JPS622425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔本発明の技術分野〕 本発明は高周波電子管と、その高周波電子管、
特に直交電磁界管、に使用される低速波相互作用
回路に関する。

例えばマグネトロン発振器や直交電磁界増幅器
のような進行波管の低速波回路は、通常、ビーム
の移動方向に垂直な平行相互作用面の離間配列を
有している。ビーム電子の大部分はその回路に集
められ、結果として生ずる熱エネルギーは熱伝導
によつて除去される。

〔従来技術の説明〕

広く用いられている低速波回路は伝搬の方向に
のびている一対のストラツプより成るインタデジ
タル線路より成り、二線式伝送線路に類似してい
る。間にさし込まれた多数の指が１方のストラツ
プからもう一方のストラツプに向つて交互にの
び、それによつてそれらの表面を含む相互作用面
と、それらの間の曲がりくねつた電磁波線路が形
成される。

上述の基本的なインタデジタル線路は伝導体が
冷却可能な電子管の外囲のような基面とすべて絶
縁しているため、その熱放散能力は非常に小さ
い。

冷却を強化した線路はG.K.Farneyを発明者と
し、1968年１月２日に発行された米国特許第
3361926号明細書に記載されている。この線路に
おいては、伝導性のスタブが各指（フインガー）
の中心をインタデジタル配列の背後で電子ビーム
からはなれた伝導壁に接続する。

別の従来の線路においては、インタデジタル線
路の表面全体が、伝導性のくしのようになつて、
開放空間通路が曲がりくねつた導波管（以下「折
り曲げられた導波管」という）を形成する。この
構造の導波管は最大の熱伝導性を有している。し
かしながら導波管の開放面に形成される有益な周
縁電界のほかに導波管全体にわたつて電磁界エネ
ルギーが蓄積されるため、インピーダンスと帯域
幅の積はひどく減少して基本的な不支持インタデ
ジタル線路あるいは上記のスタブで支持された線
路の積以下となる。

〔本発明の概要〕

本発明は、スタブ支持インタデジタル線路の相
互作用インピーダンスに近い相互作用インピーダ
ンスと、スタブ支持線路と折り曲げられた導波管
の中間の熱伝導性とを兼備した線路を提供する。
本発明の線路の新規な構造は前述の２つの従来の
線路のインピーダンスと伝導性の単なる折衷では
なくこれら２つの表面的には両立不可能な特性を
達成するものである。

簡潔に述べると、本発明の線路は２組の組合わ
された指を有する。指の一端は羽根として背後の
壁までのび、指の他端は背後の壁までのびずに突
出している。このようにして熱伝導性は明らかに
折り曲げられた導波管とスタブ支持線路の中間で
ある。

背後にのびている支持部分の面積が増加するこ
とから予期される程度までインピーダンスが劣化
しないのは驚くべきことである。簡単に説明する
と、所定の羽根の中実部分はこれと反対の極性の
無線周波電圧を有する隣接の羽根の中実部分に並
列していない。むしろその所定の羽根の中実部分
は隣接する羽根の切取られた部分を通し、その所
定の羽根とは180゜よりはるかに小さい位相分異
なつた無線周波位相を有しそれ自身のストラツプ
に固定されている羽根まで見通せる。従つて無線
周波電界に貯蔵されるエネルギーは、保持され折
り曲げられている導波管の一部分から予期される
ものよりはるかに小さい。

第２の驚くべき結果は羽根の切取られた部分が
ストラツプあるいは自由端に固定された指のいず
れの端の背後にも配置され得るということであ
る。

〔実施例の説明〕

第１及び２図に示されている従来の遅延線路
は、ろう付けのような方法で熱伝導的にも電気伝
導的にも結合された銅のようなものより成る金属
部品より形成されている。それは電子流１１と相
互作用を行なうのに適するように表面に設けられ
たインタデジタル形の相互作用面１０より成る。
平均的な電子流の方向にのびている一対のストラ
ツプ１２は、相互作用面１０から壁１３に突出し
ている。壁１３も電子流の方向にのびている。

電子流の方向に垂直にのびている指部材１４も
また均一な断面の羽根として壁１３へとのびてい
る。壁１３はヒートシンクとして作用し、電子管
の真空外囲の一部を構成する。励起された電磁波
は浅い方形導波管内のTE₁₀モードの半分に類似
し、伝導性部材であるストラツプに、壁１３、指
部材１４の間の曲がりくねつた開放空間通路１５
を通つて伝搬する。相互作用面１０の外側の周縁
電界は電子流１１と相互作用して電磁波を増幅す
る。一方電子流１１からの電子は相互作用面１０
を衝撃し、そのエネルギーは熱に変換される。第
１及び２図に示された構造は大きな断面で金属を
つなぐ相互作用面１０と壁１３によつて大量の熱
を放散することができる。他方、かなりの電磁波
エネルギーが半導波管部分全体にわたつて貯蓄さ
れるためビームの相互作用インピーダンスと帯域
幅の積は小さい。進行波増幅器と電圧同調発振器
にとつてはインピーダンスと帯域幅の積の値が大
きいのが望ましい。

第３及び４図は本発明の好適な実施例を説明す
るもので、ここでは指部材１４の正面は相互作用
面１０を形成する。指部材１４の各一端は、電子
流の方向にのびており、しかも望ましくは壁１３
までのびる２つのストラツプ１２に交互に結合さ
れている。羽根あるいはストラツプ中のギヤツプ
あるいは開口は特性にあまり影響を与えないけれ
ども、各指の一端１６は羽根１７として壁１３ま
でのび、その背後はストラツプ１２に結合してい
るのが望ましい。羽根１７は指部材１４の他端１
８まではのびず、他端１８と壁１３の間には開放
空間１９が残されている。

第３及び４図に示された構造物で電磁波が励起
されると、第１及び２図のTE₁₀半導波管波に類
似して電磁波が指部材１４の間の曲がりくねつた
通路２０を通つて伝搬してゆく。波動エネルギー
は開放空間１９の端まで伝搬して戻る必要はな
く、電磁波の背後側は短絡路２１を取ることがで
きる。電磁界で満たす必要のある体積が減少した
ことにより、周縁相互作用が一定の場合、線路に
貯蓄される全電磁波エネルギーが減少した。これ
はその線路でのインピーダンスと帯域幅の積が増
加することに等しい。

第５及び６図は別の好適な実施例を示すもの
で、ここでは開放空間１９′の正面の指部材１４
の端１８′がストラツプ１２の端に結合されてい
る。この場合インピーダンスの向上は第３図の回
路の場合ほどは大きくない。なぜなら短縮通路２
１′は両端で短絡されているためより大きなエネ
ルギーが長い方の通路を回つて伝搬しなければな
らないからである。しかしながら第５及び６図の
線路は第３及び４図の線路に比較してさらに直接
的にヒートシンクである壁１３に結合しているた
め熱放散がすぐれている。

第７図は本発明を利用している直交電磁界増幅
器の一断面を示すものである。真空外囲３０は銅
のような非磁性金属の垂直壁１３″，３２，３３
ａ及び３３ｂ（第８図）によつて連結された一対
の平行な強磁性板３１ａ，３１ｂを有する。アル
ミン酸バリウムを含浸した多孔性のタングステン
のような材料より成る電子放出性のカソード３４
は、１本あるいはそれ以上の金属製のリード３５
に支持され、電子管のほぼ全長にわたつてのびて
いる。リード３５は例えばアルミナ・セラミツク
より成る誘電体真空シール３６によつて真空外囲
３０から絶縁して取付けられている。作動におい
ては、カソードのリード３５は真空外囲３０とは
反対の極性の電圧を供給するための手段（図示せ
ず）に接続される。カソード３４の上端と下端は
例えばモリブデンより成る不放出性の金属で作ら
れ、カソード３４からの電子流を制限するため突
出した集束電極３７ａ及び３７ｂである。カソー
ド３４は第２の電子エミツタとしてあるいはヒー
ター（図示せず）によつて熱電子的に冷却して作
動され得る。

磁石３８はカソード３４に平行で、しかも強磁
性体板３１ａ，３１ｂの間にほぼ単一方向の磁界
を生ずるため強磁性体板３１ａ，３１ｂにまたが
つている。カソード３４に平行なのは本発明の遅
延線路の相互作用面１０である。その線路を構成
する部品は第３及び４図における場合と同様であ
る。真空外囲の側部１３″は線路の背後の壁を形
成する。例えば銅より成る冷却フイン３９は線路
から伝導される熱を放散するため側部１３″の外
側に伝導的に結合されている。

同軸線路４０及び４１は入力及び出力無線周波
信号エネルギーを結合するための線路の端に結合
されている。それらは指部材１４の最初の指部材
の自由端と最後の指部材の自由端に結合されてい
るのが望ましい。同軸線路４０及び４１は誘電体
シール４２及び４３を介して真空外囲３０に封着
されている。

作動において、線路の相互作用面１０には正の
電圧が印加されるためそれはカソード３４から電
子を引付ける。垂直な磁界によつて電子は電極面
とその磁界にほぼ垂直な運動をし、この運動は相
互作用面上の電磁波と相互作用をする。

電子がエネルギーを電磁界に譲るにつれて周期
的に変わる小運動が重ねられ、遅延線路に向かう
ドリフトが生ずる。しかしながら相互作用面に平
行な運動は、この明細書にて電子流の方向である
と述べている。

本発明は前述の実施例に限定されるものではな
く、前述の実施例は単に説明のため記載されたも
のである。当業者には他の実施例も明らかとなる
であろう。例えば伝導性の羽根１７は指部材１４
と同じ厚さである必要はない。羽根１７は内部に
小さな開口を有することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の折り曲げられた導波管遅延線路
の電子流の側面から見た正面図、第２図は２−２
線に沿つて取つた第１図の導波管線路の端断面
図、第３図は本発明に基づく遅延線路の正面図、
第４図は４−４線に沿つて取つた第３図の遅延線
路の端断面図、第５図は本発明の他の実施例の正
面図、第６図は６−６線に沿つて取つた第５図の
遅延線路の端断面図、第７図は本発明の遅延線路
を具備する直交電磁界増幅器の端断面図、第８図
は８−８線を通して取つた第７図の増幅器の断面
正面図である。 １０……インタデジタル相互作用面、１１……
電子流、１３……壁、１２……ストラツプ、１４
……指部材、１５……曲がりくねつた開放空間通
路、１６……指の一端、１７……羽根、１８……
指の他端、１９……開放空間、２０……曲がりく
ねつた通路、２１……短絡路、２１′……短縮通
路、３０……真空外囲、３１ａ，３１ｂ……強磁
性板、３４……カソード、３８……磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空外囲、電子流１１を生ずるためのカソー
   ド、細長い通路を越えて磁界を前記電子流１１に
   加える手段、前記電子流１１と波動エネルギーを
   交換する関係で前記通路の少なくとも一部に隣接
   する低速波回路、及び前記カソードと前記低速波
   回路の間に電界を加えるための手段より成り、前
   記電界は前記磁界にほぼ垂直であり、前記低速波
   回路は、前記電子流１１の平均的流れの方向に一
   定の間隔を置いて配列され前記電子流１１に隣接
   した相互作用面１０を有する複数の伝導性の指１
   ４、前記電子流１１の流れの方向にのびている、
   前記指１４の両端に設けられた第１と第２の伝導
   性のストラツプ１２、及び前記電子流１１の流れ
   の方向にのびていると共に前記電子流１１に対向
   する前記相互作用面１０から離間した伝導性の壁
   １３より成り、連続する指１４が前記第１と第２
   のストラツプ１２に交互に伝導的に結合されて第
   １と第２のインタデジタル組を形成する電子管に
   おいて、 前記指１４の一端１６は前記壁１３と結合する
   羽根１７，１７′を構成し、前記指１４の他端１
   ８，１８′は前記壁１３との間に開放空間１９，
   １９′を形成して該羽根１７，１７′から突出して
   いる直交電磁界電子管。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電子管におい
   て、前記指１４が電子流１１の平均的な流れの前
   記方向にほぼ垂直である直交電磁界電子管。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の電子管におい
   て、前記指１４の前記他端１８′が前記ストラツ
   プ１２に結合しており、前記一端１６が該ストラ
   ツプ１２に結合していない直交電磁界電子管。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の電子管におい
   て、前記指１４の前記一端１６が前記ストラツプ
   １２に結合しており、前記他端１８が該ストラツ
   プ１２に結合していない直交電磁界電子管。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の電子管におい
   て、前記ストラツプ１２が前記壁１３に結合する
   ようにのびる直交電磁界電子管。