JP2571019B2 - 進行波管電力増幅器 - Google Patents

進行波管電力増幅器

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JP2571019B2 JP6135098A JP13509894A JP2571019B2 JP 2571019 B2 JP2571019 B2 JP 2571019B2 JP 6135098 A JP6135098 A JP 6135098A JP 13509894 A JP13509894 A JP 13509894A JP 2571019 B2 JP2571019 B2 JP 2571019B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、進行波管を用いて電力
を増幅する進行波管電力増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の進行波管電力増幅器
は、進行波管と進行波管用電源とを備え、進行波管内で
カソード電極から一段のコレクタ電極に電子流を流すこ
とによって、入力信号を増幅して出力するようになって
いる。しかし、一段のコレクタ電極を有する進行波管電
力増幅器では、入力信号の高低にかかわらず、進行波管
用電源の消費電力が一定であり、効率が悪い。
【0003】そこで、図3に示すように、コレクタ電極
を多段にして、進行波管用電源の消費電力の低減化を図
った進行波管電力増幅器がある(特開昭63−2061
7号公報記載の考案等)。図3において、100は進行
波管であり、200は進行波管用電源である。進行波管
100は、二段の第1及び第2のコレクタ電極101,
102を備えており、ヒータ電極103で熱せられたカ
ソード電極104からこれらのコレクタ電極101,1
02に電子ビームを流す構造になっている。
【0004】一方、進行波管用電源200は、ヒータ電
極103に電源を供給するヒータ電源201とヘリック
ス104に電源を供給するヘリックス電源202とを備
え、さらに、第1及び第2のコレクタ電極101,10
2に各々電源を供給する第1及び第2のコレクタ電源2
03,204を備えている。これにより、第1のコレク
タ電極101と第2のコレクタ電極102に適宜電流を
配分して、入力信号が低い場合に消費電力が少なくなる
ようにしている。
【0005】また、特開平2−253542号公報記載
の技術のようにコレクタ電極を一段にしたまま、消費電
力の低減を図った進行波管電力増幅器もある。この進行
波管電力増幅器は、図4に示すように、進行波管300
内のコレクタ電極301は一段のままであるが、アノー
ド電極302の電源として二種類の高電圧アノード電源
303と停電圧アノード電源304とを設けている。そ
して、バースト信号発生器400の高周波出力端子40
1から高周波が出力されて進行波管300に高周波入力
が実際に加わっているときには、アノード電圧切替器3
10を切替端子A側に切替えるようにしている。また、
高周波が出力されていないときには、アノード電圧切替
器310を切替端子B側に切替えるようにして、消費電
力の低減を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の進行波管電力増幅器では、次のような問題がある。図
3に示した進行波管電力増幅器では、ヒータ電極103
に電源を供給するヒータ電源201とヘリックス105
に電源を供給するヘリックス電源202との他に、さら
に、第1及び第2のコレクタ電極101,102に対し
て各々電源を供給する二つの第1及び第2のコレクタ電
源203,204を備えなければならない。このため、
進行波管100や進行波管用電源200の回路構成が複
雑になると共に、進行波管用電源200が大型化してし
まう。
【0007】一方、図4に示した進行波管電力増幅器で
は、進行波管の大型化は避けられるが、バースト信号発
生器400の高周波出力端子401から高周波が出力さ
れて進行波管300に高周波入力が実際に加わっている
ときに、アノード電圧切替器310を切替端子A側に切
替えるようにし、また、高周波が出力されていないとき
には、アノード電圧切替器310を切替端子B側に切替
えるようにして、コレクタ電流を増減させる構造である
ので、コレクタ電流を減らしたときに進行波管300の
飽和出力電力が低下し、進行波管電力増幅器にとって重
要な入出力特性の直進性が劣化するおそれがある。
【0008】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
もので、入出力特性を損なうことなく、消費電力の低減
化と進行波管用電源の小型化とを図ることができる進行
波管電力増幅器の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の進行波管電力増幅器は、進行波管と進行波
管用電源とでなり、進行波管にヘリックスと一つのコレ
クタ電極とを有し、進行波管用電源に上記ヘリックス用
のヘリックス電源と上記コレクタ電極用のコレクタ電源
とを有する進行波管電力増幅器において、ヘリックス電
流が予め設定した基準電流値になるように上記コレクタ
電源のコレクタ電圧を制御するコレクタ電圧制御手段を
設けた構成としてある。
【0010】また、請求項2記載の進行波管電力増幅器
は、上記コレクタ電圧制御手段が、ヘリックス電流を検
出するヘリックス電流検出回路と、この検出値と設定値
との差を求める差動増幅器と、上記差を零にするように
上記コレクタ電源のコレクタ電圧を制御するコレクタ制
御回路とを備える構成としてある。
【0011】さらに、請求項3記載の進行波管電力増幅
器は、上記設定値が予め定められたヘリックス電流値で
あり、上記差動増幅器が、検出したヘリックス電流と上
記ヘリックス電流値との差を求める構成としてある。
【0012】さらに、請求項4記載の進行波管電力増幅
器は、上記設定値が予め定められたヘリックス電流値に
対応した基準電圧値であり、上記差動増幅器が、検出し
たヘリックス電流に対応した電圧値と上記基準電圧値と
の差を求める構成とした。
【0013】
【作用】上記進行波管電力増幅器によれば、コレクタ電
圧制御手段が、ヘリックス電流が予め設定した基準電流
値になるように上記コレクタ電源のコレクタ電圧を制御
するので、小信号動作時のコレクタ電圧が大信号動作時
のコレクタ電圧よりも小さくなるように制御される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施例に係る進行波管
電力増幅器を示すブロック図である。図において、1は
進行波管であり、2は進行波管用電源である。進行波管
1は、管体の左側端にヒータ電極11とカソード電極1
2とを備え、中央部にヘリックス13を備えている。そ
して、管体の右側に一つのコレクタ電極15を設けてい
る。なお、ヘリックス13において、13−1は入力端
子であり、13−2は出力端子である。
【0015】一方、進行波管用電源2は、ヒータ電極1
1に電圧を供給するヒータ電源17と、ヘリックス13
に電圧を供給するヘリックス電源18と、コレクタ電極
15に電圧を供給するコレクタ電源19とを備えてい
る。本実施例の進行波管電力増幅器は、この進行波管用
電源2にさらにコレクタ電圧制御手段としてのコレクタ
電圧制御装置20を有している。
【0016】コレクタ電圧制御装置20は、ヘリックス
電流検出回路21と差動増幅器22とコレクタ制御回路
23とで構成してある。ヘリックス電流検出回路21
は、ヘリックス13とヘリックス電源18との間に接続
されており、ヘリックス13の電流Iを検出して、ヘリ
ックス電流Iに対応した電圧信号Vを出力する。
【0017】差動増幅器22は、ヘリックス電流検出回
路21とコレクタ制御回路23との間に接続されてお
り、ヘリックス電流検出回路21からの電圧信号Vの大
きさとヘリックス電流値ISに対応した基準電圧信号V0
との差を比較してその誤差信号dを出力する。具体的に
は、差動増幅器22に予め設定した基準電圧信号V0
ヘリックス電流検出回路21からの電圧信号Vとの大き
さを比較し、その差を示す誤差信号dを出力する。
【0018】コレクタ制御回路23は、差動増幅器22
とコレクタ電源19との間に接続されており、差動増幅
器22からの誤差信号dに基づいてコレクタ電源19の
コレクタ電圧を制御する。具体的には、誤差信号dが示
す差が零となるようにコレクタ電源19を制御する制御
信号Cをコレクタ電源19に出力する。すなわち、コレ
クタ電極15の電圧を現在の電圧値から変化させて、ヘ
リックス13のヘリックス電流Iが一定のヘリックス電
流値ISとなるようにコレクタ電源19を制御する。
【0019】次に、本実施例の動作について説明する。
ヘリックス13の入力端子13−1に大信号が入力し、
この信号を増幅させて、出力端子13−2から出力させ
る大信号動作時には、コレクタ電圧とヘリックス電流I
との関係は、図2の実線で示す曲線aのようになる。し
たがって、大信号動作時に、コレクタ電圧が現在V3
あるとすると、I3の大きさのヘリックス電流Iがコレ
クタ電圧制御装置20のヘリックス電流検出回路21に
流入する。
【0020】これにより、ヘリックス電流検出回路21
がヘリックス電流I3に対応した電圧信号Vを差動増幅
器22に出力することとなる。差動増幅器22では、こ
の電圧信号Vの大きさとヘリックス電流値ISに対応し
た基準電圧信号V0との差を比較してその誤差信号d
(|IS−I3|に比例)をコレクタ制御回路23に出力
する。そして、コレクタ制御回路23から、誤差信号d
が示す差を零とする(ヘリックス電流Iをヘリックス電
流値ISに等しくする)制御信号Cがコレクタ電源19
に出力される。
【0021】これにより、コレクタ電源19のコレクタ
電圧が、図2に示すV1の大きさになり、ヘリックス1
3のヘリックス電流Iがヘリックス電流値ISに等しく
なる。すなわち、大信号動作時においては、上記制御に
よって、コレクタ電源19によるコレクタ電圧が常にV
1になる。
【0022】一方、ヘリックス13の入力端子13−1
に小信号が入力し、この信号を増幅させて、出力端子1
3−2から出力させる小信号動作時には、コレクタ電圧
とヘリックス電流Iとの関係は、図2の破線で示すよう
に、曲線aより左側に寄った曲線bになる。したがっ
て、この小信号動作時にコレクタ電圧が現在V3である
とすると、上記大信号動作時と同様の動作により、コレ
クタ制御回路23から、コレクタ電圧の大きさをV2
させる制御信号Cがコレクタ電源19に出力される。
【0023】これにより、コレクタ電源19のコレクタ
電圧が、図2に示すV2の大きさになり、ヘリックス1
3のヘリックス電流Iがヘリックス電流値ISに等しく
なる。すなわち、小信号動作時においては、上記制御に
よって、コレクタ電源19によるコレクタ電圧が常にV
1より著しく小さいV2となる。なお、ヘリックス13の
入力端子13−1に信号が入力されていないときは、コ
レクタ電圧とヘリックス電流Iとの関係は、図2の曲線
bよりもさらに左側に寄った曲線となる(図示せず)。
この場合には、コレクタ電源19のコレクタ電圧が、図
2に示すV2よりもさらに小さくなる。
【0024】このように、本実施例の進行波管電力増幅
器によれば、小信号動作時において、コレクタ電圧がV
2に減少するので、電圧差V1−V2分だけ消費電力を低
減させることができる。信号非入力時には、さらに消費
電力を低減させることができる。また、コレクタ電極1
5を一つしか設けていないので、図3に示した従来の進
行波管電力増幅器に比べて回路規模が小さくなり、その
分、進行波管電力増幅器の小型化,軽量化を図ることが
できる。さらに、本実施例の進行波管電力増幅器では、
アノード電極(図示せず)の電圧を変化させないので、
図4に示した従来の進行波管電力増幅器のようなコレク
タ電流の変化は生じない。したがって、動作時に進行波
管1の飽和出力電力が低下するという事態が発生しない
ので、進行波管1の入出力特性の直進性を保障すること
ができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の進行波管電力増幅
器によれば、コレクタ電圧制御手段によって、小信号動
作時又は信号非入力時のコレクタ電圧が大信号動作時の
コレクタ電圧よりも小さくなるように制御されるので、
大信号動作時のコレクタ電圧と小信号動作時又は信号非
入力時のコレクタ電圧との電圧差分だけ消費電力を低減
させることができるという優れた効果がある。
【0026】また、コレクタ電極を一つしか設けていな
いので、図3に示した従来の進行波管電力増幅器に比べ
て回路規模が小さくなり、その分、進行波管電力増幅器
の小型化,軽量化を図ることができる。
【0027】さらに、アノード電極の電圧を変化させる
構成としていないので、図4に示した従来の進行波管電
力増幅器のようなコレクタ電流の変化は生じない。した
がって、動作時に進行波管の飽和出力電力が低下すると
いう事態が発生しないので、進行波管の入出力特性の直
進性を保障することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る進行波管電力増幅器を
示すブロック図である。
【図2】コレクタ電圧とヘリックス電流との関係を示す
特性図である。
【図3】従来例に係る進行波管電力増幅器を示すブロッ
ク図である。
【図4】他の従来例に係る進行波管電力増幅器を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 進行波管 2 進行波管用電源 13 ヘリックス 15 コレクタ電極 18 ヘリックス電源 19 コレクタ電源 20 コレクタ電圧制御装置 21 ヘリックス電流検出回路 22 差動増幅器 23 コレクタ制御回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 進行波管と進行波管用電源とでなり、進
    行波管にヘリックスと一つのコレクタ電極とを有し、進
    行波管用電源に上記ヘリックス用のヘリックス電源と上
    記コレクタ電極用のコレクタ電源とを有する進行波管電
    力増幅器において、 ヘリックス電流が予め設定した基準電流値になるように
    上記コレクタ電源のコレクタ電圧を制御するコレクタ電
    圧制御手段を設けた、 ことを特徴とする進行波管電力増幅器。
  2. 【請求項2】 上記コレクタ電圧制御手段が、ヘリック
    ス電流を検出するヘリックス電流検出回路と、この検出
    値と設定値との差を求める差動増幅器と、上記差を零に
    するように上記コレクタ電源のコレクタ電圧を制御する
    コレクタ制御回路とを備える請求項1記載の進行波管電
    力増幅器。
  3. 【請求項3】 上記設定値が予め定められたヘリックス
    電流値であり、上記差動増幅器が、検出したヘリックス
    電流と上記ヘリックス電流値との差を求めるものである
    請求項2記載の進行波管電力増幅器。
  4. 【請求項4】 上記設定値が予め定められたヘリックス
    電流値に対応した基準電圧値であり、上記差動増幅器
    が、検出したヘリックス電流に対応した電圧値と上記基
    準電圧値との差を求めるものである請求項2記載の進行
    波管電力増幅器。
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