JPS627655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は軸方向に高周波電流成分をもつ低次
モードの発生を防止したジヤイロトロンに関す
る。

一般にジヤイロトロンは新しいマイクロ波電子
管であり、ミリ波からサブミリ波帯における大電
力源として各方面から期待されている。そして周
波数がミリ波帯まで高くなると、クライストロン
や進行波管などの従来のマイクロ波電子管は、出
力電力と効率が急激に低下するばかりでなく、空
胴や低速波回路の寸法が微細化し、製作も困難に
なるという問題がある。これに対し、ジヤイロト
ロンは電子ビームと高周波回路電界（TEモー
ド）がサイクロトロン共鳴条件において結合する
相互作用形式を用いているので、電子ビームと高
周波回路の寸法を大きくとれる特長があり、効率
の良い動作が可能である。

このようなジヤイロトロンの一例を示すと第１
図のようになつており、電子銃部１とこの電子銃
部１に続く電子ビーム導入部２、高周波部３、コ
レクタ部４、出力部５を備え、電子ビーム導入部
２と高周波部３の外側には電磁石６が配置されて
いる。そして動作時には、電子銃部１で形成射出
された中空電子ビームが電子ビーム導入部２を経
て高周波部３に入る。高周波部３に入つた電子は
一様な磁界によつて所定半径のらせん軌道をえが
きながらコレクタ部４に向う。このようにしてジ
ヤイロトロンは、電子の相対論的質量変化に基く
位相変調を利用して発振作用又は増幅作用を得て
いる。

ところで従来のジヤイロトロンにおいては、前
記電子ビーム導入部２と高周波部３とは真空外囲
器を兼ねる筒状導体（例えば円形導波管や円筒空
胴）からなつており、正規の結合モードはTE_po
（ｎは整数）モードである。ところが上記の如き
構造では、位相変調が進むと電子ビームのバンチ
ングにより低次の例えばTE₁₁，TM₁₁等のモード
が励起され、更にこれらのモードと電子ビームと
の結合で遂に不所望な発振に至る。又、ジヤイロ
トロンを構成する部品構造の非対称性や電子ビー
ムの非対称性、負荷側からの反射によつても不要
な低次モードの発振が生じたり、電子銃部にこれ
らの低次モードの電波が戻ることにより不所望に
カソードが加熱されたりする。これら軸方向に高
周波電流成分をもつ不要低次モードの発生はジヤ
イロトロンに特有の現象であり、これが発生する
と極めて動作が不安定となる。

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、不
要な低次モードの発生を抑制して極めて安定に動
作するジヤイロトロンを提供することを目的とす
る。

以上、図面を参照してこの発明の一実施例を詳
細に説明する。この発明は、TE_po（ｎは整数）
モードとの結合のみ可能とし、軸方向高周波電流
成分をもつ不要な低次モードを阻止するため、電
子ビーム導入部あるいは高周波部の構造を改良し
ている。この発明のジヤイロトロンも第１図のよ
うに、電子銃部１とこの電子銃部１に続く電子ビ
ーム導入部２、高周波部３、コレクタ部４、出力
部５、電子ビームにらせん運動を与える磁界装置
すなわち電磁石６等からなつているが、電子ビー
ム導入部２と高周波部３とは従来と異なり、いず
れも第２図に示すように構成されている。

即ち導電体からなる円筒状の真空外囲器７内に
は、損失性のリング状誘電体８が電子ビーム通路
のまわりに同軸的にして且つ外周面を真空外囲器
７内周面に接して配設されている。更にこのリン
グ状誘電体８の内周面には、所定間隔で複数の環
状溝が形成され、この各環状溝にそれぞれ導電体
からなる多数の円環体９が嵌合固着されている。
そして各円環体９は、図示のように軸方向に沿う
幅寸法が真空外囲器７の内径寸法よりも十分小さ
く、且つこの幅寸法と同程度に十分細かいピツチ
で配列されている。またこれら円環体９は、損失
性誘電体８を通過して図示しない接続導体により
直流的に真空外囲器７に短絡接続されている。

この発明のジヤイロトロンは上記説明及び図示
のように構成され、電子ビーム導入部２、高周波
部３は、真空外囲器７、筒状誘電体８及び複数の
円環体９からなり、内壁は連続した導電体ではな
く円環体９が所定間隔で周期的に細かいピツチで
配列された構造になつている。このため、軸方向
に電流成分をもつ低次モードは阻止され、TE_po
（ｎは整数）モードとの結合のみ可能となる。ま
た、円環体と真空外囲器との間には損失性誘電体
が存在しているので、この部分に生じようとする
高周波成分はこの誘電体に吸収されるので不所望
な高周波伝播も阻止される。この結果、不要モー
ドを阻止でき極めて安定に動作するジヤイロトロ
ンが得られる。

尚、上記実施例では、電子ビーム導入部２、高
周波部３は、複数の円環体９、損失性誘電体８及
び真空外囲器７からなつているが、第３図に示す
ように細かいらせんピツチで巻かれたらせん状導
体１０、筒状の損失性誘電体８及び真空外囲器７
で構成しても同様効果が得られる。この場合、筒
状誘電体８の内面にらせん状の溝を形成してこの
溝にらせん状導体１０を嵌合して支持させてお
り、真空外囲器７と直流的に接続されている。

要するにこの発明では、上記実施例の十分細か
い間隔で配列された円環体や変形例のらせん状導
体を用いて電子ビーム導入部あるいは高周波部を
構成しており、軸方向に高周波電流成分をもつ不
要な低次モードの発生を確実に阻止できるように
なつている。

又、この発明は第１図の如きタイプのジヤイロ
トロンだけでなく、第４図に示すようなタイプの
ジヤイロトロンにも適用できる。即ち、これはい
わゆるジヤイロクライストロンで、高周波部は入
力空胴１１、中間空胴１２、出力空胴１３をドリ
フト管１４で連続してなつており、これら各空胴
１１，１２，１３、ドリフト管１４、電子ビーム
導入部２を、上記実施例（第２図）や変形例（第
３図）と同じ構造にすればよい。これによつて隣
り合う空胴間や、入力空胴１１と電子銃部１との
間で不要な低次モードの発生や結合が阻止され、
高能率、安定な動作が得られる。

以上説明したようにこの発明によれば、ジヤイ
ロトロンに特有な軸方向に沿う高周波成分をもつ
不要低次モードの発生を確実に抑制して安定な動
作を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来及びこの発明を説明するために用
いるジヤイロトロンの一例を示す概略構成図、第
２図はこの発明の一実施例に係るジヤイロトロン
の要部を示す断面図、第３図は同じく要部の変形
例を示す断面図、第４図はジヤイロトロンの別の
タイプを示す概略構成図である。 １……電子銃部、２……電子ビーム導入部、３
……高周波部、４……コレクタ部、５……出力
部、６……電磁石、７……真空外囲器、８……損
失性誘電体、９……円環体、１０……らせん状導
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子銃部、この電子銃部に続く電子ビーム導
   入部、高周波部、コレクタ部、出力部、および上
   記電子ビーム導入部及び高周波部の外周に配置さ
   れて電子ビームにらせん運動を与える磁界装置と
   を具備してなるジヤイロトロンにおいて、 上記電子ビーム導入部あるいは高周波部を構成
   する導電体製真空外囲器の内周に、損失性の誘電
   体が設けられ、 軸方向に沿う幅寸法が前記真空外囲器の内径寸
   法よりも十分小さい寸法の多数の環状導体又はら
   せん状導体が細かい間隔で周期的に配列されて上
   記損失性誘電体の内周に支持されるとともに前記
   真空外囲器に直流的に短絡接続されてなることを
   特徴とするジヤイロトロン。