JPH053000A - 進行波型偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 進行波偏向装置における反射の影響を低減
し、波形歪を改善する。 【構成】 ビーム方向（Ｚ軸方向）に延びる絶縁性基体
２３、２６の内部にアース導体２５、２８を配置する。
絶縁性基体２３、２６の外周には螺旋状導体２４、２７
を配置する。螺旋状導体に沿った方向即ち進行波伝送方
向において特性インピーダンスが略均一になるようにア
ース導体２５、２８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陰極線管の進行波型偏向
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】偏向装置を電子ビームが通過する間、偏
向電圧が変化しないとすれば、偏向電圧の大きさに比例
した電子ビームの偏向を得ることができる。しかし、偏
向電圧の周波数が高いために偏向装置を電子ビームが通
過する間に偏向電圧が変化すると、所望の偏向が不可能
となる。この問題を解決するために、ＤＣ〜数百ＭＨｚ
の信号を観測するためのＣＲＴでは、進行波型偏向装置
が使用されている。進行波型偏向装置では、螺旋型等の
進行波型偏向導体（進行波伝送線路）の一端から他端に
伝播する偏向信号の進行速度と電子ビームの進行速度と
をほぼ一致させる。これによって偏向作用時間が長くな
り、電子ビームを十分に偏向することができ、広帯域偏
向装置を提供することが可能になる。

【０００３】このような進行波型偏向装置を容易且つ強
固に形成するために、長手の絶縁性基体に帯状導体を螺
旋状に巻回し内部にアース板を挿入し前記アース板によ
りＺ軸方向に対して特性インピーダンスを均一にした構
造が特公昭５７−１０５３９号公報に開示されている。
またアース板に絶縁性支持基体を介して帯状導体を同軸
状に形成し、偏向体間の偏向容量を除いた偏向体単体の
螺旋状導体とアース板間で形成される進行波伝送線路
（遅波回路）の特性インピーダンスを螺旋状導体に沿っ
て均一化していることが特公昭５８−１４０２１号公報
に開示されている。さらに誘電体内部にアース板を挿入
し、前記誘電体に帯状導体を巻回し、前記誘電体の誘電
率の値、または帯状導体の幅を変えることにより偏向体
ビーム面と背面の特性インピーダンスの均一化を図って
いるものが特開昭６３−１５５５３９に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の装置
は、ビーム方向（Ｚ方向）にしか特性インピーダンスの
均一性を考えていなく、螺旋状導体に沿った方向（偏向
信号伝搬方向）に関しては考慮されていない。一部考慮
されていても、偏向容量を含め偏向体全体に渡って考慮
されていない。そして、ビーム対向面と背面（ビーム非
対向面）の螺旋状導体の特性インピーダンスの相違の補
償に関しては、螺旋状導体の内部の誘電体の誘電率の値
の変化で行うか、または帯状導体の幅の変化で補償を行
っている。誘電体の誘電率の値は、任意に指定すること
は、困難をともなう。また帯状導体の幅を変えること
は、偏向感度及び高周波特性を犠牲にすることなく行う
ことに困難をともなう。いずれにしても進行波伝送線路
をＺ方向の進行伝送線路として近似して扱い、螺旋状導
体に沿った方向の進行波伝送線路として考えていない。
Ｚ方向以外については１ターン当りの集中定数で等価的
に考えられている。このことは、螺旋状導体に沿った方
向の進行波伝送線路の特性インピーダンスの不均一によ
る反射の影響に対して考慮されていないことになる。集
中定数理論がほぼ成り立つのは、集中定数で表すことの
できる部分の長さが波長の１／１０程度の大きさまでで
あり、それ以上の周波数では、伝送線路で扱う必要があ
ると言われている。ここで、１ターン当りの長さを１
９．０ｍｍとすれば集中定数理論で扱える周波数はほぼ
１．５７ＧＨｚまでとなる。通常の偏向系の帯域はＣＲ
Ｔの使用帯域の３〜３．５倍程度の帯域が必要とされて
いるので、ＣＲＴの使用帯域として４５０ＭＨｚまでな
らばＺ方向以外は集中定数で取り扱える。この帯域まで
なら螺旋状導体に沿った方向の特性インピーダンスが均
一でなくてもＺ方向に対して特性インピーダンスが均一
であれば問題がないことになる。これ以上の帯域に関し
ては、螺旋状導体（進行波伝送線路）に沿った方向の特
性インピーダンスの均一性が問題になる。伝送線路解析
から、特性インピーダンスに不整合部分があれば、その
部分で反射すること、及び高周波になればなるほど反射
量は大きくなることは明らかである。またその不整合が
周期的にあれば反射の影響はより大きくなる。このため
進行波伝送線路の特性インピーダンスの不整合部分から
反射が起こり反射波が送端に伝送し、増幅器の入口で再
反射し入射波に重畳し理想的な偏向が不可能になり波形
歪が生じることになる。このことにより、進行波伝送線
路の使用できる帯域を制限することになる。特に増幅器
の送端側のインピーダンスが整合できない場合、数パー
セントの反射量でも波形歪が生じ製品として問題にな
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、螺旋状導体に沿
った方向の特性インピーダンスの均一化を容易に図るこ
とができ、螺旋状導体に沿った方向の特性インピーダン
スの不均一による反射量を低減した広帯域の進行波偏向
装置の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、電子ビームの通路を挾んで対向配置された
第一及び第二の偏向体から成り、前記第一の偏向体が第
一の螺旋状導体と前記第一の螺旋状導体の内側に配置さ
れている第一のアース導体とを備えており、前記第二の
偏向体が第二の螺旋状導体と前記第二の螺旋状導体の内
側に配置されている第二のアース導体とを備えている進
行波型偏向装置において、前記第一及び第二の螺旋状導
体に沿った方向の特性インピーダンスが略均一になるよ
うに前記第一及び第二のアース導体を配設したことを特
徴とする進行波型偏向装置に係わるものである。

【０００７】

【作用】本発明では、螺旋状導体に沿った方向即ち、螺
旋方向に一致した偏向信号伝搬方向において特性インピ
ーダンスを略均一にすることにより反射の影響を低減で
き、波形歪を改善することができる。このことにより進
行波偏向装置の広帯域化が可能となる。

【０００８】

【実施例】次に、図１〜図１０を参照して本発明の実施
例に係わるオシロスコープのＣＲＴを説明する。このＣ
ＲＴは、図７に示すように、排気した管体２と、この中
に組み込まれた陰極線管用電極構体３と、蛍光スクリー
ン４とから成る。陰極線管用電極構体３は、カソードと
制御グリッドとの組立体５とアノード６とから成る電子
銃７、第一の４極レンズ８、第二の四極レンズ９、本発
明に関する垂直偏向装置１０、第三の四極レンズ１１、
水平偏向装置１２及び偏向拡大電子レンズ１３を備えて
おり、これ等は共通の絶縁支持体１４、１５に支持され
ている。蛍光スクリーンは、フェイスプレート１６と、
蛍光物質層１７と導体層１８とから成る。導体層１８
は、偏向拡大レンズ１３の近傍まで延在する後段加速電
極１９に接続されている。

【０００９】本発明に係わる垂直偏向装置１０は、図
１、図２及び図７から明らかなように、ビーム通路２０
を挟むように配置された第一及び第二の偏向体２１、２
２を備えている。第一の偏向体２１は第一の絶縁性基体
２３と第一の螺旋状導体２４と第一のアース導体２５と
を備え、ビーム走行方向（Ｚ軸方向）に延びるように配
置されている。第二の偏向体２２も同様に、第二の絶縁
性基体２６と第二の螺旋状導体２７と第二のアース導体
２８とを備え、ビーム走行方向（Ｚ軸方向）に延びるよ
うに配置されている。

【００１０】第一及び第二の絶縁性基体２３、２６はビ
ーム入口側に夫々一対の脚部２３ａ、２６ａを有すると
共に、ビーム出口側にも夫々脚部２３ｂ、２６ｂを有
し、これ等の脚部２３ａ、２３ｂ、２６ａ、２６ｂを突
き合せることによって一体化されている。勿論、脚部２
３ａ、２３ｂ、２６ａ、２６ｂはビームの通過を妨害し
ないように形成されている。また、第一及び第二の絶縁
性基体２３、２６にはその長手方向に延びる溝２９、３
０が形成され、ここにアース導体２５、２８が配置さ
れ、このアース導体２５、２８を囲むように第一及び第
二の絶縁性基体２３、２６の外周に第一及び第二の螺旋
状導体２４、２７が巻回されている。

【００１１】アース導体２５、２８は第一及び第二の絶
縁性基体２３、２６のビーム入口端面と出口端面に固定
部材３１、３２によって固定されている。また、アース
導体２５、２８は折り曲げ端部２５ａ、２５ｂ、２８
ａ、２８ｂを有し、第一及び第二の偏向体２１、２２の
支持脚として機能し、図７の絶縁支持体１４、１５に取
り付けられている。なお、ビーム対向面における螺旋状
導体２４、２７の相互間隔（ギャップ）の好適な具体例
は０．９ｍｍである。

【００１２】この実施例では、図１及び図７から示すよ
うに第一及び第二の偏向体２１、２２は平行配置され、
相互間隔は、ビーム進行方向に対して均一である。この
様に偏向体２１、２２を平行に配置しても、ＣＲＴが四
極レンズを含み、ビームはＹ方向にしぼられた状態で一
対の偏向体２１、２２間を通過するので、偏向体２１、
２２によってビームが偏向されても、偏向体２１、２２
でカットされることなくスクリーンに到達する。勿論、
一対の偏向体２１、２２の相互間隔をスクリーンに向っ
て徐々に広がるように配置すること、又は一対の偏向体
２１、２２の途中（例えば１／２）から広がり始めるよ
うにすることも可能である。

【００１３】第一及び第二の偏向体２１、２２の螺旋状
導体２４、２７は幅１．６ｍｍの帯状金属板を第一及び
第二の絶縁性基体２３、２６に巻き回したものから成
る。図７に示したように螺旋状導体２４、２７の入力端
は入力導体３２ａ、３２ｂを介して、ネックピン３３
ａ、３３ｂに接続され、その出力端は出力導体３４ａ、
３４ｂを介してネックピン３５ａ、３５ｂに接続されて
いる。なお、第一及び第二の螺旋状導体２４、２７を容
易に且つ正確に形成するために図４に示したように第一
及び第二の絶縁性基体２３、２６の一対の側面には溝３
１が設けられ隣りあう帯状導体の間隔及び形状を偏向体
の長さ方向に沿って一定に維持している。好適な具体例
では、螺旋状導体２４、２７のピッチは２．３８ｍｍ、
断面形状は幅６ｍｍ、高さ３．５ｍｍの矩形状であり、
Ｚ方向に螺旋状になるように巻回されている。

【００１４】本発明に従う第一及び第二のアース導体２
５、２８は第一及び第二の絶縁性基体２３、２６と第一
及び第二の螺旋状導体２４、２７とを支持することが可
能な強度を有する帯状金属板からなり、ビーム走行方向
（Ｚ軸方向）に延びるように第一及び第二の絶縁性基体
２３、２６に設けられた溝２９、３０内に配置され、図
２及び図３に示したように背面の螺旋状導体２４、２７
に近づけて配置されている。好適な実施例では、図５に
示すようにアース導体２５、２８は厚さ０．５ｍｍの帯
状金属からなり幅２ｍｍで端部（ビーム入口側及び出口
側部分）で狭くなっている形状をしている。端部で狭く
することによって進行波伝送線路の端部でのインダクタ
ンス及び容量の特性の補償をしている。そして背面側
（ビーム非対向面側）の螺旋状導体２４、２７から０．
４ｍｍほどの距離に配置し、偏向容量を含め螺旋状導体
に沿った方向（進行波伝送方向又は導体巻回し方向）の
各点において終端方向を見た特性インピーダンスを略均
一にしている。即ち、アース導体２５、２８の形状、位
置の調整によって螺旋状導体２４、２７のビーム対向面
側における特性インピーダンスとビーム非対向面側にお
ける特性インピーダンスをほぼ等しくし、進行波伝送方
向のあらゆる点における特性インピーダンスをほぼ等し
くしている。従って進行波伝送線路全体に渡って所望の
特性インピーダンスを維持することが可能となる。図１
０はア−ス導体２５の断面の大きさ及び位置を具体的に
示すものである。今、ア−ス導体２５の上面から螺旋状
導体２４までの距離をｙ₁ 、螺旋状導体２４の下面から
絶縁性基体２３の中央の下面までの距離をｙ₂ 、絶縁性
基体２３の中央下面からビ−ム対向面の螺旋状導体２４
までの距離をｙ₃ 、螺旋状導体２５の両側面から螺旋状
導体２４までの距離をｘ₁ 、絶縁性基体２３の比誘電率
をε、ビ−ム通路における螺旋状導体２４，２７の対向
間隔をｄとすれば、 ｙ₁ ＝｛（εｙ₃ ＋ｙ₂ ）ｄ｝／｛εｄ＋２（εｙ₃ ＋
ｙ₂ ）｝ ｘ₁ ＝εｙ₁ を満足するようにア−ス導体２５の位置及
び断面を決定すれば、あらゆる点における特性インピ−
ダンスを等しくすることができる。なお、第二の偏向体
２２のア−ス導体２８も同様に構成する。

【００１５】図８に示したように第一及び第二の偏向体
２１、２２には平衡信号（正相信号とこの逆相信号）が
入力されるので、前記第一及び第二の偏向体２１、２２
のギャップの中心に仮想グランド３６が形成される。本
発明に関する進行波伝送線路は、夫々第一及び第二の螺
旋状導体２４、２７と仮想グランド３６及び第一及び第
二の螺旋状導体２４、２７の内側に配置された第一及び
第二のアース導体２５、２８から形成される。螺旋状導
体２４、２７の始端からこの螺旋状導体２４、２７に沿
った任意の距離ｓにおける螺旋状導体２４、２７に関係
する容量として、螺旋状導体２４、２７とアース導体２
５、２８間の容量Ｃｇ（ｓ）と仮想グランド３６との螺
旋状導体間の容量（偏向容量）Ｃｄ（ｓ）とが夫々あ
る。螺旋状導体２４、２７に沿った距離ｓでの特性イン
ピーダンスＺ（ｓ）は螺旋状導体２４、２７の距離ｓに
おけるインダクタンスＬ（ｓ）とすれば夫々次式で示す
ことができる。

【００１６】

【数１】

【００１７】ここで、Ｃｇ（ｓ）、Ｃｄ（ｓ）には螺旋
状導体２４、２７における導体（コイル）の隣接間容量
が含まれている。さらにＣｇ（ｓ）には絶縁性基体２
３、２６の比誘電率の値による影響が含まれている。Ｃ
ｄ（ｓ）は、螺旋状導体２４、２７がビーム面に面した
時が大きく、背面にきた時は、ほぼゼロになる。ここ
で、Ｃｇ（ｓ）が一定となるようにアース導体２５、２
８を配置した場合を考えてみる。この場合、Ｃｇ（ｓ）
は螺旋状導体２４、２７の距離ｓに無関係に一定の値Ｃ
ｇと表すことができる。またＣｄ（ｓ）をビーム面に面
した部分を一定の値Ｃｄ、それ以外の部分をゼロとす
る。そしてインダクタンスＬ（ｓ）はほぼ一定と考えら
れるのでＬ（ｓ）＝Ｌとすれば、特性インピーダンスＺ
（ｓ）は図９に示すようにＺ1 とＺ2 との間を周期的に
変化する。ここで、Ｚ1 、Ｚ2を次式で示すことができ
る。

【００１８】

【数２】

【００１９】この時は、Ｎターンの進行波偏向系の入口
から見た特性インピーダンスＺｉｎN はＺ1 とＺ2 の伝
送線路を縦続接続した複合線路として取扱い、求めるこ
とができる。螺旋状導体２４、２７に沿った特性インピ
ーダンスのグラフを示す図９では伝送線路の解析を簡潔
にするために距離ｓを出力部分を基準にして示し、且つ
距離の代りにターン数が示されている。Ａ1〜ＡN はビ
ーム対向面部分を表し、この部分の特性インピーダンス
はＺ2 であり、この部分の幅（距離）はｌ2 である。Ｂ
1 〜ＢN-1 はＡ1 〜ＡN 以外の部分を表し、この部分の
特性インピーダンスはＺ1 であり、この部分の幅（距
離）はｌ1 である。Ｃ1 は右端のターンのビーム対向面
の出口から終端抵抗までの端部分を表し、この部分の特
性インピーダンスはＺ1 であり、この部分の幅（距離）
はｌ0 である。Ｃ2 は左端（最終）ターンのビーム対向
面の入口から増幅器までの部分を表し、この部分の特性
インピーダンスはＺ1 、この部分の幅（距離）はｌ3 で
ある。図９には各位置から終端部を見た特性インピーダ
ンスがＺｉ1 〜Ｚｉ2Nで示されている。Ｚｉ1 は１ター
ンのビーム対向面の出口から終端部を見た特性インピー
ダンスである。Ｃ1 の部分の特性インピーダンスの値と
終端抵抗Ｒとは整合させてある。 Ｚｉ2 は１ターンの
ビーム対向面の入口から終端部を見た特性インピーダン
スである。Ｚｉ3 は２ターン目のビーム対向面の出口か
ら終端部を見た特性インピーダンスである。Ｚｉ4 は２
ターン目のビーム対向面の入口から終端部を見た特性イ
ンピーダンスである。以下同様にしてＮ−１ターン目、
Ｎターン目の特性インピーダンスが示されている。

【００２０】伝送線路解析から、螺旋状導体２４、２７
の特性インピーダンスを次式で表すことができる。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで１ターン当りを特性インピーダンス
Ｚ1 とＺ2 とに２分割して解析しているためＮ＝２ｍと
なる。終端抵抗Ｒの値は特性インピーダンスＺ1 の値と
同じとする。この式は次に示す漸化式から導かれる。

【００２３】

【数４】

【００２４】ＺｉｎN は、（１）（２）式より周波数の
関数となり、純抵抗で終端することができない。つま
り、反射されることがわかる。反射された波形は増幅器
側（入力側）に後進波として伝送される。ここで増幅器
の出力端が終端されていない場合には反射波形が再度反
射され進行波となり入力波形に重畳し、波形歪の原因と
なる。好適な実施例に示したようにＣｄ＋Ｃｇが一定に
なるようにアース導体２５、２８の形状を決め、そして
配置すれば、（１）（２）式より螺旋状導体２４、２７
に沿った特性インピーダンスは周波数の依存性をなくし
て一定とすることができる。それにより、反射の影響を
低減することが可能になる。

【００２５】

【発明の効果】上述から明らかなように本発明によれ
ば、螺旋状導体に沿った特性インピーダンスを略一定に
することができ、進行波伝送線路からの反射を低減でき
る。これにより、波形歪が抑制され、進行波偏向装置の
広帯域化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の偏向装置を示す平面図であ
る。

【図２】図１の偏向装置のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】偏向体の一部を示す斜視図である。

【図４】絶縁性基体を示す一部切欠斜視図である。

【図５】アース導体の平面図である。

【図６】アース導体の側面図である。

【図７】本発明に係わるＣＲＴの縦断面図である。

【図８】１ターン当りのインダクタンス及び容量を示す
模式図である。

【図９】螺旋状導体に沿った特性インピーダンスの値の
模式図である。

【図１０】ア−ス導体の断面及び位置を示すための断面
図である。

【符号の説明】

１０ 垂直偏向装置 ２１、２２ 第一及び第二の偏向体 ２３ 第一の絶縁性基体 ２４ 第一の螺旋状導体 ２５ 第一のアース導体 ２６ 第二の絶縁性基体 ２７ 第二の螺旋状導体 ２８ 第二のアース導体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電子ビームの通路を挾んで対向配置され
   た第一及び第二の偏向体から成り、前記第一の偏向体が
   第一の螺旋状導体と前記第一の螺旋状導体の内側に配置
   されている第一のアース導体とを備えており、前記第二
   の偏向体が第二の螺旋状導体と前記第二の螺旋状導体の
   内側に配置されている第二のアース導体とを備えている
   進行波型偏向装置において、前記第一及び第二の螺旋状
   導体に沿った方向の特性インピーダンスが略均一になる
   ように前記第一及び第二のアース導体を配設したことを
   特徴とする進行波型偏向装置。