CN1059980C - 电子束管装置 - Google Patents

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Abstract

一种电感输出式四极管(IOT)，其初级输出谐振腔8经接口9和导电体13与次级输出谐振腔相连接。次级输出谐振腔8有一个耦合罩15从导电体13对面的谐振腔壁凸出来。耦合罩15从底部16形成，底部16上可根据IOT的工作频率范围固定不同的端部构件17。在另一些实施例中，耦合罩的底部16本身可整体构成耦合罩，必要时可以在其上加另外的端部构件。

Description

电子束管装置
本发明涉及具有一些谐振腔的电子束管装置，特别(但不是唯独地)涉及一些装置得可从其中取用高频能量的谐振腔输出电路。
本发明特别适用于诸如那些商名叫做klystrode(Varian联合股份有限公司的注册商标)的电感输出式四极管装置(以下简称为IOT)。
英国专利GB 2244954公开了一种在两个输出谐振腔之间耦合的电子束管，在某些实施例中，其中一个谐振腔有一个导电构件，设计得使能量在两个振谐腔间有效地耦合，以形成最佳的谐振。
IOT装置通常有一个电子枪配置得使其产生线性电子束，还有一个输入谐振腔，待放大的射频信号即加到该输入谐振腔上，以便在电子枪子的栅极上对电子束进行调制。射频能量与电子束相互作用的结果使高频信号得到放大，再从输出谐振腔电路将之取出。
IOT装置设计人员和操作人员面临的一个问题是，为使工作频率处在某特定的频带内，所采用的装置必须选用精确的尺寸，特别是装在IOT装置的输入和输出部分的谐振的尺寸。可以用调谐门谐振腔的体积以改变谐振腔的谐振频率。然而，初级和次级谐振腔在频带的极高频和极低频工作时，其耦合效果会受到负面的影响，甚至使装置达到不能使用的程度。在这种情况下，需要有一个适用于不同频率范围的另一个管。
本发明的目的是提供一种电子束管装置，使耦合在相当宽的工作频率下有效进行。
按照本发明的一种电子束装置，包括：一个有两个谐振腔的谐振电路；耦合装置，用以在两谐振腔之间耦合高频能量；和一个耦合罩，从其中一个谐振腔的壁伸入该谐振腔中，其特征在于，耦合罩的底部有一个连接件，用于将选自一组罩整体构件的一个罩整体构件与底部连接起来，所述底部固定在耦合罩突出的壁上，从而可以调节两谐振腔之间的耦合程度。
应用本发明，通过适当选取不同的罩整体构件使其可与底部配合作用，可以在宽的工作频率下有效地进行耦合。
在本发明的一个最佳实施例中，耦合罩有一个和所选用的其中一组罩整体构件一起使用的底部，从而形成可由使用设备的人装配的可加以改变的罩结构。各罩整体构件的厚度和直径可以彼此不同，这样就可以基本上改变它们所在的谐振腔的结构，因而改变腔内的电感和电容值，从而影响耦合特性。
因此，应用本发明就可以提高工作特性的灵活性而无需使用另外的装置。本发明的装置所需用的额外部件比传统布局使用的少，而且易于制造，不会大幅度提高装置的总费用。
在本发明的一个最佳实施例中，各罩整体构件是以共用的螺纹与底部连接的，使两者之间形成良好的电连接。在另一种方案中，将固定件(例如螺钉)通过底部放入罩整体构件中。
在本发明的一个最佳实施例中，底部制成封闭圆柱体的形状，所选用的罩整体构件即装在该圆柱体上。圆柱体可以是圆形对称的或其它结构，举例说，其横截面可以是方的。在另一个实施例中，底部是个端部敞开的圆柱体，罩整体构件即附其内壁或外壁表面上。
耦合罩最好基本上呈圆柱形，但也可采用其它形状。例如，罩可以取方形或矩形面的罩体。底部最好可从所述壁上卸下。这样就可轻易装卸不同的罩整体构件。
虽然在一个最佳实施例中，耦合罩是个必须与罩整体构件一起使用的底部，但在本发明的另一个实施例中，底部本身能作为整体耦合罩使用。因此，在本发明的一种装置中采用了一个底部和一个分立罩整体构件，后者可选用与前者组合使用或不组合使用，这视乎所要求的工作性能而定。当然可以采用两个或多个整体构件与可作为整体耦合罩的底部配合使用。
在本发明的一个有益实施例中，第一与第二谐振腔之间的耦合是采用有一个导电构件(例如块件)的耦合装置安置在其中一个谐振腔中取得的。耦合罩可以配置在同一个谐振腔中与导电块对齐，其间有一间隙，从而使块件和罩的端面彼此面对面。这种结构中的耦合罩会显著地直接影响第一与第二谐振腔之间的耦合。要改变罩与导电构件之间的间隙可以选用不同的罩整体构件。
本发明特别适用于诸如IOT和速调管之类的电子束器件的输出谐振腔电路。但本发明也应用在其它谐振腔之间的耦合装置中，例如应用在采用两个输入谐振腔的那些装置中的输入谐振腔电路。
现在参照附图以举例的方式说明实施本发明的一些方式。
图1是一个IOT的示意图，它包括一个按照本发明构制的耦合罩结构。
图2是图1装有另一种罩整体构件的耦合罩的示意图。
图3是图1采用另一种不同的罩整体构件的装置。
图4、5和6是本发明另一些装置的一部分的示意图。
参看图1。IOT有一个电子枪1，该电子枪包括阴极2和栅极3配置得使其沿这种装置中的纵向轴线X-X产生线性电子束。IOT有两个漂移管4和5，电子束通过这些漂移管后由收集极(图中未示出)加以收集。围绕电子枪1的周围同心配置有圆柱形输入谐振腔6，该谐振腔有一个输入接口7，待放大的射频信号即加到接口7上。初级输出腔8围绕着漂移管4和5，该输出腔有一个环形件9，经放大的射频信号即经由环形件9引出，加到次级输出腔10中，再经输出接口11从IOT出去。
工作时，阴极2和栅极3维持在30千伏左右的电位，栅极3则维持在低于阴极电位的大约100伏的偏压。加到7上的输入高频信号使阴极2与栅极3之间产生几百伏的射频电压，以便对电子束进行调制。
初级腔8中的耦合环形件9经导电柱12与导电圆柱体13相连接。导电柱12可周围围绕有绝缘材料14，导电柱12可以转动而使环形件9可以改变取向，从而改变初级腔8与次级腔10之间的耦合。
耦合罩15位于次级腔10的其中一个壁上，面对着导电体13配置。耦合罩15是导电的，它有一个底部16，这是一个伸入腔10中装设的带法兰的圆柱形构件。罩整体构件17固定在底部16的端部，面对着导电块13。整体构件17的尺寸取得使导电块13与罩15之间形成间距为D的特定要求的间隙。罩整体构件17通常以圆柱体的形状，直径为d，这个直径与间距D一起使初级与次级腔8与10有效地耦合。
图2更详细地示出了罩15的各部分。底部16有一个端部宽度减小的部分，在使用过程中，该部分远离次级腔的腔壁。在本实施例中，宽度减小部分的外表面攻有螺纹18。分开示出的罩整体构件17有一个圆柱形腔19，腔19的侧壁有螺纹20，该螺纹与底部16的螺纹18相配合。因此，要使用这种特殊的罩整体构件时，只要将其用螺钉安置在底部16上即可。底部16还有散热片21在次级腔10外部向外延伸，在工作过程中，冷却用的空气即在这些散热片上流动。
想在不同的工作频率范围使用IOT时，可以将耦合罩15从次级腔10卸下。然后松开螺钉从底部16上卸下罩整体构件17，换上另一个罩整体构件22(也在图2中示出)。罩整体构件22有一个腔23，腔23的形状取得使其底部16及螺纹18相配合，从而将直径和深度都较大的耦合罩装配在一起。罩整体构件22在结构上与第一构件17不同之处在于其侧壁24基本上重直于端面25。可以看出，第一构件17的侧壁一般说来是弯的。
第二构件22装到底部构件16上时，将装好的罩***次级腔中，由于结构和尺寸都改变了，因而比起第一罩整体构件17来在不同的频率范围内能更有效地耦合。
图3为图1的IOT的示意图，其中的第一罩整体构件17用第二罩整体构件22替代。
从图1和3中可以看到，耦合罩与导电块13的端面相隔特定的一段距离，这视乎整体构件的用途而定。具体的结果是根据有关用途和频率选用的。在某些装置中，不同罩整构件的罩端面与导电块或其它导电部分(例如壁，如果不装导电块的话)之间的间隙可以相同，但罩的结构不同。在其它装置中，另外一些整体构件的间隙可以不同。
可以看到，图2的耦合罩的整体罩是由两个另一种端部构件构成的。然而，在配备有特殊IOT其它器件的成套装置中可以装上大量上述那些整体构件，使用户可以按需要选用它们。
图2中所示的耦合罩其底和端部用螺纹配件连接起来。但也可采用其它紧固件26和27固定的，紧固件26和27穿过底部，将端部整体构件固定到罩构件上。
在到此为止的参看以上各附图所述的装置中，耦合罩由一个底部组成，其上附有一些适当的罩整体构件。图5示意示出了另一种布局，其中耦合罩有一个底部28，该底部本身就在一定频率范围内有效地整体耦合罩的作用，无需另外增设整体构件。底部28适宜在需要在不同的频变范围内工作时承接另一个端部罩整体构件29。这里也可以提供若干端部构件作为成套构件与底部28配用。
在以上所示的装置中，耦合罩配置在导电块对面，两者都装在次级输出腔中。在其它装置中，可以不用导电块，并采用其它形式的接口。例如，初级腔8内的耦合环形件9可与次级输出腔10内的第二耦合环形件相连接。
参看图6，在本发明的另一种装置中，耦合罩有一个底部30和几个另一种罩整体构件，图中示出其中两个构件31和32。在这种装置中，底部30是个基本上平面的圆盘，其冷却翅片33从一个表面凸出来，使用时，该表面处在耦合罩凸出来所在的空腔外面。整体构件31和32用螺钉固定到底部30上，但也可用其它固定件来固定。例如，底部可以有一个轴向宽度较小的带螺纹的圆柱形壁，罩整体构件即适宜与该壁配合工作。
在图6所示的实施例中，罩整体构件是空心的，目的是减轻重量并减少材料需用量。但在本发明的其它实施例中，罩整体构件也可以是实心的。

Claims (14)

1.一种电子束管装置，包括：一个有两个谐振腔的谐振腔电路；耦合装置，用以在两谐振腔之间耦合高频能量；和一个耦合罩，从其中一个谐振腔的壁伸入该谐振腔中，其特征在于，耦合罩的底部有一个连接部，用于与选自一组罩整体构件中的一个罩整体构件连接，所述底部固定在耦合罩突出的壁上，从而可以调节两谐振腔之间的耦合程度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底部本身可以起耦合罩的作用。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底部呈平面形。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，耦合罩实质上呈圆柱形。
5.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，耦合罩的一个端面实质上是扁平的，且远离所述壁。
6.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，底部有螺纹用以和所述一组整体罩构件中的一个罩整体构件上的螺纹相配合。
7.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，底部适宜用固定件与所述一组罩整体构件中的一个罩整体构件相连接，该固定件穿过底部且装配好时进入罩整体构件中。
8.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述一组罩整体构件中的一个罩整体构件包括一个其大小都取得足以容纳该底部的凹口。
9.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述谐振腔电路是个配置得在使用的过程中耦合来自该装置的经放大的射频能量的输出电路。
10.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述底部可从所述壁上卸下。
11.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述底部有一个法兰位于该罩所伸入的谐振腔外面，且毗邻所述壁。
12.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述高频能量耦合装置有一个导电构件位于该罩所伸入的谐振腔中，该导电构件安装在面对着耦合罩的壁上。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，导电构件与该罩相隔一段间隙，该间隙可通过选用不同的罩整体构件加以改变。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，导电构件是个块件，该块件的实质上扁平的表面配置在一个实质上平行于罩端面平面的平面中。
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