JP2758300B2 - 多空胴クライストロン装置 - Google Patents
多空胴クライストロン装置Info
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Description
幅する多空胴クライストロン装置に係わり、とくに単一
のクライストロンで低出力電力モードおよび高出力電力
モードの動作を選択的に切替えることができるととも
に、いずれの動作モードでも高効率で動作させることが
できる多空胴クライストロン装置に関する。
うに電子ビームを発生する電子銃部、そのビーム下流に
ドリフト管で連結されて縦列配置された複数個の共振空
胴部、さらにビーム下流に配置されたコレクタ部、出力
空胴に高周波的に結合された出力導波管部を備える多空
胴クライストロンと、このクライストロンの各電極に動
作電位を与える外部電源とを有して構成される。そし
て、一般的にはそのクライストロンで動作最大出力電力
の動作モードで最高効率となるように設計されている。
ところで近来は、高周波負荷に対して異なるレベルの高
周波電力を供給する必要性が高まっており、その場合、
各々異なる出力電力レベルで最高効率を発揮する2種類
のクライストロン用意しておき、必要とする電力レベル
に応じてクライストロンおよび電源を切替えて使用して
いる。
給する高周波電力レベルに応じてクライストロンを入替
えることは、各々で最高効率の動作が得られる利点が当
然あるとはいえ、接続の切替え作業が繁雑であり、また
多くの時間を要するなど、不都合が多い。しかも、負荷
に供給する高周波電力レベルが3以上の場合は、3本以
上のクライストロンを用意しなければならない等、経済
的にも非常に不利である。一方、単一のクライストロン
で出力電力レベルを切替えると、最高効率の動作レベル
以外の出力電力レベルで動作させた場合の効率の低下は
顕著で、実用にならない。
し、高効率を維持しながら単一のクライストロンで比較
的大きく異なる高周波出力電力のモードで動作させるこ
とができる多空胴クライストロン装置を提供することを
目的とする。
出力電力で動作させる際に比べて高出力電力で動作する
際には、カソードに対する共振空胴部の電位を高めると
ともに、この共振空胴部の電位に対する変調用アノード
電位の比率を高め、且つそれに連動してQ値可変装置が
負荷Q値を低下させる構成を有してなる多空胴クライス
トロン装置である。
用して、低出力電力の動作モードおよび高出力電力の動
作モードのいずれでも低減プラズマ波長をほぼ同等にす
ることができ、両方の動作モードで高効率動作を得るこ
とができる。
る。図1に示すように、多空胴クライストロン11は、カ
ソード12、およびその近傍に電子ビーム変調用のアノー
ド13を有する電子銃部14を備えている。電子銃部のビー
ム下流には、複数のドリフト管15,15 …で縦列に連結さ
れた入力共振空胴16、3個の中間空胴17,17 …、および
出力共振空胴18が配置されている。出力空胴の下流に
は、コレクタ電極19が設けられている。出力空胴18に
は、出力導波管20が接続されるとともにその一部に負荷
Q値可変装置21が設けられている。なおこのQ値可変装
置21は、例えば実公昭56−25486号公報に記載さ
れている構成のものを使用し得る。動作時には、このク
ライストロンの各電極に外部電源22,23 が接続され、カ
ソード12に対して変調用アノードに正電位のアノード電
圧Ea 、同じくカソードに対してボディ電極である共振
空胴部に正電位のビーム電圧Eb が与えられる。なお実
際には、ボディ電極である共振空胴部が接地され、それ
に対してカソードに負の高電圧、変調用アノードに負の
電圧または接地電位が与えられる。なおまた、パルス変
調動作モードの場合は、変調用アノードにパルス電圧が
与えられる。次に、このクライストロンにおいて、異な
る高周波出力電力レベルの動作モードについて図2を参
照して説明する。まず、相対的に低電力出力での動作モ
ードにおいて、各パラメータを次のように設定した。な
お、この場合は連続波(CW)モードとした。 ビーム電圧 Eb = 85kV アノード電圧 Ea = 70kV カソード電流 Ik = 22A 出力空胴のQ Qext.=60
75cmであり、この低減プラズマ波長が一定の曲線を図
2中に曲線λq で示してある。また、ビームパービアン
スPb は、次の式で与えられるとともに、それが一定の
曲線を同じく図2中に曲線Pb で示している。これは、
ビーム電圧Eb 、ビーム電流Ik を変えることにより当
然変更可能である。 Pb =Ik /Eb 3/2 上記のパラメータから計算したビームパービアンスP
b は、0.88×10-6である。
電子銃の各電極形状、寸法で定まり、これは変更できな
い。この実施例で、ガンパービアンスPg を1.18×
10-6に設定した。
に対して同等またはそれ以下に設定されるため、ビーム
パービアンスPb はガンパービアンスPg に同等かまた
はそれ以下になる。
ションをした結果を図3に示す。同図はいわゆるアップ
ルゲートダイアグラムと同等のもので、電子ビームの運
動を24個の電子で代表させている。破線は6個の共振
空胴の位置をあらわしている。電子ビームが共振空胴を
通過する毎に徐々にバンチングが進み、出力空胴の位置
では非常によくバンチングしていることがわかる。そし
て、直流入力電力(1870kW)に対する高周波出力電力
(1403kW)の比率、すなわち効率は、約75%が得られ
ている。
について説明する。なお、この場合は、とくに限定され
ないが、コレクタの負荷能力から実用的にはパルス変調
モードである。そこで、各パラメータは、ビーム電圧E
b 、アノード電圧Ea およびカソード電流Ik をともに
高めることは当然であるが、とくに負荷Q値を上記の低
電力モードの場合よりも小さく設定する。 ビーム電圧 Eb =110kV アノード電圧 Ea =110kV カソード電流 Ik = 43A 出力空胴のQ Qext.=39 これによって、ビームパービアンスPb は、1.18×
10-6であり、ガンパービアンスPg は上記と同様に
1.18×10-6のままである。
を図4に示す。この場合も出力空胴の位置で電子ビーム
は良くバンチングしており、直流入力電力(4730kW)に
対する高周波出力電力(3311kW)の比率、すなわち効率
は約71%と、十分高い効率が得られる。そして、この
場合の高周波出力電力は、上述の低電力モードの場合の
約2.4倍での動作モードである。
調整せずに低出力モードの場合と同じくQext.=60の
ままにすると、計算機シミュレーションの結果は図5に
示すようになり、そして効率は約57.5%に止まる。
また、直流入力電力を上記の高出力モードの場合と同じ
値(4730kW)となるようにビーム電圧Eb を130kV
とし、カソード電流Ik を36.4Aとし、そしてアノ
ード電圧Ea を110kV、出力空胴のQ値Qext.を最
適な58に調整した場合は、低減プラズマ波長はλq が
240.5cmに大幅に変化してしまい、効率がやはり約
62.1%に止まることが確認された。
のクライストロンで各電極電位、ビーム電流および負荷
Q値を調整することにより、高周波出力電力を約2.4
倍までの範囲で、約71〜75%の範囲内の高効率動作
を得ることができる。その場合のビーム電圧Eb は太線
Aの範囲で任意に設定し(例えば100kV)、それに
対して変調アノードの電位は曲線Pg に水平線で交差し
た点から求まる電位(例えば93kV)を与え、カソー
ド電流Ik を同じく水平線で縦軸と交差した点から求ま
る(例えば33A)とし、負荷Qを適宜調整すればよ
い。
は、相対的に低出力電力で動作させる際に比べて高出力
電力で動作する際には、ビーム電圧を高めるとともに、
このビーム電圧に対する変調アノード電圧の比率を高
め、且つそれに連動して出力導波管の一部に設けたQ値
可変装置で負荷Q値を低下させるように調整できる構成
にしている。なお、本発明者らの種々の検討によれば、
高出力動作モードの高周波出力レベルの上限は、低電力
動作モードの高周波出力レベルの5倍程度である。
単一のクライストロンを使用して低出力電力の動作モー
ドおよび高出力電力の動作モードのいずれも短時間で比
較的簡単な調整操作で高効率動作を得ることができる。
ト管、16,17,18…共振空胴、19…コレクタ部、20…出力
導波管部、21…Q値可変装置、22,23 …電源。
Claims (1)
- 【請求項1】 カソードの近傍に変調用アノードを持つ
電子銃部、そのビーム下流にドリフト管で連結されて縦
列配置された複数個の共振空胴部、そのビーム下流に配
置されたコレクタ部、出力空胴に結合された出力導波管
部、およびこの出力導波管部の一部に設けられた負荷Q
値可変装置を備える多空胴クライストロンと、このクラ
イストロンの上記カソードに対して上記変調用アノード
および共振空胴部にそれぞれ異なる電位を与えるように
電気的に接続された電源とを具備してなる多空胴クライ
ストロン装置において、 相対的に低出力電力で動作させる際に比べて高出力電力
で動作する際には、上記カソードに対する共振空胴部の
電位を高めるとともに、該共振空胴部の電位に対する変
調用アノード電位の比率を高め、且つそれに連動して上
記Q値可変装置が負荷Q値を低下させる構成を有してな
ることを特徴とする多空胴クライストロン装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29677091A JP2758300B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 多空胴クライストロン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29677091A JP2758300B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 多空胴クライストロン装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05135703A JPH05135703A (ja) | 1993-06-01 |
JP2758300B2 true JP2758300B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=17837905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29677091A Expired - Lifetime JP2758300B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 多空胴クライストロン装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2758300B2 (ja) |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP29677091A patent/JP2758300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05135703A (ja) | 1993-06-01 |
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