JPH04302212A - パルス成形線路 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、電子銃やクライストロ
ンなどに高電圧方形波パルスを供給するパルス発生装置
を構成するパルス成形線路に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子銃やクライストロンなどに高
電圧方形波パルスを発生させる回路としては、パルス成
形線路（ＰＦＬと略称される）とサイラトロンなどの投
入スイッチとを組み合わせたパルス発生装置が使われる
ことが多かった。

【０００４】図４にこのような方形波パルス発生装置の
一例を示す。この方形波パルス発生装置では、充電回路
１によってパルス成形路線２を一定電圧に充電しておき
、次にサイラトロン３をオンすることにより方形波パル
スを負荷５に発生させることができる。このサイラトロ
ン３の耐電圧は通常数十ｋＶであり、それ以上の電圧を
発生させる場合は、図のようにパルストランス４を用い
て昇圧する。

【０００５】パルス成形線路２を用いた場合、線路のイ
ンピーダンスは負荷のインピーダンスに等しくしておく
必要があり、出力電圧はパルストランス４の一次側で充
電電圧の１／２になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クライスト
ロンなどの高周波増幅管による粒子加速の効率を上げる
ためには、パルスの電圧を高くして立上がりを速くする
必要がある。また、質のよい粒子ビームを得るために波
高値の変動の少ないパルスが要求される。

【０００７】しかしながら、負荷５のインピーダンスの
時間的変動やパルストランス４及び高電圧部の漂遊キャ
パシタンスや漂遊インダクタンスのために、波形の歪み
がなく波高値の波動の少ない方形波パルスを得ることは
必ずしも容易ではない。

【０００８】特に、パルスの立上がりを速くするために
はパルストランス４の漏れインダクタンスＬ１　を小さ
くする必要がある。

【０００９】漏れインダクタンスＬ１　を小さくするた
めには、コイルの巻回数を少なくするか、一次−二次巻
線間のギャップを小さくすればよい。しかし、巻回数を
減らせばトランスの励磁インダクタンスＬｅも小さくな
る。この励磁インダクタンスＬｅが小さくなると、方形
波パルスの波尾の減退が大きくなる。また、一次−二次
巻線間のギャップを小さくすれば巻線間のキャパシタン
スが増大し、結局漂遊キャパシタンスの増加を招き波形
の歪みを大きくする。

【００１０】このように、クライストロンのような高イ
ンピーダンスの負荷に立上がりの速いパルスを印加する
場合、パルストランス４の漂遊キャパシタンスのもつイ
ンピーダンスが負荷のインピーダンスに対して無視でき
なくなり、トランスの一次側に印加した波形をそのまま
二次側に発生させることが極めて難しくなる。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
高電圧で速い立上がりをもちかつパルス幅の広い方形波
パルスを、負荷に供給するパルス発生装置において、パ
ルストランスや負荷側のインピーダンスの影響で出力パ
ルスに歪みが生じたときに、逆に波形を矯正して波高値
の変動の少ない良質なパルスを得ることのできるパルス
成形線路を提供することを目的としている。

【００１２】［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、スパイラル状に巻かれた内部導体とこ
れと同軸の外部円筒導体とを有するパルス成形線路にお
いて、内部導体の内側に同軸のリング状導体を、所定の
間隔で複数個設けたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】このような構成を有する本発明のパルス成形線
路においては、リング状導体は短絡リングとして働き、
スパイラル状となった内部導体のインダクタンスを低減
させる。従って、このリング状導体の軸方向位置を変え
、線路内の配置に粗密をもたせてやれば、線路のインピ
ーダンスが軸方向に沿って均一でなくなり、方形波パル
スの平坦部の波高値を任意に調節できる。この性質を利
用すれば、パルストランスや負荷のインピーダンスの影
響で出力パルスに歪みが生じたときに、逆に波形を矯正
して波高値の変動の少ないパルスを得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

【００１６】（１）第１実施例…図１ 図１において、絶縁筒６の上には絶縁被覆された幅広の
板状導体がスパイラル状に巻かれて内部導体７を構成し
ている。この内部導体７の外側に、絶縁筒６と同軸に外
部円筒導体８が配置され、内部導体７と外部円筒導体８
とがパルス成形線路２を形成している。

【００１７】内部導体７が巻かれた絶縁筒６のさらに内
側に別の絶縁筒９が同軸に配置され、この絶縁筒９の上
に複数個のリング状導体１０が一定の間隔を置いて配置
されている。このリング状導体１０は、絶縁筒９上を滑
らせて軸方向に移動可能になっている。

【００１８】以上のような構成を有する本実施例のパル
ス成形線路において、リング状導体１０には内部導体７
が作る磁束を打ち消すように電流が流れるので、内部導
体７のインダクタンスはリング状導体９がない場合に比
べて小さくなる。すなわち、パルス成形線路２の単位長
あたりのインダクタンスＬは小さくなる。

【００１９】一方、パルス成形線路２の単位長あたりの
キャパシタンスＣは、内部導体７と外部円筒導体８の両
者の直径と両導体の間の媒質の誘電率で決まるので、内
部導体７の内側のリング状導体１０の存在には影響され
ない。

【００２０】ところで、パルス成形線路の特性インピー
ダンスＺ０　は、

【００２１】

【式１】

【００２２】

【００２３】で与えられるので、リング状導体１０の存
在によって、Ｚ０　はＬの平方根に比例して小さくなる
。

【００２４】従って、本実施例の構成を有するパルス成
形線路を、図４に示した方形波パルス発生装置に適用し
た時の作用は、次のようになる。

【００２５】リング状導体１０を絶縁筒９の上に軸方向
に均一に並べて置けば、パルス成形線路２の特性インピ
ーダンスＺ０　は線路の入口から出口までほぼ均一にな
る。この場合、もしパルストランス４や負荷５の漂遊キ
ャパシタンスや漂遊インピーダンスの影響がなければ、
パルス成形線路２を充電してからサイラトロン３をオン
することによって、負荷５には平坦部の波高値の変動の
少ない方形波パルスが得られる。

【００２６】ところが、例えば、リング状導体１０の配
置をパルス成形線路２の中央部に密に、両端部で粗にな
るように配置したとすると、パルス成形線路２の特性イ
ンピーダンスＺ０　は線路の軸方向に沿って均一でなく
なり、両端部で大きく中央部で小さくなる。

【００２７】いま簡単のためにパルス成形線路２を入口
側からパルス成形線路２ａ〜パルス成形線路２ｅまで軸
方向に５等分する。そして、リング状導体１０をパルス
成形線路２ｃの部分に多く集め、パルス成形線路２ｃの
特性インピーダンスＺｃを他の部分の特性インピーダン
スＺ０　の８０％まで下げたとする。このようなパルス
成形線路２を充電回路１で充電した後、サテラトロン３
をオンした場合の出力パルス波形の解析結果を、図２に
示す。これによれば、方形波パルスＰの中央部２ｃの全
パルス幅の５分の１に相当する部分の波高値のみが約１
２％高くなったパルスが得られる。

【００２８】このパルスＰの波高値の変化分は、パルス
成形線路２ｃの特性インピーダンスＺｃの変化分で決ま
り、特性インピーダンスＺｃを小さくすればするほど波
高値が高くなり、逆にパルス成形線路２ｃの特性インピ
ーダンスＺｃを他の部分の特性インピーダンスＺ０　よ
り大きくすれば平坦部の中央部のみ低くなったパルスＰ
が得られる。

【００２９】また、パルス成形線路２の特性インピーダ
ンスを部分的に変化させる位置によって、パルスの波高
値の変化する部分が異なり、パルス成形線路の入口側の
特性インピーダンスを変動させればパルスの波頭に近い
部分の波高値を増減させることができる。逆に、パルス
成形線路の出口側の特性インピーダンスを変動させれば
、パルスの波尾に近い部分の波高値を増減させることが
できる。

【００３０】このような本実施例のパルス成形線路によ
れば、リング状導体１０の軸方向の位置を調整すること
により、パルス成形線路の軸方向に沿っての特性インピ
ーダンスを一定の範囲で増減させることができる。従っ
て、本実施例のパルス成形線路を図４のようなパルス発
生装置に使用すれば、出力パルスの平坦部の波頭から波
尾までの任意の部分の波高値を特性インピーダンスの変
化に応じて増減させることができ、パルストランス４や
負荷５の漂遊キャパシタンスや漂遊インダクタンスなど
によって出力波形に歪みが生じた場合でも波形の矯正が
でき、波高値の変動の少ないパルスを得ることができる
。

【００３１】例えば、パルストランスの励磁インダクタ
ンスをＬｅ、電源のインピーダンスをＲ１　、負荷のイ
ンピーダンスをＲ２　とすると、パルスの波高値Ｖは、

【００３２】

【式２】

【００３３】

【００３４】に従って、時間ｔと共に指数関数的に減少
するので、励磁インダクタンスＬｅが小さいとパルスの
平坦部の波高値が波尾に近い部分ほど減少する。

【００３５】この場合、本実施例のパルス成形線路２を
、そのリング状導体１０を線路の出口側ほど密になるよ
うに配置すれば、パルスの平坦部の波尾側を持ち上げる
ことができ、波高値の波尾側での減少を矯正できる。

【００３６】（２）第２実施例…図３ 前記第１実施例は、パルス成形線路２の各部の特性イン
ピーダンスを調整するのに、複数個のリング状導体１０
を絶縁筒９に沿って移動させるようにしたが、第２実施
例は、予め多数のリング状導体１０を所定の間隔で配置
しておき、このリング状導体１０を短絡あるいは開放す
ることで、特性インピーダンスの調整を可能としたもの
である。

【００３７】すなわち、図３は第２実施例に使用するリ
ング状導体１０の拡大図で、このリング状導体１０には
、その一部に切欠部１１と、この切欠部１１を短絡でき
るような接片１２が設けられている。この接片１２は、
絶縁筒９の内部に設けられた操作棒１４と、絶縁筒９に
設けられた開口部１３の部分を貫通して固定され、操作
棒１４の移動に伴い線路の軸方向に移動し、前記切欠部
１１を短絡あるいは開放する。

【００３８】この図３に示すようなリング状導体１０を
所定の間隔で多数個設けたパルス成形線路においては、
接片１２を移動させて所望のリング状導体１０のみを短
絡させることにより、パルス成形線路の軸方向に沿った
各部分での特性インピーダンスを自由に調節することが
できる。

【００３９】その結果、前記第１実施例と同様な作用効
果を得ることができる。

【００４０】（３）他の実施例 本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例え
ば第１実施例のようにリング状導体１０を絶縁筒９に移
動可能にしなくても、実験その他でパルス成形線路のど
の部分の特性インピーダンスを調整すれば良いかが判明
していれば、それに応じた間隔でリング状導体１０を予
め絶縁筒９に固定することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上の通り、本発明のパルス成形線路に
よれば、内部導体の内側に所定の間隔で複数個のリング
状導体を配設すると言う簡単な手段により、特性インピ
ーダンスを所望の値に調整することができ、これによっ
て出力パルスの波形を整正し、パルストランスや負荷に
よる影響を排除した方形波パルス発生装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパルス成形線路の第１実施例の部
分切り欠き斜視図

【図２】図１のパルス成形線路の一部の特性インピーダ
ンスが異なるときの出力パルスを示す波形図

【図３】本
発明の第２実施例によるパルス成形線路のインピーダン
ス調節機能を説明する断面図

【図４】パルス成形線路を
使用したパルス発生装置の一例を示す回路図

【符号の説明】

２…パルス成形線路 ６…絶縁筒 ７…内部導体 ８…外部円筒導体 ９…絶縁筒 １０…リング状導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパイラル状に巻かれた内部導体とこれと
   同軸の外部円筒導体とを有するパルス成形線路において
   、内部導体の内側に同軸のリング状導体を、所定の間隔
   で複数個設けたことを特徴とするパルス成形線路。