Коаксиальный резонатор клистрона Советский патент 1977 года по МПК H01J23/207 

.Изобретение относится к СВЧ-приборам, а более конкретно к перестраиваемым по частоте резонаторам клистрона. Оно может 1бь1ть использовано при создании подобных усгшительных и генераторных приборов.

Известны коаксиальные резонаторы, в которых перестройка частоты осуществляется за счет введения дополнительной емкости между внутренним проводником коаксиальной линии и перемещающимся относительно него перестроечным элементом, связанным с внешним проводником, а связь выполнена в виде индуктивных петель l . Обычно в клистронах для перестройки частоты и осуществления связи резонаторы имеют вакуумную и невакуумную части, что увеличивает размеры резонаторов и усложняет их конструкцию.

Известен также коаксиальный резонатор клистрона, содержаш.ий бесконтактные уст ройства связи и перестройки частоты, расположенные вне вакуумной части резонатора, и свернутый в спираль внутренний проводник намотанный на полую керамическую трубку, один конец которого прикреплен к корпусу

2

резонатора, а другой оканчивае1т:я металлическим диском 2 ,

Изменение частоты и связи в такой конструкции осущестщ1яотся с помощью расположенных внутри корамической трубки двух подвижных ггЬлуцщшндров, один из которых, служащий Элементом связи, переходит в коакcиaльнJ o линию, а электрически связан с корпусом и служит элементом nepeci ройки.

иЛфокодиапазонная перестройка частоты в этой конструкции коаксиального резонатора клистрона достшается ценой значительного снижения характеристическогосопротивления резонатора, особенно в длинноволновой части диапазона перестройкь. Это объясняет ся тем, что эф4|ективная емкость иерсстрой- ки включается на различной длине ьпутреинего проводника, в том числе а в той его части (ближе к короткозамкнутому ;ia карпус резонатора концу), где велики высокочастот ные токи, а перестройка неэффективна. Поэтому для обеспечения необходн.мого диапазона перестройки требуется введение значнтел1ной емкости. Элемент связи не экранирован

)т иэменяюшихся при перестройке полей ciftt}али, что приводит либо к изменению связи/ (ибо к изменению резонансной частоты при шриациях нагрузки, В результате ухудшакп ;я электрические характеристики резонатора (в частности, падает характеристическое софотивление резонатора) и нарушается линейгloCTb его перестроечной характеристики.

Целью изобретения является получение шнейности перестроечной характеристики и ювышение характеристического сопротивл 1ия резонатора,;

Для достижения этой цели устройство пезестройки частоты выполнено в виде двух соаксиально расположенных электродов, меж- ly которыми введен подвижный металличеосии поршень, электрически изолированный от пих. электродов, а устройство связи имеет шд петли, причем часть свернутогО в внутреннего проводника, примыкающая : корпусу резонатора, выполнена прямолине юй и расположена в одной плоскости с пет 1ей,

Устройство перестройки частоты имеет )птимальное конструктивное решение, при коором внутренний стержневой электрод ко 1енсатора составляет одно целое с метапли еским диском, а металлический поршень вы1олнен в виде полого цилиндра и заключен 1 дн5«ектрическую обойму, устансжленную с возможностью перемещения внутри внешнего {илиндрического эректрода конденсатора, соещнеАного с корпусом резонатора. При этом конденсатор перестройки установлен в 1ОСТИ напряжения, действующего в реаонато)е, и для получения того же, что в прототип le, диапазона перестройки требуется меньшая )ффективная емкость.

При таком конструктивном выполнении ко енсатора перестройки его емкость линейно швисит от глубины погружения бесконтактыо о металлического поршня в зазор между еоаксиальными электродами этого конденсато}а, а попе в спирали и устройство связи экр шрованы внешней обладкой конденсатора от воздействия апектрического поля, соСредото-г leHHoro внутри ко{ше1к;атора.

Выполнение устройства связи ввидепетпи, эаспопоженной в одной плоскости с замкнуты ia корпус прямолинейным отрезком внутревlero проводника, обеспечивает эффективную :вязь с нагрузкой во всем диапазоне частот терестройки и не приводит к сильному возvlyщeнию попей спирали и ко1{денсатора. Все это позволяет получить линейную перестроечную характеристику и более высокое, чем в азвестном решении, характеристическое сопротивление резонатора.

На чертеже показан предложенный коаксиальный резонатор клистрона, разрез по вертикали.

Резонатор представляет собой отрезок коа сиальной линии, замкнутый на конце, внешний Проводник которого является корпусом 1 резонатора. Внутренний проводник выполнен в Ьиде спирали 2, намотанной на полую керамическую трубку 3, один конец которой прикреплен к корпусу, а другой оканчивается металлическим диском 4 с укрепленным на нем кольцом 5, Последнее расположено соооно с пролетными трубами В, так что пространство взаимодействия в таком резонаторе пре Ставляет собой двойной высокочастотный зг. зор. Ось прибора перпендикулярна оси коаксиала.

Перестройка частоты осуществляется беоконтакт1Ш1м металлическим поршнем 7, помещенным в диэлектрическую обойму 8, сколзящую внутри внешнего цилиндрического, непосредственно соединенного с корпусом зяектрода 9 поршневого конденсатора, центральный сторжаевой электрод 10 которого составляет одно целое с диском 4,

Устройство связи В1лполнено в виде петли 11, расположенной в одной плоскости с эамкнутым на корпус прямолинейным отрезком 12 внутреннего проводника резонатора,,

Перемещение поршня резонатора может быть осуществлено, например, с помощью винта подстройки 13, упирающегося вдиэлектрическую обойму, находящуюся под действием возвратной пружины 14,

Диэлектрическая обойма может быть готовлена из фтороШ1аста-4, обладающего малым тангенсом угла потерь, высокой изоляционной фочностью и малым коэффициентом трения,

В связи о линейной зависимостью емкости поршневого конденсатора от глубины погружения поршня в зазор между цилиндрическими коаксиальными электродами конденсатора перестроечная характеристика такого резонатора линейна.

Расположение конденсатора перестройки и устройства связи в пучности напряженияи тока . соответственно, а также ихвзаимная экраниро&ка повышают эффективность перестройки и связи и увеличивают характеристическое сопротивление резонатора.

Применение предложенного резонатора в приборах СВЧ клистррнного типа позволит повысить ихКПД и облегчить настройку резонатора.

Предложенная конструкция более технологична в изготовлении, чем прототип, вследст вие геометрической простоты эяементов усрройства перестройки и связи.