JP4078307B2 - 電子ビーム管装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、電子ビーム管装置に関する。
電子ビーム管、例えばクライストロン（速度変調管）や誘導出力管（ＩＯＴ）は従来、３つの基本的要素から成っている。これら要素は、電子銃構造、ｒｆ相互作用領域及び電子ビームコレクタである。本発明はあらゆるタイプの電子ビーム管に適用できるが、一般性を損なわないで本発明をＩＯＴと関連して説明する。
ＩＯＴでは、電子ビームは、電子銃構造中で密度変調される。ビームは、相互作用領域に至り、ここでｒｆ電力が空胴共振器システムにより取り出される。ＴＶ放送用途に関し、これは、一次共振器を電子ビーム管に取り付けると共に二次共振器（これは出力共振器とも呼ばれる）に結合したものである。電力は、二次共振器から適当な出力フィーダラインに結合される。ｒｆ要素の通過後、電子ビームは電子ビームコレクタに当たり、電子ビームの残りのエネルギは、コレクタの壁上で消散する。

このように動作させると、電子ビーム管は、超高周波数で大きな電力（例えば、数キロワット）を生じさせるよう使用できる。これよりも大きな電力を生じさせるために複数の電子ビーム管装置の出力フィーダラインからの信号を組み合わせることが提案された。また、この構造は、一方の電子ビーム管が故障しても、他方の電子ビーム管がシステムから適度なレベルの出力電力を生じさせるよう依然として動作可能なので、システム信頼性を向上させることができる。

本発明は、共通の出力共振器を有する複数の電子ビーム管から成る電子ビーム管装置を提供する。
共通の出力共振器を設けることにより従来可能であった構造よりもコンパクトな構造中で複数の電子ビーム管からの信号を組み合わせることができる。
好ましくは、共通の出力共振器からの電力を出力ラインに結合する手段が設けられる。この結合手段は、ループ構造又は絞りから成るのがよい。
好ましくは、結合構造は、電力出力を最大にすることができるよう選択的に調節可能である。
出力ラインは、剛性（リジッド）伝送ラインであっても同軸導波管であってもよい。

以下、添付の図面を参照して本発明を例示として説明する。
図１を参照すると、誘導出力管（ＩＯＴ）の形態をした電子ビーム管が示されており、これは全体が参照符号１で指示されている。ＩＯＴは、電子ビームを生じさせるよう用いられる電子銃２を有している。ビームはこの図では、参照符号３で指示された一群の線によって表されている。電子ビームの磁気合焦構造は、分かりやすくするためにこの図には示されていない。

電子銃２は、陰極４を有し、この陰極の前には、これに密接してグリッド５が配置されている。動作原理を説明すると、数十キロボルト程度の高い負電圧を陰極４及びグリッド構造５に印加する。電子ビーム管１は、アース電位状態にある陽極６を更に有している。陰極電位に対し１００ボルト程度低いバイアス電圧をグリッド５に印加する。動作原理を説明すると、入力共振器（図示せず）の外部とインタフェースを形成するセラミックス７を介して陰極４とグリッド５との間にｒｆ電圧を印加する。ｒｆ電圧の印加により、密度変調されたビーム３が発生する。

装置のｒｆ構造、即ちドリフト管８，９を介して密度変調されたビーム３を差し向ける。ドリフト管８，９相互間にはギャップ１０が存在する。例えばセラミック製の同軸絶縁筒体１１が、ドリフト管を包囲している。これは、ＩＯＴの真空エンベロープの一部をなしている。調節可能なドア（分かりやすくするために図示せず）を有する金属共振器ボックス１２が、筒体１１を包囲している。動作原理を説明すると、これらドアは、ｒｆ共振器システム１２が所要の周波数で共振するよう調節される。

多くの用途、例えばテレビジョン送信機では、装置からの比較的広いバンド幅を達成することが必要である。この目的のため、第１（一次）共振器１２は、適当な結合手段１３を介して二次共振器１４に結合される。この二次共振器１４は、結合手段１５により出力フィーダライン１６に結合される。結合手段１３，１５は、ループ１７，１８を有するのがよく、これらループの各々を選択的に回転させることができると共にこれらの対応関係にある共振器内へのこれらの侵入度を選択的に調節することができる。かかる調節により、ユーザは、最大電力が出力フィーダ１６に伝送されるようベストマッチ条件を得ることができる。変形構造では、結合手段は、２つの共振器１２，１４の共通の壁１９に設けられた調節可能な絞り（図示せず）から成っていてもよい。

最後に、ビーム３は、ｒｆ構造８，９を通過した後、コレクタ２０に入り、ここでその残りのエネルギがコレクタの壁上で消散する。
２以上のＩＯＴの出力電力を結合させるのに適当な用途では、それぞれ対応関係にある電子管の出力フィーダラインを結合ユニットに導くのが慣例である。
図２は、本発明に従って構成された電子ビーム管装置を概略的に示している。２つのビーム管２１，２２が示されており、各管の図は図１のＡ−Ａ′線矢視断面図に相当している。管の細部は、分かりやすくするためにこの図から省いてある。ビーム管２１，２２はそれぞれ、空胴共振器２３，２４に結合されており、これら空胴共振器は両方共、図１の空胴共振器１２に相当している。

本発明によれば、共通の共振器２５が、両方の共振器２３，２４に結合された状態で設けられている。管２１，２２からの出力信号は、調節可能な結合手段２６，２７を介して共通の空胴共振器２５に送られる。調節可能な結合手段２６，２７は、ループ結合システム、調節可能な絞りシステム、これら両方のシステムの組合せ、又は任意他の適当な結合手段であってよい。したがって、２つのＩＯＴ２１，２２からの信号は、共通の第３の共振器２５内で組み合わされる。

適当な結合手段２８により共通共振器２５からの組合せ信号を出力ライン２９に結合することができる。一実施形態では、これは、調節可能な結合ループシステムであり、伝送ライン２９は、剛性の同軸伝送ラインである。別の実施形態では、結合手段２８は、調節可能な絞りによるものであってもよく、伝送ライン２９は、導波管であってよい。明らかなこととして、細部の異なる多くの結合方式を利用できるが、かかる変形例は、本発明の範囲から逸脱しない。

上記の説明は、単一の共通出力共振器内における２つの電子ビーム管からの出力信号の組合せに関する。その原理は、数個のＩＯＴからの出力信号を単一共通の出力共振器内で組み合わせるよう拡張できる。この場合、種々のｒｆ信号のそれぞれの位相が高い出力電力を与えるよう結合するようなものであるよう共振器の機械的構造について注意を払う必要がある。

本発明の顕著な利点は、コンパクトな組合せシステムが得られるということにある。出力ラインからの信号が組み合わされる従来技術の構造により生じるｒｆ電力損失よりも、本発明に従って構成された装置で生じるｒｆ電力損失のほうが少ない。
本発明を誘導出力管に関して説明したが、本発明は空胴共振器出力システムを有する任意の線形又は直進形ビーム管（例えば、クライストロン）にそのまま適用できる。

電子ビーム管の部分断面平面図である。 本発明に従って構成された電子ビーム管装置の略図である。

Claims (6)

1. 複数の誘導出力管、及びこれら複数の誘導出力管夫々の出力共振器の外部に設けられた共通の出力共振器を有し、この共通の出力共振器は、複数の誘導出力管の出力を組み合わせるように、複数の誘導出力管の出力共振器に夫々結合されていることを特徴とする電子ビーム管装置。
2. 共通の出力共振器からの電力を出力ラインに結合する手段を更に有していることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 電力を結合する手段は、ループ構造から成ることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 出力管は、導波管から成ることを特徴とする請求項２記載の装置。
5. 電力を結合する手段は、選択的に調節可能であることを特徴とする請求項２記載の装置。
6. 出力ラインは、同軸伝送ラインから成ることを特徴とする請求項２記載の装置。

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