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JPS58116807A - Frequency multiplier - Google Patents

Frequency multiplier

Info

Publication number
JPS58116807A
JPS58116807A JP22575182A JP22575182A JPS58116807A JP S58116807 A JPS58116807 A JP S58116807A JP 22575182 A JP22575182 A JP 22575182A JP 22575182 A JP22575182 A JP 22575182A JP S58116807 A JPS58116807 A JP S58116807A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cavity
frequency
multiplier
axis
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22575182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ベルナ−ル・エプツアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of JPS58116807A publication Critical patent/JPS58116807A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/025Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ミリメートル及びずリメートル以下の無線電
気波を発生させるために、電子ビームと電磁波の相互作
用によって作動する周波数逓倍器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a frequency multiplier operated by the interaction of an electron beam and electromagnetic waves to generate sub-millimeter and millimeter radio electrical waves.

そのような発生器は、例えば、1976年12月6〜1
1日にプエルトリコに於いて開催され九ナプミリ波とそ
の応用に関する第2回国S金議及び冬期研修に於て発表
されたY、A、 F1yag1n%A3/、 Gapo
noマ、M、I、P@t@lln及びV、に、 Jul
patovによる@ジャイレートロン(g)rratr
on)” と称する論文に記載されている。これらの発
生器の場合均一な磁界に一定時間曝され良電子ビームは
、それに沿って磁界が誘導される軸の周囲に螺旋を描<
、*旋運動を作シ出すためK、電子に接線速度成分を与
えることができる陰極システムによって電子ビームが発
生される。
Such generators may be used, for example, on December 6-1, 1976.
Y, A, F1yag1n%A3/, Gapo presented at the 2nd National S Golden Conference and Winter Training on 9-nap millimeter waves and their applications held in Puerto Rico on the 1st.
noma, M, I, P@t@lln and V, Jul
@gyrateron(g)rratr by patov
In these generators, the electron beam, exposed for a certain period of time to a uniform magnetic field, traces a spiral around an axis along which the magnetic field is induced.
,*K to produce a rotational motion, an electron beam is generated by a cathode system capable of imparting a tangential velocity component to the electrons.

ミリ及びサブさv波範囲に高電力を発生させる丸めに%
このタイプの管が用いられる。これらの高電力は、幽該
磁界B中で電子がもつサイクロトロン周波数f、で作動
する。この周波数社、公知のように1式 〔式中、町はサイクロトロン周波数に対応する脈動(・
、=2ffc)で#)ル、・は電子電荷でToll、及
びm社相対論的質量である〕に相幽する。この式は、脈
動が磁界に比例することを表わす。
% rounding to generate high power in mm and sub-V wave range
This type of tube is used. These high powers operate at the cyclotron frequency f of the electrons in the spectral magnetic field B. This frequency company, as is well known, has one set [in the formula, the town is the pulsation corresponding to the cyclotron frequency (・
, = 2ffc) and #) is the electron charge, Toll, and m is the relativistic mass]. This equation expresses that the pulsation is proportional to the magnetic field.

サブぼりメートル界を得るためには、磁界が増加されね
ばならない(勿論、他の条件すべてが未変化の場合であ
る)。この分野に於て発生する困難は公知である。この
困難は、一度Bが一定のレベルを超えると、極低温状態
下で作動する超導電性電磁石を用いるととに関連する。
To obtain a sub-meter field, the magnetic field must be increased (assuming, of course, that all other conditions remain unchanged). The difficulties encountered in this field are well known. This difficulty is associated with using superconducting electromagnets operating under cryogenic conditions once B exceeds a certain level.

とシわけ、そのような極低温状態を回避するために、そ
のような高磁界を用いずに高動作周波数が必要とされる
場合には、既に定義した一波周波数fcで作動させるよ
うにシステム全体を構成し得る。そのような状態は、ビ
ーム中に存在する非直線性を介してのみ可能である。こ
れらの非直線性は僅かであり、従って可成夛のレベルに
到達させる九めには、高ビーム電流を必要とする。更に
、これらの調波に関する効率は極めて低く、この効率は
調波の順序と共に極めて急速に減少する。
In particular, if a high operating frequency is required without such a high magnetic field to avoid such cryogenic conditions, the system should be designed to operate at the already defined single-wave frequency fc. It can constitute the whole. Such a condition is only possible through the nonlinearities that exist in the beam. These nonlinearities are slight and therefore require high beam currents to reach appreciable levels. Furthermore, the efficiency with respect to these harmonics is very low, and this efficiency decreases very rapidly with harmonic order.

本発明はこれらの困−を克服する周波数逓倍デバイスに
関する。電子ビームと相互に作用する電磁波を与える回
路性2つの部分から構成される。
The present invention relates to a frequency multiplication device that overcomes these difficulties. It consists of two circuit parts that provide electromagnetic waves that interact with the electron beam.

第一の部分はサイクロトロン周波数f、に近似する周波
数に於て共振状態にあシ、第2の部分は後述される条件
下でこの周波数の整数倍である周波数と共振状態にある
The first part is in resonance at a frequency approximating the cyclotron frequency f, and the second part is in resonance with frequencies that are integer multiples of this frequency under conditions to be described below.

本発明のその他の特徴と利点は、単一の添付図面を参照
すると共に、可能な具体例の一つである下記具体例から
明白になる。
Other features and advantages of the invention will become apparent from the following embodiment, one of possible embodiments, with reference to the accompanying drawing in which: FIG.

陰極3、及び加速電極即ちDC電圧が供給される陽極4
から成る陰極システム即ち電子銃によって放出された電
子ビーム6が、町に近似する脈動−と共振している共振
空胴1を通過する。この空胴はこの周波数で振動が起ら
ないような長さ及びインピーダンスをもっている。作動
条件下では、この振動の振幅状僅かであシ、従って逓倍
管のこの部分ではビームエネルギのわずかな部分のみが
、空胴の電磁界との相互作用を介して消費される。
a cathode 3 and an accelerating electrode or anode 4 to which a DC voltage is supplied.
An electron beam 6 emitted by a cathode system or electron gun passes through a resonant cavity 1 resonating with a pulsation approximating a city. The cavity has a length and impedance such that vibrations do not occur at this frequency. Under operating conditions, the amplitude of this oscillation is small, so that in this part of the multiplier only a small part of the beam energy is dissipated via interaction with the electromagnetic field of the cavity.

然しなから、そのような空胴に到達しうる高い1過電圧
”を与えられると、一般に相互作用管の分野、更に詳し
くは速度変調管の分野で諒解されているように、空胴出
口8に於て大きな深さの変調を示すビームを得ることが
全く可能である。
However, given the high 1 overvoltage that can reach such a cavity, it is generally accepted in the field of interaction tubes, and more particularly in the field of velocity modulation tubes, that It is quite possible to obtain beams exhibiting large depth modulations.

軸xxに平行な2本の真直な打点帯によって、側面から
放出する先細陰極によって発生されるビームを図中に示
す。この図は断面図に於て全包路線を示す。第1の空胴
1の前の部分Fは、先行技術に於て公知のように、高周
波が電子銃に影響しないように構成され九1個又は2個
以jのトラップを含む、この電子銃は、そのような管中
に、特にこわれ易い任意のシステムを備える。又この部
分5は、再び先行技術で公知のようK、同じ作用を行う
ように構成され喪高周波減衰帯域を會む。
The beam generated by the tapered cathode emitting from the side is shown in the figure by two straight dotted bands parallel to the axis xx. This figure shows the complete line in cross-section. The part F in front of the first cavity 1 is arranged in such a way that high frequencies do not affect the electron gun and contains 91 or more traps, as is known in the prior art. includes any particularly fragile system in such a tube. This section 5 is also configured to perform the same function and meet the high frequency attenuation band, again as known in the prior art.

部分5は、加速されたビーム用の勢電位スリッピング空
間又はドリフチング空間から成り、この空間は実際上陽
極4と同じDC電位にある。
The part 5 consists of a potential slipping or drifting space for the accelerated beam, which space is practically at the same DC potential as the anode 4.

次に、電子ビームは第2の空胴2に入る。この空胴は前
述の脈動#に和尚する自励振動周波数の整数倍の周波数
に於て共振状態にある。この空胴2を通過する関に、ビ
ームは、調波周波数nf(但し、nは整数である)で電
磁エネルギの形態でビームエネルギの大部分を放出する
。このエネルギは出力ガイy7によって取り除かれ、一
方電子;レクタ(図示せず)によって捕獲される。
The electron beam then enters the second cavity 2. This cavity is in a resonant state at a frequency that is an integral multiple of the self-excited vibration frequency that corresponds to the aforementioned pulsation #. Upon passing through this cavity 2, the beam emits most of its energy in the form of electromagnetic energy at a harmonic frequency nf, where n is an integer. This energy is removed by the output guy y7 while being captured by the electron rector (not shown).

もう一つの^体例に於て社、クライストロンに於ける如
く、ビーム中の電子を束ねるための等電位のスリッピン
グトンネル又はトリ7チングトンネル1Gを形成するた
めに、2つの空胴の端部(8及び9)間の距離を図に示
される以上に増加させうる。このトンネルは、陽極4と
空胴l及び2と同じ電位におるのが好ましい。
In another example, as in the Klystron, the ends of two cavities ( 8 and 9) may be increased beyond that shown in the figure. This tunnel is preferably at the same potential as the anode 4 and the cavities l and 2.

更に、自励振動する代9に、長さと過電圧とを減するこ
とによって、第1の空胴がもは中自励振動しないように
、第1の空胴を変更しうる。この  ′動する外部の高
周波源(図示せず)Kよって電圧を加えられる。これ祉
、外部高周波源と接続する丸めに第1の空胴に対する附
加物(例えば同軸用のループ、ガイド用の絞り)を必要
とする。
Furthermore, the first cavity can be modified such that it no longer self-oscillates by reducing its length and overvoltage to the self-oscillating range 9. A voltage is applied to this by a moving external high frequency source (not shown) K. This requires additions to the first cavity (e.g. a coaxial loop, a guiding aperture) for connection to an external high frequency source.

本発明に於て提案される管、即ちKL = 2の場合の
管に関する適切な実例の大きさが次に示される。
Suitable exemplary dimensions for the tube proposed in the invention, ie for KL=2, are shown below.

長さは、角度形式即ちlに対しては・x/’vo又は2
πCL/λ)で示され、VoはDC加速電位即ち陽極電
位によって電子に与えられる速度であって、相対論的電
子に関する光の速度に極めて近似している。この場合、
―は脈動であ)、Aは譲1(2)空胴に関する周波数f
に和尚する波長であp。
The length is in angular form, i.e. x/'vo or 2 for l.
πCL/λ), where Vo is the velocity imparted to the electron by the DC accelerating potential, or anode potential, and is very close to the velocity of light for relativistic electrons. in this case,
- is pulsation), A is the frequency f regarding the cavity (2)
P at the wavelength that is practiced by monks.

及びnfは第2の空胴に関する周波数に和尚する波長で
ある。軸XXに沿って円筒形状をした空胴はrw2K(
r/λ)−3,9の如き概略の半径r。
and nf is the wavelength that corresponds to the frequency associated with the second cavity. A cavity with a cylindrical shape along the axis XX is rw2K (
r/λ)-3,9.

及び2π(j/λ)=2gの如き軸に平行な長さtを有
する。
and has a length t parallel to the axis such that 2π(j/λ)=2g.

5ア/ペアで、80キロボルトに加速されたビームは1
発生されるべき調波の波長に関する2g(p/J)Kよ
って定義されるPより小さな半径なもつ螺旋を描く。
A beam accelerated to 80 kilovolts at 5 a/pair is 1
Draw a spiral with a radius smaller than P defined by 2g(p/J)K with respect to the wavelength of the harmonic to be generated.

第1の空胴の中心に於ける開口部は、図に於けるように
、第2の空胴の開口部と同じ大きさ又はそれより大きく
なシうる。緒局、本具体例に於ては、極めて短いスリッ
ピングチューブ又はドリフテングチューブは上述の最も
小さな半径rを有する小さな部分である。
The opening in the center of the first cavity can be the same size or larger than the opening in the second cavity, as shown. First, in this example, the very short slipping tube or drifting tube is a small section with the smallest radius r mentioned above.

この逓倍管は、VHF範Hの頂部に於けるエネルギを高
いレベルで発生させるのを可能にする。こO逓倍管は、
先行技術に於けるt IJ波発生器及びサブオリ波発生
器と同じ用途、即ちプラズマ中での測定、レーダ伝送及
び電気通信の用途を有する。
This multiplier makes it possible to generate high levels of energy at the top of the VHF range H. This O multiplier is
It has the same applications as t IJ wave generators and subori wave generators in the prior art, namely measurements in plasmas, radar transmission, and telecommunications.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は周波数逓倍器の略断面図を示す。 1・・・・・・・・・第1の空胴、 2・・・・・・・
・・第2の空胴、3・・・・・・・・・陰極、 6・・
・・・・・・・電子ビーム、xX・・・・・・・・・軸
。 代懸人弁sit  今  村   元
The figure shows a schematic cross-sectional view of a frequency multiplier. 1......First cavity, 2......
...Second cavity, 3...Cathode, 6...
・・・・・・Electron beam, xX・・・・・・axis. Daikakejinben sit Imamura Hajime

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)  ビームが放出される陰極システムとビームが
捕獲されるコレクタとの間にDC電圧を印加することk
よって軸に沿って伝搬される電子ビームと、ビームの通
路に沿った共振空胴の電磁界との相互作用を含み、前記
ビームが磁界を誘導する前記軸の周囲に螺旋を描く逓倍
器であって、共振空胴が軸を取シ囲む2個のチャンバか
ら形成されておシ、第1の皺空胴は磁界中の電子のサイ
クロトロン周波数に近似した周波数で共振状態にあシ、
第2の空胴はこのjI#L数の調波に於て共振状態にあ
ることを特徴とする周波数逓倍器。 (幻 2傭の空胴が等電位トリ7チング空間によって分
離されることを特徴とする特許請求O範囲第1項に記載
の逓倍器。 (3)  高過電圧を伴う第1の空胴が、サイクロトロ
ン周波数に於て自励振動していることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の逓倍器。 (4)  低過電圧を伴う第1の空胴が、サイクロトロ
ン周波数に近似した周波数の発生器によって電圧を加え
られることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
逓倍器。
[Claims] (1) Applying a DC voltage between the cathode system from which the beam is emitted and the collector where the beam is captured.
Thus, a multiplier involving an interaction of an electron beam propagating along an axis with an electromagnetic field of a resonant cavity along the path of the beam, the beam spiraling around the axis in which it induces a magnetic field. a resonant cavity is formed of two chambers surrounding an axis, the first wrinkle cavity being in resonance at a frequency approximating the cyclotron frequency of the electrons in the magnetic field;
A frequency multiplier characterized in that the second cavity is in a resonant state at a harmonic of this number jI#L. (The multiplier according to claim 1, characterized in that the two cavities are separated by an equipotential tritching space. (3) The first cavity with a high overvoltage is The multiplier according to claim 1, characterized in that the multiplier is self-oscillating at a cyclotron frequency. (4) The first cavity with a low overvoltage is oscillating at a frequency close to the cyclotron frequency. Multiplier according to claim 1, characterized in that it is energized by a generator.
JP22575182A 1981-12-23 1982-12-22 Frequency multiplier Pending JPS58116807A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8124167 1981-12-23
FR8124167A FR2518803A1 (en) 1981-12-23 1981-12-23 FREQUENCY MULTIPLIER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58116807A true JPS58116807A (en) 1983-07-12

Family

ID=9265365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22575182A Pending JPS58116807A (en) 1981-12-23 1982-12-22 Frequency multiplier

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0082769A1 (en)
JP (1) JPS58116807A (en)
FR (1) FR2518803A1 (en)

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2518803A1 (en) 1983-06-24
EP0082769A1 (en) 1983-06-29
FR2518803B1 (en) 1984-10-26

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