DE69509189T2

DE69509189T2 - Mehrkammer-Klystron

Info

Publication number: DE69509189T2
Application number: DE69509189T
Authority: DE
Inventors: Wako Suzuki
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Netcomsec Co Ltd Tokyo Jp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2015-10-21
Also published as: EP0709871A1; US5691602A; DE69509189D1; JPH08129960A; EP0709871B1; JP2713185B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Änderung der Abstimmfrequenzen von Hohlräumen eines Mehrkammer- Klystrons.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Das Mehrkammer-Klystron ist ein typisches Mikrowellen- Elektronenstrahlrohr zur Verstärkung von Mikrowellen mit einem Elektronenstrahl für die Mikrowellen- Satellitenkommunikation.
Ein Wanderwellenrohr ist eine weitere Mikrowellen- Elektronenstrahlröhre zur Verstärkung von Mikrowellen. Das Mehrkammer-Klystron und das Wanderwellenrohr unterscheiden sich voneinander in bezug auf eine RF-Schaltung, die verursacht, daß eine Eingangssignalwelle und ein Elektronenstrahl miteinander interagieren. Das Mehrkammer-Klystron enthält eine Mehrzahl miteinander verbundener Resonanzhohlräume, durch die ein Elektronenstrahl durchläuft. Der Elektronenstrahl wird mittels einer in den Resonanzhohlräumen entwickelten RF-Spannung beschleunigt und verlangsamt, wodurch die Mikrowelle verstärkt wird. Das Wanderwellenrohr ist an seine Eingangs- und Ausgangsende mit Hochfrequenzen verbunden und verstärkt eine Mikrowelle, indem dessen Phasengeschwindigkeit mit einem Elektronenstrahl in Einklang gebracht wird, der durch die Eingangs- und Ausgangsenden durchläuft.
Das Mehrkammer-Klystron ist gegenüber dem Wanderwellenrohr beständiger und stabiler, hat aber, da es eine Mikrowelle mit Resonanzhohlräumen verstärkt, ein engeres Band. Deshalb hat das Mehrkammer-Klystron für gewöhnlich eine Abstimmvorrichtung zur Änderung der Resonanzfrequenzen, um den verwendeten Frequenzbereich aufrecht zu erhalten. Die Struktur eines Mehrkammer-Klystrons wird im Anschluß unter Bezug auf Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wie Fig. 1 zeigt, enthält das Mehrkammer-Klystron eine Elektronenkanone 508 zur Erzeugung und zum Emittieren eines Elektronenstrahls, eine RF-Schaltung 509, um die Wechselwirkung der elektrische Hochfrequenzenergie mit dem Elektronenstrahl zu bewirken, einen Kollektor 510, um den Elektronenstrahl aufzufangen, und eine Fokussiervorrichtung 511, um den Elektronenstrahl zu fokussieren.
Die RF-Schaltung 509 besteht aus einer Mehrzahl Resonanzhohlräumen, einer den Resonanzhohlräumen zugeordnete Abstimmvorrichtung, um die jeweiligen Induktivitäten der Resonanzhohlräume und so die Resonanzfrequenzen zu ändern, und einen Abstimmechanismus 512, der mit der Abstimmvorrichtung verbunden ist und diese trägt.
Die Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) der beiliegenden Zeichnungen zeigen Resonanzhohlräume, die jeweils in den offengelegten japanischen Gebrauchsmustern mit den Nummern 2- 18254 bzw. 1-165551 offenbart sind. Die Fig. 2(A) und 3(A) sind Längsquerschnittsansichten der Resonanzhohlräume, und die Fig. 2(B) und 3(B) sind transversale Querschnittsansichten der Resonanzhohlräume.
Wie es in den Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) gezeigt ist, haben die als 601, 701 bezeichneten Resonanzhohlräume jeweilige Hohlraumgehäuse 602, 702, jeweilige Driftröhren 603, 703, jeweilige Abstimmvorrichtungen 604, 704, jeweilige Abstimmvorrichtungsträger 605, 705, jeweilige Verbindungsstäbe 606, 706 und jeweilige Balgen 607, 707.
Die Betriebsfrequenz der Resonanzhohlräume 601, 701 erhöht sich, wenn die Abstimmvorrichtungen 604, 704 näher zu den Driftröhren 603, 703 verschoben werden, wodurch die Induktivität verringert wird. Die Betriebsfrequenz der Resonanzhohlräume 601, 701 sinkt, wenn die Abstimmvorrichtungen 604, 704 weg von den Driftröhren 603, 703 bewegt werden. Bei den in den Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) gezeigten bekannten Anordnungen sind weitere Resonanzhohlräume 601', 701' durch jeweilige Abstimmvorrichtungen 604, 704, jeweilige Abstimmvorrichtungsträger 604, 705, jeweilige Verbindungsstäbe 606, 706 und jeweilige Wände mit Durchgangslöchern, durch die sich die Verbindungsstäbe 606, 706 erstrecken, umrissen. Die Resonanzhohlräume 601', 701' sind über die Abstimmvorrichtungen 604, 704 hin zu der anderen Seite der Abstimmvorrichtungen 604, 704 von den als Hauptresonanzrohlräume dienenden Resonanzhohlräumen 601, 701 angeordnet.
Ein Prozeß zur Bestimmung der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 601' wird im Anschluß unter Bezug auf die Fig. 2(A) und 2(B) beschrieben.
Angenommen sei, daß der Abstand zwischen der Abstimmvorrichtung 604 zur Wand mit dem Durchgangsloch, durch das sich der Verbindungsstab 605 erstreckt, durch L, die Länge des Abstimmvorrichtungsträgers 605 in der Axialrichtung der Driftröhre 603 durch C, die Länge des Abstimmvorrichtungsträgers 604 in Richtung senkrecht zur Achse der Driftröhre 603 durch D, die Länge des Abstimmvorrichtungsträgers 605 in Richtung entlang des Verbindungsstabes 605 durch E, der Abstand zwischen den oberen und unteren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 602 durch A, der Abstand zwischen den linken und rechten inneren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 602 durch B und der Durchmesser des Verbindungsstabes 606 durch R angezeigt sind.
Die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 601' in dem TE11-Modus ist wie folgt:
f te11N = c x { [1/λ² + 1/ (2 · L/N)²]}1/2
wobei c die Lichtgeschwindigkeit und N eine natürliche Zahl ist und wobei λ definiert ist als: λ = A + B + π x R/2, wenn die Abmessung E hinreichend klein ist, und als: λ = A + B + C + D ist, wenn der Durchmesser E hinreichend groß ist. Der Wert von λ ändert sich zwischen den obigen Werten in Abhängigkeit von E.
Die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums 601' in dem TEM- Modus ist wie folgt gegeben:
f temN = c x {[1/(2 · L/N)1/2
wobei c die Lichtgeschwindigkeit und N eine natürliche Zahl ist.
Die Abmessung L ändert sich, wenn die Abstimmvorrichtung 604 bewegt wird. Wie vorangehend beschrieben wurde, erhöht sich die Betriebsfrequenz des Hauptresonanzhohlraums 601, wenn die Abstimmvorrichtung 604 näher an die Driftröhre 603 bewegt wird, wodurch die Induktivität verringert wird, und sinkt, wenn die Abstimmvorrichtung 604 weg von der Driftröhre 603 bewegt wird.
Die Resonanzfrequenzen f temN, f te11N des anderen Resonanzhohlraums 601' verringert sich jedoch, wenn die Abstimmvorrichtung 604 näher zu der Driftröhre 603 verschoben wird, und steigt, wenn die Abstimmvorrichtung 604 weg von der Driftröhre 603 bewegt wird.
Bei jeder der in den Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) gezeigten Anordnungen, die in den offengelegten japanischen Gebrauchsmusterveröffefitlichungen mit den Nummern 2-18254 und 1-165551 offenbart sind, sind die Abmessungen L, E so klein, daß alle Resonanzfrequenzen in dem TEM- und dem TE11-Modus der anderen Resonanzhohlräume 601', 701' zu einem Frequenzbereich verschoben sind, der höher als die Resonanzfrequenzen der Hauptresonanzhohlräume 601, 701 liegt.
Fig. 4 der beiliegenden Zeichnungen ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Hauptresonanzhohlräume und der Resonanzfrequenzen der anderen Resonanzhohlräume der bekannten in den Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) gezeigten Anordnungen zeigt.
Fig. 5 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine Struktur, die mit einer Abstimmvorrichtung zur Änderung der Kapazität kombiniert ist, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 62-295336 offenbart ist.
In Fig. 5 enthält die gezeigte Struktur ein Hohlraumgehäuse 902, eine Driftröhre 903, eine Abstimmvorrichtung (kapazitive Platte) 904, einen Verbindungsstab 906 und einen Balgen 907. Die Offenbarung zeigt, daß die Resonanzfrequenz des anderen Hohlraums, nämlich des von dem Balgen 907 und dem Verbindungsstab 906 umrissen Raums, dreimal größer als die Resonanzfrequenz des Hauptresonanzhohlraums ausgebildet ist. Bei der gezeigten Struktur gilt λ = π/2(R + P), und der Durchmesser L ist kleiner als 1/2 der Wellenlänge einer Welle, deren Frequenz dreimal größer als die Resonanzfrequenz des Hauptresonanzhohlraums ist.
Fig. 6 der beiliegenden Zeichnungen ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz des Hauptresonanzhohlraums und der Resonanzfrequenz des anderen Resonanzhohlraums der bekannten in Fig. 5 gezeigten Anordnung zeigt.
In den letzten Jahren hat sich der Betriebsfrequenzbereich eines Mehrkammer-Klystrons erhöht und zu höheren Frequenzen verschoben. Aufgrund dieser Tendenz kann die Resonanzfrequenz des weiteren Resonanzhohlraums, der bisher bei bekannten Mehrkammer-Klystronen mit Abstimmvorrichtung zur Änderung der Reaktanz nicht in Rechnung gestellt wurde, möglicherweise mit der Resonanz des Hauptresonanzhohlraums in dem Betriebsfrequenzbereich zusammenfallen, wie es in Fig. 7 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.
Da insbesondere der Betriebsfrequenzbereich erhöht wurde, war es nötig, die in Fig. 2 gezeigte Abmessung L zu erhöhen, und der Resonanzhohlraum mit einer höheren Frequenz war nötig, um die höhere Frequenz zu erzielen. Während der Resonanzhohlraum in der Größe verringert sein kann, kann der Verbindungsstab, da der Verbindungsstab die Abstimmvorrichtung und den Balgen zum hermetischen Abschließen trägt, in der Größe angesichts der Anforderung an seine Stärke nicht verringert werden. Dementsprechend werden die Abmessungen A, B, C, D, E, R, die in Fig. 2 gezeigt sind, notwendigerweise große. Wenn die Resonanzfrequenz des anderen Resonanzhohlraums abgesenkt wird, um mit der Resonanzfrequenz des Hauptresonanzhohlraums übereinzustimmen, sind dann die elektrischen Charakteristika des Resonanzhohlraums beeinträchtigt.
Die beeinträchtigten elektrischen Charakteristika des Resonanzhohlraums schließen in erster Linie eine erhöhte Leckage der elektrischen Hochfrequenzenergie in den anderen Resonanzhohlraum ein, was zu einer Verringerung der elektrischen Hochfrequenzenergie in dem Hauptresonanzhohlraum führt und zu einer Verbindung des Haupthohlraums mit dem anderen Resonanzhohlraum über den anderen Resonanzhohlraum.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Mehrkammer- Klystron zu schaffen, das einen großen Einsatz- Frequenzbereich hat, und das bei hohen Frequenzen arbeiten kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst. Die Abmessung L zwischen der Abstimmvorrichtung des zweiten Resonanzhohlraums und der Wand kann zur Bestimmung der Frequenzen gewählt werden.
Der Abstimmvorrichtungsträger hat eine Länge C in Axialrichtung der Driftröhre, eine Länge D in einer Richtung senkrecht zur Achse der Driftröhre und eine Länge E in einer Richtung entlang des Verbindungsstabs. Die Längen C, D, E können zur Bestimmung der Frequenzen ausgewählt werden.
Der Durchmesser R des Verbindungsstabes kann zur Bestimmung der Frequenzen ausgewählt werden.
Das Hohlraumgehäuse hat obere und untere Wandoberflächen, die voneinander über einen Abstand A beabstandet sind, und hat linke und rechte Wandoberflächen, die voneinander über einen Abstand B beabstandet sind. Der Abstand A oder der Abstand B kann zur Bestimmung der Frequenzen gewählt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird Aufmerksamkeit auf die Resonanzmodi des zweiten oder weiteren Resonanzhohlraums gelenkt, und die Probleme beim Stand der Technik bei der Bestimmung der Abmessungen A, B, C, D, E, R, L des weiteren Resonanzhohlraums werden gelöst, so daß die Resonanzfrequenzen in den TEM- und TE11-Modi des weiteren Resonanzhohlraums nicht die gleichen wie die Betriebsfrequenz des ersten oder Hauptresonanzhohlraums sind.
Aus den oben in der Beschreibung des Standes der Technik gegebenen Gleichungen kann erkannt werden, daß die Frequenz erster Ordnung (n = 1) in dem TEM-Modus des weiteren Resonanzhohlraums die niedrigste Frequenz ist. Da der TEM-Modus nur von der Dimension L bestimmt wird, wird die Dimension L bestimmt durch:
f tem1 (Frequenz erster Ordnung des TEM-Modus)
= c x [1/ (2 (L)²]1/2 < f main
f main < f tem² (Resonanzfrequenz zweiter Ordnung des TEM-Modus) = c x (1/(L)²)1/2 - f tem1 · 21/2,
wobei f main die Betriebsfrequenz des Hauptresonanzhohlraums und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Die Abmessungen A, B, C, D, E und R werden so gewählt, daß die Frequenz erster Ordnung (N = 1) des TEll-Modus die folgende Gleichung erfüllt:
f main > f te111 = c x { [1/λ² + 1/(2 · L)²]}1/2
oder
f main < f te111 = c x {[1/λ² + 1/(2 · L)²]}1/2
wobei λ = A + B + π x R/2 ist, wenn die Abmessung E hinreichend klein ist und wobei λ = A + B + C + D ist, wenn die Abmessung E hinreichend groß ist. Der Wert von λ ändert sich zwischen den oben genannten Werten in Abhängigkeit von der Abmessung E.
Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß der weitere Resonanzhohlraum festgelegt ist, indem die Abmessung L zur Erfüllung der Beziehung: f temN < f main < f tem(N+1) bestimmt wird und anschließend die Abmessungen A, B, C, D, E, R so bestimmt werden, daß die Resonanzfrequenz des TE11- Modus zwischen f temN und f tem(N+1) die Beziehung erfüllt: f main + f te11.
Die oben genannten und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung als Beispiel zeigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer Struktur eines Mehrkammer-Klystrons;
Fig. 2(A) und 2(B) sind jeweils longitudinale und transversale Querschnittsansichten eines bekannten Resonanzhohlraums;
Fig. 3(A) und 3(B) sind jeweils longitudinale und transversale Querschnittsansichten eines weiteren bekannten Resonanzhohlraums;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Hauptresonanzhohlräume und der Resonanzfrequenzen der weiteren Resonanzhohlräume der bekannten in den Fig. 2(A), 2(B) und 3(A), 3(B) gezeigten Anordnungen darstellt;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren bekannten Resonanzhohlraums;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz eines Hauptresonanzhohlraums und der Resonanzfrequenz eines weiteren Resonanzhohlraums der bekannten in Fig. 5 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Art darstellt, in der die Resonanzfrequenz des Hauptresonanzhohlraums und die Resonanzfrequenz des weiteren Resonanzhohlraums in einem bekannten Hohlraumresonator miteinander übereinstimmen, der die Resonanzfrequenz durch Änderung der Reaktanz ändert;
Fig. 8(A) und 8(B) sind jeweils longitudinale und transversale Querschnittsansichten eines Mehrkammer- Klystrons entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 9(A) und 9(B) sind jeweils longitudinale und transversale Querschnittsansichten eines Mehrkammer- Klystrons entsprechend einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Haupt- und weiteren Resonanzhohlräume des Mehrkammer-Klystrons entsprechend der in den Fig. 8(A) und 8(B) gezeigten ersten Ausführungsform darstellt; und
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen der Haupt- und weiteren Resonanzhohlräume des Mehrkammer-Klystrons entsprechend der in den Fig. 9(A) und 9(B) gezeigten zweiten Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Erste Ausführungsform

Die Fig. 8(A) und 8(B) zeigen ein Mehrkammer-Klystron entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Wie es die Fig. 8(A) und 8(B) zeigen, umfaßt das Mehrkammer-Klystron entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Hauptresonanzhohlraum 101, einen weiteren Resonanzhohlraum 101', ein Hohlraumgehäuse 102, eine Driftröhre 103, eine Abstimmvorrichtung 104, einen Abstimmvorrichtungsträger 105, einen Verbindungsstab 106 und einen Balgen 107.
Der Abstand L von der Abstimmvorrichtung 104 zur Wand mit einem Durchgangsloch, durch welches der Verbindungsstab 106 sich erstreckt, wird festgelegt, so daß die folgende Gleichung erfüllt ist.
f tem1 = c x [1/(2 · L)²]1/2 < f main < f tem2 = c x [1/ (L)²]1/2 = f tem1 · 21/2.
Der Abstand A zwischen den oberen und inneren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 102, der Abstand B zwischen den linken und rechten inneren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 102, die Länge C des Abstimmvorrichtungsträgers 105 in Axialrichtung gegenüber der Driftröhre 103, die Länge D des Abstimmvorrichtungsträgers 105 in Richtung senkrecht zu der Achse der Driftröhre 103, die Länge E des Abstimmvorrichtungsträgers 105 in einer Richtung entlang des Verbindungsstabs 106 und der Durchmesser R des Verbindungsstabs 106 werden bestimmt, so daß die folgende Beziehung erfüllt ist:
f te111 > f main.
Bei dieser Ausführungsform sind die oben genannten Abmessungen bestimmt, um λ zu verringern.
Der Wert von λ ist festgelegt als
(1) λ = A + B + π x R/2, wenn die Abmessung E hinreichend klein ist, und
(2) λ = A + B + C + D, wenn die Abmessung E hinreichend groß ist.
Der Wert von λ ändert sich zwischen den oben genannten Werte in Abhängigkeit von der Abmessung E.
Wenn der Modus der TE111-Modus ist, dann ist ein elektrisches Feld in der Mitte der Abmessung L konzentriert. Um zu vermeiden, daß die Länge E des Abstimmvorrichtungsträgers 105 in Richtung entlang des Verbindungsstabes 106 das elektrische Feld beeinflußt, wird die Länge E auf ein Drittel der Abmessung L oder weniger gesetzt. Mit dieser Anordnung nähert sich der Wert von λ jenem aus der obigen Gleichung (1), wodurch es möglich wird, den Durchmesser R des Verbindungsstabes R zu minimieren.
Insoweit die Abmessungen A, B zur Aufnahme der Vorrichtung erforderlich sind, werden die Abmessungen A, B nur leicht kleiner als die Abmessungen des Hohlraumgehäuses 102, das den Hauptresonanzhohlraum 101 darin festlegt.
Entsprechend der ersten Ausführungsform werden zunächst die Abmessungen E, L bestimmt, und dann werden die weiteren Abmessungen so bestimmt, daß die in Abhängigkeit vom Durchmesser R des Verbindungsstabes 106 die Beziehung erfüllt ist: f te111 > f main.
Wenn jedoch der Durchmesser R zu klein ist, wird der Verbindungsstab 106 unter Festigkeitsproblemen leiden. Deshalb wird der Durchmesser R so ausgewählt, daß er nicht dazu führt, daß der Verbindungsstab 106 Festigkeitsprobleme hat.
Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen des Haupt- und weiteren Resonanzhohlraums 101, 101' des Mehrkammer-Klystrons entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Dimensionen in der oben beschriebenen Art festgelegt sind.

Zweite Ausführungsform:

Die Fig. 9(A) und 9(B) zeigen ein Mehrkammer-Klystron entsprechend einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Wie die Fig. 9(A) und 9(B) zeigen, enthält das Mehrkammer- Klystron entsprechend der zweiter erfindungsgemäßen Ausführungsform einen Resonanzhohlraum 201, einen weiteren Resonanzhohlraum 201', ein Hohlraumgehäuse 202, eine Driftröhre 203, eine Abstimmvorrichtung 204, einen Abstimmvorrichtungsträger 205, einen Verbindungsstab 206 und einen Balgen 207.
Der Abstand L von der Abstimmvorrichtung 204 zu einer Wand mit einem Durchgangsloch, durch das sich der Verbindungsstab 206 erstreckt, wird festgelegt, um die folgende Gleichung zu erfüllen:
f tem1 = c x [L/2 (L)²]1/2 < f main < f tem2 = c x [1/(L)²]1/2 = f tem1 · 21/2.
Der Abstand A zwischen den oberen und unteren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 202, der Abstand B zwischen den linken und rechten inneren Wandoberflächen des Hohlraumgehäuses 202, die Länge C des Abstimmvorrichtungsträgers 205 in Axialrichtung der Driftröhre 203, die Länge D des Abstimmvorrichtungsträgers 205 in Richtung senkrecht zu der Achse der Driftröhre 203, die Länge E des Abstimmvorrichtungsträgers 205 in einer Richtung entlang des Verbindungs stabs 206 und der Durchmesser R des Verbindungsstabs 206 werden bestimmt, so daß die folgende Beziehung erfüllt ist:
f te111 > f main.
Bei dieser Ausführungsform werden die Abmessungen so bestimmt, daß λ erhöht wird.
Der Wert von λ ist wie folgt definiert:
(1) λ = A + B + π x R/2, wenn die Abmessung E hinreichend klein ist, und
(2) λ = A + B + C + D, wenn die Abmessung E hinreichend groß ist.
Der Wert von λ ändert sich zwischen den oben genannten Werten in Abhängigkeit von der Abmessung E.
Wenn der Modus der TE111-Modus ist, dann ist das elektrische Feld in der Mitte der Abmessung L konzentriert. Deshalb wird die Abmessung E gleich oder größer als 1/2 der Abmessung L, wobei der Wert von λ sich jenem in der oben genannten Gleichung (2) annähert, wodurch es möglich wird, die Abmessungen A, B, C, D zu erhöhen.
Insoweit von den Abmessungen C, D erfordert wird, daß sie in den Hauptresonanzhohlraum 201 fallen, sind diese Abmessungen C, D zwangsweise festgelegt. Entsprechend der zweiten Ausführungsform werden die Abmessungen E, L zunächst festgelegt und die Abmessungen A, B erhöht, wodurch der Wert von λ erhöht wird, so daß die Beziehung: f te111 > f main erfüllt ist.
Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen den Resonanzfrequenzen des Haupt- und des weiteren Resonanzhohlraums 201, 201' des Mehrkammer-Klystrons der zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform, dessen Abmessungen in der oben beschriebenen Art festgelegt sind.
Auch wenn die Abmessung E gleich oder kleiner als ein Drittel der Abmessung L ist, ist es offensichtlich, daß die in Fig. 11 gezeigte Beziehung durch Erhöhen der Abmessungen A, B erfüllt werden kann.
Des weiteren ist es auch klar, daß die in Fig. 4 gezeigte Beziehung bei den Konfigurationen der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform durch Erhöhen nur der Abmessung A erfüllt werden kann.
Das Mehrkammer-Klystron entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist gegenüber dem Mehrkammer- Klystron entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform dahingehend vorteilhaft, daß es leicht ausgestaltet werden kann, da es weniger Begrenzungen bezüglich der Abmessungen gibt.
Das erfindungsgemäße Mehrkammer-Klystron bietet die folgenden Vorteile:
Wie vorangehend beschrieben wurde, können die Abmessungen L, A, B, E, R bestimmt werden, um die Betriebsfrequenz des ersten Resonanzhohlraums (Hauptresonanzhohlraums) einer RF- Schaltung eines Mehrkammer-Klystrons außerhalb der Übereinstimmung mit der Resonanzfrequenz eines zweiten Resonanzhohlraums (weiterer Resonanzhohlraum) in dem verwendeten Frequenzbereich zu halten, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Hauptresonanzhohlraums nicht beeinträchtigt werden. Insbesondere ist es möglich, eine erhöhte Leckage von elektrischer RF-Energie in den weiteren Resonanzhohlraum zu vermeiden, was ansonsten zu einer Verringerung der elektrischen Hochfrequenzenergie in dem Hauptresonanzhohlraum führen würde, und es ist auch möglich, eine Verbindung des Hauptresonanzhohlraums mit dem weiteren Resonanzhohlraum durch den weiteren Resonanzhohlraum zu vermeiden. Deshalb hat das erfindungsgemäße Mehrkammer-Klystron einen großen Frequenzbereich, in dem es verwendet werden kann, und es ist in der Lage mit hohen Frequenzen zu arbeiten. Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und detailliert beschrieben wurden, ist zu verstehen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der beiliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Mehrkammerklystron mit:

einem Kammergehäuse (102);

einer Abstimmvorrichtung (104), die im Kammergehäuse angeordnet ist, um die Induktanz einer zugehörigen Resonanzkammer zu variieren;

einer Driftröhre (103), die an dem Kammergehäuse (102) befestigt ist;

einem Abstimmvorrichtungsträger (105), der die Abstimmvorrichtung (104) trägt;

einem Verbindungsstab (106), dessen eines Ende mit dem Abstimmvorrichtungsträger (105) verbunden ist und dessen entgegengesetztes Ende sich nach außerhalb des Kammergehäuses (102) erstreckt außerhalb Kontakt damit durch eine Öffnung, die in einer Wandung des Kammergehäuses (102) bestimmt ist, welcher positioniert ist über die Abstimmvorrichtung (104) von der Driftröhre (103); und

einem Balgen (107), der mit einem Teil des Verbindungsstabes (106) außerhalb des Kammergehäuses (102) verbunden ist und mit der Wandung des Kammergehäuses, wodurch die Abstimmvorrichtung (104) hermetisch abgedichtet wird;

wobei die Abstimmvorrichtung (104), das Kammergehäuse (102) und die Driftröhre (103) gemeinsam einen RF-Schaltkreis bilden, der eine erste Resonanzkammer (101) aufweist;

wobei die Abstimmvorrichtung (104), der Verbindungsstab (106) und die Wandung gemeinsam eine zweite Resonanzkammer (101'), unterschiedlich von der ersten Resonanzkammer (101) bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Resonanzfrequenzen in TEM- und TE11-Moden der zweiten Resonanzkammer (101') unterschiedlich von der Arbeitsfre quenz der ersten Resonanzkammer (101) sind und nicht übereinstimmen mit der Betriebsfrequenz im Betriebsfrequenzbereich des Klystrons; und daß mindestens eine der Resonanzfrequenzen der zweiten Resonanzkammer geringer ist als die Betriebsfrequenz der ersten Kammer (101) im gesamten Betriebsbereich des Klystrons.