EP0125530A2 - Klystrode mit hoher Verstärkung - Google Patents

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EP0125530A2
EP0125530A2 EP84104504A EP84104504A EP0125530A2 EP 0125530 A2 EP0125530 A2 EP 0125530A2 EP 84104504 A EP84104504 A EP 84104504A EP 84104504 A EP84104504 A EP 84104504A EP 0125530 A2 EP0125530 A2 EP 0125530A2
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EP
European Patent Office
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resonator
klystrode
hollow
phase
tuning
Prior art date
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Withdrawn
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EP84104504A
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EP0125530A3 (de
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Hinrich Dr. Dipl.-Phys. Heynisch
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/04—Tubes having one or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the modulation produced in the modulator zone is mainly density modulation, e.g. Heaff tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/10—Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator
    • H01J25/14—Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator with tube-like electron stream coaxial with the axis of the resonators

Definitions

  • the invention relates to a high gain klystrode consisting of a hollow beam tube and an outcoupling resonator.
  • Such a klystrode comes from the publication by Preist and Shrader: "The Klystrode - An Unusual transmitting Tube with Potential for UHF-TV" in the magazine 'Proceedings of the IEEE', Vol.70, No.11, November 1982, pages 1318 until 1325 as known.
  • the gain with this klystrode is only about 20dB.
  • the invention has for its object to provide a power amplifier tube with small dimensions, low manufacturing costs, high gain and very good efficiency (approx. 60%), especially for the VHF / UHF frequency range.
  • the hollow beam allowed a tube concept with relatively high perveance beam (P> 2.10 -6 A / V 3/2). This means on the one hand a relatively low operating voltage and on the other hand a relatively steep characteristic curve for the grid modulation. In addition, these measures result in a high gain being achieved with a relatively coarse lattice structure.
  • the cavity resonator for generating the RF power is designed as a folded cavity resonator (in-phase or approximately in-phase operation). This achieves a high degree of efficiency ( ⁇ > 60%) with high power amplification.
  • the gain is more than 30dB.
  • the klystrode shown in the figure consists essentially of a ring cathode 1 with a heater for generating the hollow beam (electron beam) 10.
  • the ring grid 2 is provided for modulating the current of the hollow beam 10.
  • two resonator slits 4 and a collector 3 are provided.
  • the klystrode is operated in external resonators with tuning slides.
  • a pot circle 7 grid-cathode circle
  • the folded cavity resonator 5 which is used to generate the RF power, has two independent tuning slides 6 for setting the resonance frequency and the phase position (optimization) between resonator apertures 4/1 (interaction gap) and resonator apertures 4/2 (interaction gap).
  • magnets 9 are integrated in the cavity resonator 5.
  • a capacitive coupling capacitor 11 is provided in the pot circuit 7.
  • the insulator rings made of ceramic material are provided with the reference number 12.

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  • Microwave Tubes (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

Klystrode mit hoher Verstärkung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klystrode hoher Verstärkung, bestehend aus einer Hohlstrahlröhre und einem Auskoppelresonator. Mit der Erfindung soll eine Leistungsverstärkerröhre mit geringen Abmessungen, niedrigen Herstellkosten, hoher Verstärkung und sehr gutem Wirkungsgrad geschaffen werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß für die Hohlstrahlerzeugung eine Ring-Kathode (1) mit Heizer, ein Ring-Gitter (2) zur Strommodulation des Hohlstrahls, zwei Resonatorspalt-Blenden (4) und ein Kollektor (3) vorgesehen sind, daß zum Betrieb der Klystrode externe Resonatoren mit Abstimmschiebern vorgesehen sind, die aus einem Topfkreis (7) für die Strommodulation und einem Abstimmschieber (8) (Glitter-Kathoden-Kreis) bestehen, daß ein gefalteter Hohlraumresonator (5) zur Erzeugung der HF-Leistung zwei unabhängige Abstimmschieber (6) zum Einstellen der Resonatorfrequenz sowie der Phasenlage (Optimierung) zwischen den Resonatorspalt-Blenden (4) für gleichphasigen bzw. annähernd gleichphasigen Betrieb aufweist, und daß zur Fokussierung des Hohlstrahls Magnete (9) mit dem Hohlraumresonator integriert sind.
Eine erfindungsgemäße Klystrode findet bei FS-Sendern und Teilchenbeschleunigern Verwendung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klystrode hoher Verstärkung bestehend aus einer Hohlstrahlröhre und einem Auskoppelresonator.
  • Eine derartige Klystrode geht aus der Veröffentlichung von Preist und Shrader: "The Klystrode - An Unusual transmitting Tube with Potential for UHF-TV" in der Zeitschrift 'Proceedings of the IEEE', Vol.70, No.11, November 1982, Seiten 1318 bis 1325 als bekannt hervor. Allerdings beträgt die Verstärkung bei dieser Klystrode nur ca. 20dB.
  • Aus der DE-PS 19 45 826 ist weiterhin ein konzentrisch aufgebautes Zweikammerklystron mit einer zentral angeordneten Kathode, je einem die Kathode konzentrisch umgebenden Einkoppel- und Auskoppelkreis, die im Bereich der Elektronenströmung gitterförmig durchbrochen sind, und einem Kollektor bekannt, wobei im Bereich der Elektronenströmung der Auskoppelkreis aus einem der Kathode zugewandten Gitter und dem Kollektor besteht, der Einkoppelkreis ein im Vergleich zum Kollektorpotential niedriges Potential aufweist und das Gitter des Auskoppelkreises ein gegenüber dem Potential des Einkoppelkreises abgesenktes Potential aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsverstärkerröhre mit geringen Abmessungen, niedrigen Herstellkosten, hoher Verstärkung und sehr gutem Wirkungsgrad (ca. 60%), insbesondere für den VHF/UHF-Frequenzbereich, zu schaffen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeich- nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.
  • Durch die Kombination einer gittergesteuerten Hohlstrahlröhre mit einem Doppelspaltresonator werden die höheren Verstärkungswerte und ein besserer Wirkungsgrad erzielt.
  • Der Hohlstrahl erlaubt ein Röhrenkonzept mit relativ hoher Strahl-Perveanz (P>2.10-6A/V3/2). Das bedeutet zum einen eine relativ niedrige Betriebsspannung, und zum anderen eine relativ steile Kennlinie für die Gittermodulation. Außerdem haben diese Maßnahmen die Erzielung einer hohen Verstärkung bei einer relativ groben Gitterstruktur zur Folge.
  • Der Hohlraumresonator zur Erzeugung der HF-Leistung ist als gefalteter Hohlraumresonator (gleichphasiger bzw. annähernd gleichphasiger Betrieb) ausgebildet. Dadurch wird ein hoher Wirkungsgrad (η>60%) bei großer Leistungsverstärkung erreicht. Die Verstärkung beträgt mehr als 30dB.
  • Die Erfindung wird anhand eines in der Figur der Zeichnung schematisch teilweise im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert.
  • Die in der Figur dargestellte Klystrode besteht im wesentlichen aus einer Ring-Kathode 1 mit Heizer für die Erzeugung des Hohlstrahles (Elektronenstrahles) 10. Das Ring-Gitter 2 ist zur Strommodulation des Hohlstrahles 10 vorgesehen. Außerdem sind zwei Resonatorspalt-Blenden 4 und ein Kollektor 3 vorgesehen. Die Klystrode wird in externen Resonatoren mit Abstimmschiebern betrieben. Hierzu ist ein Topfkreis 7 (Gitter-Kathodenkreis) mit einem Abstimmschieber 8 versehen. Der gefaltete Hohlraumresonator 5, der zur Erzeugung der HF-Leistung dient, weist zwei unabhängige Abstimmschieber 6 zur Einstellung der Resonanzfrequenz und der Phasenlage (Optimierung) zwischen Resonatorblenden 4/1 (Wechselwirkungsspalt) und Resonator-Blenden 4/2 (Wechselwirkungsspalt) auf. Zur Fokussierung des Hohlstrahls 10 sind Magnete 9 in den Hohlraumresonator 5 integriert. Im Topfkreis 7 ist ein kapazitiver Koppelkondensator 11 vorgesehen. Die aus keramischem Material bestehenden Isolatorringe sind mit dem Bezugszeichen 12 versehen.

Claims (2)

1. Klystrode hoher Verstärkung, bestehend aus einer Hohlstrahlröhre und einem Auskoppelresonator, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hohlstrahlerzeugung eine Ring-Kathode (1) mit Heizer, ein Ring-Gitter (2) zur Strommodulation des Hohlstrahls, zwei Resonatorspalt-Blenden (4) und ein Kollektor (3) vorgesehen sind, daß zum Betrieb der Klystrode externe Resonatoren mit Abstimmschiebern vorgesehen sind, die aus einem Topfkreis (7) für die Strommodulation und einem Abstimmschieber (8) (Gitter-Kathoden-Kreis) bestehen, daß ein gefalteter Hohlraumresonator (5) zur Erzeugung der HF-Leistung zwei unabhängige Abstimmschieber (6) zum Einstellen der Resonatorfrequenz sowie der Phasenlage (Optimierung) zwischen den Resonatorspalt-Blenden (4) für gleichphasigen bzw. annähernd gleichphasigen Betrieb aufweist, und daß zur Fokussierung des Hohlstrahls Magnete (9) mit dem Hohlraumresonatcr integriert sind.
2. Klystrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl-Perveanz im Bereich des gefalteten Hohlraumresonators (Auskoppelkreis) gröBer ist als 2.10-6A/V3/2.
EP84104504A 1983-05-16 1984-04-19 Klystrode mit hoher Verstärkung Withdrawn EP0125530A3 (de)

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DE19833317788 DE3317788A1 (de) 1983-05-16 1983-05-16 Klystrode mit hoher verstaerkung

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EP0125530A2 true EP0125530A2 (de) 1984-11-21
EP0125530A3 EP0125530A3 (de) 1986-03-19

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DE (1) DE3317788A1 (de)

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Also Published As

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DE3317788A1 (de) 1984-11-22
US4567406A (en) 1986-01-28
EP0125530A3 (de) 1986-03-19

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