RU2211501C2 - Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure - Google Patents
Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2211501C2 RU2211501C2 RU2001127738A RU2001127738A RU2211501C2 RU 2211501 C2 RU2211501 C2 RU 2211501C2 RU 2001127738 A RU2001127738 A RU 2001127738A RU 2001127738 A RU2001127738 A RU 2001127738A RU 2211501 C2 RU2211501 C2 RU 2211501C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rings
- protrusions
- diaphragms
- angle
- ring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), более конкретно к вакуумным электронным приборам, и может быть использовано в клистронах, лампах бегущей волны (ЛЕВ) и их гибридах. The invention relates to techniques for ultra-high frequencies (microwave), and more particularly to vacuum electronic devices, and can be used in klystrons, traveling wave tubes (LEV) and their hybrids.
Известны СВЧ-приборы [1, 2] , в которых замедляющая система (ЗС) "клеверный лист" собрана из диафрагм с пролетными каналами и радиальными щелями, колец с внутренними выступами. Кольца выполнены из тонкостенной трубки. Microwave devices are known [1, 2], in which the clover leaf retardation system (ZS) is assembled from diaphragms with span channels and radial slots, rings with internal protrusions. Rings are made of thin-walled tube.
Необходимость выполнения множества радиальных щелей в диафрагмах, выступов в трубках с последующей сборкой и торцевой пайкой полученных деталей в оправке представляет сложный процесс. Кроме того, при пайке диафрагм с кольцами по плоскостям возникают как радиальные, так и продольные погрешности, что не позволяет изготовить ЗС и, следовательно, СВЧ-прибор с высокой точностью. The need to perform many radial slots in the diaphragms, protrusions in the tubes with subsequent assembly and end brazing of the parts obtained in the mandrel is a complex process. In addition, when soldering diaphragms with rings along the planes, both radial and longitudinal errors arise, which does not allow fabrication of a ZS and, therefore, a microwave device with high accuracy.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является конструкция, заявленная в [3]. В ней ЗС собирают из диафрагм с радиальными щелями и колец с выступами, выполненными из металлических пластин. Диски и кольца серебрят, собирают в пакет и нагревают. После расплавления серебра и охлаждения получают СВЧ прибор с паяной ЗС. Closest to the technical nature of the proposed is the design, as claimed in [3]. In it, ZS is assembled from diaphragms with radial slots and rings with protrusions made of metal plates. Disks and rings are silver, collected in a bag and heated. After the melting of silver and cooling, a microwave device with a soldered ZS is obtained.
Как и в предыдущих случаях, ЗС прибора-прототипа выполнена из двух чередующихся деталей, которые соединены пайкой по плоскости, т.е. торцевым спаем, и ей присущи те же недостатки. As in previous cases, the prototype device ЗС is made of two alternating parts, which are connected by soldering on a plane, i.e. butt we sleep, and it has the same disadvantages.
Таким образом, задачей изобретения является упрощение и повышение точности изготовления СВЧ-прибора с ЗС "клеверный лист". Thus, the object of the invention is to simplify and improve the accuracy of manufacturing a microwave device with ZS "clover leaf".
Поставленная задача достигается тем, что в СВЧ-приборе с замедляющей системой "клеверный лист", содержащем кольца с N(N - целое число) внутренними выступами, повернутыми по отношению друг к другу на угол 2π/N и к выступам в соседних кольцах на угол π/N, диафрагмы с пролетными каналами, щели связи, наружный диаметр диафрагм с пролетными каналами выполнен равным диаметру цилиндрической поверхности, на которой расположены торцы выступов, эти диафрагмы установлены с перекрытием выступов соседних колец, щели связи образованы радиальными поверхностями выступов, внутренними поверхностями колец и наружными поверхностями диафрагм с пролетными каналами, кольца с выступами разрезаны перпендикулярно оси прибора на две части, одна часть по отношению к другой повернута на угол α, лежащий в пределах π/N≥α≥0, со стороны разреза в каждой из частей колец выполнены цилиндрические проточки на глубину h, лежащую в пределах
7,4•10-4λ√U≥h≥0,
где λ - длина электромагнитной волны, синхронной с электронным потоком, см;
U - ускоряющее напряжение электронного потока, В, кольца по разрезам соединены телескопическими спаями.The problem is achieved in that in a microwave device with a clover leaf retardation system containing rings with N (N is an integer) inner protrusions rotated relative to each other by an angle of 2π / N and to the protrusions in adjacent rings by an angle π / N, diaphragms with span channels, communication slots, the outer diameter of the diaphragms with span channels is made equal to the diameter of the cylindrical surface on which the ends of the protrusions are located, these diaphragms are installed with overlapping protrusions of adjacent rings, the communication slots are formed by radial surfaces protrusions, the inner surfaces of the rings and the outer surfaces of the diaphragms with span channels, the rings with the protrusions are cut perpendicular to the axis of the device into two parts, one part relative to the other is rotated through an angle α lying within π / N≥α≥0, from the side of the cut in each of the parts of the rings, cylindrical grooves are made to a depth h lying within
7.4 • 10 -4 λ√U≥h≥0,
where λ is the length of the electromagnetic wave synchronous with the electron beam, cm;
U is the accelerating voltage of the electron beam, B, the rings along the cuts are connected by telescopic joints.
На Фиг. 1 приведен в продольном сечении многолучевой СВЧ-прибор с ЗС "клеверный лист", работающий на высшей (например 1-й пространственной гармонике). In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a multi-beam microwave device with a “clover leaf” ZS operating at a higher level (for example, the 1st spatial harmonic).
На Фиг. 2 изображен тот же многолучевой СВЧ-прибор в сечении плоскостью А-А. In FIG. 2 shows the same multipath microwave device in section by the plane AA.
На Фиг.3 показан однолучевой СВЧ-прибор с ЗС "клеверный лист", работающий на основной (0-й пространственной гармонике). Figure 3 shows a single-beam microwave device with ZS "clover leaf", operating on the main (0-th spatial harmonic).
На этих фигурах:
1) металлические кольца,
2) радиальный выступ,
3) диафрагмы,
4) пролетные каналы,
5) щели связи,
6) цилиндрические проточки,
7) телескопические спаи,
8) места соединения колец телескопическими спаями.In these figures:
1) metal rings
2) radial protrusion,
3) aperture
4) span channels
5) communication slots,
6) cylindrical grooves,
7) telescopic junctions,
8) the junction of the rings with telescopic joints.
Слева на Фиг. 1, 3 расположена электронная пушка (не показана), справа расположен коллектор электронов (не показан). On the left in FIG. 1, 3 there is an electron gun (not shown), on the right is an electron collector (not shown).
Не показаны также устройства ввода, вывода энергии, разрывы в ЗС. Все эти узлы имеют известные конструкции (см., например, [4]). Not shown are also input devices, energy output, gaps in the AP. All these nodes have known constructions (see, for example, [4]).
СВЧ-прибор с ЗС "кленовый лист" содержит металлические кольца 1, по обе стороны от средней плоскости Б-Б которых выполнены по N радиальных выступов 2 (число выступов определяется требуемой полосой частот прибора) с наружным диаметром Dк и внутренним - Dm (Фиг.1). Эти выступы по отношению друг к другу повернуты на угол 2π/N, а по отношению к выступам с другой стороны средней плоскости - на угол π/N.
Установленные на торцевых поверхностях выступов 2 диафрагмы 3 толщиной t и наружным диаметром Dm с пролетными каналами 4 перекрывают эти выступы как с одной, так и с другой стороны плоскости. Диафрагмы 3 на Фиг.3 выполнены с одними, а на Фиг. 1,2 с четырьмя пролетными каналами 4, т.к. заявленный прибор может быть как одно-, так и многолучевым.A microwave device with a “maple leaf” ZS contains metal rings 1, on both sides of the middle plane BB of which there are N radial protrusions 2 (the number of protrusions is determined by the required frequency band of the device) with an outer diameter of D k and an inner diameter of D m ( Figure 1). These protrusions are rotated at an angle of 2π / N relative to each other, and at an angle of π / N with respect to the protrusions on the other side of the middle plane.
Installed on the end surfaces of the
Щели связи 5 образованы радиальными поверхностями выступов 2, внутренними поверхностями колец 1 и наружными поверхностями диафрагм 3.
Цилиндрические проточки 6 глубиной h выполнены с обеих сторон колец 1 (Фиг.1, 2). Cylindrical grooves 6 of depth h are made on both sides of the rings 1 (Fig.1, 2).
Телескопические спаи 7, после поворота колец 1 по отношению друг к другу на угол α (Фиг.2), соединяют их и образуют ЗС СВЧ-прибора (Фиг.1). Telescopic junctions 7, after the rotation of the rings 1 with respect to each other at an angle α (Figure 2), connect them and form the ST of the microwave device (Figure 1).
Как видно, в заявленном СВЧ-приборе ЗС "клеверный лист" выполнена из единого элемента - кольца 1 с диафрагмой 3, имеющей пролетные каналы 4. As you can see, in the claimed microwave device ZS "clover leaf" is made of a single element - ring 1 with a
В нашем техническом решении кольца ЗС известного прибора 3 разрезают на две части с тем, чтобы выполнить ЗС с помощью телескопических спаев (пайка преимущественно по двум соосным цилиндрическим поверхностям). При этом появляется возможность поворота полученных колец относительно друг друга на угол α в пределах
π/N≥α≥0.
Все внутренние углы поворота, кратные π/N, приводят к повторяющимся конструкциям.In our technical solution, the ZS rings of the
π / N≥α≥0.
All internal angles of rotation that are multiples of π / N lead to repeating structures.
Для уменьшения величины галтелей, образующихся при пайке колец, необходимо отодвинуть их радиальные выступы от места спая. В этом случае не будет углов, в которые под действием капиллярных сил вытягивается припой, что обеспечит большую точность выполнения предложенного прибора. Заявленный СВЧ-прибор с ЗС "клеверный лист" работает как на 0-й пространственной гармонике, так и на ближайшей к нулевой +1-й пространственной гармонике. To reduce the size of the fillet formed during the soldering of the rings, it is necessary to move their radial protrusions from the junction. In this case, there will be no angles at which solder is pulled out under the action of capillary forces, which will ensure greater accuracy of the proposed device. The claimed microwave device with the CS "clover leaf" works both at the 0-th spatial harmonic and at the closest to zero + 1-th spatial harmonic.
Известные СВЧ-приборы на нулевой пространственной гармонике работают при фазовой сдвиге (0,5-0,7)π [4] (фазовый сдвиг электромагнитной волны на одну ячейку замедляющей системы). В этом случае полоса пропускания ЗС составляет около 25%, а рабочая полоса прибора - до 10%. Наличие цилиндрических проточек уменьшает полосу пропускания ЗС, поэтому при работе на 0-й гармонике их глубина h должна быть минимальной и в пределе равной 0. Known microwave devices at zero spatial harmonics operate at a phase shift of (0.5-0.7) π [4] (phase shift of an electromagnetic wave by one cell of a slow-wave system). In this case, the bandwidth of the AP is about 25%, and the working band of the device is up to 10%. The presence of cylindrical grooves reduces the passband of the ES, therefore, when operating at the 0th harmonic, their depth h should be minimal and in the limit equal to 0.
При работе прибора на +1-й гармонике рабочий фазовый сдвиг составляет (2,0-2,5)π, и получить полосу пропускания ЗС около 25% будет возможно, если сделать аксиальную протяженность радиальных выступов в кольцах той же величины 0,5π, что и при работе нa 0-й гармонике. В этом случае наибольшая возможная фазовая глубина проточки h составит 0,75π.. Выразив эту величину через рабочую длину волны λ и ускоряющее напряжение электронного потока U, с учетом того, что минимальная глубина проточки равна 0, получим
7,4•10-4λ√U≥h≥0.
Это соотношение охватывает как случай работы на 0-й, так и на +1-й пространственных гармониках.When the device is operating at + 1-th harmonic, the working phase shift is (2.0-2.5) π, and it will be possible to obtain the passband of the ZS of about 25% if the axial length of the radial protrusions in the rings of the same value is 0.5π, as when working at the 0th harmonic. In this case, the greatest possible phase depth of the groove h is 0.75π .. Expressing this value through the working wavelength λ and the accelerating voltage of the electron beam U, taking into account the fact that the minimum groove depth is 0, we obtain
7.4 • 10 -4 λ√U≥h≥0.
This relation covers both the case of work at the 0th and at the + 1st spatial harmonics.
Таким образом, уменьшение в два раза числа соединяемых деталей, применение при сборке прибора телескопических спаев, отсутствие необходимости выполнения множества радиальных щелей в диафрагмах с пролетными каналами, точная фиксация диафрагм относительно радиальных выступов колец позволяет упростить изготовление прибора, уменьшить хаотические нарушения периодичности, аксиальной симметрии, свести к минимуму образование галтелей в местах спаев, т.е. повысить точность изготовления прибора. Thus, halving the number of parts to be joined, using telescopic junctions when assembling the device, eliminating the need to make many radial slots in diaphragms with span channels, accurate fixing of the diaphragms relative to the radial protrusions of the rings makes it possible to simplify the manufacture of the device, and reduce chaotic violations of periodicity, axial symmetry, minimize fillet formation at junctions, i.e. to increase the accuracy of manufacturing the device.
Детали - кольца с выступами и диафрагмами, имеющими пролетные каналы, из которых собирается ЗС могут быть выполнены на обычных металлорежущих и электроискровых станках. Обработав вчерновую детали на металлорежущих станках и вчистовую на электроискровых можно обеспечить выполнение размеров с точностью в несколько микрон. Это в конечном счете позволит получить высокие значения параметров приборов и их повторяемость. Details - rings with protrusions and diaphragms having span channels, from which ZS is assembled, can be made on ordinary metal-cutting and electric-spark machines. Having processed rough parts on metal-cutting machines and finished on electric sparks, it is possible to ensure dimensional performance with an accuracy of several microns. This ultimately will allow to obtain high values of instrument parameters and their repeatability.
Возможность поворота колец по отношению друг к другу дает дополнительное преимущество предложенного прибора по сравнению с известным. При повороте уменьшается прямая связь между щелями в соседних кольцах, что приводит к расширению полосы усиливаемых частот. Наибольший относительный поворот щелей α = π/2N дает и наибольшую полосу усиления. The possibility of rotation of the rings in relation to each other gives an additional advantage of the proposed device in comparison with the known. When turning, the direct connection between the slots in adjacent rings decreases, which leads to an expansion of the band of amplified frequencies. The largest relative rotation of the slits α = π / 2N also gives the largest gain band.
Кроме того, поворот позволяет изменять волновое сопротивление ЗС и таким образом добиваться лучшего ее согласования с волноводами ввода/вывода энергии и нагрузками. In addition, the rotation allows you to change the wave impedance of the ES and thus achieve better coordination with energy input / output waveguides and loads.
Наиболее простым в изготовлении и с наибольшей полосой усиливаемых частот является СВЧ-прибор с ЗС "клеверный лист", у которого диафрагмы перекрывают выступы соседних колец на длине t/2, цилиндрические проточки имеют одинаковую глубину h и угол поворота щелей α составляет π/2N.
Описанная выше конструкция является частным примером. Другие конструкции, соответствующие сущности заявленного изобретения, могут быть очевидными для специалистов в области разработки ламп бегущей волны.The simplest to manufacture and with the largest band of amplified frequencies is a microwave device with ZS "clover leaf", in which the diaphragms overlap the protrusions of adjacent rings at a length of t / 2, cylindrical grooves have the same depth h and the angle of rotation of the slits α is π / 2N.
The construction described above is a particular example. Other designs consistent with the spirit of the claimed invention may be apparent to those skilled in the art of developing traveling wave tubes.
Литература
1. M.Chodorow, US Pat. 3233139, Cl.315-3,5, 8.02.60.Literature
1. M. Chodorow, US Pat. 3233139, Cl. 315-3.5, 8.02.60.
2. M.Chodorow, R.Craig, Some new circuits for high power travelling wave tubes. PIRE, 1957, 45, 8, 1106. 2. M. Chodorow, R. Craig, Some new circuits for high power traveling wave tubes. PIRE, 1957, 45, 8, 1106.
3. N.W.Harris, US Pat. 3375475, Cl.333-31, 26.03.68. 3. N.W. Harris, US Pat. 3375475, Cl. 333-31, 26.03.68.
4. J. F. Gittins, Power travelling wave tubes. The English Universites Press LTD. London. E.C.I. 1964. 4. J. F. Gittins, Power traveling wave tubes. The English Universites Press LTD. London E.C.I. 1964.
Claims (2)
7,4•10-4λ√U≥h≥0,
где λ - длина электромагнитной волны, синхронной с электронным потоком, см;
U - ускоряющее напряжение электронного потока, при этом кольца по разрезам соединены телескопическими спаями, В.1. Microwave device with a clover leaf retardation system containing rings with N (N is an integer) internal protrusions rotated relative to each other by an angle of 2π / N and to the protrusions in adjacent rings by an angle of π / N, of the diaphragm with span channels, communication slots, characterized in that the outer diameter of the diaphragms with span channels is made equal to the diameter of the cylindrical surface on which the ends of the protrusions are located, diaphragms with span channels are installed with overlapping protrusions of adjacent rings, the communication slots are formed by radial surfaces the protrusions, the inner surfaces of the rings and the outer surfaces of the diaphragms with span channels, rings with N protrusions are cut perpendicular to the axis of the device into two parts, one part relative to the other is rotated through an angle α lying within π / N≥α≥0, from the side cut in each of the parts of the rings made cylindrical grooves to a depth h lying within
7.4 • 10 -4 λ√U≥h≥0,
where λ is the length of the electromagnetic wave synchronous with the electron beam, cm;
U is the accelerating voltage of the electron flow, while the rings are cut through sections connected by telescopic junctions, V.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127738A RU2211501C2 (en) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001127738A RU2211501C2 (en) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001127738A RU2001127738A (en) | 2003-07-20 |
| RU2211501C2 true RU2211501C2 (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=29245907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001127738A RU2211501C2 (en) | 2001-10-15 | 2001-10-15 | Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211501C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3375475A (en) * | 1963-03-25 | 1968-03-26 | English Electric Valve Co Ltd | Travelling wave tubes and wave transmission lines suitable for use therein |
| US5132591A (en) * | 1989-04-21 | 1992-07-21 | Thomson Tubes Electroniques | Travelling-wave tuve provided with a brazed "t" shaped helix delay line |
-
2001
- 2001-10-15 RU RU2001127738A patent/RU2211501C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3375475A (en) * | 1963-03-25 | 1968-03-26 | English Electric Valve Co Ltd | Travelling wave tubes and wave transmission lines suitable for use therein |
| US5132591A (en) * | 1989-04-21 | 1992-07-21 | Thomson Tubes Electroniques | Travelling-wave tuve provided with a brazed "t" shaped helix delay line |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4851788A (en) | Mode suppressors for whispering gallery gyrotron | |
| US3233139A (en) | Slow wave circuit having negative mutual inductive coupling between adjacent sections | |
| US4268778A (en) | Traveling wave device with unific slow wave structure having segmented dielectric support | |
| JP2786077B2 (en) | RF amplifier tube and method of manufacturing the same | |
| US4237402A (en) | Slow-wave circuit for traveling-wave tubes | |
| US3886397A (en) | Hybrid slow wave circuit | |
| US8476830B2 (en) | Coupled cavity traveling wave tube | |
| RU2211501C2 (en) | Superhigh-frequency device with maple leaf type slow-wave structure | |
| EP2294597B1 (en) | Coupled cavity traveling wave tube | |
| US5477107A (en) | Linear-beam cavity circuits with non-resonant RF loss slabs | |
| US3832593A (en) | Selectively damped travelling wave tube | |
| US4481444A (en) | Traveling wave tubes having backward wave suppressor devices | |
| US3321720A (en) | Circular waveguide teon mode filter | |
| US4422012A (en) | Ladder supported ring bar circuit | |
| JPH08273549A (en) | Broad-band traveling wave tube | |
| US4765056A (en) | Method of manufacture of helical waveguide structure for traveling wave tubes | |
| JP2002374101A (en) | Choke flange | |
| JP3512993B2 (en) | RF amplifier tube and method of manufacturing the same | |
| RU2189660C1 (en) | Slow-wave structure for extremely high- frequency travelling-wave tube | |
| JPH0124836Y2 (en) | ||
| JP3039955B2 (en) | Magnetron | |
| JP2597386B2 (en) | Gyrotron | |
| WO2001046981A2 (en) | Magnetron anodes | |
| JPS6185755A (en) | Gyrotron oscillator | |
| GB2119163A (en) | Slow-wave circuit for a traveling wave tube |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081016 |