APARATO DE TUBOS DE HAZ DE ELECTRONES.

Aparato de tubo de haz de electrones, caracterizado porque incluye una pluralidad de tubos de haz de electrones (21,

22) que tienen una cavidad de salida común (25)

Aparato de tubos de haz de electrones.

Esta invención se refiere a un aparato de tubo de haz de electrones.

Los tubos de haz de electrones, tales como los klistrones y los tubos de salida inductiva (TSIs), incluyen convencionalmente tres elementos básicos. Los elementos son: una estructura de cañón de electrones, una región de interacción rf y un colector de haz de electrones. Aunque la invención se aplica a todos los tipos de tubos de haz de electrones, se describirán, sin menoscabo de la generalidad, con referencia a un TSI, del que se describe un ejemplo en EP 957 505.

En un TSI, el haz de electrones es modulado en densidad en la estructura de cañón de electrones. El haz pasa a la región de interacción rf, donde la potencia rf es extraída por un sistema de cavidades resonantes. Para aplicaciones de emisión de TV éste consta de una cavidad primaria unida al tubo y acoplada a una cavidad secundaria (también llamada una cavidad de salida). La potencia es acoplada desde la cavidad secundaria a una linea de alimentación de salida apropiada. Después de pasar a través del elemento rf, el haz de electrones choca en el colector de haz de electrones, disipándose la energía restante del haz en las paredes del colector.

Operados de esta manera, los tubos de haz de electrones pueden ser usados para producir gran cantidad de potencia (por ejemplo kilovatios) a frecuencias ultra altas. Se ha propuesto combinar las señales de las líneas de alimentación de salida de una pluralidad de dispositivos de tubo de haz con el fin de producir una potencia aún mayor. Esta disposición también puede mejorar la fiabilidad del sistema porque, si un tubo falla, los otros tubos todavía pueden operar para producir un nivel razonable de potencia de salida del sistema.

La invención proporciona un aparato de tubo de haz de electrones, incluyendo una pluralidad de tubos de haz de electrones que tiene una cavidad de salida común.

La provisión de una cavidad de salida común permite la combinación de señales de una pluralidad de tubos en una disposición más compacta de lo que era posible hasta ahora.

Se facilitan preferiblemente medios para acoplar potencia desde la cavidad de salida común a una linea de salida. Estos medios de acoplamiento pueden incluir una disposición de bucle o un iris.

Preferiblemente, la disposición de acoplamiento se puede regular selectivamente de modo que la salida de potencia pueda ser maximizada.

La linea de salida puede ser una linea rígida de transmisión o una guía coaxial de ondas.

La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

La figura 1 es una vista en planta, parcialmente en sección, de un tubo de haz de electrones.

Y la figura 2 es un diagrama esquemático del aparato de tubo de haz de electrones construido según la invención.

Con referencia a la figura 1, un tubo de haz de electrones en forma de un tubo de salida inductiva (TSI) se representa e indica en general con el número de referencia 1. El TSI incluye un cañón de electrones 2, que se emplea para generar un haz de electrones. El haz se representa en este dibujo por el grupo de líneas indicadas con el número de referencia 3. La disposición de enfoque magnético del haz de electrones no se representa en este dibujo para mayor claridad.

El cañón de electrones 2 contiene un cátodo 4, en cuya parte delantera está colocada una rejilla 5 en estrecha proximidad al cátodo. En la operación, se aplica un voltaje negativo alto, del orden de varias decenas de kilovoltios, al cátodo 4 y la estructura de rejilla 5. El tubo 1 también tiene un ánodo 6, que está a potencial de tierra. A la rejilla 5 se le aplica un voltaje de polarización, del orden de 100 voltios negativos a potencial de cátodo. En la operación, se aplica un voltaje rf entre el cátodo 4 y la rejilla 5 mediante una cerámica 7, que forma una interface con la parte externa de la cavidad de entrada (no representada). La aplicación de un voltaje rf hace que se genere un haz modulado en densidad 3.

El haz modulado en densidad 3 es dirigido a través de la estructura rf del dispositivo, es decir, a través de tubos de deriva 8 y 9. Hay un intervalo 10 entre los tubos de deriva 8 y 9. Rodeando los tubos de deriva hay un cilindro coaxial aislante 11, tal como cerámica. Éste forma parte de la envuelta de vacío del TSI. Rodeando el cilindro 11 hay una caja de cavidad de metal 12, conteniendo puertas regulables (no representadas para mayor claridad). En la operación estas puertas se regulan de modo que el sistema de cavidad rf 12 sea resonante a la frecuencia requerida.

En muchas aplicaciones, tales como en un transmisor de televisión, hay que lograr una anchura de banda relativamente amplia del dispositivo. Para ello, la primera cavidad (primaria) 12 está acoplada mediante medios adecuados de acoplamiento 13 a una cavidad secundaria 14. Esta cavidad secundaria 14 está acoplada, a su vez, mediante medios de acoplamiento 15 a una línea de alimentación de salida 16. Los medios de acoplamiento 13 y 15 pueden incorporar bucles 17 y 18, cada uno de los cuales se puede girar selectivamente y cuya penetración en sus respectivas cavidades se puede regular selectivamente. Estos ajustes permiten al usuario obtener las mejores condiciones de adaptación de modo que la potencia máxima sea transmitida al alimentador de salida 16. En una disposición alternativa, los medios de acoplamiento pueden constar de un iris regulable (no representado) en la pared común 19 de las dos cavidades 12 y 14.

Finalmente, después de pasar el haz 3 por la estructura rf 8, 9, entra en un colector 20 donde su energía restante es disipada en las paredes del colector.

En aplicaciones en que es apropiado combinar la potencia de salida de dos o más TSIs, es habitual dirigir las líneas de alimentación de salida desde los tubos respectivos a una unidad de combinación.

La figura 2 ilustra esquemáticamente un aparato de tubo de haz de electrones construido según la invención. Se ilustran dos tubos de haz 21 y 22, correspondiendo la vista de cada tubo a una vista en sección a lo largo de la línea A-A' de la figura 1. Se han omitido detalles de los tubos en este dibujo para mayor claridad. Los tubos de haz 21 y 22 están acoplados a cavidades resonantes 23 y 24 respectivamente, que corresponden a la cavidad resonante 12 de la figura 1.

Según la invención, se facilita una cavidad común 25, acoplada a ambas cavidades 23 y 24. Las señales salidas de los tubos 21 y 22 son alimentadas, mediante medios de acoplamiento regulables 26 y 27, a la cavidad resonante común 25. Los medios de acoplamiento regulables 26, 27 pueden constar de un sistema de acoplamiento de bucle, un sistema de iris regulable, una combinación de ambos sistemas, o cualesquiera otros medios adecuados de acoplamiento. Por lo tanto, las señales de los dos TSIs 21, 22 se combinan dentro de la tercera cavidad común 25.

La señal combinada se puede acoplar de la cavidad común 25, por medios de acoplamiento adecuados 28, a una línea de salida 29. En una realización éste sería un sistema de bucle de acoplamiento regulable y la línea de transmisión 29 sería una línea de transmisión coaxial rígida. En otra realización, los medios de acoplamiento 28 podrían ser mediante un iris regulable y la línea de transmisión 29 podría ser una guía de ondas. Obviamente, se pueden contemplar varios esquemas de acoplamiento, que pueden ser diferentes en detalle, pero tales variaciones no se apartan del alcance de la invención.

La descripción dada anteriormente se refiere a combinar las señales salidas de dos tubos en una sola cavidad de salida común. El principio puede ser ampliado de modo que las señales salidas de varios TSIs se combinen en una sola cavidad de salida común. En este caso, hay que tener cuidado con la disposición mecánica de las cavidades de modo que las respectivas fases de las varias señales rf sean tales que se combinen para obtener una potencia de salida alta.

La ventaja principal de la invención es que proporciona un sistema combinado compacto. Con un aparato construido según la invención se puede lograr una pérdida de potencia rf más baja que con el dispositivo de la técnica anterior, donde se combinaban señales de las líneas de salida.

La invención se ha descrito en relación a tubos de salida inductiva, pero la invención se puede aplicar igualmente a cualquier tubo de haz lineal (por ejemplo un klistrón) que tiene un sistema de salida de cavidad resonante.

1. Aparato de tubo de haz de electrones, caracterizado porque incluye una pluralidad de tubos de haz de electrones (21, 22) que tienen una cavidad de salida común (25).

2. Aparato según la reivindicación 1, incluyendo además medios para acoplar potencia desde la cavidad de salida común a una línea de salida.

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que los medios para acoplar potencia incluyen una disposición de bucle.

4. Aparato según la reivindicación 2, en el que los medios para acoplar potencia incluyen un iris.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 o 4, en el que los medios para acoplar potencia son regulables selectivamente.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la línea de salida incluye una línea de transmisión coaxial.

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la línea de salida incluye una guía de ondas.

8. Un método de operar un aparato de tubo de haz de electrones, incluyendo los pasos de: operar una pluralidad de tubos de haz de electrones, de los que cada uno tiene una cavidad resonante; y acoplar señales de las cavidades resonantes a una cavidad de salida común.

9. Un método según la reivindicación 8, incluyendo además el paso de acoplar la señal desde la cavidad común a una línea de salida.