RU2075131C1

RU2075131C1 - Reflection oscillator

Info

Publication number: RU2075131C1
Application number: RU94002753A
Authority: RU
Inventors: В.В. Баклаков; И.А. Фрейдович; Н.Ф. Суриков; А.В. Чижов
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Торий"
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1997-03-10

Abstract

FIELD: microwave vacuum devices. SUBSTANCE: device has power inputs and outputs as well resonators. Radial slots of at least one resonator contain absorbing elements. In addition device has at least one transmission channels, two radial slots in resonator with absorbing elements. Resonators are ring shaped, slots are located on opposite sides in plane for power input and output. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электровакуумных приборов, в частности к многолучевым клистронам. The invention relates to the field of electrovacuum devices, in particular to multipath klystrons.

Известен многолучевой клистрон, резонаторы которого выполнены в виде волноводов, свернутых в кольцо [1] и работающих на виде колебаний E₀₁₀. Недостатком такой конструкции является близость резонансных частот высших видов колебаний типа E₁₀ (где n 1,2.) к частоте рабочего вида, что приводит к высокой вероятности самовозбуждения клистрона на высших видах колебаний, в особенности E₁₁₀.Known multi-beam klystron, the resonators of which are made in the form of waveguides, rolled into a ring [1] and operating on the form of vibrations E ₀₁₀ . The disadvantage of this design is the proximity of the resonant frequencies of the highest types of vibrations of type E ₁₀ (where n 1,2.) To the frequency of the working form, which leads to a high probability of self-excitation of the klystron at higher modes of vibration, in particular E ₁₁₀ .

Известна конструкция клистрона (прототип) с тороидальными резонаторами, в емкостных выступах которых прорезаны в радиальном направлении щели с помещенным в них материалом, поглощающим электромагнитное поле [2]
На высших видах колебаний по емкостному выступу протекают в азимутальном направлении СВЧ- токи и в радиальных щелях появляется электрическое поле, ослабляемое поглотительным материалом, что приводит к снижению добротности высшего вида и исключает возможность самовозбуждения. Добротность рабочего вида понижается также, но это снижение меньше, поскольку на рабочем виде колебаний азимутальных токов нет.The known design of the klystron (prototype) with toroidal resonators, in the capacitive protrusions of which are cut in the radial direction of the slit with the material absorbing an electromagnetic field placed in them [2]
In higher modes of oscillation, microwave currents flow along the capacitive protrusion in the azimuthal direction, and an electric field appears in the radial slots, which is weakened by the absorption material, which leads to a decrease in the quality factor of the highest type and excludes the possibility of self-excitation. The quality factor of the working type is also reduced, but this decrease is less, since there are no azimuthal current oscillations in the working form.

Недостатком этой конструкции является необходимость большого количества щелей для достижения заметного эффекта, так как распределение амплитуды азимутальных токов имеет вид одной или нескольких периодов синусоиды и высшие виды стремятся занять положение, при котором максимумы токов располагаются в области между радиальными щелями. The disadvantage of this design is the need for a large number of slots to achieve a noticeable effect, since the distribution of the amplitude of the azimuthal currents has the form of one or more periods of a sinusoid and higher types tend to occupy a position in which the current maxima are located in the region between the radial slots.

Большое количество щелей усложняет конструкцию клистрона и снижает его КПД и коэффициент усиления за счет снижения добротности рабочего вида колебаний. A large number of slots complicates the design of the klystron and reduces its efficiency and gain by reducing the quality factor of the working form of oscillations.

Изобретение направлено на решение следующей задачи: упрощение конструкции клистрона, а также повышение его КПД и коэффициента усиления при обеспечении подавления паразитного самовозбуждения. The invention is aimed at solving the following problem: simplifying the design of the klystron, as well as increasing its efficiency and gain while suppressing spurious self-excitation.

Сущность технического решения заключается в том, что в клистроне, содержащем пролетный канал, резонаторы с поглотительными элементами в радиальных щелях, а также ввод и вывод энергии, введены следующие отличительные признаки:
конструкция клистрона многолучевая, то есть имеется дополнительно по крайней мере один пролетный канал,
резонаторы клистрона выполнены кольцевыми;
количество щелей в резонаторе с поглотительными элементами равно 2;
щели расположены диаметрально противоположно;
щели расположены в плоскости ввода/вывода энергии.The essence of the technical solution lies in the fact that in the klystron containing the passage channel, resonators with absorption elements in the radial slots, as well as the input and output of energy, the following distinctive features are introduced:
the design of the klystron is multi-beam, that is, there is an additional at least one passage channel,
klystron resonators are circular;
the number of slots in the resonator with absorption elements is 2;
the slots are diametrically opposed;
slots are located in the plane of the input / output of energy.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат. When carrying out the invention, the following technical result can be obtained.

Внесение азимутальной неоднородности в кольцевой резонатор, в частности ввода и вывода энергии, разделяет каждый высший вид на две составляющие, имеющие разные частоты и сдвинутые по азимуту на 90^o относительно друг друга. Одна из составляющих устанавливается при этом так, что максимум напряжения электрического поля оказывается в плоскости ввода или вывода энергии и этот вид колебаний нагружается за счет вносимой активной проводимости. Вторая составляющая, не связанная с вводом или выводом энергии, ориентируется таким образом, что в плоскости ввода или вывода энергии оказывается максимум азимутального СВЧ- тока. Поскольку в этой плоскости расположены радиальные щели с поглотительными элементами, они наиболее эффективно нагружают этот вид колебаний.The introduction of azimuthal heterogeneity in the ring resonator, in particular, the input and output of energy, divides each higher view into two components having different frequencies and azimuthally shifted 90 ^o relative to each other. In this case, one of the components is set so that the maximum voltage of the electric field is in the plane of input or output of energy and this type of oscillation is loaded due to the introduced active conductivity. The second component, not related to the input or output of energy, is oriented in such a way that the maximum of the azimuthal microwave current is in the plane of input or output of energy. Since radial slots with absorption elements are located in this plane, they most effectively load this type of oscillation.

Таким образом, обе составляющие высшего вида колебаний оказываются нагруженными. Снижение собственной добротности рабочего вида в этом случае минимально. Thus, both components of the highest type of oscillations are loaded. The decrease in the own quality factor of the working type in this case is minimal.

Следует заметить, что такое же распределение составляющих высших видов устанавливается и в промежуточных резонаторах, поскольку эти виды возбуждаются электронными пучками с соответствующей азимутальной модуляцией. It should be noted that the same distribution of the components of higher species is also established in the intermediate resonators, since these species are excited by electron beams with the corresponding azimuthal modulation.

На чертеже изображен один из вариантов предложенного многолучевого клистрона, в кольцевых резонаторах которого выполнены радиальные щели, содержащие поглотители. The drawing shows one of the variants of the proposed multi-beam klystron, in the ring resonators of which are made radial slots containing absorbers.

Многолучевой клистрон содержит электронную пушку 1, входной 2, промежуточные 3 и выходной 4 кольцевые резонаторы. В кольцевых резонаторах 2, 3, 4 выполнены радиальные щели, в которых расположены поглотительные элементы 5. Входной кольцевой резонатор 2 соединен с вводом энергии 6, выходной кольцевой резонатор 4 соединен с выходом энергии 7. Электронный пучок оседает на коллектор 8. The multipath klystron contains an electron gun 1, input 2, intermediate 3 and output 4 ring resonators. Radial slots are made in the ring resonators 2, 3, 4, in which the absorption elements 5 are located. The input ring resonator 2 is connected to the energy input 6, the output ring resonator 4 is connected to the energy output 7. The electron beam settles on the collector 8.

Работа прибора осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Электронные потоки, формируемые в пушке 1, попадают в резонаторный блок, состоящий из кольцевых резонаторов 2, 3, 4 с радиальными щелями, в которых установлены поглотительные элементы 5. СВЧ- мощность поступает через ввод энергии 6 и модулирует электронные потоки. После прохождения промежуточных резонаторов 3 потоки группируются в сгустки и отдают свою энергию в зазоре взаимодействия выходного резонатора 4. Через вывод энергии 7 усиленный СВЧ-сигнал поступает в нагрузку, а отработавшие электронные потоки попадают в коллектор 8. The electron fluxes generated in the gun 1 fall into the resonator block, consisting of ring resonators 2, 3, 4 with radial slots, in which absorption elements 5 are installed. The microwave power is supplied through the energy input 6 and modulates the electron fluxes. After passing through the intermediate resonators 3, the flows are grouped into bunches and give their energy in the interaction gap of the output resonator 4. Through the output of energy 7, the amplified microwave signal enters the load, and the spent electron flows enter the collector 8.

Таким образом, ориентировка двух радиальных щелей с поглотительными элементами в плоскости ввода (вывода) энергии кольцевых резонаторов позволяет упростить конструкцию многолучевого клистрона, а также увеличить его КПД и коэффициент усиления при обеспечении подавления паразитного самовозбуждения. Thus, the orientation of two radial slots with absorption elements in the plane of input (output) of the energy of the ring resonators can simplify the design of the multi-beam klystron, as well as increase its efficiency and gain while suppressing spurious self-excitation.

Количество кольцевых резонаторов, в которых должны быть выполнены радиальные щели, зависит от ряда факторов, в частности от количества реверсов магнитного поля, токопрохождения в приборе и др. Поэтому количество резонаторов с радиальными щелями и порядок их расположения подбираются экспериментально. The number of ring resonators in which radial slots should be made depends on a number of factors, in particular, on the number of magnetic field reversals, current passage in the device, etc. Therefore, the number of resonators with radial slots and the order of their location are selected experimentally.

Claims

A klystron containing a passage channel, resonators, in the radial slots of at least one of which absorption elements are installed, as well as energy input and output, characterized in that it additionally contains at least one passage channel, the resonators are circular, the number of slots in the resonator with absorption elements equal to 2, and the radial slots are located diametrically opposite in the plane of the input and / or output of energy.