KR20030012329A - 조립성이 향상된 진행파관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입,출력부의 센터핀 단부와 나선 와이어의 단부중 적어도 하나의 구조를 변경하여 센터핀과 나선 와이어간의 접촉상태가 견고하게 고정되도록 한 후에 접촉부위를 용접함으로써 전기적 접촉의 신뢰성을 향상시키면서, 구조적 안정성을 갖도록 하여 TWT의 수명을 연장할 수 있는 진행파관에 관한 것이다.

본 발명은, 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단과; 외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단과; 그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로와; 상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및 상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되, 상기 접합수단은 센터핀의 선단 일측면에 폭방향으로 형성된 홈이 형성되며, 상기 홈에 나선 와이어의 끝단부가 삽입되도록 한 후, 상기 삽입부위를 용접하여 고정한 것을 특징으로 하는 진행파관을 제공한다.

Description

조립성이 향상된 진행파관{A traveling wave tube improved assembly}

본 발명은 각종 전파관련 응용분야에 적용되어 다양한 주파수 대역에서 고출력을 방출할 수 있는 진행파관에 관한 것으로서, 특히 입,출력부와 저속파 회로 사이의 결합을 견고히 하여 수명을 향상시킬 수 있는 진행파관에 관한 것이다.

일반적으로, 진행파관(traveling wave tube :이하 'TWT'라 칭함)은 1944년 영국에서 처음 개발된 이래, 다양한 주파수 대역(1-100GHz)에서 고출력(1-100kW)을 방출할 수 있는 기기로 각종 전파관련 응용분야에서 널리 쓰이는 전파발생장치이다. 군수용으로는 각종 전자전 무기체계나 레이다 및 유도무기체계에 TWT가 쓰이고있다. 상용선박위치 확인등 정보전송을 위한 레이다 또는 점점 늘어나는 정보의 양을 빠르게 전송하는 초고속 통신을 위해서는 광대역 전파발생장치인 TWT가 위성통신의 중계기와 기지국에서 사용되고 있다. 상기 TWT는 그의 내부구조가 나선(helix) 혹은 결합공동(coupled-cavity)으로 구성되는지에 따라 나선형 TWT, 결합공동형 TWT로 나뉘어진다.

여기서, 상기 나선형 TWT는 도1에 도시된 바와 같이, 전자빔을 발생시키는 전자총(1)과; 전자빔의 집속을 위한 자석(2)과 나선 와이어(7)로 이루어진 저속파회로(3)와; 입,출력부(4, 5) 및 전자파와 상호작용이 끝난 전자빔의 에너지를 환원시켜주는 콜렉터(6)로 구성된다. 여기서, 상기 입력부(4)는 RF를 저속파회로 안으로 인입시켜주는 역할을 하며, 출력부(5)는 저속파 회로안에서 생성된 고출력RF를 송출하는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 TWT는 진공속에서 전자빔과 전자파의 상호작용을 통해 전자빔의 높은 에너지를 전자파 에너지로 변환시키는 고주파 증폭기이다. 전자파 증폭은 전자파의 위상속도를 전자빔의 속도와 같도록 만들어줌으로써 가간섭성(coherent)의 상호작용이 계속적으로 이루어진다. 이때, 상기 저속파회로(3)의 나선 와이어(7)에서 발생되어지는 열은 열전도에 의하여 세라믹 지지봉(9)을 통하여 배럴(barrel)(8)을 거쳐 외부로 빠져나가게 된다.

이러한 일련의 과정을 거치는 상기 TWT가 긴 수명을 유지하기 위해서는 열전도에 의한 외부로의 열방출이 효율적으로 일어나야 할 뿐만 아니라, 입출력부와 저속파회로간의 견고한 조립이 이루어져야만 한다.

종래기술에 따른 상기 TWT에서, 입출력부와 저속파회로간의 결합구성을 도2a 및 도2b를 참조하여 간략히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 입,출력부(4, 5)에는 그의 중앙부를 관통하는 센터핀(7)이 설치되어 있고, 상기 저속파회로(3)에는 상기 센터핀(7)의 단부와 전기적 접촉이 이루어지는 나선 와이어(8)가 구비된다.

여기서, 상기 센터핀(7)의 단부는 나선 와이어(8)의 단부에 단순접촉된 후, 레이저 용접에 의해 고정되는 접합부(10)를 구성한다. 따라서, 종래에는 센터핀(7)과 나선 와이어(8)의 단순 접촉후 레이저 용접으로 고정하기 때문에 약간의 충격에도 용접성이 떨어져 제기능을 발휘하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 상기 센터핀(7)과 나선 와이어(8)의 접촉과정에서 이탈되는 현상이 발생되어 조립 작업성이 저하되고, 충격에 약하여 TWT의 수명을 단축시키는 결과를 초래하는 문제점을 내포하고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입,출력부의 센터핀 단부와 나선 와이어의 단부중 적어도 하나의 구조를 변경하여 센터핀과 나선 와이어간의 접촉상태가 양호하게 고정되도록 한 후에 접촉부위를 용접함으로써 전기적 접촉의 신뢰성을 향상시키면서, 구조적 안정성을 갖도록 하여 TWT의 수명을 연장할 수 있는 진행파관을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 일반적인 진행파관의 구성을 나타낸 단면도.

도2a는 종래기술에 따른 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 결합구성을 나타낸 횡단면도.

도2b는 도2a의 종단면도.

도3은 본 발명에 의한 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 제1 실시예 결합구성을 나타낸 종단면도.

도4는 본 발명에 의한 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 제2 실시예 결합구성을 나타낸 종단면도.

도5는 본 발명에 의한 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 제3 실시예 결합구성을 나타낸 종단면도.

도6은 본 발명에 의한 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 제4 실시예 결합구성을 나타낸 종단면도.

도7은 본 발명에 의한 진행파관에서 입출력부와 저속파 회로의 제5 실시예 결합구성을 나타낸 종단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 전자총 2: 자석

3: 저속파회로 4:입력부

5: 출력부 6: 콜렉터

7: 센터핀 8: 나선 와이어

9: 배럴 10: 접합부

11: 세라믹 지지봉 12: 홈

13: 관통홀 14: 수직홈

15: 돌출바

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단과; 외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단과; 그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로와; 상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및 상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되, 상기 접합수단은 센터핀의 선단 일측면에 수직방향으로 형성된 홈이 형성되며, 상기 홈에 나선 와이어의 끝단부가 삽입되도록 한 후, 상기 삽입부위를 용접하여 고정한 것을 특징으로 하는 진행파관을 제공한다.

또한, 본 발명의 제2 실시예로서 상기 접합수단은 상기 센터핀의 선단부에 나선 와이어의 원주방향으로 관통된 홀이 형성되며, 상기 관통홀에 나선 와이어의 단부가 관통되도록 한 후, 상기 관통부위를 용접하여 고정하거나, 관통된 나선 와이어를 구부린 후 센터핀을 휘감아 고정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예로서 상기 접합수단은 상기 저속파회로의 나선 와이어의 끝단부에 수직으로 연장하는 돌출바와, 상기 돌출바를 삽입하기 위해 상기 센터핀의 선단부에 길이방향으로 형성된 수직홈을 포함하여, 상기 수직홈에 삽입된 돌출바의 삽입 부위를 용접하여 고정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예로서, 상기 접합수단은 센터핀의 하부에 전후면으로 관통하는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 나선 와이어의 단부가 관통되도록 한 후, 상기 관통부위를 용접하여 고정하거나, 관통된 나선 와이어를 구부린 후 센터핀을 휘감아 고정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제5 실시예로서 상기 접합수단은 센터핀의 선단부 일면에 격자 홈이 형성되고, 상기 격자홈의 내면에는 나선 와이어의 끝단부가 걸쳐지도록 한 후, 이 접촉부위를 레이저 용접하여 고정할 수도 있다.

이하, 첨부된 도3 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 진행파관은 입출력부의 센터핀과 저속파회로의 나선 와이어간의 접촉부위를 신뢰성있게 고정할 수 있도록 구현한 것으로, 본 발명의 제1 실시예에서는 도3에 도시된 바와 같이, RF입력부(4) 및 RF출력부(5) 각각을 수직으로 관통하여 구비된 센터핀(7)의 선단부에 폭(가로)방향으로 홈(12)을 형성하고, 상기 홈(12)에는 저속파 회로(3)에 구비된 나선 와이어(8)의 끝단부를 삽입한 후, 이 삽입부위를 레이저 용접하여 고정하는 구조를 제시하고 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예를 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 상기 센터핀(7)의 선단부에 폭방향(나선와이어의 원주방향)으로 관통홀(13)을 형성하고, 상기 나선 와이어(8)의 끝단부를 상기 관통홀(13)에 관통시킨 후, 이 관통부위를 레이저로 용접한 구조를 제시하고 있다.

본 실시예에서는 관통홀(13)에 삽입된 나선 와이어(8)를 레이저 용접으로 고정하는 방법을 제시하고 있으나, 이 밖에 상기 나선와이어(8)의 끝단을 구부려 상기 센터핀(7)을 감아 고정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시예를 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 나선 와이어(8)의 끝단부에 수직으로 연장하는 돌출바(15)를 구비하고, 상기 돌출바(15)를 삽입하기 위해 상기 센터핀(7)의 선단부에 길이방향으로 수직홈(14)을 형성한 구조로 되어 있다. 즉, 상기 수직홈(14)에 돌출바(15)를 삽입한 후, 상기 삽입 부위를 레이저용접하여 고정한 예를 제시하고 있다.

또한, 본 발명의 제4 실시예를 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 센터핀(7)의 선단부에 전후면으로 관통하는 관통홀(16)을 형성하고, 상기 나선 와이어(8)의 끝단부를 구부려 상기 관통홀(16)에 관통시킨 후, 이 관통부위를 레이저로 용접한 구조를 제시하고 있다.

본 실시예에서는 관통홀(16)에 삽입된 나선 와이어(8)를 레이저 용접으로 고정하는 방법을 제시하고 있으나, 이 밖에 상기 나선와이어(8)의 끝단을 구부려 상기 센터핀을 감아 고정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제5 실시예를 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 센터핀(7)의 선단부 일면에 격자홈(17)을 형성하고, 상기 격자홈(17)의 내면에는 나선 와이어(8)의 끝단부가 걸쳐지도록 한 후, 이 접촉부위를 레이저 용접하여 고정하는 구조를 제시하고 있다.

이는 센터핀(7)과 나선와이어(8)의 접촉면적을 크게 하여 고정할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에서는 상기 센터핀(7)과 나선 와이어(8)의 접촉상태가 견고하게 되고 이 접촉부위가 레이저로 용접되기 때문에 접촉성을 향상시킬 수 있으며, 상기 센터핀(7)과 나선 와이어(8)의 용접부위에 외부의 충격이 전해지더라도 용접부위가 떨어져 나갈 염려가 없다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 입,출력부의 센터핀 단부와 나선 와이어의 단부를 끼우는 구조로 하되 한 후에 접촉부위를 레이저용접함으로써 기계적 결합으로 인한 구조적 안정성을 가지며, 조립도중의 이탈이 방지되어 조립작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 센터핀과 나선 와이어간의 전기적 접촉을 신뢰성 있게 하며, TWT의 수명을 연장할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (9)

1. 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단;

   외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단;

   그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로;

   상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및

   상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되,

   상기 접합수단은 센터핀의 선단 일측면에 폭방향으로 형성된 홈을 가지며, 상기 홈에 나선 와이어의 끝단부가 삽입되도록 한 후 상기 삽입부위를 용접하여 고정한 것을 특징으로 하는 진행파관.
2. 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단;

   외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단;

   그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로;

   상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및

   상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되,

   상기 접합수단은 상기 센터핀의 선단부에 폭방향으로 관통된 홀이 형성되고, 상기 홀에 나선 와이어의 단부가 관통되도록 하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 접합수단은 센터핀의 관통홀에 나선와이어가 삽입된 후, 상기 나선 와이어를 구부려 상기 센터핀의 선단부를 감아 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 접합수단은 센터핀의 관통홀에 나선와이어가 삽입된 후, 상기 관통부위를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
5. 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단;

   외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단;

   그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로;

   상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및

   상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되,

   상기 접합수단은 상기 저속파회로의 나선 와이어의 끝단부에 수직으로 연장하는 돌출바와, 상기 돌출바를 삽입하기 위해 상기 센터핀의 선단부에 길이방향으로 형성된 수직홈을 포함하여 상기 수직홈에 삽입된 돌출바의 삽입 부위를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
6. 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단;

   외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단;

   그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로;

   상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및

   상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되,

   상기 접합수단은 센터핀의 하부에 전,후면으로 관통하는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 나선 와이어의 단부가 관통되도록 하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 접합수단은 센터핀의 관통홀에 나선와이어가 삽입된 후, 상기 나선 와이어를 구부려 상기 센터핀의 선단부를 감아 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 접합수단은 센터핀의 관통홀에 나선와이어가 삽입된 후, 상기 관통부위를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.
9. 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생수단;

   외부로부터 RF를 입력하기 위한 제1 센터핀이 내부에 구비된 RF입력수단;

   그 외주면에 상기 전자빔 발생수단으로부터 발생된 전자빔을 집속하기 위한 자석이 축방향으로 소정배열로 장착되며, 내부에 RF를 전송하기 위한 나선 와이어가 구비되어 전자빔과 RF를 상호작용시켜 전자파 에너지로 변환시키는 저속파회로;

   상기 저속파회로를 통해 변환된 전자파 에너지를 출력하기 위한 제2 센터핀이 내부에 구비된 RF출력수단; 및

   상기 RF입력수단의 제1 센터핀의 선단부와 저속파회로의 나선 와이어의 일측단부 및 상기 RF출력수단의 제2 센터핀의 단부와 저속파회로의 나선 와이어의 타측단부를 접합하는 접합수단을 포함하되,

   상기 접합수단은 센터핀의 선단부 일면에 격자 홈이 형성되고, 상기 격자홈의 내면에 나선 와이어의 끝단부가 걸쳐지도록 한 후, 이 접촉부위를 용접하여 고정하는 것을 특징으로 하는 진행파관.