Резонатор СВЧ-прибора Советский патент 1991 года по МПК H01J23/18 

ояД

ы

VI

о

00

ю

00

Изобретение относится к электронным сверхвысокочастотным (СВЧ) приборам, а именно к приборам типа клистрона. Оно быть использовано также в линейных ускорителях частиц в качестве группирователя. Резонатор СВЧ-прибора содержит боковые стенки (С) 1 с трубками 2 дрейфа и цилиндрическую С 3 и представляет собой соединенные сооско половину тороидального резонатора с продольным размером h 0.2 Ар и разомкнутый четвертьволновый коаксиальный резонатор с длиной i внутреннего проводника 0,2 Др 1 0.24Лр , где Лр - ра бочая длина волны. Изобретение повышает коэффициент полезного действия СВЧ-прибора путем возбуждения в зазоре взаимодействия суммы высокочастотных напряжений на основной и удвоенной частоте сигнала, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

йг./

Изобретение относится Е электронным СВЧ-приборам, а именно к приборам типа клистрона. Изобретение может быть использовано также в линейных ускорителях частиц в качестве группирователя,

Целью изобретения является повышение КПД СВЧ-прибора возбуждения в зазоре вза модействип сугу Мы ВЧ-напря- жений на основной м удвоенной частоте сигнала,

Поставленная цель достигается за счет получения кратных частот связи двухкон- турной системы, состоящей из половины то- роидального резонатора и соосиого с ним разомкнутого четвертьволнового коаксиального резонатора,

-1а . 1 и 2 мзобрахены предложенные резонаторь ; на фиг.З - зависимость частот связи fi и Ь. от радиуса п,

Каждый из резонаторов содержит две торцовые стенки 1 с трубками 2 дрейфа и цилиндрическую стенку 3 и представляет собой соединенные соосно половину тороидального резонатора (относительно плоскости, проходящей через середину цилиндрической части) и разомкнутый чет вертьволновый коаксиальный резонатор. При этом рлесто t-ix соединения находится в сечении, проходящем через середину зазора между трубками дрейфа. Внутреннему проводнику коаксиального резонатора на разомкнутом конце придана форма трубки дрейфа от тороидального резонатора. При такой «оиструкчич обеспечивается удобство при настройке резонаторов и создается структура электрического ВЧ-поля в лриосево; o6.nacTi S, свойстзенная структуре поля в резонаторах, которые, уже используются Q приборах СВЧ.

Продольный размер h тороидального резонатора определяется выражением h :S 0,2 .-Ip, 3 длина 1 внутреннего проводника коаксиалы;ого резонэтора выбирается из диапазона 0,2Л, I 0,24 Ар , где лр - рабочая длина волны. Для устройства,, приведенного на фиг,1, внутренний диаметр внешнего про води i,/iKa коаксиального резона гора равен внутреннему диаметру тоооидального резонатора. Для устройства, призедекного на фиг.2, диаметр внyтp8i нeгo проводника коаксиального резо атора равен диаметру основания трубки дрейфа тороидального резонатора,

Тороидальный и коа,с иальный резонаторы должны быть настроены на частоту;

fc 2

. , f2 ч2

)

где fc - частота сигнала;

fi, f2 - частоты связи дву :контурной системы, причем f2 fs2h.

Настройку резонаторов целесообразно

проводить отдельно, причем настройку половины тороидального резонатора - с использованием технологичеркого днища, представляющего собой проводящий диск, одна из торцовых поверхностей которого

тщательно обработана и представляет плоскость, проходящую через середину зазора между трубками дрейфа перпендикулярно оси резонатора, Половину тороидального резонатора можно настраивать, изменяя

его диаметр, а коаксиальный резонатор-изменяя его высоту. Затем, соединив резонаторы, производят окончательную настройку, изменяя диаметр 2ri для резонатора, изображенного на фиг.1, и диаметр 2г2 для резонатора, изображенного на фиг,2, и регулируя этим изменением коэффициент связи до величины, равной

25

fUf

100%.

в этом случае частоты связи двухкон- тлфной системы h fc и fi Л 2fc, т.е. их отношение равно приблизительно двум.

На фиг.З представлена расчетная зависимость частот связи fa, fi от радиуса п для резонатора, изображенного на фиг.1 и имеющего следующие размеры; мм; ,6 мм; ,8 мм; ,5 мм; мм; ,5 мм. Из приведенной зависимости видно, что при ,0 мм отношение fi K,f2 равно 2.

Устройстао работает следующим обра- зом.

Пучок предварительно сгруппированных частиц, пролетая по оси резонатора между трубками 2 дрейфа, возбуждает в нем сумму высокочастотных колебаний на ос- новной и удвоенной частоте сигнала (на частотах связи fa и fi, объединенных половины тороидального резонатора м разомкнутого четвертьволнового коаксиального резонатора). Взаимодействие пучка с наведенны- ми в промежутке между трубками дрейфа 2 ВЧ-напряжениями на основной и удвоенной частоте сигнала существенно улучшает эффективность группировки частиц.

Использование изобретения позволяет повысить кпд клистронов примерно на 15- 20%, не усложняя их конструкции и технологии изготовления.

Фо рмула изобретения 1. Резонатор СВЧ-прибора, содержащий цилиндрическую стенку и боковые

стенки с трубками дрейфа, образующими зазор взаимодействия, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД прибора за счет возбуждения в зазоре взаимодействия суммы высокочастотных напряжений одновременно на основной и удвоенной частотах сигнала, резонатор состоит из поло- вины тороидального резонатора с продольным размером h 0,2 Ар и соосного с ним разомкнутого четвертьволнового коаксиального резонатора, длмиа I внутреннего проводника которого удовпётворяет выраже- нмю 0.2Др 1 0,24Др , где Лр-рабо4.

9UZ.2-.

0

чая длина волны, при этом место их соединения находится в сечении, проходящем через середину зазора взаимодействия .

т,

25(Ю

г .. ,. ti8fl8,

.. .;;,.,: 22 . :. ,-: ..З::. .