ITTO940278A1 - Tubo a fascio elettronico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Tubo a fascio elettronico”

La presente invenzione si riferisce a complessi a tubo a fascio elettronico comprendenti cavità risonanti e in particolare, benché non esclusivamente, a circuiti a cavità risonanti di uscita di tali complessi da cui viene estratta energia ad alta frequenza.

La presente invenzione è particolarmente applicabile ai dispositivi a tetrodo a uscita induttiva (in seguito denominati "IOT") come quelli citati co! nome commerciale Klystrode (marchio di fabbrica depositato, Varian Associates Ine.).

Un dispositivo IOT comprende un cannone elettronico atto a produrre un fascio elettronico lineare e una cavità risonante di entrata in cui un segnale a radiofrequenza da amplificare è applicato in modo da produrre modulazione del fascio su una griglia del cannone elettronico. L'interazione risultante tra l'energia a radiofrequenza e il fascio elettronico provoca l'amplificazione del segnale ad alta frequenza che è allora estratto da un circuito a cavità risonante di uscita.

Un problema che si presenta ai progettisti e operatori di dispositivi IOT è costituito dal fatto che le dimensioni della disposizione, particolarmente le cavità di risonatore incluse nelle parti di entrata e di uscita del dispositivo, devono essere scelte con precisione per una particolare banda di frequenze e di lavoro. La frequenza risonante delle cavità risonanti può essere alterata usando porte di sintonia per variare il loro volume. Comunque, l’efficienza di accoppiamento tra le cavità risonanti primaria e secondaria può essere influenzata negativamente quando si opera agli estremi della banda di frequenze, anche in grado tale che risulta impraticabile l'impiego del dispositivo. In tali casi, può essere necessario un secondo tubo conveniente per l’uso su una differente gamma di frequenze.

La presente invenzione si basa sulla particolare considerazione della disposizione di cavità di uscita di dispositivi IOT, ma è pure applicabile ad altre disposizioni di tubo a fascio elettronico in cui è impiegato l’accoppiamento tra cavità risonanti come, per esempio, i klystron.

Secondo l'invenzione si procura una disposizione a tubo a fascio elettronico comprendente: un circuito a cavità risonante comprendente due cavità, mezzi per accoppiare energia ad alta frequenza fra le medesime e un duomo di accoppiamento sporgente in una delle cavità da una sua parete, il duomo comprendente una parte di base adatta ad essere unita a un organo di completamento a duomo di un insieme di uno o più organi di completamento a duomo, per cui l’accoppiamento tra due cavità è regolabile dipendentemente dalla scelta dell'organo di completamento a duomo.

Impiegando l’invenzione, è possibile procurare un efficiente accoppiamento su un’ampia gamma di frequenze di funzionamento, selezionando differenti organi di completamento a duomo come appropriati per l’uso in cooperazione con la parte di base.

In una preferita forma di attuazione dell’invenzione, il duomo di accoppiamento comprende una parte di base che è usata unitamente con un selezionato di un insieme di organi di completamento a duomo per fornire una configurazione a duomo variabile, che può essere montato dall’utente dell'apparecchiatura. Gli organi di completamento a duomo possono essere di differenti spessori e diametri in modo da alterare essenzialmente la configurazione delia cavità in cui essi sono situati, quindi cambiare l’induttanza e la capacità entro la cavità e così influenzare le caratteristiche di accoppiamento.

Così, l’uso dell'invenzione consente di attuare una flessibilità nelle caratteristiche di funzionamento senza necessità di usare un dispositivo separato. Le parti supplementari richieste confrontate con una disposizione convenzionale sono relativamente piccole e facili da fabbricare e non fanno aumentare notevolmente il costo totale del complesso.

In una preferita forma di attuazione dell'invenzione, ciascun organo di completamento a duomo è unito alla parte di base mediante cooperanti disposizioni a filetto a vite che realizzano fra loro un buon collegamento elettrico. In un'altra disposizione, mezzi di fissaggio, quali viti, sono disposte attraverso la parte di base e dentro il corpo di completamento a duomo.

In una preferita forma di attuazione dell’invenzione, la parte di base ha la forma di un cilindro chiuso su cui è montato l’organo di completamento a duomo selezionato. Il cilindro può avere simmetria circolare o qualche altra configurazione. Per esempio potrebbe avere una sezione trasversale quadrata. In un'altra forma di attuazione, la parte di base è un cilindro ad estremità aperte, l'organo di completamento a duomo essendo fissato alla sua superficie di parete interna o esterna.

Preferibilmente, il duomo di accoppiamento è sostanzialmente cilindrico circolare benché possano essere impiegate altre configurazioni. Per esempio, il duomo può avere la forma di un blocco con facce quadrate o rettangolari. Convenientemente, la parte di base è asportabile da detta parete. Ciò Consente un facile smontaggio e adattamento di differenti organi di completamento a duomo.

Benché in una preferita forma di attuazione, il duomo di accoppiamento sia una parte di base che deve essere usata insieme ad un organo di completamento a duomo, in un’altra forma di attuazione dell'invenzione, la parte di base è essa stessa capace di funzionare quale duomo di accoppiamento completo. Così, una disposizione secondo l’invenzione può comprendere una parte di base e un singolo organo di completamento a duomo, che è o selezionato per essere combinato con la parte di base o non è dipendente da quali prestazioni operative sono richieste. Naturalmente, due o più organi di completamento possono essere disponibili per l’uso con una parte di base capace dì agire quale duomo di accoppiamento completo.

In una conveniente forma di attuazione dell'invenzione, l'accoppiamento tra la prima e la seconda cavità è ottenuto mediante una disposizione di accoppiamento che include un organo elettroconduttore, quale un blocco, situato entro una delle cavità. Il duomo di accoppiamento può essere disposto entro la stessa cavità e allineato con il blocco conduttore con un intervallo fra di loro in modo che le facce di estremità del blocco e del duomo siano affacciate fra loro. In tale configurazione, il duomo di accoppiamento è particolarmente efficace nei suo accoppiamento fra la prima e la seconda cavità. L’intervallo fra il duomo e l'organo conduttore può essere alterato selezionando differenti organi di completamento a duomo. L’invenzione è particolarmente applicabile a circuiti a cavità risonanti di uscita di dispositivi a fascio elettronico quali IOT e klystron. Tuttavia, potrebbe pure essere implementato in altre disposizioni comportanti l’accoppiamento tra cavità risonanti, quali il circuito di cavità risonante di entrata di quelle disposizioni che fanno uso di due cavità di entrata.

Alcuni modi in cui l'invenzione può essere attuata so no ora descritti a titolo di esempio con riferimento ai disegni annessi, in cui:

la figura 1 illustra schematicamente un IOT comprendente una configurazione a duomo di accoppiamento secondo l’invenzione;

la figura 2 illustra schematicamente il duomo di accoppiamento di figura 1 includente altri organi di completamento a duomo;

la figura 3 illustra la disposizione di figura 1 con un differente organo di completamento a duomo; e

le figure 4, 5 e 6 illustrano schematicamente parte di ulteriori disposizioni conformi all'invenzione.

Con riferimento alla figura 1 , un IOT comprende un cannone elettronico 1 che include un catodo 2 e una griglia 3 disposti in modo da produrre un fascio elettronico lineare lungo l’asse longitudinale X-X della disposizione. L’IOT include tubi di deriva 4 e 5 attraverso i quali passa il fascio elettronico prima di essere raccolto da un collettore (non rappresentato). Una cavità risonante cilindrica 6 di entrata è disposta coassialmente intorno al cannone elettronico 1 e include un accoppiamento dì entrata 7 sul quale è applicato un segnale a radiofrequenza da amplificare. Una cavità primaria 8 di uscita circonda i tubi di deriva 4 e 5 e include un anello di accoppiamento 9 attraverso il quale un segnale a radiofrequenza amplificato è estratto e accoppiato in una cavità secondaria 10 di uscita e dallo IOT attraverso un accoppiamento di uscita 11 .

Durante il funzionamento del dispositivo, il catodo 2 e la griglia 3 sono mantenuti a potenziali dell’ordine di 30kV, la griglia 3 essendo mantenuta ad una tensione di polarizzazione in corrente continua di circa 100 volt minori del potenziale catodico. Il segnale ad alta frequenza di entrata applicato su 7 dà luogo all'introduzione di una tensione a radiofrequenze di alcune centinaia di volt tra il catodo 2 e la griglia 3 producendo modulazione del fascio elettronico.

L’anello di accoppiamento 9 nella cavità primaria 8 è collegato attraverso una colonnetta conduttrice 12 ad un blocco cilindrico 13 che è pure elettroconduttore. La colonnetta conduttrice 12 è circondata da materiale isolante 14 ed è cedevole in modo da permettere di variare l’orientamento nell’anello 9 alterando così l'accoppiamento tra le cavità primaria e secondaria 8 e 10.

Un duomo di accoppiamento indicato genericamente con 15 è situato in una delle pareti della cavità secondaria 10 ed è disposto opposto al blocco conduttore 13. Il duomo di accoppiamento 15 è elettroconduttore e comprende una parte di base 16 che è un organo cilindrico flangiato montato in modo da sporgere nella cavità 10. Un organo di completamento a duomo 17 è fissato all’estremità della parte di base 16 in modo da essere rivolto verso il blocco 13. Le dimensioni dell’organo di completamento 17 sono tali che un particolare desiderato intervallo o spaziatura D esista tra il blocco conduttore 13 e il duomo 15. L'organo 17 di completamento del duomo ha generalmente forma cilindrico-circolare ed ha un diametro d che, in combinazione con la spaziatura D, fornisce un efficiente accoppiamento tra le cavità primaria e secondaria 8 e 10.

La figura 2 illustra parti del duomo 15 più in dettaglio. La parte di base 16 comprende una regione di larghezza ridotta all'estremità che, in uso, è lontana dalla parete della cavità secondaria. In questa forma di attuazione, la superfìcie esterna della regione di larghezza ridotta include una filettatura di vite 18. L'organo di completamento a duomo 17, rappresentato separatamente, comprende una cavità cilindrica 19, la cui parete laterale include una filettatura di vite 20 che coopera con la filettatura 18 della parte di base 16. Cosi, al fine di utilizzare questo particolare organo di completamento di duomo, esso è semplicemente avvitato in posizione sulla parte di base 16. La parte di base 16 comprende pure alette 21 che si estendono verso l’esterno esternamente alla cavità secondaria 10 e sulle quali, durante il funzionamento del dispositivo, è fatta fluire aria di raffreddamento.

Se si desidera usare gli IOT su una differente gamma di frequenza di funzionamento, il duomo di accoppiamento 15 è tolto dalla cavità secondaria 10. L'organo di completamento a duomo 17 è allora svitato dalla parte di base 16 e sostituito da un altro organo 22 di completamento a duomo, pure mostrato in figura 2. L’organo di completamento a duomo 22 include una cavità 23 che è configurata in modo da cooperare con la parte di base 16 e la filettatura 18 in modo che insieme è montato un duomo di accoppiamento dì diametro maggiore e profondità maggiore. La configurazione dell'organo di completamento a duomo 22 differisce da quella del primo organo 17 in quanto le sue pareti laterali 24 sono sostanzialmente normali alla faccia di estremità 25. Come si può vedere, le pareti laterali del primo organo 17 sono generalmente curve.

Quando il secondo organo 22 è aggiunto all'organo di base 16, il duomo completato è inserito nella cavità secondaria 10 e a seguito della variazione di configurazione e di dimensioni permette di ottenere un efficiente accoppiamento su una differente gamma di frequenze a confronto con quello ottenuto col primo organo di completamento a duomo 17.

La figura 3 illustra schematicamente gli IOT di figura 1 in cui il primo organo di completamento a duomo 17 è stato sostituito dal secondo 22.

Il duomo di accoppiamento come mostrato in figure 1 e 3 si trova ad una particolare specifica distanza dalla faccia di estremità del blocco conduttore 13 indipendentemente da quale organo di completamento è usato. La particolare configurazione scelta dipende dalle applicazioni e dalle frequenze in questione. In certe disposizioni, l'intervallo tra la faccia di estremità del duomo e il blocco, o altra parte conduttrice quale una parete se un blocco non è incluso, può essere lo stesso per differenti organi di completamento a duomo, ma la configurazione di duomo è differente. In altre disposizioni, l'intervallo può essere differente per altri organi di completamento.

Il duomo di accoppiamento di figura 2 è rappresentato con due organi di estremità alternativi per formare il duomo completo. Tuttavia, un gran numero di tali organi di completamento può essere incluso in un insieme alimentato con un particolare IOT o altro dispositivo per consentire all'utente di scegliere tra questi indipendentemente dalle sue esigenze.

Il duomo di accoppiamento illustrato in figura 2 ha una parte di base e parti di estremità che sono collegate da un accoppiamento a vite. Possono comunque essere impiegati altri mezzi di fissaggio. Per esempio, come rappresentato in figura 4, gli organi di completamento a duomo alternativi sono fissati mediante organi di fissaggio 26 e 27 passanti attraverso la parte di base e fissando ad essi gli organi di completamento di estremità.

Nelle disposizioni finora descritte con riferimento alle precedenti figure, il duomo di accoppiamento è costituito da una parte di base a cui sono fissati appropriati organi di completamento a duomo. La figura 5 illustra schematicamente una disposizione alternativa in cui il duomo di accoppiamento comprende una parte di base 28 che di per sé effettivamente agisce da duomo di accoppiamento completo su una certa gamma di frequenze senza necessità di aggiungere organi di completamento. La parte di base 28 è adatta a ricevere un organo 29 di completamento a duomo di estremità supplementare quando il funzionamento è richiesto su una differente gamma di frequenze. Inoltre, vari organi di estremità possono essere forniti quale insieme per l’uso con la parte di base 28.

Nelle disposizioni illustrate, il duomo di accoppiamento è situato opposto a un blocco conduttore, entrambi essendo situati entro la cavità di uscita secondaria. In altre disposizioni, il blocco conduttore può essere omesso e si possono impiegare altre forme di accoppiamento. Per esempio, l'anello di accoppiamento 9 entro la cavità primaria 8 può essere collegato ad un secondo anello di accoppiamento entro la cavità di uscita secondaria 10.

Con riferimento alla figura 6, in un'altra disposizione secondo l’invenzione, un duomo di accoppiamento comprende una parte di base 30 e vari organi di completamento a duomo alternativi, due dei quali 31 e 32 sono illustrati. In questa disposizione, la parte di base 30 è un disco sostanzialmente piano avente alette di raffreddamento 33 sporgenti da una superficie che in uso è esterna alia cavità in cui il duomo di accoppiamento è previsto sporgere. Gli organi di completamento 31 e 32 sono fissati alla parte di base 30 mediante viti, ma possono pure essere impiegati altri mezzi di fissaggio. Per esempio, la parte di base potrebbe comprendere una parete cilindrica filettata di estensione assiale relativamente piccola con cui gli organi di completamento a duomo sono atti a cooperare.

Nella forma di attuazione di figura 6, gli organi di completamento a duomo sono cavi in modo da risparmiare peso e ridurre esigenze materiali. Tuttavia, essi potrebbero essere solidi in altre attuazioni dell'invenzione.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Disposizione a tubo a fascio elettronico comprendente: un circuito a cavità risonante comprendente due cavità, mezzi per accoppiare l’energia ad alta frequenza tra le medesime e un duomo di accoppiamento sporgente in una delle cavità da una loro parete, il duomo comprendendo una parte di base adatta ad essere unita ad un organo di completamento a duomo di un insieme di uno o più organi di completamento a duomo, per cui l’accoppiamento tra le due cavità è regolabile dipendentemente dalla scelta dell'organo di completamento a duomo.
2. 2. Disposizione secondo la rivendicazione 1 , in cui la parte di base stessa è in grado di agire da duomo di accoppiamento.
3. 3. Disposizione secondo la rivendicazione 1 , in cui la parte di base è sostanzialmente piana.
4. 4·. Disposizione secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il duomo di accoppiamento è sostanzialmente cilindrico circolare.
5. 5. Disposizione secondo la rivendicazione 1, 2 3 o 4, in cui il duomo di accoppiamento ha una faccia di estremità che è sostanzialmente piana e lontana da detta parete.
6. 6. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parte di base include una filettatura di vite per cooperare con filettature di vite portate da detto uno o più organi di completamento a duomo.
7. 7. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, in cui la parte di base è adatta ad essere unita ad uno di detti uno o più organi di completamento a duomo mediante mezzi di fissaggio passanti attraverso la parte di base e entro l'organo di completamento quando montati.
8. 8. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto uno o più organi di completamento includono ciascuno una cavità che è dimensionata in modo da accettare la parte di base.
9. 9. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il circuito a cavità risonante è un circuito di uscita disposto in modo da accoppiare energia a radiofrequenza amplificata proveniente dalla disposizione durante l'uso.
10. 10. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parte di base è asportabile da detta parete.
11. 11. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parte di base include una flangia che è situata esterna alla cavità in cui sporge il duomo e adiacente a detta parete.
12. 12. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti mezzi per accoppiare energia ad alta frequenza comprendono un organo elettroconduttore situato nella cavità in cui sporge il duomo e sporgente da una cavità opposta a quella da cui sporge il duomo.
13. 13. Disposizione secondo la rivendicazione 12, in cui l'organo conduttore è distanziato dal duomo di un intervallo che è alterabile mediante scelta di differenti organi di completamento a duomo.
14. 14. Disposizione secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui l’organo conduttore è un blocco avente una superficie sostanzialmente piatta disposta in un piano sostanzialmente parallelo al piano della faccia di estremità del duomo.