DE1541027C2

DE1541027C2 - Mehrkammerklystron

Info

Publication number: DE1541027C2
Application number: DE19661541027
Authority: DE
Inventors: Enzio Dipl-Ing Demmel
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1966-12-24
Filing date: 1966-12-24
Publication date: 1970-08-20
Also published as: US3509412A; NL6717628A; GB1213465A; DE1541027B1; ES348536A1; FR1549049A; BE708492A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrkammerklystron, bei dem der Elektronenstrahl einen rohrförmigen metallischen Teil (Hohlleiter) durchsetzt, der in den Kammern zur Bildung der Wechselwirkungsspalte unterbrochen ist und dessen die Wechselwirkungsspalte begrenzende Enden zumindest zum Teil mit von den Wechselwirkungsspalten ausgehenden, parallel zur Hohlleiierachse (Röhrenachse) verlaufenden Schlitzen versehen sind.

Mehrkammerklystrons sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Es ist auch bekannt, daß derartige Klystrons nicht nur auf einer Frequenz, der sogenannten Grundmode, arbeiten, sondern unter gewissen Voraussetzungen gleichzeitig auf mehreren anderen Frequenzen schwingen, wodurch das gewünschte Betriebsverhalten mitunter ganz erheblich gestört wird. So wurde bei einem Mehrkammerklystron in einer impulsmodulierten Verstärkeranordnung festgestellt, daß in einem bestimmten Bereich der Strahlspannung das Ausgangssignal des Klystrons erheblich verzerrt wurde und zum Teil zusammenbrach. Es wurde festgestellt, daß die Verzerrungen des Ausgangssigrials durch das Auftreten einer selbsterregten Schwingung verursacht werden, die z. B. bei 8000 MHz lag, während das Klystron bei einer Frequenz von etwa 3000 MHz betrieben wurde. Das Auftreten dieser selbsterregten Schwingung setzt voraus, daß mindestens zwei der Klystronkammern dieselbe Schwingungsmode auf nahe benachbarten Frequenzen aufweisen, sowie das Vorhandensein einer ausreichenden Rückkopplung zwischen den beteiligten Kammern, die z.B. durch die H_u-Mode in dem die Kammern verbindenden Hohlleiter gegeben sein kann.

Es ist bekannt, derartige Schwingungen durch Verstimmen einer oder mehrerer der beteiligten Kammern zu unterdrücken, z. B. durch Verschieben einer Membrane. Derartige Maßnahmen beeinflussen aber gleichzeitig auch die gewünschte Mode, so daß sie nur einen begrenzten Wert besitzen.

Es ist weiterhin aus der brittischen Patentschrift 998 592 bekannt, die in die. Wechselwirkungsräume hineinragenden Hohlleiterenden mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Schlitzen gleicher Tiefe zu versehen. Diese Anordnung wird in der Fachwelt als Kronenschneide bezeichnet. Sie dient der Unterdrückung des sogenannten Multipactoreffekts, also einer Entladungsmode, die die gleiche Frequenz wie die von der Röhre verstärkte Frequenz besitzt. Wie aber eingangs ausgeführt, soll durch den Gegenstand nach der Erfindung eine Mode ζ. Β. höherer Frequenz unterdrückt werden.

Durch die Erfindung werden die obengenannten Nachteile vermieden. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß eine selektive Beeinflussung der störenden Moden dadurch möglich ist, daß man die azimutale Abhängigkeit ihrer das Feld und den Wandstrom beschreibenden Größen ausnutzt. Zur Unterdrückung selbsterregter Störschwingungen bei einem Mehrkammerklystron der eingangs genannten Art schlägt die Erfindung vor, die Länge der Schlitze so zu wählen, daß Störschwingungen, deren Frequenz(en) ober- oder unterhalb der Betriebsfrequenz liegt (liegen) und die ansonsten durch Rückkopplung zwischen den Kammern und Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl anfachbar sind, weitgehend unterdrückt sind.

Durch diese Maßnahme werden die Slörmodcn in einem von den Abmessungen der. vorgesehenen Schlitze abhängigen Umfang induktiv belastet und zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben, so daß es auf Grund des so erreichten Frequenzunterschiedes der beteiligten Moden nicht mehr zur Selbsterregung kommen kann. Außerdem wurde festgestellt, daß dadurch die Störmoden nicht nur zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben werden, sondern auch in ihrer Amplitude bedämpft werden. Durch die Maßnähme nach der Erfindung wird die im Klystron genutzte Mode weder in ihrer Frequenz noch in ihrer Koppeleigenschäft wesentlich beeinflußt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mindestens an einem der die Wechselwirkungsspalte begrenzenden Enden des Hohlleiters mehrere Schlitze gleicher oder unterschiedlicher Länge um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sein. Auch können an dem einen Ende eines Hohlleiterzwischenabschnitts angeordnete Schlitze um 90° gegen an dem anderen Ende desselben Hohlleiterzwischenabschnitts angeordnete Schlitze versetzt liegen. Es ist nach der Erfindung auch möglich, an den beiden in einer Kammer einander gegenüberliegenden Enden des Hohlleiters Schlitze anzuordnen, die gegeneinander um 90° versetzt liegen. Bei allen diesen Anordnungen kann die Schlitzbreite klein gegen die transversalen Abmessungen des Hohlleiters sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilabschnitt eines Mehrkammerklystrons,

Fig. 2a und 2b Ansichten von geschlitzten Hohlleiterenden. ; ,-■-

In Fig. 1 ist mit 1 ein in seinem Innern einen Elektronenstrahl führender Hohlleiter bezeichnet. Dieser ist in den Kammern 2 unterbrochen, damit der Elektronenstrahl über in.den Spalten 3 wirksame elektrische Hochfrequenzfelder beeinflußt werden kann. Die beiden Enden 4 und 5 des Hohlleiters liegen in der einen Kammer 2 und bilden mit dieser zusammen ein resonanzfähiges Gebilde. Der Hohlleiter 1 bildet die Verbindung zu der nächsten Kammer 2. Diese Verbindung ist bei 6 gestrichelt angedeutet, wobei hier z. B. eine weitere Kammer 2 angeordnet sein kann. Die Einkoppel- bzw. Auskoppelvorrichtungen der Kammern 2 sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte rotationssymmetrische Ausführungsbeispiel beschränkt; sie kann auch bei anderen Hohlleiter- und Kammerquerschnitten angewendet werden.

Ein wie vorstehend beschriebenes Doppelkammer-. system kann in einem bestimmten Bereich der Strahlspannung, auf einer störenden Mode in Resonanz kommen. Das Auftreten einer solchen Störschwingung kann erfindungsgemäß dadurch verhindert werden, daß in den Enden 4 und 5 des Hohlleiters 1 Schlitze 7 vorgesehen werden, die eine induktive Belastung für die störende Mode darstellen und als kurzgeschlossene Stichleitungen für die störende Mode angesehen werden können.

Die Schlitze 7 können — wie gezeigt — gegeneinander um 90° versetzt angeordnet sein; auch können die am oberen Ende 5 des Hohlleiterzwischenabschnitts 8 vorgesehenen Schlitze 7 gegenüber den Schlitzen 9 am unteren Ende 11 des Hohlleiterzwischenabschnitts 8 um 90° versetzt angeordnet

sein (bei diesem Beispiel ist angenommen, daß keine weitere Kammer 2 zwischengeschaltet ist).

Mit 12 ist das in die eine Kammer 2 hineinragende Ende des nächsten Abschnitts des Hohlleiters 1 bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Enden 4 und 5 des Hohlleiters 1, die je zwei Schlitze 7 aufweisen, die rechtwinklig zueinander liegen und damit zwei räumlich um 90° zueinander versetzte Störmoden zu unterdrücken gestatten.

Der Hohlleiter 1 muß nicht mit zwei Enden in eine Kammer 2 hineinragen. Es ist auch möglich, daß das eine Ende stirnseitig in der gleichen Ebene liegt wie die zugehörige Stirnfläche (in F i g. 1 mit 10 bezeichnet) der Kammer. Die Unterdrückung der störenden Moden muß dann an dem verbleibenden anderen Ende durch Anbringen entsprechender Schlitze erfolgen.

Die Schlitzbreite soll klein gegen die transversalen Abmessungen des Hohlleiters 1 sein, d. h., bei rota- ao tionssymmetrischer Ausführung des Hohlleiters 1 soll die Schlitzbreite klein gegen den Durchmesser des Hohlleiters sein, damit die Grundmode bzw. die gewünschte Mode möglichst wenig beeinflußt wird.

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Claims

Patentansprüche:

1. Mehrkammerklystron, bei dem der Elektronenstrahl einen rohrförmigen metallischen Teil (Hohlleiter) durchsetzt, der in den Kammern zur Bildung der Wechselwirkungsspalte unterbrochen ist und dessen die Wechselwirkungsspalte begrenzende Enden zumindest zum Teil mit von den Wechselwirkungsspalten ausgehenden, parallel zur Hohlleiterachse (Röhrenachse) verlaufenden Schlitzen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schlitze (7, 9) so gewählt ist, daß Störschwingungen, deren Frequenz(en) ober- oder unterhalb der Betriebsfrequenz liegt (liegen) und die ansonsten durch Rückkopplung zwischen den Kammern (2) und Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl anfachbar sind, weitgehend unterdrückt sind.

2. Mehrkammerklystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einem der die Wechselwirkungsspalte (3) begrenzenden Enden (4, 5 bzw. 11, 12) des Hohlleiters (1) mehrere Schlitze (7 bzw. 9) gleicher oder unterschiedlicher Länge um 90° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

3. Mehrkammerklystron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende (5) eines Hohlleiterzwischenabschnitts (8) angeordnete Schlitze (7) um 90° gegen an dem anderen Ende (11) desselben Hohlleiterzwischenabschnitts (8) angeordnete Schlitze (9) versetzt liegen.

4. Mehrkammerklystron nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden in einer Kammer (2) einander gegenüberliegenden Enden (4, 5) des Hohlleiters (1) Schlitze (7) angeordnet sind, die gegeneinander um 90° versetzt liegen.

5. Mehrkammerklystron nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite klein gegen die transversalen Abmessungen des Hohlleiters (11 ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen