JPS6240527Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はらせん形遅波回路を使用した進行波管
に関するものである。

進行波管は電子ビームの運動エネルギーを高周
波のエネルギーに変換することにより高周波の増
幅を行うものであり、高い周波数の信号の増幅に
適しておりマイクロ波以上の高周波の増幅に広く
用いられている。特に遅波回路としてらせんを用
いたものは広帯域の増幅が可能であるため最も多
く用いられている。

第１図は従来から用いられているらせん形遅波
回路を使用した進行波管を示す図である。電子銃
１によつて形成された電子ビームは、らせん形遅
波回路２の内を通過する間にらせん形遅波回路２
を伝搬するマイクロ波との相互作用により減速さ
れ、コレクタ５によつて捕集される。一方マイク
ロ波は入力線３かららせん形遅波回路２に入力さ
れ電子ビームとの相互作用により増幅されて出力
線４より取り出される。１０はらせん形遅波回路
２の回りに同軸的に配置された電子ビーム集束用
磁界装置である。

第２図は第１図のらせん形遅波回路２の断面を
示すものである。２はらせん形遅波回路で金属線
又は金属テープをらせんにしたものが用いられ
る。６は円筒形の真空外囲器であり、７はらせん
形遅波回路２を真空外囲器内に同軸的に支持固定
するための絶縁棒である。これらは寸法精度よく
組立てられる必要があるだけでなくらせん形遅波
回路２で発生する熱を真空外囲器から外部へ効率
よく伝導させる必要がある。これは高電力又は超
高周波の増幅を行う場合には高周波損失や電子ビ
ームの一部がらせん形遅波回路に衝突して発生す
る熱量が大きくなるためとりわけ重要である。従
つて、この様な場合には絶縁棒７には熱伝導にす
ぐれたセラミツク類が又真空外囲器６には金属が
用いられる。

第２図に示すような構造を有する進行波管で
は、より高い周波数の増幅を効率よく行うために
はらせん形遅波回路２の径を小さくする必要があ
る。しかしらせん形遅波回路２の径のみでなく真
空外囲器６の径も次の理由で小さくする必要があ
る。通常、らせん形遅波回路を有する進行波管で
は、らせんにそつて高周波が伝播するモードを利
用して増幅を行うものであるが、らせん形遅波回
路外径とらせん形遅波回路をかこむ金属筒の内径
との比が大きくなりすぎると、らせん形遅波回路
を内導体、金属筒を外導体とする同軸線路を伝播
するTE₁₁モードが生じて、進行波管の増幅作用
に悪影響を及ぼす。これはとくに本来増幅しよう
とする周波数_０又はその第２高調波２_０の
TE₁₁モードの伝播があるとき顕著である。第３
高調波以上の周波数ではらせん形遅波回路上のロ
スが基本波に対して大きく、電子ビームとの相互
作用もおこりにくいので通常は問題にしなくても
すむ。

この現象を防止するにはらせん形遅波回路をか
こむ金属筒を小さくすればよい。例えば第１図、
第２図において真空外囲器６としてガラス筒を用
いた場合、磁界装置１０の内径が実質上の金属筒
になるのでこの内径を小さくすればよい。しかし
これは真空外囲器６が金属製であるものに比較し
てガラスの厚みがあるだけ不利であることは明ら
かである。しかし真空外囲器６に金属筒を用いる
場合でも数10GHzの高周波の増幅を行うためには
金属筒の内径は数ミリメートルにしなければなら
ず、細径で長い金属筒を製造するのは容易ではな
い。また絶縁棒７も非常に細くなり、製造、組立
ともに困難になり、機械的強度も非常に小さくな
る。

本考案の目的は以上の欠点をなくした進行波管
を提供することにある。

真空外囲器６として金属円筒を使用した場合、
金属円筒の半径を徐々に小さくし、らせん形遅波
回路に近づけて行くと段々低い周波数からTE₁₁
モードの伝播はカツトオフされる。前述した通り
増幅しようとする周波数_０と第２高調波２_０
とのみ考えれば充分であるので、２_０がカツト
オフ状態になるまで金属円筒を小さくすればよ
い。TE₁₁モードのカツトオフ周波数ｃは次式
で与えられる。

ｃ＝０．３４Ｃ／Ａ＋Ｂ ……(1) ここで、Ｃは光速度、Ａはらせん形遅波回路の
外半径、Ｂは金属円筒の内半径である。

従つて、ｃ＞２_０であれば、TE₁₁にモー
ドの影響をなくすることができる。しかし_０が
非常に高い周波数になると製作が困難になつてく
ることは前述した通りである。しかしながら(1)式
は金属円筒の全内周で満足する必要はなく一部で
も満足すれば有効である。本考案は、このことを
利用してTE₁₁モードを抑制するためのものであ
る。

第３図は本考案によるらせん形遅波回路２に係
る部分の断面図である。従来の遅波回路部と異な
る点は、金属棒８が金属円筒である真空外囲器９
に接して絶縁棒７の相互間に設けられていること
である。金属棒８とらせん形遅波回路２との距離
Ｈは、ｃ＞２_０になる様に選ばれる。

すなわち(1)式を変形し Ａ＋Ｂ＝０．３４Ｃ／ｃ さらに Ｂ−Ａ＝０．３４Ｃ／ｃ−2A Ｂ−Ａ＝Ｈおよびｃ＞２_０を代入し Ｈ＜０．３４Ｃ／２_０−2A (2) Ｈをこの様に選ぶことにより_０と２_０の
TE₁₁モードをカツトオフ状態にすることがで
き、安定な増幅を得ることができる。例えば、周
波数ｏ＝30GHz、らせん形遅波回路の外半径Ａ
＝0.55mmの進行波管の場合には、(2)式よりＨ＜
0.6mmとなる範囲で選べばよい。

また金属棒のかわりに表面をメタライズ又は金
属の蒸着などで金属加工した絶縁棒を使用しても
よい。また第３図の様な円柱である必要もなく第
４図、第５図のように断面が台形の棒又は三角柱
でもよい。また必ずしも３本必要とはしない。

以上の様に本考案によれば、高い周波数の増幅
に用いる進行波管においても比較的大きい金属筒
９、絶縁棒７を用いることができ、容易に製作が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来から用いられているらせん形遅波
回路を有する進行波管を示す側面図、第２図はそ
のらせん形遅波回路部の断面図、第３図、第４
図、第５図は本考案による進行波管のらせん形遅
波回路部の実施例の断面図である。 ２……らせん形遅波回路、７……絶縁棒、８…
…金属棒又は表面が金属加工された絶縁棒、９…
…金属筒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 外接する複数の絶縁棒７によつて細長い金属筒
   ９の内部に前記金属筒９と同軸的に支持固定され
   るらせん形遅波回路２を有する進行波管におい
   て、前記絶縁棒７相互間の隙間の少なくとも１つ
   に金属棒８又は表面が金属加工された絶縁棒を前
   記金属筒９に内接してらせん遅波回路２の全長に
   わたつて設け、かつ前記金属棒８又は表面が金属
   加工された絶縁棒とらせん遅波回路２との間隔は
   第２高調波のTE₁₁モードをカツトオフできる距
   離に選ばれていることを特徴とする進行波管。