JPH0415573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は進行波管に関し、より詳細には、数10
ギガヘルツ周波数の到来マイクロ波エネルギーを
進行波管の電子ビームに結合し、これによつて到
来マイクロ波エネルギーを増幅し、低速波構造体
の他端で必要とされる進行波管の低速波構造体に
関する。

従来技術 低速波構造体を提供するらせん状の導波管の出
現は長年にわたつて望まれていた。このらせん状
導波管の構造は電子ビームの中心下に孔を設けた
らせん状の矩形の中央突起を有する導波管の半部
分から成つている。導波管の伝搬の基本的な態様
は伝搬高周波エネルギーがらせん径路に従うよう
にすることにより電子の軸方向運動に対し効果的
に低くされている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる従来技術では設計上は簡単では
あるが、かかるらせん状の導波管構造体をいかに
作るか、特に導波管の寸法が何百分の１インチ
（１インチ25.4mm）の単位で測られる高周波管の
場合には問題があつた。従つて本発明はらせん状
の導波管構造体を製造する方法を提供する。

問題点を解決するための手段 かかる問題を解決するため、本発明の導波管の
らせん状低速波構造体の製造方法は、導電材料の
円筒杆内に深く狭い第１の溝を機械加工し、該円
筒杆両端の間に軸線を中心として該らせん状導波
管の上下らせん壁を画成するらせん状のねじ山を
形成する段階と、該第１の溝の底部に第２の溝を
機械加工して該ねじ山の少なくとも一面に横断方
向に伸長する少なくとも一つの突起を形成し、該
第２の溝が該ねじ山に沿つて軸方向に伸びる中央
のコアに底付けするようにする段階と、該ねじ山
の周囲に導電スリーブをろう付けして該らせん状
導波管の該ねじ山の壁に接続する外壁を形成する
段階と、該円筒杆の両端を機械加工により除去し
て該ねじ山の壁を該導電スリーブの一端で終わる
ようにする段階と、そして次に該円筒杆の軸線に
沿つて該中央のコアを孔に形成して該中央のコア
を除去し、半径方向に伸びるらせん壁、円筒状外
壁、及び該突起の隣接部分の間に軸線方向間〓の
ある少なくとも一つの軸線方向に伸びるらせん状
突起を備えた内壁を有するらせん状導波管を製造
する段階と、で構成されている。

実施例 第１図を参照すると、進行波管１の縦断面が示
され、この進行波管は集束電極のアツセンブリを
含むものとされるカソード１１と、アノード３５
と、放熱器を含むものとされるコレクター１３と
を備えている。カソード１１とアノード１２とは
らせん状の導波管５０として示された低速波構造
体の軸線１５に沿つて電子ビーム１４を供給す
る。この電子ビーム１４は、第１図に簡略化して
示された円板１７を間に挿入したトロイダル（ド
ーナツ）形の１組の永久磁石１６によつて通常の
方法で集束される。これら円板１７は電子ビーム
１４に磁界を形成するために鉄などの高透磁性材
料で作られる。低速波構造体５０の端での電磁エ
ネルギーの結合は入出力カツプラ７，８によつて
行なわれる。これらカツプラ７，８夫々は進行波
管１とその軸線１５を横切つてのびる導波管４２
とによつて構成されている。導波管の最も狭い部
分３は軸線１５に対して平行に配置されている。
導波管４２は低速波構造体５０の軸線１５と軸線
方向に整合している円筒スリーブ４３を備える。
この円筒スリーブ４３は低速波構造体５０の突起
１３と同じ内径を有する。円筒スリーブ４３は一
端４５が導波管４２の壁４４によつて支持され、
他端４６には壁４８の切欠部の円周４９によつて
境界された壁４８の円形開口４７が設けられてい
る。導波管４２は、円筒スリーブ４３から長手方
向に変位されている短絡の端壁４９で終つてい
る。この変位（通常は１／８〜１／４波長に相当
する）と、円筒スリーブ４３の直径及び長さは、
インピーダンスと低速波構造体５０への導波管４
２の結合を決定する。

第２図は第１図の−線に沿つた断面図であ
る。この図面には進行波管１の壁３に取付けられ
た導波管４２の幅４とドーナツ形の磁石、および
鉄製の円板１６，１７の関係が示されている。

円筒スリーブ４３は信号源２６からの電磁エネ
ルギーを低速波構造体５０に結合し、この場合、
〓間３１を横切る電磁エネルギーは、増幅して低
速波構造体に沿つて、この電磁エネルギーが負荷
２７に結合される出力カツプラ１７に進む電子ビ
ームと相互作用する。電磁エネルギーは、らせん
状半径方向に指向されたねじ山１２間に存在する
らせん状空間３０内で進行波管１をらせん状に走
行する。低速波構造体５０を通つて進行波管の出
力端から入力端まで進む電磁エネルギーのらせん
径路は、らせん状の突起１３の近接する端縁３
２，３３間の〓間３１に発生する電圧の軸線方向
配置の有効速度を、進行波管の下方に軸線方向に
走行する際の電子ビーム１４の電子の速度とほぼ
同じ速度で減少する。隣接突起１３間の〓間３１
の電界の軸速度と電子ビーム１４の速度の近似等
化の結果、電子ビームへの入力電磁エネルギーの
結合は、電子ビームが進行波管１の軸線１５の下
方を周知の方法で走行するとき、電磁エネルギー
の増幅があるように行われる。

第１図に示すような導波管の低速波構造体５０
の組立ては、進行波管がかなり低い周波数で作動
して低速波構造体５０の寸法をかなり大きくする
ような場合でも困難である。きわめて高い周波数
すなわち本発明におけるような20〜30ギガヘルツ
以上で作動する進行波管に用いられる低速波構造
体５０の製造は革新的な製造技術が要求される。
これらの周波数で、低速波構造体５０は典型的な
寸法にされる。即ち、ねじ山１２の直径は１／４
インチ（6.4mm）、全長は約１インチ（25.4mm）、
ピツチは約１〜10インチ（2.5mm）、軸線方向に向
けられる電子ビーム１４の通過用の中心孔３４の
直径は約４／100インチ（１mm）である。これら
の寸法を有する低速波構造体５０の製造には、進
行波管の当業者にとつて周知の低速波構造体の製
造標準技術とは著しくかけ離れた技術が要求され
る。

本発明の低速波構造体５０を製造する工程は例
示的にこの構造体の寸法より直径も長さもやゝ大
きく、11／４インチ（32mm）より少し長い銅の中
実ロツドによつて開始される。中実ロツドは完成
した低速波構造体５０より長くされて中実ロツド
の機械加工を容易にしている。製造方法の第１工
程は中実ロツドの直径を従来の旋盤加工技術によ
り低速波構造体５０の正確な直径〔許容範囲内、
この実施例では最大0.2450インチ（6.22mm）、最
小0.2246（5.70mm）〕まで小さくする。中実ロツド
を円筒形に機械加工するとその中心軸線１５がで
き上る。

中実ロツドはその両端４０，４１で固着され旋
盤上で精巧に機械加工されて第３図の切欠側面図
で示すようなねじ山状の低速波構造体１０にされ
る。この低速波構造体１０を製造するのに必要と
される機械加工の困難さは、ねじ山の幅広部分１
１が最大0.202インチ（0.513mm）、最小0.0198イン
チ（0.503mm）であるという代表的な寸法によつ
て明らかである。ねじ山１２は、その直径が最大
0.0532インチ（1.351mm）、最小0.0528インチ
（1.341mm）あるコレクターとしての突起１３で終
つている。みぞ６はねじ山１２の間で中心に位置
決めされるよう機械加工され最高0.039インチ
（0.991mm）、最小0.37インチ（0.939mm）の直径と、
最大0.0322インチ（0.181mm）、最小0.0318インチ
（0.808mm）を幅をもつている。低速波構造体１０
はたとえば最大1.002インチ（25.45mm）、最小
0.998インチ（25.35mm）で所望の完成した低速波
構造体の長さを最小限度に延びている。

低速波構造体の製造方法の次の工程は、従来の
旋盤加工技術によつて最大0.3444インチ（8.748
mm）、最小0.343インチ（8.712mm）の外径、最大
0.2455インチ（6.236mm）、最小0.2452インチ
（6.228mm）の内径をもつ銅の円筒スリーブ３８を
作ることである。円筒スリーブ３８の内外径は
0.001インチ（0.0254mm）以内で互いに同心され
る。円筒スリーブ３８の長さは、最大1.001イン
チ（25.43mm）、最小0.999インチ（25.37mm）とな
つている。円筒スリーブ３８は第３図示の低速波
構造体１０の上を摺動し、その後ねじ山１２の周
囲にろう付けされる。円筒スリーブ３８は低速波
構造体１０に対する構造支持体となるので両端４
０，４１が機械加工によつて取除かれ、低速波構
造体１０を円筒スリーブ３８内に入れるようにし
ている。

第４図示の完成した低速波構造体５０の製造方
法の次の工程は、低速波構造体１０の中心のコア
５を除いて第４図に示すように突起１３とこれに
関連するねじ山１２とを残す。取除かれるコア５
の材料は、みぞ６の底をなすコア５の直径に相当
する最大0.39インチ（9.9mm）、最小0.037インチ
（0.9mm）の直径をもつている。コア５は軸線３５
の中心に位置決めされた先細の電極を用いて第３
図示の低速波構造体１０のコアを浸食する放電機
械を用いるのでみぞ６の底までコア５を取除いて
突起１３と、これに関連するねじ山１２のみを残
す。流体も用いられて、放電機械による加工が行
なわれるとき電極によつて浸食される粉末を取除
く。放電機械の制御は突起１３の隣接縁間の材料
すなわちコア５の浸食の均一性を観察することに
よつて保たれる。必要とあれば、コア５は低速波
構造体１０の軸線１５を電極の１回通過で取除く
ことも或るいはまた放電機械の取扱者の熟練度に
応じて電極を２回またはそれ以上通過させて取除
いてもよい。中心に、取除かれるコア５とねじ山
１１の周囲９にろう付けされた円筒スリーブ３８
とを備えた低速波構造体５０は第４図の断面図に
示される。第４図示の低速波構造体５０は、第１
図示の進行波管１の低速波構造体である。

発明の効果 本発明によれば、上記の構成によつて低速波構
造体が精度良く作ることができこの低速波構造体
は精度良く且つ確実に作動するという実益があ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る低速波構造体を示す進行
波管の中心軸線に沿つた部分断面図、第２図は第
１図の−線に沿つた断面図、第３図は製造完
了前の第１図の低速波構造体の側面図、第４図は
本発明の低速波構造体の完成したものを示す縦断
面図である。 １…進行波管、５…コア、６…みぞ、１０…低
速波構造体、１２…ねじ山、１３…突起（コレク
ター）、１４…電子ビーム、３８，４３…円筒ス
リーブ、５０…低速波構造体（導波管）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ らせん状導波管を有する低速波構造体の製造
   方法にして、 導電材料の円筒杆内に深く狭い第１の溝を機械
   加工し、該円筒杆両端の間に軸線を中心として該
   らせん状導波管の上下らせん壁を画成するらせん
   状のねじ山を形成する段階と、 該第１の溝の底部に第２の溝を機械加工して該
   ねじ山の少なくとも一面に横断方向に伸長する少
   なくとも一つの突起を形成し、該第２の溝が該ね
   じ山に沿つて軸方向に伸びる中央のコアに底付け
   するようにする段階と、 該ねじ山の周囲に導電スリーブをろう付けして
   該らせん状導波管の該ねじ山の壁に接続する外壁
   を形成する段と、 該円筒杆の両端を機械加工により除去して該ね
   じ山の壁を該導電スリーブの一端で終わるように
   する段階と、そして次に 該円筒杆の軸線に沿つて該中央のコアに孔を形
   成して該中央のコアを除去し、半径方向に伸びる
   らせん壁、円筒状外壁、及び該突起の隣接部分の
   間に軸線方向間〓のある少なくとも一つの軸線方
   向に伸びるらせん状突起を備えた内壁を有するら
   せん状導波管を製造する段階と、 からなる低速波構造体の製造方法。 ２ 該ねじ山の中間にある第２のみぞの機械加工
   によつてねじ山の対向面から互いに軸線方向に延
   びる２つの突起を形成する特許請求の範囲第１項
   記載の低速波構造体の製造方法。 ３ 該孔の機械加工は放電加工を含んでいる特許
   請求の範囲第１項記載の低速波構造体の製造方
   法。 ４ 該深くて狭い第１のみぞの機械加工と、該第
   ２のみぞの機械加工および該円筒杆の両端部の機
   械加工は精密旋盤加工である特許請求の範囲第１
   項記載の低速波構造体の製造方法。 ５ 旋盤上で杆のストツク片を機械加工して軸線
   に対して円対称をもつ円筒杆にする段階をさらに
   有する特許請求の範囲第１項記載の低速波構造体
   の製造方法。 ６ 該導電スリーブを旋盤上で機械加工してらせ
   ん状ねじ山の外径よりずつと大きい内径にして、
   該スリーブがらせん状ねじ山の周囲を通つてほぼ
   ねじ山と同心となるようにし、かつ該ねじ山の周
   囲を該導電スリーブにろう付けする特許請求の範
   囲第１項記載の低速波構造体の製造方法。 ７ 該導電スリーブと該らせん状ねじ山は同じ種
   類の材料から形成される特許請求の範囲第６項記
   載の低速波構造体の製造方法。 ８ 該材料は銅である特許請求の範囲第７項記載
   の低速波構造体の製造方法。