Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7020

Aufbau eines breitbandigen Echtzeit-Frequenzmesssystems für mm-Wellen Hochleistungs-gyrotrons

H.O. Prinz

Zusammenfassung
Der vorliegende Bericht dokumentiert die Entwicklung und den Aufbau eines breitbandigen Echtzeit-Frequenzmesssystems. Dieses kommt bei der Frequenzdiagnose von Gyrotrons im Frequenzbereich zwischen 100GHz und 175GHz am Forschungszentrum Karlsruhe zum Einsatz.

Gyrotrons sind Hochleistungsoszillatorröhren, die Leistungen bis in den Megawattbereich erzeugen können.Wegen des Pulsbetriebs ist eine Messung der Frequenz in Echtzeit notwendig. Hierzu wird ein Ausschnitt des Frequenzbereichs von 100GHz bis 175GHz auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt. In diesem Bereich wird mit einem Filterbank- Spektrometer eine grobauflösende, mit einem Frequenz- und Zeitintervall-Analysator eine feinauflösende Messung durchgeführt. Durch dieses Verfahren können Frequenzdriften und Modensprünge von Gyrotrons nachgewiesen werden.

Diese Arbeit wurde im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik am Forschungszentrum Karlsruhe und dem Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik der Universität Karlsruhe (TH) als Diplomarbeit durchgeführt.

Development of a broadband realtime frequency measurement system for mm-wave high-power gyrotrons

Abstract
The following report shows the design and development of a broadband realtime frequency measurement system. It is used for frequency diagnostics of gyrotrons in a range of 100GHz to 175GHz at the Forschungszentrum Karlsruhe, Germany.

Gyrotrons are high-power oscillator tubes, which generate power levels up to megawatts. As they are pulse modulated it is necessary to measure the frequency in realtime. In this process a frequency band of 36GHz width is converted to an intermediate frequency. At the low frequency a filterbank-spectrometer executes a coarse frequency measurement and a frequency- and time- intervall-analyser takes measurements with a high frequency resolution. The developed system allows observing frequency drifts and oscillating modes of gyrotrons.

This project was possible through a cooperation between the Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik at the Forschungszentrum Karlsruhe and the Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik at the Universität Karlsruhe (TH), Germany.

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