DE2010480A1

DE2010480A1 - High performance klystron

Info

Publication number: DE2010480A1
Application number: DE19702010480
Authority: DE
Inventors: Hannsjörg Dipl.-Phys. 8000 München; Heynisch Hinrich Dipl.-Phys. Dr. 8032 Gräfelfing Bittorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-05
Filing date: 1970-03-05
Publication date: 1971-09-23
Also published as: US3688152A; GB1327679A; DE2010480C3; DE2010480B2; FR2084165A5

Description

SIEMSNS AKTTJBNGBSELLSGHAIT ■ München 2, den 0 5. MRZ. 1970SIEMSNS AKTTJBNGBSELLSGHAIT ■ Munich 2, March 0 5. 1970

Berlin und München WittelsbacherplataBerlin and Munich Wittelsbacherplata

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Klystron hoher LeistungHigh performance klystron

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klystron hoher Leistung, insbesondere für Fernsehübertragung, mit einem Slektronenstrahlerzeugungssystem, einer Anzahl von einem gebündeltygeführten Elektronenstrahl durchsetzten Resonatorkammern.und einem Elektronenstrahlauffänger . ä The present invention relates to a high-power klystron, in particular for television transmission, with a slectron beam generating system, a number of resonator chambers through which a bundled electron beam passes, and an electron beam collector. Ä

Hochleistüngsklystrons werden bevorzugt im UHF-Bereich zur Übertragung von Fernsehsendungen eingesetzt, wobei es in diesem Bereich hauptsächlich auf hohe Übertragungsqualitäten ankommt. Um diesen hohen Anforderungen, insbesondere an die Linearität der Verstärkung, nachzukommen, muß man Klystrons für Fernsehzwecke, mit einer Strahlperveanz des Elektronenstrahls betreiben, die kleiner ist als 2 (man vergleiche hierzu "Rundfunktechnische Mitteilungen", Band 12, 1968, Heft 6, Seiten 262 bis 268, sowie "NTZ" 1966, Heft 6, Seite 365 ff). Der Grund hierfür ist die hohe (lediglich positive) elektronische Belastung der iHigh-performance klystrons are preferred in the UHF range used for the transmission of television broadcasts, where it is mainly a matter of high transmission quality in this area. To meet these high demands, in particular To comply with the linearity of the gain, one must use klystrons for television purposes, with a beam permeance of the electron beam that is smaller than 2 (compare "Rundfunktechnische Mitteilungen", Volume 12, 1968, No. 6, pages 262 to 268, and "NTZ" 1966, No. 6, page 365 ff). The reason for this is that high (only positive) electronic load on the i

Resonatoren durch den Elektronenstrahl. Dabei wird weiter- ^ hin,angegeben, daß zur Erzielung der Fernsähqualitäten die Güten der Resonatoren im wesentlichen durch die externen Belastungen bestimmt sein sollen.Resonators through the electron beam. It continues- ^ out, indicated that to achieve the television quality The quality of the resonators should essentially be determined by the external loads.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Klystrons für Fernsehzwecke wi^ä gemäß vorliegender Erfindung bei einem Klystron hoher Leistung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, daß die Perveanz des vorzugsweise als Hohlstrahl ausgebildeten Elektronenstrahls größer ist als 3 und daß die Wechselwirkungsstrecken durch Vorsehen von an sich bekannten Verzögerungsleitungsähnlichen Strukturen in;^;den Resonator-In contrast to these known klystrons for television purposes, it is proposed according to the present invention for a high-power klystron of the type mentioned at the beginning that the perversion of the electron beam, which is preferably designed as a hollow beam, is greater than 3 and that the interaction paths are provided by the provision of delay line-like structures known per se in; ^; the resonator

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Mtr/Bi - 2 -Mtr / Bi - 2 -

kammern als Abschnitte mit ausgedehnter V/echselv/irkung (extended interaction) ausgebildet sind.chambers are designed as sections with extended interaction.

Klystrons mit ausgedehnter Wechse.lv/irkimg, sogenannte "Extended-Interaction-Klystrons", sind an sich bereits bekannt, doch wurden auch sie bisher mit Perveanzen kleiner 2 betrieben (man vergleiche hierzu "IRE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES", Januar 1961, Seiten 44 bis 55, insbesondere Seite 49, linke Spalte unten).Klystrons with extensive changes. Lv/irkimg, so-called "Extended Interaction Klystrons" are in themselves already known, but so far they too have been operated with perveances smaller than 2 (compare "IRE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES ", January 1961, pages 44 to 55, in particular page 49, left column below).

Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß in einem Resonanzkreis mit verteilter oder ausgedehnter V/echselv/irkung die elektronische Belastung stark von der Strahlgeschv/indigkeit abhängt. Bei geeigneter Wahl der Strahlgeschv/indigkeit kann die elektronische Belastung annähernd au Null gemacht werden. Hies gilt auch für Perveanzen, die größer sind als 2 (d.h. 2 * 10 :/V⁵'²). Es hat sich gezeigt, daß die Perveanz nur dadurch begrenzt ist, daß der mittlere geometrische Abstand zv/eier aufeinanderfolgender Resonatoren eine Viertelplasmawellenlänge sein muß, und dabei die besagten Kreise noch ausreichend hochfrequenzmäßig entkoppelt sind.The present invention is based on the knowledge that the electronic load in a resonance circuit with distributed or extended mutual effect depends strongly on the beam velocity. With a suitable choice of the beam velocity, the electronic load can be made almost zero. This also applies to perveances that are greater than 2 (ie 2 * 10: / V ⁵ ' ² ). It has been shown that the perveance is only limited by the fact that the mean geometric spacing of two successive resonators must be a quarter plasma wavelength, and the said circles are still sufficiently high-frequency decoupled.

Anhand des in der Figur der Zeichnung schematisch dargestellten Äusführungebeispiels soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert v/erden.With the aid of the embodiment example shown schematically in the figure of the drawing, the invention is intended below explained in more detail with further features.

Vom Elektronenstrahlerzeugungssystem 1, bestehend aus einer ringförmigen Kathode 2, einer Yfehnelt-Elektrode 3 und einer vorzugsweise als Modulationsanode ausgebildeten Zuganode 4 v/ird ein hochperveanter Elektronenhohlstrahl 18 erzeugt, der nach Durchsetzen der Resonatorkaramern 5 und 6 in einen mit Kühlplatten 7 versehenen Elektronenstrahlauffänger 8 gelangt. Zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls 18 sind geeignet angeordnete und bemessene Elektromagnete 9 vorgesehen, wobei die gesamte Magnetanordnung vorzugsweise zwischen Polplatten 10 angeordnet ist.From the electron gun 1, consisting of an annular cathode 2, a Yfehnelt electrode 3 and a pulling anode 4, which is preferably designed as a modulation anode, is a high-performance hollow electron beam 18 generated, which after enforcing the resonator caramers 5 and 6 arrives in an electron beam collector 8 provided with cooling plates 7. For bundled guidance of the electron beam 18 suitably arranged and dimensioned electromagnets 9 are provided, the entire magnet arrangement preferably is arranged between pole plates 10.

10 98 39/0752 ^ΒΛΡ ORIGINAL 10 98 39/0752 ^ΒΛΡ ORIGINAL

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Das Ausführungsbeispiel nach der Figur zeigt ein i?ünfkammerklystron, wobei der Einfachheit halber die entsprechend den Resonatorkaniinern 5 aufgebauten Kammern zwei und drei nicht mit eingezeichnet sind. Die fünfte Resonatorkammer 6 weicht etwas vom Aufbau der vorhergehenden Resonatorkammerη 5 ab, um eine optimale Anpassung an die hier vorliegende reduzierte Elektronenstrahlgeschwindigkeit zu schaffen. In den Resonatorkammern sind wendeIförrnige Verzögerungsstrukturen 11 und 12 vorgesehen, um anstelle der üblichen schmalbandigen Wechselwirkung zwischen dem Strahl und Wechselwirkungsspalten eine breitbandige ausgedehnte Wechselwirkungszone entsprechend der sogenannten "extended interaction" zu bilden.The embodiment according to the figure shows an i? Ünfkammerklystron, for the sake of simplicity, the chambers constructed corresponding to the resonator tubes 5 are two and three are not shown. The fifth resonator chamber 6 differs somewhat from the structure of the previous one Resonatorkammerη 5 from in order to optimally adapt to the reduced electron beam velocity present here to accomplish. In the resonator chambers there are reversible ones Delay structures 11 and 12 are provided to instead the usual narrow-band interaction between the beam and interaction columns a broad-band extended one To form interaction zone according to the so-called "extended interaction".

Zur Verhinderung von störenden Rückwärtswellen auf den Verzögerungsabschnitten 11 und 12 sind nicht dargestellte an sich bekannte Maßnahmen vorgesehen.- Die Verzögerungsstrukturen 11 und 12 sind mit den. Innenleitern 13, 14 und von Koaxial-Auskopplungsteilen verbunden, die jeweils durch. Keramikfenster 16 und 17 gegen das im Innern der Resonatorkammern vorliegende Vakuum abgeschlossen sind.To prevent disturbing back waves on the Delay sections 11 and 12, not shown, measures known per se are provided. The delay structures 11 and 12 are with the. Inner conductors 13, 14 and connected by coaxial decoupling parts, each through. Ceramic windows 16 and 17 are sealed against the vacuum present inside the resonator chambers.

1 Figur1 figure

1 Patentanspruch1 claim

badbath

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Claims

Claim

High power klystron, especially for television broadcasting, with an electron beam diffraction system, of a number of a bundled guided electron beam penetrated through resonator chambers and an electron beam collector, thereby characterized that the perveance of the preferential designed as a hollow electron beam is greater than 3 and that the alternating pathways by provision of well-known delay line-like structures in the resonator chambers as sections with extensive interaction are trained.

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