专利名称：电子束管的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子束管，特别是涉及减少或消除高频能量散射或泄漏的电子束管。
根据本发明，提供一种包括电子枪和电容器件的电子束管，该电容器件在不同电位的高频输入腔的各部位之间提供RF扼流圈电容器，还在电子枪后面部位提供用于短路散射或泄漏RF能量的分布旁路电容器。
本发明特别适用于感应输出管(IOT)，其中将要放大的高频信号施加于围绕电子枪的输入腔，用于调制由电子枪产生的电子束的密度。调制的电子束于是经由漂移管传送至输出腔，从该输出腔耦合被放大的高频信号。在这种型式的管子中，来自电子枪周围的RF能量可能产生对放大信号有害的不良振荡。提供旁路电容，使电子枪后部区域的这种能量短路就可减少或消除这些有害作用，改善装置性能。同样包括在该电容器件中的RF扼流圈电容器，当在仍旧把施加的高频能量限制于腔内的同时，可使输入腔各部位保持在不同电位。
该电容器件的旁路电容器最好具有一种圆筒形几何形状，产生一种固有电感低的电容器并提供一种连续分布电容，使它特别适宜用做高频电子束管例如IOT中的旁路电容器。旁路电容器可以包括一电介质材料的中空圆柱体，其内外表面有圆筒形金属极板。电子束管的其它部件如电引线或支持结构，可位于旁路电容器所围成的体积中。
该电容器件的RF扼流圈电容器及旁路电容器最好各自具有由电绝缘材料分隔开的导电极板，这种电绝缘材料由它们共用的部件提供，这使设计布局紧凑而且简单，机械性能坚固，可抵抗如运输和使用期间发生的冲击以及振动。然而，对于另一种布局，RF电容器及旁路电容器可不具有共用部件。
本发明的一种实施例中，提供绝缘材料的共用部件整体是一种材料。可是在其它一些实施例中它可能包括不同材料，提供不同电介质常数，从而适应RF扼流圈电容器和旁路电容器的特性。该共用部件可以是由单一部分、或二个及二个以上分离部分连结在一起构成的整体构件。
在一个较佳实施例中，共用部件是一圆筒从不同电位的输入腔部位延伸至电子枪后部。该圆筒可以是均匀的，在较佳实施例中也可以在电子枪后部包括一薄壁以加大旁路电容器的电容值。
在一个实施例中，至少一个RF扼流圈电容器极板也是旁路电路的极板。例如两个电容器可以由导电金属构成的共用极板限定，例如，从输入腔部分延伸至电子枪后部。为使RF扼流圈电容器正确地起作用，极板电学尺寸是管子在频带中心频率的四分之一波长的奇数整倍数，如λ/4、3λ/4、5λ/4等等。为了使旁路电容器提供最大电容值，对于特定的管子应为实际长度。因此，就本发明这一观点而言，除了长度增加至最大限度，其还必须周密精选恰当长度以便起到RF扼流圈作用。当RF扼流圈电容器和旁路电容器是分离的，则RF扼流圈电容器还是四分之一波长的奇数整倍数，但对旁路电容器长度没有限制，在较佳实施例中该电容由共用极板确定并且至少为5λ/4波长。
在一实施例中，RF扼流圈电容器极板和旁路电容器的极板相互分离—间隔。它们最好由穿过间隔延伸的导体电连接。例如，可以由绕绝缘圆筒面周边等距离设置的几个导电路径来实现使电感减到最小。在另一种布局中，RF扼流圈电容器的极板和旁路电容器极板都电连接到接至电子枪阴极的结构。在一个实施例中旁路电容器可电连接至输入腔部分。一般，该输入腔保持接地或几乎接地的电位，而阴极却处于相对高的电位，一般是几十千伏。
根据本发明的特征，电子束管的布局包括根据本发明的电子束管和与其连接的输入输出腔电路。
本发明实施的几种方式由下述附图涉及的例子加以说明。
图1是依照本发明的一种IOT放大器的简要示意图；图2简要表示图1的IOT放大器较重要部位；图3简要表示RF扼流圈电容器和旁路电容器具有公用极板的本发明的另一实施例；以及图4和图5展示了本发明的其它布局。
参阅图1，IOT放大器包括具有阴极2的电子枪1的电子束管，阴极2有一在使用中发射电子的内凹前表面3。栅极4设置在阴极2的前方，高频谐振输入腔5横断面为环状，且围绕布置的纵轴X-X与电子枪1同轴设置。待放大的高频信号通过环6施加于输入腔5。这导致阴极/栅极空间中的电子束被调制耦合。被调制的电子束沿轴X-X发送至输出腔7，通过耦合环8从输出腔7取出放大的RF信号。电子束的剩余电子被截获于收集器9。
产生并传送电子束的部位被一个真空壳体围绕，在此示意图中，真空壳体各部分为陶瓷支撑及RF窗口10，漂移管11及收集器9。那些真空壳体外部的输入腔5和输出腔7常称之为“空腔电路”可以从该管移开，例如用于传送或维修。
输入腔5外表部分包括圆筒状壁12和13，其在使用期间保持接地或几乎接地的电位。阴极2保持在约35KV。输入腔5的一部分为与阴极2电连接的壁14，和与栅极4电连接的壁15，并且也保持在很高的电位。处于高电位的输入腔5的部分14和15和接地部分12及13，被16和17表示的RF扼流圈彼此电隔离。在这种结构布局中，RF扼流圈16和17每个都结合到一个公共的陶瓷圆筒体18上延伸穿过输入腔5，而在另一种结构布局中，每只RF扼流圈可具有一层彼此分离开的绝缘层。RF扼流圈16包括位于确定电容器极板的内外表面上的金属导电层19和20。同样，另一扼流圈17包括位于其内外表面上的金属导电层21和22。在输入腔5内，在高频能量时，这些扼流圈在输入腔不同电位部分之间起隔离作用。
参阅图2，为RF扼流圈16提供绝缘材料的陶瓷管18沿伸到整体标为23的部位中，其在电子枪1的后面，即发射电子的正面3的后边。绝缘体18内表面带有另外一金属导电层24，而外表面有一金属导电层25，这两层形成旁路电容器26的极板。极板24和25与包括在RF扼流圈电容器16中的金属导电层19和20是分隔开的。内金属导电层24通过多个弹性指状物27连接到一种机电连接至阴极2的结构。同样，作为旁路电容器26外极板的金属导电层25通过多个弹性指状物连接到输入腔5的内壁12。
RF扼流圈16带有的金属导电层沿中心轴线X-X方向的电学尺寸为频带中心频率的λ/4，保证对输入腔5内部的高频能量起短路作用。旁路电容器26的金属导电层24和25的轴向长度只要能便利地容纳即可。在一个例子中，绝缘材料18为介电常数大致为9的陶瓷，在中心频率为714MHz时，四分之一波长为3.5厘米。RF扼流圈金属导电层为3.5厘米或者是这一长度的奇数整倍数。
参阅图3，一类似图1所示的IOT放大器包括电容装置28，其包含一细长陶瓷圆柱管29，金属导电层30和31分别复盖在管的内外表面。在另一种结构布局中，一或二层金属导电层可由固定在陶瓷管29上的金属构件代替。外部金属导电层31连结至极板32，极板32形成围绕环状输入腔33壁的一部分，在使用中保持差不多接地电位。内部金属导电层30通过壁34连接至处于阴极电位的IOT放大器部分。金属导电层轴向长度用L表示，其电学长度选择为四分之一波长的奇数整数。该结构作为一RF扼流圈电容器在不同电位之间提供dc隔离的同时，减少来自腔体33中的泄漏量。金属导电层的长度延长到阴极后面部分中还可使旁路电容吸收所有散射或辐射泄漏，否则会对放大信号引起不良作用。在这一实施例中，长度L至少是5λ/4。
参阅图4，再次表示依据本发明的IOT放大器部分。在这一结构布局中，一公用陶瓷构件35分别作为RF扼流圈电容器36和旁路电容器37极板之间的电隔离材料。在该结构布局中陶瓷构件35有一圆筒形壁，其在旁路电感器之处比在RF扼流圈电容器之处薄一些从而增大电容量。在电容器36和37极板之间有一间隔。有四条传导路径，图中表示出38和39两条，穿过极板之间的间隔连接。
在上述每种结构布局中，绝缘材料为单一构件。在另一种结构布局中，绝缘材料可以制成多个部分，它们组合在一起成为整体机械部件。该绝缘材料还可以包括具有不同介电常数的材料。图5表示另一种结构布局，在这种布局中两个互相分离的陶瓷管40和41分别成为RF扼流圈电容器42和旁路电容器43的绝缘材料。该二部件靠它们之间的第三种连结构件44固定，还复盖着金属导电层部分，从而减少电弧击穿的危险。
权利要求
1.一种电子束管包括电子枪，以及电容器件，该电容器件在高频谐振输入腔的不同电位部分之间提供RF扼流圈电容器，并在电子枪后面部位设置用于短路散射或泄漏RF能量的分布旁路电容器。
2.一种如权利要求1所述的电子束管，其中旁路电容器为圆筒几何形状。
3.一种如权利要求1或2所述的电子束管，其中电容器件的RF扼流圈电容器和旁路电容器每个都具有一对由其间的电绝缘材料隔离开的导电极板，以及该电绝缘材料由RF扼流圈电容器和旁路电容器两者共用构件提供。
4.一种如权利要求3所述的电子束管，其中共用构件整体是一种材料。
5.一种如权利要求3或4所述的电子束管，其中共用构件为圆筒体。
6.一种如权利要求5所述的电子束管，其中圆筒体的壁在RF扼流圈电容器处比在旁路电容器处厚一些。
7.一种如权利要求3、4、5或6所述的电子束管，其中至少一个RF扼流圈电容器极板又是旁路电容器极板。
8.一种如权利要求3、4、5、6或7所述的电子束管，其中RF扼流圈电容器和旁路电容器的极板由一间隔分隔开。
9.一种如权利要求8所述的电子束管，其中被间隔分隔开的极板通过一延伸穿过间隔的电传导件作电连接。
10.一种如权利要求8所述的电子束管，其中被间隔分隔开的极板都电连接至一种结构，这一结构电连接至电子枪的阴极。
11.一种如权利要求7所述的电子束管，其中RF扼流圈的极板又是旁路电容器极板，极板长度至少为5λ/4。
12.一种如前面任意一项权利要求所述的电子束管，其中旁路电容器极板电连接至输入腔较低电位部分。
13.一种如前面任意一项权利要求所述的电子束管，其中至少一个电容器件极板为一金属导电层。
14.一种如前面任意一项权利要求所述的电子束管，其中所述电容器件设置在环绕电子枪阴极的真空外壳之外。
15.一种如前面任意一项权利要求所述的IOT(感应输出管)。
16.一种电子束管结构包括前面任意一项权利要求所述的一只管子，还有输入及输出腔电路。
17.一种如权利要求15所述的结构，其中电子束管结构为IOT放大器。
全文摘要
在一种电子束管装置中,如一种IOT放大器,一输入腔5围绕电子枪1。该输入腔5包括相对高和低的电位部分。在对耦合进输入腔5的高频辐射起短路作用的同时,被RF扼流圈16和17分隔以使提供直流隔离。该结构还包括一设置在电子枪1后面的旁路电容器26,短路散射或泄漏辐射以防止放大信号损耗。旁路电容器26是一低电感分布电容器。在一实施例中,RF扼流圈16和旁路电容器26包含由共用构件18确定的绝缘材料,构件18上敷有金属导电层。
文档编号H01J31/00GK1268765SQ0010452
公开日2000年10月4日 申请日期2000年1月26日 优先权日1999年1月26日
发明者S·巴德尔, G·T·克莱沃斯 申请人:马科尼应用技术有限公司