JP2006093041A

JP2006093041A - マイクロ波管

Info

Publication number: JP2006093041A
Application number: JP2004280296A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Urakata; 弘人浦方
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】電子銃12に生じるモノトロン発振を減衰させ、増幅動作を安定させることができるマイクロ波管を提供する。
【解決手段】電子銃12は、電子ビームを放出するカソード21、電子ビームを集束する集束電極22、電子ビームを加速する加速電極24、加速電極24の端部に設けたコロナリング30を有する。コロナリング30にチョーク31を設ける。チョーク31の周波数を電子銃12に生じるモノトロン発振の発振周波数に相当する値とし、電子銃12に生じるモノトロン発振の電界エネルギを減衰させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビームを放出する電子銃を備えたマイクロ波管に関する。

従来、例えば直進形クライストロンや進行波管に代表される直進ビーム形のマイクロ波管は、電子ビームを放出する電子銃、電子ビームを捕捉するコレクタ、電子銃とコレクタとの間の高周波回路などを備え、電子銃からコレクタに向かう直進ビームと高周波回路とを結合させて高周波信号を増幅する（例えば、特許文献１参照。）。

例えば直進形クライストロンにおいては、電子ビームが通るドリフト管を介して複数の共振空胴を直列に配置することで高周波回路を構成しており、各共振空胴内のドリフト管間隙において電子ビームと共振空胴とを結合させている。

このような直進形クライストロンに用いられる電子銃は、比較的に高いパービアンスのものが使用されている。
特開平４−２４５１４２号公報（第２頁、図１）

しかしながら、高いパービアンスの電子銃を備える直進形クライストロンでは、しばしば電子銃部で、いわゆるモノトロン発振を起こし、直進形クライストロンの増幅動作が不安定となるなどの不具合を生じることが知られている。

モノトロン発振の原理から見れば、電子ビームはエネルギの供給源で、電子ビームから見た電子銃は共振器と同等に構成された負荷であり、したがって電子銃に共振器が存在することになる。そして、このモノトロン発振は、電子銃の動作条件と構造とに密接に関係し、電子銃の電子アドミタンスと電子ビームから見た電子銃のコンダクタンスとの関係によって生じるものである。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電子銃に生じる発振を減衰させ、増幅動作を安定させることができるマイクロ波管を提供することを目的とする。

本発明は、電子ビームを放出する電子銃を備えたマイクロ波管において、前記電子銃に、この電子銃に生じる発振を減衰させるチョークを設けたものである。

そして、電子銃に設けたチョークにより、電子銃に生じる発振、つまりモノトロン発振の電界エネルギを減衰させ、電子ビームからみた電子銃のコンダクタンスを小さくすることにより、電子銃に生じるモノトロン発振を減衰させる。すなわち、電子銃でのモノトロン発振の原理から、電子ビームからみた電子銃のコンダクタンスを構成する共振器の発振時における電界エネルギが小さければ、モノトロン発振が生じにくくなる。電子銃に生じるモノトロン発振を減衰させることにより、マイクロ波管の増幅動作を安定させる。

本発明によれば、電子銃に設けたチョークにより、電子銃に生じる発振を減衰させるため、増幅動作を安定させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１および図２に第１の実施の形態を示す。

図２には、マイクロ波管の断面図を示すものであって、直進ビーム形のマイクロ波管としての直進形クライストロン11を示している。この直進形クライストロン11は、電子ビームを放出する電子銃12、電子ビームを捕捉するコレクタ13、電子銃12とコレクタ13との間に配置される高周波回路14を有している。

高周波回路14は、電子ビームが通る複数のドリフト管15を介して複数の共振空胴16a〜16fが電子ビーム進行方向に直列に配置されて構成されている。複数の共振空胴16a〜16fのうち、電子銃12側の一端部に位置する共振空胴16aには高周波信号の入力部17が接続され、コレクタ側の他端部に位置する共振空胴16fには高周波信号の出力部18が接続されている。

図１には三極管形の電子銃12の部分断面図を示し、この電子銃12は、電子ビームを放出するカソード21、電子ビームを集束する集束電極22、これらカソード21および集束電極22を支持するカソード支持体23、電子ビームを加速させる加速電極（アノード）24、この加速電極を支持する加速電極支持体25、電子ビームの進行方向下流に配置され電子ビームが通過する通過孔26を有するボディ電極27、カソード支持体23と加速電極支持体25との間および加速電極支持体25とボディ電極27との間にそれぞれ気密に配置される気密封止絶縁セラミックである絶縁筒28，29を備えている。

加速電極支持体25の端部にはコロナリング30が設けられ、このコロナリング30内に高周波チョークであるチョーク（チョークコイル）31が配設されている。

次に、第１の実施の形態の作用を説明する。

高いパービアンスの電子銃12を備える直進形クライストロン11では、しばしば電子銃12の部分で、いわゆるモノトロン発振を起こしやすい。

このモノトロン発振の原理から見れば、電子ビームはエネルギの供給源で、電子ビームから見た電子銃12は共振器で構成された負荷であり、したがって電子銃12に共振器が存在することになる。すなわち、カソード21、集束電極22、カソード支持体23、絶縁筒28、加速電極支持体25、加速電極24で構成された共振器と、ボディ電極27、絶縁筒29、加速電極支持体25および加速電極24で構成された共振器とが存在する。このモノトロン発振は、電子銃12の動作条件と構造とに密接に関係し、電子銃12の電子アドミタンスと電子ビームから見た電子銃12のコンダクタンスとの関係によって生じる。

そして、これらの共振器は、互いに、加速電極24の先端と加速電極支持体25の管外空間において結合している。加速電極支持体25の管外空間においては加速電極支持体25の端部のコロナリング30が共振器の端部で、モノトロン発振時の電界もこのコロナリング30まで生じていると考えられる。

このコロナリング30にチョーク31を設け、このチョーク31の周波数を電子銃12に生じるモノトロン発振の発振周波数に相当する値、例えば１〜５ＧＨｚ帯域とすることにより、電子銃12に生じるモノトロン発振の電界エネルギを打ち消して減衰させ、結果としてモノトロン発振の負荷である共振器のＱ値を低下させ、電子ビームからみた電子銃12のコンダクタンスを小さくすることにより、電子銃12に生じるモノトロン発振を減衰させる。すなわち、電子銃12でのモノトロン発振の原理から、電子ビームからみた電子銃12のコンダクタンスを構成する共振器の発振時における電界エネルギが小さければ、モノトロン発振が生じにくくなる。電子銃12に生じるモノトロン発振を減衰させることにより、増幅動作が安定した高いパービアンスの直進形クライストロン11を提供できる。

次に、図３に第２の実施の形態を示す。

図３には二極管形の電子銃12の部分断面図を示し、この電子銃12は、電子ビームを放出するカソード41、このカソード41を支持するカソード支持体42、このカソード支持体42を支持するステム部材43、カソード41における電子ビームの進行方向下流に配置され電子ビームが通過する通過孔44を有するアノード45、カソード支持体42の外周に隔離して同軸に配置され一端がアノード45に接続されるとともに他端がステム部材43に接続された絶縁筒としての気密封止絶縁セラミック46を備えている。

アノード45の気密封止絶縁セラミック46側の端部にチョーク31が配設されている。

次に、第２の実施の形態の作用を説明する。

このモノトロン発振の原理から見れば、電子ビームはエネルギの供給源で、電子ビームから見た電子銃12は共振器で構成された負荷であり、したがって電子銃12に共振器が存在することになる。すなわち、カソード41、カソード支持体42、ステム部材43、アノード45、気密封止絶縁セラミック46で構成された共振器が存在する。このモノトロン発振は、電子銃12の動作条件と構造とに密接に関係し、電子銃12の電子アドミタンスと電子ビームから見た電子銃12のコンダクタンスとの関係によって生じる。

そして、この共振器中のアノード45にチョーク31を設け、このチョーク31の周波数を電子銃12に生じるモノトロン発振の発振周波数に相当する値、例えば１〜５ＧＨｚ帯域とすることにより、電子銃12に生じるモノトロン発振の電界エネルギを打ち消して減衰させ、結果としてモノトロン発振の負荷である共振器のＱ値を低下させ、電子ビームからみた電子銃12のコンダクタンスを小さくすることにより、電子銃12に生じるモノトロン発振を減衰させる。すなわち、電子銃12でのモノトロン発振の原理から、電子ビームからみた電子銃12のコンダクタンスを構成する共振器の発振時における電界エネルギが小さければ、モノトロン発振が生じにくくなる。電子銃12に生じるモノトロン発振を減衰させることにより、増幅動作が安定した高いパービアンスの直進形クライストロン11を提供できる。

なお、チョーク31は、アノード45に設ける場合に限らず、ステム部材43に設けてもよく、あるいはアノード45およびステム部材43の両方に設けてもよく、いずれの場合にも同様の作用効果が得られる。

また、マイクロ波管として進行形クライストロンについて説明したが、進行波管など、各種の直進ビーム形のマイクロ波管に適用できる。

本発明の第１の実施の形態を示すマイクロ波管における三極管形の電子銃の部分断面図である。同上マイクロ波管の断面図である。本発明の第２の実施の形態を示すマイクロ波管における二極管形の電子銃の部分断面図である。

符号の説明

11 マイクロ波管としての直進形クライストロン
12 電子銃
21 カソード
22 集束電極
24 加速電極
30 コロナリング
31 チョーク
41 カソード
42 カソード支持体
43 ステム部材
45 アノード
46 絶縁筒としての気密封止絶縁セラミック

Claims

電子ビームを放出する電子銃を備えたマイクロ波管において、
前記電子銃に、この電子銃に生じる発振を減衰させるチョークを設けた
ことを特徴とするマイクロ波管。
電子ビームを放出するカソード、電子ビームを集束する集束電極、電子ビームを加速する加速電極、この加速電極の端部に設けたコロナリングを有する電子銃を備えたマイクロ波管において、
前記コロナリングにチョークを設けた
ことを特徴とするマイクロ波管。
電子ビームを放出するカソード、このカソードを支持するカソード支持体、このカソード支持体を設けたステム部材、前記カソードにおける電子ビームの進行方向下流に配置されたアノード、前記カソード支持筒の外周に隔離して同軸に配置され一端がアノードに接続されるとともに他端がステム部材に接続された絶縁筒を有する電子銃を備えたマイクロ波管において、
前記電子銃のアノードとステム部材との少なくともいずれか一方にチョークを設けた
ことを特徴とするマイクロ波管。
チョークの周波数は、電子銃に生じる発振周波数に相当する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のマイクロ波管。