DE1100719B

DE1100719B - Vorrichtung zum Ankoppeln einer Hohlraumresonatorroehre an eine seitlich angesetzte Koaxialleitung

Info

Publication number: DE1100719B
Application number: DEV16461A
Authority: DE
Inventors: Richard Burton Nelson; Robert Spencer Symons
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1956-08-16
Filing date: 1957-07-20
Publication date: 1961-03-02
Also published as: GB863470A; US2895110A; GB863471A; FR1180851A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ankoppeln eines abstimmbaren, von einem Elektronenstrahl in Richtung der Längsachse durchsetzten Hohlraumresonaters einer Hohlraumresonatorröhre an eine seitlich angesetzte Koaxialleitung unter Anwendung einer Koppelschleife.

Es ist bekannt, eine Koaxialleitung mittels einer induktiven Koppelschleife an einen Hohlraumresonator anzukoppeln. Da der induktive Widerstand der Koppelschleife mit der Frequenz zunimmt, ergeben sich Schwierigkeiten, wenn ein möglichst gleichmäßiger Kopplungsgrad über einen verhältnismäßig weiten Frequenzbereich erzielt werden soll. Zu diesem Zweck hat man daher bereits die Koppelschleife zu einem Parallelschwingkreis dadurch ergänzt, daß man an der Eintrittsstelle der Koppelschleife in den Hohlraumresonator eine dem Schleifenleiter näherbare Kapazitätsfläche vorgesehen hat, deren Abstand entsprechend eingestellt wurde.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer abstimmbaren Hohlraumresonatorröhre sich ein Frequenzgang hinsichtlich der Kopplung zwischen dem abstimmbaren Hohlraumresonator und dem ihn in Richtung der Längsachse durchsetzenden Elektronenstrahl ergibt. Nachteilige Auswirkungen dieses Frequenzganges werden gemäß der Erfindung durch den Frequenzgang der Kopplung zwischen Hohlraumresonator und Koppelschleife einer seitlich angesetzten Koaxialleitung mehr oder minder kompensiert.

Es wird in diesem Sinne gemäß der Erfindung die zur Ankopplung der seitlich angesetzten Koaxialleitung an den Hohlraumresonator dienende Koppelschleife durch Anwendung einer festen kapazitiven Belastung, die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Koaxialleitung in der Nähe der Koppelschleife vorgesehen ist, zu einem Parallelresonanzkreis (Koppelkreis) ergänzt und die Resonanzfrequenz des Koppelkreises so gewählt, daß der Abstimmbereich des Hohlraumresonatörs von einer der beiden Flanken der Resonanzkurve des Koppelkreises überstrichen wird, und zwar von der Flanke, bei der der Frequenzgang der Kopplung zwischen Koppelschleife und Hohlraumresonator dem Frequenzgang der Kopplung zwischen Hohlraumresonator und Elektronenstrahl entgegengesetzt ist.

Die Merkmale der Erfindung und ihre Zweckmäßigkeiten ergeben sich insbesondere aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt eines Teiles der in Fig. 1 dargestellten Anordnung (die Schnittlinie ist in Fig. 1 mit 2-2 bezeichnet),

Vorrichtung zum Ankoppeln

einer Hohlraumresonatorröhre

an eine seitlich angesetzte

Koaxialleitung

Anmelder:

Varian Associates,

Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. August 1956

Richard Burton Nelson, Los Altos, Calif.,
und Robert Spencer Symons, Menlo Park, Calif.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 3 ein Diagramm der sich am Innenleiterspalt des Hohlraumresonators ergebenden Spannung sowie des Stromes der Koppelschleife, wobei die Frequenz die Abszisse bildet.

In Fig. 1 ist ein Hohlraumresonator 1 mit in der Mitte unterbrochenem Innenleiter dargestellt. Der Hohlraumresonator 1 ist mit einer Koaxialleitung 2 unter Anwendung einer Kopplungsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden.

Die Kopplungsvorrichtung überträgt Energie gleich gut in beiden Richtungen. Es soll für die Zwecke der Erläuterung jedoch angenommen werden, daß über die Kopplungsvorrichtung Energie dem Hohlraumresonator zugeführt wird. Es tritt dann Energie von einer üblichen Koaxialleitung 2 über die Koaxialleitungskupplung 3 ein.

Am Eingangsende der Koaxialleitung 2 befindet sich der Steckerteil 4, welcher auf seiner Außenseite ein Gewinde trägt, das dem Gewinde einer Überwurfmutter 5 zugeordnet ist.

Eine sich ringsherum erstreckende Nut 7 ist an der Außenwandung des anderen Steckerteiles 6 vorgesehen, und es befindet sich ein gespaltener Haltering 8 in dieser Nut.

Ein steckerartig wirkender Innenleiter 11 bildet einen Innenleiterabschnitt geringeren Durchmessers.

109 528/517

An der Innenwandung des Außenteiles 6 der Kupplung befindet sich eine Rippe 10 zu dem Zwecke, an den miteinander verbundenen Innenleitern 11 und 9 Jbei der Verbindungsstelle eine Impedanzanpassung sicherzustellen. Für das dielektrische Fenster 14 ist eine dünne Scheibe 13 an einem Flansch 12 des Innenleiters vorgesehen. Das zylindrische Fenster 14 wird an dem einen Ende durch die Scheibe 13 getragen. Eine zweite Scheibe 15 trägt das andere Ende des Fensters 14. Ein dünner, nachgiebiger, mit Öffnung versehener becherförmiger Körper 16 aus leitendem Material trägt die zweite ringförmige Scheibe 15 der Fensteranordnung.

An der Außenseite des zylindrischen metallischen Anschlußteiles 17 befindet sich ein Gewindeteil, auf welchem der hohlzylindrische Leiterteil 6 aufgeschraubt ist.

Der Anschlußteil 17 wird von einem metallischen Hohlkörper 18 (Metallblock) getragen, so daß der becherförmige Anschlußteil 16 sich koaxial zu der zylindrischen Bohrung 19 befindet. Ein Teil des becherförmigen Teiles 16 erstreckt sich in die Bohrung 19 hinein und ist dort am Hohlkörper 18 befestigt.

Ferner ist eine ovale Bohrung 21 in dem Metallblock 18 vorgesehen. Die ovale Bohrung 21 erstreckt sich rechtwinklig zu der zylindrischen Bohrung 19. Der Innenleiter 9 erstreckt sich durch die zylindrische Bohrung 19 und die ovale Bohrung 21. In der ovalen Bohrung besitzt der Innenleiter 9 eine rechtwinklige Biegungsstelle und ragt mit seinem Schleifenteil aus der ovalen Bohrung 21 heraus. Die Bohrung 21 hat deswegen einen ovalen Querschnitt, weil dadurch die Montage des Innenleiters 9 innerhalb des metallischen Blockes 18, dessen Innenwand den Außenleiter bildet, erleichtert wird. Die zylindrische Bohrung 19 und die ovale Bohrung 21 zusammen mit dem Innenleiter 9 sind so bemessen, daß Energiereflexion an der Übergangsstelle der Bohrungen vermieden wird. Es können indessen bei gewissen Anwendungsformen auch Änderungen des Wellenwiderstandes an der "Übergangsstelle der Bohrungen wünschenswert sein, um bestimmte Kopplungseigenschaften zu erzielen.

Der Innenleiter mit seinem Schleifenteil und seiner rechtwinkligen Biegungsstelle wird vorgeformt und dann im metallischen Block 18 angeordnet. Es wäre nicht möglich, den vorgeformten Innenleiter 9 einzuführen, wenn die ovale Bohrung 21 einen zylindrischen Querschnitt von derselben Größe wie die Bohrung 19 hätte. Der Teil des Innenleiters 9, welcher aus der ovalen Bohrung in den Hohlraumresonator hineinragt, ist zurückgebogen und an seinem Ende an dem metallischen Block 18 befestigt. Der zurückgebogene Teil des Innenleiters 9, insoweit er außerhalb des metallischen Blockes 18 liegt, bildet eine induktive Koppelschleife 23.

Eine kapazitive Belastung in Form eines Metallklotzes 24, beispielsweise. aus Kupfer, ist an dem Innenleiter 9 befestigt und befindet sich in nächster Nähe der Koppelschleife 23". Der Zweck dieser kapazitiven Belastung 24 liegt darin, eine .kapazitive Reaktanz im Zusammenwirken mit der induktiven Reaktanz der Koppelschleife 23 zu bilden, so daß eine gewünschte Kopplungscharakteristik erzielt wird.

Die Größe, die Anordnung und die Form der kapazitiven Belastung 24 können verschieden sein zu dem Zwecke, eine gewünschte kapazitive Reaktanz zu erzielen. Die endgültigen Dimensionierungen werden empirisch ermittelt.

Der metallische Block 18 besitzt eine ringförmige Schulter 25, um mit dem Hohlraumresonator 1 verbunden werden zu können. Wenn der metallische Block -.18 fest mit dem Hohlraumresonator verbunden ist, erstreckt sich die induktive Koppelschleife 23 in das Innere des Hohlraumresonators hinein und bewirkt die Kopplung der Koaxialleitung mit dem Hohlraumresonator.

Die Kapazität der Belastung 24 und die Induktivität der Koppelschleife 23 bilden einen Parallelresonanzkreis mit der Resonanzfrequenz f_L. Der Koppelkreis 23., 24 hat einen sehr niedrigen ß-Wert in Anbetracht

ίο der Verluste, die bedingt sind durch den Hohlraumresonator und die Koaxialleitung. Indem man die Resonanzfrequenz f_L des Koppelkreises in bezug auf die Arbeitsfrequenz fc des Hohlraumresonators geeignet wählt, ist man imstande, in der Kopplung zwisehen der Koaxialleitung und dem Hohlraumresonator eine gewünschte, den Verhältnissen angepaßte Charakteristik zu erzielen.

Eine solche Kopplungswahl ist in Fig. 3 gezeigt. Es ist dort der Fall dargestellt, daß mit zunehmender

ao Betriebsfrequenz eine zunehmende Leistungskopplung gewünscht ,wird. Der Hohlraumresonator 1 ist über einen Frequenzbereich, der in Fig. 3 durch die Pfeile angedeutet ist, abstimmbar. Dabei besteht die Forderung, daß die Kopplung zwischen Koaxialleitung (bzw. Koppelschleife) und Hohlraumresonator mit steigender Frequenz zunimmt, weil die Charakteristiken des Hohlraumes so sind, daß mit zunehmender Frequenz die Kopplung mit dem Elektronenstrahl (z. B. eines Klystrons) abnimmt. Um diese Kopplungscharakteristik zu erzielen, wurde erfindungsgemäß die Resonanzfrequenz f_L des Koppelkreises etwas höher gewählt als der in Aussicht genommene Abstimmbereich der Resonanzfrequenz f_c des Hohlraumresonators. Auf diese Art nimmt die Kopplung zwischen der Koaxialleitung und dem Hohlraumresonator bei zunehmender Frequenz zu. In Fig. 3 gibt die mit V_c bezeichnete Kurve, die die Resonanzfrequenz f_c besitzt, die Hochfrequenzspannung am Innenleiterspalt des Hohlraumresonators in Abhängigkeit von der Frequenz wieder, und die Kurve I_L stellt den die Koppelschleife 23 durchfließenden Strom dar.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ankoppeln eines abstimmbaren, von einem Elektronenstrahl in Richtung der Längsachse durchsetzten Hohlraumresonators einer Hohlraumresonatorröhre an eine seitlich angesetzte Koaxialleitung unter Anwendung einer Koppelschleife, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschleife (23) durch Anwendung einer festen kapazitiven Belastung (24), die zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der Koaxialleitung in der Nähe der Koppelschleife vorgesehen ist; zu einem Parallelresonanzkreis (Koppelkreis) ergänzt und die Resonanzfrequenz (f_L) des Koppelkreises (23, 24) so gewählt ist, daß der Abstimmbereich des Hohlraumresonators (1) von einer der beiden Flanken der Resonanzkurve des Koppelkreises überstrichen wird, und zwar von der Flanke, bei der der Frequenzgang der Kopplung zwischen Koppelschleife und Hohlraumresonator dem Frequenzgang der Kopplung zwischen Hohlraumresonator und Elektronenstrahl entgegengesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste kapazitive Belastung (24) aus einem am Innenleiter der Koaxialleitung angesetzten Metallklotz besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz (fi) des

Koppelkreises oberhalb der Frequenzen des Abstimmbereiches des Hohlraumresonators liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Außenleiters der Koaxialleitung aus einem Metallblock (18) besteht, der mit einer zylindrischen Bohrung (19), die vorzugsweise parallel zur Achse des Hohlraumresonators verläuft, und einer sich daran anschließenden, in den Hohlraumresonator sich öffnenden ovalen Bohrung (21), die zumindest annähernd unter einem rechten Winkel zur genannten zylindrischen Bohrung verläuft, versehen ist, daß der die Bohrungen durchsetzende Teil des Innenleiters der Koaxialleitung mit der Koppelschleife aus einem Stück besteht und daß die ovale Bohrung so bemessen ist, daß die Einführung des mit der Koppelschleife aus einem Stück bestehenden Teiles des Innenleiters der Koaxialleitung im vorgebogenen Zustand möglich ist.

ίο In Betracht gezogene Druckschriften:

Französische Zusatzpatentschrift Nr. 52 864
satz zur Patentschrift Nr. 877 691).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen