DE2010480B2

DE2010480B2 - KLYSTRON HIGH PERFORMANCE

Info

Publication number: DE2010480B2
Application number: DE19702010480
Authority: DE
Inventors: Hannsjorg Dipl Phys 8000 München Heynisch Heinrich Dipl Phys Dr 8032 Grafelfing Bittorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-03-05
Filing date: 1970-03-05
Publication date: 1973-04-12
Also published as: US3688152A; FR2084165A5; DE2010480C3; DE2010480A1; GB1327679A

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. The invention relates to a high power klystron, particularly for television broadcasting, having a Electron gun, a number interspersed with a focused guided electron beam Resonator chambers with sections of extended interaction and an electron beam collector.

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.High-performance klystrons are preferably used in the UHF range for the transmission of television programs, In this area it is mainly a question of high transfer quality. To this one Klystrons have to meet high requirements, in particular with regard to the linearity of the amplification operate for television purposes with a beam perveance of the electron beam that is less than 2 (Compare with "Rundfunktechnische Mitteilungen", Volume 12, 1968, Issue 6, pp. 262 to 268. and "NTZ", 1966, No. 6, p. 335 ff.). The reason for this is the high (only positive) electronic load the resonators by the electron beam. It is also stated that to achieve of the television quality, the quality of the resonators is essentially determined by the external loads meant to be.

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).Klystrons with extensive interaction, so-called "Extended-Interaction-Khystrons", the per se are already known, have also been operated with pervances smaller than 2 so far (compare here "IRE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES", January 1961, pp. 44 to 55, especially p. 49, bottom left column).

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 contrast to these known klystrons, the present invention proposes that the perveance of the electron beam, defined as disturbance 9 = ifU * " p.0-" A / V * "1 with / as the direct current component, is proposed for a high-power klystron of the type mentioned above and U as the DC voltage component of the electron beam, is greater than 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-In an embodiment of the invention it is provided that the electron beam is designed as a hollow beam. The present invention is based on the knowledge that in a resonance circuit with

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-divided or extensive interaction the electronic load depends strongly on the jet speed. With a suitable choice of the jet speed, the electronic load can approximate to be made zero. This also applies to perverse

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 zen which are greater than 2 (ie 2 * 1 (MA / V * ² ). It has been shown that the perveance is only limited by the fact that the mean geometric distance between two successive resonators must be a quarter plasma wavelength, and thereby the

besagten Kreise noch ausreichend hochtrequen/mäßig entkoppelt sind.Said circles still sufficiently high frequency / moderate are decoupled.

An Hand des in der Figur der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden.On the basis of the embodiment shown schematically in the figure of the drawing, the invention is intended are explained in more detail below with further features.

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.From the electron gun 1, consisting of an annular cathode 2, one Wehnelt electrode 3 and a tension anode 4, preferably designed as a modulation anode, is a highly perverse electron beam 18 is generated, which after passing through the resonator chambers 5 and 6 arrives in an electron beam collector 8 provided with cooling plates 7. For a bundled tour of the electron beam 18 suitably arranged and dimensioned F.lektromagncte 9 are provided, wherein the entire magnet arrangement is preferably arranged between pole plates 10.

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.The embodiment according to the figure shows a five-chamber klystron, for the sake of simplicity the chambers two and three constructed in accordance with the resonator chambers 5 are not shown are. The fifth resonator chamber 6 differs somewhat from the structure of the previous resonator chambers 5 in order to optimally adapt to the reduced electron beam speed present here to accomplish. In the resonator chambers there are helical delay structures 11 and 12 provided to replace the usual narrow-band interaction between the beam and Interaction columns a broad-band extended interaction zone corresponding to the so-called To form "extended interaction".

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.To prevent disturbing back waves on the delay sections 11 and 12 are measures known per se, not shown, are provided. The delay structures 11 and 12 are connected to the inner conductors 13, 14 and 15 of coaxial decoupling parts, each through ceramic windows 16 and 17 sealed against the vacuum present inside the resonator chambers are.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. High-power klystron, especially for television broadcasting, with an electron beam generating system, a number of resonator chambers penetrated by a bundled guided electron beam with sections of extensive interaction and an electron beam catcher, characterized in that the perveance of the electron beam, defined as beam permeance q = I / U ™ ( 10- "A / V *"! With J as the direct current component and V as the direct voltage component of the electron beam, is greater than 3.

2. klystron according to claim 1, characterized in that the electron beam is a hollow beam.

3. Klystron according to claim 1 or 2, characterized in that the sections are more extensive Interaction are formed in a manner known per se of helical line structures.