JP5675596B2

JP5675596B2 - 結合空洞進行波管

Info

Publication number: JP5675596B2
Application number: JP2011512665A
Authority: JP
Inventors: フ，リュイジェン; サドウィック，ローレンス，ピー．; レン，ジシ
Original assignee: イノシス，インコーポレーテッド
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: WO2009149291A3; WO2009149291A2; EP2294597A4; EP2294597B1; JP2011523181A; EP2294597A2

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「ＤｅｓｉｇｎｏｆＬａｄｄｅｒ−ｂａｓｅｄＣｏｕｐｌｅｄＣａｖｉｔｙＴＷＴＳｙｓｔｅｍ」と命名された、２００８年６月５日に申請された米国暫定特許出願第６１／０５９，１８２号に対して優先権を主張する。上記の申請は、本申請と共通の団体に譲り受けられ、上記の申請の全体は、あらゆる目的のために参照として本明細書に組み込まれる。

進行波管（ＴＷＴ）は、マイクロ波又は無線周波数（ＲＦ）信号、すなわち、典型的には、約０．３ＧＨｚから３００ＧＨｚを超える範囲の電磁波の利得、パワー又はいくつかの他の特性を増加する増幅器である。増幅されることとなるＲＦ信号は、装置を貫通して通過し、電子ビームと相互作用し、それによって増幅される。ＴＷＴは真空装置であって、それを貫通して電子ビームが進行し、電子ビームはＴＷＴの構造に直接触れることを防止するために磁気閉じ込め場によって集束される。

電子ビームは、典型的には約華氏１００度まで加熱された電子銃のカソードで生成できる。電子は熱電子放出によって加熱されたカソードから放出され、高圧バイアスによってコレクタに向かってＴＷＴを貫通して引かれ、磁場によって集束される。

ＴＷＴはまた、ＲＦ信号が貫通して通過するら旋線のような遅波構造（ＳＷＳ）を包含する。例えば、ら旋線ＴＷＴの場合、ら旋の内側壁に著しく接触又は触れることなく、電子ビームはら旋の中心軸を貫通して通過する。遅波構造は、ＲＦ信号が、電子ビームとほぼ同じ速度でＴＷＴの長さを進行するように設計される。ＲＦ信号が、遅波構造を貫通して通過する際、電子ビームと相互作用する電磁場を生じ、それはビーム内の電子を集群化又は速度変調する。速度変調された電子ビームは、遅波構造内でビームからＲＦ信号へエネルギを移転する電磁場を生じ、それは遅波構造内に一層の電流を誘導する。ＲＦ信号は遅波構造に結合でき、増幅されたＲＦ信号は、遅波構造と物理的に連結しない指向性導波管のような様々なやり方で遅波構造から分離できる。

上記のら旋線ＴＷＴのような多数の異なる遅波構造が、進行波管内での使用のために知られており、それぞれの利点及び欠点を有する。例えば、ら旋線ＴＷＴは広いバンド幅を有する。すなわち、ら旋線ＴＷＴ内で増幅できるＲＦ信号は、バンド幅の制限がより少なく、いくつかの他のＴＷＴ設計よりもより広い幅の周波数を有することができる。しかし、ら旋線ＴＷＴは、他のＴＷＴ設計と比較する場合、いくつかの制限を有する。ＴＷＴの他の一タイプは結合空洞ＴＷＴであり、その遅波構造は、一体に結合された一連の空洞を有する。ＲＦ信号が共振空洞を貫通して通過する際、ＲＦ電圧は、各空洞内で誘導される。空洞に隣接して通過する電子ビームの速度変調が同位相である場合、各後続の空洞内のＲＦ電圧は加算的に増加し、結合空洞ＴＷＴを貫通して通過する際、ＲＦ信号を増幅する。しかし、結合空洞ＴＷＴは、精密に位置合わせされ、間隔を開けて配置されなくてはならない多数の小さい構成要素を含み、製造及び組立するのが困難である。結合空洞ＴＷＴは、比較的高い利得を有するが、それらは、一般に、ら旋線ＴＷＴのようないくつかの他の設計よりもより狭いバンド幅を有し、バンド幅及び組立の容易さの領域に改良の余地がある。

米国暫定特許出願第６１／０５９，１８２号

結合空洞進行波管の様々な実施形態が本明細書に開示される。例えば、いつかの実施形態は、間隔を開けるようにして配列され、電子ビームトンネルを形成するコアセグメントと、交互に、連続するコアセグメントに向かって延出し、そこから後退する、コアセグメントに隣接する第１の長手方向部材と、交互に、連続するコアセグメントに向かって延出し、そこから後退する、コアセグメントに隣接する第２の長手方向部材とを含む結合空洞進行波管を提供する。第１及び第２の長手方向部材は、ずれて配置され、異なるコアセグメントに向かって延出する。

上記の結合空洞進行波管の一実施形態において、第１及び第２の長手方向部材は、コアセグメントの対向側部上に存在する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、コアセグメントはラダーの桟を備える。

結合空洞進行波管の一実施形態において、第１及び第２の長手方向部材は本体、及び、各対応するコアセグメントに向かって本体から延出する突起部を各々に備え、突起部は一連の結合空洞を形成する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、突起部及び対応するコアセグメントは係合表面を備え、突起部の係合表面は、対応するコアセグメントの係合表面と接触して位置付けられる。

結合空洞進行波管の一実施形態において、係合表面は実質的に平坦である。

結合空洞進行波管の一実施形態はハウジングを含む。コアセグメント並びに第１及び第２の長手方向部材は実質的にハウジング内に収容される。第１及び第２の長手方向部材はハウジングの内側上部及び底部壁から延出する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、コアセグメントはハウジングの内側側部壁へ延出する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、コアセグメントは、経路を画定する内側表面を各々に備える。コアセグメントの各々は位置合わせされて、電子ビームトンネルを形成する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、コアセグメントによって画定される経路は円形の断面を有する。

結合空洞進行波管の一実施形態において、コアセグメントによって画定される経路は六角形の断面を有する。

結合空洞進行波管の一実施形態はコアセグメント上に被覆を含む。

結合空洞進行波管の一実施形態は、結合空洞進行波管の第１の端部に無線周波数入力導波管、及び、結合空洞進行波管の第２の端部に無線周波数出力導波管を含む。
他の実施形態は、結合空洞進行波管を製造する方法を提供する。一実施形態において、方法は、ラダー内に溝を形成して、桟を形成することと、
ラダーを貫通して長手方向にトンネルを形成することと、一組の突起部を有する第１の突条部を形成し、第２の一組の突起部を有する第２の突条部を形成することとを含む。

方法はまた、一組の突起部が、交互に並ぶ一連の桟に接触するように、ラダーの第１の側部に隣接する第１の突条部を位置合わせすることを含む。方法はまた、第２の突条部が第１の突条部からずれて、第２の一組の突起部が、第２の交互に並ぶ一連の桟に接触するように、ラダーの第２の側部に隣接する第２の突条部を位置合わせすることを含む。

方法の一実施形態において、第１の突条部はハウジングの第１の部分内に形成され、第２の突条部はハウジングの第２の部分内に形成される。第１の突条部及び第２の突条部の位置合わせは、ハウジングの第１及び第２の部分内にラダーを封入することを含む。

方法の一実施形態はまた、桟に複数組の突起部をろう付けすることを含む。

方法の一実施形態において、溝は、フォトリソグラフィーを使用して形成される。

方法の一実施形態はまた、ラダー上に被覆を提供することを含む。

方法の一実施形態において、被覆の厚さは勾配を付けられる。

結合空洞進行波管の他の一実施形態は、一組の桟を有するラダーを含む。各桟は、円形の断面を伴う経路を画定する内側表面を有するコアセグメントを含む。コアセグメントは、経路が位置合わせされて電子ビームトンネルを形成するように、間隔を開けた線形配列で配列される。一組の突起部を有する第１の突条部は、一組の突起部が、交互に並ぶ一連のコアセグメントに接触するように、ラダーの第１の側部に隣接して位置される。第２の一組の突起部を有する第２の突条部は、第２の突条部が第１の突条部からずれて、第２の一組の突起部が、第２の交互に並ぶ一連の桟に接触するように、ラダーの第２の側部に隣接して位置される。

この発明の概要は、いくつかの特定の実施形態の全体の概要を専ら提供する。多くの他の目的、特徴、利点及び他の実施形態は、以下の詳細な説明、添付の請求項、及び、添付の図面からより充分に明らかになろう。

様々な実施形態のさらなる理解は、明細書の残りの部分に説明される図面を参照することによって達成できる。図面において、同じ符号は、類似の構成要素に言及するためにいくつかの図面を通して使用できる。

本発明のいくつかの実施形態による六角形の断面を有するトンネルを伴う結合空洞進行波管内側斜視図である。図１の結合空洞進行波管の単位セルの内側斜視図である。図２の単位セルの端面図である。図２の単位セルの側面図である。本発明のいくつかの実施形態による結合空洞進行波管の内側の側面図である。本発明のいくつかの実施形態による円形の断面を有する結合空洞進行波管の端面図である。本発明のいくつかの実施形態による円筒形のハウジングを伴う結合空洞進行波管の斜視図である。本発明のいくつかの実施形態による結合空洞進行波管内での使用のためのラダーの上面図である。本発明のいくつかの実施形態による結合空洞進行波管内での使用のためのラダーの斜視図である。本発明のいくつかの実施形態による複数の突起部を有する突条部を伴う結合空洞進行波管の円筒形のハウジングの１つの半分の部分の斜視図である。本発明のいくつかの実施形態による結合空洞進行波管の円筒形のハウジングの１つの半分の部分内に位置されるトンネル・ラダーの斜視図である。本発明のいくつかの実施形態による入出力ＲＦ導波管を伴う結合空洞進行波管の断面側面図である。本発明のいくつかの実施形態による電子ビーム偏向磁石を伴う結合空洞進行波管の側面図である。本発明のいくつかの実施形態による結合空洞進行波管を製造するための作業の流れ図である。

図面及び説明は全体として、結合空洞進行波管（ＴＷＴ）を開示する。結合空洞ＴＷＴの様々な実施形態は、他の結合空洞ＴＷＴよりもより高いバンド幅及び／又は利得のような有利性と同様に簡易で精密な製造及び組立技術を提供する。図１から５に例示されるように、結合空洞ＴＷＴ１０は、中央構造１２と、中央構造１２に隣接する突条部１４及び１６との全てをハウジング内の空洞すなわちチェンバ２０内に有する。突条部１４及び１６（本明細書では長手方向部材としても言及される）は、中央構造１２に隣接して、長手方向すなわちＺ軸２２に沿った方向に据えられる。中央構造１２並びに突条部１４及び１６は、ＲＦ信号が貫通して通過する遅波構造を形成する。

突条部１４及び１６は、中央構造１２内の交互に並ぶコアセグメント（例えば、３４、３６、４０及び４２）に向かって延在する多数の突起部（例えば、２４、２６、３０及び３２）を各々に有する。例えば、第１の突条部１４は、その第１の突起部２４によって第１のコアセグメント３４に向かって延出し、第２のコアセグメント３６から後退し、その第２の突起部２６によって第３のコアセグメント４０に向かって延出する。第２の突条部１６は、第１の突条部１４からずれて、第１のコアセグメント３４から後退し、その第１の突起部３０によって第２のコアセグメント３６に向かって延出し、第３のコアセグメント４０から後退し、その第２の突起部３２によって第４のコアセグメント４２に向かって延出する。そのようにして、突条部１４及び１６上のずれた突起部（例えば、２４、２６、３０及び３２）は、一連の結合空洞（例えば、４４、４６、５０及び５２）を形成する。空洞（例えば、４４、４６、５０及び５２）は、各連続するコアセグメント（例えば、３４及び３６）の間の間隔又は隙間（例えば、５４）と同様に、突条部１４及び１６に並行して存在する場合は、チェンバ２０の他の開口部分を介して結合される。いつかの実施形態において、突起部（例えば、２４、２６、３０及び３２）は、これらの実施形態において、少なくとも部分的に、中央構造１２内のコアセグメント（例えば、３４、３６、４０及び４２）に支持を提供することに基づいて、支持部と言及できる。

そのようにして、突条部は、突起部（例えば、２４、２６、３０及び３２）すなわち支持部と、いつかの実施形態において、Ｚ軸２２と平行に通る長手方向のバックボーン部分すなわち本体（例えば、５６）とを備える。突条部バックボーン（例えば、５６）は、あらゆる適切な高さ５８を有することができる。突条部バックボーン（例えば、５６）は、含まれるならば、設計の機械的、構造的及び熱的特性を向上する。しかし、突条部バックボーン（例えば、５６）の高さ５８は、厚さゼロまで含んで、ＴＷＴ１０のバンド幅を同調するように調整できる。

チェンバ２０は、内側及び外側壁に対して適切なあらゆる断面形状を伴って、以下に説明されるようにハウジング内に形成される。例えば、図３に例示されるように、チェンバ２０は、実質的に正方形又は矩形である断面を有する内側壁を有することができる。他の実施形態において、チェンバ２０は、所望の性能特性を提供して、製造の容易さを提供するように、丸みづけられた角を伴う矩形の断面、又は、円形、楕円形又は長円形の断面、又は、他のあらゆる適切な形状を有することができる。チェンバ２０内の実質的に正方形又は矩形の断面は、多数の製作技術を使用して、製作するのが特に簡易であり、製作技術は、材料の固体塊から突条部（例えば、１４及び１６）及び突起部（例えば、２４及び２６）を伴うチェンバ２０をミリングするために回転切断ビットを使用するような従来の機械加工技術から、マイクロ加工技術及び様々なハイブリッド製造技術までの範囲に亘る。他の実施形態において、突条部（例えば、１４及び１６）は、ハウジング内に別個に形成及び据え付けされる独立要素でありうる。電子ビームトンネル６０は、中央構造１２内のコアセグメント（例えば、３４、３６、４０及び４２）を貫通してＺ軸２２に沿って形成される。トンネル６０の断面の形状は、所望の作動特性を与えるようになされ、製造上の制約に基づくことができる。例えば、ビームトンネルの内側壁は、製造の容易さ、及び、電子ビームと遅波構造との間の結合要求のような要因に基づいて、円形、正方形、矩形、六角形、長円形、楕円形、又は、あらゆる他の所望の形状を伴う断面を有することができる。図１から３に例示される六角形のトンネル６０は、以下にさらに詳細に説明されるように、ドリルで穴開けすることなく、２つのラダーの半分の部分を曲げ加工及び接合することよって製造できる。図６に例示される円形のトンネル６２は、Ｚ軸２２に沿って穿孔されることによって製造でき、それは、機械加工処理においてより精度を必要とする可能性があるが、全体としてトンネル６２を貫通して通過する電子ビームと、遅波構造を構成する中央構造１２並びに突条部１４及び１６を貫通して進行するＲＦ信号との間のより大きな結合を提供する。

一実施形態において、突条部１４及び１６は、Ｘ軸７０に沿って、内側上部及び底部壁６４及び６６から各々に延出して、中央構造１２の対向側部上に位置される（図３を参照のこと）。この実施形態において、突起部（例えば、２４及び２６）は、Ｘ軸７０に沿って突条部１４及び１６から延出する。Ｙ軸７２に沿った突条部１４及び１６並びに突起部（例えば、２４及び２６）の幅は、所望に応じて変化できる。例えば、突条部１４及び１６並びに突起部（例えば、２４及び２６）は、図面に例示されるように、コアセグメント（例えば、３４）とほぼ同じ広さか、又は、所望されるならば、端部から端部までチェンバ２０を満たすように内側側部壁７４と７６との間に完全に延在できるが、ＴＷＴ１０の作動特性がこれらの変更によって変わるだろう。用語の上部、底部及び側部は、本明細書において、ＴＷＴ１０内の様々な表面を区別するためだけに使用され、Ｚ軸２２の周囲のいかなる特定の回転配向も含意しないことに留意することは重要である。上記の実施形態の変更は、本発明の例として意味され、特に、突起部、突条部のサイズ、形状、重複、延在、数及び配置等、及び、他の幾何学的形状、位置、タイプ等に関して、あらゆる本発明の可能性のある実施形態を全く制限しないことに留意することも重要である。

単一の単位セルが、図２から４に例示され、ＲＦ信号に特定の増幅又は利得を提供するために、所望に応じてＺ軸２２に沿って反復できる。

図７を参照すると、中央構造１２がハウジング８０内に２つの半分の部分８２と８４との間に挟まれる状態で、２つの半分の部分８２及び８４で形成される、円筒形のハウジング８０の一例が表される。前の実施形態でのように、チェンバ２０の内側断面は、ＲＦ信号におけるエッジ効果を最小化できる丸みづけられた角（例えば、８６）を伴う実質的な矩形であるが、本発明のために非常に多くの他の形状及び型が使用できる。ハウジング８０は、いつかの実施形態において、真空エンベロープとして役立つことができるか、又は、所望に応じて及び必要に応じて、真空が代替的に提供できる。

結合空洞ＴＷＴ１０は、いかなる特定の中央構造１２にも制限されない。図８及び９に例示される一実施形態において、中央構造１２は、多数の桟（例えば、９２及び９４）を有するラダー９０を備える。ラダー９０は、リソグラフィー及び機械加工のような技術を使用して僅か１つ又は２つの部品で製造でき、高い精度で迅速及び容易に組立できる。一連の溝（例えば、９６及び１００）は、中央構造１２の各セグメントを分離及び画定するように、ラダー９０内に切断又はその他で形成できる。溝の幅（例えば、９６及び１００）は、必要とされる作動特性を提供するように所望に応じて適合できる。長さ、間隔、厚さ、周期性等のようなパラメータ及び特性は、所望の性能挙動（例えば、利得、線形性、効率、パワー等）及び向上を提供するように、線形、ベキ乗則、指数関数、及びあらゆる他の考えられる、実現可能なやり方等で構造の長さ寸法に沿って変化できる。円形のトンネル６２は、例えば、従来の穿孔、エンドミル削り、ＥＤＭ、レーザミル加工、レーザアブレーション、マイクロマシニング、エッチング、プラズマ処理等を含むが、それらに制限されないあらゆる技術を使用して、ラダー９０を貫通して長手方向に穿孔することによって形成できる。他の一実施形態において、ラダー９０は、トンネルを形成するために係合及び連結される２つの半分の部分から、又は、折重ねられる側部によって形成される２つの半分の部分からなる単一の部品として形成できる。例えば、六角形のトンネル６０は、３つの辺を付けられた半分の六角形のコアセグメントを形成するように各半分の部分を曲げ加工し、六角形のトンネル６０を形成するように２つの半分の部分を係合することによって形成できる。円形のトンネル６２は、各半分の部分のＺ軸２２に沿った半円形のトラフをミリング、マイクロマシニング、又は、その他で作製し、円形のトンネル６２を形成するように２つの半分の部分を係合することによって形成できる。２つの半分の部分は、整合マーク又はピンのような従来技術を使用して、又は、自己整合技術、マイクロ加工、マイクロマシニング、ＭＥＭＳ等によって位置合わせでき、ろう付け、ボンディング、伝導性接着剤、又はあらゆる他の適切な技術によって係合又は連結できる。

ラダー９０内の溝（例えば、９６及び１００）を縁部１０２及び１０４の手前で終端することによって、ラダー９０は、各セグメントの間の所望の隙間を維持する単一の一体部品のままでいる。溝（例えば、９６及び１００）は、図７に例示されるように、側部壁７４と７６との間に完全に延在するように形成でき、又は、空洞（例えば、４４及び４６）の間の結合は低下するだろうが、所望されるならば、側部壁７４及び７６の手前で止まることができる。ラダー９０のセグメントは、トンネル６２が貫通して通過するコアセグメント（例えば、３４）を備え、コアセグメント（例えば、３４）から延出する翼状部１０６及び１１０を伴う。翼状部１０６及び１１０は、図面に例示されるように、Ｘ軸７０に沿ってより薄くてよく、又は、所望されるならば、コアセグメント（例えば、３４）と同程度か又はそれより厚くてよい。翼状部１０６及び１１０は、製造での容易さのために、及び、突条部の突起部（例えば、４４及び４６）によって提供される支持の他にコアセグメント（例えば、３４）に支持を提供するために、同様に、ハウジング８０とラダー９０との間の熱的連結を提供して熱を放散するために、少なくとも側部壁７４及び７６へ向かって延出する。

ラダー９０のコアセグメント（例えば、３４）は、コアセグメント（例えば、３４）と突起部（例えば、２４）との間の連結を形成するように、突条部の突起部（例えば、２４）上の対応する係合表面に実質的に合致する係合表面（例えば、１１２）を有する。これらの係合表面（例えば、１１２）は、電気を伝導し、ラダー９０に支持を提供し、ラダー９０から熱を伝導するために、ラダー９０と突条部１４及び１６との間の電気的、機械的及び熱的連結を提供する。これらの係合表面は、隣接するが、結合していない空洞を実質的に分離する。ラダー９０並びに突条部１４及び１６は、単に物理的な接触状態に保持できるか、又は、ろう付け、接着剤による連結、又は、あらゆる他の適切なやり方での取り付けができる。ラダー９０並びに突条部１４及び１６は、ＤＣの観点からすると、一緒に短くされるが、ＴＷＴ１０のＲＦ動作周波数でのＡＣの観点から、ラダー９０並びに突条部１４及び１６を含む遅波構造は、所望のインピーダンスを提供するようになされる。

１つの実施形態のコアセグメント（例えば、３４）は、外側の六角形の形状１１２を伴う断面を有するが、ＴＷＴの中央構造１２はこの構成に制限されない。他の実施形態は、正方形、円形、楕円形又は長円形、矩形、又は、あらゆる他の所望の断面のような、所望の作動特性及び製造の容易さを達成するのに適切なあらゆる形状を有することができる。

ラダー型中央構造１２は１つの特定の実施形態として上記に説明された。しかし、中央構造１２はこの構成に制限されない。中央構造１２は、ずれた突条部１４及び１６を結合して結合空洞を形成する他の構造を備えることができる。例えば、中央構造１２は、ら旋、二重ら旋、リングバー構造等を備えることができる。

図１０を参照すると、２つの半分の部分（例えば、８４）で形成される円筒形のハウジング８０の一例が例示される。円筒形のハウジング８０は、トンネル６２を貫通するペンシルビームを形成するために、外部電子ビーム閉じ込め磁石を据え付けるために都合がよいが、ハウジング８０はこの構成に制限されない。上記に議論されたように、突条部（例えば、１４）及び突起部（例えば、２４）は、ハウジング８０の本体に機械加工、マイクロマシニング、ミリング、そうでなければ、直接形成でき、又は、ハウジング８０内の内側表面に別個に形成及び取り付けできる。ハウジング８０は、２つの半分の部分に制限されないが、他のやり方で形成できることに留意されたい。図１１に例示されるように、ラダー９０は、突起部（例えば、２４）がコアセグメント（例えば、３４）と位置合わせされるように、ハウジング８０の部分８２及び８４との間のＴＷＴ１０内に封入できる。ハウジング８０は、機械的連結要素、ろう付け、ボンディング、接着剤等のようなあらゆる適切なやり方で組立できる。

結合空洞ＴＷＴ１０の断面図が図１２に例示される。電子銃１２０がＴＷＴ１０の一方の端部に連結され、コレクタ１２２が他方の端部に連結される。また、イオンポンプ１２４又は他の真空形成装置がＴＷＴ１０に連結されて、ＴＷＴ１０を真空排気する（ＴＷＴ１０は、電子ビーム及び真空機器のいかなる特定のタイプとの使用にも制限されないので、電子銃１２０、コレクタ１２２及びイオンポンプの詳細は、図１２の断面図に表されない）。ＲＦ入力１３０及び出力１３２が、ＴＷＴ１０の両端部で結合器１３４及び１３６で結合される。例えば、ＴＷＴ１０内の真空を維持するためのＲＦ透明窓１４０及び１４２を有する中空の導波管が使用できる。図１３に表されるように、周期的永久磁石（例えば、１４４及び１４６）のような磁場を形成するための装置が、ＴＷＴ１０の周囲、又は、それに隣接して位置付けられて、電子銃１２０とコレクタ１２２との間のトンネル６２を貫通して電子ビームを方向付ける。図１２及び１３のＴＷＴ１０は、他の図面とは異なる数のコアセグメント３４を有することに留意されたい。上記に議論されたように、ＴＷＴ１０は、所望される増幅に基づいて、延長、変更、増補、向上、増大等ができる。

動作中に、イオンポンプ１２４は、ＴＷＴ１０内に真空を生成し、電子銃１２０は加熱され、電子銃１２０とコレクタ１２２との間に大きなバイアス電圧が印加される。これは、電子銃１２０のカソードとコレクタ１２２との間の電子ビームを生じさせる。電子ビームは、例えば、周期的永久磁石（例えば、１４４及び１４６）によって生成される磁場によって中央構造１２を貫通するトンネル内に集束されるか、又は、閉じ込められる。ＲＦ信号は、ＲＦ入力１３０で印加され、中央構造１２（例えば、ラダー９０）、並びに、突起部（例えば、２４）によって交互に並んで、ずれるように中央構造１２に連結される突条部１４及び１６を含む遅波構造に結合される。ＴＷＴ１０は、ＲＦ信号を電子ビームとほぼ同じ速度でＴＷＴ１０の長さに沿って進行させ、電子ビームとＲＦ信号との間の結合を最大化させるようになされる。電子ビームからのエネルギはＲＦ信号に結合され、ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号は、電子ビームがコレクタ１２２に達する前にＲＦ出力１３２へ向かって遅波構造から分離する。

Ｋｕバンド結合空洞ＴＷＴ１０の一非制限的例の寸法が下記の表１に提供される。寸法は、上記に議論されたように、ＲＦ周波数、所望のバンド幅及び設計変更に基づいて変化するだろう。寸法は、図４、６及び８において特定される。

ハウジング８０、ラダー９０並びに突条部１４及び１６を含む結合空洞ＴＷＴ１０は、適切に高い融点及び伝導性を提供する銅、銅合金、モリブデン、タンタル、タングステン等の必要とされる作動特性に基づいて選択されるあらゆる導電材料から構成できる。１つ又は複数の切断がＴＷＴ１０に沿った様々な位置に提供でき、適切にエネルギを吸収することによって利得を制御する。これは、ＴＷＴ１０内の振動を引き起こす、ＴＷＴ１０の出力端部から入力端部への反射を防止する。切断に加え、又は、その代わりに、利得を制御するために、所望の伝導性を有し、二次元及び三次元パターン並びにテーパを含むが、それらに制限されないあらゆるやり方又は形に形作られたあらゆる適切な材料を使用して、被覆又は膜がラダー９０及び／又は突条部１４及び１６に施されうる。どのような被覆の方法（例えば、薄膜、厚膜、スパッタリング、物理蒸着、化学蒸着、パイロリシス、熱分解、熱蒸着、プラズマ及びプラズマ強化蒸着技術、めっき、電着、電解等）も所望の結果を達成するために使用できる。ラダー９０は一体のユニットとして形成できるので、被覆の厚さ及び配置は比較的容易に制御でき、上記に議論されたように、スパッタリング、蒸着等のような多数の適切な技術によって施されうる。必要に応じて、伝導性を制御するために所望されるならば、被覆の厚さ又は伝導性はＴＷＴ１０の長さに沿って変化されうる。

図１４を参照すると、結合空洞進行波管を製造するための方法は、桟を形成するためにラダー内に溝を作製すること（ブロック２００）、及び、ラダーを貫通して長手方向にトンネルを形成すること（ブロック２０２）を含む。方法はまた、突起部を有する第１の突条部を形成すること（ブロック２０４）、及び、突起部を有する第２の突条部を形成すること（ブロック２０６）を含む。第１の突条部は、突起部が、交互に並ぶ一組の桟に接触するように、ラダーの第１の側部に隣接して位置合わせされるか、又は、位置される（ブロック２１０）。第２の突条部は、第１の突条部の突起部及び第２の突条部の突起部が異なる桟に接触するように、第２の突条部が第１の突条部からずれるように、ラダーの第２の側部に隣接して位置合わせされる（ブロック２１２）。

例示的実施形態が、本明細書に詳細に説明された一方で、本明細書に開示される概念は、別のやり方で、様々に実施及び採用できることは理解されるべきである。

Claims

間隔を開けるようにして配列され、電子ビームトンネルを形成する複数のコアセグメントと、
連続するコアセグメントに向かって一つおきに延出する前記複数のコアセグメントに隣接する第１の長手方向部材と、
連続するコアセグメントに向かって一つおきに延出する前記複数のコアセグメントに隣接する第２の長手方向部材と
を備え、
前記第１及び第２の長手方向部材は、ずれて配置され、異なるコアセグメントに向かってそれぞれ延出する、
結合空洞進行波管。
前記第１及び第２の長手方向部材は、前記複数のコアセグメントの対向側部上に存在する請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメントはラダーの桟を備える、請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記第１及び第２の長手方向部材は本体、及び、各対応するコアセグメントに向かって前記本体から延出する複数の突起部を各々に備え、前記複数の突起部は一連の結合空洞を形成する、請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記複数の突起部及び前記対応するコアセグメントは係合表面を備え、前記複数の突起部の前記係合表面は、前記対応するコアセグメントの前記係合表面と接触して位置付けられる、請求項４に記載の結合空洞進行波管。
前記係合表面は実質的に平坦である、請求項５に記載の結合空洞進行波管。
ハウジングをさらに備え、前記複数のコアセグメント並びに前記第１及び第２の長手方向部材は実質的に前記ハウジング内に収容され、前記第１及び第２の長手方向部材は前記ハウジングの内側上部及び底部壁から延出する、請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメントは前記ハウジングの内側側部壁へ延出する、請求項７に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメントは、経路を画定する内側表面を各々に備え、前記複数のコアセグメントの各々は位置合わせされて、前記電子ビームトンネルを形成する、請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメントによって画定される前記経路は円形の断面を有する、請求項９に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメントによって画定される前記経路は六角形の断面を有する、請求項９に記載の結合空洞進行波管。
前記複数のコアセグメント上に被覆をさらに備える請求項１に記載の結合空洞進行波管。
前記結合空洞進行波管の第１の端部に無線周波数入力導波管、及び、前記結合空洞進行波管の第２の端部に無線周波数出力導波管をさらに備える請求項７に記載の結合空洞進行波管。
結合空洞進行波管を製造する方法であって、
ラダー内に溝を形成して、複数の桟を形成することと、
前記ラダーを貫通して長手方向にトンネルを形成することと、
複数の突起部を有する第１の突条部を形成することと、
第２の複数の突起部を有する第２の突条部を形成することと、
前記ラダーの第１の側部に隣接する前記第１の突条部を位置合わせして、前記複数の突起部が、交互に並ぶ一連の前記複数の桟に接触することと、
前記ラダーの第２の側部に隣接する前記第２の突条部を位置合わせして、前記第２の突条部が前記第１の突条部からずれて、前記第２の複数の突起部が、第２の交互に並ぶ一連の前記複数の桟に接触することと
を備える方法。
前記第１の突条部はハウジングの第１の部分内に形成され、前記第２の突条部は前記ハウジングの第２の部分内に形成され、前記第１の突条部を前記位置合わせすること、及び、前記第２の突条部を前記位置合わせすることは、前記ハウジングの前記第１及び第２の部分内に前記ラダーを封入することを備える、請求項１４に記載の方法。
前記複数の桟に前記複数の突起部及び前記第２の複数の突起部をろう付けすることをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
前記ラダー内に前記溝を形成することは、フォトリソグラフィーを使用して前記溝を形成することを備える、請求項１４に記載の方法。
前記ラダー上に被覆を提供することをさらに備える請求項１４に記載の方法。
前記被覆の厚さに勾配を付けることをさらに備える請求項１８に記載の方法。
複数の桟を有し、各々が、円形の断面を伴う経路を画定する内側表面を有するコアセグメントを備え、前記複数のコアセグメントは、間隔を開けた線形配列で配列され、前記経路は位置合わせされて電子ビームトンネルを形成する、ラダーと、
前記ラダーの第１の側部に隣接して位置される複数の突起部を有し、前記複数の突起部は、交互に並ぶ一連の前記複数のコアセグメントに接触する、第１の突条部と、
前記ラダーの第２の側部に隣接して位置される第２の複数の突起部を有し、前記第２の突条部は前記第１の突条部からずれて、前記第２の複数の突起部は、第２の交互に並ぶ一連の前記複数の桟に接触する、第２の突条部と
を備える結合空洞進行波管。