JP5136892B2 - 電圧制御装置、電源装置、電子管及び高周波回路システム - Google Patents

Description

本発明は、電子管の各電極に供給する所定の直流電圧を制御するための電圧制御装置、該電圧制御装置を備えた電源装置及び電子管、並びにそれらを備えた高周波回路システムに関する。

進行波管やクライストロン等は電子銃から放出された電子ビームと高周波回路との相互作用により高周波信号の増幅や発振等を行うために用いる電子管である。進行波管１は、例えば図１０に示すように、電子ビーム５０を放出する電子銃１０と、電子銃１０から放出された電子ビーム５０と高周波信号（マイクロ波）とを相互作用させる高周波回路であるヘリックス電極２０と、ヘリックス電極２０から出力された電子ビーム５０を捕捉するコレクタ電極３０と、電子銃１０から電子を引き出すと共に電子銃１０から放出された電子ビーム５０をスパイラル状のヘリックス電極２０内に導くアノード電極４０とを有する構成である。電子銃１０は、熱電子を放出するカソード電極１１と、カソード電極１１に熱電子を放出させるための熱エネルギーを与えるヒータ１２とを備えている。

電子銃１０から放出された電子ビーム５０は、カソード電極１１とヘリックス電極２０との電位差により加速されてヘリックス電極２０内に導入され、ヘリックス電極２０の一端から入力された高周波信号と相互作用しながらヘリックス電極２０の内部を進行する。ヘリックス電極２０の内部を通過した電子ビーム５０はコレクタ電極３０で捕捉される。このとき、ヘリックス電極２０の他端からは電子ビーム５０との相互作用により増幅された高周波信号が出力される。

電源装置６０は、カソード電極１１に対してヘリックス電極２０の電位（HELIX）を基準に負の直流電圧であるヘリックス電圧（Ehel）を供給する。また、コレクタ電極３０に対してカソード電極１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるコレクタ電圧（Ecol）を供給し、ヒータ１２に対してカソード電極１１の電位（H/K）を基準に負の直流電圧であるヒータ電圧（Eh）を供給する。ヘリックス電極２０は、通常、進行波管１のケースに接続されて接地される。

なお、図１０は１つのコレクタ電極３０を備えた進行波管１の構成例を示しているが、進行波管１には複数のコレクタ電極３０を備えた構成もある。

また、図１０では、電源装置６０内でアノード電極４０とヘリックス電極２０とを接続した構成を示しているが、アノード電極４０にはカソード電極１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるアノード電圧（Ea）が供給される構成もある。

ヘリックス電圧（Ehel）、コレクタ電圧（Ecol）及びヒータ電圧（Eh）は、例えば、トランスと、外部から供給される直流電圧を交流電圧に変換する、トランスの一次巻線に接続されたインバータと、トランスの二次巻線から出力された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを用いて生成される。

ところで、進行波管１では、アノード電極４０とカソード電極１１間の電位差によってカソード電極１１から電子を引き出すため、ヘリックス電圧（Ehel）やコレクタ電圧（Ecol）の立ち上げ時（投入時）のように各電極に供給する電圧が不安定な状態では、アノード電極４０とカソード電極１１間の電位差をできるだけ小さくすることが望ましい。

ヘリックス電圧（Ehel）やコレクタ電圧（Ecol）の投入時にアノード電極４０とカソード電極１１間に電位差があると、カソード電極１１から引き出された電子の一部がヘリックス電極２０を通して接地電位へ進入することで、ヘリックス電極２０に過大な電流が流れるため、進行波管１の特性劣化や破損を招いてしまう。特に図１０に示したアノード電極１１とヘリックス電極２０とを接続した構成では、ヘリックス電圧（Ehel）の投入と同時にアノード電極４０とカソード電極１１間に電位差が発生するため、この電位差を何らかの手段によって低減することが望ましい。

このような問題を回避するため、例えば特許文献１では、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いた回路によりアノード電圧の供給及び遮断を制御する構成が記載されている。

図１１は特許文献１に記載された高周波回路システムの構成を示すブロック図である。

図１１に示すように、特許文献１に記載された高周波回路システムは、ソースが進行波管１のカソード電極と接続され、ドレインが進行波管１のアノード電極（A）及び抵抗器Ｒ１を介してヘリックス電極と接続されたトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のオン／オフを制御するためのトランジスタＱ２とを備えている。トランジスタＱ１にはＮチャネル接合型ＦＥＴが用いられ、トランジスタＱ２にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられる。

トランジスタＱ１のゲートはトランジスタＱ２のドレインと接続され、トランジスタＱ１のゲートとソース間には抵抗器Ｒ２が並列に接続されている。トランジスタＱ２のソースは進行波管１のヒータと接続され、トランジスタＱ２のゲートには、進行波管１のヘリックス電極とヒータ間の電圧を抵抗器Ｒ３、Ｒ４で分圧した電圧が印加されている。

このような構成では、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が立ち上がっている期間でトランジスタＱ１がオンしてアノード電極（A）の電位がカソード電極の電位（H/K）とほぼ一致し、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）がある程度立ち上がるとトランジスタＱ１がオフしてアノード電極（A）の電位が接地電位（HELIX）とほぼ等しくなる。トランジスタＱ１がオンからオフに切り換わるタイミングはトランジスタＱ２のゲートに接続された抵抗器Ｒ３、Ｒ４の分圧比によって決まる。

図１１に示した高周波回路システムでは、図１２に示すように、トランジスタＱ１がオンからオフに切り換わるときに進行波管１のヘリックス電極にわずかに電流（Ｉ_HELIX）が流れるだけであり、ヘリックス電極に過大な電流が流れて進行波管１の特性劣化や破損が生じるのを防止できる。なお、図１２に示すアノード電圧及びヘリックス電圧の特性は、カソード電極の電位（H/K）から見た電圧の変化を模式的に示したものであり、実際の電圧値を示すものではない。

ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時にアノード電極とカソード電極間の電位差を低減する他の手法としては、進行波管１のへリックス電極とカソード電極間に抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２を直列に接続し、これらの抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２でヘリックス電圧（Ehel）を分圧してアノード電極（A）に供給する構成が、例えば特許文献２〜４に記載されている。

図１３は抵抗器で分圧した電圧をアノード電極に供給する高周波回路システムの構成を示すブロック図である。

図１３に示すような構成では、図１０に示した進行波管１のアノード電極とヘリックス電極とを接続した構成に比べて、アノード電極とカソード電極間の電位差が小さくなるため、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時にヘリックス電極に流れる電流を低減できる。
特開２００５−０９３２２９号公報 実開昭５７−１８６９６６号公報 実開昭６１−１５７２５１号公報 実開平０４−０７６２４０号公報

上述したように、図１０に示した進行波管１のアノード電極とヘリックス電極とを接続する構成では、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時にヘリックス電極に過大な電流が流れて進行波管の特性劣化や破損を招くおそれがある。このような問題を回避するために図１１あるいは図１３に示した構成が提案されている。

しかしながら、図１１に示した構成では、トランジスタＱ１がオフしているとき、すなわち進行波管１が通常動作しているとき、アノード電極に電流が流れることでヘリックス電極とドレイン間に接続された抵抗器Ｒ１にも電流が流れるため、アノード電極の電位が低下して（カソード電極の電位（H/K）に近づいて）進行波管１の最大ゲインが低下する問題がある。

例えば、進行波管１の通常動作時にアノード電極に流れる電流を０．１ｍＡとし、抵抗器Ｒ１の値を１０ＭΩとした場合、アノード電極の電位はヘリックス電極の電位に対して１ＫＶ程度低下することになる。抵抗器Ｒ１の値を小さくすれば、通常動作時のアノード電極とヘリックス電極の電位差を小さくできるが、抵抗器Ｒ１はトランジスタＱ１がオンしているときにヘリックス電圧（Ehel）が印加されることで大きな電力を消費するため、抵抗器Ｒ１の定格電力を大きくする必要がある。

また、図１３に示した構成も、進行波管１の通常動作時、抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２によってヘリックス電圧（Ehel）を分圧した電圧がアノード電極（A）に印加されるため、図１１に示した構成と同様に、進行波管１の通常動作時におけるアノード電圧が低下して進行波管１の最大ゲインが低下する問題がある。

本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、進行波管等の電子管の通常動作時における最大ゲインの低下を招くことなく、ヘリックス電圧及びコレクタ電圧の立ち上がり時に流れる過大なヘリックス電極に流れる電流を抑制することで電子管の特性劣化や破損を防止すると共に電源装置の負荷を軽減できる電圧制御装置、該電源制御装置を備えた電源装置及び電子管、並びにそれらを備えた高周波回路システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の電圧制御装置は、少なくともアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極を備えた電子管に用いる電圧制御装置であって、
前記へリックス電極に流れる電流を検知する検知回路と、
前記へリックス電極と前記アノード電極間の電位差を所定の電圧に制御する電圧制限回路と、
前記へリックス電極と前記アノード電極間を、前記電圧制限回路を介して接続するか、または短絡させるかを、前記検知回路の出力に応じて切り替えるスイッチと、
を有する。

本発明の電源装置は、上記電圧制御装置を有する。

本発明の電子管は、上記電圧制御装置を有する。

また、本発明の高周波回路システムは、
上記電圧制御装置を備えた電源装置と、
前記電源装置からアノード電極、カソード電極及びヘリックス電極に所定の直流電圧が供給される電子管と、
を有する。

または、上記電圧制御装置を備えた電子管と、
前記電子管が備えるアノード電極、カソード電極及びヘリックス電極に所定の直流電圧を供給する電源装置と、
を有する。

本発明によれば、進行波管等の電子管の通常動作時における最大ゲインの低下を招くことなく、ヘリックス電圧及びコレクタ電圧の立ち上がり時にヘリックス電極に流れる過大な電流を抑制することで電子管の特性劣化や破損を防止すると共に電源装置の負荷を軽減できる。

次に本発明について図面を参照して説明する。

以下では、高周波回路システムが備える電子管として、進行波管を例に説明するが、本発明は、その他の電子管の各電極に所定の直流電圧を供給する構成にも適用できる。

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の電圧制御装置の構成を示す回路図である。

図１に示す電圧制御装置７４は、進行波管１に対するヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時、進行波管１のヘリックス電極に流れる電流（以下、へリックス電流と称す）Ｉ_HELIXの増大を検知すると、アノード電圧を抑圧してヘリックス電流Ｉ_HELIXを低減する構成である。

図１に示すように、電圧制御装置７４は、検知回路７５、スイッチ７６及び電圧制限回路７７を備えている。

検知回路７５は、不図示のへリックス電圧（Ehel）を生成するヘリックス電源と不図示の進行波管１のへリックス電極間に接続され、進行波管１のヘリックス電極に流れるヘリックス電流Ｉ_HELIXを検知すると共に、スイッチ７６のオン・オフを制御する。検知回路７５は、へリックス電流Ｉ_HELIXが所定のしきい値以下のときはスイッチをオンさせ、へリックス電流Ｉ_HELIXが所定のしきい値を越えたときはスイッチ７６をオフさせる。

スイッチ７６は、不図示の進行波管１のへリックス電極とアノード電極間に接続され、検知回路７５の出力に応じてオン・オフし、へリックス電極とアノード電極間を、電圧制限回路７７を介して接続するか、または短絡させるかを、検知回路７５の出力に応じて切り替える。

電圧制限回路７７は、不図示の進行波管１のへリックス電極とアノード電極間に接続され、スイッチ７６のオフ時にヘリックス電極とアノード電極間の電位差を所定の電圧に制御する。

図２は図１に示した電圧制御装置を備える電源装置の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、第１の実施の形態の電源装置７０は、進行波管１に供給するヘリックス電圧（Ehel）を生成するヘリックス電源７１、コレクタ電圧（Ecol）を生成するコレクタ電源７２及びヒータ電圧（Eh）を生成するヒータ電源７３並びに図１に示した電圧制御装置７４を備えている。

図２に示すように、電圧制御装置７４が備える検知回路７５の一端はヘリックス電源７１と接続され、検知回路７５の他端は不図示の進行波管１のヘリックス電極と接続されている。検知回路７５の他端は、電源装置７０内で接地される。電圧制御装置７４が備えるスイッチ７６及び電圧制限回路７７は、それぞれ不図示の進行波管１のへリックス電極とアノード電極間に接続される。

次に、図１及び図２に示した電圧制御装置７４の具体例を示しつつ、本実施形態の高周波回路システムの構成について図３を用いて説明する。

図３は第１の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。

図３に示すように、第１の実施の形態の高周波回路システムは、進行波管１と、進行波管１の各電極に所定の直流電圧（電源電圧）を供給する図２に示した電源装置７０とを備えた構成である。図３に示す進行波管１は、図１０に示した背景技術の進行波管１と同様の構成であるため、その説明は省略する。

電源装置７０は、ヘリックス電源７１により電圧制御装置７４を介して進行波管１のカソード電極にヘリックス電圧（Ehel）を供給する。また、電源装置７０は、コレクタ電源７２により進行波管１のコレクタ電極に対してカソード電極の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるコレクタ電圧（Ecol）を供給し、ヒータ電源７３により進行波管１のヒータに対してカソード電極の電位（H/K）を基準に負の直流電圧であるヒータ電圧（Eh）を供給する。

図３に示す進行波管１は、カソード電極、コレクタ電極及びヒータに対して電源装置７０から所定の電圧が供給されると、背景技術と同様にカソード電極からコレクタ電極へ電子ビームを放出し、へリックス電極に入力された高周波信号と電子ビームとの相互作用により該高周波信号を増幅して出力する。

図３に示すように、本実施形態の電圧制御装置７４が備える電圧制限回路７７には、へリックス電極とアノード電極（A）間の電位差をツェナー電圧以下に制限するツェナーダイオードＤ１を用いる。ツェナーダイオードＤ１のカソードは進行波管１のへリックス電極と接続され、ツェナーダイオードＤ１のアノードは進行波管１のアノード電極（A）と接続される。

また、電圧制御装置７４が備えるスイッチ７６には、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴから成るトランジスタＱ１１を用いる。トランジスタＱ１１のソースは進行波管１のへリックス電極と接続され、ドレインは進行波管１のアノード電極（A）と接続される。

検知回路７５は、トランジスタＱ１１のゲートに対して負の直流電圧を供給する直流電圧源８０と、トランジスタＱ１１のソースと直流電圧源８０間に接続される電流検出抵抗器Ｒ２１とを備えている。

直流電圧源８０は、その正極がヘリックス電源７１と接続され、負極がトランジスタＱ１１のゲートと接続されている。直流電圧源８０は、進行波管１の通常動作時にトランジスタＱ１１がオンする一定の直流電圧を出力する。この直流電圧源８０の電圧値がトランジスタＱ１１（スイッチ７６）のオン、オフを決定する上記しきい値を決定する。直流電圧源８０は、周知の電源回路を用いて構成すればよく、一定の直流電圧を生成して出力する構成であれば、どのような回路でもよい。

電流検出抵抗器Ｒ２１は、その一端がトランジスタＱ１１のソースと接続され、他端がヘリックス電源７１と接続され、へリックス電流Ｉ_HELIXに応じた電位差を発生する。電流検出抵抗器Ｒ２１は、過大なヘリックス電流Ｉ_HELIXが流れたとき、該電位差により直流電圧源８０からトランジスタＱ１１のゲートに印加される電圧をトランジスタＱ１１の作動電圧未満（トランジスタＱ１１がオフする電圧）まで低下させる。すなわち、検知回路７５は、へリックス電流Ｉ_HELIXが所定のしきい値以下のときはトランジスタＱ１１（スイッチ７６）をオンさせ、へリックス電流Ｉ_HELIXが所定のしきい値を越えたときはトランジスタＱ１１（スイッチ７６）をオフさせる。

次に本実施形態の高周波回路システムの動作について図面を用いて説明する。

図４は、第１の実施の形態の高周波回路システムにおけるヘリックス電圧、アノード電圧及びへリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。図４に示すアノード電圧及びヘリックス電圧の特性は、カソード電極の電位（H/K）から見た電圧の変化を模式的に示したものであり、実際の電圧値を示すものではない。なお、直流電圧源８０は、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が投入される前に、予め設定された一定の直流電圧を出力しているものとする。

進行波管１の通常動作時、ヘリックス電源７１から進行波管１のヘリックス電極にはヘリックス電流Ｉ_HELIXがほとんど流れないため、電流検出抵抗器Ｒ２１の両端には電位差が発生しない。そのため、直流電圧源８０の正極とトランジスタＱ１１のソースとは、ほぼ等しい電位になる。

このとき、上述したようにトランジスタＱ１１のゲートには直流電圧源８０から所定の直流電圧が印加されているため、トランジスタＱ１１がオンし、進行波管１のアノード電極とヘリックス電極間が短絡する。したがって、進行波管１のアノード電極がヘリックス電極の電位（接地電位（ＧＮＤ））とほぼ等しい電位になり、通常動作時における進行波管１の最大ゲインの低下が防止される。

一方、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が投入され、ヘリックス電源７１から進行波管１のヘリックス電極にヘリックス電流Ｉ_HELIXが流れると、電流検出抵抗器Ｒ２１の両端に電位差が発生する。

直流電圧源８０は、ヘリックス電源７１の正極の電位を基準にしてトランジスタＱ１１のゲートに負の一定の直流電圧を印加しているため、電流検出抵抗器Ｒ２１の両端で電位差が発生すると、該電位差に応じて直流電圧源８０の正極の電位が上昇し、トランジスタＱ１１のソースとゲート間の電位差が小さくなる。

したがって、ヘリックス電流Ｉ_HELIXが増大して電流検出抵抗器Ｒ２１の両端で発生する電位差が大きくなり、トランジスタＱ１１のソース・ゲート間の電位差が、そのスレショルド電圧以下になると、トランジスタＱ１１がオフする。

このとき、進行波管１のアノード電極（A）に印加される電圧は、へリックス電極の電位からツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧だけ低下（カソード電極の電位（H/K）方向）した電圧に制限される。そのため、図４に示すようにヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時におけるアノード電圧が抑圧されてヘリックス電流Ｉ_HELIXが低減する。

ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が所定の電圧に到達し、ヘリックス電流Ｉ_HELIXが低減して電流検出抵抗器Ｒ２１の両端の電位差が低下すると、トランジスタＱ１１がオンして進行波管１のアノード電極とヘリックス電極間が短絡する。

本実施形態の高周波回路システムによれば、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入当初において、ヘリックス電極とアノード電極間に接続されたツェナーダイオードＤ１（電圧制限回路７７）によってアノード電圧が抑圧されるため、図１０に示した背景技術と比べて、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の立ち上がり時に流れるヘリックス電流Ｉ_HELIXが低減する。よって、進行波管１の特性劣化や破損が防止される。また、へリックス電流が低減することで、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時における電源装置７０の負荷が軽減する。

また、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が立ち上がった後は、進行波管１のヘリックス電極とアノード電極間がトランジスタＱ１１（スイッチ７６）によって短絡されるため、進行波管１のアノード電極の電位がヘリックス電極の電位（接地電位（ＧＮＤ））とほぼ等しい電位となる。そのため、通常動作時における進行波管１の最大ゲインの低下が防止される。

さらに、本実施形態の高周波回路システムでは、アノード電圧をツェナーダイオードＤ１及びトランジスタＱ１１を用いて制御しているため、安価な汎用部品を用いて簡易な構成でヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時におけるヘリックス電流Ｉ_HELIXを低減できる。したがって、高周波回路システムのコストの上昇が抑制される。

なお、図３では、進行波管１のヘリックス電極とアノード電極間に接続されるスイッチ７６としてトランジスタＱ１１を用いる構成例を示しているが、スイッチ７６には、図５に示すようにリレー８１を用いることも可能である。

図５では、リレー８１のスイッチ部が進行波管１のヘリックス電極とアノード電極間に接続され、スイッチ部を動作させるための駆動部が直流電圧源８０の負極とヘリックス電源７１の正極間に接続された構成例を示している。この場合、直流電圧源８０の出力電圧は、進行波管１の通常動作時にリレー８１のスイッチ部がオンし、過大なヘリックス電流Ｉ_HELIXが流れたときに電流検出抵抗器Ｒ２１で発生する電位差によりリレー８１のスイッチ部がオフする（リレー８１が作動電圧未満となる）電圧に設定される。

図５に示すような構成でも、図３に示した回路と同様に、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入当初において、ヘリックス電極とアノード電極間に接続されたツェナーダイオードＤ１（電圧制限回路７７）によりアノード電圧が抑圧されるため、図１０に示した背景技術と比べて、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の立ち上がり時に流れるヘリックス電流Ｉ_HELIXが低減する。したがって、図３に示した構成と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図６は第２の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。

図６に示すように、第２の実施の形態の電源装置７０は、電圧制御装置７４が備える電圧制限回路７７として、進行波管１のへリックス電極とカソード電極間に直列に接続された抵抗器（分圧抵抗器）Ｒ３１、Ｒ３２を備え、それら分圧抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２によりヘリックス電圧（Ehel）を分圧した電圧をアノード電極（A）に供給する構成である。電圧制御装置７４のその他の構成、並びに電源装置７０及び高周波回路システムの構成は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

なお、図６では、直列に接続された２つの分圧抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２を用いてヘリックス電圧（Ehel）を分圧する構成例を示しているが、ヘリックス電圧（Ehel）を分圧してアノード電極（A）に供給することができれば分圧抵抗器の数はいくつであってもよい。

本実施形態では、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時、トランジスタＱ１１（スイッチ７６）がオフすると、分圧抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２によってヘリックス電圧（Ehel）を分圧した電圧が進行波管１のアノード電極に供給される。したがって、第１の実施の形態と同様に、ヘリックス電極とアノード電極間に接続された分圧抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２（電圧制限回路７７）によりアノード電圧が抑圧されるため、図１０に示した背景技術と比べてヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時におけるヘリックス電流Ｉ_HELIXが低減する。よって、進行波管１の特性劣化や破損が防止される。また、へリックス電流が低減することで、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時における電源装置７０の負荷が軽減する。

また、ヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）が立ち上がった後は、進行波管１のヘリックス電極とアノード電極間がトランジスタＱ１１によって短絡されるため、進行波管１のアノード電極の電位がヘリックス電極の電位（HELIX）とほぼ等しい電位となる。そのため、通常動作時における進行波管１の最大ゲインの低下が防止される。

さらに、アノード電圧を分圧抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２及びトランジスタＱ１１を用いて制御しているため、安価な汎用部品を用いて簡易な構成でヘリックス電圧（Ehel）及びコレクタ電圧（Ecol）の投入時に流れるヘリックス電流Ｉ_HELIXを低減できる。したがって、高周波回路システムのコストの上昇が抑制される。
（第３の実施の形態）
図７は図１に示した電圧制御装置を備える電子管の構成を示すブロック図である。

上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態では電圧制御装置７４を電源装置７０に備える構成を示した。図７に示すように、第３の実施の形態は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で示した電圧制御装置７４を進行波管１に備える構成である。

図７に示すように、電圧制御装置７４が備える検知回路７５の一端はヘリックス電極と接続され、検知回路７５の他端は不図示の電源装置のヘリックス電源と接続される。ヘリックス電極は進行波管１のケースに接続されて接地される。また、電圧制御装置７４が備えるスイッチ７６及び電圧制限回路７７は、それぞれ進行波管１のへリックス電極とアノード電極間に接続される。図７に示す電圧制御装置７４の動作は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

図８及び図９は第３の実施の形態の高周波回路システムの構成例を示すブロック図である。

図８は図３に示した第１の実施の形態の電圧制御装置７４を進行波管１に備える構成例を示し、図９は図６に示した第２の実施の形態の電圧制御装置７４を進行波管１に備える構成例を示している。なお、進行波管１には、図５に示した電圧制御装置７４を備えていてもよい。進行波管１のその他の構成及び動作並びに電源装置７０の構成及び動作は、図１０に示した背景技術と同様であるため、その説明は省略する。

電圧制御装置７４を進行波管１に備える第３の実施の形態の構成でも、第１及び第２の実施の形態の高周波回路システムと同様の効果を得ることができる。

第１の実施の形態の電圧制御装置の構成を示す回路図である。 図１に示した電圧制御装置を備える電源装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態の高周波回路システムの構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態の電源装置によるヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。 第１の実施の形態の高周波回路システムの変形例の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態の高周波回路システムの構成例を示すブロック図である。 図１に示した電圧制御装置を備える電子管の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態の高周波回路システムの構成例を示すブロック図である。 第３の実施の形態の高周波回路システムの他の構成例を示すブロック図である。 高周波回路システムの背景技術の構成を示すブロック図である。 特許文献１に記載された高周波回路システムの構成を示すブロック図である。 図８に示した高周波回路システムのヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。 抵抗器で分圧した電圧をアノード電極に供給する高周波回路システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 進行波管
１０ 電子銃
１１ カソード電極
１２ ヒータ
２０ ヘリックス電極
３０ コレクタ電極
４０ アノード電極
５０ 電子ビーム
６０、７０ 電源装置
７１ ヘリックス電源
７２ コレクタ電源
７３ ヒータ電源
７４ 電圧制御装置
７５ 検知回路
７６ スイッチ
７７ 電圧制限回路
８０ 直流電圧源
８１ リレー
Ｄ１ ツェナーダイオード
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１１ トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１１、Ｒ１２ 抵抗器
Ｒ２１ 電流検出抵抗器
Ｒ３１、Ｒ３２ 分圧抵抗器

Claims (9)

1. 少なくともアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極を備えた電子管に用いる電圧制御装置であって、
   前記へリックス電極に流れる電流を検知する検知回路と、
   前記へリックス電極と前記アノード電極間の電位差を所定の電圧に制御する電圧制限回路と、
   前記へリックス電極と前記アノード電極間を、前記電圧制限回路を介して接続するか、または短絡させるかを、前記検知回路の出力に応じて切り替えるスイッチと、
   を有する電圧制御装置。
2. 前記検知回路は、
   前記電子管の通常動作時に前記スイッチをオンさせるための一定の直流電圧を出力する直流電圧源と、
   前記へリックス電極に流れる電流に応じた電位差を発生し、該電位差により前記直流電圧源から前記スイッチに印加される直流電圧を前記スイッチの作動電圧未満に低減させる電流検出抵抗器と、
   を有する請求項１記載の電圧制御装置。
3. 前記電圧制限回路は、
   前記へリックス電極と前記アノード電極間の電位差をツェナー電圧以下に制限する、前記へリックス電極と前記アノード電極間に接続されたツェナーダイオードを有する請求項１または２記載の電圧制御装置。
4. 前記電圧制限回路は、
   前記へリックス電極と前記カソード電極間に印加される電圧を分圧し、該分圧した電圧を前記アノード電極へ供給する複数の分圧抵抗器を有する請求項１または２記載の電圧制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の電圧制御装置を有する電源装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項記載の電圧制御装置を有する電子管。
7. 請求項５記載の電源装置と、
   前記電源装置からアノード電極、カソード電極及びヘリックス電極に所定の直流電圧が供給される電子管と、
   を有する高周波回路システム。
8. 請求項６記載の電子管と、
   前記電子管が備えるアノード電極、カソード電極及びヘリックス電極に所定の直流電圧を供給する電源装置と、
   を有する高周波回路システム。
9. 少なくともアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極を備えた電子管に供給する電圧を制御するための電圧制御方法であって、
   前記へリックス電極に流れる電流を検知し、
   前記へリックス電極に流れる電流が所定のしきい値以下のときは前記へリックス電極と前記アノード電極間を短絡し、
   前記へリックス電極に流れる電流が所定のしきい値を越えたときは前記へリックス電極と前記アノード電極間の電位差を所定の電圧に制御する電圧制御方法。

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