DE1030894B

DE1030894B - Reflex klystron for generating millimeter waves

Info

Publication number: DE1030894B
Application number: DEC11247A
Authority: DE
Inventors: Hubert Leboutet
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1954-05-18
Filing date: 1955-05-17
Publication date: 1958-05-29
Also published as: GB792836A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Schwingungserzeuger für elektromagnetische Millimeterwellen, die von Reflexklystronen Gebrauch machen.The invention relates to vibrators for electromagnetic millimeter waves generated by reflex klystrons Make use.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Millimeterwellenerzeugerröhre vom Typ des Reflexklystron herzustellen, bei der die Größe ihres Hohlraumresonators so gewählt wird, daß seine Grundfrequenz der gewünschten Millimeterwelle entspricht. Jedoch haben sich diesem Vorhaben praktisch unüberwindliche Schwierigkeiten entgegengestellt, da für die verschiedenen Teile der Röhre winzige geometrische Abmessungen erforderlich wären. Zum Beispiel müßten die Abmessungen eines Hohlraumresonators vom Typ des sogenannten Rhumbatrons, der bei einer Grundfrequenz von 3 mm in Resonanz geraten soll, in jeder Richtung höchstens 1,5 mm aufweisen. Diese kleinen Abmessungen lassen nur sehr dünne Elektronenstrahlen und infolgedessen äußerst schwache Elektronenströme zu.A millimeter wave generator tube has already been proposed of the type of reflex klystron, at which the size of their cavity resonator is chosen so that its fundamental frequency corresponds to the desired millimeter wave. However have opposed to this project practically insurmountable difficulties, as for the different Parts of the tube would require tiny geometric dimensions. For example would have to the dimensions of a cavity resonator of the so-called Rhumbatron type, which operates at a fundamental frequency of 3 mm should come into resonance, have a maximum of 1.5 mm in each direction. These little ones Dimensions leave only very thin electron beams and, as a result, extremely weak electron currents to.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Millimeterwellen zu erzeugen, indem ein Klystron für Zentimeterwellen verwendet wird, dem eine Reihe von Kristallfrequenzvervielfacherstufen nachgeschaltet ist. Dieses System gibt aber sehr geringe Leistung ab, die immer kleiner als die bei der Grundfrequenz des Klystrons gelieferte Leistung bleibt. Ferner ist die Anordnung außerordentlich kompliziert.It has also been suggested to create millimeter waves by using a klystron for Centimeter waves is used, which is followed by a number of crystal frequency multiplier stages. However, this system emits very little power, which is always less than that at the basic frequency of the Klystron's performance remains. Furthermore, the arrangement is extremely complicated.

Ferner ist ein Klystron bekannt, dessen Hohlraumresonator gleichzeitig mit der Grundfrequenz und einer Oberschwingung dieser Frequenz schwingt. Hierbei wird aber der größte Teil der verfügbaren Energie in der Grundfrequenz konzentriert, während der Energieanteil der Oberschwingung verhältnismäßig sehr gering ist, und zwar um so geringer, je höher die Ordnung der Oberschwingung ist. Man kann also auf diese Weise nur etwa bis zur dritten Harmonischen gelangen.Furthermore, a klystron is known whose cavity resonator simultaneously with the fundamental frequency and a The harmonic of this frequency oscillates. Here, however, most of the available energy is in Concentrated around the fundamental frequency, while the energy content of the harmonics is relatively very low is, namely the lower, the higher the order of the harmonic. So you can this way only get to about the third harmonic.

Die Erfindung betrifft ein Reflexklystron, dessen Hohlraumresonator gleichzeitig auf eine im ZentimeterweHenbereich liegende Grundfrequenz und eine im Millimeterwellenbereich liegende Oberschwingung abgestimmt ist, wobei die Röhre so konstruiert ist, daß die im Millimeterwellenbereich abgenommene Schwingleistung verhältnismäßig hoch im Vergleich zur Gesamtenergie der Röhre ist.The invention relates to a reflex klystron, the cavity resonator of which simultaneously oscillates in the centimeter range fundamental frequency and a harmonic in the millimeter wave range is tuned, the tube being constructed so that the millimeter wave range decreased Vibration power is relatively high compared to the total energy of the tube.

Erfmdungsgemäß ist ein derartiges Reflexklystron, in welchem ein Elektronenstrahl durch einen Spalt in einem Hohlraumresonator hindurchtritt und anschließend von einem Reflektor reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den Spalt begrenzenden Elektroden so bemessen und angeordnet sind, daß der Elektronenstrahl mit dem elektrischen Feld des Hohlraumresonators für die Erzeugung der Höchstfrequenzschwingungen bezüglich der gewünschten OberwelleAccording to the invention, such a reflex klystron in which an electron beam passes through a gap in passes through a cavity resonator and is then reflected by a reflector, thereby characterized in that the electrodes delimiting the gap are dimensioned and arranged so that the electron beam with the electric field of the cavity resonator for the generation of the highest frequency oscillations regarding the desired harmonic

Reflexklystron zur Erzeugung
von MillimeterwellenReflex klystron for generation
of millimeter waves

Anmelder:Applicant:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, ParisCompagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 aRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prinz, patent attorney,
Munich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. Mai 1954Claimed priority:
France from May 18, 1954

Hubert Leboutet, Paris,
ist als Erfinder genannt wordenHubert Leboutet, Paris,
has been named as the inventor

gekoppelt ist und daß mindestens zwei Auskoppelleitungen an den Hohlraumresonator angeschlossen sind, von denen eine die Energie bei der Grundfrequenz und die andere die Energie bei der Oberwelle aufnehmen kann, wobei die erstere mit einem reinen Blindwiderstand belastet ist.is coupled and that at least two decoupling lines are connected to the cavity resonator of which one is the energy at the fundamental frequency and the other is the energy at the harmonic can accommodate, the former being loaded with a pure reactance.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; hierin zeigtDetails of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment on the basis of the drawing; shows therein

Fig. 1 einen Achsenschnitt des erfindungsgemäßen Klystrons und1 shows an axial section of the klystron according to the invention and

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linien C-D in Fig. 1, in dem die oberhalb dieser Schndttebene gelegenen Teile sichtbar sind.FIG. 2 shows a cross section along the lines CD in FIG. 1, in which the parts located above this plane of the section are visible.

Das in Fig. 1 dargestellte Reflexklystron ist rotationssymmetrisch aufgebaut. Es besteht in seinem unteren Teil aus einem metallischen Kreiszylinder 1, der unten durch einen Glaskolben 2 geschlossen ist und oben einen hohlen Kegelstumpf 3 aus Metall trägt. Dieser ist an den Zylinder 1 mittels eines MetallringesThe reflex klystron shown in Fig. 1 has a rotationally symmetrical structure. It consists in his lower part of a metallic circular cylinder 1, which is closed at the bottom by a glass bulb 2 and above carries a hollow truncated cone 3 made of metal. This is attached to the cylinder 1 by means of a metal ring

40 angesetzt und besitzt an seinem oberen und unteren Ende Öffnungen 13 und 43. Ein Hohlraumresonator40 and has openings 13 and 43 at its upper and lower ends. A cavity resonator

41 in der Gestalt eines Rhumbatrons wird von dem kegelförmigen Teil 3, einem flachen Metallteil 4 und verformbaren Metallwänden 5 begrenzt. Eine dritte Öffnung 15 in dem Metallteil 4 befindet sich in axialer Ausfluchtung mit den beiden Öffnungen 13 und 43.41 in the shape of a rhumbatron is made up of the conical part 3, a flat metal part 4 and deformable metal walls 5 limited. A third opening 15 in the metal part 4 is located in FIG axial alignment with the two openings 13 and 43.

Koaxial mit der Röhre ist innerhalb des Metallzylinders 1 ein Elektronenstrahlerzeuger angeordnet, der aus einer Kathode 6, einem Heizfaden 7 und einerAn electron beam generator is arranged coaxially with the tube within the metal cylinder 1, that of a cathode 6, a filament 7 and a

809 528/333809 528/333

definierten Abmessungen X₁ und X₂ sind. Der Ausgang 30 ist eine koaxiale Leitung, die im Hohlraumresonator 41 mit einer Schleife 39 endet. Diese Leitung ist an eine einstellbare Reaktanz 34 mittels einer Abstimmvorrichtung 35 angeschlossen, die so eingestellt ist, daß die vom Eingang der Leitung gesehene Last praktisch einen reinen Blindwiderstand darstellt.
Die Ausgänge 28 und 29 werden durch zwei Paaredefined dimensions X ₁ and X ₂ are. The output 30 is a coaxial line which ends in the cavity resonator 41 with a loop 39. This line is connected to an adjustable reactance 34 by means of a tuning device 35 which is set so that the load seen from the input of the line is practically a pure reactance.
The outputs 28 and 29 are made by two pairs

arbeitet. Dann könnten die Hohlleiter 29 geschlossen und die Energie von einem der Hohlleiter 28 abgenommen werden.is working. Then the waveguides 29 could be closed and the energy can be drawn from one of the waveguides 28.

Die Hauptabmessungen des in Fig. 1 dargestellte» Klystrons werden durch die folgenden Parameter bestimmt, α ist der äußere Radius der oberen Grundfläche des Kegelstumpfes 3, b ist der Radius des Hohlraumresonators, d ist der erwähnte Abstand zwischen denThe main dimensions of the »klystron shown in Fig. 1 are determined by the following parameters, α is the outer radius of the upper base of the truncated cone 3, b is the radius of the cavity resonator, d is the mentioned distance between the

Beschleunigungselektrode 8 besteht. Die Zuführungen für die Elektroden 6, 7 und 8 gehen durch den Glaskolben 2. Der Heizfaden 7 wird von einer Gleichstromquelle 9 gespeist. Die Beschleunigungselektrode 8 ist an eine Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen, deren Spannung mittels eines Potentiometers 11 geregelt werden kann.Accelerating electrode 8 is made. The leads for the electrodes 6, 7 and 8 go through the glass bulb 2. The filament 7 is fed by a direct current source 9. The accelerating electrode 8 is connected to a DC voltage source 10, the voltage of which is regulated by means of a potentiometer 11 can be.

Der Oberteil des Reflexklystrons besteht aus einem
Metallzylinder 17, der an der Metallplatte 4 befestigt
und oben durch eine Glaskuppel 18 abgeschlossen ist. io von Hohlleitern gebildet, wobei die Hohlleiter jedes Das Innere der drei Teile 1, 41 und 17 ist evakuiert. Paares denselben Querschnitt haben und die Hohlleiter Ein koaxial mit der Röhre innerhalb des Zylinders des einen Paares 28 beispielsweise einen größeren 17 angeordneter Metallstab 42 trägt einen Reflektor Querschnitt als diejenigen des Paares 29 haben. Jeder 19, dessen Abstand von der Deckfläche des Kegel- Hohlleiter ist durch ein sehr dünnes Glasfenster 36 gestumpfes 3 mit h bezeichnet ist. Eine Gleichspannungs- 15 schlossen. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsquelle 20 liefert dem Reflektor 19 die geeignete nega- beispiel wird die Nutzenergie! im Bereich Z₁ von dem tive Vorspannung gegenüber den Seiten 3, 4 und 5 Hohlleiter 29 mit der Achse OA abgenommen, wähdes Hohlraumresonators 41, die mittels eines Poteutio- rend die anderen Hohlleiter mit Kurzschlußkolben 37 meters 21 eingestellt werden kann. abgeschlossen sind. Die Röhre könnte, wie nachstellendThe top of the reflex klystron consists of one
Metal cylinder 17 attached to the metal plate 4
and is closed at the top by a glass dome 18. io formed by waveguides, the waveguides each The interior of the three parts 1, 41 and 17 is evacuated. Pair have the same cross-section and the waveguide A coaxial with the tube within the cylinder of a pair 28, for example a larger 17 arranged metal rod 42 carries a reflector cross-section than those of the pair 29 have. Each 19, whose distance from the top surface of the conical waveguide is indicated by a very thin glass window 36 truncated 3 with h . A DC voltage 15 closed. In the embodiment source 20 shown in FIG. 2, the reflector 19 supplies the suitable negative, for example, the useful energy! in the area Z ₁ of the tive bias opposite the sides 3, 4 and 5 waveguides 29 with the axis OA removed, while the cavity resonator 41, which can be adjusted by means of a potentiometer the other waveguides with short-circuit piston 37 meters 21. Are completed. The tube could, like readjusting

Da die Wände 5 des Hohlraumresonators 41 ver- so erläutert, auch so eingestellt werden, daß sie bei einer formbar sind, kann der Abstand d zwischen den beiden niedrigeren Ausgangs frequenz im Bereich von Χ_Ά Öffnungen 13 und 15 innerhalb des Hohlraum- " ~Since the walls of the cavity resonator 41 comparable explained 5 so also adjusted so that they are moldable at a, the distance d between the two lower frequency output in the range of _Χ Ά openings 13 and 15 within the cavity "~

resonators verändert werden. Die Einstellung des Abstandes d geschieht durch eine an sich bekannte Vorrichtung. Diese besteht aus einem Gehäuse 22, das 25
mittels einer starr mit dem Metallzylinder 1 verbundenen Platte 23 an diesem Kolben befestigt ist. Das
Gehäuse 22 umschließt einen Ring 24, der außen mit
Zähnen und innen mit einem Schraubengewinde versehen ist. Dieser Ring läßt sich zwischen Kugeln 25 30 öffnungen 13 und 15 innerhalb des Hohlraumresodrehen. Das innere Schraubengewinde greift in das nators, h ist der erwähnte Abstand zwischen dem Reflektor und der oberen Grundfläche, I ist der mittlere Abstand zwischen der Platte 4 und der biegsamen verformbaren Wand 5.resonators can be changed. The distance d is set by means of a device known per se. This consists of a housing 22, the 25
is attached to this piston by means of a plate 23 rigidly connected to the metal cylinder 1. That
Housing 22 encloses a ring 24, the outside with
Teeth and is provided with a screw thread on the inside. This ring can be rotated between balls 25 30 openings 13 and 15 within the cavity resonator. The inner screw thread engages in the nators, h is the mentioned distance between the reflector and the upper base, I is the mean distance between the plate 4 and the flexible deformable wall 5.

Das beschriebene Klystron arbeitet folgendermaßen: Der von der Kathode 6 erzeugte Elektronenstrahl durchläuft unter dem Einfluß der Beschleunigungsspannung der Anode 8 nacheinander folgenden Weg: Raum 32 in Kolben 1 zwischen Anode 8 und öffnung Zwei Spulen 38 sind zur Erzeugung eines schwachen 40 43, dann Raum 31 innerhalb des hohlen Metallkegels 3. axialen Magnetfeldes um die Röhre angeordnet Hierauf tritt der Elektronenstrahl durch die öffnung (Fig. 1). 13 in den Hohlraumresonator 41 ein. Er geht durchThe described klystron works as follows: The electron beam generated by the cathode 6 runs through the following path in succession under the influence of the accelerating voltage of the anode 8: Space 32 in bulb 1 between anode 8 and opening. Two coils 38 are used to generate a weak 40 43, then space 31 within the hollow metal cone 3. axial magnetic field arranged around the tube. The electron beam then passes through the opening (Fig. 1). 13 into the cavity resonator 41. He goes through

Die beschriebenen Teile sind ähnlich denjenigen, diesen Hohlraumresonator hindurch, in dem er in die in Reflexklystronen bekannter Bauart zu finden Richtung parallel zur Röhrenachse geschwindigkeitssind. Gemäß der Erfindung sind die nun zu beschrei- 45 moduliert wird, und verläßt ihn durch die öffnung 15. benden besonderen Konstruktionsmerkmale vor- Er nähert sich dem Reflektor 19, der infolge seines gesehen, durch die die relative Leistung bei Milli- negativen Potentials den Strahl abstößt. Dieser folgt meterweilen beträchtlich erhöht wird. in entgegengesetzter Richtung einem Pfad parallel zuThe parts described are similar to those through this cavity resonator in which it is in which can be found in reflex klystrons of known design, direction parallel to the tube axis. According to the invention, these are now to be written 45 is modulated and leaves it through the opening 15. Benden special design features before He approaches the reflector 19, which as a result of his seen through which the relative power at milli-negative potentials repels the beam. This happens meter is increased considerably. in the opposite direction to a path parallel to

Die Öffnung 13 ist mit zwei Gruppen von je vier dem soeben zurückgelegten, tritt in den Hohlraumradialen Stegen 14 und 14' versehen, die verschiedene 50 resonator 41 durch die öffnung 15 ein und verläßt ihn radiale Abmessungen X_t/2 bzw. λ₂/2 von der Größen- wieder durch die Öffnung 13. Bekanntlich ergibt sich Ordnung eines Millimeters haben. Unterhalb dieser eine Dichtemodulation des Strahles im Raum zwischen öffnung ist in der Innenwand des hohlen Metall- der Platte 4 und dem Reflektor 19. Es wird ein Hochkegels 3 eine Wellenfalle 33 vorgesehen. Die öffnung frequenzfeld im Hohlraumresonator 41 durch den 15 in der Metallplatte 4, deren Durchmesser Vorzugs- 55 dichtemodulierten Strahl erzeugt und aufrechterhalten, weise etwas größer als derjenige der öffnung 13 ist, das Komponenten von verschiedenen Resonanzfrequenzen aufweist. The opening 13 is provided with two groups of four for the just traversed, enters the cavity radial webs 14 and 14 ', the various 50 resonator 41 through the opening 15 and leaves him radial dimensions X _t / 2 or λ _2/2 of the size again through the opening 13. As is well known, this results in an order of one millimeter. Below this a density modulation of the beam in the space between the opening is in the inner wall of the hollow metal plate 4 and the reflector 19. A cone 3 and a wave trap 33 is provided. The opening frequency field in the cavity resonator 41 through the 15 in the metal plate 4, the diameter of which creates and maintains a preferred 55 density-modulated beam, is slightly larger than that of the opening 13, which has components of different resonance frequencies.

Die beschriebene Arbeitsweise entspricht derjenigen eines bekannten Reflexklystrons. Für das erfindungsgemäße Klystron gilt ferner folgendes:The procedure described corresponds to that of a known reflex klystron. For the inventive Klystron also applies the following:

Der Hohlraumresonator ist so gebaut und bemessen,The cavity resonator is built and dimensioned so

Außengewinde eines starr an dem Zylinder 17 befestigten Ringes 26 ein. Am Umfang des Ringes 24 ist ein Schneckentrieb 27 angebracht. Bei Drehung des letzteren wird der Ring 26 längs seiner Achse verschoben, und die mit ihm verbundenen Teile 17 und 4 bewegen sich mit ihm, während die Teile 1 und 3 festbleiben. Die Wand 5 wird verformt und der Abstand d verändert.External thread of a ring 26 rigidly attached to the cylinder 17. A worm drive 27 is attached to the circumference of the ring 24. When the latter is rotated, the ring 26 is displaced along its axis and the parts 17 and 4 connected to it move with it, while the parts 1 and 3 remain stationary. The wall 5 is deformed and the distance d is changed.

ist ebenfalls mit zwei Gruppen von je vier Stegen 16 und 16' versehen, deren Abmessungen im wesentlichen X₁Il bzw. X<,/2 betragen (Fig. 2).is also provided with two groups of four webs 16 and 16 ', the dimensions of which are essentially X ₁ II and X <, / 2 (FIG. 2).

Der Hohlraumresonator 41 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, mit fünf Höchstfrequenzausgangsleitungen versehen. Eine Ausgangsleitung 30 ist so bemessen, daß sie Energie überträgt, welche dem Grundfrequenzbereich der Schwingung des Hohlraums entspricht, der um eine Wellenlänge X₀ im freien Raum gruppiert ist. Zwei Paare von Ausgängen 28 bzw. 29 sind so bemessen, daß sie zwai Wellenlängenbereiche übertragen, die beide kleiner als 2₀/10 sind und deren einer seinen Mittelpunkt bei X₂ und der andere bei Jl₁ hat, wobei die Wellenlängen X₁ und X₂ gleich den obenAs can be seen from FIG. 2, the cavity resonator 41 is provided with five ultra-high frequency output lines. An output line 30 is sized to transmit energy which corresponds to the fundamental frequency range of the oscillation of the cavity, which is grouped around a wavelength X ₀ in free space. Two pairs of outputs 28 and 29 are so dimensioned that they render zwai wavelength ranges, both of which are smaller than 2 _0/10 and has its one centered at X ₂ and the other at Jl _1, wherein the wavelengths of X ₁ and X ₂ same as above

daß er die folgenden Bedingungen erfüllt:that it fulfills the following conditions:

1. Der Hohlraum kann unabhängig von der Größe des Abstandes d innerhalb der Grenzen von dessen Änderungsmöglichkeit bei gewissen beinahe konstanten Frequenzen in Resonanz geraten, welche höheren Teilwellen in den beiden Wellenlängenbereichen um X₁ und X_% entsprechen.1. Regardless of the size of the distance d, the cavity can come into resonance within the limits of its possibility of change at certain almost constant frequencies, which correspond to higher partial waves in the two wavelength ranges around X ₁ and X _%.

2. Der Hohlraum ist abstimmbar, wobei die Grundfrequenz von der Einstellung des Abstandes d ab^2. The cavity is tunable, the fundamental frequency being dependent on the setting of the distance d from ^

Claims

depends and is, for example, in the centimeter wave range.

3. For a few values of the distance d , certain of the mentioned constant higher frequencies are harmonic harmonics of the fundamental frequencies which correspond to these values.

4. The cavity is able to absorb a substantial part of the energy at these constant frequencies in its retracted part to deliver, so that an interaction between the beam and this Energy can occur.

It was found that under these conditions the following equation (which represents an approximation, but remains valid over a large wavelength range) is satisfied with integers κ ^ O and £ \ 1:

pbpb

2.62 (ot-1)

OT —OT - OTOT

OT-OT-

-1

In this equation, if X ₀ (wavelength of the fundamental frequency in free space) is given, the dimensions of the cavity resonator are calculated in a known manner (see, for example, Appendix B of the book: "Klystron tubes" by AE Harrison, 1947).

ρ = ~ ° - denotes the ordinal number of the harmonic that one wishes to generate, ε is equal to y and m

same -.

The values of the various parameters in this formula, which depend on the dimensions of the klystron, were chosen in the construction of the latter so that, by adjusting the values of d by means of screw 27, it is possible to obtain a small number of groups of satisfactory values for η and get k . In this way, for a certain number of particular values of d, a harmonic of an order which is more than ten times the fundamental frequency is generated.

Thus, the tube is able to generate a certain number of given harmonic frequencies with an order greater than ten. Accordingly, d is first set in such a way that a given fundamental frequency is obtained, one harmonic of which corresponds to the desired output wavelength X _n. After X _{n has been} selected, the following settings must be made. The voltage of the reflector is experimentally changed and the reactance 34 connected to the output 30 is changed at the different voltage values.

It is found that for a given dimensioning of the cavity resonator there are several voltage ranges of the reflector, each of which corresponds to a given setting of the reactance for the fundamental frequency. In particular, within the range corresponding to X _n , there is a critical voltage value which gives rise to considerable power at the harmonic X _n . In view of the desired high order of this harmonic, the value to which the reflector voltage is finally regulated is generally in the vicinity of the threshold for the excitation of the fundamental oscillation.

In general, for the sake of convenience, the impedance 34 is set so that it is in the vicinity of a pure reactance for the fundamental oscillation X _0. However, this condition is not absolutely necessary.

The distance h between the reflector and the upper edge of the opening 13 is not critical. This distance is calculated when the tube is designed and has a value equal to an integral multiple of λ / 2, where X is between X ₁ and X ₂ . This distance h favors the generation of waves in the areas X ₁ and /.,. The wave trap 33 also favors waves in the areas X ₁ and X ₂ when their depth is between X ₁ IA and X ₂ IA . It can therefore be assumed that the reflected waves in the regions X ₁ and X _{2 are} completely reflected by this wave trap and this reflector and return to the cavity resonator, while the other waves continue to propagate in the direction of the cathode and are not reflected by the reflector . The electron beam is thus modulated by the wave in the regions X ₁ and X _t under the most favorable conditions. The webs 14-14 ' and 16-16' promote the coupling between the electron beam and the waves in the areas of X ₁ and X. _2, respectively.

The magnetic field H is also determined by experiments so that the output power is increased at the desired harmonics.

While the diameter of the electron beam in the klystron according to the invention is of the order of magnitude of a usable wavelength, the cavity resonator has a diameter of about five times the useful wavelength. As a result, the latter is easily generated. Furthermore, the excitation conditions for vibrations in the cavity resonator not at a millimeter wavelength, but be met for a centimeter wavelength. They can therefore be easily produced.

The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiment.

Pa τ ε ntansp r vc π f.:

1. Reflex klystron for generating millimeter waves, in which an electron beam passes through a gap in a cavity resonator and then reflected by a reflector, the cavity resonator being sized is that it is at the same time at a fundamental frequency in the centimeter wave range and at least with one harmonic of the same, the order of which is greater than 10, gets into resonance, characterized in that the electrodes delimiting the gap are so dimensioned and arranged are that the electron beam with the electric field of the cavity resonator for the generation of the highest frequency oscillations is coupled with respect to the desired harmonic and that at least two decoupling lines are connected to the cavity resonator, of which one absorbs the energy at the fundamental frequency and the other absorbs the energy at the harmonic can, the former being loaded with a pure reactance.

2. reflex klystron according to claim 1, characterized in that the decoupling line for the Harmonic consists of at least one waveguide.

3. reflex klystron according to claim 1, characterized in that the delimiting the gap openings through which the electron beam passes, with at least one group of

radial webs are provided, each group having a radial dimension which is substantially equal to half the wavelength in free space of the desired higher resonance frequency of the cavity resonator.

4. reflex klystron according to claim 1 with a cylindrical cavity resonator with deformable Walls, around the central axis of which a frustoconical metal part with a central hole is attached is, which forms a gap with the opposite wall of the cavity, the Electron beam through the central hole of the frustoconical part, the gap and a corresponding hole in the opposite wall runs through, behind which the reflector electrode is arranged, characterized in that the distance between the reflector electrode and the cavity-side opening of the conical

frusto-shaped part about a whole multiple of half a wavelength with respect to the corresponds to the desired harmonic.

5. reflex klystron according to claim 4, characterized in that that the frustoconical part has an inner wall in which a wave trap is attached whose depth is approximately equal to a quarter wavelength of one of the higher frequencies is.

6. Arrangement for operating a reflex klystron according to claim 1, characterized in that Means for generating a magnetic field of relatively low intensity are provided parallel to the tube axis.

Considered publications:
French Patent No. 919 506;
British Patent No. 654,419.

1 sheet of drawings