JPH04230101A - 準受動の非放射性受信器保護装置 - Google Patents
準受動の非放射性受信器保護装置Info
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- JPH04230101A JPH04230101A JP3139514A JP13951491A JPH04230101A JP H04230101 A JPH04230101 A JP H04230101A JP 3139514 A JP3139514 A JP 3139514A JP 13951491 A JP13951491 A JP 13951491A JP H04230101 A JPH04230101 A JP H04230101A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/02—Details
- H01J17/04—Electrodes; Screens
- H01J17/06—Cathodes
- H01J17/066—Cold cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T2/00—Spark gaps comprising auxiliary triggering means
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高レベルのＲＦ入力パ
ワーに対して無線周波受信器を保護するための装置に関
し、特に自由電子源として電界放射アレイを利用し、放
射性材料を除去し、バッテリーによる動作を可能とする
受信器保護装置に関する。
ワーに対して無線周波受信器を保護するための装置に関
し、特に自由電子源として電界放射アレイを利用し、放
射性材料を除去し、バッテリーによる動作を可能とする
受信器保護装置に関する。
【０００２】
【従来技術】送信器および受信器の両方を含むマイクロ
波および高周波（ＲＦ）装置において、送信および受信
のための共通のアンテナを使用するのが一般的である。 このような装置に例はレーダー装置である。高出力のレ
ベルの送信中に、受信器の高感度の正面端を保護するた
めに、受信器保護装置が利用されている。
波および高周波（ＲＦ）装置において、送信および受信
のための共通のアンテナを使用するのが一般的である。 このような装置に例はレーダー装置である。高出力のレ
ベルの送信中に、受信器の高感度の正面端を保護するた
めに、受信器保護装置が利用されている。
【０００３】受信器保護装置は、典型的に、入力口およ
び出力口を有する、シールされた導波管部を含む。シー
ルされた導波管部は放電チェンバを包囲する。一対また
はそれ以上の対の電極が放電チェンバ内に所望の空間を
あけて配置されている。電極はそれらの間の電界勾配を
増加させるため鋭い先端を有する。放電チェンバはイオ
ン化可能なガスを含む。所定の閾値レベルのまたはそれ
以上のＲＦ入力パワーが入力口で受信したとき、放電チ
ェンバ内のガスはイオン化され、入力信号をショートす
る。その結果、ＲＦパワーはほとんど、または全く受信
器保護装置の入力口に到達しない。ＲＦ入力パワーレベ
ルイオン化に必要な閾値に達しないとき、入力信号は出
力口に減衰することなく通過する。
び出力口を有する、シールされた導波管部を含む。シー
ルされた導波管部は放電チェンバを包囲する。一対また
はそれ以上の対の電極が放電チェンバ内に所望の空間を
あけて配置されている。電極はそれらの間の電界勾配を
増加させるため鋭い先端を有する。放電チェンバはイオ
ン化可能なガスを含む。所定の閾値レベルのまたはそれ
以上のＲＦ入力パワーが入力口で受信したとき、放電チ
ェンバ内のガスはイオン化され、入力信号をショートす
る。その結果、ＲＦパワーはほとんど、または全く受信
器保護装置の入力口に到達しない。ＲＦ入力パワーレベ
ルイオン化に必要な閾値に達しないとき、入力信号は出
力口に減衰することなく通過する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】自由電子源がＲＦ入力
パワーの所望のレベルで放電の開始を促進するために放
電チェンバ内に必要となる。自由電子を供給するための
１つの従来技術は、放電チェンバ内に放射性をもつよう
に用意された賦活フィラメントを設けることに関する。 電流が常にフィラメントに流され、自由電子の供給源と
して常に利用できる。フィラメントを利用した受信器保
護装置はほぼ十分な性能を示すが、フィラメントは装置
の電源から著しい電流を引き出す。さらに、フィラメン
トは通常受信器保護装置の寿命を限定する要素である。
パワーの所望のレベルで放電の開始を促進するために放
電チェンバ内に必要となる。自由電子を供給するための
１つの従来技術は、放電チェンバ内に放射性をもつよう
に用意された賦活フィラメントを設けることに関する。 電流が常にフィラメントに流され、自由電子の供給源と
して常に利用できる。フィラメントを利用した受信器保
護装置はほぼ十分な性能を示すが、フィラメントは装置
の電源から著しい電流を引き出す。さらに、フィラメン
トは通常受信器保護装置の寿命を限定する要素である。
【０００５】賦活フィラメントに伴う問題を解決するた
めに、トリチウム、コバルトなどのような放射性同位元
素が自由電子源として受信器保護装置内に利用された。 放射性同位元素はフィラメントおよびフィラメント電源
に対する条件を除去し、受信器保護装置の寿命を長くす
るが、それらは放射性材料に関連した危険性のため受信
器保護装置の組み立て、修理、廃棄において問題を生じ
させる。さらに、受信器保護装置の耐用年数が切れたと
き、装置内にある放射性材料の始末が非常に困難になる
。利用できる放射性材料の量が、安全性の観点から制限
されるので、供給される自由電子の数は賦活構成からは
非常に減少する。固体振動制御回路がＲＦ入力の高ファ
イアリングレベル（ｆｉｒｉｎｇ ｌｅｖｅｌ）に対し
保護するための放射性同位元素を有する受信器保護装置
の後ろに必要となるが、しかし、このことは受信器保護
装置を複雑化し、コストを高くする。
めに、トリチウム、コバルトなどのような放射性同位元
素が自由電子源として受信器保護装置内に利用された。 放射性同位元素はフィラメントおよびフィラメント電源
に対する条件を除去し、受信器保護装置の寿命を長くす
るが、それらは放射性材料に関連した危険性のため受信
器保護装置の組み立て、修理、廃棄において問題を生じ
させる。さらに、受信器保護装置の耐用年数が切れたと
き、装置内にある放射性材料の始末が非常に困難になる
。利用できる放射性材料の量が、安全性の観点から制限
されるので、供給される自由電子の数は賦活構成からは
非常に減少する。固体振動制御回路がＲＦ入力の高ファ
イアリングレベル（ｆｉｒｉｎｇ ｌｅｖｅｌ）に対し
保護するための放射性同位元素を有する受信器保護装置
の後ろに必要となるが、しかし、このことは受信器保護
装置を複雑化し、コストを高くする。
【０００６】本発明の目的は、改良された受信器保護装
置を提供することである。
置を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、受信器保護装置内に
使う新規な自由電子源を提供することである。
使う新規な自由電子源を提供することである。
【０００８】さらに、本発明の目的は、自由電子源とし
て電界放射アレイを利用する放電装置を提供することで
ある。
て電界放射アレイを利用する放電装置を提供することで
ある。
【０００９】さらに、本発明の他の目的は、放射性材料
を利用しない受信器保護装置を提供することである。
を利用しない受信器保護装置を提供することである。
【００１０】さらに、本発明の他の目的は、受信器保護
装置が取り付けられる装置からほとんど、または全く電
源を引き出すことのない受信器保護装置を提供すること
である。
装置が取り付けられる装置からほとんど、または全く電
源を引き出すことのない受信器保護装置を提供すること
である。
【００１１】さらに、本発明の他の目的は、構成が単純
で、コストの安い受信器保護装置を提供することである
。
で、コストの安い受信器保護装置を提供することである
。
【００１２】さらに、本発明の他の目的は、動作寿命の
長い受信器保護措置を提供することである。
長い受信器保護措置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に従うことにより
、これらおよび他の目的ならびに効果が、放電の開始を
促進するために自由電子の放出するための電界放射アレ
イを含む放電装置において達成される。放電装置は典型
的に、受信器保護装置に利用されるが、このような使用
に限定されない。
、これらおよび他の目的ならびに効果が、放電の開始を
促進するために自由電子の放出するための電界放射アレ
イを含む放電装置において達成される。放電装置は典型
的に、受信器保護装置に利用されるが、このような使用
に限定されない。
【００１４】本発明に従った受信器保護装置は、ＲＦ入
力口および受信器に接続するための出力口を有するシー
ルされた放電チェンバ、放電チェンバ内のイオン化可能
なガス、放電チェンバ内で少なくとも一対の間隔があけ
られた電極、放電チェンバ内に設けられた電界放射アレ
イ、ならびに、ＲＦ入力信号が所定のレベルを越えたと
き、その電界放射アレイが電極間にガスをイオン化する
のに十分な自由電子を供給し、電極間に放電を形成し、
これによりＲＦ入力信号が効率よくショートするように
電界放射アレイをバイアスする手段から成る。
力口および受信器に接続するための出力口を有するシー
ルされた放電チェンバ、放電チェンバ内のイオン化可能
なガス、放電チェンバ内で少なくとも一対の間隔があけ
られた電極、放電チェンバ内に設けられた電界放射アレ
イ、ならびに、ＲＦ入力信号が所定のレベルを越えたと
き、その電界放射アレイが電極間にガスをイオン化する
のに十分な自由電子を供給し、電極間に放電を形成し、
これによりＲＦ入力信号が効率よくショートするように
電界放射アレイをバイアスする手段から成る。
【００１５】電界放射アレイは、シリコンのような基板
、その基板上に分布した複数のエミッタ、そのエミッタ
から電子を引き出すための伝導性ゲート層、およびその
ゲート層と基板の間の誘電層から成る。エミッタの形状
は典型的には円錐形である。バイアス電圧がゲート層に
印加されたとき、電子はエミッタから電界放射により引
き出される。
、その基板上に分布した複数のエミッタ、そのエミッタ
から電子を引き出すための伝導性ゲート層、およびその
ゲート層と基板の間の誘電層から成る。エミッタの形状
は典型的には円錐形である。バイアス電圧がゲート層に
印加されたとき、電子はエミッタから電界放射により引
き出される。
【００１６】典型的な例として、放電チェンバは導波管
部から成り、電極のそれぞれは電極間の電界勾配を増加
させるために鋭い先端を有する。１つの例として、電界
放射アレイは間隔があけられた電極に隣接して設けられ
、自由電子を電極の間の空間に向ける。他の例として、
電界放射アレイは電極の１つにある凹所内に設けられ、
自由電子を電極間の空間に向ける。
部から成り、電極のそれぞれは電極間の電界勾配を増加
させるために鋭い先端を有する。１つの例として、電界
放射アレイは間隔があけられた電極に隣接して設けられ
、自由電子を電極の間の空間に向ける。他の例として、
電界放射アレイは電極の１つにある凹所内に設けられ、
自由電子を電極間の空間に向ける。
【００１７】バイアス手段は電界放射アレイのゲート層
と基板との間にバイアス電圧を接続する手段から成る。 好適実施例として、バイアス手段は放電チェンバの外部
にある受信器保護装置に取り付けられたバッテリーを含
む。他の実施例として、バイアス手段は電界放射を装置
の電源に接続するための手段を含む。
と基板との間にバイアス電圧を接続する手段から成る。 好適実施例として、バイアス手段は放電チェンバの外部
にある受信器保護装置に取り付けられたバッテリーを含
む。他の実施例として、バイアス手段は電界放射を装置
の電源に接続するための手段を含む。
【００１８】１つの例として、バイアス手段により電界
放射アレイは自由電子を連続的に放出する。他の例とし
て、バイアス手段はＲＦ信号が存在しないとき、自由電
子の連続放出に必要なレベル以下のとき電界放射アレイ
をバイアスするためのバイアス電源を含む。バイアス手
段はさらに、バイアス源およびＲＦ入力信号の両方によ
り、放電チェンバ内のガスをイオン化するために自由電
子が放出するように電界放射アレイにＲＦ入力信号を接
続する手段を含む。
放射アレイは自由電子を連続的に放出する。他の例とし
て、バイアス手段はＲＦ信号が存在しないとき、自由電
子の連続放出に必要なレベル以下のとき電界放射アレイ
をバイアスするためのバイアス電源を含む。バイアス手
段はさらに、バイアス源およびＲＦ入力信号の両方によ
り、放電チェンバ内のガスをイオン化するために自由電
子が放出するように電界放射アレイにＲＦ入力信号を接
続する手段を含む。
【００１９】
【実施例】受信器保護装置を利用する装置の簡単なブロ
ック線図が図１に示されている。送信器１０がサーキュ
レータ１２の第１口に接続されている。サーキュレータ
１２の第２口にはアンテナ１４が接続されている。受信
器保護装置１８はサーキュレータ１２の第３口に接続さ
れた１つの入力口と受信器２０に接続された１つの出力
口を有する。負荷２２がサーキュレータ１２の第４口に
接続されている。要素間の接続はマイクロ波周波数での
動作のために、概して導波管によってなされる。このよ
うな装置の例にレーダー装置がある。
ック線図が図１に示されている。送信器１０がサーキュ
レータ１２の第１口に接続されている。サーキュレータ
１２の第２口にはアンテナ１４が接続されている。受信
器保護装置１８はサーキュレータ１２の第３口に接続さ
れた１つの入力口と受信器２０に接続された１つの出力
口を有する。負荷２２がサーキュレータ１２の第４口に
接続されている。要素間の接続はマイクロ波周波数での
動作のために、概して導波管によってなされる。このよ
うな装置の例にレーダー装置がある。
【００２０】送信器１０により発生した高出力ＲＦパル
スが、アンテナ１４を通して送信される。低出力反射パ
ルスがアンテナ１４によって受信され受信器２０に送ら
れる。受信器２０は高感度であり、予め定められた出力
レベル以上のＲＦ信号によってダメージを受ける。受信
器保護装置１８は予め定められた出力レベル以上のＲＦ
入力信号をシートすることによって受信器２０の入力を
保護する。受信器保護装置のファイアリング（ｆｉｒｉ
ｎｇ）に関する限界出力レベルは約１００ミリワットの
オーダーである。
スが、アンテナ１４を通して送信される。低出力反射パ
ルスがアンテナ１４によって受信され受信器２０に送ら
れる。受信器２０は高感度であり、予め定められた出力
レベル以上のＲＦ信号によってダメージを受ける。受信
器保護装置１８は予め定められた出力レベル以上のＲＦ
入力信号をシートすることによって受信器２０の入力を
保護する。受信器保護装置のファイアリング（ｆｉｒｉ
ｎｇ）に関する限界出力レベルは約１００ミリワットの
オーダーである。
【００２１】本発明に従った受信器保護装置が図２及び
３に示されている。矩形導波管部がハウジング即ちエン
クロウジャーを形成し、該エンクロウジャーは上壁２６
、底壁２８、側壁３０及び３２並びに端部壁３４及び３
６を有し、それらは全て例えばアルミニュームのような
導電性金属である。端部壁３４及び３６は各々入力及び
出力導波管との接続のために導波管フランジになってい
る。フランジ３４及び３６は各々窓４０及び４２を有し
、該窓はＲＦ出力の進行の間、真空シール放電チェンバ
４４をもたらすように装置をシールする。窓４０は受信
器保護装置１８の入力口であり、窓４４はその出力口で
ある。
３に示されている。矩形導波管部がハウジング即ちエン
クロウジャーを形成し、該エンクロウジャーは上壁２６
、底壁２８、側壁３０及び３２並びに端部壁３４及び３
６を有し、それらは全て例えばアルミニュームのような
導電性金属である。端部壁３４及び３６は各々入力及び
出力導波管との接続のために導波管フランジになってい
る。フランジ３４及び３６は各々窓４０及び４２を有し
、該窓はＲＦ出力の進行の間、真空シール放電チェンバ
４４をもたらすように装置をシールする。窓４０は受信
器保護装置１８の入力口であり、窓４４はその出力口で
ある。
【００２２】放電チェンバ４４は約０．００１乃至１０
０トルの範囲の圧力レベルのイオン化可能なガスを含ん
でいる。概してガスは約１トルのオーダーの圧力のアル
ゴン、アンモニア、水蒸気、キセノン及びそれらの組合
わせである。電極５０が放電チェンバ４４内の上壁２６
に取り付けられている。電極５２が放電チェンバ４４内
の底壁２８に取り付けられている。電極５０及び５２は
概して円錐形であり、銅または他の導体によって作られ
ている。電極５０及び５２は互いに整列するように並べ
られ、所望のＲＦ限界レベル及び放電チェンバ４４内で
ガスのイオン化が現れる電圧に依存する予め定められた
間隔をもって分離されている。電極５０及び５２は好適
には鋭い先端部を有し、それらの間の領域の電界勾配を
増加させる。しかしながら、適切な形状の如何なる電極
も本発明の範囲から逸脱することなく用いることができ
る。本発明にしたがって、１つの電界放出アレイ６０が
放電チェンバ４４内に設けられ、自由電子源をもたらす
。該自由電子源はＲＦ入力信号が所望の限界出力レベル
を超えるとき、放電の開始に役立つ。図２及び３の実施
例では、側壁３０に取付けられた保持受台６２に電界放
出アレイ６０が設けられている。該保持受台６２は電界
放出アレイ６０を電極５０と５２との間の領域近くに置
き、それにより自由電子が電極５０と５２との間に供給
される。以下に記述するように電界放出アレイ６０の基
板を接地するために保持受台６２は好適には導体である
。電界放出アレイ６０は電線６４によって真空フィード
スルー６６を通してバイアス電圧源６８の１つの端子に
接続されている。 バイアス電圧源６８の他の端子は受信器保護装置１８の
導電性ハウジングに導通されている。図４には電界放出
アレイ６０の実際の断面図が示されている。基板８０は
シリコンのような半導体またはチタンのような導体でよ
い。複数のエミッタ８２が基板８０上に配置されている
。該エミッタ８２は典型的にはタングステン、モリブデ
ン或はシリコンであり、概して一様或は非一様の円錐形
状をしている。 二酸化ケイ素のような誘電層８４が基板８０上のエミッ
タ８２を囲む領域に形成されている。例えば銅のような
物質でで作られた伝導性ゲート層８６が誘電層８４上に
形成されている。該ゲート層８６には各々、各エミッタ
８２上に円形アパーチャ８８が形成されている。誘電層
８４は典型的にはエミッタ８２の高さとほぼ同じ厚さを
有し、エミッタ８２の先端はほぼゲート層８６の面内に
位置する。エミッタ８２の先端は円形アパーチャ８８の
ほぼ中央にある。
０トルの範囲の圧力レベルのイオン化可能なガスを含ん
でいる。概してガスは約１トルのオーダーの圧力のアル
ゴン、アンモニア、水蒸気、キセノン及びそれらの組合
わせである。電極５０が放電チェンバ４４内の上壁２６
に取り付けられている。電極５２が放電チェンバ４４内
の底壁２８に取り付けられている。電極５０及び５２は
概して円錐形であり、銅または他の導体によって作られ
ている。電極５０及び５２は互いに整列するように並べ
られ、所望のＲＦ限界レベル及び放電チェンバ４４内で
ガスのイオン化が現れる電圧に依存する予め定められた
間隔をもって分離されている。電極５０及び５２は好適
には鋭い先端部を有し、それらの間の領域の電界勾配を
増加させる。しかしながら、適切な形状の如何なる電極
も本発明の範囲から逸脱することなく用いることができ
る。本発明にしたがって、１つの電界放出アレイ６０が
放電チェンバ４４内に設けられ、自由電子源をもたらす
。該自由電子源はＲＦ入力信号が所望の限界出力レベル
を超えるとき、放電の開始に役立つ。図２及び３の実施
例では、側壁３０に取付けられた保持受台６２に電界放
出アレイ６０が設けられている。該保持受台６２は電界
放出アレイ６０を電極５０と５２との間の領域近くに置
き、それにより自由電子が電極５０と５２との間に供給
される。以下に記述するように電界放出アレイ６０の基
板を接地するために保持受台６２は好適には導体である
。電界放出アレイ６０は電線６４によって真空フィード
スルー６６を通してバイアス電圧源６８の１つの端子に
接続されている。 バイアス電圧源６８の他の端子は受信器保護装置１８の
導電性ハウジングに導通されている。図４には電界放出
アレイ６０の実際の断面図が示されている。基板８０は
シリコンのような半導体またはチタンのような導体でよ
い。複数のエミッタ８２が基板８０上に配置されている
。該エミッタ８２は典型的にはタングステン、モリブデ
ン或はシリコンであり、概して一様或は非一様の円錐形
状をしている。 二酸化ケイ素のような誘電層８４が基板８０上のエミッ
タ８２を囲む領域に形成されている。例えば銅のような
物質でで作られた伝導性ゲート層８６が誘電層８４上に
形成されている。該ゲート層８６には各々、各エミッタ
８２上に円形アパーチャ８８が形成されている。誘電層
８４は典型的にはエミッタ８２の高さとほぼ同じ厚さを
有し、エミッタ８２の先端はほぼゲート層８６の面内に
位置する。エミッタ８２の先端は円形アパーチャ８８の
ほぼ中央にある。
【００２３】例として、エミッタ８２は１マイクロメー
タのオーダーの底面直径を有し、誘電層８４は１マイク
ロメータのオーダーの厚さを有し、ゲート層８６は０．
２〜０．５マイクロメータのオーダーの厚さを有するこ
とが可能である。エミッタ８２は典型的には約５マイク
ロメータのオーダーの大きさで離されている。電界放出
アレイに関し更に詳しくは、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ そ
の他による“Ｆｉｅｌｄ ＥｍｉｓｓｉｏｎＣａｔｈｏ
ｄｅ Ａｒｒａｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒ
Ｈｉｇｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ ”（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１６，１
９８３，ｐａｇｅｓ２６８〜２７６）に記載されており
、それは本願の中で参考として用いられている。電界放
出アレイもまた１９６９年７月１日に発行された米国特
許第３，４５３，４７８号、１９７２年５月２３日に発
行された米国特許第３，６６５，２４１号及び１９７３
年８月２８日に発行された米国特許第３，７５５，７０
４号に開示されている。
タのオーダーの底面直径を有し、誘電層８４は１マイク
ロメータのオーダーの厚さを有し、ゲート層８６は０．
２〜０．５マイクロメータのオーダーの厚さを有するこ
とが可能である。エミッタ８２は典型的には約５マイク
ロメータのオーダーの大きさで離されている。電界放出
アレイに関し更に詳しくは、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ そ
の他による“Ｆｉｅｌｄ ＥｍｉｓｓｉｏｎＣａｔｈｏ
ｄｅ Ａｒｒａｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒ
Ｈｉｇｈ−Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ ”（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．１６，１
９８３，ｐａｇｅｓ２６８〜２７６）に記載されており
、それは本願の中で参考として用いられている。電界放
出アレイもまた１９６９年７月１日に発行された米国特
許第３，４５３，４７８号、１９７２年５月２３日に発
行された米国特許第３，６６５，２４１号及び１９７３
年８月２８日に発行された米国特許第３，７５５，７０
４号に開示されている。
【００２４】動作において、バイアス電圧源はゲート層
８６と基板８０との間に接続されている。正の電圧がゲ
ート層８６にかけられるときは、エミッタ８２の各々か
ら電子が放出される。エミッタ８２に５０マイクロアン
ペアの電流を５０，０００時間以上の動作寿命にわたっ
て流すことができる。電界放出アレイ６０は図５に示す
ようにＸ−Ｙアレイにおける基板８０上に所望の如何な
る数のエミッタ８２でも含めることができる。エミッタ
の数は所望の電流レベル及びエミッタについての所望の
動作電流に依存する。受信器保護装置に求められる典型
的な自由電子流は約０．０１乃至２００マイクロアンペ
アの範囲である。電界放出アレイの全体の大きさは典型
的には約２ｍｍ×２ｍｍのオーダーである。
８６と基板８０との間に接続されている。正の電圧がゲ
ート層８６にかけられるときは、エミッタ８２の各々か
ら電子が放出される。エミッタ８２に５０マイクロアン
ペアの電流を５０，０００時間以上の動作寿命にわたっ
て流すことができる。電界放出アレイ６０は図５に示す
ようにＸ−Ｙアレイにおける基板８０上に所望の如何な
る数のエミッタ８２でも含めることができる。エミッタ
の数は所望の電流レベル及びエミッタについての所望の
動作電流に依存する。受信器保護装置に求められる典型
的な自由電子流は約０．０１乃至２００マイクロアンペ
アの範囲である。電界放出アレイの全体の大きさは典型
的には約２ｍｍ×２ｍｍのオーダーである。
【００２５】１つの好適なバイアス技術に従って、電界
放出アレイ６０は、連続して自由電子を放出のに充分な
大きさの電源６８からの電圧によってバイアスがかけら
れる。典型的なバイアス電圧は約１０乃至１００ボルト
の範囲である。バイアス電圧はＡＣでもＤＣでもよい。 ＡＣバイアス電圧が用いられるときは、ＡＣ電圧周期の
半分だけの間自由電子が放出される。
放出アレイ６０は、連続して自由電子を放出のに充分な
大きさの電源６８からの電圧によってバイアスがかけら
れる。典型的なバイアス電圧は約１０乃至１００ボルト
の範囲である。バイアス電圧はＡＣでもＤＣでもよい。 ＡＣバイアス電圧が用いられるときは、ＡＣ電圧周期の
半分だけの間自由電子が放出される。
【００２６】別の好適バイアス技術に従うと、電子放出
アレイ６０にバイアスをかける電源６８からの電圧は充
分な自由電子流の放出に必要な電圧よりも幾分低い。Ｒ
Ｆ入力信号が受信器保護装置の入力口を通じて受信され
るときは、ＲＦ信号の一部が電界放出アレイ６０とカッ
プルされ、電源６８から供給されたバイアス電圧ととも
に電極５０と５２との間のガスのイオン化を助ける自由
電子の放出を起こさせる。この形状での電界放出アレイ
６０はマイクロストリップ電送線路であって、それに沿
って間隔をもって並べられたエミッタ８２を有するもの
として機能する。 この技術に従うと、電源６８からの電圧とＲＦ入力信号
との和は電界放出アレイを自由電子放出状態にバイアス
するのに充分である。この動作形態は、約１ピコ秒のオ
ーダーである電界放出アレイの極めて速い応答時間のた
めに可能である。このような形態の利点はバイアス電圧
源６８から電流が生じることは殆ど無きに等しく、また
電子はＲＦ信号が受信されたときにのみ放出されること
である。それ故、受信器保護装置内の表面での連続する
電子衝突が避けられる。
アレイ６０にバイアスをかける電源６８からの電圧は充
分な自由電子流の放出に必要な電圧よりも幾分低い。Ｒ
Ｆ入力信号が受信器保護装置の入力口を通じて受信され
るときは、ＲＦ信号の一部が電界放出アレイ６０とカッ
プルされ、電源６８から供給されたバイアス電圧ととも
に電極５０と５２との間のガスのイオン化を助ける自由
電子の放出を起こさせる。この形状での電界放出アレイ
６０はマイクロストリップ電送線路であって、それに沿
って間隔をもって並べられたエミッタ８２を有するもの
として機能する。 この技術に従うと、電源６８からの電圧とＲＦ入力信号
との和は電界放出アレイを自由電子放出状態にバイアス
するのに充分である。この動作形態は、約１ピコ秒のオ
ーダーである電界放出アレイの極めて速い応答時間のた
めに可能である。このような形態の利点はバイアス電圧
源６８から電流が生じることは殆ど無きに等しく、また
電子はＲＦ信号が受信されたときにのみ放出されること
である。それ故、受信器保護装置内の表面での連続する
電子衝突が避けられる。
【００２７】本発明の重大な利点は、従来技術の賦活フ
ィラメントよりも充分小さい出力を生じさせることであ
る。典型的な賦活フィラメントは４００ボルトで１００
マイクロアンペアのオーダーの電流を生じさせ、一方、
典型的な電界放出アレイは４０ボルトで１００マイクロ
アンペアのオーダーの電流を生じさせる。電界放出アレ
イ６０が必要とする出力は小さいので、放電チェンバ４
４の外部に設けられたバッテリーによって好都合に電力
供給される。例えば、電界放出アレイ６０をバイアスす
るためのバッテリーは受信器保護装置１８上の外部表面
の１つに取り付けられてもよい。このような形態におい
ては、受信器保護装置の取り付けられている装置から電
流が生じることはない。電界放出アレイ６０のためのバ
イアス電圧はシステム電源によって供給されてもよい。
ィラメントよりも充分小さい出力を生じさせることであ
る。典型的な賦活フィラメントは４００ボルトで１００
マイクロアンペアのオーダーの電流を生じさせ、一方、
典型的な電界放出アレイは４０ボルトで１００マイクロ
アンペアのオーダーの電流を生じさせる。電界放出アレ
イ６０が必要とする出力は小さいので、放電チェンバ４
４の外部に設けられたバッテリーによって好都合に電力
供給される。例えば、電界放出アレイ６０をバイアスす
るためのバッテリーは受信器保護装置１８上の外部表面
の１つに取り付けられてもよい。このような形態におい
ては、受信器保護装置の取り付けられている装置から電
流が生じることはない。電界放出アレイ６０のためのバ
イアス電圧はシステム電源によって供給されてもよい。
【００２８】本発明の別の好適実施例が図６に示されて
おり、電極１０２の拡大断面図が示されている。該電極
１０２は概して図２及び３に示された電極５２に対応す
る。概して図２に示された電極５０に対応する電極１１
２が、上記の放電チェンバ４４と同様の放電チェンバ内
で電極１０２から離して置かれている。電極１０２は受
信器保護装置の底壁２８に設けられており、概して中空
内部１０４を有する円錐形状を有する。電界放出アレイ
１０６が中空内部１０４内に設けられている。もし、適
切な位置決めに必要ならば、電界放出アレイ１０６は保
持受台１０８に設けてもよい。電極１０２には開口が設
けられており、該開口は電界放出アレイ１０６によって
生じた自由電子が電極１０２と電極１１２との間の領域
に向けられることを可能にする。図４に示されるように
電界放出アレイ１０６は電線１１４によって真空フィー
ドスルー１１６を通してバイアス電圧源に接続されてい
る。
おり、電極１０２の拡大断面図が示されている。該電極
１０２は概して図２及び３に示された電極５２に対応す
る。概して図２に示された電極５０に対応する電極１１
２が、上記の放電チェンバ４４と同様の放電チェンバ内
で電極１０２から離して置かれている。電極１０２は受
信器保護装置の底壁２８に設けられており、概して中空
内部１０４を有する円錐形状を有する。電界放出アレイ
１０６が中空内部１０４内に設けられている。もし、適
切な位置決めに必要ならば、電界放出アレイ１０６は保
持受台１０８に設けてもよい。電極１０２には開口が設
けられており、該開口は電界放出アレイ１０６によって
生じた自由電子が電極１０２と電極１１２との間の領域
に向けられることを可能にする。図４に示されるように
電界放出アレイ１０６は電線１１４によって真空フィー
ドスルー１１６を通してバイアス電圧源に接続されてい
る。
【００２９】中空内部１０４及び開口１１０をそなえる
電極１０２を有する形態は本発明の範囲内で変更可能で
あることが理解されよう。例えば電界放出アレイ１０６
は電極１０２の表面のリセスに設けられてもよい。更に
、電界放出アレイ１０６は放電チェンバ４４内で所望す
る如何なる位置に設けてもよいことが理解されよう。電
界放出アレイのパラメータは、所望のＲＦ入力電力レベ
ルでイオン化を起こさせるのに充分な自由電子を電極間
にもたらすように選択される。
電極１０２を有する形態は本発明の範囲内で変更可能で
あることが理解されよう。例えば電界放出アレイ１０６
は電極１０２の表面のリセスに設けられてもよい。更に
、電界放出アレイ１０６は放電チェンバ４４内で所望す
る如何なる位置に設けてもよいことが理解されよう。電
界放出アレイのパラメータは、所望のＲＦ入力電力レベ
ルでイオン化を起こさせるのに充分な自由電子を電極間
にもたらすように選択される。
【００３０】本発明はこれまで受信器保護装置であって
、ＲＦ入力信号が予め定めた限界レベルを超えるとき自
由電子アレイが放電の開始を助けるために自由電子を供
給するものについて記載してきた。しかし、本発明は受
信器保護装置に限定されるものではない。電界放出アレ
イは、放電の開始を助けるために自由電子の供給を必要
とする如何なる放電装置に於いても用いることができる
。このような放電装置の要素は、シールされた放電チェ
ンバであって、イオン性ガス、該放電チェンバ内の少な
くとも一対の分離された電極、電圧を電極にカップリン
グするための手段、放電チェンバ内に設けられた電界放
出アレイ及び電極間の電圧が予め定められたレベルを超
えるとき電界放出アレイがガスをイオン化し、放電を起
こすのに充分な自由電子を電極間に供給するよう電界放
出アレイにバイアスをかけるための手段を含むものを有
する。
、ＲＦ入力信号が予め定めた限界レベルを超えるとき自
由電子アレイが放電の開始を助けるために自由電子を供
給するものについて記載してきた。しかし、本発明は受
信器保護装置に限定されるものではない。電界放出アレ
イは、放電の開始を助けるために自由電子の供給を必要
とする如何なる放電装置に於いても用いることができる
。このような放電装置の要素は、シールされた放電チェ
ンバであって、イオン性ガス、該放電チェンバ内の少な
くとも一対の分離された電極、電圧を電極にカップリン
グするための手段、放電チェンバ内に設けられた電界放
出アレイ及び電極間の電圧が予め定められたレベルを超
えるとき電界放出アレイがガスをイオン化し、放電を起
こすのに充分な自由電子を電極間に供給するよう電界放
出アレイにバイアスをかけるための手段を含むものを有
する。
【００３１】図２及び３に示し、これまで記述してきた
本発明の実施例に従うと、電界放出アレイ６０は電子を
集めるためのアノードなしに用いられる。本発明の別の
特徴に従うと、１つのアノードが電界放出アレイ６０に
よって放出された自由電子を集めるために放電チェンバ
４４内の電極の間であって電界放出アレイと反対の位置
に配置される。アノードは受信器保護装置内での自由電
子による表面の衝撃を制限する。
本発明の実施例に従うと、電界放出アレイ６０は電子を
集めるためのアノードなしに用いられる。本発明の別の
特徴に従うと、１つのアノードが電界放出アレイ６０に
よって放出された自由電子を集めるために放電チェンバ
４４内の電極の間であって電界放出アレイと反対の位置
に配置される。アノードは受信器保護装置内での自由電
子による表面の衝撃を制限する。
【００３２】受信器保護装置の電極はしばしば帯域フィ
ルタの素子である。該帯域フィルタは受信器２０によっ
て受信される周波数領域を含む通過帯域を有する。従っ
て、受信器保護装置はフィルタの通過帯域内のみで動作
することが要求される。放電の開始による受信器保護装
置のファイアリング（ｆｉｒｉｎｇ）のかわりに、フィ
ルタの通過帯域外の周波数は受信器保護装置によって反
射され、受信器２０に達することはない。本発明の受信
器保護装置は自由電子を供給するための電界放出アレイ
を用いており、従来技術に知られているような帯域フィ
ルタを使用することができる。
ルタの素子である。該帯域フィルタは受信器２０によっ
て受信される周波数領域を含む通過帯域を有する。従っ
て、受信器保護装置はフィルタの通過帯域内のみで動作
することが要求される。放電の開始による受信器保護装
置のファイアリング（ｆｉｒｉｎｇ）のかわりに、フィ
ルタの通過帯域外の周波数は受信器保護装置によって反
射され、受信器２０に達することはない。本発明の受信
器保護装置は自由電子を供給するための電界放出アレイ
を用いており、従来技術に知られているような帯域フィ
ルタを使用することができる。
【００３３】本発明の受信器保護装置或は他の放電装置
は従来技術の装置に比較して多くの利点をもたらす。放
射性物質は必要とされず、そのため、放射性物質の使用
からくる危険が除かれる。受信器保護装置のファイアリ
ング（ｆｉｒｉｎｇ）に関する所望の如何なる限界も、
エミッタ電流レベル及び電界放出アレイの数の適切な調
節によって達成されうる。このようにして固体振幅制限
回路は必要とされない。電界放出アレイは非常に低い出
力を出すので、準受動態にある。バッテリーが電界放出
アレイをバイアスするために使用されるときは、受信器
保護装置は受動装置として設けられる装置に見られる。 本発明の受信器保護装置は賦活フィラメントを必要とし
ないので長い動作寿命を持つ。
は従来技術の装置に比較して多くの利点をもたらす。放
射性物質は必要とされず、そのため、放射性物質の使用
からくる危険が除かれる。受信器保護装置のファイアリ
ング（ｆｉｒｉｎｇ）に関する所望の如何なる限界も、
エミッタ電流レベル及び電界放出アレイの数の適切な調
節によって達成されうる。このようにして固体振幅制限
回路は必要とされない。電界放出アレイは非常に低い出
力を出すので、準受動態にある。バッテリーが電界放出
アレイをバイアスするために使用されるときは、受信器
保護装置は受動装置として設けられる装置に見られる。 本発明の受信器保護装置は賦活フィラメントを必要とし
ないので長い動作寿命を持つ。
【００３４】これまで好適実施例を記載し、図示したが
、本発明の範囲から逸脱することなくそれらに様々な変
化を与え変更することができることが当業者には明らか
であろう。
、本発明の範囲から逸脱することなくそれらに様々な変
化を与え変更することができることが当業者には明らか
であろう。
【図１】受信器保護装置を組み入れた装置のブロック図
である。
である。
【図２】本発明を実施した受信器保護装置の断面図であ
る。
る。
【図３】図２の３−３線に沿った、受信器保護装置の断
面図である。
面図である。
【図４】電界放射アレイの拡大部分断面図である。
【図５】電界放射アレイの拡大部分平面図である。
【図６】本発明の他の実施例の受信器保護装置の拡大断
面図である。
面図である。
１０ 送信器
１２ サーキュレータ
１４ アンテナ
１８ 受信器保護装置
２０ 受信器
２２ 負荷
２６ 上壁
２８ 底壁
３０、３２ 側壁
３４、３６ 端部壁
４０、４２ 窓
４４ チェンバ
５０、５２ 電極
６０ 電界放射アレイ
６２ 保持受台
６６、１０６ フィードスルー
８０ 基板
８２ エミッタ
８４ 誘電層
８６ カソード
８８ 円形アパーチャ
１０２、１１２ 電極
１０４ 中部中空
１１０ 開口
Claims (29)
- 【請求項１】受信器保護装置であって、ＲＦ入力信号を
受信する入力口および受信器に接続するための出力口を
有するシールされた放電チェンバと、該放電チェンバ内
にあるイオン化可能なガスと、前記放電チェンバ内にあ
る少なくとも一対の間隔があけられた電極と、自由電子
を放出するための、前記放出チェンバ内に設けた電界放
射アレイと、前記ＲＦ入力信号が所定のレベルを越えた
とき、前記ガスをイオン化し、前記電極間に放電を形成
し、前記ＲＦ入力信号が効率よくショートするように前
記電界放射アレイが前記電極間に十分な電子を供給する
ように、前記電界放射アレイをバイアスする手段と、か
ら成る受信器保護装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の装置であって、前記電界
放射アレイが、基板、該基板上に分布した複数のエミッ
タ、該エミッタから電子を引き出す伝導性ゲート層、お
よび該ゲート層と前記基板との間の誘電層から成る、と
ころの装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の装置であって、前記エミ
ッタのそれぞれがテーパーがつけられ、鋭い先端をもつ
、ところの装置。 - 【請求項４】請求項３に記載の装置であって、前記エミ
ッタのそれぞれの形がほぼ円錐形である、ところの装置
。 - 【請求項５】請求項１に記載の装置であって、前記電極
のそれぞれが、前記電極間に高い電界勾配を与えるため
に、鋭い先端を有する、ところの装置。 - 【請求項６】請求項５に記載の装置であって、前記放電
チェンバが導波管部から成る、ところの装置。 - 【請求項７】請求項１に記載の装置であって、前記電界
放射アレイが前記少なくとも一対の間隔があけられた電
極に隣接して設けられている、ところの装置。 - 【請求項８】請求項１に記載の装置であって、前記電界
放射アレイが、前記放電チェンバの壁に設けられた保持
受台に付設された、ところの装置。 - 【請求項９】請求項１に記載の装置であって、前記電界
放射アレイが、前記電極の１つにある凹所に設けられて
いる、ところの装置。 - 【請求項１０】請求項１に記載の装置であって、前記バ
イアス手段が、前記放電チェンバの外部で、当該装置に
取り付けられているバッテリーから成る、ところの装置
。 - 【請求項１１】請求項１に記載の装置であって、前記バ
イアス手段が、外部電源に前記電界放射アレイを接続す
るための手段を含む、ところの装置。 - 【請求項１２】請求項２に記載の装置であって、前記バ
イアス手段が、前記電界放射アレイの前記ゲート層と前
記基板との間にバイアス電圧を接続するための手段を含
む、ところの装置。 - 【請求項１３】請求項１２に記載の装置であって、前記
バイアス電圧がＤＣ電圧である、ところの装置。 - 【請求項１４】請求項１２に記載の装置であって、前記
バイアス電圧がＡＣ電圧である、ところの装置。 - 【請求項１５】請求項１に記載の装置であって、前記バ
イアス手段により前記電界放射アレイが自由電子を連続
的に放出する、ところの装置。 - 【請求項１６】請求項１に記載の装置であって、前記バ
イアス手段が、ＲＦ入力信号が不存在の下で自由電子の
連続的な放出に必要なレベルに満たないときに、前記電
界放射アレイをバイアスするバイアス電源を含み、前記
バイアス手段が、さらに、前記バイアス電源と前記ＲＦ
入力信号が一緒になって、前記ガスをイオン化するのに
十分な自由電子の放出をなすように、前記ＲＦ入力信号
を前記電界放射アレイに接続する手段を含む、ところの
装置。 - 【請求項１７】請求項１６に記載の装置であって、前記
電界放射アレイが、前記ＲＦ入力信号を伝導する伝導線
として構成される、ところの装置。 - 【請求項１８】請求項１に記載の装置であって、前記電
界放射アレイにより放出される自由電子を収集するアノ
ードをさらに含む、ところの装置。 - 【請求項１９】請求項１に記載の装置であって、さらに
前記ＲＦ入力信号を所定の周波数範囲を通過させる帯域
フィルタを含み、前記電極が前記帯域フィルタの要素を
含む、ところの装置。 - 【請求項２０】請求項１に記載の装置であって、前記放
電チェンバが約０．００１ｔｏｒｒから１００ｔｏｒｒ
の範囲にある圧力レベルを有する、ところの装置。 - 【請求項２１】請求項２０に記載の装置であって、前記
イオン化可能なガスがアルゴン、アンモニア、水蒸気、
キセノン、およびこれらの組み合わせから成るグループ
から選択される、ところの装置。 - 【請求項２２】請求項１に記載の装置であって、前記電
界放射アレイが約０．０１から２００マイクロアンペア
の範囲にある自由電子電流レベルを供給する、ところの
装置。 - 【請求項２３】請求項１に記載の装置であって、前記電
界放射アレイが上壁、底壁および側壁を有する矩形の導
波管部から成り、前記電極が前記上壁および底壁からそ
れぞれ伸びている、ところの装置。 - 【請求項２４】放射装置であって、イオン化可能なガス
を含む、シールされた放電チェンバと、該放電チェンバ
内に設けられたある少なくとも一対の間隔があけられた
電極および電圧を前記電極に接続する手段と、前記放電
チェンバ内に設けられた電界放射アレイと、前記電圧が
所定のレベルを越えたとき、前記電界放射アレイが、前
記ガスをイオン化するのに十分な自由電子を前記電極の
間に与え、前記電極間に放電を形成するように前記電界
放射アレイをバイアスするバイアス手段と、から成る受
信器保護装置。 - 【請求項２５】請求項２４に記載の装置であって、前記
電界放射アレイが、基板、該基板上に分布した複数のエ
ミッタ、該エミッタがら電子を引き出すゲート層、およ
び該ゲート層と前記基板との間の誘電層から成る、とこ
ろの装置。 - 【請求項２６】請求項２５に記載の装置であって、前記
エミッタのそれぞれがほぼ円錐の伝導体から成る、とこ
ろの装置。 - 【請求項２７】請求項２４に記載の装置であって、前記
電界放射アレイが前記少なくとも一対の間隔があけられ
た電極に隣接して設けられている、ところの装置。 - 【請求項２８】請求項２５に記載の装置であって、前記
バイアス手段が、前記電界放射アレイの前記ゲート層と
前記基板との間にバイアス電圧を接続するための手段を
含む、ところの装置。 - 【請求項２９】受信器保護装置であって、ＲＦ入力信号
を受信する入力口および受信器に接続するための出力口
を有する矩形の導波管部から成り、イオン化可能なガス
を含むシールされた放電チェンバと、該放電チェンバ内
に設けられ、前記矩形の導波管部の対面する壁に電気的
に接続された、少なくとも一対の間隔があけられた電極
と、前記放電チェンバ内に設けられた電界放射アレイと
、前記ＲＦ入力信号が所定のパワーレベルを越えたとき
、前記電界放射アレイが、前記ガスをイオン化するのに
十分な自由電子を前記電極の間に与え、前記電極間に放
電を形成するように、前記電界放射アレイをバイアスす
るバイアス手段と、から成る受信器保護装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US525160 | 1990-05-16 | ||
| US07/525,160 US5097231A (en) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | Quasi-passive, non-radioactive receiver protector device |
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|---|---|
| JPH04230101A true JPH04230101A (ja) | 1992-08-19 |
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- 1991-05-16 JP JP3139514A patent/JPH04230101A/ja active Pending
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| US5097231A (en) | 1992-03-17 |
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