DE2608403B2

DE2608403B2 - Klystron

Info

Publication number: DE2608403B2
Application number: DE2608403A
Authority: DE
Inventors: Christopher John Coton Cambridgeshire Edgcombe (Grossbritannien)
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1975-12-13
Filing date: 1976-03-01
Publication date: 1979-07-19
Also published as: US4100457A; FR2335034A1; JPS5273668A; GB1506949A; DE2608403A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Klystron mit einem Laufraum zwischen wenigstens einem ersten Resonatorsystem, bestehend aus einem Eingangsresonator und wenigstens einem freischwingenden Resonator und wenigstens einem nachfolgenden zweiten Resonatorsystem aus zumindest einem freischwingenden Resonator und einem Ausgangsresonator, bei dem die Länge des Laufraums derart bemessen ist, daß der reduzierte Plasma-Laufwinkel zwischen dem Wechselwirkungsspalt im letzten Resonator des ersten Resonatorsystems und dem Wechselwirkungsspalt im ersten Resonator des zweiten Resonatorsystems größer ist als 90°.

Ein derartiges Klystron ist aus der DE-OS 21 17 924 bekannt. Bei diesem bekannten Klystron erfolgt im Eingangs-Resonatorsystem eine Geschwindigkeitsmodulation des Elektronenbündels mit einer zweiten Harmonischen des zu verstärkenden Signals mit dem Zweck, die Elektronenverteilung im Strahl für die nachfolgende Wechselwirkung im weiteren Resonatorsystem günstig zu gestalten. Um einerseits einen brauchbaren Wirkungsgrad zu erzielen und andererseits jedoch die Bandbreite des Systems durch die Anordnungen zur Vorbündelung nicht unerwünscht einzuschränken, wird bei dem bekannten Klystron ein relativ langer Laufraum vorgesehen. Trotz dieser Maßnahme zeigt sich jedoch in der Praxis, daß derartige Klystronanordnungen nicht den erwarteten Wirkungsgrad erbringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Klystron der eingangs definierten Art so auszubilden, daß stets ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens am Wechselwirkungsspalt im letzten Resonator des ersten Resonatorsystems das Verhältnis λ des Spitzenwertes der im Wechselwirkungsspalt auftretenden Hochfrequenzspannung zur Strahlgleichspannung im Bereich zwischen etwa 2 -^f und etwa 1,4 ^* liegt, wobei ω, die reduzierte Plasmakreisfrequenz und ω die Signalkreisfrequenz ist.

Die reduzierte Plasmakreisfrequenz ω, ist definiert

ω,, = stop,

wobei ü)„die Plasmakreisfrequenz im Elektronenbündel

j₍₎ ist. Mit s ist der Schwächungsfaktor bezeichnet, der einerseits vom Fokussierungssystem des Klystrons und andererseits von der Geometrie des Elektronenbündels im Laufraum abhängig ist, d. h. von den konstruktiven Gegebenheiten des Klystrons, auf die der Konstrukteur Einfluß nehmen kann. Gelingt es beispielsweise in einem speziellen Fall auf Grund der geforderten elektrischen Daten beim theoretischen Entwurf eines Klystrons zunächst nicht, in den gemäß der Erfindung geforderten Wertebereich zwischen 2-£ und 1,4^-· zukommen, so ist es möglich, dieses Verhältnis « durch die Wahl eines bestimmten Innenradius der Triftröhre so zu beeinflussen, daß doch noch das geforderte Verhältnis tx erreicht wird und damit sichergestellt ist, daß der angestrebte hohe Wirkungsgrad reicht, und zwar auf gezielte und damit schnelle Weise erreicht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die Figur der Zeichnung zeigt schematisch ein Klystron gemäß der Erfindung.

Nach der Zeichnung umfaßt das Klystron eine Kathode 1, eine Anode 2 und eine Kollektorelektrode 3, wobei zwischen Anode und Kollektorelektrode ein erstes Resonatorsystem mit einem Eingangsresonator 4, und einem freischwingenden Resonator 5, einem sich daran anschließenden Laufraum 20 und einem darauf folgenden zweiten Resonatorsystem, bestehend aus zwei treischwingenden Resonatoren 6, 7 und einem Ausgangsresonator 8 angeordnet ist.

Die einzelnen Resonatoren weisen Wechselwirkungsspalte 9, 11, 13, 15, 17 auf und sind untereinander innerhalb der beiden beidseits des Laufraums 20 gelegenen Resonatorsysteme durch Laufraumabschnitte 19,21,22 verbunden.

Das Hochfrequenz-Eingangssignal wird über eine Leitung 23 in den Eingangsresonator 4 eingekoppelt und die Auskopplung der Hochfrequenzenergie erfolgt über eine Leitung 24 aus dem Ausgangsresonator 8.

Die Länge des Laufraums 20 ist derart bemessen, daß der reduzierte Plasma-Laufwinkel zwischen dem Wechselwirkungsspalt 11 im freischwingenden Resonator 5 des ersten Resonatorsystems und dem Wechselwirkungsspalt 13 im ersten freischwingenden Resonator 6 des zweiten Resonatorsystems größer ist als 90°.

Ferner sind die elektrischen und konstruktiven Daten so gewählt, daß wenigstens am Wechselwirkungsspalt 11 im Resonator 5 das Verhältnis ot des Spitzenwerts der im Wechselwirkungsspalt 11 auftretenden Hochfrequenzspannung zur Strahlgleichspannung im Bereich zwischen 2-^¹ und etwa 1,4 ^-* liegt, wobei wiederum ω,, die reduzierte Plasmakreisfrequenz und ω die Signalkreisfrequenz ist.

Für eine Strahlperveanz mit dem Wert 2 ergibt sich y, damit ein Wertebereich für λ zwischen 0,18 und 0,26. Die Perveanz ist dabei in bekannter Weise definiert durch

Strahlgleichstrom
ω) (Strahlgleichspannung)·''²

Auf Grund der Möglichkeit, die Größe -^f durch die Wahl des Innenradius des Laufraums zu beeinflussen, kann bei der Konstruktion eines Klystrons für » ein Wert innerhalb des gemäß der Erfindung geforderten Bereichs erzielt und damit stets der angestrebte hohe Wirkungsgrad gewährleistet werden.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Klystron mit einem Laufraum zwischen wenigstens einem ersten Resonatorsystem, bestehend aus einem Eingangsresonator und wenigstens einem freischwingenden Resonator und wenigstens einem nachfolgenden zweiten Resonatorsystem aus zumindest einem freischwingenden Resonator und einem Ausgangsresonator, bei dem die Länge des Laufraums derart bemessen ist, daß der reduzierte Plasma-Laufwinkel zwischen dem Wechselwirkungsspalt im letzten Resonator des ersten Resonatorsystems und dem Wechselwirkungsspalt im ersten Resonator des zweiten Resonatorsystems größer ist als 90°, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens am Wechselwirkungsspalt (11) im letzten Resonator (5) des ersten Resonatorsystems das Verhältnis (oc) des Spitzenwerts der im Wechselwirkungsspalt (11) auftretenden Hochfrequenzspannung zur Strahlgleichspannung im Bereich zwischen etwa 2 -^ und etwa 1,4^¹ liegt, wobei ω₄ die reduzierte Plasmakreisfrequenz und ω die Signalkreisfrequenz ist.