DE69634598T2

DE69634598T2 - Mikrowellenleistungs-regelungsvorrichtung für linearen beschleuniger

Info

Publication number: DE69634598T2
Application number: DE69634598T
Authority: DE
Inventors: Andrey Mishin; G. Russell SCHONBERG; Hank Deruyter
Original assignee: Intraop Medical Inc Santa Clara; Intraop Medical Inc
Current assignee: Intraop Medical Inc Santa Clara; Intraop Medical Inc
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: JP3730259B2; WO1996025836A1; EP0811307A4; EP0811307B1; DE69634598D1; EP0811307A1; JPH11500260A; US5661377A; RU2163060C2

Description

Erfindungsgebiet
Diese Erfindung betrifft eine Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung und insbesondere eine Regelvorrichtung, die eine unabhängige Regelung von Amplitude und Phase gestattet. Die Regelvorrichtung der Erfindung wird vorzugsweise in einem Linearbeschleuniger verwendet, um die Energie des Ausgangsstrahles zu regeln, ist aber nicht auf eine derartige Anwendung begrenzt.
Hintergrund der Erfindung
Mit Mikrowellen betriebene Linearbeschleuniger werden in großem Umfang zur Strahlentherapie, Strahlungsbeararbeitung von Materialien und zur physikalischen Forschung verwendet. Im Allgemeinen enthalten solche Beschleuniger eine Quelle geladener Teilchen, z. B. eine Elektronenquelle, eine Beschleunigerführung, die durch Mikrowellenenergie erregt wird, und ein Strahltransportsystem.
Bei vielen Anwendungen dieser Beschleuniger ist es wünschenswert, die Endenergie der beschleunigten Teilchen regeln zu können. Der Linearbeschleuniger kann z. B. benutzt werden, um eine Vielfalt von Krebsen zu behandeln, indem einem Tumor eine hohe lokale Strahlendosis zugeführt wird. Strahlen niedriger Energie können verwendet werden, um bestimmte Krebstypen zu behandeln, während Strahlen höherer Energie für tief sitzende Tumoren erwünscht sein können. Grundsätzlich ist es wünschenswert, Strahlungsbehandlungssysteme bereitzustellen, die Strahlen mit Energien erzeugen, die an den Tumor des Patienten angepasst werden können.
Obwohl Linearbeschleuniger optimal auf einem Energiepegel arbeiten, ist eine Vielfalt von Verfahren angewandt worden, um die Ausgangsenergie von Linearbeschleunigern zu variieren. Eine Lösung besteht darin, die Mikrowellen-Eingangsleistung in die Beschleunigerführung zu verändern. Diese Lösung hat den Nachteil, dass sie Energiestreuung des Strahles erhöht, den Elektronenstrahleinfang verringert und einen begrenzten Einstellbereich aufweist. Eine andere Lösung bestand darin, zwei Beschleuniger-Führungsabschnitte zu verwenden. Die den Beschleuniger-Führungsabschnitten zugeführte Mikrowellenleistung ist in Amplitude und Phase veränderbar. Die Teilchen können in dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt beschleunigt oder verlangsamt werden. Ein Abschwächer und ein Phasenschieber werden zum Steuern der Ausgangsenergie verwendet. Solche Systeme neigen da zu, groß, komplex und teuer zu sein.
Andere Konfigurationen des Standes der Technik zum Erzeugen veränderbarer Strahlausgaben umfassten Systeme, bei denen der Strahl die Beschleunigerführung zwei oder mehr Male durchläuft. Ein Beispiel eines solchen Systems ist das Mikrotron, in dem Elektronen mehrfache Durchläufe mit zunehmendem Radius durch einen Mikrowellenhohlraum vollführen und eine Kreisbahn mit der gewünschten Energie als der Ausgang ausgewählt wird. Eine noch andere Lösung benutzt einen Energieschalter in einem Seitenhohlraum auf der Beschleunigerführung.
Frühere Lösungen für Linearbeschleuniger mit veränderbarer Energie werden von C. J. Karzmark in "Advances in Linear Accelerators Design für Radiotherapy", Medical Physics, Vol. 11, Nr. 2, März–April 1984, Seiten 105–128 und von J. A. Purdy et al. in "Dual Energy X-Ray Beam Accelerators in Radiation Therapy: An Overview", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, B10/11, 1985, Seiten 1090–1095 beschrieben. Linearbeschleuniger mit veränderbarer Energie werden auch in US-Patent Nr. 4,118,652, erteilt am 3. Oktober 1978 an Vaguine und US-Patent Nr. 4,162,423, erteilt am 24. Juli 1979 an Tran offenbart.
Alle Lösungen des Standes der Technik zum Verändern des Energiepegels eines Linearbeschleunigers haben einen oder mehrere Nachteile gehabt, einschließlich eines Versäumnisses, ein schmales Energiespektrum bei verschiedenen Ausgangsenergiepegeln aufrechtzuerhalten, Schwierigkeiten beim Einstellen des Energiepegels, eines hohen Grades an Komplexität, hoher Kosten und großer physikalischer Größe.
Die vorliegenden Erfindung ist in den Anprüchen definiert.
In einer Ausführung wird eine Regelvorrichtung zum Regeln der an eine erste und zweite Last gelieferten HF-Leistung bereitgestellt. Die Regelvorrichtung umfasst eine erste symmetrische Hybrid-Verbindung mit einem ersten Port zum Empfangen von Eingangs-HF-Leistung, einem zweiten Port, der mit dem ersten Port verbunden ist, einem dritten Port, der mit einer künstlichen Last verbunden ist, und einem vierten Port. Die Regelvorrichtung umfasst weiter eine zweite symmetrische Hybrid-Verbindung mit einem ersten Port, der mit dem vierten Port der ersten symmetrischen Hybrid-Verbindung verbunden ist, einem dritten Port, der mit der zweiten Last verbunden ist, und einem zweiten und vierten Port. Ein erstes variables Kurzschluss-Schaltungselement (das im Folgenden als "Kurzschluss" oder "Schüsse" bezeichnet werden kann, da dies eine übliche Weise ist, wie Kurzschluss-Schaltungselemente in dieser Technik bezeichnet werden) ist mit dem zweiten Port der zweiten symmetrischen Hybrid-Verbindung verbunden, und ein zweiter variabler Kurzschluss ist mit dem vierten Port der zweiten symmetrischen Hybrid-Verbindung verbunden. HF-Leistung, die von dem ersten und zweiten variablen Kurzschluss reflektiert wird, wird kontrollierbar durch den dritten Port der zweiten symmetrischen Hybrid-Verbindung zu der zweiten Last geleitet. Die Amplitude und Phase der der zweiten Last zugeführten HF-Leistung hängen von den Positionen des ersten und zweiten variablen Kurzschlusses ab.
In einer bevorzugten Ausführung wird die Regelvorrichtung zum Regeln der Ausgangsstrahlenergie eines Linearbeschleunigers verwendet. Der Linearbeschleuniger umfasst eine Quelle geladener Teilchen zum Erzeugen von geladenen Teilchen und einen ersten und zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zum Beschleunigen der geladenen Teilchen. Der zweite Port der ersten symmetrischen Hybrid-Verbindung ist mit dem ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt verbunden, und der dritte Port der zweiten symmetrischen Hybrid-Verbindung ist mit dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt verbunden. Eine bevorzugte Ausführung des Linearbeschleunigers umfasst einen Elektronen-Linearbeschleuniger zur Strahlentherapie.
Die Regelvorrichtung enthält vorzugsweise eine Einrichtung zum Justieren des ersten und zweiten variablen Kurzschlusses, um so die dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführte HF-Leistung regeln. Der erste und zweite variable Kurzschluss können durch gleiche Inkremente justiert werden, um die Phasendifferenz zwischen der dem ersten und zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführten HF-Leistung zu verändern. Die variablen Kurzschlüsse können justiert werden, um die Amplitude der dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführten HF-Leistung zu verändern und eine konstante Phasenbeziehung zwischen der dem ersten und zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführten HF-Leistung aufrechtzuerhalten. Die Phase und Amplitude der HF-Leistung können unabhängig geregelt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die hierin durch Verweis eingeschlossen sind.
1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung, die zum Regeln der Ausgangsenergie eines Linearbeschleunigers benutzt wird.
2 ist eine schematische Zeichnung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung.
3A ist eine Grafik der relativen reflektierten Leistung von dem ersten Beschleuniger-Füh rungsabschnitt als eine Funktion des Unterschiedes in den Positionen der variablen Kurzschlüsse.
3B ist eine Grafik der Phase der dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführten HF-Leistung als eine Funktion der Positionen der variablen Kurzschlüsse, wenn sie gemeinsam bewegt werden.
4 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung, die zum Regeln des Senders eines phasengesteuerten Radars benutzt wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Linearbeschleunigersystems, das ein Beispiel der efindungsgemäßen Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung enthält. Ein Elektronen-Linearbeschleuniger 10 enthält eine Elektronenquelle 12, einen ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 und einen zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt 16. Von der Quelle 12 erzeugte Elektronen werden im Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 beschleunigt und werden weiter im Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 beschleunigt, um einen Elektronenstrahl 20 mit einer Ausgangsenergie zu erzeugen, die einstellbar ist, typischerweise über einen Bereich von einigen Millionen Elektronenvolt (MEV) und etwa 30 MEV für Strahlentherapie-Anwendungen. In einigen Fällen kann der zweite Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 die von dem ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 empfangenen Elektronen verlangsamen, um die gewünschte Ausgangsenergie zu erzielen. Der Aufbau des Linearbeschleunigers 10 ist den Fachleuten in der Technik wohl bekannt.
Elektronen, die die Beschleuniger-Führungsabschnitte 14 und 16 durchlaufen, werden durch Mikrowellenfelder beschleunigt oder verlangsamt, die durch eine Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung 30 an die Beschleuniger-Führungsabschnitte 14 und 16 angelegt werden. Eine HF-Quelle 32 liefert HF-Leistung an einen ersten Port 34 einer symmetrischen Hybride 36. Die HF-Quelle 32 kann jede geeignete HF-Quelle sein, ist aber typischerweise ein Magnetron-Oszillator oder Klystron-Oszillator. Die Begriffe "Mikrowelle" und "HF" werden hier austauschbar verwendet, um auf hochfrequente, elektromagnetische Energie zu verweisen. Ein dritter Port 38 der symmetrischen Hybride 36 ist mit einer künstlichen Last 40 verbunden. Ein zweiter Port der symmetrischen Hybride 36 ist mit einem Mikrowelleneingang 43 des ersten Beschleuniger-Führungsabschnitts 14 verbunden, und ein vierter Port 44 der symmetrischen Hybride 36 ist mit einem ersten Port einer zweiten symmetrischen Hybride 52 verbunden. Ein dritter Port 54 der symmetrischen Hybride 52 ist mit einem Mikrowelleneingang 53 des zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitts 16 verbunden. Ein zweiter Port 56 der symmetrischen Hybride 52 ist mit einem ersten variablen Kurzschluss 58 verbunden, und ein vierter Port 60 der symmetrischen Hybride 52 ist mit einem zweiten variablen Kurzschluss 62 verbunden. Die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 werden durch eine Steuerung 66 eingestellt, um HF-Leistung einer gewünschten Amplitude und Phase an den Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 zu liefern, wie unten beschrieben.
Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung 30 wird unten im Einzelnen beschrieben. Grundsätzlich erlaubt es die Regelvorrichtung 30, die Amplitude und Phase der dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 zugeführten HF-Leistung durch geeignetes Einstellen der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 unabhängig einzustellen. Die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 können durch die Steuerung 66 eingestellt werden, um die Amplitude der dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 zugeführten HF-Leistung zu verändern und eine konstante Phasenverschiebung zwischen der den Beschleuniger-Führungsabschnitten 14 und 16 zugeführten HF-Leistung aufrechtzuerhalten. Wenn die variablen Kurzschlüsse durch die Steuerung 66 in gleichen Inkrementen eingestellt werden, wird die Phasendifferenz zwischen der den Beschleuniger-Führungsabschnitten 14 und 16 zugeführten HF-Spannung verändert, und die Amplitude bleibt konstant. Die reflektierte Leistung wird zum Teil in der künstlichen Last 40 zerstreut, und der Rest der reflektierten Leistung wird in der Hochleistungs-HF-Last der Isolationsvorrichtung 68 zerstreut, die zwischen den Port 34 der symmetrischen Hybride 36 und die HF-Quelle 32 geschaltet ist (siehe 2).
2 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung der Regelvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente in 1 und 2 haben gleiche Verweiszeichen und werden bei der Erörterung von 2 nicht alle beschrieben. Die Ausführung von 2 besitzt im Allgemeinen den gleichen Aufbau wie in 1 gezeigt und oben beschrieben. Der zweite Port 42 der symmetrischen Hybride 36 ist über einen Richtungskoppler 70 mit dem Mikrowelleneingang 43 des ersten Beschleuniger-Führungsabschnitts 14 verbunden. Der dritte Port 54 der symmetrischen Hybride 52 ist über einen Richtungskoppler 72 mit dem Mikrowelleneingang 53 des zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitts 16 verbunden. Die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 werden durch lineare Schrittmotoren 76 bzw. 78 der Steuerung 66 eingestellt. Die Isolationsvorrichtung 68, z. B. ein Vierport-Ferrit-Zirkulator, ist zwischen die HF-Quelle 32 und den ersten Port 34 der symmetrischen Hybride 36 geschaltet. Eine Hochleistungs-HF-Last und eine Niederleistungs-HF-Last (beide nicht gezeugt) sind mit den anderen zwei Ports des Vierport-Zirkulators verbunden.
Die in 2 gezeigte Ausführung ist für den Betrieb bei 9.3 GHz gedacht und regelt die Ausgangsenergie der durch die Beschleuniger-Führungsabschnitte 14 und 16 laufenden Elek tronen in einem Bereich von 4 MEV bis 13 MEV. In einer bevorzugten Ausführung sind die symmetrischen Hybride 36 und 52 Typ 51924, hergestellt von Waveline, Inc., die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 sind Typ SRC-VS-1, hergestellt von Schonberg Research Corp., die linearen Schrittmotoren 76 und 78 sind Typ K92211-P2, hergestellt von Airpax, und die Richtungskoppler 70 und 72 sind Typ SRC-DC-1, hergestellt von Schonberg Research Corp. Man wird verstehen, dass die obigen Komponenten der Regelvorrichtung nur Beispiele sind, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen. Ein Faktor bei der Auswahl von Komponenten für die Regelvorrichtung ist die Betriebsfrequenz der Beschleunigerführungen 14 und 16. Geeignete Mikrowellenkomponenten werden für die gewünschte Betriebsfrequenz ausgewählt. Die Regelvorrichtung der Erfindung soll bei Frequenzen im L-, S-, X- und V-Band arbeiten.
Die Arbeitsweise der Regelvorrichtung ist wie folgt. Die Eingangs-HF-Leistung zu Port 34 der symmetrischen Hybride 36 wird gleichmäßig zwischen den Ports 42 und 44 geteilt. Eine Hälfte der Eingangs-HF-Leistung wird daher über den Richtungskoppler 70 dem ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 zugeführt, und eine Hälfte der Eingangs-HF-Leistung wird über den Port 44 dem Port 50 der symmetrischen Hybride 52 zugeführt. Die über den Port 50 von der symmetrischen Hybride 52 empfangene HF-Leistung wird gleichmäßig zwischen den Ports 56 und 60 geteilt. Eine Hälfte der über den Port 50 empfangenen HF-Leistung wird daher dem variablen Kurzschluss 58 zugeführt, und eine Hälfte der über den Port 50 empfangenen HF-Leistung wird dem variablen Kurzschluss 62 zugeführt. Die variablen Kurzschlüsse 58 und 60 umfassen jeweils einen Kurzschlusskreis, der durch die Schrittmotoren 76 bzw. 78 längs einer Länge eines Wellenleiters verschiebbar ist. Der Kurzschlusskreis reflektiert Eingangs-HF-Energie mit einer Phase, die von der Position des Kurzschlusskreises abhängt. Der variable Kurzschluss 58 reflektiert daher HF-Leistung zurück in den Port 56 der symmetrischen Hybride 52, und der variable Kurzschluss 62 reflektiert HF-Leistung zurück in den Port 60 der symmetrischen Hybride 52. Die von der symmetrischen Hybride 52 über die Ports 60 und 56 empfangene HF-Leistung wird kombiniert und, abhängig von den relativen Phasen an den Ports 60 und 56, über den Port 54 an den Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 und über den Port 50 an den Port 44 der symmetrischen Hybride 36 ausgegeben. Die relativen Anteile der HF-Leistung, die durch die symmetrische Hybride 52 dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 und dem Port 44 zugeführt werden, hängen von der Phasendifferenz zwischen der HF-Leistung an den Ports 56 und 60 ab. Die relativen Anteile der HF-Leistung, die in der künstlichen Last 40 zuerstreut werden und in Richtung der HF-Quelle 32 (die durch die Isolationsvorrichtung 68 isoliert ist) durch den Port 34 der symmetrischen Hybride 36 geleitet werden, hängen von der Phasenverschiebung und den Amplituden des rückwärts reflektierten Leistungsflusses in die Ports 42 und 44 ab. Diese Eigenschaften der symmetrischen Hybride 52 werden benutzt, um die den Beschleuniger-Führungsabschnitten 14 und 16 zugeführte HF-Leistung zu regeln. Die dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 zugeführte HF-Leistung bleibt in Amplitude und Phase konstant, wenn die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 durch die linearen Schrittmotoren 76 und 78 eingestellt werden. Wenn einer der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 eingestellt wird, ändert sich die Amplitude der HF-Leistung, die dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 über den Port 54 zugeführt wird. In diesem Fall ändert sich die Phasendifferenz zwischen der den Beschleuniger-Führungsabschnitten 14 und 16 zugeführten HF-Leistung und wird durch Einstellen des anderen variablen Kurzschlusses kompensiert, um so eine konstante Phasendifferenz aufrechtzuerhalten. Wenn die variablen Kurzschlüsse 58 und 62 durch die linearen Schrittmotoren 76 und 78 in gleichen Inkrementen in der gleichen Richtung eingestellt werden, ändert sich die Phasenverschiebung zwischen der an die Beschleuniger-Führungsabschnitte 14 und 16 angelegten HF-Leistung. In diesem Fall bleibt die Amplitude der dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 zugeführten HF-Leistung konstant, wenn ihre Phase in Bezug auf die dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 zugeführten HF-Leistung verändert wird. Die Phase und Amplitude können daher durch geeignetes Einstellen der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 unabhängig geregelt werden.
Während die bevorzugte Ausführung der Erfindung symmetrische Hybriden und variable Kurzschlüsse verwendet, können gleichwertige Komponenten mit der gleichen Funktion verwendet werden. Das heißt, ein Äquivalent der symmetrischen Hybride muss die Eingangs-HF-Leistung zwischen zwei Ports in der Vorwärtsrichtung teilen. In der Rückwärtsrichtung wird die über die Ausgangsports empfangene HF-Leistung zu den zwei Eingangsports geleitet, wobei der zu jedem Port geleitete Anteil von der Phasendifferenz zwischen der HF-Leistung an den Ausgangsports abhängt. Ein Beispiel einer geeigneten Hybride ist eine "Top-wall" Hybride. Ein Äquivalent des variablen Kurzschlusses muss HF-Energie mit einer kontrollierbaren Phase reflektieren.
An einem System, wie in 1 und 2 veranschaulicht und oben beschrieben, wurden Messungen vorgenommen. Die Ergebnisse sind in 3A und 3B geplottet. 3A ist eine Grafik der relativen reflektierten Leistung (Ref) von dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 14 zum Port 42 der symmetrischen Hybride 36 als eine Funktion der Differenz (Delta) in den Positionen der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 (Kurve 90). 3B ist eine Grafik der Phase der dem Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 über den Port 54 der symmetrischen Hybride 52 zugeführten Leistung als eine Funktion der Positionen (Delta) der variablen Kurzschlüsse 58 und 62, wenn sie gemeinsam bewegt werden (Kurve 92).
Die Steuerung 66 kann eine Steuereinheit (nicht gezeigt) zum Steuern der Schrittmotoren 76 und 78 enthalten. Die Positionen der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 zum Erlangen ausgewählter Energien des Elektronenstrahls 20 werden empirisch bestimmt. Die benötigten Positionen werden in die Steuereinheit programmiert. Während des Betriebs werden die zum Erlangen einer gewünschten Energie gespeicherten Positionen ausgewählt und benutzt, um die Schrittmotoren 76 und 78 zu betätigen. Eine Kreuzprüfung kann durch Überwachen der an den zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt 16 angelegten Vorwärts- und reflektierten Leistung bereitgestellt werden. Das Verhältnis zwischen Vorwärts- und reflektierter Leistung kann mit hohen und tiefen Grenzen für jede Betriebsenergie verglichen werden. Wenn das Verhältnis außerhalb der Grenzen liegt, kann der Betrieb als ein Schutzverriegelungsmechanismus beendet werden.
4 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Gleiche Elemente in 1 und 4 haben gleiche Verweiszeichen und werden bei der Erörterung von 4 nicht alle beschrieben. In der Ausführung von 4 wird die Mikrowellenleistungs-Regelvorrichtung benutzt, um HF-Leistung an eine erste Last 100 und eine zweite Last 102 zu liefern. Das heißt, der zweite Port 42 der symmetrischen Hybride 36 liefert HF-Leistung an die Last 100, und der dritte Port 54 der symmetrischen Hybride 52 liefert HF-Leistung an die Last 102. Durch Justieren der Positionen der variablen Kurzschlüsse 58 und 62 können die Amplitude der der Last 102 zugeführten HF-Leistung und die Phasenverschiebung zwischen der den Lasten 100 und 102 zugeführten HF-Leistung verändert werden. Amplitude und Phase können, wie oben beschrieben, unabhängig geregelt werden. In einem Beispiel können die Lasten 100 und 102 Antennen eines phasengesteuerten Radarsystems ein. Die Regelvorrichtung wird verwendet, um die Amplitude und Phase der den Antennen zugeführten HF-Leistung zu regeln.
Während das zur Zeit als die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung Erachtete gezeigt und beschrieben wurde, wird für die Fachleute in der Technik ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die anliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Regelvorrichtung (30) zum Regeln der einer ersten Last (14) und einer zweiten Last (16) zugeführten HF-Leistung, wobei die Vorrichtung umfasst: eine erste symmetrische Hybride (36) mit einem ersten Port (34) zum Empfangen von Eingangs-HF-Leistung, einem zweiten Port (42), der mit der ersten Last (14) verbunden ist, einem dritten Port (38), der mit einer künstlichen Last (40) verbunden ist, und einem vierten Port (44); eine zweite symmetrische Hybride (52) mit einem ersten Port (50), der mit dem vierten Port (44) der ersten symmetrischen Hybride (36) verbunden ist, einem dritten Port (54), der mit der zweiten Last (16) verbunden ist, und einem zweiten (56) und vierten Port (60); ein erstes variables Kurzschlusselement (58), das mit dem zweiten Port (56) der zweiten symmetrischen Hybride (52) verbunden ist; ein zweites variables Kurzschlusselement (62), das mit dem vierten Port (60) der zweiten symmetrischen Hybride (52) verbunden ist, wobei durch das erste und zweite variable Kurzschlusselement reflektierte HF-Leistung durch den dritten Port (54) der zweiten symmetrischen Hybride (52) zu der zweiten Last (16) geleitet wird, und eine Steuereinrichtung (66), die funktional mit dem ersten und zweiten Kurzschlusselement verbunden ist und das erste und zweite variable Kurzschlusselement so einstellt, dass die der Last zugeführte HF-Leistung geregelt wird.
Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Last (14) einen ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt eines Linearbeschleunigers (10) umfasst und die zweite Last (16) einen zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt des Linearbeschleunigers umfasst.
Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (66) eine Einrichtung enthält, die das erste und zweite variable Kurzschlusselement durch gleiche Schritte so einstellt, dass eine Phasendifferenz zwischen HF-Spannungen, die der ersten und zweiten Last zugeführt werden, verändert wird.
Regelvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (66) eine Ein richtung enthält, die die variablen Kurzschlusselemente so einstellt, dass eine Amplitude der HF-Leistung, die der zweiten Last zugeführt wird, verändert wird und eine konstante Phasenbeziehung zwischen der an die erste und zweite Last gelieferten HF-Leistung aufrechterhalten wird.
Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren eine HF-Quelle (32) umfasst, um HF-Leistung an die erste symmetrische Hybride (36) zu liefern.
Regelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (66) einen ersten Motor (76), der funktional mit dem ersten Kurzschlusselement (58) verbunden ist und das erste variable Kurzschlusselement einstellt, und einen zweiten Motor (78) umfasst, der funktional mit dem zweiten Kurzschlusselement (62) verbunden ist und das zweite variable Kurzschlusselement einstellt.
Linearbeschleunigersystem, das umfasst: eine Quelle für geladene Teilchen (12) zum Erzeugen geladener Teilchen und einen ersten (14) und zweiten (16) Beschleuniger-Führungsabschnitt, die funktional in Reihe geschaltet sind und die geladenen Teilchen durch dieselben beschleunigen, wobei die Quelle für geladene Teilchen (12) mit der ersten Beschleunigerführung verbunden ist, um dem ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt (14) Elektronen zuzuführen, und eine Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Beschleuniger-Führungsabschnitt (14) mit dem zweiten Port (42) der ersten symmetrischen Hybride (36) als die erste Last (14) verbunden ist, und der zweite Beschleuniger-Führungsabschnitt (16) mit dem dritten Port (54) der zweiten symmetrischen Hybride (52) als die zweite Last (16) verbunden ist.
Linearbeschleunigersystem nach Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung (66) eine Einrichtung enthält, die die variablen Kurzschlusselemente so einstellt, dass eine Amplitude der dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt (16) zugeführten HF-Leistung verändert wird und eine konstante Phasenbeziehung zwischen der dem erstem (14) und zweiten (16) Beschleuniger-Führungsabschnitt zugeführten HF-Leistung aufrechterhalten wird.
Linearbeschleunigersystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der zweite Port (42) der ersten symmetrischen Hybride (36) mit einem ersten Richtungskoppler (70) verbunden ist, der mit dem ersten Beschleuniger-Führungsabschnitt (14) verbunden ist.
Linearbeschleunigersystem nach Anspruch 9, wobei der dritte Port der zweiten symmetrischen Hybride mit einem zweiten Richtungskoppler (72) verbunden ist, der mit dem zweiten Beschleuniger-Führungsabschnitt verbunden ist.
Linearbeschleuniger nach einem der Ansprüche 7 bis 10, der ein Ausgangsstrahlfenster enthält, und wobei der erste (14) und zweite (16) Beschleuniger-Führungsabschnitt in Linie liegen und die geladenen Teilchen in einem geradlinigen Pfad von der Quelle (12) durch den ersten (14) und zweiten (16) Beschleunigerabschnitt laufen und aus dem Ausgangsstrahlfenster austreten.