JPS58201404A - 伝送線用空洞 - 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〉 この発明は、電送線形式の共振空洞に関するものであり
、特にこのような共振空洞を同調させるための手段に関
するものである。

〈従来技術〉 低域ＶＨＦ　−Ｔ　Ｖサービス用の共振空洞を設計する
場合、特有の問題がある０理想的な空洞は、寸法および
重量が最小で、しかも可能な限り最高の利得で必要とす
る帯域幅を持つ必要がある０乃至８８ＭＨ２（米国にお
けるチャンネル２乃至６）のＶＴ（Ｆ帯域では、上記の
ような要求を同時に満足させることは困難である０集中
素子形式の出力回路素子を使用すると、寸法および重量
を小さくすることができるが、利得−帯域幅積および回
路の安定性は通常、浮遊容量と寄生振動とにより妥協的
なものとなる。同軸形式の出力用空洞は、通常、性能と
寸法とがバランスするように設計されているが、一般に
空洞が大きくなり過ぎるのを防止するために利得−帯域
幅積をある程度電性にしている。特性インピーダンス２
０が８５乃至１００オームで、中心導体の直径が約７．
６２ｔＭ乃至１０．〕６ｍの範囲の伝送線空洞では、非
常に低い蓄積エネルギを持ち、はソ最適の利得−帯域幅
積をもって８８ＭＨｚで管−回路共振を行なわせるため
には、約３６備の長さの空洞を必要とするにすぎないと
いうことが判った。

しかしながら、同じインピーダンスで５４ＭＨｚに同調
するためには、約８１０の空洞長を必要とし、利得−帯
塚幅積はＢＢＭＨ２Ｋおけるそれに対して約２０チ小さ
くなった。

］９９４８２２３３日の米国特許第２，４３５，４４２
号明細書には集中伝送線空洞共振器用の容量性同調装置
について示されている０しかしながら、容量性同調装置
は固自な空洞長で所望の周波数範囲を実現することが出
来ない。

１９４４年１１月２８日付の米国特許第２，３６０，６
４１号明細書にば、１あるいはそれ以上の別の直列接続
された同調部に適合するように、集中線路同調器内に別
の空洞空間を設けて構成されたコンパクトな多空洞同調
器が示されている。前記米国特許第２．３６０，６４１
号明細書に示されている構造は、主として直列接続され
た同調部を整数個付加することによって周波数を粗同調
する増加調整空洞に関するものである。直列接続された
同調部の両端板間に形成された同調容量によって連続的
な周波数調整を行なうことができる。しかしながら、こ
のような同調容量の同調範囲は制限されている。上記米
国特許第２，３６０，６４１号明細書に記載された構成
はコンパクトな同調空洞を得ることができるが、空洞の
寸法および重量がそれ程大きくならないように保ちつ＼
低い帯埴のＶＨＦ　−Ｔ　Ｖサービスに必要とする広い
範囲にわたって同調をとるための手段を提供することは
出来ない。

〈発明の概要〉 この発明による伝送線用空洞は外側導体と中心導体とを
持っている。空洞は励振手段と共同しでに 振周波数を変えるための可変インビーダノス手段を含ん
でいる。可変インビーダ／ス手段は直列のインタフタン
ス修正手段がらなっている。

〈従来技術の説明〉 第１図には、実質的に長方形の断面を有する長方形外側
導体１２と、これと同軸的に配置された管状の内側導体
１３とからなる、伝送線形式の非常に高い周波数の３分
の１波長の同軸共振出力空洞１゜が示されている。例え
ばアメリカ合衆国　ペンシルヘニアラノカスタ　のアー
ルシーニー　コーポレーションから発売されているＲｃ
Ａ−８９７６ｖＨＦリニア・ビーム電力管１６あるいけ
他の適当な電子放電装置のような適当な励振手段によっ
て、導体１２と１３との間の領域中にＴＦ−Ｍ　（ｊ　
ｒ　ａｎ　Ｂ　Ｖ　ｅ　ｒ６ｅ　ｅ　１　ｅ　Ｃ−ｔｒ
ｏ１１ｍεｇｌ’ｌθｔｉｅ　）形式の電磁波が発生さ
れる。管１６は、陰極１８、制御グリッド２０、遮蔽グ
リッド２２および陽極２・１を有する４極管である。空
洞１０の内側導体１３は陽極駆出容量２６を経て陽極２
６Ｖこ交流電流を供給するために接続されている。空洞
〕・−）の外側導体１２はＲＦ接地電位で動作させられ
るのが望ましく、側路キャパンタ２８を経て管１６の遮
蔽グリッド２２に接続されている。こ＼に示されている
ように管１６は陰極駆動回路で動作させられ・るが、こ
の回路をグリッドにより駆動される形式に修正すること
もできる。導体】２と１３との間に電磁波を発生させる
のに使用される電子放電装置の正確な形式はこの発明の
部分でなく、任意適当な電子放電装置をこの目的のため
に使用することができる。このような空洞の通常の形式
のものでは、管１６の電極そのものは共振空洞］Ｏの境
界の一部を形成する。

空洞１０の物理的な長さは、導体１２と１３との間に配
置された同調短絡子３　Ｃ，によって約２２ｃｍ変化で
きる。

同調短絡子３ｏは空洞の端部３４がら伸びる複数の制御
ロッド３２に取付けられている。空洞１０がらの出力の
結合は導体１２と１３との間に配置された結合手段３６
によって与えられている。前述のように空洞１０は通常
のもので、空洞の出力周波数はその長さによって決定さ
れる。従来は、低帯域ＶＨＦ　−Ｔ　Ｖサービスすなわ
ち５４　ＭＨｚ乃至８８　ＭＨｚの周波数範囲にわたっ
て使用する伝送線空洞を提供するために、低域テレビジ
ョン帯にある５局のテレビジョンチャンネル用の充分に
長い空洞を作るというのが普通のやり方であった。この
ような空洞は低域中のすべての周波数において充分とい
うわけではなく、最良の性能を得るのに妥協を必要とし
た。

〈本発明の詳細な説明〉 次に第２図および第３図を参照してこの発明の第１の実
施例を説明する。第２図、第３図では、第１図中の素子
と同一素子に対しては同じ参照番号が付されている。改
良された伝送線空洞１．０（ｄ外側導体１２と新規な中
心導体１４とがらなっている。

外側導体１２は約４３ＣｎＩ×４３４の断面を持ってい
る。

この新規な中心導体１４＋’ｊ約１０（７）の内径を有
する２個の中空部分１４ａおよび１４１）からなってい
る。２つの部分１４ａおよび１４ｂは管１６に隣接して
約６．３５１の長さにわたって誘電体材料によって分離
されている。第２図および第３図に示すように誘電体は
空気間隙であるが、このｆＩｌｌｌ！にアメリカ合衆国
ペンシルベニア州　オークスにある５ｙｎｔｈａｎｅ　
Ｔａｙｌｏｒ製の５ｙｎｔｈａｎｅ　（商品名）、その
他の同等品を使用することも出来る。管１６は空洞１０
の中心に配置されており、その遮蔽グリッド２２はバイ
パス・キャパシタ２８を介して外側導体１２［接続され
た接地板３８と電気的に接続されている。図を簡単にす
るたメ［管への電気的接続は示されていないが、平板キ
ャパシタ２６は同調短絡子３０と一体化されている。

管］６は、陽極２４の外面に取付けられた複数の放熱フ
ィン（図示せず）からなる管ラジェータを有している。

薄い保持筒４２がフィンの最外端に取付けられている。

ラジェータ４０は空気あるいは他の冷却用の流体の流れ
の中に配置されるように設けられている。ラジェータ４
０は通常のもので、これについては１９６０年８月３０
日付の米国特許第２，９５１，１７２号明細書中に詳し
く説明されている。

支持用スパイダ４４の一端がラジエータ４ｏの保持筒４
２に固定され、他端は中心導体１４の第１の部分１４ａ
　Ｋ固定されている。スパイダ４４け保持筒４２の一部
の上でそれと衝き合せして配置された取付はリング４６
を含んでいる。スパイダ４４の他端は中心導体１４の第
１部分１４ａと電気的に緊密に接続する導電性保持リン
グ４８からなっている。複数の薄い支持脚５０は取付リ
ング４６と保持リング４８との間に伸びている。支持脚
５０は上方へ導かれる冷却用流体の流れの中に配置され
ておシ、流れに対する抵抗が最小になるように設計され
ている。中心導体１４の第１の部分１４ａと第２の部分
１４１）との間に存在する空気間隙を横切って直列イン
ダクタ５２が配置されている。インダクタ５２ハ中心導
体１４の一部を取除き且つ蝉施状の帯を残すことによっ
て形成されるか、あるいは別個の導電性の帯で作っても
よい。インダクタ５２が別の帯からなる場合は、これは
クランプ５４によって中心導体の第１の部分］、４ａに
取付けら・れ、また第２のクラップ５６によって中心導
体の第２の部分１４ｂ　Ｋ取付けられている。空洞１０
の物理的な長さは、同調用短絡子３ｏを空洞の一端３４
に向けて充分に上昇させたときの約：〕９備から、上記
同調短絡子３０をクランプ５６に隣接させたときの約３
７Ｃｒｎ″！、で変化することができる。インダクタ５
２の幅と同様に巻回数はインダクタ５２の直列インダク
タンス従って空洞１０の共振周波数を段階的に増加させ
るように変化させることができる。

前述のように空洞］Ｏの周波数を段階的に変更すること
に加えて、第３図に示すように導電性のシリンダ６０を
、中心導体１４の部分１４ｂの周囲に、この中心導体お
よび直列インダクタ５２と摺動接触状態を保ってテレス
コープ状に摺動的に配置されている、導電性シリンダ６
０Ｕ、中心導体］４の部分１４＆と１．４　ｂとの間の
間隙を完全に橋絡するに充分な長さを有している。これ
が間隙を橋絡するのに充分に伸ばされると、第１図に示
す従来構造と等価な空洞が得られる。しかしながらテレ
スコープ状導電性シリンダ６０によると、直列インダク
タ５２を連続的に変化する手段を与えることができる。

第４図の曲線ＡおよびＢは、約６．３５（７）の長さを
有する空気間隙を橋絡するそれぞれ１．２７Ｑ１１．２
．５４（”Ｉｌｌの幅の１ターン・インダクタを持った
中心導体１４ＶＣ対する空洞長の関数としての空洞周波
数の変化を示している。第４図の曲線ＣＶｉ、導電性シ
リンダが中心導体１４の部分１４ａと１４ｂとの間の間
隙を完全に橋絡する第３図の構成に対する周波数範囲を
示している。同調短絡子３ｏによって中心導体１４の直
列インダクタンスと空洞長とを変えることによって、空
洞１０の周波数は約５０ＭＨｚ乃至’９０ＭＨｚの間で
変化することが出来る。

中心導体の第１の部分１４ｃと第２の部分］、４ｄとの
間に配置された中空のシンセイン（５ｙｎｔｈａｎθ）
シリンダ７０からなる新規な中心導体］４の他の実施例
が第５図に示されている。中心導体１４の第１の部分１
４ｃはラジェータ４ｏの締付シリンダ４２」二に配置さ
れ、これに取付けられている。中心導体１４の両方の部
分の内径は約２１備で、管のラジェータ４０の締付シリ
ンダ４２の外径と実質的に等しくされている。長手方向
に配置された複数の細長い板金すなわちストラップ７２
は、その一端が中心導体の第１の部分１４ｃに、他端が
中心導体の第２の部分にそれぞれ取外し可能に取付けら
れている。ストラップの数と位置を変えることにより、
ストラップの寸法と空洞長を一定に維持しつＸ１広い周
波数範囲をカバーすることができる。表Ｉにおいて、空
洞長は約４７αに固定されており、結合手段３６は第５
図および第６図に示されているように配置されており、
ストラップ７２の幅は１．−９ＣＩ４、隣接するストラ
ップの中心と中心との間の角度で表わした間隔は４５°
、シンセイノ・シリンダ７０の高さは約１８ＣＩＲであ
る。ストラップは第６図に示す位置の１あるいはそれ以
上の個所に配置される。第６図には６個のストラップの
位置？２ａ乃至？２ｆが示されているが、実際には常に
最大で僅か１個のストランプが使用されるに過ぎない。

表　　　１ 位置？２ｂに配置された単一のストラップ７２を使用す
ると、空洞１０の共振周波数は５４．００　ＭＨｚ　Ｋ
なる。表１および第６図に示される位置に追加のストラ
ップ７２を設けることにより、空洞１０の共振周波数は
高くなる。７２ａ　、　７２ｂおよび７２ｃの位置に配
置された３個のストラップ７２を使用すると、空洞１０
の周波数ｉｉ　７５．７２　ＭＨｚ　Ｋなる。表１から
明らかなように、中心導体１４の第１の部分１４ｃと第
２の部分１４ｄとの間に取付けられる４個のストラップ
を使用すると、周波数はストラップ７２の位置相互間の
関係および外側導体１２に対する関係に依存する。この
構成では、上述のようにストラップ７２を加えたりある
いは取除いたりすることによって出力回路の特性イノピ
ーダンスを変えることにより、空洞の共振周波数は段階
増加的に変更される。

ストラップ７２の数と位置とを変えることにより、空洞
１０の直列インダクタンスおよび並列容量の双方を変え
ることができる。

第７図はこの発明の他の実施例を示す。この実施例では
、長手方向に伸びる取外し可能に取付けられたストラッ
プ７２の幅、シンセイン（５ｙｎｔｈａｎｅ　）シリン
ダ７０の高さ、および中心シリンダ１４の直径は第５図
および第６図に関して述べた実施例と同様である。しか
しながら隣接するストラップの位置相互の中心間の角度
は３００に減少されている。

この実施例では７個のストラップの位置７２ｇ乃至７２
ｍが設けられている。表■に示すように、空洞長は者数
のストランプの構成によって変化する。

表■の結果は第８図にグラフとして示されている。

このグラフで、空洞ｌＯの共振周波数はＭＨ２で縦軸に
示されており、空洞長は備で横軸に示されている。そし
て曲線り乃至Ｊは表■に示すように、長手方向のストラ
ップ７２の数と位置を示す。比較のために示した曲線に
は約２１備の内径を有するが、この発明の新規な可変イ
ンピーダンス手段を持たない従来技術による中心導体１
３に対する空洞長の変化に対する周波数の変化を示す。

表　　　ロ 位置？２ｉおよび？２ｊあるいは位置７２ｊおよび７２
にのように、ストラップの位置に偶数個のストラップが
配置されているときは、所定の空洞長に対する空洞周波
数は同じになる。それは、各組のストラップの位置が外
側導体１２に関して対称になるからである。ストラップ
の位置、隣接するストラップ間の間隔、およびストラッ
プの数は、所望の空洞周波数および最適結合特性を得る
ために変更されることは当業者にとっては言う迄もない
ことである。

取外し可能に取付けられた長手方向に伸びるストラップ
７２を第５図に示したシンセイン・シリンダ７０から取
外し、代りにシンセイン部材を部分的に螺旋状に巻回す
るコイル状に形成された取外し可能なストラップを使用
して、別の一連の試験を行った。第８図に示すように、
曲線りは、中心導体１４の部分１４ｃと１４ｄとの間に
配置され、長さが約５９ｒＷＩから４０Ｑ１１に変化す
る空洞１０上のシンセイン・シリンダ７０を全３６０°
にわたって周回して伸びる１、６ｒａｔ幅の螺旋状のス
トラップについての空洞周波数の範囲を示している。曲
線Ｍは曲線りの螺旋状ストラップと同じ幅を有し、シン
セイン・シリンダ７０の周囲に２７０°にわたって伸び
るストラップを使用した場合の空洞周波数の範囲を示す
。曲線Ｎは曲線りおよびＭの螺旋状ストラップと同じ幅
を有し、第８図に示す空洞長全体にわたってシリンダ７
０を約１８０°周回して伸びるストラップを使用した場
合の知洞周波数を示す。曲線Ｐは約１．９ｍの幅を有し
、シリンダ７０を約９０°周回して伸びるストラップを
使用した場合の空洞周波数を示す。

第８図の曲線り乃至Ｐから明らかなように、各種の螺旋
状ストラップを使用した構成に対する空洞周波数は、ス
トラップ長さが完全な１周に近づくにつれて低下する。

と−に述べた実施例は、中心導体の直列インダクタンス
を修正するために変更可能な中心導体の径、ストラップ
の長さおよび幅、ターン数等の可能な変形例のすべてを
示すものではない。伝送線空洞の共振周波数は、こ＼に
示されている技術を基礎として、空洞の特性を決定する
パラメータの任意の１つあるいは組合せを順次にあるい
は同時に変化させることによって変更し得ることは言う
迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は大電力４極管用の通常の伝送線空洞の長手方向
の断面を示す断面図、第２図はこの発明の同調装置の一
実施例を示す大電力４極管用伝送線空洞の長手方向の断
面を示す断面図、第３図はこの発明の同調装置の第２の
実施例を示す大電力４極管用伝送線空洞の長手方向の断
面を示す断面図、第４図は第２図および第３図に示す実
施例用の伝送線空洞長対周波数の関係を示すグラフ、第
５図はこの発明の同調装置の第３の実施例を示す大雪力
４極管用伝送線空洞の長手方向の断面を示す断面図、第
６図は第５図の６−６線に沿う断面図、第７図は第６図
に示された断面の別の実施例を示す大電力４極管用伝送
線空洞の上部断面図、第８図は第５図に示す管の外径に
実質的に等しい内径の中心導体をもったこの発明の同調
手段の各実施例についての伝送用空洞長と周波数との関
係を示すグラフである。 １０・・・空洞、１２・・・外側導体、１４・・・中心
導体、！許出願人　　　　アールシーニー　コーポレー
ション代理人　清水　哲ほか２名 １′６図　　　　　　　　１７図 墾浦表１ｃｍ１ 才θ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外側導体と中心導体とを有し、内部に電磁波を発
   生させるための励振手段と共同する空洞であって、上記
   中心導体は空洞の共振周波数を変更するための可変イン
   ピーダンス手段を含み、この可変インピーダンス手段は
   直列インダクタンス変更手段からなる、伝送線用空洞。