JPH0119224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は円筒形進行波管、特に増幅器のための
遅延線およびこのような遅延線を備えた進行波管
に関する。本発明はさらにそのような遅延線にお
いて可変ピツチ特性を有するものに関する。

本発明による遅延線は頂部またはカバーおよび
複数のリングを有する。

それはまた金属製ガイド例えば円筒形のガイド
と、このガイドの横断面内に少くも１個の金属ロ
ツドによりガイドの壁に固定された複数の同心金
属リングを有する。上記遅延線はまたガイドの内
面に固定された金属の楔（wedge）により構成さ
れ、ガイドの全長に亘つて延びる少くも１個の頂
部またはカバーを有する。それは円形リングの部
分のように形成された上記ガイドの軸に垂直な平
面により上記頂部の断面に亘つて延びる。

上記管内に、電子ビームが前のガイド軸に沿つ
て伝送され、それは制限的でなく上記管の真空包
被体であつてもよい。上記進行波管の動作は上記
遅延線に沿つて伝搬される電磁波と電子ビームと
の間の相互作用に基づく。

進行波管の技術において上述の遅延線はよく知
られている（仏国特許1162425号参照）。この遅延
線は一連の要素部分あるいはセルから形成され、
これらはすべて同様の構成を有し、電子ビームの
伝送軸に沿つて周期的に設けられる。上記セルに
は種々の変形が考えられ、その１つは遅延線が複
数の頂部をもつとき特定の干渉動作モードを除去
するための閉ループを形成する目的で単一の金属
線によりこれら頂部を電気的に接続する（例えば
上記特許の追加特許第82236号参照）。これにより
例え上記干渉モードが除去されぬまでも、少くも
主モードで動作する進行波管の動作周波数帯外の
周波数に変換せしめられる。かくて例えば約３ギ
ガサイクルのＳバンドで動作する進行波管の場
合、問題の干渉モードは一般に約６ギガサイクル
に変換される。

上記遅延線に可変ピツチ特性を与えることによ
る利点は、特に遅延線が付設される進行波管の効
率の理由により進行波管の技術分野で間もなく認
められた。同様な要素を規則的に列べた上述の遅
延線のピツチは相隣る要素の同様な２点間の距離
に相当する。

本発明は進行波管の効率を改善するためなされ
たもので、このため、進行波管の遅延線を可変ピ
ツチに構成する。

第１図は本発明による遅延線の要素であるセル
１０を示す透視図である。

上述された特許に従つて夫々のセル１０は金属
製のガイド部分１１を有し、このガイド部分１１
はその円形断面中において、このガイド部分の壁
から対称的に延び、上記断面の中心から一定の距
離にまで達する２個の金属頂部１をもつている。
これら頂部１と平行な平面内に、ガイド部分１１
の壁に固定された２個の直径方向に相対するロツ
ド４により支持される円形の金属リング３が設け
られる。

これら２個の頂上部分１は電気導体材料から作
られたループ２により互いに連結される。この例
の場合、このループあるいは短絡回路２は上記２
個の頂部１の平面内全体として位置するよう取付
けられた線状導体により構成される。図示された
４つの孔は流体の循環により上記ループ２を冷却
するため設けられる。

本発明の遅延線を形成するため上記ガイド部分
１１は、互いに順序よくロツクされて取付けられ
る。上記ロツド４は上記頂部１と同様に互いに平
行せしめられる。本組立体は溶接により真空に耐
えるようなされている。

上記組立体の一例が第２図に縦断面図として示
されている。この組立体は第１図に示されたもの
とほゞ同様な構造の多数のセルよりなり、これら
は同一参照番号１０で示される。本組立体はその
中での電子ビームの伝導軸O_zに沿つて左方から
右方へ３つの区間、、からなつている。こ
れらの各区間中では遅延線のピツチＬは一定であ
るが、異なる区間中での上記ピツチＬは異なつて
いる。ある１区間のピツチＬはそのセルの厚さに
等しい。

本発明により上記ピツチＬは、各セル中での支
持用ロツド−リング組立体の厚さあるいは上記リ
ングと短絡回路との間の距離のようなセル構成成
分の寸法を変えることにより変化せしめられる。

遅延線中での上記ピツチは上述の方法により一
定の法則により連続的に漸次変化せしめられる。
この遅延線に沿つて伝搬せしめられる電磁波に対
し与えられる遅延量は、上記ピツチと逆方向に変
化せしめられる。

第２図において、遅延線は異なるピツチを有す
る３つの区間より構成され、各区間中でのピツチ
の値は一定である。これらの区間の間には図示さ
れない遅延線部分が設けられ、これら部分中では
ピツチの値はその左方の区間中でのピツチの値か
ら右方の区間中でのその値まで漸次変化せしめら
れる。なお、上記各区間の寸法的相違は、１つの
区間と次の区間との間のピツチ変化を明瞭にする
ため誇張して画かれている。上記Ｓ周波数帯用の
遅延線の場合、遅延線の長さは数十ミリであり、
１個のセルの厚さは数ミリに過ぎない。

第２図に明らかなように本遅延線のピツチは電
子銃に近い第区間のピツチと比較すると、第
区間において先づ減少せしめられ、ついで第区
間において第区間のそれよりも増大せしめられ
る。

第１図の実施例でほゞ一定である。上記リング
３および支持桿４により形成される組立体の厚さ
はｄで示される。また、上記リング３と短絡回路
２との間の距離は第２図にd′で示され、支持桿
（ロツド）４の厚さは本発明の一実施例を示す第
２図中のリング３の厚さよりもはるかに大きい。

本発明により行なわれた実験の結果、他の条件
を同一に保つた場合、希望の効率の改善を得るた
めには、電子ガンから遠ざかる方向に沿う遅延線
のピツチの変化が最初減少せしめられ、ついでそ
の最終部分で増大せしめられる必要があることが
わかつた。このことは、遅延線のピツチが電子ガ
ンと反対側の最終部分において減少せしめられね
ばならぬとの従来の考え方とは反対である。ま
た、本発明による遅延線によりその効率に著しい
改善が見られるに係らず、上記電子ビーム中の電
子速度の偏差は遅延線の最終区間において禁止的
に増大しないことがわかつた。

そのピツチが当初のピツチ、すなわち区間の
ピツチと比べて＋９％も変化せしめられる極端な
場合についての実験の結果、その効率が50％にも
増大することがわかつた。こゝに、効率なる語は
進行管に加えられる連続した電力に対するこの管
の出力側からえられる高周波出力の比を云う。本
発明の範囲内でこのピツチ変化は上記当初のピツ
チの数百分から１から当初ピツチの数倍にまで及
ぶ。

前に記載したように、本発明による遅延線のピ
ツチ変化は２つの方法により達成しえられる。そ
の１つは、上記リングとその支持部材よりなる組
立体３−４の厚さを変えるにあり、他方はリング
３と短絡回転２との間の距離を変化するにある。
前者の方法はピツチをより有効に変化し得ると共
に電子ビームと遅延線との間の結合インピーダン
スに影響をほとんど与えない利点がある。

本発明による遅延線により得られる効果の改善
は、上記結合インピーダンスにより更に増大せし
められる。

本発明による配列において、遅延線の最終部分
中におけるピツチの増大はその部分の結合インピ
ーダンスの減少とは比較にならない程度であり、
従つて計算による電子速度の偏差は減少せしめら
れる。

これにより電子ビームの収束は容易となり、ビ
ームの伝送係数は改善される。遅延線に沿う電子
損失は減少せしめられ、このためビームの利用効
率は改善され、他の条件が同一の場合、進行波管
の出力よりえられる高周波勢力の平均値は高めら
れる。

さらに、各セルのピツチを増大するためそのセ
ルを大型とすることにより、そのセルの位置にお
ける熱インピーダンスは減少せしめられ、それに
より熱放散が増大せしめられ、これによりその有
利性は倍加される。

最後に、低結合インピーダンスは一般に無偏差
構造、すなわち広い通過帯域と関連せしめらる。
かくて、本発明による進行波管効率を改善する配
列はより広い帯域幅を生じ、このことはよく知ら
れるように進行波管に必要な性質の１つをなして
いる。

ピツチの変化と同時に、セル中の種々の変形に
より上記結合インピーダンスが減少せしめられ
る。すなわち、リング３の厚さａの増大（単一リ
ングから複数リングに変える）、リング支持用ロ
ツド４の幅ｂの増大、および頂部１の幅ｃの増大
により結合インピーダンスは減少せしめられる。

上記頂部にはまた角栓、すなわち段付縁が設け
られていてもよく、これにより上記インピーダン
スが1/3または1/4に減少される。

本発明による可変ピツチ遅延線は、その構造を
複雑にすることなく種々の改善が得られる。

遅延線を構成するセルの特性を変えるための本
発明による種々の配列が記述された。これらの配
列は本発明の範囲内で種々に組合し使用されうる
ことは明らかである。

本発明は上述された実施例に限定されるもので
はなく、頂部とリングとをもつたすべての型の遅
延線に適用しえられる。すなわち上記実施例と異
なる複数の頂部をもち、それらがリングを支持す
る支持用ロツドの間の空隙中に設けられるものに
も適用できる。それはまた図示されたような円形
断面以外の断面をもつた導波管にも適用し得、一
般に図示されたものに基づきその道の熟練者に取
つて明らかなすべての変形をその中に含む。

本発明による遅延線の記載に用いられた第２図
は、またこの線と共に構成される進行波管をも示
しており、この管は参照数字２０で示される３つ
の区間、、よりなつている。この管は集
電々極２２および電子銃を含む絶縁端部２３によ
りその両端が封止される金属製エンベロープ２１
をもつている。上記電子銃は陰極２４、加熱フイ
ラメント２５、フオーカス電極２６、および加速
電極２７をもつている。電源電圧２８の印加によ
り、電子ビーム２９が陰極２４より放出されその
輪郭が点線で示されている。上記遅延線はこの増
幅器として作用する進行波管の入力および出力回
路とアンテナ３０および３１により結合する。第
２図中数字３２はセル１０の真空封止組立体をう
るため接合部分を示す。図を簡単にするため各区
間に少い数のセルのみが示されたが、実際は各区
間は数十個のセルからなつている。

本発明の遅延線を具えた進行波管は波形率60で
25マイクロセカンドのパルス形状を有する
600kWのピーク電力と17Aのビーム強度に対し
て、３ギガヘルツでピーク300kWの高周波出力
を与えた。上記遅延線は約100個のセルをもつて
いた。

本発明は一般に広い通過帯域とマイクロ波領
域、特に糎波領域での高効率とを具備する高出力
レベルをうるため適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遅延線を構成するセルの
全体を示す透視図、第２図は本発明による遅延線
と組合された進行波管の断面図である。 １……金属製頂部、２……短絡回路またはルー
プ、３……金属リング、４……支持桿（ロツド）、
１０……セル、１１……ガイド部分、２０……遅
延線区間、２１……エンベロープ、２２……集電
電極、２３……絶縁端部、２４……陰極、２５…
…フイラメント、２６……収束電極、２７……加
速電極、２８……電源、２９……電子ビーム、３
０，３１……アンテナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 夫々が導波管部分の断面の一部分を占
   め、かつ導波管部分の中心からある距離にある
   上記部分の周の１部分に亘つて延びる上記導波
   管部分の厚さと等しい厚さをもつた複数の頂部
   またはカバーよりなる金属製導波管部分と、 ｂ 上記頂部またはカバー間の自由間隙中にある
   支持桿により上記導波管部分の壁に固定された
   同軸の金属製リングと、 ｃ 上記導波管部分の一面上で上記頂部と接触せ
   しめられ、それらを短絡する回路を構成する金
   属導体と、 よりなる互いに連結された複数のセルよりなり、
   これらセルの組立体は均一な断面の導波管を構成
   し、この断面中で上記頂部および支持桿は夫々一
   線上に配置され、かつこれらセルよりなる進行波
   管中の電子ビームのまわりに延びるようになさ
   れ、ある与えられた導波管の断面に対し上記セル
   は、上記断面内でのそれらの寸法の内少くも１つ
   の寸法を増大または縮少することによりえられる
   異なる寸法を有する進行波管の可変ピツチ遅延
   線。 ２ 上記寸法の変化が上記リングと短絡回路との
   間の距離の変化である特許請求の範囲第１項記載
   の遅延線。 ３ 上記寸法の変化が、すべて同一の厚さをもつ
   た上記リングとその支持桿との厚さの変化である
   特許請求の範囲第１項記載の遅延線。 ４ 上記寸法の変化が上記リングの厚さの変化で
   ある特許請求の範囲第１項記載の遅延線。 ５ 上記寸法の変化が上記頂部がその中で延びる
   上記断面の周りの１区間の変化である特許請求の
   範囲第１項記載の遅延線。 ６ 上記寸法の変化が上記頂部間の支持桿により
   占められる幅の変化である特許請求の範囲第１項
   記載の遅延線。 ７ 上記導波管部分が円形断面を有し、上記リン
   グが円形になされ、上記頂部および支持桿の双方
   が円形リングの１部の形状に形成され、上記短絡
   回路が円形のループに構成される特許請求の範囲
   第１項記載の遅延線。 ８ 上記電子ビームの１部に亘つて順次設けられ
   る３つの区間よりなり、それら区間は互いに異る
   ピツチを有するが同一区間内では同一のピツチを
   有し、第２の区間は第１の区間より小さなピツチ
   を、第３の区間は第１の区間よりも大きいピツチ
   を有し、２つの隣接する区間はそれらのピツチを
   逐次結合する一連のセルにより最適状態に距てら
   れている特許請求の範囲第１項記載の可変ピツチ
   遅延線。 ９ 電子ビームを作りそれらをコレクタにまで導
   びく装置と上記ビームの通路に沿つて設けられた
   遅延線とを有し、この遅延線に沿つて上記ビーム
   と動作的に関連せしめられる電磁波が伝送され、
   上記遅延線が特許請求の範囲第８項に記載された
   構造を有する、特に増幅器として動作する進行波
   管。