JPH02183939A

JPH02183939A - マイクロ波管の真空気密窓及びこの窓を備える進行波管

Info

Publication number: JPH02183939A
Application number: JP1287761A
Authority: JP
Inventors: Jacques Tikes; ジャック　ティク; Le Fur Joel; ジョエル　ル　フュール; Pierre Nugues; ピエール　ニュゲ
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-11-04
Publication date: 1990-07-18
Also published as: FR2638891A1; US5004952A; EP0368729A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、進行波管用真空気密窓に関するものである。

本発明による真空気密窓は、遅延線のケーシングと同軸
関係に遅延線のチャンバと一体化されているという特徴
を有する。本発明による真空気密窓は、円筒形であり、
進行波管（ＴＷＴ）の少なくとも一方の端部と遅延線と
の間に配置されて、電子ビームが通過する最小の容積内
だけを真空に維持すればよいようにすることができる。

従来の技術進行波管は、第１の端部に電子銃すなわち電子ビーム源
を有する筒状のマイクロ波装置である。

適切に収束された電子ビームは遅延線を通過する。

遅延線において、金属へリックスが誘電性ロンドによっ
て中心の位置に保持されている。電子ビームは、遅延線
から出ると、アースに接続されたコレクタによって吸収
される。

進行波管は、例えば、同軸線を介してヘリックスの第１
の端部に印加されるマイクロ波信号を増幅する増幅器で
ある。マイクロ波信号と電子ビームとの相互作用によっ
て、電子は減速させられ、マイクロ波信号は増幅されて
、例えば導波管によってヘリックスの第２の端部から回
収される。従って、進行波管には、２つの外部伝送回路
がある。

従来技術では、進行波管は、管を真空気密に維持する窓
を備える外部伝送回路に接続されている。

発明が解決しようとする課題従って、「真空状態」にある部分は、進行波管自体だけ
でなく、窓までの外部伝送回路の部分も含んでいる。窓
までの外部伝送回路の部分は、進行波管の動作には不必
要である。これらの窓は、負荷回路に接続されると、物
理的な応力を受ける。

この応力は、恒久的である場合もあり、最悪の場合は、
真空漏れが起きることがある。また、これらの窓によっ
て、進行波管の占有空間がかなり大きなものとなってい
る。

課題を解決するための手段本発明によれば、セラミック管で構成される窓を進行波
管自体に設け、高周波入力回路及び高周波出力回路すな
わち両方の外部伝送回路は、その窓を介して進行波管に
結合する。この窓は、遅延線並びに電子銃及び／または
コレクタのケーシングにろう付けされており、従って、
進行波管の真空下に維持される部分は電子銃からコレク
タまでの筒状部分に限定される。すなわち、外部回路に
対応する付随の空間は、もはや真空ではない。

遅延線と同軸関係にある１つもしくは複数のセラミック
窓を介してエネルギーを放射するアンテナによって、外
部回路と進行波管のへリックスとの間でエネルギーが伝
達される。これらのアンテナは、ヘリックスの端部には
んだ付けされており、窓の一体構成部品となっている。

詳述するならば、電子ビーム源と円筒状の「遅延線」と
呼ばれる集束装置と電子コレクタとによって形成された
真空部分と、遅延線を通過する電子ビームと相互作用す
るマイクロ波を伝送する少なくとも１つの外部伝送回路
とを備えるマイクロ波管のための真空気密窓であって、
この真空気密窓が、円筒形であり、遅延線を内蔵するチ
ャンバと同軸関係に、ろう付けによって該チャンバと一
体化されており、上記窓はマイクロ波透過性のセラミッ
ク材料によって形成されていることを特徴とする真空気
密窓が本発明により提供される。

本発明を高出力進行波管に適用した実施例についての以
下の添付図面を参照しての説明から、本発明は明らかに
なろう。

実施例その形状（同軸線を備えるかもしくは導波管を備えるか
〉により、そして、出力されるパワーによって、高出力
進行波管は、導波前当たり高周波出力を１つだけ備えるならば単一の
窓を備え、もしくは、 −２つの導波管もしくは１つの導波管と管の内部空間と
同軸関係にある１つの同軸線を備えるならば２つの窓を
備え、この窓によって、真空状態にある回路から導波管
もしくは同軸線を分離させるのが好ましい。

しかし、本発明の説明を簡単にするために、本発明の範
囲内で、進行波管は、本発明による２つの窓と、同軸線
による１つの高周波入力と、導波管による１つの高周波
出力とを備えるものと仮定して説明する。

また、本発明は、第１図に図示した標準的な進行波管の
構造をあらかじめ説明してから説明した方が容易に理解
できるだろう。

進行波管は、遅延線ｌと呼ばれる管状の中央部を備える
。

進行波管の第１の端部は、電子ビームを放出する電子ビ
ーム源すなわち電子銃２である。電子ビームは、アース
に接続されたコレクタ３によって管の第２の端部で回収
される。

遅延線１自体は、管、すなわち、チャンバ４に設けられ
、その内部には金属のらせんコイルであるヘリックス５
が誘電体ロッド６によって中心位置に保持されている。

この遅延線ｌの拡大図である第２図及び第３図に、これ
らの部分を判りやすく図示した。

チャンバ４の外側は、環状磁石（図示せず）を中心に置
いている複数の円環体７と複数の磁極片８とを支持して
いる。この装置は、電子ビーム源２によって放出された
電子ビームを集束させるために使用される。

マイクロ波信号は、電子ビーム源側では、例えば、高周
波入力と呼ばれる同軸線９を介して、ヘリックス５の第
１の端部に印加される。増幅された信号は、コレクタの
側で、高周波出力と呼ばれる導波管１０によって、ヘリ
ックス５の第２の端部で回収される。この導波管内では
、リッジ部分１１が、ヘリックス５にはんだ付けされて
おり、アンテナとして働く。高周波入力は入力窓１２を
備え、高周波出力は出力窓１３を備える。

進行波管の真空気密性は、外部伝送回路の端部に配回さ
れた、これらの２つのマイクロ波窓によって確保されて
いる。これらの窓は、従来技術で周知のように、組み合
わされた外部回路の種類に応じて、同軸型か、例えば、
「ピルボックス（Ｐ　ｉ　ｌ　１ＢＯＸ）　Ｊ型である
。

同軸型窓は特に壊れやすく、一方、「ピルボックス」型
窓がコストが高いことが知られている。

遅延線と２つの外部伝送回路の接合は、トムソンーセー
エスエフ（ＴＨＯＭＳＯＮ　−Ｃ３Ｆ）によって出願さ
れた２つのフランス国特許第８０−１４，３５１号及び
第８６−１７．８７９号に記載されている。

本発明が解決した問題は、高周波入力と高周波出力の内
部空間１４及び１５に関する。これらの空間（特に、導
波管がある空間）はかなり大きくなり、その内部を真空
を維持しなければならない。

本発明によって、進行波管の動作のために必要な部分だ
けを真空状態に維持することができ、また、外部伝送回
路に形成された窓が不必要になる。

本発明は、マイクロ波窓を遅延線１のチャンバ４と一体
化することからなる。このような窓を形成するのは、極
めて容易である。すなわち、例えば、誘電体製の中空の
円筒体を、その一方の端部でヘリツタスチャンバ４にろ
う付けし、もう一方の端部でコレクタ３または電子ビー
ム源２のケーシングにろう付けする。このようにして、
真空は、電子ビーム源２とチャンバ４の内部とコレクタ
３とからなる空間に限定される。

その結果、以下の利点が生じる。

一真空下に置かれるべき外部回路の空間がなくなるので
、真空を得るのが容易になる。

−真空漏れの危険性が少なくなる。

−負荷回路との接続に固有の物理的応力は、真空気密手
段に伝わらないので、進行波管の真空気密性にいかなる
影響も及ぼさなくなる。

−占有空間が大きく減少される。

本発明による２つの窓を備える進行波管の遅延線の両端
部を第８図に図示し、その第８図の理解を容易にするよ
うに、本発明による窓の詳細を第４図から第７図に図示
した。

第４図は、遅延線１の一方の端部の外観図と軸方向端面
図である。ただし、電子ビーム集束装置（７及び８）は
、省略した。チャンバ４は、少なくとも１つの端部に窓
を受けることができる隙間１６を備えるように加工され
ている。さらに、チャンバ４をその厚さ方向に貫通する
開口部１７によって、ヘリックス５を外部伝送回路と接
触させることができる。

第５図は、第４図の断面図であるが、見易くするために
、９０度回転させたものである。窓を通して放射するこ
とができるアンテナは、金属製のストリップ１８によっ
て形成されている。このストリップ１８は、ヘリックス
５の端部に参照番号１９で示す点でろう付けされており
、更に、金属製のシリンダ２０に直角に結合されている
。このシリンダ２０は、チャンバ４に嵌合され、隙間１
６でこのチャンバにろう付けされている。もちろん、ス
トリップ１８は、開口部１７を介してヘリックス５まで
入り込んでいる。

第６図には、窓自体を図示した。この窓は、誘電体製の
中空の円筒体２１であって、その両端には、金属の可撓
性のリング２２及び２３がそれぞれろう付けされている
。窓の構成材料はそれ自体公知であり、ピルボックス窓
を形成する材料の中から選択することができる。

例えばセラミック製の円筒体２１と２つの可撓性のリン
グ２２及び２３とによって構成された組立体の軸に沿っ
た長さは、遅延線のチャンバ４に形成された隙間１６の
長さより大きい。従って、窓の少なくとも一部分は、遅
延線から外側に延びている。

これによって、窓を電子ビーム源もしくはコレクタの組
立体にろう付けすることができる。

誘電体製の円筒体２１とリング２２及び２３との共通の
内径は、シリンダ２０の外径に一致する。従って、第７
図る示すように、円筒体２１とリング２２及び２３とか
らなる組立体は、チャンバ４のシリンダの隙間１６の基
部に嵌め込まれる。このとき、嵌め込まれていない可撓
性リング２３は、高周波入力の場合は電子銃のチャンバ
に、高周波出力の場合はコレクタに接続するためのもの
である。

また、窓２１の外径は、へ’Ｊ　ンクス５のチャンバ４
の外径より僅かに小さい。従って、この装置を集束装置
に挿入した時、摩擦を防ぐことができる。

これは、摩擦で擦り取られた金属滓が誘電体製円筒体に
付着して、この装置の電気特性を恒久的に変化させてし
まうことがあるからである。

第８図は、本発明による２つの窓を備える進行波管遅延
線の両端部を図示したものである。電子ビーム源側の端
部（図面では向かって右）には、同軸線２４に設けた高
周波入力を備え、コレクタ側の端部（図面では向かって
左）には導波管２５に設けた高周波出力を備える。第７
図では未使用の可撓性のリング２３は、各々、遅延線１
と同軸関係にある電子ビーム源組立体２６もしくはコレ
クタ組立体２７にろう付けされている。

従って、真空部分は、電子ビームのための部品、すなわ
ち電子銃（放出）、遅延線（マイクロ波の軌道を構成し
てマイクロ波と相互作用する）及びコレクタ（電子ビー
ムの回収用）の部分だけになるので、最小になる。

その結果、真空を得るのがより容易となり、真空漏れの
危険性はかなり減少される。従来技術では、外部伝送回
路は、高い応力を受ける窓を備え、この窓は同軸線の場
合は一体化されている。そのため、マイクロ波を伝搬す
る、もしくは、回収する回路に接続すると、真空漏れの
危険が伴う。これらの危険性によって、同軸型の窓では
更に「壊れやすく」なる。これに対して、本発明による
遅延線と一体化された窓では、この欠点はもはや存在し
ない。

最後のろう付けの前に、真空気密「遅延線及び窓」装置
は、第７図に図示したように、集束装置及び外部伝送回
路から完全に独立していることに注意されたい。

従って、真空気密「遅延線」組立体と、集束装置と外部
伝送回路によって構成される組立体とは、別々にろう付
けすることができ、その結果、ヘリックスが装着された
真空気密組立体を位置決めした後に装置全体を検査する
ことができる。

何か欠陥がある場合は、その欠陥のある組立体をとり換
える。最後のろう付けは、この検査の後に行う。

第８図から分かるように、組立完了後において、窓２１
の直径は遅延線のチャンバ４のハウジングの直径より僅
かに小さい。従って、摩擦による金属滓が生じた場合は
、その金属滓による劣化を防ぐことができる。

本発明によるマイクロ波窓は、アンテナ効果によって作
動する。ヘリックス５の１つの端部をそのチャンバに接
続する金属製ストリフプ１８は、金属シリンダ２０に接
続されている。この金属シリンダは、円筒状の窓２１を
介した放射によって、高周波人力に対応する外部回路の
場合にはエネルギーを受け、高周波出力に対応する外部
回路の場合にはエネルギーを伝送する。

また、反射もしくは不整合の２つの公知の原因、すなわ
ち、ヘリックス／外部回路結合と窓は、本発明によって
幾何学的に１つにされる。従って、反射が起きる可能性
がある原因は１つしかない。

そのため、高周波特性が向上する可能性がある。

外部入力回路として同軸線を、外部出力回路として導波
管ＷＲ３４を使用して、本発明による窓を備える進行波
管を、２２〜２３ＧＨｚの周波数帯で、測定した。

円筒状の窓２１の壁の厚さは０．３５ｍｍであり、窓の
半径とヘリツタスチャンバの半径との差は０．０５ｍｍ
である。

得られた誘電特性は、選択した中心周波数に対して１５
％の周波数帯域で、最大定在波比１．３に対応していた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術による進行波管の断面図であり、第
２図及び第３図は、従来技術による進行波管の遅延線の
縦断面図及び横断面図であり、第４図及び第５図は、本
発明に従って変更したヘリツタスチャンバの縦断面図及
び横断面図であり、第６図は、本発明による真空気密窓
の断面図であり、第７図は、本発明による窓のヘリツタ
スチャンバの端部への装着状態を図示する断面図であり
、第８図は、本発明による進行波管の遅延線の両端部の
断面図である。（主な参照番号）ｌ・・・遅延線３・・・コレクタ５・・・ヘリックス７・・・円環体９・・・同軸線１１・・・リッジ１３・・・出力窓１６・・・隙間１８・・・金属ストリップ２０・・・金属シリンダ２１・・・誘電体製円筒体２２．２３・・・金属リング　２４・・・同軸線２５・
・・導波管２６・・・電子ビーム源組立体２７・・・コレクタ組立体２・・・電子銃４・・・チャンバ６・・・誘電体ロッド８・・・磁極片ＩＯ・・・導波管１２・・・入力窓１４．１５・・・空間１７・・・開口部１９・・・ろう付は点

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子ビーム源と円筒状の遅延線と電子コレクタと
によって形成された真空部分と、上記遅延線を通過する
電子ビームと相互作用するマイクロ波を伝送する少なく
とも１つの外部伝送回路とを備えるマイクロ波管の真空
気密窓であって、該真空気密窓は、円筒状であり、上記
遅延線を内蔵するチャンバと同軸関係に、ろう付けによ
って該チャンバと一体化されており、上記真空気密窓は
マイクロ波透過性のセラミック材料によって形成されて
いることを特徴とする真空気密窓。
（２）円筒状の上記真空気密窓の端部の各々に金属製の
可撓性リングが設けられ、第１のリングは上記遅延線の
上記チャンバにろう付けされ、第２のリングは上記遅延
線と同軸関係にある上記電子ビーム源もしくはコレクタ
の組立体にろう付けされていることを特徴とする請求項
１に記載の真空気密窓。
（３）上記真空気密窓は、上記遅延線の上記チャンバ内
に形成された隙間により該チャンバと一体化されており
、上記隙間の長さは上記の２つの可撓性リングを備える
上記真空気密窓の長さより小さいことを特徴とする請求
項１に記載の真空気密窓。
（４）上記真空気密窓を介して放射するマイクロ波伝送
アンテナを備え、該アンテナは、上記チャンバに形成さ
れた隙間にはめ込まれた金属製シリンダに直角に接続さ
れている金属製ストリップで形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の真空気密窓。
（５）上記金属製ストリップは、上記チャンバを厚さ方
向に貫通する開口部を介して上記遅延線に入り込んでい
ることを特徴とする請求項４に記載の真空気密窓。
（６）請求項１から５のいずれか１項に記載の真空気密
窓を少なくとも１つ備えることを特徴とする進行波管。
（７）複数のセラミック支持体によって、上記遅延線の
中心に支持されている金属ヘリックスを備え、上記の少
なくとも１つの真空気密窓の金属製ストリップが該ヘリ
ックスの端部の１つにろう付けされていることを特徴と
する請求項６に記載の進行波管。
（８）上記真空気密窓の外径は、上記遅延線の外径より
小さいことを特徴とする請求項６に記載の進行波管。
（９）上記真空気密窓は、上記真空部分と異なる圧力に
ある少なくとも１つの外部真空回路、同軸線もしくは導
波管から上記真空部分を分離していることを特徴とする
請求項６に記載の導波管。