Design and measurements of microwave cavity and coupler for a klystron test stand

Abstract

In recent years, usage of high power in modern technologies operating at microwave frequency range has been varying in research topics such as radar, plasma science, satellite communications and particle physics. Therefore, transmission of high power from a power generator to a specific target without loss is a key point of these research fields. In accordance with this purpose, a project has been started at the Kandilli Detector, Accelerator and Instrumentation (KAHVE) Laboratory of Bo˘gazic¸i University in Turkey which name is Design, Simulation and Production of an RF Circulator and Transmission Line. The aim of the project is to build a high power RF transmission line and circulator ope-rating at 800 MHz frequency. In order to perform this whole system after their installing, a simple pillbox cavity has been designed, simulated and fabricated. A cavity is not enough itself to test the system because an efficient high power transmission section from the RF power generator to the pillbox cavity is needed. In this regard, an input power coupler with a loop antenna has also been produced. Overall, several measurements have been performed to compare with simulation results and to determine whether the performance of the transmission line is adequate for high power applications and consistent results were obtained in accordance with the project targets.

Son yıllarda, mikrodalga frekans aralığında çalışan modern teknolojilerde yüksek güç kullanımı, radar, plazma bilimi, uydu iletişimi ve parçacık fiziği gibi araştırma konularında değişmektedir. Bu nedenle, bir güç üretecinden kayıpsız olarak belirli bir hedefe yüksek gücün iletilmesi, bu araştırma alanlarının kilit noktasıdır. Bu amaca uygun olarak, Türkiye’de Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Dedektör, Hızlandırıcı ve Enstrümantasyon (KAHVE) Laboratuvarı’nda RF Sirkülatör ve İletim Hattı Tasarım, Simülasyon ve Üretim adında bir proje başlatılmıştır. Projenin amacı, 800 MHz frekansında çalışan yüksek güçlü RF iletim hattı ve sirkülatör yapmaktır. Kurulumdan sonra tüm bu sistemi test etmek için basit bir hap kutusu kovuğu tasarlanmış, simüle edilmiş ve üretilmiştir. Test işlemi için sadece kovuk yeterli değildir, çünkü RF güç üreticisinden hap kutusu kovuğuna verimli bir yüksek güç aktarım bölümüne ihtiyac¸ vardır. Bu bakımdan, döngü anteni olan güç¸ bağdaştırıcısı da üretilmiştir. Genel olarak, simülasyon sonuçları ile karşılaştırmak ve iletim hattının performansının yüksek güç uygulamaları için yeterli olup olmadığını belirlemek için çeşitli ölçümler yapılmış ve proje hedeflerine uygun olarak tutarlı sonuçla elde edilmiştir.