JP2016146244A - Klystron - Google Patents
Klystron Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016146244A JP2016146244A JP2015021996A JP2015021996A JP2016146244A JP 2016146244 A JP2016146244 A JP 2016146244A JP 2015021996 A JP2015021996 A JP 2015021996A JP 2015021996 A JP2015021996 A JP 2015021996A JP 2016146244 A JP2016146244 A JP 2016146244A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collector
- output
- electron beam
- power supply
- klystron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、クライストロンに関する。 Embodiments described herein relate generally to a klystron.
一般に、電波を増幅する真空管としてクライストロンが知られている。クライストロンは、電子ビームを放出する電子銃部と、用済みの電子ビームを捕捉するコレクタと、高周波相互作用部と、電子銃部から放出される電子ビームを集束する集束コイルと、を備えている。 In general, a klystron is known as a vacuum tube for amplifying radio waves. The klystron includes an electron gun unit that emits an electron beam, a collector that captures a used electron beam, a high-frequency interaction unit, and a focusing coil that focuses the electron beam emitted from the electron gun unit. .
高周波相互作用部は、電子銃部から放出された電子ビームが通過するドリフト管と、ドリフト管の途中に電子ビームの進行方向に沿って設けられた入力空胴、中間空胴及び出力空胴と、を有し、入力空胴に入力信号を入力することにより、出力空胴から増幅された高周波の出力信号を出力するものである。出力空胴から高周波を取り出すため、出力空胴の側面には出力導波管が接合されている。 The high-frequency interaction unit includes a drift tube through which the electron beam emitted from the electron gun unit passes, and an input cavity, an intermediate cavity, and an output cavity provided along the traveling direction of the electron beam in the middle of the drift tube. , And by inputting an input signal to the input cavity, a high-frequency output signal amplified from the output cavity is output. In order to extract high frequency from the output cavity, an output waveguide is joined to the side surface of the output cavity.
増幅を終えた使用済みの電子ビームは、まだある程度のエネルギを持ってコレクタに入射される。そして、電子ビームがコレクタの内壁(金属壁)に衝突することにより、電子ビームのエネルギは熱エネルギに変換される。変換された熱エネルギは、コレクタ外周の冷却機構により消費される。 The used electron beam after the amplification is still incident on the collector with a certain amount of energy. When the electron beam collides with the inner wall (metal wall) of the collector, the energy of the electron beam is converted into thermal energy. The converted thermal energy is consumed by the cooling mechanism around the collector.
ところで、ジャイロトロンにおいて、CPD(Collector Potential Depression:コレクタ電位降下)によりエネルギを回収する方式が知られている。この方式は、コレクタの電位を高周波相互作用部の電位より下げることにより、電子ビームの余剰エネルギを静電的に回収し、動作効率を改善するとともに、コレクタ熱負荷を低減する方式である。ジャイロトロンや進行波管等のクライストロン以外の電子管では、このCPDにより電子のエネルギを回収することで、総合効率の改善が図られている。 In the gyrotron, a method of recovering energy by CPD (Collector Potential Depression) is known. In this method, the collector potential is lowered below the potential of the high-frequency interaction unit, thereby surplus energy of the electron beam is electrostatically recovered to improve the operation efficiency and reduce the collector thermal load. In electron tubes other than klystrons, such as gyrotrons and traveling wave tubes, the overall efficiency is improved by recovering the energy of electrons by this CPD.
ところで、上記エネルギを回収する方式をクライストロンに適用した場合、次のような問題がある。クライストロンにおいては、その動作原理から、電子ビームのエネルギの変換効率が他の電子管に比べて高い。そのためもあり使用済みの電子ビーム(スペントビーム)のエネルギ分散が大きいという特性がある。そのため、クライストロンにおいてCPDによるエネルギ回収を行った場合、ゼロに近いエネルギをもった電子が逆行電子となり、クライストロンの安定動作に支障をきたす可能性が大きい。 By the way, when the method of recovering the energy is applied to the klystron, there are the following problems. In the klystron, due to its operating principle, the energy conversion efficiency of the electron beam is higher than that of other electron tubes. Therefore, there is a characteristic that the energy dispersion of the used electron beam (spent beam) is large. Therefore, when energy recovery by CPD is performed in the klystron, electrons having energy close to zero become retrograde electrons, and there is a high possibility that the stable operation of the klystron will be hindered.
このことから、CPDによりエネルギを回収する方式を適用したクライストロンは特殊な数例を除きほとんど無く、実用化されていない状態である。このため、CPDによりエネルギを回収することができ、総合効率を改善することのできるクライストロンが望まれている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、CPDによりエネルギを回収することができ、総合効率を改善することのできるクライストロンを提供することにある。
For this reason, there are almost no klystrons using a method of recovering energy by CPD except for a few special cases, and they are not put into practical use. For this reason, a klystron capable of recovering energy by CPD and improving the overall efficiency is desired.
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a klystron capable of recovering energy by CPD and improving the overall efficiency.
一実施形態に係るクライストロンは、
カソード及びアノードを有し、電子ビームを放出する電子銃部と、
前記電子ビームを捕捉するコレクタと、
前記電子銃部及びコレクタ間に接続され、前記コレクタに対して電気的に絶縁状態にあり、前記電子銃部及びコレクタ間に位置した入力空胴、前記入力空胴及びコレクタ間に位置した少なくとも1つの中間空胴、前記中間空胴及びコレクタ間に位置し、穴部が形成された出力空胴、並びに前記入力空胴、中間空胴及び出力空胴を連結したドリフト管を有し、前記入力空胴に入力信号を入力することにより、前記出力空胴から増幅された高周波の出力信号を出力する高周波相互作用部と、
前記高周波相互作用部の外周を囲み、前記電子銃部から放出される前記電子ビームを集束する集束コイルと、
前記高周波相互作用部に接合され、前記穴部に連通され、前記穴部を通して前記出力空胴から前記出力信号を取り出す出力導波管と、
前記カソード及び高周波相互作用部間に電圧を与える加速電源と、
前記カソード及びコレクタ間に電圧を与える電力供給電源と、
前記出力信号の電力が飽和領域の85%以下となるように制御する制御部と、を備えることを特徴としている。
The klystron according to one embodiment
An electron gun unit having a cathode and an anode and emitting an electron beam;
A collector for capturing the electron beam;
An input cavity connected between the electron gun portion and the collector, electrically insulated from the collector, located between the electron gun portion and the collector, at least one located between the input cavity and the collector Two intermediate cavities, an output cavity located between the intermediate cavities and the collector and having a hole, and a drift pipe connecting the input cavities, the intermediate cavities and the output cavities, and the input A high-frequency interaction unit that outputs an output signal of a high frequency amplified from the output cavity by inputting an input signal to the cavity;
A focusing coil that surrounds the outer periphery of the high-frequency interaction unit and focuses the electron beam emitted from the electron gun unit;
An output waveguide joined to the high-frequency interaction unit, communicated with the hole, and extracts the output signal from the output cavity through the hole;
An accelerating power supply for applying a voltage between the cathode and the high-frequency interaction unit;
A power supply for applying a voltage between the cathode and collector;
And a control unit that controls the power of the output signal to be 85% or less of a saturation region.
以下、図面を参照しながら一実施形態に係るクライストロンについて詳細に説明する。
図1に示すように、クライストロンは、電子銃部1と、コレクタ2と、高周波相互作用部3と、集束コイル4と、出力導波管5と、加速電源20と、電力供給電源30と、制御部40とを備えている。この実施の形態において、クライストロンはパルスクライストロンである。コレクタ2、高周波相互作用部3及び出力導波管5は、それぞれ金属で形成されている。
Hereinafter, a klystron according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the klystron includes an
電子銃部1は、電子ビームを放出する電子銃1aと、電子銃1aから放出された電子ビームを加速させ、電子の流れをコレクタ2方向に作るカソード1b及びアノード1cとを有している。電子銃1aは、電子ビームを1本放出するものである。この実施形態において、電子銃部1は、1個の電子銃1aを有している。複数本の電子ビームを放出させたい場合、電子銃部1は、複数個の電子銃1aを有していればよい。
The
コレクタ2は、高周波相互作用部3を通過した使用済みの電子ビーム(スペントビーム)を捕捉し、残ったエネルギを熱エネルギに変換するものである。コレクタ2は、図示しない冷却機構により冷却されている。ここでは、冷却機構の主冷却方式は水冷式である。
The
高周波相互作用部3は、クライストロンのボディ部である。高周波相互作用部3は、電子銃部1及びコレクタ2間に気密に接続されている。高周波相互作用部3は、電子銃部1及びコレクタ2間に位置した入力空胴3aと、入力空胴3a及びコレクタ2間に位置した少なくとも1つの中間空胴3bと、中間空胴3b及びコレクタ2間に位置し、穴部Oが形成された出力空胴3cと、入力空胴3a、中間空胴3b及び出力空胴3cを気密に連結したドリフト管3dと、を有している。この実施の形態において、高周波相互作用部3は、中間空胴3bを3つ有している。また、入力空胴3a、中間空胴3b及び出力空胴3cは、ドリフト管3dに形成された空胴により形作られている。
The high
上記各空胴は、筒状の内周壁と、筒状の外周壁と、内周壁及び外周壁間の下端を気密に閉塞する環状の下端壁と、内周壁及び外周壁間の上端を気密に閉塞する環状の上端壁と、中心部に軸方向に開口する開口部と、を有し、同軸状に形成されている。高周波相互作用部3の真空側の表面は導電性に優れ、上記表面には例えば銅メッキが施されている。
Each of the cavities includes a cylindrical inner peripheral wall, a cylindrical outer peripheral wall, an annular lower end wall that hermetically closes a lower end between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall, and an upper end between the inner peripheral wall and the outer peripheral wall. It has an annular upper end wall that closes and an opening that opens in the axial direction at the center, and is formed coaxially. The surface of the high-
ここで、上記高周波相互作用部3の動作原理について詳述する。入力空胴3aには増幅したい入力信号が導入される。入力信号は、電波(マイクロ波)である。入力空胴3aを電子ビームが通過するとき、電子ビームは導入された入力信号により速度変調される。その後、電子ビームが一様電界中を通過する間、電子ビームに密度変調が生じ、電子ビームは次第に集群(バンチ)される。さらに、集群された電子ビームは、中間空胴3bを通過する度に相互作用により空胴に高周波電界を発生する。これにより、電子ビームはその電界により再度速度変調を受ける。
Here, the operation principle of the high-
そして最後に集群された電子ビームは、出力空胴3cの間隙を通過する時、大きな交流電界を誘起し、増幅された高周波(大電力マイクロ波)の出力信号として出力空胴3cから外部に取り出される。
すなわち、高周波相互作用部3は、入力空胴3aに入力信号を入力することにより、出力空胴3cから増幅された高周波の出力信号を出力するものである。
The finally gathered electron beams induce a large alternating electric field when passing through the gap of the output cavity 3c, and are extracted from the output cavity 3c to the outside as an amplified high frequency (high power microwave) output signal. It is.
That is, the high
集束コイル4は、筒状に形成され、高周波相互作用部3の外周を囲んでいる。集束コイル4は、電子銃部1から放出される電子ビームを集束するものである。
出力導波管5は、高周波相互作用部3に接合され、穴部Oに連通されている。出力導波管5には、誘電体で形成された出力窓5aが気密に取り付けられている。出力導波管5の真空側の表面は導電性に優れ、出力導波管5の真空側の表面には例えば銅メッキが施されている。出力導波管5は、穴部Oを通して出力空胴3cから出力信号を取り出すものである。
The focusing coil 4 is formed in a cylindrical shape and surrounds the outer periphery of the high-
The
次に、上記高周波相互作用部3及びコレクタ2についてさらに説明する。
図1及び図2に示すように、高周波相互作用部3は、トップドリフト部10をさらに含んでいる。
Next, the high-
As shown in FIGS. 1 and 2, the high-
トップドリフト部10は、筒状に形成されている。トップドリフト部10の内周面は導電性に優れ、上記内周面には例えば銅メッキが施されている。トップドリフト部10は、コレクタ2と対向した側にフランジ10aを有している。フランジ10aは、円環状に形成されている。
The top drift part 10 is formed in a cylindrical shape. The inner peripheral surface of the top drift portion 10 is excellent in conductivity, and the inner peripheral surface is subjected to, for example, copper plating. The top drift part 10 has a
コレクタ2は、コレクタ本体2aと、フランジ2bとを有している。フランジ2bは、コレクタ本体2aの外周面側に位置している。コレクタ本体2a及びフランジ2bは一体に形成されている。フランジ2bは、円環状に形成されている。フランジ2bは、フランジ10aに充分な間隔を置いて対向している。
The
フランジ10a及びフランジ2bは、高電圧絶縁部材11を介して接合されている。高電圧絶縁部材11は筒状に形成されている。高電圧絶縁部材11は、フランジ10a及びフランジ2b間の充分な絶縁距離を保持している。高電圧絶縁部材11は、フランジ10a及びフランジ2bを真空気密に接続している。
上記コレクタ2、高周波相互作用部3及び出力導波管5等は、気密な真空容器を形成している。図示しないが、電子銃部1は上記真空容器内に収容されている。
The
The
図1に示すように、加速電源20は、カソード1b及び高周波相互作用部3間に電圧を与えるものである。詳しくは、加速電源20は、カソード1b及びドリフト管3d間に電圧を与えるものである。加速電源20は、カソード1bに負の高電圧として例えば−90kVの電圧を与えている。ドリフト管3dを含む高周波相互作用部3は接地電位に設定されている。なお、高周波相互作用部3に接続されたアノード1cも接地電位に設定されている。
As shown in FIG. 1, the acceleration power source 20 applies a voltage between the cathode 1 b and the high-
電力供給電源30は、カソード1b及びコレクタ2間に電圧を与えるものである。電力供給電源30は、コレクタ2に負の高電圧を与えるものである。コレクタ2は、負の高電位として例えば−50kVの高電位に設定されている。高周波相互作用部3(ボディ部)及びコレクタ2間に減速電界が与えられるため、クライストロンは、電子ビームのエネルギを回収するよう構成されている。また、クライストロンは、−50kVの電圧(CPD電圧)分のエネルギを回収するようにも構成されている。
The power
制御部40は、入力信号の電流を調整し、出力信号の電力を制御することができる。検出部50は、出力信号の少なくとも一部を検出することができる。例えば、制御部40は、検出部50で検出した出力信号の情報を取得し、取得した情報を基に入力信号の電流を調整することができる。
The
その他、制御部40は、電子ビーム1本あたりのパービアンスを1.6μP以下となるように制御することが可能である。また、制御部40は、出力信号のパルスデューティ比が10%からCW(連続波)までとなるように制御することが可能である。
上記のようにクライストロンが形成されている。
In addition, the
A klystron is formed as described above.
次に、クライストロンの動作を、入力信号の電力(以下、入力電力と称する)−出力信号の電力(以下、出力電力と称する)特性の観点から説明する。
図3は、クライストロンにおける、入力電力に対する出力電力の変化をグラフで示した図である。図1及び図3に示すように、出力電力には、飽和領域と、非飽和線形領域とが生じていることが分かる。
Next, the operation of the klystron will be described from the viewpoint of the power of the input signal (hereinafter referred to as input power) -power of the output signal (hereinafter referred to as output power).
FIG. 3 is a graph showing changes in output power with respect to input power in the klystron. As shown in FIGS. 1 and 3, it can be seen that the output power has a saturated region and a non-saturated linear region.
飽和領域は、出力電力が飽和状態となり、入力電力を変化させても出力電力の変化が小さい領域である。なお、従来のクライストロンは、飽和領域で動作されていた。
一方、非飽和線形領域は、入力電力の変化に対し出力電力が線形に近い形で変化する領域である。同じ電子ビーム電圧・電流とした場合の出力電力において、非飽和線形領域は、飽和領域の85%以下の値となる。この実施の形態において、上記のように、制御部40は、出力電力が飽和領域の85%以下となるように制御している。
The saturation region is a region where the output power is saturated and the change in the output power is small even when the input power is changed. The conventional klystron has been operated in the saturation region.
On the other hand, the non-saturated linear region is a region where the output power changes in a form close to linear with respect to the change in input power. In the output power with the same electron beam voltage and current, the non-saturated linear region has a value of 85% or less of the saturated region. In this embodiment, as described above, the
上記のように、非飽和線形領域では、入力電力に対して出力電力が線形に近い形で変化するため、非飽和線形領域は、制御部40が検出部50を使用して出力電力のフィードバックを入力電力に対してかけるよう制御する際に好適である。制御部40は、非飽和線形領域内で入力電力(入力信号の電流)を調整することにより、出力電力を精度良く制御することができ、これにより、出力電力の安定化を図ることができる。
As described above, in the non-saturated linear region, the output power changes in a form close to linear with respect to the input power. Therefore, in the non-saturated linear region, the
図4は、クライストロンを非飽和線形領域及び飽和領域でそれぞれ動作した場合における、入力電力に対する出力電力の変化をグラフで示した図である。図4に示すように、RF(radio frequency:高周波)変換効率に注目すると、同じ出力電力を出力するため、非飽和線形領域で動作させた場合と、電子ビームの電圧若しくは電流を低下させて飽和領域で動作させた場合とでは、飽和領域での動作の方がRF変換効率は高くなることが分かる。 FIG. 4 is a graph showing a change in output power with respect to input power when the klystron is operated in each of the unsaturated linear region and the saturated region. As shown in FIG. 4, when attention is paid to RF (radio frequency) conversion efficiency, the same output power is output, so that the operation is performed in a non-saturated linear region, and the voltage or current of the electron beam is decreased to be saturated. It can be seen that the RF conversion efficiency is higher when operating in the saturation region than when operating in the region.
そこで、この実施形態において、クライストロンがCPDによりエネルギを回収する方式を採ることにより、非飽和線形領域での動作において、飽和領域で動作した場合と同等程度まで出力電力(総合効率)を改善することができる。しかも、電子ビームの電圧若しくは電流を上昇させること無しに出力電力を改善することができる。 Therefore, in this embodiment, by adopting a system in which the klystron recovers energy by CPD, the output power (total efficiency) is improved to the same extent as when operating in the saturated region in the operation in the unsaturated linear region. Can do. In addition, the output power can be improved without increasing the voltage or current of the electron beam.
ここで、上記CPDとは、Collector Potential Depression(コレクタ電位降下)の略であり、コレクタ2の電位を高周波相互作用部3(ボディ部)の電位より下げることにより、電子ビームの余剰エネルギを静電的に回収し、動作効率を改善するとともに、コレクタ熱負荷を低減する方式である。
Here, the CPD is an abbreviation of Collector Potential Depression, and the excess energy of the electron beam is electrostatically reduced by lowering the potential of the
次に、クライストロンの動作を解析するシミュレーションコードを使用し、電子ビームのエネルギ解析を行った結果について説明する。
飽和領域ではRF変換効率が高いことから、使用済みの電子ビームのエネルギ分散が大きくなり、CPDによるエネルギ回収がほとんどできない。これに対し、非飽和線形領域では飽和領域に比べてRF変換効率が低いことから、使用済みの電子ビームのエネルギ分散を小さくすることができるため、CPDによりエネルギをより多く回収することができ、出力電力を含む総合効率を大幅に改善できることが期待できる。
Next, the result of the energy analysis of the electron beam using the simulation code for analyzing the operation of the klystron will be described.
Since the RF conversion efficiency is high in the saturation region, the energy dispersion of the used electron beam becomes large and energy recovery by CPD is almost impossible. On the other hand, since the RF conversion efficiency is lower in the unsaturated linear region than in the saturated region, the energy dispersion of the used electron beam can be reduced, so that more energy can be recovered by CPD. It can be expected that the overall efficiency including output power can be greatly improved.
図5は、クライストロンを非飽和線形領域で動作した場合における、電子ビームのパービアンスに対するRF変換効率、総合効率及びCPD電圧の変化をグラフで示した図である。図5は、CPDによる効率改善効果の計算結果の例でもある。図5に示すように、電子ビームのパービアンスを低くする方が、より総合効率を高くできることが分かる。 FIG. 5 is a graph showing changes in the RF conversion efficiency, the overall efficiency, and the CPD voltage with respect to the electron beam pervance when the klystron is operated in the unsaturated linear region. FIG. 5 is also an example of the calculation result of the efficiency improvement effect by CPD. As shown in FIG. 5, it can be seen that the overall efficiency can be further increased by lowering the electron beam perveance.
上述したように、CPDを搭載した本実施形態のクライストロンの動作条件は以下に挙げる通りである。 As described above, the operation conditions of the klystron of this embodiment equipped with CPD are as follows.
・動作領域を、飽和領域の出力電力の85%以下となる非飽和線形領域とする。 The operating region is a non-saturated linear region that is 85% or less of the output power in the saturated region.
・電子ビーム1本あたりのパービアンスを1.6μP以下とする。 -The perveance per electron beam is set to 1.6 μP or less.
・高周波の出力信号のパルスデューティ比は10%からCW(連続波)までとする。 • The pulse duty ratio of the high-frequency output signal is 10% to CW (continuous wave).
・CPDの段数は1段とする。 • The number of CPD stages is one.
・高周波相互作用部3(ボディ部)を接地電位とし、コレクタ2側を負電位とする。
The high frequency interaction part 3 (body part) is set to the ground potential, and the
・コレクタ2の主冷却方式は水冷式とする。
-The main cooling method of the
以上のように構成された一実施形態に係るクライストロンによれば、クライストロンは、電子銃部1と、コレクタ2と、コレクタ2に対して電気的に絶縁状態にあり、入力される入力信号を増幅して高周波の出力信号を出力する高周波相互作用部3と、集束コイル4と、出力導波管5と、加速電源20と、電力供給電源30と、制御部40とを備えている。
According to the klystron according to the embodiment configured as described above, the klystron is electrically insulated from the
加速電源20は、カソード1b及び高周波相互作用部3間に電圧を与えることができる。電力供給電源30は、カソード1b及びコレクタ2間に電圧を与えることができる。制御部は、出力電力が飽和領域の85%以下となるように制御することができる。
The acceleration power supply 20 can apply a voltage between the cathode 1b and the high-
クライストロンを非飽和線形領域で動作させることができるため、CPDによりエネルギを回収することができ、総合効率を、飽和領域で動作させた場合のRF変換効率と同等程度まで改善することができる。 Since the klystron can be operated in the unsaturated linear region, energy can be recovered by CPD, and the overall efficiency can be improved to the same level as the RF conversion efficiency when operated in the saturated region.
制御部40は、非飽和線形領域内で入力電力(入力信号の電流)を調整することにより、出力電力を精度良く制御することができるため、出力電力の安定化を図ることができる。さらに、制御部40が、電子ビーム1本あたりのパービアンスを1.6μP以下となるように制御することにより、一層、出力電力の安定化を図ることができる。
上記のことから、CPDによりエネルギを回収することができ、総合効率を改善することのできるクライストロンを得ることができる。
Since the
From the above, it is possible to obtain a klystron capable of recovering energy by CPD and improving the overall efficiency.
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
上記CPDの段数は1段に限らず、複数段(多段型)としてもよい。例えば、図6に示すように、コレクタ2は、電子ビームの進行方向に沿って分断され、互いに電気的に絶縁状態にあるN個の分割部D(D1、D2、…DN)で形成されている。
The number of stages of the CPD is not limited to one and may be a plurality of stages (multistage type). For example, as shown in FIG. 6, the
電力供給電源30は、N−1個の電源部PB(PB1、PB2、…PBN−1)を有している。第2電源部PBは、隣合う分割部D間の電位差が5kV以下となるよう、隣合う分割部D間に電圧を与える。
The
複数の分割部Dは、高電圧絶縁部材12を介して接合されている。高電圧絶縁部材12は環状に形成されている。高電圧絶縁部材12は、分割部D間の充分な絶縁距離を保持し、高電圧絶縁部材11ほど絶縁距離を保持しなくともよい。高電圧絶縁部材12は、複数の分割部Dを真空気密に接続している。
ここで、上記Nは、2以上の自然数であればよい。N=10であり、分割部D間の電位差が5kVである場合、上述した実施形態と同様、分割部D1は−50kVの高電位に設定されるため、多段型であっても1段型とみなすことができる。
この発明は、上記クライストロンに限らず、各種クライストロンに適用可能である。
The plurality of divided portions D are joined via the high
Here, the N may be a natural number of 2 or more. When N = 10 and the potential difference between the division parts D is 5 kV, the division part D1 is set to a high potential of −50 kV as in the above-described embodiment. Can be considered.
The present invention is not limited to the klystrons described above, and can be applied to various klystrons.
1…電子銃部、1a…電子銃、1b…カソード、1c…アノード、2…コレクタ、3…高周波相互作用部、3a…入力空胴、3b…中間空胴、3c…出力空胴、3d…ドリフト管、4…集束コイル、5…出力導波管、5a…出力窓、10…トップドリフト部、11,12…高電圧絶縁部材、20…加速電源、30…電力供給電源、40…制御部、50…検出部、D(D1、D2、…DN)…分割部、PB(PB1、PB2、…PBN−1)…電源部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電子ビームを捕捉するコレクタと、
前記電子銃部及びコレクタ間に接続され、前記コレクタに対して電気的に絶縁状態にあり、前記電子銃部及びコレクタ間に位置した入力空胴、前記入力空胴及びコレクタ間に位置した少なくとも1つの中間空胴、前記中間空胴及びコレクタ間に位置し、穴部が形成された出力空胴、並びに前記入力空胴、中間空胴及び出力空胴を連結したドリフト管を有し、前記入力空胴に入力信号を入力することにより、前記出力空胴から増幅された高周波の出力信号を出力する高周波相互作用部と、
前記高周波相互作用部の外周を囲み、前記電子銃部から放出される前記電子ビームを集束する集束コイルと、
前記高周波相互作用部に接合され、前記穴部に連通され、前記穴部を通して前記出力空胴から前記出力信号を取り出す出力導波管と、
前記カソード及び高周波相互作用部間に電圧を与える加速電源と、
前記カソード及びコレクタ間に電圧を与える電力供給電源と、
前記出力信号の電力が飽和領域の85%以下となるように制御する制御部と、を備えることを特徴とするクライストロン。 An electron gun unit having a cathode and an anode and emitting an electron beam;
A collector for capturing the electron beam;
An input cavity connected between the electron gun portion and the collector, electrically insulated from the collector, located between the electron gun portion and the collector, at least one located between the input cavity and the collector Two intermediate cavities, an output cavity located between the intermediate cavities and the collector and having a hole, and a drift pipe connecting the input cavities, the intermediate cavities and the output cavities, and the input A high-frequency interaction unit that outputs an output signal of a high frequency amplified from the output cavity by inputting an input signal to the cavity;
A focusing coil that surrounds the outer periphery of the high-frequency interaction unit and focuses the electron beam emitted from the electron gun unit;
An output waveguide joined to the high-frequency interaction unit, communicated with the hole, and extracts the output signal from the output cavity through the hole;
An accelerating power supply for applying a voltage between the cathode and the high-frequency interaction unit;
A power supply for applying a voltage between the cathode and collector;
A klystron comprising: a control unit that controls the power of the output signal to be 85% or less of a saturation region.
前記制御部は、前記電子ビーム1本あたりのパービアンスを1.6μP以下となるように制御することを特徴とする請求項1に記載のクライストロン。 The electron gun unit further includes an electron gun that emits one electron beam,
2. The klystron according to claim 1, wherein the control unit controls a perveance per one electron beam to be 1.6 μP or less.
前記電力供給電源は、隣合う前記分割部間の電位差が5kV以下となるよう、隣合う前記分割部間に電圧を与えるN−1個の電源部を有していることを特徴とする請求項1に記載のクライストロン。 The collector is divided along the traveling direction of the electron beam, and is formed of N divided portions that are two or more natural numbers that are electrically insulated from each other.
The power supply power source includes N-1 power supply units for applying a voltage between the adjacent division units so that a potential difference between the adjacent division units is 5 kV or less. The klystron according to 1.
前記電力供給電源は、前記コレクタに負の高電圧を与えることを特徴とする請求項1に記載のクライストロン。 The high-frequency interaction unit is set to a ground potential,
The klystron according to claim 1, wherein the power supply power supply applies a negative high voltage to the collector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015021996A JP2016146244A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Klystron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015021996A JP2016146244A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Klystron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016146244A true JP2016146244A (en) | 2016-08-12 |
Family
ID=56685424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015021996A Pending JP2016146244A (en) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | Klystron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016146244A (en) |
-
2015
- 2015-02-06 JP JP2015021996A patent/JP2016146244A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8258725B2 (en) | Hollow beam electron gun for use in a klystron | |
Xie et al. | Study of a 0.35 THz extended interaction oscillator driven by a pseudospark-sourced sheet electron beam | |
CA1247239A (en) | Beam tube with density plus velocity modulation | |
US9196449B1 (en) | Floating grid electron source | |
CN110797243B (en) | Nested type electronic optical system for coaxially emitting asynchronous electron beams | |
US20090251054A1 (en) | Collector and electron tube | |
Jiang et al. | Numerical design and optimization of a curved collector for a Q-band gyro-traveling wave tube | |
RU2446504C1 (en) | High-current electron gun | |
JP2016146244A (en) | Klystron | |
US7579778B2 (en) | Traveling-wave tube with integrated ion trap power supply | |
US6495953B1 (en) | Cold cathode electron gun | |
US3649868A (en) | Pulse electron gun | |
Seviour | Comparative overview of inductive output tubes | |
US7474148B2 (en) | Amplifier comprising an electronic tube provided with collectors biased by at least two DC bias sources | |
RU2507625C1 (en) | Klystron | |
Zolfghari et al. | Comparison of klystron and inductive output tubes (IOT) vacuum-electron devices for RF amplifier service in free-electron laser | |
JP5136906B2 (en) | Electron gun and electron tube | |
KR102289035B1 (en) | System and method for reverse design of klystron | |
US8217577B2 (en) | Hybrid modulation in an emission-gated electron gun | |
JP2011100600A (en) | Klystron device | |
RU2338292C1 (en) | Cathode-ray lamp | |
RU2625458C1 (en) | Relativistic microwave generator | |
Ovsyannikov et al. | Electron injection into an ECR ion source magnetic field configuration | |
Zhang et al. | Design of a gridded cusp gun for a W-band gyro-TWA | |
JP6300312B2 (en) | Traveling wave tube system |