JPH0232731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は共振空胴をもつマイクロ波管の改良
に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 一般に共振空胴、および電子ビームを使用して
マイクロ波の増幅、発振を行わせる代表的な管種
に、直進形クライストロンや進行波管あるいはジ
ヤイロトロンなどがある。 例えば直進形大電力クライストロンは、電子銃
と、入力空胴、中間空胴、出力空胴をドリフト管
で連結した電子作用部と、コレクタとで構成し、
電子銃で発射した電子ビームを入力空胴に導入さ
れた入力信号で速度変調し、中間空胴およびドリ
フト管で徐々に密度変調に変え、その密度変調さ
れた電子ビームが出力空胴のギヤツプを通過する
ことにより出力空胴から増幅されたマイクロ波を
得るもので、この際用済となつた電子ビームはコ
レクタに捕集される。 このようなマイクロ波管においては、入力空胴
に励振信号を加えるための高周波結合器を設ける
必要があり、また中間空胴には外部の高周波吸収
体を電気的に接続して空胴のＱを調整するため高
周波結合器を設ける必要がある。また出力空胴に
は比較的小電力の場合、同軸導波管を結合する場
合がある。そしてこのような空胴と外部回路とを
結合する高周波結合器の構造として、その結合を
可変とする場合が少なくない。 従来の結合度可変形の高周波結合器は、空胴内
に挿入した結合用ループを回転させるようにした
ものが一般的である。しかし回転させる構造の結
合器は、その付近が真空領域内に置かれるものの
場合は構造が複雑となるため採用し難い。また、
結合度の可変範囲もあまり大きくできない傾向が
ある。 〔発明の目的〕 この発明の目的は、真空に保たれる共振空胴に
対して結合度の可変範囲が広く、且つ安定な高周
波結合特性を得ることができる高周波結合器を有
するマイクロ波管を提供するものである。 〔発明の概要〕 この発明は、内部が真空に保たれる共振空胴の
空胴型の一部に結合孔を穿設し、その外方にベロ
ーズおよびフランジをとりつけて真空の内部空間
をつくり、この内部空間に同軸線路を挿入しこれ
を上記フランジに支持させ、同軸線路の内方端に
結合用ループをとりつけてこれを結合孔から空胴
内に挿入し、その挿入度合を上記フランジの進退
又は回動により可変としたものである。これによ
つて結合度の可変範囲を広くすることができ、ま
た同軸線路を用いることにより外部回路との結合
特性の安定化を得ることができる。 〔発明の実施例〕 この発明を出力１メガワツト（MW）級の超大
電力直進形クライストロン装置に実施した例の概
略を第１図により説明する。このクライストロン
装置は、電子銃部１１、高周波増幅部１２、出力
導波管部１３、およびコレクタ部１４を有する管
本体と、上記電子銃部が収納され電源が接続され
る絶縁油充填タンク１５、高周波増幅部のまわり
に配置される集束磁石装置１６、コレクタのまわ
りにとりつけられた蒸発冷却用ボイラ１７とが組
み合わされてなる。 電子銃部１１は凹面状の電子放射カソード１
８、第１アノード１９、第２アノード２０を有し
てなり、絶縁筒２１ａ，２１ｂで真空気密が保た
れ、図の下端部に金属排気管２２が設けられてな
る。そしてフイラメント、カソード端子２３，２
４および第１アノード端子１９ａを介して電源が
接続されるようになつている。これらはタンク内
の絶縁油中に入れられて動作させられる。高周波
増幅部１２は、電子ビームの上流側から高周波入
力用共振空胴である第１空胴２５、第２空胴２
６、第３空胴２７、第４空胴２８、第５空胴２９
および出力空胴である第６空胴３０が縦列に配置
され、それらが各々ドリフト管３１，３１…によ
り連結されてなる。各空胴には同調周波数可変用
の容量板をもつチユーナ３２，３２…が設けられ
ており、これらは管軸に平行に延びる駆動軸３
３，３３…によりコレクタ側ポールピース３４の
上部に設けられた駆動体および適当なギヤ機構で
駆動される。第１空胴２５には結合度をギヤによ
り調整しうる可変入力高周波結合部３６が設けら
れている。第２空胴２６には同様に可変高周波結
合部３７が設けられ、これに図示しない外部高周
波吸収器が接続される。なお入力空胴の下方の第
２アノードにはカソード側ポールピース３８が一
体的に連結されている。第４空胴と第５空胴との
間のドリフト管部分には、その上下の各空胴およ
びドリフト管の軸を微調整するための軸調整装置
３９が設けられている。そして出力空胴３０には
折り曲げデーパ導波管４０が結合され、これはコ
レクタ側ポールピース３４部分を貫通してこれと
コレクタ、ボイラとの間の空間から横方向に延長
されて真空気密を保つ誘電体板４１を有する出力
導波管部１３と一体化されている。集束磁石装置
１６はヨーク４２と、その内側に設けられた複数
の電磁石コイル４３，４３…とを有し、両ポール
ピース３４，３８に磁気的に接続されている。な
お高周波増幅部１２は円筒状カバー４４により覆
われ、その外側に磁石装置が配置される。コレク
タ部１４はほゞ円錘状に形成され、その外周は凹
凸に形成されている。このコレクタ部を囲こむボ
イラ１７は下方に導水口４５が設けられ、上部に
排水口４６が設けられ、そして天井部分には蒸気
の排出口４７が形成されている。排水口４６の内
側にはコレクタ部１４の先端よりも所定の高さま
で常に水が充填されるように排水管４８の開口端
が突設されている。なお各ドリフト管、各空胴外
壁、コレクタ底部、コレクタ側ポールピース部分
および出力導波管部は強制水冷されるようになつ
ている。 さて、上記のような多空胴大電力クライストロ
ンを広帯域に調整する場合について説明する。上
述のように中間空胴である第２空胴２６に外部負
荷を接続して空胴のＱを調整し、また各空胴の共
振周波数を互いにずらして帯域幅を調整して帯域
内の平担度を調整する（スタガー同調）。そして、
出力空胴３０のＱは出力変換効率の面から最適値
が決定されるので、帯域調整のために可変とはし
ない。又、出力空胴寄りの１個またはそれ以上の
中間空胴もＱが高い方が出力変換効率が高くなる
ので、無負荷としている。従つて、Ｑ可変とする
のは、入力空胴及び入力空胴寄りの中間空胴であ
る。 第２図は各空胴の結合度を調整して得ている周
波数帯域特性図を例示している。横軸上に記して
ある番号(1)〜(6)は入力空胴１から出力空胴６まで
の空胴を示し、その位置は空胴の同調周波数設定
値をあらわしている。Δfは３dB帯域幅をあらわ
している。 次に可変高周波結合器の構造について説明す
る。なお入力空胴２５の場合について説明し、中
間空胴２６の場合についてはその結合孔および結
合用ループの大きさがやゝ小さい寸法になつてい
るのみ異なつているので他の部分に関しての記述
は省略する。 第３図乃至第５図に示す実施例は、次の構造を
なしている。第１空胴（入力空胴）２５には、チ
ユーナ３２に対向して可変入力結合部６が設けら
れている。即ち、第１空胴２５の空胴壁５０には
空胴の軸方向に細長い結合孔５６が穿設されてい
る。この結合孔５６内を非接触で通過するよう
に、第１空胴２５内には略ロ字形に折曲げた結合
用ループ５７が配設されている。この結合用ルー
プ５７の一端は高周波同軸端子５８（以下、単に
RF端子と記す）と一体の同軸線路５８ｃの内導
体５８ａの内方端に固着され、他端は外導体５８
ｂの内方端に固着され、内導体５８ａと外導体５
８ｂは同軸でセラミツク体５９で絶縁的に気密封
止されており、外導体５８ｂはRF端子取付用フ
ランジ６０に気密に固着され機械的に保持されて
いる。このフランジ６０は導電体製真空ベローズ
６１を介して上記空胴壁５０に取付けられてい
る。従つて、フランジ６０、RF端子５８、ベロ
ーズ６１により囲まれた所は空胴２５内と同様に
真空の内部空間６２となつている。そしてこの内
部空間６２に同軸線路５８ｃが挿入されている。 このようにRF端子取付用フランジ６０にはRF
端子５８および同軸線路５８ｃ、結合用ループ５
７が固定されており、RF端子取付用フランジ６
０はベローズ６１を介して空胴壁５０に取付けら
れ真空気密に保たれているが、管軸と直角方向へ
は矢印Ｐの如く移動できる。従つて、フランジ６
０を管軸方向へ近づければ、第１空胴２５内での
結合用ループ５７の有効面積（ループ幅WXルー
プ挿入量ｌ）は大きくなり、結合は大きくなる。
反対に遠ざければ、結合は小さくなる。結合孔５
６は結合用ループ５７とこれに接続された同軸線
路５８ｃとがともに非接触で通過移動できる範囲
でなるべく小さい寸法に形成されている。したが
つて同軸線路５８ｃの内方端も空胴２５内に挿入
できる寸法となつている。また逆に空間６２は結
合用ループ５７の大部分が納まる範囲の大きさを
有しており、ループが結合孔からこの空間内に引
き出されたとき結合度は最低となる。 尚、第１空胴２５には、可変入力結合部３６に
対向してＣ可変形チユーナ３２が設けられてい
る。即ち、結合用ループ５７に対向して容量調整
板４９が配設され、この容量調整板４９は高さが
ドリフト管３１の間隔よりも僅か大きいので、円
弧状に形成されている。そして、この容量調整板
４９は空胴壁５０を貫通した移動自在の容量調整
板支持棒５１の一端に固着され、この支持棒５１
の他端は気密部材を兼ねる支持体５２に固着され
ている。この支持体５２はベローズ５３を介して
空胴壁５０に気密に接続され、更に支持体５２に
はフレーム５４を貫通して調整用ネジ棒５５が螺
合されている。このように上記容量調整板４９、
容量調整板支持棒５１、支持体５２、ベローズ５
３、調整用ネジ棒５５によりチユーナ３２が構成
されている。そして、調整用ネジ棒５５が回転す
ると、上記容量調整支持棒５１は軸心に向つて移
動し、従つて容量調整板４９も第１空胴２５の径
方向に移動する。 なお、容量調整板を第４図に点線４９ａ，４９
ｂの如く結合用ループ５７の左右両側に対称的に
配置し、一体的に挿入、後退しうるように設けて
もよい。これによつて空胴内の電磁界モードの対
称性が保たれ、且つ同調可変範囲は一層大きくで
きる。 〔発明の効果〕 この発明によれば、第１空胴２５内の高周波磁
界に対する結合用ループ５７を第１空胴２５に挿
入する量を可変とすることにより結合量を可変と
しているので、結合度の可変範囲を大きくとるこ
とができる。とくに空胴の結合孔の外方にベロー
ズおよびフランジにより空間を設けてここに進退
可能な同軸線路を設け、結合用ループを一体的に
進退可能に設けているので一層結合度の可変範囲
が広くなる。そして一定長の同軸線路を有してい
るので可変によつても外部回路との特性変換が乱
れることがない。しかもこれらは真空領域内に置
かれるので、高周波放電を起こす危険が少なく、
比較的高電力用にも適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略縦断面
図、第２図はその特性図、第３図はその要部縦断
面図、第４図はその横断面図、第５図は第４図の
５―５における要部側面図、 １２…高周波増幅部、２５…第１空胴、３１…
ドリフト管、３６…可変入力結合部、５０…空胴
壁、５６…結合孔、５７…結合用ループ、５８…
RF端子、５８ａ…内導体、５８ｂ…外導体、５
８ｃ…同軸線路、６０…RF端子取付用フランジ、
６１…ベローズ、６２…真空空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部が真空に保たれる共振空胴と、この空胴
   を形成する空胴壁の一部に穿設された結合孔と、
   この結合孔を空胴外で真空気密に閉じるように空
   胴壁に気密接合された略円筒状の導電体製ベロー
   ズと、このベローズの開口部に気密接続されたフ
   ランジと、このフランジを気密を保つて貫通配設
   された同軸線路と、この同軸線路の上記空胴側端
   部に接続された結合ループとを具備し、上記結合
   ループおよび同軸線路を介して空胴に外部負荷回
   路が接続されるとともに上記ループを機械的に動
   かして結合度を変え得る構成のマイクロ波管にお
   いて、 上記結合ループ、同軸線路およびフランジは、
   上記同軸線路の軸方向に平行な方向に進退可能に
   構成されるとともに、 上記略円筒状ベローズは、その内部空間に上記
   結合ループの大部分を収納できる大きさを有し、 さらに上記結合孔は、上記ベローズの内径寸法
   よりも小さく且つ上記結合ループおよび該ループ
   が接続された上記同軸線路の内方端部のみが非接
   触で通過し得る形状および寸法に形成されてなる
   ことを特徴とするマイクロ波管。