DE2536376B2

DE2536376B2 - Klystron

Info

Publication number: DE2536376B2
Application number: DE2536376A
Authority: DE
Inventors: Christopher John Coton Cambridge Edgcombe (Grossbritannien)
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1975-05-07
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1978-09-07
Also published as: NL7604844A; DE2536376C3; FR2310627A1; DE2536376A1; US4049995A; FR2310627B1; GB1485333A

Description

Die Erfindung betrifft ein Klystron, dessen Hohlraumresonator^) mit Triftelektroden versehen ist (sind), die durch zwei sich gegenüberliegende Wände in das Hohlrauminnere eintreten und derart zueinander axial ausgerichtet: sind, daß sich zwischen ihnen ein Spalt bildet, und dessen Hohlraumresonator (en) ferner Mittel zur Erniedrigung der Kapazität des Spaltes aufweist (aufweisen). Bei einem bekannten Klystron dieser Art (AT-PS 2 82 005) soll die wirksame .Spaltkapazität zur Erhöhung des Frequenzdurchstimmbereiches und zur Verbesserung der Güte bei gleichbleibenden Kopplungseigenschaften, d. h. ohne Vergrößerung des HF-Spaltes dadurch herabgesetzt werden, daß zumindest eine der beiden Triftelektroden teilweise mit einer besonderen, induktiv wirkenden, prismatischen oder zylindrischen Verlängerungselektrode umgeben ist, die wenigstens teilweise im Resonatorraum liegt und ohne Spaltbildung mit der Resonatorwand und der betreffenden Triftelektrode in Berührung steht. Der im Sinn einer Kapazitätserhöhung wirksame Einfluß dieser Verlängerungselektrode(n) soll dabei durch deren induktive Wirkung kompensiert werden.

Bei praktischen Versuchen mit Klystronkammern, bei denen die in der AT-PS 2 82 005 vorgeschlagenen Maßnahmen durchgeführt waren, hat sich jedoch gezeigt, daß die beabsichtigte Verbesserung des Frequenzdurchstimmbereiches mit einem Absinken der oberen Grenzfrequenz verbunden ist, wie dies auch bei einer zu einer Vergrößerung der Spalt-Streukapazitäten führenden Verkleinerung der Spaltweite auftritt.

Andererseits ist eine derartige Verkleinerung der Spaltweite zwischen den Enden der Triftelektroden in vielen Fällen wünschenswert, weil sie zu einer Verbesserung des Spalt-Kopplungsfaktors β und zu einer hinsichtlich der Modulation verbesserten Effektivität der am Spalt abfallenden Spannung führt; doch waren bisher entsprechenden Maßnahmen durch das obere bereits erwähnte Absinken der oberen Grenzfrequenz des Klystrons enge Grenzen gesetzt.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Klystron der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art so auszubilden, daß der Spalt zwischen den Enden der Triftelektroden gegenüber bekannten Klystronanordnungen erheblich verringert werden kann, ohne daß es zu einem Absinken der oberen Resonanzfrequenz kommt

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Mittel darin bestehen, daß mindestens eine Wand des (der) Hohlraumresonators (Hohlraumresonatoren) im Bereich des Durchtritts einer Triftelektrode derart nach außen gewölbt ist, daß der Abstand zwischen der Wandoberfläche in diesem Bereich und dem Ende der gegenüberliegenden Triftelektrode größer ist als der Abstand, der vom Durchtrittsbereich der Triftelektrode weiter entfernten Bereiche der Wandoberfläche des (der) Hohlraumresonators (Hohlraumresonatoren) und dem Ende der gegenüberliegenden Triftelektrode.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich, die Streukapazität der der nach außen gewölbten Wand gegenüberliegenden Triftelektrode bezüglich dieser Wand erheblich zu vermindern, wodurch sich bei gleichbleibender oberer Grenzfrequenz eine wesentlich kleinere Spaltbreite erzielen läßt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß sie unabhängig davon Verwendung finden kann, ob es sich bei dem betreffenden Klystron um ein Klystron mit äußerem Hohlraum handelt oder ob ein einstückig ausgebildeter Hohlraum vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 den herkömmlichen Aufbau des Hohlraumresonatorbereichs eines Klystrons und

Fig. 2 den Resonanzhohlraum eines Klystrons gemäß der Erfindung.

Gemäß F i g. 1 wird ein Teil des Hohlraumresonators des Klystrons durch die Endwände 1 und 2 gebildet, die durch ein keramisches Rohr 3 voneinander getrennt sind. Ein Triftrohr 4 erstreckt sich durch die Endwand 1 in die Vakuumkammer, die durch die Wände 1 und 2 und den keramischen Zylinder 3 gebildet wird. Ein weiteres Triftrohr 5 erstreckt sich durch die Endwand 2 in Richtung auf das Ende des Triftrohrs 4. Die beiden Enden der Triftrohre 4 und 5 besitzen einen Abstand d

Ein Klystron mit einem solchen Aufbau wird auch Klystron mit äußerem Hohlraum bezeichnet, weil um ^4r> den keramischen Zylinder 3 herum ein Resonatorhohlraum (nicht dargestellt) vorgesehen ist.

Zu Kühlzwecken ist ein wasserführender Kühlmantel 6 vorgesehen, so daß das Kühlmittel mit den Außenseiten der Triftrohre 4 und 5 und mit Teilen der Endwände 1 und 2 in Berührung kommen kann.

Die Resonanzfrequenz des Klystrons wird durch die Abmessungen des obenerwähnten, nicht dargestellten Resonatorhohlraums sowie durch die Kapazität zwischen den einander gegenüberliegenden Enden der durch die Endwände 1 und 2 gebildeten Kammer bestimmt, und zwar insbesondere durch die Kapazität zwischen den Enden der Triftrohre 4 und 5, die durch die Endwände 1 und 2 vorstehen. Man kann davon ausgehen, daß die Kapazität eines jeden Elementes mit der Fläche P auf dem Triftrohr 5 aus einem von dem Ende des gegenüberliegenden Triftrohres 4 stammenden Beitrag C und einem von der Fläche der gegenüberliegenden Endwand 1 stammenden Beitrag C"zusammengesetzt ist.

Verringert man nun bei einer solchen herkömmlichen Röhre den Abstand d zwischen den Enden der Triftrohre 4 und 5 zur Verbesserung des Kopplungsfaktors β und zur Erzielung einer hinsichtlich der

Modulation verbesserten Effektivität der am Spalt abfallenden Spannung, so verringert sich die Gesamtresonanzfrequenz des Klystrons wegen der Erhöhung der beiden Kapazitätsanteile C und C". Ein derartiger Effekt wird nun bei einem gemäß F i g. 2 ausgebildeten Klystron vermieden. Der Unterschied zwischen den Klystrons, wie sie in F i g. 2 und F i g. 1 dargestellt sind, liegt prinzipiell in der Art, wie eine der Endwände 1 des Resonatorhohlraums des Klystrons ausgebildet ist Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist die Endwand 1 konkav bzw. versetzt ausgebildet, so daß ein Teil \b der Wand (der Teil, durch den das Triftrohr 4 verläuft) weiter vom Ende des Triftrohrs 5 entfernt ist als ein anderer Teil la, an dem der keramische Zylinder 3 befestigt ist In diesem Fall besteht die Endwand 1 aus zwei ringförmigen Scheiben, von denen die kleinere den Wandbereich 16 und die größere den Wandbereich la bildet. Die beiden Bereiche sind durch eine Verlängerung 6e des Kühlmantels 6 miteinander verbunden. Diese Anordnung hat die Wirkung, daß die Kapazität C" zwischen dem Ende des Triftrohrs 5 und der Oberfläche der Wand 1 verringert wird, was dazu führt, daß sich bei gleichbleibender Spaltbreite d die Resonanzfrequenz des Klystrons erhöht, bzw. daß die Spaltbreite d verringert werden kann, ohne daß die Resonanzfrequenz absinkt

Obwohl bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform nur die Wand 1 konkav ausgebildet ist, können gemäß der Erfindung auch beide Wände 1 und 2 konkav

ίο ausgebildet sein. Diese konkave Ausbildung läßt sich auch nicht nur bei Klystronröhren mit einem äußeren Hohlraum einsetzen, sondern auch bei solchen Klystrons, bei denen nur ein einziger, einstückig ausgebildeter Hohlraum vorgesehen ist. Schließlich läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung auch bei jeder beliebigen Zahl von Hohlräumen in einem Klystron anwenden, und zwar auch Rücken an Rücken in benachbarten Hohlräumen, falls nur eine sehr kurze Triftröhre erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Klystron, dessen Hohlraumresonator(en) mit Triftelektroden versehen ist (sind), die durch zwei sich gegenüberliegende Wände in das Hohlrauminnere eintreten und derart zueinander axial ausgerichtet sind, daß sich zwischen ihnen ein Spalt bildet und dessen Hohlraumresonator(en) ferner Mittel zur Erniedrigung der Kapazität des Spaltes aufweist (aufweisen), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel darin bestehen, daß mindestens eine Wand (1, 2) des (der) Hohlraumresonators(en) im Bereich des Durchtritts einer Triftelektrode (4,5) derart nach außen gewölbt ist, daß der Abstand zwischen der Wandoberfläche in diesem Bereich und dem Ende der gegenüberliegenden Triftelektrode größer ist als der Abstand der vom Durchtrittsbereich der Triftelektrode weiter entfernten Bereiche der Wand&berfläche des (der) Hohlraumresonators(en) und dem Ende der gegenüberliegenden Triftelektro de.