RU2244980C1 - Multibeam o-type device - Google Patents
Multibeam o-type device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244980C1 RU2244980C1 RU2003125466/09A RU2003125466A RU2244980C1 RU 2244980 C1 RU2244980 C1 RU 2244980C1 RU 2003125466/09 A RU2003125466/09 A RU 2003125466/09A RU 2003125466 A RU2003125466 A RU 2003125466A RU 2244980 C1 RU2244980 C1 RU 2244980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- resonator
- input
- multipath
- active
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной СВЧ-технике, а именно к мощным широкополосным многолучевым приборам О-типа, например к многолучевым клистронам (МЛК).The invention relates to electronic microwave technology, namely to powerful broadband multipath devices of the O-type, for example, multipath klystrons (MLK).
Важнейшим направлением развития усилительных клистронов является увеличение средней и импульсной выходной мощности, полосы рабочих частот при сохранении комплекса эксплуатационных характеристик прибора, таких как низкие питающие напряжения, малые массы и габариты и др. Одним из основных требований к клистрону с управлением по специальному электроду электронной пушки (сетке) является необходимость обеспечения высокой электрической прочности клистрона (минимального числа пробоев в пушке).The most important direction in the development of amplification klystrons is to increase the average and pulsed output power, the operating frequency band while maintaining a set of operational characteristics of the device, such as low supply voltages, small masses and dimensions, etc. One of the main requirements for a klystron controlled by a special electron gun electrode ( mesh) is the need to ensure high dielectric strength of the klystron (the minimum number of breakdowns in the gun).
Известны мощные многолучевые клистроны с резонаторами на основном виде колебаний [1]. В таких клистронах электронные лучи проходят через отдельные пролетные каналы в общей пролетной трубе в тороидальном резонаторе. Низкопервеансные с малым током электронные лучи легче фокусируются, группируются и с большой эффективностью передают свою энергию высокочастотному полю. Выходная мощность образуется в результате суммирования мощностей, отдаваемых полю многими слаботочными лучами. В результате удается существенно уменьшить рабочее напряжение и в ряде случаев уменьшить габариты и массу клистрона и его источников питания. Кроме того, с увеличением суммарного первеанса может быть существенно увеличена полоса усиления такого клистрона.Powerful multi-beam klystrons with resonators in the main mode of oscillation are known [1]. In such klystrons, electron beams pass through separate passage channels in a common passage pipe in a toroidal resonator. Low-current, low-current electron beams are easier to focus, group, and transfer their energy to the high-frequency field with high efficiency. The output power is formed by summing the powers given to the field by many low-current rays. As a result, it is possible to significantly reduce the operating voltage and, in some cases, reduce the dimensions and mass of the klystron and its power sources. In addition, with an increase in the total perveance, the gain band of such a klystron can be significantly increased.
Однако при создании клистронов с уровнем средней мощности более 10 кВт в средневолновой и коротковолновой части сантиметрового диапазона длин волн использование многолучевой конструкции с резонаторами на основном виде колебаний наталкивается на трудности, связанные с необходимостью решения противоречивых задач. Для обеспечения широкой полосы усиления необходимо уменьшать диаметр пролетной трубы, а для обеспечения большого уровня мощности, хорошего теплорассеяния, низкой плотности тока с катода и электропрочности необходимо увеличивать число лучей и диаметр пролетной трубы.However, when creating klystrons with an average power level of more than 10 kW in the medium and short wavelengths of the centimeter wavelength range, the use of a multi-beam design with resonators in the main mode of oscillation encounters difficulties associated with the need to solve conflicting problems. To ensure a wide gain band, it is necessary to reduce the diameter of the span pipe, and to ensure a large level of power, good heat dissipation, low current density from the cathode and electric strength, it is necessary to increase the number of beams and the diameter of the span pipe.
При использовании традиционных резонаторов тороидального типа максимальные размеры диаметра пролетной трубы составляют примерно половину рабочей длины волны. При этом парциальные лучи расположены по одной или более окружностям. Большой диаметр пролетной трубы приводит к изменению амплитуды электрического поля по радиусу. Это приводит к снижению эффективности взаимодействия электронного потока и к неоднородности модуляции электронных лучей во внешних и во внутренних рядах пролетных каналов, а следовательно, к падению КПД.When using traditional toroidal resonators, the maximum diameter of the span tube is approximately half the operating wavelength. In this case, partial rays are located on one or more circles. The large diameter of the span tube leads to a change in the amplitude of the electric field along the radius. This leads to a decrease in the efficiency of the interaction of the electron beam and to the heterogeneity of modulation of electron beams in the outer and inner rows of the passage channels, and, consequently, to a decrease in the efficiency.
При уменьшении рабочей длины волны клистрона допустимый диаметр пролетной трубы соответственно уменьшается. Также уменьшается достижимая величина импульсной и средней мощности, при сохранении требуемой электропрочности.With a decrease in the working wavelength of the klystron, the permissible diameter of the span tube decreases accordingly. The achievable value of the pulse and average power is also reduced, while maintaining the required electrical strength.
Электропрочность определяется рядом факторов - величиной напряженности электрического поля в межэлектродных промежутках электронной пушки, качеством поверхности электродов, уровнем вакуума в приборе и т.д. Величина напряженности электрического поля, зависит от первеанса одного луча и величины ускоряющего напряжения, которые при известном числе лучей полностью определяют выходную мощность клистрона [1].Electrical strength is determined by a number of factors - the magnitude of the electric field in the interelectrode gaps of the electron gun, the surface quality of the electrodes, the level of vacuum in the device, etc. The magnitude of the electric field depends on the perveance of one beam and the magnitude of the accelerating voltage, which, with a known number of rays, completely determine the output power of the klystron [1].
Известна конструкция клистрона средней мощности имеющего в общей вакуумной оболочке два парциальных МЛК [2]. Входные и выходные резонаторы парциальных МЛК попарно связаны между собой, образуя входной и выходной активные резонаторы клистрона (двухтрубные резонаторы), а промежуточные резонаторы (однотрубные резонаторы) парциальных МЛК не связаны с соседними резонаторами. Все резонаторы являются двухзазорными коаксиальными (работающими на противофазном виде). Такая конструкция позволяет иметь более широкую полосу частот по сравнению с однозазорными резонаторами. Однако диаметр пролетной трубы в таком типе резонаторов может быть не более четверти длины волны, что ограничивает уровень выходной мощности каждого парциального МЛК. Обеспечение большого уровня выходной мощности так же невозможно из-за трудности теплоотвода от средних перемычек двухзазорных резонаторов. Данная конструкция имеет уровень выходной импульсной мощности порядка 15 кВт в полосе 500 МГц и КПД прибора ~15%.A known design of a medium-power klystron having two partial MLK in a common vacuum shell [2]. Partial MLK input and output resonators are pairwise coupled to form klystron active and output klystron resonators (two-tube resonators), and partial MLK partial resonators (single-tube resonators) are not connected to neighboring resonators. All resonators are double-gap coaxial (operating in antiphase form). This design allows you to have a wider frequency band compared to single-gap resonators. However, the diameter of the span tube in this type of resonator can be no more than a quarter of the wavelength, which limits the level of output power of each partial MLK. Ensuring a large level of output power is also impossible due to the difficulty of heat removal from the middle jumpers of double-gap resonators. This design has an output pulse power level of about 15 kW in the 500 MHz band and the efficiency of the device is ~ 15%.
Используемые в такой конструкции клистрона двухтрубные входные и выходные резонаторы имеют повышенную чувствительность распределения электрического поля к неоднородностям, возникающим при нагрузке входного и выходного резонаторов, что снижает КПД клистрона.The two-pipe input and output resonators used in such a klystron design have an increased sensitivity of the distribution of the electric field to inhomogeneities that occur when the input and output cavities are loaded, which reduces the efficiency of the klystron.
Задачей изобретения является создание многолучевого импульсного многорезонаторного прибора O-типа (например, клистрона) с увеличенной выходной мощностью (импульсной и средней) в достаточно широкой полосе частот и с высоким КПД.The objective of the invention is to provide a multi-beam pulsed multi-cavity device O-type (for example, klystron) with increased output power (pulsed and medium) in a fairly wide frequency band and with high efficiency.
В предлагаемом изобретении увеличение выходной мощности прибора достигается путем выбора заданной величины диаметра пролетной трубы активных резонаторов. При этом предлагаемая конструкция обеспечивает высокий КПД в заданной полосе частот. Дополнительное увеличение КПД обеспечивается путем выравнивания воздействующего на лучи электрического поля входного и выходного активных резонаторов, что достигается несимметричным расположением пролетных труб в этих резонаторе.In the present invention, an increase in the output power of the device is achieved by selecting a predetermined diameter of the passage pipe of the active resonators. Moreover, the proposed design provides high efficiency in a given frequency band. An additional increase in efficiency is ensured by aligning the input and output active resonators acting on the electric field, which is achieved by the asymmetric arrangement of the span tubes in these resonators.
Предлагается многолучевой прибор O-типа, содержащий электронную пушку, ввод и вывод энергии, коллектор и электродинамическую систему, включающую входной и выходной активные резонаторы, в каждом из которых размещены по две многолучевые пролетные трубы, промежуточные активные резонаторы и первый выходной пассивный резонатор, электромагнитно связанный с выходным активным резонатором, при этом входной, выходной и промежуточные активные резонаторы, в каждом из которых размещены по две многолучевые пролетные трубы, выполнены в виде отрезков волноводов с рабочим видом колебаний Н201 а диаметр D каждой многолучевой пролетной трубы выбран из условияAn O-type multipath device is proposed, containing an electron gun, energy input and output, a collector and an electrodynamic system including input and output active resonators, each of which has two multipath span tubes, intermediate active resonators and a first output passive resonator, electromagnetically coupled with an output active resonator, while the input, output, and intermediate active resonators, each of which contains two multipath span tubes, are made in the form of a segment waveguides working view 201 oscillations H and the diameter D of each tube TOF multipath conditions selected from
D=(0,4-0,45)λ,D = (0.4-0.45) λ,
где λ - длина волны, соответствующая центральной частоте рабочей полосы прибора.where λ is the wavelength corresponding to the center frequency of the working band of the device.
В предлагаемом изобретении входной активный резонатор электромагнитно связан с входным волноводом через щель связи, выполненную в их общей стенке, расположенной перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обеих пролетных труб входного активного резонатора, при этом наименьшее расстояние от стенки входного активного резонатора с щелью связи до поверхности многолучевой пролетной трубы может быть в 2-2,5 раза меньше, чем наименьшее расстояние от противоположной стенки входного активного резонатора до поверхности многолучевой пролетной трубы.In the present invention, the input active resonator is electromagnetically coupled to the input waveguide through a coupling slit made in their common wall located perpendicular to the plane passing through the axes of both span tubes of the input active resonator, the smallest distance from the wall of the input active resonator with the coupling slit to the multipath surface the span tube can be 2-2.5 times smaller than the smallest distance from the opposite wall of the input active resonator to the surface of the multipath span Noah pipe.
В предлагаемом изобретении входной активный резонатор электромагнитно связан с входным пассивным резонатором, выполненным в виде отрезка прямоугольного волновода с рабочим видом колебаний H201, через две щели связи, которые выполнены в их общей стенке, размещенной параллельно плоскости, проходящей через оси обеих многолучевых пролетных труб входного активного резонатора и расположены напротив центров многолучевых пролетных труб входного активного резонатора, при этом наименьшее расстояние от стенки входного активного резонатора со щелями связи до поверхности многолучевой пролетной трубы может быть в 2-2,5 раза меньше, чем наименьшее расстояние от противоположной стенки входного активного резонатора до поверхности многолучевой пролетной трубы.In the present invention, the input active resonator is electromagnetically coupled to the input passive resonator, made in the form of a segment of a rectangular waveguide with a working mode of oscillation H 201 , through two communication slots that are made in their common wall, which is parallel to the plane passing through the axes of both multipath input passage pipes active resonator and are located opposite the centers of the multipath span tubes of the input active resonator, while the smallest distance from the wall of the input active resonator is communication slots to the surface of the multipath span tube can be 2-2.5 times less than the smallest distance from the opposite wall of the input active resonator to the surface of the multipath span tube.
В последних двух случаях входной пассивный резонатор электромагнитно связан с входным волноводом через щель связи в их общей стенке, при этом щель связи смещена относительно оси входного пассивного резонатора.In the last two cases, the input passive resonator is electromagnetically coupled to the input waveguide through a coupling gap in their common wall, and the coupling gap is offset relative to the axis of the input passive resonator.
В предлагаемом изобретении первый выходной пассивный резонатор выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода с рабочим видом колебаний Н201, при этом первый выходной пассивный резонатор электромагнитно связан с выходным активным резонатором через две щели связи, которые выполнены в их общей стенке, расположенной параллельно плоскости, проходящей через оси обеих многолучевых пролетных труб выходного активного резонатора, при этом наименьшее расстояние от стенки выходного активного резонатора с щелью связи до поверхности многолучевой пролетной трубы может быть в 2-2,5 раза меньше, чем наименьшее расстояние от противоположной стенке выходного активного резонатора до поверхности многолучевой пролетной трубы.In the present invention, the first output passive resonator is made in the form of a segment of a rectangular waveguide with a working mode of oscillation H 201 , while the first output passive resonator is electromagnetically coupled to the output active resonator through two coupling slots that are made in their common wall located parallel to the plane passing through the axis of both multipath span tubes of the output active resonator, while the smallest distance from the wall of the output active resonator with the communication gap to the surface of the multipath howl-flight tube may be 2-2.5 times smaller than the smallest distance from the opposite wall of the output cavity to a surface active multipath-flight tube.
Первый выходной пассивный резонатор может быть электромагнитно связан с выходным волноводом через щель связи в их общей стенке, при этом щель связи смещена относительно оси первого выходного пассивного резонатора.The first output passive resonator can be electromagnetically coupled to the output waveguide through a coupling gap in their common wall, while the coupling gap is offset relative to the axis of the first output passive resonator.
Первый выходной пассивный резонатор может быть связан со вторым выходным пассивным резонатором через, по крайней мере, одну щель связи (например, через щель связи, которая смещена относительно оси первого выходного пассивного резонатора), выполненную в общей стенке этих резонаторов, при этом второй выходной пассивный резонатор электромагнитно связан с выходным волноводом через щель связи в их общей стенке.The first output passive resonator can be connected to the second output passive resonator through at least one coupling gap (for example, through a coupling gap that is offset relative to the axis of the first output passive resonator) made in the common wall of these resonators, while the second output passive the resonator is electromagnetically coupled to the output waveguide through a coupling gap in their common wall.
Использование в изобретении однозазорных активных резонаторов, каждый из которых выполнен в виде отрезка волновода с рабочим видом колебаний Н201, в отличие от двухзазорных коаксиальных резонаторов прототипа, позволяет выполнить каждую пролетную трубу с диаметром более четверти длины волны, что дает возможность увеличить количество лучей и, соответственно, выходную мощность прибора при сохранении требуемой электропрочности.The use of single-gap active resonators in the invention, each of which is made in the form of a waveguide segment with a working mode of oscillation H 201 , in contrast to the double-gap coaxial resonators of the prototype, allows each span tube with a diameter of more than a quarter of the wavelength, which makes it possible to increase the number of rays and, accordingly, the output power of the device while maintaining the required electrical strength.
Размещение во всех активных резонаторах, в том числе в промежуточных резонаторах, по две многолучевые пролетные трубы позволяет упростить, по сравнению с прототипом, конструкцию прибора, а также упростить его настройку.Placing in two active resonators, including in the intermediate resonators, two multipath span tubes allows to simplify, in comparison with the prototype, the design of the device, as well as to simplify its setup.
Расчетные и экспериментальные данные показали, что в предлагаемой конструкции прибора диаметр каждой пролетных труб D должен находиться в пределах 0,4-0,45 длины волны, соответствующей центральной частоте рабочей полосы прибора. Увеличение диаметра пролетной трубы более 0,45 указанной длины волны приводит к большой неравномерности распределения электрического поля в каналах пролетных труб и, соответственно, уменьшению кпд и коэффициента усиления клистрона, что приводит к уменьшению выходной мощности. Уменьшение диаметра пролетной трубы менее 0,4 указанной длины волны приводит к невозможности размещения в пролетной трубе достаточного числа лучей (необходимого для обеспечения выходной мощности), что не позволяет обеспечить высокую электропрочность и долговечность прибора при больших уровнях выходной мощности. Конкретное значение диаметра пролетной трубы прибора выбирается из указанного интервала значений с учетом наиболее плотной упаковки каналов в пролетной трубе, которая в свою очередь выбирается исходя из требуемых диаметров и количества каналов, а также из заданного диапазона рабочих частот.The calculated and experimental data showed that in the proposed design of the device, the diameter of each span pipe D should be in the range of 0.4-0.45 wavelength corresponding to the center frequency of the working strip of the device. An increase in the diameter of the passage pipe over 0.45 of the indicated wavelength leads to a large uneven distribution of the electric field in the channels of the passage pipes and, accordingly, a decrease in the efficiency and gain of the klystron, which leads to a decrease in the output power. Reducing the diameter of the span pipe to less than 0.4 of the specified wavelength makes it impossible to place a sufficient number of rays in the span pipe (necessary to provide output power), which does not allow for high electrical strength and durability of the device at high levels of output power. The specific value of the diameter of the span pipe of the device is selected from the specified range of values, taking into account the most dense packing of channels in the span pipe, which in turn is selected based on the required diameters and number of channels, as well as from a given range of operating frequencies.
Входной активный резонатор электромагнитно связан с входным волноводом непосредственно или (для увеличения коэффициента усиления) через пассивный входной резонатор. Входной волновод соединен с вводом энергии.The input active cavity is electromagnetically coupled directly to the input waveguide or (to increase the gain) through a passive input cavity. The input waveguide is connected to the input of energy.
Несимметричное расположение пролетных труб относительно противоположных стенок входного активного резонатора приводит к уменьшению неравномерности электрического поля в каналах пролетных труб, что позволяет увеличить коэффициент усиления прибора и его КПД.The asymmetric location of the span tubes relative to the opposite walls of the input active resonator leads to a decrease in the unevenness of the electric field in the channels of the span pipes, which allows to increase the gain of the device and its efficiency.
Для обеспечения широкополосности прибора выходной активный резонатор электромагнитно связан с выходным волноводом через один или (для обеспечения большей рабочей полосы прибора) два последовательно соединенных пассивных резонатора. Выходной волновод соединен с выводом энергии.To ensure the broadband of the device, the output active resonator is electromagnetically connected to the output waveguide through one or (to provide a larger working band of the device) two series-connected passive resonators. The output waveguide is connected to the energy output.
Несимметричное расположение пролетных труб относительно противоположных стенок выходного активного резонатора приводит к уменьшению неравномерности электрического поля в каналах пролетных труб, что позволяет увеличить КПД прибора.The asymmetric location of the passage pipes relative to the opposite walls of the output active resonator leads to a decrease in the unevenness of the electric field in the channels of the passage pipes, which allows to increase the efficiency of the device.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 схематично изображен многолучевой многорезонаторный клистрон.Figure 1 schematically shows a multi-beam multi-cavity klystron.
На фиг.2а и 2б изображены варианты выполнения входного активного резонатора с несимметричным расположением пролетных труб относительно его противоположных стенок (фиг.2а - входной активный резонатор с входным волноводом, фиг.2б - входной активный резонатор с входным пассивным резонатором и входным волноводом).Figures 2a and 2b show embodiments of an input active cavity with an asymmetric arrangement of span tubes relative to its opposite walls (Fig. 2a is an input active cavity with an input waveguide, Fig. 2b is an input active cavity with an input passive resonator and an input waveguide).
а фиг.3 изображен выходной активный резонатор с двумя выходными пассивными резонаторами и выходным волноводом.and figure 3 shows the output active resonator with two output passive resonators and an output waveguide.
Многолучевой многорезонаторный клистрон, схематично изображенный на фиг.1, содержит электронную пушку 1, коллектор 2, ввод энергии 3, вывод энергии 4 и электродинамическую систему 5, включающую входной активный резонатор 6, промежуточные активные резонаторы 7 и выходной активный резонатор 8, каждый из которых содержит пролетные трубы 9.The multi-beam multi-cavity klystron, schematically shown in figure 1, contains an electron gun 1, a collector 2, an energy input 3, an energy output 4 and an electrodynamic system 5, including an input
На фиг.2а изображен входной активный резонатор 6, электромагнитно связан непосредственно с входным волноводом 10 через щель связи 11 в их общей стенке 12, расположенной перпендикулярно плоскости, проходящей через оси обеих пролетных труб 9.On figa shows the input
На фиг.2б изображен входной активный резонатор 6, электромагнитно связан с входным пассивным резонатором 13 через две щели связи 14 в их общей стенке 15, расположенной параллельно плоскости, проходящей через оси обеих пролетных труб 9, причем щели связи 14 расположены напротив центров пролетных труб 9. Входной пассивный резонатор электромагнитно связан с входным волноводом 10 через щель связи 16 в их общей стенке 17, причем щель связи 16 смещена относительно оси входного пассивного резонатора.In Fig.2b shows the input
Для повышения равномерности распределения электрического поля в пролетных трубах входного активного резонатора предлагается располагать пролетные трубы 9 ближе к щелям связи 11 (фиг.2а) или 14 (фиг.2б) так, чтобы расстояние от стенки 12 или 15 со щелями связи до пролетной трубы 9 было меньше, чем расстояние от соответствующей противоположной стенки входного активного резонатора 6 до пролетной трубы 9. Экспериментально показано, что введение указанной несимметрии, при которой наименьшее расстояние L1 (фиг.2а) или L11 (фиг.2б) от стенки входного активного резонатора с щелью связи до пролетной трубы в 2-2,5 раза меньше чем наименьшее расстояние L2 (фиг.2а) или L21 (фиг.2б) от противоположной стенки входного активного резонатора до пролетной трубы, позволяет уменьшить перепад волнового сопротивления (ρmax/ρmin) в пролетных трубах с 2,5-3,2 раз (при симметричном расположении пролетных труб относительно противоположных стенок резонатора) до 1,2-1,5 раз.To increase the uniformity of the distribution of the electric field in the passage pipes of the input active resonator, it is proposed to place the
На фиг.3 изображен выходной активный резонатор 8, электромагнитно связан с первым выходным пассивным резонатором 18 (с рабочим видом колебаний Н201) через две щели связи 19 в их общей стенке 20, расположенной параллельно плоскости, проходящей через оси обеих пролетных труб 9, причем щели связи 19 расположены напротив центров пролетных труб 9, так как любое смещение положения щелей связи 19 по относительно центров пролетных труб приводит к уменьшению величины связи выходного активного и первого выходного пассивного резонаторов. Первый выходной пассивный резонатор 18 электромагнитно связан со вторым выходным пассивным резонатором 21 (с рабочим видом колебаний Н101) через щель связи 22 в их общей стенке 23, причем щель связи 22 смещена относительно оси первого выходного пассивного резонатора 18, так как симметричное расположение щели 22 связи относительно оси резонатора 18 не позволяет обеспечить связь с резонатором 21. Второй выходной пассивный резонатор 21 электромагнитно связан с выходным волноводом 24 через щель связи 25 в их общей стенке 26.Figure 3 shows the output active resonator 8, is electromagnetically connected to the first output passive resonator 18 (with a working mode of oscillation H 201 ) through two
Для повышения равномерности распределения электрического поля в пролетных трубах выходного активного резонатора предлагается располагать пролетные трубы 9 ближе к щелям связи 19 так, чтобы расстояние от стенки 20 с щелями связи 19 до пролетной трубы 9 было меньше, чем расстояние от противоположной стенки выходного активного резонатора 8 до пролетной трубы 9. Введение указанной несимметрии, при которой наименьшее расстояние L111 от стенки 20 выходного активного резонатора 8 со щелями связи 19 до пролетной трубы 9 в 2-2,5 раза меньше чем наименьшее расстояние L211 от противоположной резонатора 8 до пролетной трубы 9, также позволяет уменьшить перепад волнового сопротивления (ρmax/ρmin) в пролетных трубах с 2,5-3,2 раз (при симметричном расположении пролетных труб относительно противоположных стенок резонатора) до 1,2-1,5 раз.To increase the uniformity of the distribution of the electric field in the passage pipes of the output active resonator, it is proposed to arrange the
Клистрон, схематично изображенный на фиг.1, работает следующим образом. Входная СВЧ-мощность поступает на ввод энергии 3 и возбуждает во входном активном резонаторе 6 СВЧ-колебания. При этом СВЧ-энергия подводится от ввода энергии 3 к резонатору 6 либо непосредственно через входной волновод 10 (фиг.2а), либо через последовательно соединенные входной волновод 10 и входной пассивный резонатор 13 (фиг.2б). Электронные лучи, проходя через входной активный резонатор 6 модулируются по скорости СВЧ-энергией. В пролетных многолучевых трубах 9 ускоренные электроны догоняют более медленные. В промежуточных активных резонаторах 7 электронные лучи наводят СВЧ-поле, которое в свою очередь дополнительно модулирует электронные лучи. В результате этого происходит группировка электронных лучей в сгустки. Отбор энергии от электронных лучей происходит в выходном активном резонаторе 8 путем торможения сгустков электронов в высокочастотном поле этого резонатора. Усиленная СВЧ-мощность из выходного активного резонатора 8 выводится из клистрона через вывод энергии 4. При этом СВЧ-энергия поступает от резонатора 8 к выводу энергии 4 либо через первый выходной пассивный резонатор 18 и выходной волновод 24, либо через два последовательно соединенных выходных пассивных резонатора 18 и 22 и выходной волновод 24 (фиг.3).The klystron, schematically depicted in figure 1, operates as follows. The input microwave power is supplied to the input of energy 3 and excites microwave oscillations in the input
Предлагаемая конструкция опробована в экспериментальном мощном широкополосном клистроне (содержащем семь активных резонаторов, с рабочим видом колебаний Н201 и диаметром каждой пятнадцатилучевой пролетной трубы 0,43 длины волны, соответствующей, центральной частоте рабочей полосы прибора и два пассивных выходных резонатора расположенных согласно фиг.3), работающем в средневолновой части сантиметрового диапазона со средней выходной мощностью 12 кВт, полосой частот 200 МГц, коэффициентом усиления 40 дБ.The proposed design has been tested in an experimental powerful broadband klystron (containing seven active resonators, with a working mode of oscillation H 201 and a diameter of each fifteen-beam span tube 0.43 wavelength corresponding to the center frequency of the instrument’s working band and two passive output resonators located according to FIG. 3) operating in the mid-wave part of the centimeter range with an average output power of 12 kW, a frequency band of 200 MHz, a gain of 40 dB.
Получены следующие результаты:The following results were obtained:
- обеспечен уровень выходной импульсной мощности порядка 600 кВт в полосе 200 МГц при высокой электрической прочности в средней части сантиметрового диапазона. В ранее существовавших конструкциях не удавалось достичь такого комплекса параметров;- a pulse output power level of about 600 kW was provided in the 200 MHz band with high dielectric strength in the middle part of the centimeter range. In pre-existing structures, it was not possible to achieve such a set of parameters;
- коэффициент полезного действия клистрона увеличился по сравнению с аналогами с 30 до 40%. Прототип имеет КПД около 15% в полосе 500 МГц в коротковолновой части сантиметрового диапазона.- the efficiency of the klystron has increased compared with analogues from 30 to 40%. The prototype has an efficiency of about 15% in the 500 MHz band in the short wavelength part of the centimeter range.
Предлагаемая конструкция может быть широко использована при создании мощных широкополосных приборов O-типа (например, клистронов) для применения в радиоэлектронной аппаратуре.The proposed design can be widely used to create powerful O-type broadband devices (for example, klystrons) for use in electronic equipment.
Источники информацииSources of information
1. В.И.Пугнин. Оценка предельной мощности многолучевых клистронов с резонаторами на основном виде колебаний для современных РЛС. Радиотехника, 2000 г., №2, стр.43-50.1. V.I. Pugnin. Estimation of the ultimate power of multi-beam klystrons with resonators on the main mode of oscillation for modern radars. Radio Engineering, 2000, No. 2, pp. 43-50.
2. А.А.Тув. Трехсантиметровый мощный широкополосный низковольтный многолучевой усилительный клистрон двухствольной конструкции. Радиотехника, 2000 г., №2, стр.51-53.2. A.A. Tuv. Three-centimeter powerful broadband low-voltage multi-beam amplification klystron double-barrel design. Radio Engineering, 2000, No. 2, pp. 51-53.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125466/09A RU2244980C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Multibeam o-type device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125466/09A RU2244980C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Multibeam o-type device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2244980C1 true RU2244980C1 (en) | 2005-01-20 |
| RU2003125466A RU2003125466A (en) | 2005-02-20 |
Family
ID=34978196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003125466/09A RU2244980C1 (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Multibeam o-type device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244980C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507626C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Multibeam microwave device of o-type |
| RU2793170C1 (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-29 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А. И. Шокина" | O-type multi-beam microwave device |
-
2003
- 2003-08-18 RU RU2003125466/09A patent/RU2244980C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "РАДИОТЕХНИКА", журнал, Москва, 2000, №2, с.51-53. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507626C1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Multibeam microwave device of o-type |
| RU2793170C1 (en) * | 2022-11-30 | 2023-03-29 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А. И. Шокина" | O-type multi-beam microwave device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003125466A (en) | 2005-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH04229701A (en) | Space field power coupler | |
| US3221205A (en) | Traveling-wave tube with trap means for preventing oscillation at unwanted frequencies | |
| US20090261925A1 (en) | Slow wave structures and electron sheet beam-based amplifiers including same | |
| Lin et al. | A 0.3 THz multi-beam extended interaction klystron based on TM 10, 1, 0 mode coaxial coupled cavity | |
| US7446478B2 (en) | Klystron amplifier | |
| Goebel et al. | Efficiency enhancement in high power backward-wave oscillators | |
| RU2244980C1 (en) | Multibeam o-type device | |
| RU2507626C1 (en) | Multibeam microwave device of o-type | |
| RU2288519C1 (en) | Noise-like broadband microwave signal generator built around virtual cathode | |
| US11545329B2 (en) | THz vacuum electronic devices with micro-fabricated electromagnetic circuits | |
| RU2328053C2 (en) | Microwave device of o-type | |
| US4742271A (en) | Radial-gain/axial-gain crossed-field amplifier (radaxtron) | |
| US3248597A (en) | Multiple-beam klystron apparatus with periodic alternate capacitance loaded waveguide | |
| RU2714508C1 (en) | Miniature multi-beam klystron | |
| US7679462B2 (en) | Apparatus and method for producing electromagnetic oscillations | |
| JP3511293B2 (en) | Klystron resonance cavity in TM01X mode (X> 0) | |
| US3594605A (en) | Mode suppression means for a clover-leaf slow wave circuit | |
| RU2793170C1 (en) | O-type multi-beam microwave device | |
| RU95897U1 (en) | O-TYPE MULTI-BEAM DEVICE | |
| RU2364977C1 (en) | O-type superhigh frequency device | |
| JPH04215233A (en) | Multibeam microwave tube provided with coaxial output | |
| CN113725053B (en) | Plane cascade klystron | |
| CN114724906B (en) | Grating extension interaction cavity structure | |
| RU2150765C1 (en) | Method and device for producing broad-band, high- power, superhigh-frequency quasi-noise signals | |
| RU2474914C1 (en) | Powerful microwave generator of monotron type |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200819 |