JPS5828158A - ３個のラダ−状スラブから組み立てられたｔｗｔ低速波回路 - 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】 本発明は、線形電子ビームと相互作用するための、進行
波管（ＴＷＴ）において使用される低速波回路に関する
，、非常に高い周波数（数十ギガヘルツ）の高出力を発
生するために、最も有用な回路が、一いわゆる”折返し
導波管”　（　ｆｏｌｄｅｄ　ｗａｖ＠ｇｕｉｄｅ）又
は”スタガ結合空胴″（　ｓｔａｇｇｅｒ　−　ｃｏｕ
ｐｌｅｄ　）回路である。本発明は、改良された構造及
び電気特性を有する、この回路と電気的に同等のものに
関する。

従来技術 結合空胴低速波回路は、中程度の帯域幅の高出力ＴＷＷ
に広く用いられている。２０ＧＨｚ以下のような低周波
数で、このような回路の典型的な構成は、第１図に示さ
れている。相互作用空胴１０は、銅製のスペーサリング
１２から成り、そのスペーサリング１２は、銅製の末端
グレート１４と交互に積み重ねられている。その組立体
は、ジヨイント１６の所を鋏一鋼又は全一銅合金でろう
付けすることによって相互に結合され、しっかり（７た
真空エンペローブが形成されている。各グレート１４は
、空胴内のｒｆ電場の軸線方向成分と相互作用する電子
ビーム（図示されていない）の通路用に軸線方向の開口
を有している。開口１８は、しばしばリング２０が突き
出ることによって軸線方向に伸びている。このリング２
０は、電場をより短かくなった軸間隙２２に結合させ、
従って、空胴の相互作用インピーダンス及びビーム結合
因子を高める。隣接した空胴１０は、各末端グレート１
４の結合スロット２４によって相互に結合されている′
。そのスロット２４は、ｒｆ磁場が最も高い空胴ｌＯの
外端の近くに位置し、従って、相互インダクタンスによ
る結合が生じる。交互の結合スロット２４は、空胴１０
の反対側に交互に設けられている。このことは、大きな
相互作用帯域幅を与える“折返し導波管′特性を与える
。このタイプの結合で、基本的な回路波は後進波である
。

その導波管は、第１空間調波（　ｓｐａｃｅ　−　ｈａ
ｒｍｏｎＩｃ　）モードで作動し、そのモードは前進波
であるので、定速電子ビームとほぼ同期する相互作用は
、周波数の比較的広い帯域にわたって成し遂げられ得る
。

第１図の従来技術の回路は、低周波数では満足のいくも
のである。しかし、２０ＧＨｚのような周波数用にそし
てより高い周波数用に作るときに、重大な困難が生じる
。多くの部品は、小さく、精度よく作るためにコスト高
となっている。軸線方向に間隔をおいて並べることは、
積み重ねる際に累積的誤差を生じさせる。その累積的誤
差が末端グレート１４の周期的な間隔をおいて並べると
きにあると、それら誤差は回路の帯域特性及びインピー
ダンスを低下させる。軸線上に誤差−がそろうときには
、その誤差−はビームを防害し、結局出力の損失、満足
のいかない導波管となる。

また、ろう付けされたジヨイント１６は２種類の問題を
生じさせる。ろう付は合金が完全に流れないと、割れ目
が存在し、その割れ目はその割れ目を横断しなければな
らない循環空胴電流に高い抵抗を与え得る。一方、ろう
付は合金が空胴の内側表面上に流れ出るならば、一般的
なろう付は合金の高い電気抵抗は回路の減衰を強める。

その合金が１角を横切る帯を形成するならば、空胴体積
は減少し、従って、空胴共振は非同調となり、回路イン
ピーダンス及び帯域は減少する。従って、前記ジヨイン
トを完全に避ることかできないならば、少なくともそれ
らの数及び長さを減少させ、それらを横切る循環電流が
小さい所にそれらを配置させなければならない。

第２図は、本発明を実施した回路である構造物を図示し
ている。その発明は、機械的及び電気的特性を大幅に改
良したものであり、正確な許容量内により容易に製造す
ることができる。その構造物は、列をなした横ラグ（ｒ
ｕｎｇ）３４によって相互に結合された一対の側方延長
部分３２を構成する単一の金属性ラダー（１ａｄｄｅｒ
　）要素３ｏから成る。各ラダー４の中央に、軸線方向
にそろった開口３６がある。ラダー４の間の横空胴３８
は、第１図の空胴１０に類似した空胴を形成する。それ
らは、開口３６を通過して進行する電子のような荷電粒
子ビームと相互作用する回路の電磁場を維持してい場。

相互作用要素３０は、銅製のような金属の単一部品によ
って作られている。空胴３ｊ３は、放電加工（ＥＤＭ）
等によって空間を形成されたものである。従って、それ
ら間隔のおきがたは確実に制御され得るし、どの積み重
ねられている部分にも依存することがない。空胴３８内
の循環表面ｒｆ電流の＃１ぼ半分は連結されたジヨイン
トを横断するよりも単一の金属表面上を流れる。ビーム
開口３６はまた、長い直線状の電極でもってｇＤＭで形
成されてもよい。

空胴３８の両開放側は、一対のラダー結合要素４０を相
互作用ラダー３０の両側に連結することによって選択的
にふさがれる。各側面の結合要素４０は単一の金属製ス
ラブであって、そのスラブは相互作用ラダー３０のラダ
ーピッチの２倍で軸線方向に間隔をおいた結合開口４２
の配列から成るラダーである。結合要素４０は、各結合
開口４２が２つの連続した相互作用空胴を横切って橋絡
するように軸線方向にそろえられている。ラダー結合要
素４０のラダー４は前記各ラダー４の一端上で相互作用
ラダー要素３０のラダー４に連結されている。従って、
開口４２は、第１図の従来技術の回路内の結合スロット
２４の類似物を形成する。

２つの結合要素４０は、結合開口４２が相互作用ラダー
４のピッチで軸線方向に交互に並ぶようにそろえられて
いる。従って、結合開口４２は空胴３８の向い合った側
で交互になり、′折返し導波管″構造物を形成する。

真空エンペローブを完全にするために及び結合開口４２
を一気的に囲むために、一対の密封（ｃｌｏｓｕｒｅ　
）スラブ４６が結合ラダー４０の外側を横切って密閉を
おこなっている。５つの部材すべてがろう付又は焼結に
よって相互に結合されている。ろう付ジヨイントは全循
３Ｊｒｆ壁電流の一部のみを妨害する′ので、その構造
は結果的に比較的低い減衰となる。

第３図は、第２図の回路と電気的に同等の回路である構
造物の多少変形した形のものを示している。主な違いは
、相互作用ラダ一部材３０′が２つの鏡儂関係にある部
材５０から作られている。前述のように、横空胴である
スロット３８′の配列がラダ一部材に形成されている。

各ビーム開口３６′が、片面ラダー５０のそろえられた
ラダー４内の、一対の向い合ったノツチ５２によって形
成されている。この構造物の利点は、ノツチ５２が非常
に正確に機械削りできる点で、−力筒２図のような長い
直線の穴を機械削りすることは非常にむずかしい。ビー
ム開口３６′は図のように矩形でも、または円筒状でも
よく、いずれの場合でも円筒状のビームに対してのもの
である。

再び、組み立てられた部材は、ろう付又は焼結によって
、相互に連結される。相互作用ラダー３０′が鏡像対称
のために、互い違いの結合スロットによって一部に乱れ
があると、その２つの部材５０の連結を横切る循環電流
がほんの僅だけ存在する。

従って、その連結の質は臨界的なものではない。

第４図は、僅かに変形した実施例を示している、結合ラ
ダー４０及びカバースラブ４６′の機能は、一対の密着
した結合ラダー６０に組み込まれている。結合開口は、
カバースラブ４６′を貫通し一部だけくい込む凹所６２
によって形成されている。

それらは、制御された深さにＥＤＭ腐食によって、他の
例としては鋳造によって、又はフォトエツチングによっ
て形成されてもよい。完全なラダー構造物は、スラブの
セットをろう付又は焼結することによって前述のように
組み立てる。組み立てられた構造物は、第２及び第３図
のものと正確に同等のものであるが、部品がより少なく
、ジヨイントも少ない。

本発明の思想は、第３図の長さＰＳ）Ｉ、、Ｈ２、Ｗ、
　、Ｗ、　、　Ｔ１及びＴ、の間の関係において限定を
加えた−り省いたりすることに制限されるものではない
。しかし、例えばＨ，＝　Ｐ／２を選ぶことが、はぼＴ
ＷＴ増幅利得を最大にする伝導性となることがわかるだ
ろう。Ｗ２＝　Ｗ、及びＨ２＝　Ｐ　、！：選ぶことが
増幅帯域幅を最大にする伝導性となることが実験的にわ
かっている。この２合、回路通過帯域の端の境界を定め
る周波数は容易に計算され、応用に対する設計を早める
。再び図の場合において、ＴＩをＴ、／２より僅かに小
さくすることが帯域幅を最大にする伝導性となることが
わかる。

上述の実施例は、説明のためのものであって限定を加え
るだめのものではない。本発明の他の多くの変形が当業
者には明らかであろう。本発明は、特許請求の範囲及び
法律的に同等のものによってのみ制限を受けるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は従来技術の低速波回路の横断面図で−ある。 第１Ｂ図は第１Ａ図の回路の縦断面図である。 第２Ａ図は本発明を実施した回路の横断面図である。 第２Ｂ図及び第２Ｃ図は第２Ａ図の一回「■−載−断面
図である。 第３図は第２図の回路の分解等角図でを】る。 第４図は第３図の回路の変形例を示す分解等角図である
。 〔主要符号の説明〕 １０・・・空胴　　　　　　　　　１２・・・ス４−サ
リング１４・・・末端グレート　　　　　１６・・・ジ
ヨイント１８．３６．３６’、４２・・・開口　　２０
・・・リッゾ２４・・・スロット　　　　　　　　３０
．３０’・・・ラダー３２・・・延長部分　　　　　　
　３４，４４．５４・・・ラグ３８・・・空胴　　　　
　　　　　４０・・・ラダー結合敦素５０・・・ラダ一
部材　　　　　　５２・・・ノツチ６２・・・凹所 特許出願人　　パリアン・アンンエイツ・同　　　　弁
理士　富　１）修　自　１゛１：手続補正書 特許庁長官　　若　杉　和　夫殿 １、事件の表示　　昭和５７年特許願第１３０５４０号
２、　発明。名称　　３個のラダー状スラブから組み立
てられたＴＷＴ低速波回路 ３、補正をする者 ５１件との関係　特許出願人 住　所（居所） 氏　名（名称）　　　パリアン・アソシエイツｅインコ
ーポレイテッド４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）周期的ピッチで軸線方向に間隔をおいて列に並
   べられた空胴開口を有し、平行に並べられたラグによっ
   て結合された一対の軸線方向に連続する側面部材を形成
   する、単一で金属性の第１相互作用要素と、 ｂ）一対の単一で金属性の側面結合要素であって、 各要素は前記ピッチの２倍のピッチで軸線方向に間隔を
   おいて列に並べられた凹所を有し、 前記凹所の各々が２つの連続する空胴開口を橋絡し、 前記各凹所の軸線方向の境界を形成する突き出た山の部
   分が前記２つの空胴開口の境となるラグに連結するため
   に、前記相互作用要素の向い合った側に連結されるとこ
   ろの側面結合要素と、 から成る低速波回路であって、 前記側面結合要素の一方に前記凹所が前記側面結合要素
   の他方の前記凹所とから前記ピッチで軸線方向に交互に
   形成され、 連続した空胴開口が前記凹所を介して前記空胴開口の交
   互する側面で連結されるところの回路。 ２、前記ラグには、荷電粒子ビームの通過用の、軸線方
   向にそろえられた開口があけられている特許請求の範囲
   第１項に記載された回路。 ３、前記凹所は前記結合要素を貫通し、前記相互作用要
   素の向い側の前記凹所の両側を覆うために前記側方結合
   部材に連結される一対の密封部材を更に含む特許請求の
   範囲第１項に記載された回路。 ４、前記第１相互作用要素の鏡像となるように形成され
   た単一で金属性の第２相互作用要素、及び前記ラグの片
   側に軸線方向に列をなしてそろ見られｆＣ＃を有し、 前記相互作用要素は、前記う′グが軸線方向にそろえら
   れ、前記溝が荷電粒子ビームの通過用の開口を形成する
   ために互いに面するように配置きれる％詐請求の範囲第
   １項に記載された回路。