während der andere Wellenleiter am Ende durch einen Wellenfallen aufweisenden Kurzscblußschieber

" verschlossen ist. Neben dem KurzschluCschieber besteht keine weitere Möglichkeit der Abstimmung. Im Resonatorraum selbst wird der Elektronenstrahl noch durch eine zentrisch angeordnete Triftstrecke geführt, so daß sich praktisch zwei Wechselwirkungsspalte er-

»5 geben. Ferner wirken die Teile zwischen den eigentlichen Wellenleitereingüngen und den Wechselwirkungsspalten mindestens teilweise als Anpassungstransformatoren, die wegen der komplizierten und damit aufwendigen unsymmetrischen Ausführung

»o schwer vorherberechenbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Klystron der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Hohlraumresonator auch noch bei Wellenlängen kürzer als 2,5 mm direkt und nicht über einen Wellenleiter mit

»5 Kurschlußschieber abstimmbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch Maßnahmen, wie sie im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschrieben sind. In weiterer Ausgestaltung der ürfindung. nämlich, um zu verhindern, daß die Hochfrequenz-

schwingungen durch den Trennspalt nach außen den Resonatorraum verlassen können, können die im Patentanspruch 2 angegebenen Maßnahmen getroffen werden.

Durch die Erfindung ist ein abstimmbarer Hohl-

raumresonator gezeigt, der keine nach innen in den Hohlraum hervorspringenden Teile aufweist, daher sehr einfach in der Bauart ist und daher auch für die Verwendung bei sehr kleinen Wellenlängen, z. B. zwischen 0.5 bis 1 mm, überhaupt herstellbar ist.

Ein derartiger rechteckiger Hohlraumresonator kann in der Längsrichtung (z-Richtung) zwei oder mehrere Halbweiien lang sein, auch kann seine Breite (y-Richtung) eine oder mehrere Halbwellen betragen. Die Höhe (j-Richtung) des Hohlraumresonators, das

ist die Richtung, in der der Resonator vom Elektronenstrahl durchlaufen wird, ist normalerweise geringer als die Strecke, die ein Elektron des Elektronenstrahls während einer Halbperiode zurücklegt. Ein derartiger Hohlraumresonator wird somit in dem

r£_llmn-Schwingungsmodus angeregt. Eine günstige Bauart ergibt sich, wenn m == 1 und η = 2 sind. Dann wird der Hohlraumresonator in dem r£_1)l2-Modus angeregt. Dieser Hohlraumresonator kann mit mechanischen Mitteln um einige Prozent in der Frequenz, bezogen auf die Mittenfrequenz, abgestimmt werden. Im allgemeinen wird der Teilresonator, der in dem bewegbaren Körper ausgespart ist, eine Tiefe von einer Viertelwelle haben. Es ist jedoch auch möglich, eine Tiefe von jeitter^rtehiwslle + «-mal eine Halb*

welle zu wlntlnY

Der Trertnspalt veränderbarer Breite muß stets an einer Stelle liegen, an der der Strom in der ^-Richtung Null ist. Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel

«3 an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Klystronröhre mit einem abstimmbaren Hohlraurnreso»

natur nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang tier Linie U-JI in Fig. t,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Unie JIl-IlI in

Fig. 4 ein Diagramm mit dem Verlauf d«ss elektrischen Feldes und des Stromes in dem Hohlraumresonator.

In Fig. I bezeichnet I einen rechteckigen Hohlraumresonator, der an einem Ende durch einen durch die beiden Zwischenwände 2 (siehe Fig. 3} gebildeten Koppelschlttz 3 mit dem am Ausgang des Hohlraumresonators 1 angeschlossenen Wellenleiter 4 verbunden ist. Der Wellenleiter 4 ist durch ein Glimmerfenster 5 luftdicht verschlossen. In einem Abstand von etwa einer Viertelwellenlänge (A/4) von dem Koppelschlitz 3 sind Bohrungen 6 und 6' in der Wandung des Hohlraumresonators 1 und damit im unbewegbaren Körper 18 dieses Hohlraumresonators 1 angeordnet, durch welche ein geschwindigkeitsmoduiierter Elektronenstrahl in Richtung der Pfeile 7 und damit in der .v-Richtung des Hohlraumresonator 1 durchlaufen kann. Die Abmessung in der .v-Richtung stellt die Höhe des Hohlraumresonators 1 dar. Die Breite des Hohlraumresonators 1 liegt in der y-Richtung und kann eine oder mehrere Halbwellen betragen. Die Länge des Hohlraumresonators 1 liegt in der c-Richtung und beträgt mindestens zwei Halbwellenlängen.

Aus F i g. 4, Kurve 16, ist ersichtlich, daß die Bohrungen 6 und 6' annähernd an der Stelle einer Maximums der Feldstärke angeordnet sind. Diese FeIdstärkemaxima decken sich mit den Stromnulldurchgängen des in der z-Richtung verlaufenden Stromes in dem Hohlraumresonator 1, wie aus Kurve 17 ersichtlich ist.

An der Stelle eines derartigen Stromnulldurchganges verringert ein dort angeordneter Trennspalt 8 in der Wandung des Hohlraumresonators 1 nicht dessen Güte. Dieser Trennspalt 8 ist durch eine Bewegung des metallenen Körpers 10, in dem ein Teilresonator 9 des Hohlraumresonators 1 ausgespart ist. veränderbar. Dieser Körper 10 ist mit einem Lötwerkstoff 12 an einem Saphirstab Il befestigt. Der Saphirstab 11 kann Über einen metallenen Körper 13 in der Längsachse des Hohlraumresonator« 1 verschoben wer-

S den. Der Körper 13 ist an einer nicht dargestellten Membrane befestigt, die den Vakuumraura verschließt.

Um zu \ ermeiden, daß die Hochfrequenzschwingungen durch den Trennspalt 8 den Hohlraumresona-

» tor 1 verlassen, sind parallel zur größeren Rechteckseite des Hohlleiterquerschnittes neben dem TeUresonator9 Nuten 14 und 14' in dem Körper 10 angeordnet. Der Körper 10 ist durch eine Leitung 15, die in einer Nut des Saphirstabs 11 angeordnet ist,

elektrisch leitend mit dem Körper 13 verbunden. Durch Änderung der Breite des Trennspaltes 8 kann der Hohlraumresonator 1 um etwa S % in der Frequenz verstimmt werden, ohne daß der Gütefaktor Q des Hohlraumresonators 1 sich störend ändert.

Die verschiedenen Metallteile nach Fig. 1 sind vorzugsweise durch Diffus^:-:>n miteinander verbunden. Bei einem Hohlraumresonator 1 nach der Erfindung für eine Wellenlänge von 0,8 mm beträgt die Höhe (je-Richtung) Ü, 15 mm, während die Breite des Trenn-

^a5 spaltes 8 zwischen 0 und 90μπι veränderbar ist. Es wird dabei eine Verstimmung des Resonators um 5 % in der Frequenz erhalten. Die Metallteile bestehen aus Rotkupfer. Der Durchmesser des bewegbaren Körpers 10 beträgt 2 mm, die Nuten 14 und 14' in dem Körper 10 sind 0,1 mm tief und 0,2 mm breit, und die Mittellinien dieser Nuten 14 und 14' liegen in einem Abstand von 0,3 mm von der Mittellinie des Teilresonaiors 9.

Der Hohlraumresonator 1 ist auf die 12. Harmonisehe der Geschwindigkeitsmodulationsfrequenz des Elektronenstrahls abgestimmt. Der Hohlraumresonator 1 wird in dem TE_n,,-Schwingungsmodus angeregt. Für noch kürzere Weilen kann gegebenenfalls der TE₀₁₃ oder TE₀₂₃-Modus verwendet werden, d. h.

die Abmessungen des Hohlraumresonators können größer ausgebildet werden, wodurch er mechanisch leichter herstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Klystranröhre mit einem abstimmbaren Hohlraumresonator, tier von einem Elektronenstrahl durchlaufen und mit einem Wellenleiter verbunden ist und aus einem leitenden Körper und einem gegenüber diesem Körper zwecks Abstimmung senkrecht zum Elektronenstrahl bewegbaren leitenden Körper gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator (1) rechteckigen Querschnitt aufweist, sich senkrecht zur Richtung des Elektronenstrahls und in den bewegbaren Körper (10) um {Zn + 1)λ/4 al« TeUresonator (9) hinein erstreckt und der Trennspalt (8) zwischen den beiden den Hohlraumresonator (1) bildenden Körpern (18, 10) von dem an den Wellenleiter gekoppelten Ende einen Abstand von (Im+ I)XIA aufweist, wobei η die Werte ü, 1,2... und m die Werte 1, 2, 3... annehmen kann.

2. Klystronröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß iler bewegbare Körper (10) zwei parallel zur größeren Rechteckseite des Hohlleiterquerschnittes verlaufende als Wellenfalle wirkende Nuten (14, 14') aufweist.