JPS5935141B2 - 多空胴クライストロン装置 - Google Patents
多空胴クライストロン装置Info
- Publication number
- JPS5935141B2 JPS5935141B2 JP6631476A JP6631476A JPS5935141B2 JP S5935141 B2 JPS5935141 B2 JP S5935141B2 JP 6631476 A JP6631476 A JP 6631476A JP 6631476 A JP6631476 A JP 6631476A JP S5935141 B2 JPS5935141 B2 JP S5935141B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- frequency
- output
- efficiency
- klystron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は多空胴クライストロン装置に関する。
例えばテレビ信号送信用などに用いられる広帯域増幅の
大電力クライストロン装置では、その特性上、出力変換
効率即ちタライストロンの入力電力に対するマイク口数
出力電力を上げるために、直列的配置される複数個の共
振空胴のうち、中間空胴の共振周波数を動作周波数より
高い方に離調し、高いＱの状態で動作させる必要がある
。
大電力クライストロン装置では、その特性上、出力変換
効率即ちタライストロンの入力電力に対するマイク口数
出力電力を上げるために、直列的配置される複数個の共
振空胴のうち、中間空胴の共振周波数を動作周波数より
高い方に離調し、高いＱの状態で動作させる必要がある
。
従来、広帯域動作用の５空胴クライストロン装置は第１
図乃至第３図に示す如くいわゆるスタガ同調として所定
の帯域幅を得るようにしている。
図乃至第３図に示す如くいわゆるスタガ同調として所定
の帯域幅を得るようにしている。
これは、電子銃１からコレクタ２へ向って流れる電子ビ
ーム３に沿って配置された、入力空胴４を第１空胴とし
、出力空胴８を第５空胴として順次第２空胴５、第３空
胴６、第４空胴Ｔとした場合、第１空胴４乃至第５空胴
８の共振周波数を各々の図示しない周波数調整機構によ
り互いにずらして第２図に示すｆＩｔ ｆ２．ｆ３１
ｆ４９ ｆ５に設定し、また各空胴の可変結合機構９に
よって各々の空胴のＱを調整して第３図の如き周波数帯
域特性が得られるようにする。
ーム３に沿って配置された、入力空胴４を第１空胴とし
、出力空胴８を第５空胴として順次第２空胴５、第３空
胴６、第４空胴Ｔとした場合、第１空胴４乃至第５空胴
８の共振周波数を各々の図示しない周波数調整機構によ
り互いにずらして第２図に示すｆＩｔ ｆ２．ｆ３１
ｆ４９ ｆ５に設定し、また各空胴の可変結合機構９に
よって各々の空胴のＱを調整して第３図の如き周波数帯
域特性が得られるようにする。
ところで大電力クライストロンの効率を大きく左右する
のは、第４空胴７に発生する高周波電界の電圧及び電子
ビーム３に対するその位相であり、両者は図示しない周
波数調整機構で第４空胴の共振周波数ｆ４を最適値に調
整する。
のは、第４空胴７に発生する高周波電界の電圧及び電子
ビーム３に対するその位相であり、両者は図示しない周
波数調整機構で第４空胴の共振周波数ｆ４を最適値に調
整する。
この第４空胴の共振周波数ｆ４を変えることにより電子
ビームとの相互作用が変化し、クライストロンの効率は
第６図に示すような効率に対して最適周波数ｆａの存在
する特性となる。
ビームとの相互作用が変化し、クライストロンの効率は
第６図に示すような効率に対して最適周波数ｆａの存在
する特性となる。
この最適周波数ｆａは希望する周波数帯域外に存在し、
その周波数はクライストロンの動作信号周波数ｆｏより
約１．５〜３％高いところとなる。
その周波数はクライストロンの動作信号周波数ｆｏより
約１．５〜３％高いところとなる。
例えば動作信号周波数ｆ。が５９１．２５ Ｍｎ２．−
０．５ｄＢの帯域幅が６ＭＨ２のクライストロンの場合
、第４空胴の最適共振周波数ｆａはおよそ６００ＭＨｚ
であり、最適離調周波数Δｆａは約８．８ＭＨｚである
。
０．５ｄＢの帯域幅が６ＭＨ２のクライストロンの場合
、第４空胴の最適共振周波数ｆａはおよそ６００ＭＨｚ
であり、最適離調周波数Δｆａは約８．８ＭＨｚである
。
この高効率を考慮した高効率調整においては、マイクロ
波加熱等の連続波増幅あるいは変調周波数の低い振幅変
調波の増幅においては非常に安定に高効率で動作するが
、パルス増幅またはテレビ信号の同期信号の部分などで
、第５図に示すように数ＭＨｚあるいはそれ以下の周波
数での振動または不安定なレベル変動などを生じること
がある。
波加熱等の連続波増幅あるいは変調周波数の低い振幅変
調波の増幅においては非常に安定に高効率で動作するが
、パルス増幅またはテレビ信号の同期信号の部分などで
、第５図に示すように数ＭＨｚあるいはそれ以下の周波
数での振動または不安定なレベル変動などを生じること
がある。
この振動あるいは不安定レベルは、飽和出力に対して６
割位の出力レベルから上のレベルで断続的に発生する。
割位の出力レベルから上のレベルで断続的に発生する。
また負荷の定在波比が劣化した場合には、５割以下の出
力レベルで発生することもある。
力レベルで発生することもある。
この状態でタライストロンを使用する場合、安定に動作
する最高レベルの効率は３０係前後にまで低下し、実用
価値はなくなってしまう。
する最高レベルの効率は３０係前後にまで低下し、実用
価値はなくなってしまう。
これは第１図に示す電子ビーム３が出力空胴８の出力間
隙１０に到達するとき、その電子ビーム３の速度分布が
大きい場合、出力間隙１０に発生する高波数電圧により
速度の遅い電子ビームの一部が通常とは逆の方向に加速
されることによる逆行電子流の作用によると考えられる
。
隙１０に到達するとき、その電子ビーム３の速度分布が
大きい場合、出力間隙１０に発生する高波数電圧により
速度の遅い電子ビームの一部が通常とは逆の方向に加速
されることによる逆行電子流の作用によると考えられる
。
この逆行電子流を防止するために、従来の調整法では、
出力間隙１０に発生する高周波電圧を小さくし安定動作
とするため、可変結合機構９を調整し、出力空胴８のＱ
を大幅に低下させていた。
出力間隙１０に発生する高周波電圧を小さくし安定動作
とするため、可変結合機構９を調整し、出力空胴８のＱ
を大幅に低下させていた。
この調整法では第４図に示すように出力変換効率の高い
Ｑの状態ＱＨとＱを下げた状態ＱＬでは出力は２割以上
低下してしまう。
Ｑの状態ＱＨとＱを下げた状態ＱＬでは出力は２割以上
低下してしまう。
なお第４図に斜線で示した部分は不安定現象の発生しや
すい出力領域である。
すい出力領域である。
この発明は上記従来の欠点を除去したもので、パルス増
幅またはテレビ信号増幅用として高効率で安定に動作す
る多空胴クライストロン装置を提供することを目的とす
る。
幅またはテレビ信号増幅用として高効率で安定に動作す
る多空胴クライストロン装置を提供することを目的とす
る。
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説明
する。
する。
５空胴の大電力クライストロン装置を例にとれば、この
発明は第１図に示したものと同様構成である。
発明は第１図に示したものと同様構成である。
従って詳しい説明は既述の通りゆえ、ここでは省略し、
この発明の要点である各空胴、とくに出力空胴から１つ
手前（上流）の第４空胴の共振周波数について述べる。
この発明の要点である各空胴、とくに出力空胴から１つ
手前（上流）の第４空胴の共振周波数について述べる。
即ち、この発明の大電力クライストロンにおいては、各
空胴共振器の共振周波数は第７図に示すように第４空胴
７以外は従来とほぼ同じ周波数に設定し、出力空胴８の
Ｑも第４図のＱＨに設定する。
空胴共振器の共振周波数は第７図に示すように第４空胴
７以外は従来とほぼ同じ周波数に設定し、出力空胴８の
Ｑも第４図のＱＨに設定する。
一方、第４空胴７の共振周波数ｆ４は、第６図にも示し
た効率が最高となる最適周波数ｆａよりも更に高い周波
数に設定し、総合の周波数帯域特性が第８図に示すよう
に各空胴の図示しない周波数調整機構及び可変結合機構
９によって調整する。
た効率が最高となる最適周波数ｆａよりも更に高い周波
数に設定し、総合の周波数帯域特性が第８図に示すよう
に各空胴の図示しない周波数調整機構及び可変結合機構
９によって調整する。
すなわち第４空胴７の離調周波数Δｆ４（ここで、Δｆ
４＝ｆ４−ｆｏ）を、同図に示すように最適離調周波数
Δｆａ（ここで、Δｆａ ＝ ｆａ −ｆｏ）の約１．
６倍に調整する。
４＝ｆ４−ｆｏ）を、同図に示すように最適離調周波数
Δｆａ（ここで、Δｆａ ＝ ｆａ −ｆｏ）の約１．
６倍に調整する。
なおこの離調周波数Δｆ４は、効率のうえの最適離調周
波数Δｆａの１．３倍乃至１．６倍の範囲内に設定する
のが望ましい。
波数Δｆａの１．３倍乃至１．６倍の範囲内に設定する
のが望ましい。
さて、逆行電子流に起因して生じると考えられている不
安定動作を防止するには、第１図に示す電子ビーム３内
での速度分布そのものを小さくすることか最良であるこ
とは明らかである。
安定動作を防止するには、第１図に示す電子ビーム３内
での速度分布そのものを小さくすることか最良であるこ
とは明らかである。
出力間隙１０人口における速度分布は、電子ビーム内で
の空間電荷の作用を考慮しない場合には、電子ビーム３
との相互作用により第４空胴７に発生する高周波電圧の
平方根にほぼ比例する。
の空間電荷の作用を考慮しない場合には、電子ビーム３
との相互作用により第４空胴７に発生する高周波電圧の
平方根にほぼ比例する。
この第４空胴７に発生する高周波電圧は第９図に示すよ
うに、第４空胴７の共振周波数ｆ４が動作信号周波数ｆ
。
うに、第４空胴７の共振周波数ｆ４が動作信号周波数ｆ
。
に等しいとき最高となり、共振周波数から離れるに従っ
て小さくなる。
て小さくなる。
従って動作信号周波数ｆ。と第４空胴７の共振周波数と
の差である離調周波数Δｆ４を大きくすることにより、
出力間隙１０人口での速度分布を小さくできることにな
る。
の差である離調周波数Δｆ４を大きくすることにより、
出力間隙１０人口での速度分布を小さくできることにな
る。
この発明の大電力クライストロンは上記説明及び図示の
ように構成され、出力空胴８の一つ手前の空胴の共振周
波数ｆｂと動作信号周波数ｆｏとの差である離調周波数
Δｆｂ（上記例ではΔｆ４）を、出力変換効率が最高と
なる最適離調周波数Δｆａの１．３乃至１，６倍の範囲
内に設定しているので、電子ビーム内での速度分布を小
さくシ、逆行電子流の影響と考えられる不安定動作を防
止することができる。
ように構成され、出力空胴８の一つ手前の空胴の共振周
波数ｆｂと動作信号周波数ｆｏとの差である離調周波数
Δｆｂ（上記例ではΔｆ４）を、出力変換効率が最高と
なる最適離調周波数Δｆａの１．３乃至１，６倍の範囲
内に設定しているので、電子ビーム内での速度分布を小
さくシ、逆行電子流の影響と考えられる不安定動作を防
止することができる。
そして大電力クライストロン装置をテレビジョン映像信
号増幅用として用いる場合にさくに有効である。
号増幅用として用いる場合にさくに有効である。
即ち、第１０図に第４空胴７すなわち出力空胴の１つ手
前の空胴の離調周波数Δｆｂに対する出力特性例を示す
が、この空胴の離調周波数Δｆｂを効率が最大となる最
適離調周波数Δｆａの１．３〜１．６倍の範囲の値にす
る。
前の空胴の離調周波数Δｆｂに対する出力特性例を示す
が、この空胴の離調周波数Δｆｂを効率が最大となる最
適離調周波数Δｆａの１．３〜１．６倍の範囲の値にす
る。
この発明は、飽和出力時の効率は確かに若干低下するが
、しかしながら第５図に示す如き不安定現象が発生しな
い最高出力レベルという条件での効率は、従来の調整法
である出力空胴のＱを下げて不安定現象を防止する方法
での効率の低下に比べて、効率の低下を小さくすること
ができる。
、しかしながら第５図に示す如き不安定現象が発生しな
い最高出力レベルという条件での効率は、従来の調整法
である出力空胴のＱを下げて不安定現象を防止する方法
での効率の低下に比べて、効率の低下を小さくすること
ができる。
なお、第１０図に斜線で示した部分は第４図と同様に不
安定現象の発生しやすい領域を示している。
安定現象の発生しやすい領域を示している。
実験の結果によれば、不安定現象は発生するが飽和出力
が最高となる調整においては６３％の効率が得られる。
が最高となる調整においては６３％の効率が得られる。
そして出力空胴のＱのみを低下させ出力空胴の高周波電
圧を低下させて不安定現象の発生を防止する従来の調整
においては、４９係の効率が得られるにすぎない。
圧を低下させて不安定現象の発生を防止する従来の調整
においては、４９係の効率が得られるにすぎない。
しかし、本発明により出力空胴の１つ手前の空胴の離調
周波数Δｆｂを従来の考え方では無謀とも思われる程高
く設定して、電子ビーム内での速度分布そのものを小さ
くするこの発明の調整においては５５％という効率が得
られた。
周波数Δｆｂを従来の考え方では無謀とも思われる程高
く設定して、電子ビーム内での速度分布そのものを小さ
くするこの発明の調整においては５５％という効率が得
られた。
尚、上記実施例では５空胴クライストロン装置について
説明しているが、実際の多空胴クライストロン装置にお
いては、上記実施例の第４空胴７が出力空胴の一つ手前
の空胴を指すことになる。
説明しているが、実際の多空胴クライストロン装置にお
いては、上記実施例の第４空胴７が出力空胴の一つ手前
の空胴を指すことになる。
以上説明したようにこの発明によれば、実用的価値大な
るマイクロ波管装置を提供することができる。
るマイクロ波管装置を提供することができる。
第１図は従来及びこの発明を説明するために用いる大電
力用多空胴クライストロン装置を示す概略構成図、第２
図は従来のクライストロン装置における各空胴の共振状
態を示す周波数特性図、第３図は従来のクライストロン
装置における総合周波数特性図、第４図は同じく出力空
胴のＱを変えた場合の出力変化を示す特性図、第５図は
従来のクライストロン装置により不安定現象の発生した
テレビジョン映像信号を示す信号波形図、第６図は出力
空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する効率を示す
特性図、第７図はこの発明の大電力多空胴クライストロ
ン装置における各空胴の共振状態を示す周波数特性図、
第８図は同じくその総合周波数特性図、第９図は同じく
出力空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する同空胴
内での高周波電圧を示す特性図、第１０図は同じく出力
空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する出力及び不
安定現象の発生する出力レベルを示す特性図である。 １・・・・・・電子銃、２・・・・・・コレクタ、３・
・・・・・電子ビーム、４・・・・・・入力空胴、５，
６，７・・・・・・空胴、８・・・・・・出力空胴、Δ
ｆａ・・・・・・効率最適離調周波数、Δｆｂ 、Δｆ
４・・・・・・出力空胴の１つ手前の空胴の離調周波数
。
力用多空胴クライストロン装置を示す概略構成図、第２
図は従来のクライストロン装置における各空胴の共振状
態を示す周波数特性図、第３図は従来のクライストロン
装置における総合周波数特性図、第４図は同じく出力空
胴のＱを変えた場合の出力変化を示す特性図、第５図は
従来のクライストロン装置により不安定現象の発生した
テレビジョン映像信号を示す信号波形図、第６図は出力
空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する効率を示す
特性図、第７図はこの発明の大電力多空胴クライストロ
ン装置における各空胴の共振状態を示す周波数特性図、
第８図は同じくその総合周波数特性図、第９図は同じく
出力空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する同空胴
内での高周波電圧を示す特性図、第１０図は同じく出力
空胴の一つ手前の空胴の共振周波数に対する出力及び不
安定現象の発生する出力レベルを示す特性図である。 １・・・・・・電子銃、２・・・・・・コレクタ、３・
・・・・・電子ビーム、４・・・・・・入力空胴、５，
６，７・・・・・・空胴、８・・・・・・出力空胴、Δ
ｆａ・・・・・・効率最適離調周波数、Δｆｂ 、Δｆ
４・・・・・・出力空胴の１つ手前の空胴の離調周波数
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子銃、複数の共振空胴、コレクタを有するととも
に各空胴をスタガ同調として用いる多空胴クライストロ
ン装置において、前記複数の空胴のうち出力空胴の一つ
手前の空胴の共振周波数ｆｂと動作信号周波数ｆ。 の差である離調周波数Δｆｂを、出力変換効率が最高と
なる最適離調周波数Δｆａの１．３乃至１．６倍の範囲
内に設定したことを特徴とする多空胴クライストロン装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6631476A JPS5935141B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 多空胴クライストロン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6631476A JPS5935141B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 多空胴クライストロン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52149471A JPS52149471A (en) | 1977-12-12 |
| JPS5935141B2 true JPS5935141B2 (ja) | 1984-08-27 |
Family
ID=13312231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6631476A Expired JPS5935141B2 (ja) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | 多空胴クライストロン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935141B2 (ja) |
-
1976
- 1976-06-07 JP JP6631476A patent/JPS5935141B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52149471A (en) | 1977-12-12 |
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