DE2010480B2 - Klystron hoher leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Klystron hoher Leistung, insbesondere für Fernsehübertragung, mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, einer Anzahl von einem gebündelt geführten Elektronenstrahl durchsetzten Resonatorkammern mit Abschnitten ausgedehnter Wechselwirkung und einem Elektronenstrahlauffänger.

Hochleistungsklystrons werden bevorzugt im UHF-Bereich zur Übertragung von Fernsehsendungen eingesetzt, wobei es in diesem Bereich hauptsächlich auf hohe Übertraglingsqualitäten ankommt. Um diesen hohen Anforderungen, insbesondere an die Linearität der Verstärkung, nachzukommen, muß man Klystrons für Fernsehzwecke mit einer Strahlperveanz des Elektronenstrahls betreiben, die kleiner ist als 2 (man vergleiche hierzu »Rundfunktechnische Mitteilungen«, Band 12, 1968, Heft 6, S. 262 bis 268. sowie »NTZ«, 1966, Heft 6. S. 335 ff.). Der Grund hierfür ist die hohe (lediglich positive) elektronische Belastung der Resonatoren durch den Elektronenstrahl. Dabei wird weiterhin angegeben, daß zur Erzielung der Fernsehqualitäten die Güten der Resonatoren im wesentlichen durch die externen Belastungen bestimmt sein sollen.

Klystrons mit ausgedehnter Wechselwirkung, sogenannte »Extended-Interaction-Khystrons«, die an sich bereits bekannt sind, wurden bisher ebenfalls mit Pervcanzen kleiner als 2 betrieben (man vergleiche hierzu »IRE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES«, Januar 1961, S. 44 bis 55, insbesondere S. 49, linke Spalte unten).

Im Gegensatz zu diesen bekannten Klystrons wird gemäß vorliegender Erfindung bei einem Klystron hoher Leistung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen daß die Perveanz des Elektronenstrahls, definiert als Stranlperveanz 9 = ifU*» p.0-«A/V*«l mit / als dem Gleichstromanteil und U als dem Gleichstromspannungsanteil des Elektronenstrahls, größer ist als 3.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Elektronenstrahl als Hohlstrahl ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß in einem Resonanzkreis mit ver-

teilter oder ausgedehnter Wechselwirkung die elektronische Belastung stark von der Strahlgeschwindigkeit abhängt Bei geeigneter Wahl der Strahlgeschwindigkeit kann die elektronische Belastung annähernd zu Null gemacht werden. Dies gilt auch für Pervean-

zen, die größer sind als 2 (d.h. 2· 1(MA/V*²). Es hat sich gezeigt, daß die Perveanz nur dadurch begrenzt ist, daß der mittlere geometrische Abstand zweier aufeinanderfolgender Resonatoren eine Viertelplasmawellenlänge sein muß, und dabei die

besagten Kreise noch ausreichend hochtrequen/mäßig entkoppelt sind.

An Hand des in der Figur der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden.

Vom Elektronenstrahlerzeugungssystem 1, bestehend aus einer ringförmigen Kathode 2, einer Wehneltelektrode 3 und einer vorzugsweise als Modulationsanode ausgebildeten Zuganode 4 wird ein hochperveanter Elektronenhohlstrahl 18 erzeugt, der nach Durchsetzen der Resonatorkammern 5 und 6 in einen mit Kühlplatten 7 versehenen Elektronenstrahlauffänger 8 gelangt. Zur gebündelten Führung des Elektronenstrahls 18 sind geeignet angeordnete und bemessene F.lektromagncte 9 vorgesehen, wobei die gesamte Magnetanordnung vorzugsweise zwischen Polplatten 10 angeordnet ist.

Das Ausführungsbeispiel nach der Figur zeigt ein Fünfkammerklystron, wobei der Einfachheit halber die entsprechend den Resonatorkammern 5 aufgebauten Kammern zwei und drei nicht mit eingezeichnet sind. Die fünfte Resonatorkammer 6 weicht etwas vom Aufbau der vorhergehenden Resonatorkammern 5 ab, um eine optimale Anpassung an die hier vorliegende reduzierte Elektronenstrahlgeschwindigkeit zu schaffen. In den Resonatorkammern sind wendeiförmige Verzögerungsstrukturen 11 und 12 vorgesehen, um an Stelle der üblichen schmalbandigen Wechselwirkung zwischen dem Strahl und Wechselwirkungsspalten eine breitbandige ausgedehnte Wechselwirkungszone entsprechend der sogenannten »extended interaction« zu bilden.

Zur Verhinderung von störenden Rückwärtswellen auf den Verzögerungsabschnitten 11 und 12 sind nicht dargestellte, an sich bekannte Maßnahmen vorgesehen. Die Verzögerungsstrukturen 11 und 12 sind mit den Inncnleitern 13, 14 und 15 von Koaxial-Auskopplungsteilen verbunden, die jeweils durch Keramikfenster 16 und 17 gegen das im Innern der Resonatorkammern vorliegende Vakuum abgeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Klystron hoher Leistung, insbesondere für Fernsehübertragung, mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, einer Anzahl von einem gebündelt geführten Elektronenstrahl durchsetzten Resonatorkammern mit Abschnitten ausgedehnter Wechselwirkung und einem Elektronenstrahlauffänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Perveanz des Elektronenstrahls, definiert als Strahlperveanz q = I/U™ (10-« A/V*«! mit J als dem Gleichstromanteil und V als dem Gleichspannungsanteil des Elektronenstrahls, größer ist als 3.

2. Klystron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl als Hohlstrahl ausgebildet ist.

3. Klystron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte ausgedehnter Wechselwirkung in an sich bekannter Weise von wendel artigen Leitungsstrukturen gebildet sind.