用于將高頻功率耦合輸入到波導(dǎo)管中的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的用于將HF功率耦合輸入到波導(dǎo)管中的裝置，以及一種按照權(quán)利要求9的波導(dǎo)管設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻腔體(高頻諧振器)例如在粒子加速器中被用于對帶電粒子進行加速。為了在這樣的HF腔體中激勵高頻電磁振蕩，必須給HF腔體供應(yīng)HF功率。已知例如借助四極管(Tetrode)或速調(diào)管(Klystron)在第一位置產(chǎn)生HF功率，并且經(jīng)過波導(dǎo)管輸送到布置在第二位置的HF腔體。波導(dǎo)管例如可以通過開口或通過感性耦合連接到HF腔體。在此，不同的過渡位置必須相互精確匹配。然而，每個過渡位置具有不可避免的功率損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進的用于將HF功率耦合輸入到波導(dǎo)管中的裝置。該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的裝置來解決。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是，提供一種改進的波導(dǎo)管設(shè)備。該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求9的特征的波導(dǎo)管設(shè)備來解決。在從屬權(quán)利要求中給出了優(yōu)選擴展。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的用于將HF功率耦合輸入到波導(dǎo)管中的裝置包括:推挽輸出級，其具有輸入端和輸出端；濾波設(shè)備，其與推挽輸出級的輸出端連接；以及感應(yīng)環(huán)，其與濾波設(shè)備連接。有利地，所述裝置將用于產(chǎn)生HF功率的推挽輸出級與用于將HF功率耦合輸入到波導(dǎo)管中的感應(yīng)環(huán)連接。由此，所述裝置允許直接在耦合輸入HF功率的位置產(chǎn)生HF功率，由此降低整個設(shè)備的復(fù)雜度。所述裝置優(yōu)選固有地是模塊化的。通過使用多個這樣的裝置，可以毫無問題地縮放可產(chǎn)生的HF功率。由此也能夠有利地實現(xiàn)非常高的HF功率。通過進行并聯(lián)可實現(xiàn)的可縮放性還有利地伴隨可靠性的直接提高。通過在所述裝置中集成濾波設(shè)備，可以有利地實現(xiàn)所述裝置的高效運行。
[0005]在所述裝置的一種實施方式中，濾波設(shè)備包括第一諧波濾波器和第二諧波濾波器。有利地，濾波設(shè)備的諧波濾波器可以對于固定頻率的不同次諧波具有不同的濾波特性。
[0006]在所述裝置的一種實施方式中，第一諧波濾波器在固定頻率的基波下提供固定的有限阻抗。有利地，濾波設(shè)備于是使得將基波無摻雜地耦合輸入到波導(dǎo)管中。
[0007]在所述裝置的一種實施方式中，第一諧波濾波器對于固定頻率的三次諧波作用為斷路的導(dǎo)線末端。有利地，這使得推挽輸出級能夠以大的邊沿陡度進行快速切換，由此能夠有利地使開關(guān)損耗最小化。
[0008]在所述裝置的一種實施方式中，第二諧波濾波器對于固定頻率的二次諧波作用為短路的導(dǎo)線末端。有利地，由此實現(xiàn)在切換時在推挽輸出級中施加盡可能低的電壓并流過盡可能小的電流，由此能夠使開關(guān)損耗最小化。
[0009]在所述裝置的一種實施方式中，濾波設(shè)備對于固定頻率的三次諧波產(chǎn)生至少0.8的反射系數(shù)。有利地，于是濾波設(shè)備對于固定頻率的三次諧波近似作用為斷路的導(dǎo)線末端。
[0010]在所述裝置的一種實施方式中，濾波設(shè)備對于固定頻率的二次諧波產(chǎn)生小于-0.8的反射系數(shù)。有利地，于是濾波設(shè)備對于固定頻率的二次諧波近似作用為短路的導(dǎo)線末端。
[0011]在所述裝置的一種實施方式中，該裝置包括耦合板。在此，感應(yīng)環(huán)布置在耦合板上。另外，耦合板被設(shè)置為布置在波導(dǎo)管的壁的開口中。有利地，感應(yīng)環(huán)于是能夠布置在波導(dǎo)管內(nèi)部，使得能夠借助感應(yīng)環(huán)在波導(dǎo)管中激勵電磁振蕩模式。在此，耦合板有利地允許所述裝置與波導(dǎo)管的簡單的機械耦合。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)管設(shè)備包括波導(dǎo)管和上述類型的裝置。有利地，在該波導(dǎo)管設(shè)備中，可以利用所述裝置產(chǎn)生HF功率并且將其直接耦合輸入到波導(dǎo)管中。由此使波導(dǎo)管設(shè)備緊湊地構(gòu)造并且僅具有低復(fù)雜度。
[0013]在所述波導(dǎo)管設(shè)備的一種實施方式中，其具有兩個上述類型的裝置。有利地，在該波導(dǎo)管設(shè)備中，將借助兩個所述裝置產(chǎn)生的HF功率相加，由此能夠向波導(dǎo)管中耦合輸入總計更高的HF功率。通過設(shè)置兩個用于耦合輸入HF功率的裝置，也降低了兩個用于向波導(dǎo)管設(shè)備中耦合輸入HF功率的裝置同時發(fā)生故障的概率。
[0014]在所述波導(dǎo)管設(shè)備的一種實施方式中，波導(dǎo)管是同軸波導(dǎo)管。有利地，所述裝置于是能夠布置在同軸波導(dǎo)管的外導(dǎo)體的空隙中。
[0015]在所述波導(dǎo)管設(shè)備的另一種實施方式中，波導(dǎo)管是空心導(dǎo)體。有利地，于是用于耦合輸入HF功率的裝置能夠布置在空心導(dǎo)體的位置處，以便在空心導(dǎo)體中激勵希望的振蕩模式。
[0016]在所述波導(dǎo)管設(shè)備的一種實施方式中，波導(dǎo)管與HF腔體連接。有利地，于是由所述裝置產(chǎn)生并耦合輸入到波導(dǎo)管中的HF功率能夠經(jīng)過波導(dǎo)管輸入到HF腔體中。
【附圖說明】
[0017]借助以下結(jié)合附圖詳細解釋的對實施例的描述，本發(fā)明的以上描述的特性、特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)其的方式將變得更清楚和易于理解。這里分別在示意性圖示中示出:
[0018]圖1不出了具有用于親合輸入HF功率的裝置和同軸波導(dǎo)管的波導(dǎo)管設(shè)備；
[0019]圖2示出了具有空心波導(dǎo)管的波導(dǎo)管設(shè)備；
[0020]圖3示出了具有多個用于耦合輸入HF功率的裝置的波導(dǎo)管設(shè)備；
[0021]圖4示出了具有多個用于耦合輸入HF功率的裝置的另一種波導(dǎo)管設(shè)備；以及
[0022]圖5示出了具有腔體的波導(dǎo)管設(shè)備。
【具體實施方式】
[0023]圖1在極其示意性的圖示中示出了波導(dǎo)管設(shè)備10。該波導(dǎo)管設(shè)備10包括同軸波導(dǎo)管100和用于向同軸波導(dǎo)管100中耦合輸入HF功率的裝置200。所述波導(dǎo)管設(shè)備10例如可以用于產(chǎn)生HF功率并且輸入到HF腔體中。HF腔體例如又可以用于在粒子加速器中加速帶電粒子。
[0024]圖1僅示出了同軸波導(dǎo)管100的短的縱截面。同軸波導(dǎo)管100具有外導(dǎo)體101，其與內(nèi)導(dǎo)體102同軸地布置并且同中心地包圍內(nèi)導(dǎo)體。外導(dǎo)體101和內(nèi)導(dǎo)體102分別由導(dǎo)電材料制成。例如，外導(dǎo)體101和內(nèi)導(dǎo)體102可以具有銅。外導(dǎo)體優(yōu)選具有帶有圓形橫截面的空心柱形形狀。內(nèi)導(dǎo)體102優(yōu)選具有圓柱形形狀。在外導(dǎo)體101與內(nèi)導(dǎo)體102之間布置絕緣體103。同軸波導(dǎo)管100的外導(dǎo)體101具有開口 104。
[0025]用于耦合輸入HF功率的裝置200包括推挽輸出級210、濾波設(shè)備240和感應(yīng)環(huán)270。所有部件在附圖中僅示例性和示意性地示出。推挽輸出級210用于產(chǎn)生HF功率。濾波設(shè)備240導(dǎo)致阻抗變換。感應(yīng)環(huán)270用于將產(chǎn)生的HF功率耦合輸入到同軸波導(dǎo)管100中。
[0026]推挽輸出級210具有第一輸入端211、第二輸入端212、第一輸出端213、第二輸出端214和接地觸點215。在第一輸入端211處和在第二輸入端212處，可以給推挽輸出級210輸入例如正弦波形的輸入信號，其中，在第一輸入端211處和在第二輸入端212處的極性彼此相反。通過第一輸出端213和第二輸出端214，推挽輸出級210可以輸出所產(chǎn)生的HF功率。
[0027]在示出的示意性示例中，推挽輸出級210具有第一晶體管220和第二晶體管230。但是，推挽輸出級210當(dāng)然還可以包括其它組件。第一晶體管220被構(gòu)造為η溝道耗盡層場效應(yīng)晶體管，并且具有源極觸點221、漏極觸點222和柵極觸點223。第二晶體管230同樣被構(gòu)造為η溝道耗盡層場效應(yīng)晶體管，并且具有源極觸點231、漏極觸點232和柵極觸點233。第一晶體管220的源極觸點221和第二晶體管230的源極觸點231與接地觸點215連接。第一晶體管320的柵極觸點223形成推挽輸出級210的第一輸入端211。第二晶體管230的柵極觸點233形成推挽輸出級210的第二輸入端212。第一晶體管220的漏極觸點222形成推挽輸出級210的第一輸出端213。第二晶體管230的漏極觸點232形成推挽輸出級210的第二輸出端214。
[0028]濾波設(shè)備240包括第一諧波濾波器250和第二諧波濾波器260。第一諧波濾波器250包括第一部分251和第二部分252。第二諧波濾波器260包括第一部分261和第二部分262。第一諧波濾波器250的第一部分251與推挽輸出級