A newly designed input coupler for a 500 MHz RF cavity

Abstract

A new input coupler for a 500 MHz damped cavity was designed mainly by using a computer. In order to experimentally examine the effect of the tapered part on coupling coefficient, two types of coupling loop models were made. These model was attached to the coupler port of a prototype model cavity, and the coupling coefficient, beta, was measured. It was found that tapered type has a smaller value of beta than straight type, though the former has apparently a larger cross-section for coupling to the magnetic field in the cavity. The straight type was better suited to an input coupler than the tapered one. In order to obtain low-loss transmission of 500 MHz microwave through the input coupler, the positions of the short plates of rectangular wave guide and coaxial line were adjusted by using computer calculation. The results showed that the lowest value of Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) at the frequency of 500 MHz was obtained with both short plates located at 4.5 mm outside their original positions of the APS (Alternating Periodic Structure) coupler. The VSWR at the operating frequency of 500 MHz is almost unity. A cold model of the new coupler was fabricated and attached to a prototype model cavity made of aluminum. The coupling loop was mounted at the position of 280 mm away from the center of the cavity. The low power test showed that the value of beta was 1.35. It is equivalent to 2.27 for the cavity made of copper. Beta of 2.27 is an optimized value for the Photon Factory (PF) ring.

500MHzの減衰空洞用の新しい入力結合器を、主として電算機を用いて設計した。結合係数に及ぼすテーパ部分の影響を実験的に調べるため、2種類の結合ループ模型を作った。これらの模型をプロトタイプ・モデルの空洞のカプラ・ポートに取付けて結合係数βを測定した。その結果、テーパ型はストレート型より、空洞の磁界に結合する断面積は明らかに大きいが、βの値が小さいことが分り、入力結合器にはストレート型の方が適していることが判明した。入力結合器を介して500MHzのマイクロ波を低損失で伝達するために、矩形導波管と同軸伝送管の短い板の位置を電算機計算によって調整した。その結果、周波数500MHzでの電圧定在波比(VSWR)の最小値は、両方の短い板がAPS(交互周期構造)カプラの最初にあった位置より4.5mm外側の位置で得られることが分った。運転周波数500kHzでのVSWRはほぼ1であった。新しいカプラのコールド・モデルを製作し、アルミニウム製の原型モデルの空洞に取付けた。結合ループは、空洞の中心から280mm離れた位置に据え付けた。低電力試験の結果、βは1.35であった。これは銅製の空洞に対する2.27と同等である。β値2.27はフォトン・ファクトリ(PF)・リングに対して最適化した値である。