JPH0371533A - 少なくとも１つの軸状部品が同軸関係にエンベロプ中に冷間はめあいされたマイクロ波管 - Google Patents

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、冷間はめあいにより同軸関係にあるエンベロ
プに取付けられる少なくとも１つの軸状部品を備えるマ
イクロ波管に関する。

本発明は、主に進行波管の螺旋形遅延線、並びに直進相
互作用マイクロ波管の電子銃またはコレクタに適用する
ことができる。

従来の技術 進行波管は、細長い電子ビームと、増幅すべきマイクロ
波を案内するための遅延線どを相互作用させるように形
成される。この遅延線は、螺旋形をしていることが多く
、金属製である。そして、その螺旋形遅延線（以下、単
に「ヘリックス」とも称す）は、誘電体ロッド状の少な
くとも３つの誘電スペーサにより中心に保持されて、シ
ース形状の金属エンベロプ中に挿入されている。ヘリッ
クスは、数個の連続した部分により形成されることもあ
る。それらヘリックスの２つの互いに向き合う部分の端
部において、誘電体ロッド上に減衰器を設けることがで
きる。これによって、マイクロ管が発振するのを防ぐこ
とができるので、利得を高めることができる。

電子ビームは、遅延線の入力部に位置する電子銃から細
則され、遅延線の出力部に位置するコレクタに回収され
る。電子ビームを収束するように集束装置が遅延線を取
り囲んでいる。

エンベロプは、回転幻称の円筒形をしていることが多く
、また、螺旋形遅延線と同軸にある。エンベロプは、連
続した金属リングにより形成することもできる。それら
連続した金属リングは、マイクロ波管内部に真空を維持
することを可能にし、また集束装置としても作用する。

進行波管が連続モードで動作するとき、ヘリックスは非
常に加熱される。この加熱は、ヘリックスに衝突する電
子ビームの電子により放出されるパワーど、ヘリックス
からのジュール効果による損失とによるものである。こ
の加熱は、マイクロ波管の平均出力レベルに関係する。

この加熱を制限するため、第一に、ヘリックス、誘電体
ロッドならびにエンベロプについて、適切な材料を選択
し、第二に、ヘリックスと誘電体ロッドとの間及び誘電
体ロッドとエンベロプとの間に良好な接触を確保するこ
とが必要となる。

ヘリックスは、タングステンまたはモリブデンから作製
され、誘電体ロッドは窒化硼素、アルミナまたは酸化ベ
リリウム製であり、エンベロプの金属リングは鉄とステ
ンレス鋼を交互に用いて作製される。

発明が解決しようとする課題 現在、誘電体ロッドにより取り囲まれるヘリックスをエ
ンベロプ中に取り付けるのに２つの主な方法が用いられ
ている。

第一の方法は、ヘリックス／誘電体ロッドの集合体をエ
ンベロプ中に圧力嵌めするものである。

この方法は、満足できる締付けまたは固定を実現するた
めに部品寸法を非常に精密に管理する必要がある。その
誤差は極めて低く、例えば、約５〜７μｍ程度でなけれ
ばならない。

第二の方法は、よく用いられる方法であるが、エンベロ
プを加熱して膨張させた後、その中にヘリックス／誘電
体ロッドの集合体を挿入するというものである。冷却す
ると、締付けが得られる。

加熱下で、ヘリックス／誘電体ロッドの集合体の挿入を
可能にするのに必要な隙間は０．０２〜０．０３ｍｍで
ある。しか腰この方法には深刻な問題点がある。

すなわち、この方法の実施は時間がかかり、困難である
。エンベロプは約７００℃まで加熱しなければならない
。加熱操作には数時間かかり、冷却操作も同様である。

ヘリックス／誘電体口・ソド集合体を加熱されたシース
に挿入するとき、誘電体ロッド上に設けた減衰器が酸化
によって劣化する恐れがある。また、この方法でも、部
品の許容誤差が比較的厳密である必要がある。

課題を解決するための手段 本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決して
、加熱も、部品またはエンベロプの予備変形も必要とせ
ず、且つ、要求される許容誤差が従来技術より大きい、
冷間はめあいによりエンベロプ中に取り付けられる少な
くとも１つの同軸状部品を備えるマイクロ波管を提供す
ることである。

本発明によるならば、少なくとも１つの軸状部品の外側
表面と該軸状部品と同軸関係のエンベロプの内側表面と
の間に配置されたスペーサによって、前記軸状部品が前
記エンベロプ内に嵌め込まれると共に前記エンベロプの
中心に保持されているマイクロ波管であって、前記軸状
部品と前記スペーサとが第一相対半径方向位置にあると
き前記軸状部品と前記スペーサとが前記エンベロプに自
由に挿入されて、前記軸状部品と前記スペーサどが前記
第一相対半径方向位置から第二相対半径方向位置へ相対
的に回転するときに、前記軸状部品の外側表面と前記エ
ンベロプの内側表面との間に前記スペーサを締め付ける
力が生じるように、前記軸状部品の外側表面と前記エン
ベロプの内側表面との形状が決定されていることを特徴
とするマイクロ波管が提供される。

第一の態様によれば、エンベロプの内側表面には、半径
が次第に小さくなる円筒状扇形部分が連続して形成され
る。

変形例によれば、エンベロプの内側表面には、突起によ
り隔てられた円筒状扇形部分から形成され、各突起の上
に溝が設けられている。

別の変形例によれば、エンベロプの内側表面には、１つ
の円筒状扇形部分と、上部に溝が設けられた１つの突起
とから形成されている。

別の変形例によれば、軸状部品の外側表面は、凹状表面
が峻部に形成されているプリズム面から形成されている
。

エンベロプの内側表面および／または軸状部品の外側表
面は、ブローチ削り、引抜き加工または機械加工によっ
て得られる。

例えば、マイクロ波管は進行波管であり、軸状部品は螺
旋形遅延線、またエンベロプはシースである。

軸状部品は、直進形相互作用管の電子銃もしくはコレク
タでもよい。

添付の図面を参照にして以下に行う説明から、本発明は
さらに詳しく理解され、その他の特徴および利点も明ら
かになるであろう。

実施例 第１図は、金属製のシース２中に同軸に取付けられた進
行波管の螺旋形遅延線（ヘリックス〉の横断面図を示す
。ヘリックスには参照番号１を付しである。ヘリックス
１は、ヘリックス１をシース２中の中心に位置させる少
なくとも３つの誘電体ロッド３により支持されている。

これらの誘電体ロッド３は、シース２内にヘリックス／
誘電体ロッド集合体を締付ける役割も果たす。

シース２は円筒状管として図示しである。シース２中へ
のヘリックス１の取付けは加熱下で行われる場合が多い
。シース２は加熱されて膨張し、ヘリックス／誘電体ロ
ッド集合体は、その膨張したシース２の中に挿入される
。シース２の冷却過程において必要な締付けが遠戚され
る。

マイクロ波管が作動中のとき、ヘリックスの加熱を制限
するためには、ヘリックス１の外側表面４と誘電体ロッ
ド３の第１の面５との間と、誘電体ロッド３の第２の面
７とシース２の内側表面６との間とに良好な接触が達成
されていなければならない。面５及び７は互いに反対方
向を向いている。２つの面５及び７の寸法および形状は
、これらの面が、ヘリックス１の外側表面４とシース２
の内側表面６とにそれぞれ合致するように選択する。こ
の図面では１．ヘリックス１の外側表面４とシース２の
内側表面６は円筒状である。誘電体ロッド３は、はぼ台
形の断面をしており、ヘリックス１の周りに等間隔で置
かれている。

第２図は、同軸シース１２中に取り付けられた本発明に
従う進行波管の螺旋形遅延線の横断面を示す。ヘリック
スは参照番号１１で示した。ヘリックス１１は、ヘリッ
クス１１をシース１２中の中心に位置させる少なくとも
３つの誘電体ロッド１３により支持されている。誘電体
ロッド１３は、ヘリックス／誘電体ロッド集合体をシー
ス中に締付ける役割も果たし、はぼ矩形の断面をしてい
る。シースは円筒状の金属管から作製されている。シー
ス１２の内側表面１６は、少なくとも１つの隆起部１８
を備えている。この隆起部１８は、少なくとも１つの誘
電体ロッド１３を止めて、シース１２中にヘリックス／
誘電体ロッド集合体の半径方向の締付けを行う。隆起部
１８は少なくとも１つの止め領域２０を備える。

第２図では、シース１２の内側表面には、半径が次第に
小さくなっている円筒状扇形部分が連続して形成されて
いる。これらの円筒状扇形部分は互いにほぼ同一の形状
である。

シース１２の内側表面に形成されている各隆起部１８は
、止め領域２０とそれに続くノツチ１９とを備えている
。ノツチ１９はシース１２の軸に平行である。

図面には誘電体ロッド１３と同数の隆起部、即ち３つの
隆起部を示している。

ノツチ１９は、管内部をブローチ削りまたは機械加工す
ることにより形成され、その厚さは精密に選択される。

各ノツチ１９の一方の側面１７は、マイクロ波管の半径
方向に延びている。

第２図は、破線で示したように三日月形を半分にした表
面１５を示している。この表面１５は、側面１７に向か
い合うように形成されている。この表面１５は、ノツチ
１９を設ける際に取り除かれる部分に対応する。

ヘリックス／誘電体ロッド集合体がシース中で締付けら
れたとき、各誘電体ロッドは一端がヘリックス１１の外
側表面１４と、また他端がノツチ１９近傍の止め領域２
０においてシース１２と接触することになる。隆起部１
８で止められるべき誘電体ロッド１３の寸法は適切に選
択される。誘電体ロッドはヘリックス１１の周囲に均一
に分布することが望ましい。隆起部１８は、誘電体ロッ
ド１３が止め領域２０と接触するように構成される。

この図面は一例に過ぎず、考えられる隆起部１８の形状
は非常に多様である。ヘリックスにまり生皮された熱を
効果的に除去するためには、隆起部１８をシースの長さ
全体にわたって設ければ充分である。

適切な引抜きダイスを用いた引抜きによりこのようなシ
ースを作製することも可能である。

シース中へのヘリックス／誘電体ロッド集合体の取付け
は非常に簡単である。誘電体ロッド１３をヘリックス１
１の周りに配置した後、誘電体ロッドをｒ障害物のない
」解放領域に位置させるように注意しながら集合体を挿
入する。第２図では、その解放領域は例えば、ノツチ１
９に対応する。

誘電体ロッドは、隆起部１８をなす表面への誘電体ロッ
ド１３の相対的変位により止められる。ここで、ヘリッ
クス／誘電体ロッドの集合体は、各誘電体ロッド１３が
止め領域２０と接触するまで矢印の方向に回転すること
になる。

この回転によりシースは固定される。ヘリックス／誘電
体ロッド集合体を固定したままで、シース１２自体を回
転する場合にも、同じ結果が得られる。目的に合わせた
工具を用いてこのような回転運動を達成することができ
る。これについては第５ａ図および第５ｂ図を参照して
後述する。

取付けは冷間で行われるので、誘電体ロッドに設けた減
衰器の酸化による劣化は相当減少する。

第３図は、本発明に従う進行波管の螺旋形遅延線の横断
面を示す。ヘリックス２１はシース２２中に取付けられ
る。シースはヘリックスと同軸の円筒状の管である。ヘ
リックス２１は円筒状の外側表面２４を備える。ヘリッ
クス２１は、ヘリックスを締付けた状態でシース２２内
の中心に維持する３つの誘電体ロッド２３により支持さ
れている。

シース２２の内側表面２６は、ここでは誘電体ロッド２
３ど同じ数の隆起部２８を備える。これら隆起部２８の
各々は誘電体ロッドを止めるように構成される。これら
の隆起部は少なくとも１つの止め領域を有する。構造お
よび取付けを簡単にするため、隆起部２８は同一とした
が、同一でなくてもよい。

誘電体ロッドの形状および寸法は隆起部と合致している
。各隆起部２８は突起２７により形成される。

この突起２７の先端はシースの中心に向かって尖ってお
り、溝２９を備える。この溝２９中に誘電体ロッド２３
が収納される。溝２９の底部および／または両側が、止
め領域を形成している。隆起部２８はシースの内側表面
に均一に分布している。

第４図は、シース３２に取り付けられた螺旋形遅延線の
もう１つの変形例を示す。この図面の要素は、第３図の
要素にほぼ類似している。同一要素は同じ参照番号で示
した。ここには３つの誘電体ロッド２３．３０がある。

単一誘電体ロッド２３は、第３図の隆起部と同じ隆起部
２８により止められる。

シース３２は、隆起部２８の箇所を除いて円筒状である
。

他の２つの誘電体ロッド３０は、ヘリックス２１の外側
表面２４と接触する面３１と、シース３２の内側表面と
接触するもう１つの面３３を有している。面３１および
３３は互いに反対方向を向いている。誘電体ロッド２３
と誘電体ロッド３０は同じ寸法ではない。

第５ａ図および第５ｂ図は、本発明に従うマイクロ波管
の軸状部品をシース中に取り付けるのに適した工具の縦
断面および横断面をそれぞれ示す。

図示した実施例は、シース５２中の螺旋形遅延線５１の
取付けを可能にする。シース５２は、集束装置としても
作用する。少なくとも３つの誘電体ロッド５３が、ヘリ
ックスを支持し、シース５２中での適切な締付けを確保
する。

１つの型工具５４が、互いに隣接する２つの誘電体ロッ
ド５３の間に配置される。この型工具は、２つの誘電体
ロッド５３、ヘリックス５１およびシース５２の間の全
空間を占める。３つの型工具５４があり、ヘリックスよ
り長く、フレーム５５に固定されている。

シース５４は、移動可能な把手５７を有するマンドレル
５６中に収納されている。把手５７の移動によりマンド
レル５６とシース５２を回転運動させることができる。

一方、ヘリックス／誘電体ロッドの集合体は、フレーム
５５に固定された型工具５４により固定状態に維持され
る。シース５２の回転運動により誘電体ロッドを止める
ことができる。ねじ手段５８により、マンドレル５６を
シース５２の周りに締め付けることができる。

把手は、締付は力を制御するためのトルクレンチを備え
ていてもよい。

また、反対に、シースを固定マンドレル中に保持して固
定しておき、型工具を回転させることによりヘリックス
／誘電体ロッド集合体を回転変位するような構成も考え
られる。但し、このような工具は図示していない。

本発明は、同軸関係のエンベロプ中に取り付けられる軸
状部品を備えたあらゆるマイクロ波管に適用することが
できる。この部品は、例えば、直線形相互作用管の電子
銃またはコレクタである。

本発明は遅延線に制限されるわけではない。

直線形相互作用マイクロ波管は、直進電子ビームを生成
する電子銃を備える。この電子ビームはマイクロ波回路
を通過した後、コレクタ中に回収される。

第６ａ図および第６ｂ図はそれぞれ直進形相互作用マイ
クロ波管のコレクタ６０の縦断面および横断面を示す。

このコレクタ６０は、マイクロ波管の軸線の延長に位置
する中空の円筒状をしている。

コレクタ６０は金属製である。これは同軸関係のエンベ
ロプ６１中に取り付けられる。このエンベロプ６１はマ
イクロ波管の内側と外側の間を気密に維持するために設
けられる。というのは、マイクロ波管内部は高い真空に
されているからである。

コレクタ６０は、はぼ矩形の断面をした少なくとも３つ
の誘電体ロッド状のスペーサ６２により支持されている
。これらのスペーサは、電気絶縁性で優れた熱伝導体で
ある材料から作製されている。

電子ビームを回収する際、コレクタ６０はかなり加熱さ
れるので、この熱はエンベロプ６１の方向に除去しなけ
ればならない。その結果、コレクタ６０とスペーサ６２
の間と、スペーサ６２とエンベロプ６１の間とに良好な
接触が求められる。エンベロプ内のコレクタ／スペーサ
集合体の適切な締付けが必要とされる。

コレクタ６０の内側表面６３は円筒状であるのに対し、
その外側表面６４は六角形である。

スペーサ６２の互いに反対方向に向いた面６９．７０は
、エンベロプ６１およびコレクタ６０とそれぞれ接触し
ている。面７０は六角形の一辺と完全に接触している。

エンベロプ６１はコレクタ６０と同軸な円筒状の管であ
る。その内側表面６５は少なくとも１つの隆起部６６を
備える。スペーサ６２と同数の隆起部６６を示した。隆
起部の数は図示したものより少なくても多くてもよい。

これらの隆起部６６は第２図に示したものと同じ形状で
ある。止め領域６７およびノツチ６８が示されている。

この隆起部は、スペーサ６２を止めることにより、コレ
クタ／スペーサの集合体がエンベロプ６１中に締め付け
られるように構成されている。

コレクタ６０はヘリックスと同じようにエンベロプ６１
中に取付けられる。

コレクタ／スペーサ集合体は、スペーサを解放領域に位
置させるように注意しながらエンベロプ６１中に挿入さ
れる。この様子は第６ｂ図に示されている。このとき、
スペーサはノツチ６８近傍にある。スペーサ６２が止め
領域６７で固定状態となるまで矢印方向にコレクタ／ス
ペーサの集合体を動かすことにより固定することができ
る。

これは回転運動である。この回転運動の間、エンベロプ
６１は固定される。しかし、コレクタ／スペーサ集合体
を固定しておいて、エンベロプ６１を回転変位させるこ
ともできる。

第７ａ図及び第７ｂ図は、直進形相互作用マイクロ波管
の電子銃８０の縦断面および横断面をそれぞれ示す。こ
の電子銃８０はマイクロ波管の軸線の延長に位置し、同
軸関係のエンベロプ７１中に取付けられる。

電子銃は、陽極７６に向けて電子ビームを放出する陰極
７４を備える。ここには電子ビームのパルス変調に使用
することのできるもう１つの電極７５も示した。陽極７
６と電極７５は中心に孔が開けられ、そこを電子ビーム
が通過する。尚、電子ビームは示していない。

電子銃８０は少なくとも３つのスペーサ７３により支持
されている。ここで、電極７４．７５．７６は各々３つ
のスペーサ７３により支持されている。これらのスペー
サ７３は電極７４．７５．７６を互いに隔てている。ス
ペーサ７３は一般的にセラミック製であり、円柱状の誘
電体ロッドの形状をしている。スペーサは、電子銃８０
をエンベロプ７１の中心に位置させることができる。

シース７１は一般に、例えば、軟鉄等の金属製であり、
電子銃内部の高い真空を維持するのに使用され、また磁
石の役割も果たす。シースは管状で、その内側表面は円
筒状である。第７ｂ図は横断面であり、２つの電極７５
．７６を示している。これらは、横断面がほぼ正三角形
である角柱の形状をしている。角柱の各稜線は、はぼ凹
状表面７２により切り落とされている。

ここで、電極７６．７５の外側表面７７．７８は、スペ
ーサ７３を止めるために設けられた少なくとも１つの隆
起部７９を備える。ここでは隆起部７９は凹状表面７２
により形成されている。スペーサ７３と同数の隆起部７
９が存在し、これらはすべて同じ形状である。これらの
凹状表面７２も止め領域を形成している。

電子銃の取付けは既に説明した方法と同様にできる。即
ち、スペーサを電極の周りに配置した後、スペーサが止
め領域から距離を置いた箇所に来るよう注意しながら電
極／スペーサ集合体をエンベロプ７１中に挿入する。最
後に、各電極７４．７５．７６を個別に回転移動させて
スペーサが止まるようにする。第５ａ図および第５ｂ図
に示した工具に対応する目的に合った工具が使用される
。

本発明は、組立てにかかる時間を縮小することにより、
マイクロ波管の価格を低減することができる。使用する
部品（軸状部品、スペーサ、シース）の価格も低減され
る。要求される許容誤差は従来の技術より大きい。即ち
、０．１〜０．２ｍｍの許容誤差が可能である。

酸化を防ぐための水素化窒素等の流体の使用はこの「冷
間はめあい」には必要ない。

軸状部品は、既に組み立てた半組立部品に相当する、例
えば、マイクロ波窓を備える工、ンベロプ中に取り付け
ることができる。従来の技術では、高温下で脆い部品は
、破壊を防ぐため、後の段階で組立てていた。

本発明は、特に、隆起部、スペーサ、エンベロプの内側
表面および軸状部品の外側表面に関して説明した実施例
に制限されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の技術に従う進行波管の螺旋形遅延線の
横断面を示し、 第２図は、本発明に従う進行波管の螺旋形遅延線の横断
面を示し、 第３図は、本発明に従う進行波管の螺旋形遅延線の第一
変形例の横断面を示し、 第４図は、本発明に従う進行波管の螺旋形遅延線の第二
変形例の横断面を示し、 第５ａ図は、エンベロプ内にヘリックス／誘電体ロッド
集合体を締付は固定する工具の縦断面を示し、 第５ｂ図は、第５ａ図に示す締付固定工具の横断面を示
し、 第６ａ図は、本発明に従うマイクロ波管のコレクタの縦
断面を示し、 第６ｂ図は、第６ａ図に示すコレクタの横断面を示し、 第７ａ図は、本発明に従うマイクロ波の電子銃の縦断面
を示し、 第７ｂ図は、第７ａ図に示す電子銃の横断面を示す。 （主な参照番号） １．１１．２１３１．５１・・ヘリックス、２．１２．
２２．３２．５２・・金属シース、３．１３．２３．３
０・・誘電体ロッド、１８．２８．６６．７９・・隆起
部、 ５４・・型工具　　　　５５・・フレーム、５６・・マ
ンドレル、５７・・把手、 ５８・・ねじ手段、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１つの軸状部品の外側表面と該軸状部
   品と同軸関係のエンベロプの内側表面との間に配置され
   たスペーサによって、前記軸状部品が前記エンベロプ内
   に嵌め込まれると共に前記エンベロプの中心に保持され
   ているマイクロ波管であって、前記軸状部品と前記スペ
   ーサとが第一相対半径方向位置にあるとき前記軸状部品
   と前記スペーサとが前記エンベロプに自由に挿入されて
   、前記軸状部品と前記スペーサとが前記第一相対半径方
   向位置から第二相対半径方向位置へ相対的に回転すると
   きに、前記軸状部品の外側表面と前記エンベロプの内側
   表面との間に前記スペーサを締め付ける力が生じるよう
   に、前記軸状部品の外側表面と前記エンベロプの内側表
   面との形状が決定されていることを特徴とするマイクロ
   波管。
2. （２）前記エンベロプの内側表面には、半径が次第に小
   さくなる円筒状扇形部分が連続して形成されていること
   を特徴とする請求項１記載のマイクロ波管。
3. （３）前記エンベロプの内側表面には、突起により隔て
   られた円筒状扇形部分から形成され、各突起の上に溝が
   設けられていることを特徴とする請求項１記載のマイク
   ロ波管。
4. （４）前記エンベロプの内側表面には、１つの円筒状扇
   形部分と、上部に溝が設けられた１つの突起とから形成
   されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波
   管。
5. （５）前記軸状部品の外側表面には、凹状表面が峻部が
   形成されたプリズム面から形成されていることを特徴と
   する請求項１記載のマイクロ波管。
6. （６）前記エンベロプの内側表面および／または前記軸
   状部品の外側表面が、ブローチ削り、引抜き加工または
   機械加工によって形成されていることを特徴とする請求
   項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ波管。
7. （７）マイクロ波管は進行波管であり、軸状部品が螺旋
   形遅延線であり、エンベロプはシースであることを特徴
   とする請求項１記載のマイクロ波管。
8. （８）マイクロ波管が直進形相互作用管であり、軸状部
   品が電子銃であることを特徴とする請求項１記載のマイ
   クロ波管。
9. （９）マイクロ波管が直進形相互作用管であり、軸状部
   品がコレクタであることを特徴とする請求項１記載のマ
   イクロ波管。