JPS63500753A - 不要な周波数を減衰させることによって進行波管内の不要な発振を防ぐよう改良されたシステム - 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】 不要な周波数を減衰させることによって進行波管内の不要な発振を防ぐよう改良 されたシステム本発明は電子進行波管に適用される改良である。

進行波管は、荷電粒子、通常は電子のビームと適邑な仕掛けで伝搬する電磁波の 作用によってＧＨｚ周波数領域のＲＦ発振を増幅してそのような電磁波を増幅す る機能を有する。　ＴＷＴは、その特性のために、比較的高出力で非常に広帯域 （数１００　Ｍ　Ｈｚのオーダの）にわたって低いＲＦ雑音で高増幅率を呈する ので、とりわけ有利かつ便利である。したがってこのような電子管は、レーダ装 置、マイクロ波通信システム、衛星などの広い用途がある。

このようなＴＷＴは使用状態では、その動作帯域幅の両縁、とくにその帯域の上 限の近くで偽発振の可能性という好ましくない特性を甘受している。

これらの発振の不安定現象に伴なう他の欠点は、陽極電圧を精密に制御して特定 の動作モードが発生しないようにしなければならないことである。そうしないと 、そのような偽発振を生じてしまうことになる。そのためたとえば、電力変調は 制御格子によってのみ可能となっていた。

これ゛らの欠点の影響をなくすため多くの方法がなされてきた。すなわち、 １）帯域幅制限：帯域端部の発振の問題は、　ＴＷＴの帯域幅を減少して回路波 の位相速度と禁止周波数に近いビーム速度との間の同期を確立することによって 、無くすというよりは回避していた（工業発明特許１丁［ｆ７８，５７１、優先 日ＵＳＡ　１９６１年１１月２０日）。

２）ｖ動作帯域幅にも介挿された減衰媒体の使用。

いくらかの減衰を導入することで発振が防止される（電力ＴＷＴＳ−ジェイ、エ フ、ジティングーアメリカン　エルスビーズ　バブリジング　カンパニー−ニュ ーヨーク（ｃ）　［１Ｂ５年　（Ｐｏｗｅｒ　ＴＷＴＳ　−Ｊ、Ｆ。

Ｇｉｔｔｉｎｇ−Ａ＋ｅｅｒｉｃａｎ　Ｅｌｓｅｖｉｅｓ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎ ｇ　Ｃｏ　−Ｎ、Ｙ、　（ｃ）　１９６５））　。

３）相互接続されたセルすなわち空洞に結合されたが生じ、これによって陽極電 圧の制御が困難になる。

１葺匪ニユと１、損失の導入に起因する利得の減少によって欠点が生じ、これは 動作帯域幅内でも生ずる）動作原理によって、発振のｏＴ能性のある帯域を多数 の素子でカバーし、誘電率について誘電体特性として材料を吟味して非常に正確 に試験しながらそれぞれを非常に正確に同調させなければならないので、非常に 作業上の損失が大きいことから、不便が生ずる。したがって要するに、この問題 を解決するのに役立つ最も効果的な方法は、減衰素子に対応させて不要な周波数 で共振する素子を電子管構体の内部に設け、電子管の利得がこれらの偽周波数で 減衰させるのを助けることである。

工業上の見地から、共振素子を設けることはそれらの素子を共振周波数に高精度 で同調させなければならないことから、価格が上昇する。

本発明の範囲は、進行波管に現われる上述の欠点を除去する完全なシステムを提 供することである。

本発明によれば、不要な周波数に対して透明で動作周波数に対して不透明な損失 終端を有する１つ以上の導波部を使用する。

さらに本発明によれば、そのような導波部は誘電体フィリングを含み、その一方 の側は電子ビーム動作空間に対向し、他方の側はｇ、衰終端素子に対向している 。

好ましくはこのような導波部は、電子ビーム動作空間とは反対の壁で閉鎖されて いる。

さらに本発明によれば、そのような損失終端を有する導波セグメントは、電子進 行波管の周期構体内部で半径方向もしくは長手方向、または七れら双方に分布し ていてもよい。

次に１例として説明する現状の好ましい実施例について添付図面を参照して本発 明を説明するが１本発明はこれらに限定されるものではない。

ｆ５１図はγ讐丁の外観を示し７ １は丁Ｗ丁管の磁気集束糸。

２は増＠信号出力。

３は信号入力。

４および５は冷却ダクト。

６はコレクタ。

７はセル結合アイリス。

８は本発明の改良目的である減衰素子。

９は素子結合および伝搬素子。

１０はセル（すなわち空洞）スペーサ。

目は極延長部 １２は電子銃。

１３は陰極。

Ｉ４は集束電極であり。

第２図は単一′ｇ！！素子の３つの可能な実施例を示しくこの一部の素子によっ て減衰系が実現される）（第１図および第２図ａのみ）、 第３図は単一セルについて２つ以上の素子を設けた可能な実施例のいくつかを示 し。

第４図は、　ａ）減衰素子のない周期橋体の伝達帯域を示し、　ｂ）本発明の目 的である改良された素子を有する周期構体の伝達帯域を示す。

第１図から１本発明の１ｊ的である一部の素子を含むＴＷＴの長手方向の全断面 がわかる。　１２は電子銃を示し、これはフィラメント（同図では図示せず）で 加熱される陰極１３．を子ビーム集束電極１４、制御格子１５を含む。

電子ビームは、上述の電子銃で発生し、磁気集束系１によって集束された電子管 のトンネルと交差する。９ｇ、束系１はソレノイドまたは永久磁石のいずれかで ある。この電子ビームは入力回路３による（入力された＞ｚｍ波と作用し、その 位相速度は、結合アイリス７によって結合された複数のセル（すなわち空洞）か らなる周期橋体の内・部で減少する。勿論、第１図からよくわかるように、増幅 されたｔ磁信号は端子２で出力される。

ｎ債のセルからなる周期構体は、適切な吸収Ｑ荷によってＲＦから分離された所 定の数の部分に分割されている。これらの一連の部分の端部で、コレクタ６によ って電子がピックアップされ、ここでその残りの全熱エネルギーが消費される。

このコレクタ６（これは圧入型でよい）は、導管４および５を通して適当な間隙 内を循環する液体（または他の手段）によって冷却される。コレクタは、熱導体 などによって強制空冷してもよい。

ここで第２図および第３図を参照して、本発明によって提供される構体の詳細な 説明を行なう、これには９周知の型のＴＷＴの周期構体のスペーサ１０が示され ている１本発明によるスペーサ１０には、誘電体９が装填され損失終端８で終端 されている導波部が設けられている・ 第２図および第３図に示す導波部の構成は、それらの部分が電子管内の特定の動 作状態にて生ずる偽発振岡波数に対して透明であり、’ｌｔ−ｆ−Ｔｗ管の所期 の動作周波数、すなわち遮断周波数以下では不透明であって所期の周波数帯域内 で電子管の通常の動作を阻害する方向に変えなｌ、％ようになされている。

とくに本装置は、第２図ａかられかるように。

（アルミナその他の）ｉＡ誘電体で充填されている矩形の導波ラインと、（導電 性または半導電性材料が混入されたアルミナ、ＮｇＯまたはＢｅＯからなる）損 失負荷８からなり、これは前述のセル（すなわち空洞）に対向している。

誘電体９の内部では、基本モードＴＥＩＧが励起され、これは丁曾丁の長手方向 軸に対して半径方向に伝搬し、次に素子８に対応して減衰される。誘電導波路９ の寸法は、モード丁ＥＩＯについてこの周期構体内に所望の減衰を導入し始める 遮断周波数の関数として選択される。

本＃衣は次のような様々な態様で展開される。すなわち。

一態様２ａ）では上述のようになる。

−態様２ｂ）では、誘電体を有する導波路が円形部を有し、その場合、その本体 内にモードＴＥＩＩが励起され、を界は主にＴ−↑軸に対して平行な方向に＊Ｕ し、導波路の半径は、このモードＴＥ１１にて木稟子の所望の減衰が開始する遮 断周波数の関数として選択しなければならない。

一態様２ｃ）では、舖電導波路がこれも矩形であり。

損失負荷で終端している。その広い方の壁には１図示のように細い素子が配置さ れ、銹電導波路内を伝搬する電界と結合する損失材料からなる。

一般的にいうと、上述の原理、すなわちそれ以上で管内に所望の減衰を導入する 遮断周波数に適した寸法のラインをこの周期構体のセル（すなわち空５１）に結 合し損失負荷で終端するという原理に基づく他の構成も’ｎ７能であるといえる 。

誘電体ラインおよび負荷は、それ以上で減衰が開始する周波数選択性および′ｌ Ｌ衰自体の両機能を実現する単一の素子からなっていてもよいことを排除するも のではない。

第３図は、各セル（すなわち空洞）内の減衰素子のいくつかの回部な組合せを示 す、各セル（または空洞群）内に配備される素子の数は、経時的に固定しなけれ ばならない所望の減衰に応じて選択される。この構体から得られた結果が第４図 ａおよびｂ）に示されている。

第４図ａ）は、減衰素子のない周期構体伝達曲線の形状を示し、第４図ｂ）は減 衰素子の挿入された同じ曲線の形状を示す、第４図ｂ〕に示すように１本素子は 、Ｓ帯域構体と称する例において３．８ＧＨｚ以上の全周波数を効果的に減衰で き、本ＴＷＴの使用可能な帯域内では何らの有意な減衰は導入されていない。

このように本発明によれば、同じ目的で他の方法を導入することによって得られ る結果と同じかそれより良い効果が得られ、これに関してさらに次のような利点 もある。

１、素子組込みおよび電子管組立ての簡素さ。

２゜使用する銹電体材料が得やすいこと、３、材料の寸法上の許容誤差が厳しく ないこと、４、上記１．２および３の点で低価格であること。

たとえば、ＡＬ２０３からなる誘電体、ならびに焼結された［１０＄　ＭｇＯお よび４０％　ＳｉＣからなる損失素子が有利であることがわかっている。このデ ータは一例にすぎず、本発明の技術的開示の効果に適合するのに必要な特性を備 えた他の組成物を用いることは当業者の判断に委ねられている。

本発明をその現在の好ましい実施例のいくつかについて説明したが、それらは説 明のためのものであって、それらに限定されない。木工業特許の保護範囲を離れ ることなく当業者は実際上の変更および修正を導入してもよいことは明らかであ る。

４００　ＭＨ２ 国際調充報告 に［ＸτＯ工ＩＮＴＥＦｕＪＡＴＸＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．電子ビームの発生のための電子銃と、磁気集束系と、使用した電子ビームを 集めるコレクタと、相互接続されたセル（すなわち空洞）の周期構体とを含む進 行波管において、前記セルは、損失手段であり、無線周波エネルギーの減衰を行 なう素子に結合され、該素子は、所定の周波数以上の全周波数を選択し、これに よって（そのような周波数における）発振を防ぐことを特徴とする進行波管。
2. ２．請求の範囲第１項記載の進行波管において、前記発振を防ぐ素子は、（アル ミナなどの）低ｔｇ材料からなり所望の伝搬モードに適して選択された遮断周波 数を有する導波ライン部と、高いｔｇを有し前記低ｔｇ材料からなる導波路と接 触するように配置された損失負荷とを含むことを特徴とする進行波管。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項に記載の進行波管において、前記誘電体導波 遮断周波数は、減衰させて発振を防止すべき周波数から始まる高域通過回路をそ れ（導波路）が形成するように選択されていることを特徴とする進行波管。
4. ４．請求の範囲第３項に記載の進行波管において、前記誘電体導波路は、セルと 損失負荷との間の高域通過結合ラインであることを特徴とする進行波管。
5. ５．請求の範囲第２項に記載の進行波管において、前記損失素子は、好ましくは 、高ｔｇ誘電率を得られるように炭素、炭化珪素その他が混入されたアルミナ、 酸化マグネシウム、酸化ベリリウムなどの材料からなっていてもよいことを特徴 とする進行波管。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の進行波管において、前記発振防止素子は、１つ以 上の周期構体セルについて設けられていてもよいことを特徴とする進行波管。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の進行波管において、前記素子は、矩形または円筒 形導波路内の誘電素子からなり（第２図）、前記減衰素子はそのような導波終端 を生ずるように、またはそのような導波路の１つ以上の壁に沿って配列されてい てもよいことを特徴とする進行波管。
8. ８．マイクロ波構体内の使用する周波数帯域の上限で不要な周波数伝搬を減衰さ せるシステムにおいて、該システムは、電磁波エネルギーの伝搬路内に１つ以上 の導波部が配置され、該導波部は、損失終端を有し、該損失終端は、不要な周波 数に対して透明、かつ動作周波数に対して不透明であり、前記導波部は、好まし くは誘電フィリングおよび損失終端を有し、該導波部は該マイクロ波構体内で長 手方向もしくは半径方向、またはその双方に分布していることを特徴とする進行 波管。
9. ９．請求の範囲第８項に記載のシステムにおいて、前記マイクロ波構体は進行波 管と同様の素子であることを特徴とするシステム。