JPH04215233A

JPH04215233A - 同軸出力を備えるマルチビームマイクロ波管

Info

Publication number: JPH04215233A
Application number: JP3033528A
Authority: JP
Inventors: Georges Mourier; ジョルジュ　ムリエ
Original assignee: Thomson Tubes Electroniques
Current assignee: Thales Electron Devices SA
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-02-02
Publication date: 1992-08-06
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: EP0440530A1; JP2951420B2; FR2658001B1; FR2658001A1; US5239235A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチビームクライス
トロン等の、長手方向相互作用形式のマルチビームマイ
クロ波管に関するものである。本発明は、特に、同軸出
力を備えるマルチビームクライストロンに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】マルチビームクライストロンは、１つま
たは複数の電子銃によって形成されるＮ個の平行な、長
手方向の電子ビームを有する。このビームを複数の単位
ビームに分割すると、空間電荷効果が小さくなり、マイ
クロ波管の効率がより大きくなるという利点がある。ま
た、これによって、マイクロ波管の電流及び電力を大き
くするか、または、マイクロ波管の動作電圧を小さくす
ることができる。

【０００３】複数の標準的な単一ビームクライストロン
を１つの同じエンブロープ内に集めることができる。こ
のようにして、マルチビームクライトスロンが得られる
。単一ビームクライストロンは、軸線を中心とするリン
グ上に配置されている。この軸線は、得られたマルチビ
ームクライストロンの軸線である。この時、各電子ビー
ムは、この軸線に平行である。この構造によって、標準
的な単一ビームクライストロンの幾つかの要素は、特に
変更しないで使用することができる。各クライストロン
によって形成されるビームは、単位ビームである。これ
らのビームは、一連の空胴を通過する。各空胴は、全ビ
ームによって横断される。

【０００４】標準的な単一ビームクライストロンは、電
子ビームの軸線である軸線を中心にして形成される。増
幅されるべきマイクロ波は、電子銃側にある第１番目の
空胴に導入される。これは、入力空胴である。最後の、
すなわち、第ｍ番目の空胴は、短い伝送線路によって、
外部動作部品に接続されている。これは、出力空胴であ
る。伝送線路は、通常、クライストロンの軸線を横切っ
て配置されている。この伝送線路は、増幅後のマイクロ
波を受ける。電子ビームは、管の軸線と同軸のコレクタ
に集められる。このコレクタは、第ｍ番目の空胴の下流
に配置されている。集束装置が空胴を囲んでおり、それ
によって、電子ビームの広がりを防止している。

【０００５】１つの同じエンペロープ内に集められた複
数の単一ビームクライストロンによって形成されたマル
チビームクライストロン内では、集束装置は、全てのク
ライストロンに共通であることがある。

【０００６】複数の単一ビームクライストロンを集める
ことによって形成されたマルチビームクライストロンの
大きな欠点は、マイクロ波エネルギーの出力にある。

【０００７】出力空胴は、伝送線路に接続されている。この伝送線路は、一般に、側面にあり、マイクロ波管の
軸線を横切るように配置される。この場合、この構造は
、非対称である。非対称性は、特に、集束に問題を引き
起こす。

【０００８】集束装置は、ラテラル伝送線路に接続され
た出力空胴を完全に囲むことはできない。この位置では
、磁界は小さくなり、これによって、空胴を通過する電
子ビームの通路に擾乱が生じるおそれがある。伝送線路
内に挿入された電磁石コイルを使用することができるが
、実際に、電磁石コイルによっては、適切な磁界値を回
復させることができない。また、湾曲した導波管を使用
することができる。

【０００９】横断方向の伝送線路から生じる非対称性は
また、マイクロ波管の組み立てを困難にする。電子銃、
空胴及びコレクタによって形成されたアセンブリを、滑
動させて、集束装置内に正確に装着されなければならな
い。取り扱う大きさが極めて大きいので、この作業を実
行するのは、常に、かなり困難である。また、伝送線路
は、出力空胴に接続されなければならず、この接続は極
めて正確でなければならない。

【００１０】本出願人は、既に、１９８９年６月１３日
に出願したフランス国特許出願第８９／０７７８４号に
おいて、コレクタと同軸の出力を備えるクライストロン
型マイクロ波管を提案した。この出願には、１実施態様
として、軸線を中心に形成されたマルチビームクライス
トロンが記載されている。このクライストロンは、主に
、複数の電子ビームを形成する１つの電子銃と、一連の
空胴と、コレクタとを備える。各空胴を、全部のビーム
が横切る。最後の空胴の下流側に配置されたコレクタは
、マイクロ波管の軸線と同軸である。最後の空胴は、伝
送線路に結合されており、この伝送線路は、コレクタを
囲み、そのコレクタと同軸である。この伝送線路は、例
えば、同軸の導波管である。出力空胴と伝送線路との間
の結合は、少なくとも１つのカップリングアパーチャに
よって実現されている。

【００１１】この構造は、出力では対称であるにもかか
わらず、欠点がある。コレクタは、伝送線路によって囲
まれているので、その直径は制限され、従って、その放
熱の可能性が制限される。また、コレクタを液体の循環
によって冷却しなければならない時、循環することので
きる液体の量は制限される。その結果として、この管は
、平均またはピーク電力が穏当なレベルの時だけ、作動
することができる。反対に、コレクタを囲む伝送線路の
直径は大きい。従って、動作周波数が高い時、伝送線路
のサイズが大きくなりすぎる危険性がある。また、複数
のモードで伝送線路内を伝播することができ、これは望
ましくない。

【００１２】

【発明を解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点を解決し、高電力及び高周波数で作動することのでき
る、長手方向の軸線を中心に形成されたマルチビームマ
イクロ波管を提供するものである。このマイクロ波管は
、マイクロ波管の軸線の延長上に配置された伝送線路に
よって、エネルギーを使用する外部のマイクロ波回路に
接続される。

【００１３】

【発明を解決するための手段】本発明は、軸線ＸＸ’に
平行な、ｎ個（但し、ｎは１より大きい整数）の長手方
向の電子ビームと、前記電子ビームが横断する一連の空
胴であって、その内の少なくとも１つの空胴である出力
空胴が、前記軸線ＸＸ’をほぼ横切る終端壁内で終端し
ている一連の空胴と、前記軸線ＸＸ’と同軸の伝送線路
と、それらの出力で、前記出力空胴からの前記ｎ個の電
子ビームを集める、前記伝送線路を囲んで該伝送線路と
同軸のコレクタとを備えており、前記終端壁は、前記伝
送線路に開口して、該伝送線路に前記出力を結合する少
なくとも１つのアパーチャを有していることを特徴とす
るマイクロ波管を提供するものである。

【００１４】ｎ個の電子ビームは、リング上に分布され
ている。

【００１５】伝送線路の直径は、前記リングの内径より
小さい。

【００１６】伝送線路は、円形導波管または同軸導波管
であることがある。伝送線路が同軸導波管である時、ア
パーチャは、同軸導波管の内側導体と外側導体との間に
開口している。

【００１７】１実施態様によると、空胴はｎ個の近接す
る二次空胴の集合であり、各電子ビームが、二次空胴を
通過する。

【００１８】出力空胴が複数の二次空胴の集合であり、
二次空胴は各々、少なくとも１つのアパーチャによって
、伝送線路に結合される。

【００１９】アパーチャは全て、軸線ＸＸ’を中心とす
るリング上に配置されている。

【００２０】二次空胴は、互いに電気的に絶縁されてい
ても、互いに結合されていてもよい。

【００２１】また別の実施態様によると、二次空胴は、
小区画に分割されて複数の相互結合された単位空胴の集
合である。

【００２２】好ましくは、１つの同じ空胴に属する二次
空胴は、同一であり、それらの主モードで作動する。こ
れは、実質的に１つの同じ振幅で、同相励振される。

【００２３】本発明は、以下の添付図面を参照して行う
、詳細な説明によって明らかになろう。これらの添付図
面では、同一要素には、同一の参照番号を付した。

【００２４】

【実施例】図１及び図２に示したマルチビームクライス
トロンは、ｎ個（但し、ｎは１より大きい整数）の電子
ビーム２を有するクライストロンである。ここでは、ｎ
は６である。これらの電子ビーム２は、各々、電子銃１
によって形成される。電子ビーム２は、長手方向に延び
、平行である。

【００２５】クライストロンは、回転軸線ＸＸ’を中心
に形成されている。６つの電子銃１は、軸線ＸＸ’を中
心にするリング上に配置されている。

【００２６】各電子ビーム２は、軸線ＸＸ’に沿って、
その順番に配置された空胴１０、２０、３０、４０を通
過する。各空胴を全部のビーム２が通過する。２つの続いた空胴
は、ドリフト管３によって分離されている。これらのド
リフト管３は、空胴の内部及び外部に不漏性を設定する
のに役立つ。

【００２７】電子銃１に一番近い空胴である空胴１０は
、入力空胴である。これは、伝送線路内を伝播されて増
幅されるべきマイクロ波を受ける。ここでは、伝送線路
は、軸線ＸＸ’を横切る導波管である。最後の空胴４０
、すなわち、出力空胴は、増幅後のマイクロ波を受ける
装置に接続されている。

【００２８】電子ビーム２は全て、出力空胴４０を通過
した後、単一のコレクタ４内に集められる。

【００２９】集束装置（図示せず）は、空胴１０、２０
、３０、４０を囲んでいる。

【００３０】本発明は、空胴、コレクタ、及び増幅後の
マイクロ波を回収するための装置の配置に関するもので
あ。

【００３１】空胴１０、２０、３０、４０は、中空の円
筒形の形態であり、その両端部は、互いに対向し、軸線
ＸＸ’を横切るように配置された２つの壁９、１１によ
って閉じられている。

【００３２】各電子ビーム２は、壁９側から空胴から入
り、壁１１側から出る。壁１１は、終端壁である。

【００３３】増幅後のマイクロ波を回収するための装置
は、伝送線路６によって形成されている。この伝送線路
は、軸線ＸＸ’の延長上に延びている。この伝送線路６
は、一方がクライストロンに、もう一方がエネルギーを
使用する装置（図示せず）に結合されている。この伝送
線路６は、好ましくは、円形導波管または同軸導波管で
ある。同軸導波管は、外側導体によって囲まれた内側導
体を備える。外側導体は、中空である。内側導体は、中
空でも中実でもよい。これらの２つの導体は、回転によ
って形成され形状を有し且つ同軸に装着されているシリ
ンダである。これらの２つの導体管の空間は、空気また
はガスによって充填されているか、または、真空下であ
ることもある。図１及び図２に示したクライストロンの
伝送線路６は、円形導波管である。その軸は、軸線ＸＸ
’と同一である。導波管６の端部７は、エネルギーを使
用する装置に接続されている。これは、上端部である。もう１つの端部８は、クライストロンに固定結合されて
いる。これは、下端部、すなわち、その底部である。

【００３４】同軸導波管の底部８は、出力空胴４０の終
端壁１１に固定結合されている。導波管６と出力空胴４
０との間の接続は、マイクロ波エネルギーが管の外部に
漏れるのを防ぐように、不漏性でなければならない。

【００３５】出力空胴４０は、その終端壁１１を通過し
、伝送線路６の内側に向かって開口したカップリングア
パーチャ１２を備える。図２では、電子ビームと同数の
カップリッグアパーチャ１２が示されており、これらの
カップリングアパーチャ１２は、軸線ＸＸ’を中心にし
たリング上に配置されて、導波管６の内側に開口してい
る。

【００３６】図２に示したカップリングアパーチャ１２
は、円形である。このカップリングアパーチャは、楕円
形のこともあり、または、他のいかなる形状でもよい。

【００３７】各電子ビーム２は、出力空胴４０を一方の
側からもう一方の側へと通過して、コレクタ４内で集め
られる。このコレクタ４は、伝送線路６を囲んでおり、
それと同軸である。コレクタ４の一般的な形態は、中空
の円筒形である。また、このコレクタは、金属製であり
、その底部は、出力空胴４０の終端壁に固定結合されて
いる。その上端部は、閉じられており、伝送線路６の上
にある。図１では、コレクタ４は、ドーム状に形成され
ている。電子ビーム２は、コレクタ４の内側に入りその
外側の壁にぶつかる。この外側の壁の表面積は、効果的
な冷却を実施するのに十分でなければならない。コレク
タは、伝送線路６の外側に配置されているので、その最
大寸法は限定されない。

【００３８】冷却流体流を循環させる循環路は、例えば
、伝送線路６を中心にして、コレクタ４の内部に配置さ
れている。この構造は、特に、クライストロンが高レベ
ルの平均及び／またはピーク電力で動作する時、使用さ
れる。

【００３９】寸法の制限は、伝送線路６に対してのみで
ある。伝送線路６の横断面は、電子ビーム２によって画
成されたリング内に入ることができなければならない。電子ビームは、伝送線路６にぶつかってはいけない。円
形導波管の直径は、そのリングの内径より小さくなけれ
ばならない。また、不必要な高次モードの付加がないの
で、伝送線路の横断寸法を制限するのは常に有効である
。

【００４０】好ましくは、気密性のマイクロ波窓１５が
、エネルギーを使用する装置に接続される前に、伝送線
路６の内側に配置される。この窓１５は、管内に高真空
を維持すると同時に、マイクロ波をエネルギーを使用す
る装置の方へ通過させる。窓１５を伝送線路６の内側に
配置する代わりに、各カップリングアパーチャを窓で塞
ぐことができる。

【００４１】伝送線路６が円形導波管の時、この導波管
は、ＴＭ０１モードで作動するのが好ましい。このＴＭ
０１モードは、その軸対称性によって、空胴のモードと
容易に結合される。

【００４２】伝送線路６が同軸導波管の時、この同軸導
波管は、最も広く使用されているモードであるＴＥＭモ
ードで作動するのが好ましい。

【００４３】図３及び図４には、図１及び図２のクライ
ストロンの別の実施態様を示した。図３及び図４のクラ
イストロンと図１及び図２のクライストロンとの主な相
違点は、空胴　１００、　２００、　３００、　４００
に関するものである。

【００４４】この実施態様では、各空胴　１００、　２
００、　３００、　４００は、各々、ｎ個の近接する二
次空胴　１０１、　２０１、　３０１、　４０１の集合
である。各電子ビームは、一連の二次空胴　１０１、　
２０１、　３０１、　４０１を通過し、同一電子ビーム
が通過する二次空胴　１０１、２０１、　３０１、　４
０１は、各々、空胴　１００、　２００、　３００、　
４００に属している。

【００４５】空胴　１００、　２００、　３００、　４
００は、リング状の形態であり、軸線ＸＸ’を中心とし
ている。利用不可能な空間３５は、リングの中心にある
中空の繰り抜き部に画成される。この利用不可能な空間
は部分的に使用されていない。空胴　１００、　２００
、３００、　４００は、互いに対向し且つ軸線ＸＸ’を
横切るように配置されている２つの壁３９、４１によっ
て結合されている。電子ビーム２は、壁３９側から空胴
に入り、壁４１側から出る。

【００４６】二次空胴　１０１、　２０１、　３０１、
　４０１は例えば、リング内に配置された放射状の壁４
７によって得られる。二次空胴　１０１、　２０１、　
３０１、　４０１は各々、リングの扇形の形状である。１つの同一の空胴　１００、　２００、　３００、　４
００に属する二次空胴　１０１、２０１、　３０１、　
４０１は、互いに電気的に絶縁されているのが好ましい
。これらは、また、少なくとも１つのアパーチャによっ
て接続されていることもある。

【００４７】空胴　１００、　２００、　３００、　４
００は、図１及び図２に示したのと同じ形状でもよい。二次空胴　１０１、　２０１、　３０１、　４０１は、
円筒形の扇形の形態であって、利用不可能な空間がない
こともある。

【００４８】増幅後のマイクロ波を回収するための装置
は、伝送線路３６によって形成されている。図３及び図
４では、この装置は、同軸の外側導体４４と内側導体４
３とを備える同軸導波管である。これらの軸線は、軸線
ＸＸ’と同じである。同軸導波管３６の端部３７は、エ
ネルギーを使用する装置（図示せず）に接続されている
。もう一方の端部３８、すなわち、底部は、クライスト
ロンに接続されている。内側導体４３は、利用不可能な
空間３５内に延びることができる。内側導体の直径を利
用不可能な空間とほぼ同じにして、クライストロンの装
着を容易することもできる。

【００４９】各二次空胴　４０１は、終端壁４１に設け
られた少なくとも１つのカップリングアパーチャ４２を
備える。このカップリングアパーチャ４２は、内側導体４３と外
側導体４４との間で、同軸導波管３６に開口している。

【００５０】図４は、二次空胴　４０１当たり１つだけ
のアパーチャを図示したものである。これらのアパーチ
ャ４２は、軸線ＸＸ’を中心とするリング上に配置され
ている。

【００５１】図１に示したコレクタ４について記載した
ことは、全て、図３のコレクタにも当てはまる。

【００５２】これはまたは、同軸導波管３６についての
寸法の制限及びその同軸導波管３６またはアパーチャ４
２に配置される窓についても同様である。１つの窓４５
だけを同軸導波管３６に示した。

【００５３】１つの同じ空胴　１００、　２００、　３
００、　４００に属する二次空胴　１０１、　２０１、
　３０１、４０１は、好ましくは、同一であり、それら
の主モードで作動する。二次空胴　４０１が同一振幅で
、同相励振されるならば、伝送線路６は最適な状態で動
作する。このため、二次空胴　１０１は、同一振幅で、
同相励振される。この同相励振は、他の二次空胴　２０
１、　３０１、　４０１にその順番で伝送される。

【００５４】別の実施態様では、二次空胴　１０１、　
２０１、　３０１、　４０１を、小区画に分割されて少
なくとも１つのカップリングアパーチャによって相互に
結合された複数の単位空胴の集合で構成することができ
る。電子ビームは、１つの単位空胴だけを通過する。

【００５５】図５に、本発明によるクライストロンの二
次空胴　４０１の横断面を示した。ここでは、二次空胴
　４０１は、各々、カップリングアパーチャ５１によっ
た接続された２つの単位空胴　４１１、　４２１を備え
るものとする。電子ビーム２は、単位空胴の１つだけを
通過する。これは、空胴　４１１である。カップリング
アパーチャ５１は、２つの単位空胴　４１１と　４２１
との間の放射状の壁５２を貫通するように配置されてい
る。

【００５６】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではない。特に、空胴の形状、単位及び二次空胴の数及
び形状、及び、集束装置の位置について、変更が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマルチビームクライストロンの縦
断面の概略図である。

【図２】図１と同じクライストロンの、図１の軸線ＡＡ
，　による横断面図である。

【図３】本発明による別の実施例のマルチビームクライ
ストロンの縦断面の概略図である。

【図４】図３と同じクライストロンの、図３の軸線ＢＢ
，　による横断面図である。

【図５】本発明による更に別の実施例のクライストロン
の出力空胴の横断面図である。

【符号の説明】

１　　電子銃２　　電子ビーム４　　コレクタ６、３６　　伝送線路１０、２０、３０、４０、　１００、　２００、　３０
０、４００　　　空胴４３　　内側導体４４　　外側導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線ＸＸ’に平行な、ｎ個（但し、ｎは１
より大きい整数）の長手方向の電子ビームと、前記電子
ビームが横断する一連の空胴であって、その内の少なく
とも１つの空胴である出力空胴が、前記軸線ＸＸ’をほ
ぼ横切る終端壁内で終端している一連の空胴と、前記軸
線ＸＸ’と同軸の伝送線路と、それらの出力で、前記出
力空胴からの前記ｎ個の電子ビームを集める、前記伝送
線路を囲んで該伝送線路と同軸のコレクタとを備えてお
り、前記終端壁は、前記伝送線路に開口して、該伝送線
路に前記出力を結合する少なくとも１つのアパーチャを
有していることを特徴とするマイクロ波管。
【請求項２】前記ｎ個の電子ビームが前記軸線ＸＸ’を
中心とするリング上に配置されており、前記伝送線路の
直径は、そのリングの内径より小さいことを特徴とする
請求項１に記載のマイクロ波管。
【請求項３】前記伝送線路は、円形導波管であることを
特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波管。
【請求項４】前記伝送線路は、内側導体及び外側導体を
備える同軸導波管であることを特徴とする請求項１に記
載のマイクロ波管。
【請求項５】前記アパーチャは、前記伝送線路の内側導
体と外側導体との間に開口していることを特徴とする請
求項４に記載のマイクロ波管。
【請求項６】前記空胴は、ｎ個の近接した二次空胴の集
合であり、各電子ビームは前記二次空胴を通過すること
を特徴とする請求項１に記載のマイクロ波管。
【請求項７】前記二次空胴は、複数の区画に分割されて
相互に結合された複数の単位空胴の集合であり、前記単
位空胴の１つだけを電子ビームが通過することを特徴と
する請求項６に記載のマイクロ波管。
【請求項８】前記出力空胴がｎ個の二次空胴の集合であ
る時、該二次空胴は各々、少なくとも１つのアパーチャ
によって、前記伝送線路に結合されていることを特徴と
する請求項６に記載のマイクロ波管。
【請求項９】前記アパーチャは全て、前記軸線ＸＸ’を
中心とするリング上に配置されていることを特徴とする
請求項８に記載のマイクロ波管。
【請求項１０】１つの同一空胴に属する二次空胴は、互
いに、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項
６に記載のマイクロ波管。
【請求項１１】１つの同一空胴に属する二次空胴は、互
いに、結合されていることを特徴とする請求項６に記載
のマイクロ波管。
【請求項１２】１つの同一空胴に属する二次空胴は、同
一であり、各々、それらの主モードで動作することを特
徴とする請求項６に記載のマイクロ波管。
【請求項１３】１つの同一空胴に属する二次空胴は、同
相励振されることを特徴とする請求項６に記載のマイク
ロ波管。
【請求項１４】１つの同一空胴に属する二次空胴は、ほ
ぼ同じ振幅で励振されることを特徴とする請求項６に記
載のマイクロ波管。