JPH06139945A - Ｒｆ増幅管とその製造方法 - Google Patents
Ｒｆ増幅管とその製造方法Info
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- JPH06139945A JPH06139945A JP5111459A JP11145993A JPH06139945A JP H06139945 A JPH06139945 A JP H06139945A JP 5111459 A JP5111459 A JP 5111459A JP 11145993 A JP11145993 A JP 11145993A JP H06139945 A JPH06139945 A JP H06139945A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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-
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-
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49016—Antenna or wave energy "plumbing" making
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- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＲＦ増幅管の熱除去を効率的にすること。
【構成】 複数の磁気プレート１６および導電性非磁気
プレート１８を有し、これらプレートを、交互にかつ一
体的にした、ミリ波ＲＦ信号を増幅するための一体的極
片形ＲＦ増幅管であって、この増幅管は、ヒートシンク
３４を取り付けできる実質的に平面状の表面を有する。
磁気プレート１６は、共振キャビティとなるスロット２
４を有し、磁気プレート１６の一部は、これらキャビテ
ィ２６を結合するノッチ２２を有する。管１０内に誘導
された磁界は、キャビティ２６を貫通するビームトンネ
ル１４を通る電子ビーム６６を合焦する。
プレート１８を有し、これらプレートを、交互にかつ一
体的にした、ミリ波ＲＦ信号を増幅するための一体的極
片形ＲＦ増幅管であって、この増幅管は、ヒートシンク
３４を取り付けできる実質的に平面状の表面を有する。
磁気プレート１６は、共振キャビティとなるスロット２
４を有し、磁気プレート１６の一部は、これらキャビテ
ィ２６を結合するノッチ２２を有する。管１０内に誘導
された磁界は、キャビティ２６を貫通するビームトンネ
ル１４を通る電子ビーム６６を合焦する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、進行波管またはクライ
ストロンのようなマイクロ増幅管に関し、より詳細には
ミリ波レンジ内のマイクロウェーブ信号を増幅するため
の一体的極片形ＲＦ増幅管と、その製造方法に関する。
ストロンのようなマイクロ増幅管に関し、より詳細には
ミリ波レンジ内のマイクロウェーブ信号を増幅するため
の一体的極片形ＲＦ増幅管と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】進行波管（ＴＷＴ）またはクライストロン
のようなマイクロウェーブ増幅管は、当技術分野では周
知となっている。これらマイクロウェーブ管は、マイク
ロウェーブ周波数レンジ内のＲＦ（無線周波数）信号を
増幅するよう、すなわち利得を上げるようになってい
る。結合キャビティ形ＴＷＴは、一般に、一連の同調キ
ャビティを有し、これらキャビティは、キャビティ間に
形成されたアイリスにより、リンクすなわち結合されて
いる。管内に導入されたマイクロウェーブＲＦ信号は、
結合キャビティの各々を通過しながら、管内を伝わる。
代表的結合キャビティ形ＴＷＴは、このように結合され
た３０個ものキャビティを有することがある。ＲＦ信号
が管内で伝わる際、ＲＦ信号のたどる通路は、ジグザグ
状に曲がるので、進行波信号の有効速度が低下し、信号
に影響が現れる。このタイプの結合キャビティ形管によ
り形成される低速波は、「スローウェーブ」として知ら
れている。
のようなマイクロウェーブ増幅管は、当技術分野では周
知となっている。これらマイクロウェーブ管は、マイク
ロウェーブ周波数レンジ内のＲＦ（無線周波数）信号を
増幅するよう、すなわち利得を上げるようになってい
る。結合キャビティ形ＴＷＴは、一般に、一連の同調キ
ャビティを有し、これらキャビティは、キャビティ間に
形成されたアイリスにより、リンクすなわち結合されて
いる。管内に導入されたマイクロウェーブＲＦ信号は、
結合キャビティの各々を通過しながら、管内を伝わる。
代表的結合キャビティ形ＴＷＴは、このように結合され
た３０個ものキャビティを有することがある。ＲＦ信号
が管内で伝わる際、ＲＦ信号のたどる通路は、ジグザグ
状に曲がるので、進行波信号の有効速度が低下し、信号
に影響が現れる。このタイプの結合キャビティ形管によ
り形成される低速波は、「スローウェーブ」として知ら
れている。
【０００３】各キャビティは、管の長さを長くするビー
ムトンネルにより、更にリンクされる。増幅されたＲＦ
出力信号を発生するには、ビームトンネルを通過するよ
うに、電子ビームを放出しなければならない。この電子
ビームは、トンネル領域に形成された磁界により案内さ
れ、ＲＦ信号と相互作用し、所望の増幅を行う。この結
果生じるＲＦ出力信号の周波数のバンド幅は、キャビテ
ィの大きさを変えることにより変更でき、更にＲＦ出力
信号の強度は、電子ビームの電圧および電流を変えるこ
とにより変更できる。
ムトンネルにより、更にリンクされる。増幅されたＲＦ
出力信号を発生するには、ビームトンネルを通過するよ
うに、電子ビームを放出しなければならない。この電子
ビームは、トンネル領域に形成された磁界により案内さ
れ、ＲＦ信号と相互作用し、所望の増幅を行う。この結
果生じるＲＦ出力信号の周波数のバンド幅は、キャビテ
ィの大きさを変えることにより変更でき、更にＲＦ出力
信号の強度は、電子ビームの電圧および電流を変えるこ
とにより変更できる。
【０００４】ＲＦ増幅管は、「一体的極片」または「ス
リップオン極片」のいずれかを利用できる。この極片
は、ビームトンネルに対し磁束を通す磁気材料から形成
される。一体的極片は、ビーム領域に向かって内側へ延
びる真空容器の一部を形成するが、スリップオン極片
は、管の真空容器の完全に外部に位置する。
リップオン極片」のいずれかを利用できる。この極片
は、ビームトンネルに対し磁束を通す磁気材料から形成
される。一体的極片は、ビーム領域に向かって内側へ延
びる真空容器の一部を形成するが、スリップオン極片
は、管の真空容器の完全に外部に位置する。
【０００５】トンネル領域内で誘導される磁界は、管領
域の外部に位置するマグネットから、極片を通って放射
状に延びる磁束線により得られる。このタイプの電子ビ
ームの合焦法は、周期的永久マグネット（ＰＰＭ）合焦
法として知られている。極片が、キャビティ壁だけでな
く、トンネルの一部を形成していると、ビーム領域内に
磁束が生じる。そのため、ビームのスティフネスの値、
すなわちλp／Ｌは大きくなり、ビームの合焦に好まし
い条件が得られる。この理由から、一体的極片形ＲＦ増
幅管は、スリップオン極片管よりも好ましい。
域の外部に位置するマグネットから、極片を通って放射
状に延びる磁束線により得られる。このタイプの電子ビ
ームの合焦法は、周期的永久マグネット（ＰＰＭ）合焦
法として知られている。極片が、キャビティ壁だけでな
く、トンネルの一部を形成していると、ビーム領域内に
磁束が生じる。そのため、ビームのスティフネスの値、
すなわちλp／Ｌは大きくなり、ビームの合焦に好まし
い条件が得られる。この理由から、一体的極片形ＲＦ増
幅管は、スリップオン極片管よりも好ましい。
【０００６】クライストロンは、電子ビームが通過する
多数のキャビティを含むことがある点で、結合キャビテ
ィ形ＴＷＴに類似している。クライストロンは、電子ビ
ームへの変調を増幅し、ＲＦ電流を含む、高度に集群化
されたビームを発生する。クライストロンは、キャビテ
ィが一般に結合されない点で、結合キャビティ形ＴＷＴ
と異なっている。しかし、クライストロンのキャビティ
の一部は、２つ以上のキャビティが電子ビームと相互作
用できるように結合されることがある。この特定タイプ
のクライストロンは、拡張形相互作用出力回路として知
られている。
多数のキャビティを含むことがある点で、結合キャビテ
ィ形ＴＷＴに類似している。クライストロンは、電子ビ
ームへの変調を増幅し、ＲＦ電流を含む、高度に集群化
されたビームを発生する。クライストロンは、キャビテ
ィが一般に結合されない点で、結合キャビティ形ＴＷＴ
と異なっている。しかし、クライストロンのキャビティ
の一部は、２つ以上のキャビティが電子ビームと相互作
用できるように結合されることがある。この特定タイプ
のクライストロンは、拡張形相互作用出力回路として知
られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＲＦ増幅管の大きな課
題は、熱の効率的な除去にある。電子ビームが、管のキ
ャビティを通ってドリフトする際、トンネル壁で停止し
た浮遊電子から生じた熱エネルギーは、磁性材料のリラ
クタンス変化、キャビティ表面の熱変形、またはトンネ
ル壁の溶融を防止するよう、管から除かなければならな
い。この熱除去のため、通常、ヒートシンクへ熱を伝え
る磁気材料から成る部分に、銅板が接合される。この銅
は、ヒートパスの熱抵抗を下げ、トンネルの強度が危険
なレベルより低くなるようにする。代表的な円筒形キャ
ビティにおける最小ヒートパスの長さは、キャビティの
半径である。
題は、熱の効率的な除去にある。電子ビームが、管のキ
ャビティを通ってドリフトする際、トンネル壁で停止し
た浮遊電子から生じた熱エネルギーは、磁性材料のリラ
クタンス変化、キャビティ表面の熱変形、またはトンネ
ル壁の溶融を防止するよう、管から除かなければならな
い。この熱除去のため、通常、ヒートシンクへ熱を伝え
る磁気材料から成る部分に、銅板が接合される。この銅
は、ヒートパスの熱抵抗を下げ、トンネルの強度が危険
なレベルより低くなるようにする。代表的な円筒形キャ
ビティにおける最小ヒートパスの長さは、キャビティの
半径である。
【０００８】ＲＦ増幅管の別の問題は、マイクロウェー
ブスペクトルのミリ波長レンジ内のＲＦ信号、すなわち
ミリ波を増幅するように、これら管を製造することが、
より困難となることである。これらの極短波長の信号
は、キャビティおよび結合アイリスを形成する際の公差
を正確にすることを求める。周期的マイクロウェーブ構
造体では、（ＲＦ電磁界から見て）内側の寸法の周期ご
とのバラツキが大きくなる結果、管内でのＲＦの反射回
数が増える。次にこのため、管とＲＦ入力導波管とのイ
ンピーダンスマッチングが劣化し、周期性を表す値は、
マッチング劣化しなかった場合よりも低下する。これら
の要因の結果、管で得られる利得値が低下する。従っ
て、周波数が高くなるにつれて、部品の公称寸法が低下
すると、周期ごとの寸法のバラツキを小さくしなければ
ならない。
ブスペクトルのミリ波長レンジ内のＲＦ信号、すなわち
ミリ波を増幅するように、これら管を製造することが、
より困難となることである。これらの極短波長の信号
は、キャビティおよび結合アイリスを形成する際の公差
を正確にすることを求める。周期的マイクロウェーブ構
造体では、（ＲＦ電磁界から見て）内側の寸法の周期ご
とのバラツキが大きくなる結果、管内でのＲＦの反射回
数が増える。次にこのため、管とＲＦ入力導波管とのイ
ンピーダンスマッチングが劣化し、周期性を表す値は、
マッチング劣化しなかった場合よりも低下する。これら
の要因の結果、管で得られる利得値が低下する。従っ
て、周波数が高くなるにつれて、部品の公称寸法が低下
すると、周期ごとの寸法のバラツキを小さくしなければ
ならない。
【０００９】従来の一体的極片ＲＦ増幅管では、磁気お
よび非磁気部品は、通常は別々に機械加工して、重ねら
れ、次にろう付けされている。ミリ波長で作動するよう
設計された管では、周期ごとの寸法のバラツキは、ここ
の部品に要求される公差だけでなく、部品間のろう付け
領域の不均一性によっても決まることが多い。通常より
多くの周期、および従ってより多くの部品が必要となる
高い周波数では、特に極片に銅プレートを加えて、キャ
ビティ壁に沿う熱伝導度を改善しなければならない場
合、積層体に沿う公差の累積をなくすことは、より困難
となり、コスト高となる。
よび非磁気部品は、通常は別々に機械加工して、重ねら
れ、次にろう付けされている。ミリ波長で作動するよう
設計された管では、周期ごとの寸法のバラツキは、ここ
の部品に要求される公差だけでなく、部品間のろう付け
領域の不均一性によっても決まることが多い。通常より
多くの周期、および従ってより多くの部品が必要となる
高い周波数では、特に極片に銅プレートを加えて、キャ
ビティ壁に沿う熱伝導度を改善しなければならない場
合、積層体に沿う公差の累積をなくすことは、より困難
となり、コスト高となる。
【００１０】従って、一体的な極片形ＲＦ増幅管は、作
動周波数が高くなるにつれて、また部品数が多くなるに
つれて、有効性が低下する。寸法のバラツキの問題を解
消するための放電加工技術を用いて、銅の単一ブロック
から管を機械加工することが多い。軽量のＰＰＭ合焦を
望む場合、その後、管に別の磁気回路をスリップオン
し、ろう付けする。しかし、一体的極片を除き、その結
果、トンネル壁に磁束を導入すると、一体的極片形ＲＦ
増幅管の望ましい合焦性能が失われる。λp／Ｌの比は
大幅に小さくなり、より高いビーム電圧しか合焦できな
い。
動周波数が高くなるにつれて、また部品数が多くなるに
つれて、有効性が低下する。寸法のバラツキの問題を解
消するための放電加工技術を用いて、銅の単一ブロック
から管を機械加工することが多い。軽量のＰＰＭ合焦を
望む場合、その後、管に別の磁気回路をスリップオン
し、ろう付けする。しかし、一体的極片を除き、その結
果、トンネル壁に磁束を導入すると、一体的極片形ＲＦ
増幅管の望ましい合焦性能が失われる。λp／Ｌの比は
大幅に小さくなり、より高いビーム電圧しか合焦できな
い。
【００１１】従って、望ましいビーム合焦をするため、
トンネル壁まで完全にまたは少なくとも部分的に延びた
極片を有し、かつミリ波ＲＦ信号を増幅する一体的極片
形ＲＦ増幅管を提供することが望ましい。更に、トンネ
ル壁からの熱の除去を改善するため、銅板がキャビティ
壁に沿って極片に接触している一体的極片形ＲＦ増幅管
を提供することも望ましい。更に、上記特徴を有し、公
差の累積という悪影響を除いた一体的極片形ＲＦ増幅管
を製造する比較的安価な方法を提供することが好まし
い。
トンネル壁まで完全にまたは少なくとも部分的に延びた
極片を有し、かつミリ波ＲＦ信号を増幅する一体的極片
形ＲＦ増幅管を提供することが望ましい。更に、トンネ
ル壁からの熱の除去を改善するため、銅板がキャビティ
壁に沿って極片に接触している一体的極片形ＲＦ増幅管
を提供することも望ましい。更に、上記特徴を有し、公
差の累積という悪影響を除いた一体的極片形ＲＦ増幅管
を製造する比較的安価な方法を提供することが好まし
い。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の主たる
目的は、ミリ波ＲＦ信号を増幅し、改善されたビーム合
焦をするよう、トンネル壁まで延びた極片を有する一体
的極片形ＲＦ増幅管とその製造方法を提供することにあ
る。
目的は、ミリ波ＲＦ信号を増幅し、改善されたビーム合
焦をするよう、トンネル壁まで延びた極片を有する一体
的極片形ＲＦ増幅管とその製造方法を提供することにあ
る。
【００１３】本発明の別の目的は、ミリ波ＲＦ信号を増
幅し、キャビティ壁に沿って極片と接触する銅プレート
を有し、熱に対する耐久性を改善し、高温作動から生じ
得るキャビティ表面の熱変形、磁気材料のリラクタンス
変化、およびトンネル壁の溶融を最小とする一体的極片
形ＲＦ増幅管を提供することにある。
幅し、キャビティ壁に沿って極片と接触する銅プレート
を有し、熱に対する耐久性を改善し、高温作動から生じ
得るキャビティ表面の熱変形、磁気材料のリラクタンス
変化、およびトンネル壁の溶融を最小とする一体的極片
形ＲＦ増幅管を提供することにある。
【００１４】本発明の更に別の目的は、公差の累積とい
う悪影響を除いた、一体的極片形ＲＦ増幅管を製造する
ための低コストの方法を提供することにある。
う悪影響を除いた、一体的極片形ＲＦ増幅管を製造する
ための低コストの方法を提供することにある。
【００１５】上記およびそれ以外の目的を達成するた
め、交互に、かつ一体的とした複数の磁気および非磁気
プレートを有する積層構造体を有するＲＦ増幅管が提供
される。この構造体は、実質的に平面状の外側表面、お
よび内側ビームトンネルを有する。磁束が、まず磁気プ
レートを通り、次に、トンネル内に進入する磁界を形成
する複数のマグネットが設けられる。この構造体のエッ
ジには、平面状の表面が設けられ、回路に平面状の境界
ヒートシンクを取り付けできるようになっている。非磁
気プレートの各々は、ヒートシンクを取り付けた後、共
振キャビティとなる一つ以上のスロットを有する。ビー
ムトンネルは、各磁気プレートを貫通し、各キャビティ
を通って、電子ビームを通過できるようにしてある。平
面状の構造にすることにより、低コストの構造が得られ
るとともに、ＲＦ増幅の必要なバンド幅が得られる。非
磁気プレートは、この構造体からの熱の除去に寄与して
いる。
め、交互に、かつ一体的とした複数の磁気および非磁気
プレートを有する積層構造体を有するＲＦ増幅管が提供
される。この構造体は、実質的に平面状の外側表面、お
よび内側ビームトンネルを有する。磁束が、まず磁気プ
レートを通り、次に、トンネル内に進入する磁界を形成
する複数のマグネットが設けられる。この構造体のエッ
ジには、平面状の表面が設けられ、回路に平面状の境界
ヒートシンクを取り付けできるようになっている。非磁
気プレートの各々は、ヒートシンクを取り付けた後、共
振キャビティとなる一つ以上のスロットを有する。ビー
ムトンネルは、各磁気プレートを貫通し、各キャビティ
を通って、電子ビームを通過できるようにしてある。平
面状の構造にすることにより、低コストの構造が得られ
るとともに、ＲＦ増幅の必要なバンド幅が得られる。非
磁気プレートは、この構造体からの熱の除去に寄与して
いる。
【００１６】本発明の第１実施例では、磁気プレートの
一部にノッチが設けられ、これらノッチは、キャビティ
を結合している。これらノッチの位置は、第１平面状表
面と一致する第１エッジと、この第１平面状表面と逆の
第２平面状表面と一致する第２エッジとの間で交互に位
置する。これとは異なり、ノッチの位置を、すべて、一
つの平面状表面に一致していてもよいし、ノッチの第１
部分が第１平面状表面と一致し、ノッチの第２部分が第
２平面状表面と一致するように、前者と後者の配置例を
組み合わせてもよい。本発明の種々の実施例では、ＲＦ
増幅管は、結合キャビティ形進行波管を形成する。
一部にノッチが設けられ、これらノッチは、キャビティ
を結合している。これらノッチの位置は、第１平面状表
面と一致する第１エッジと、この第１平面状表面と逆の
第２平面状表面と一致する第２エッジとの間で交互に位
置する。これとは異なり、ノッチの位置を、すべて、一
つの平面状表面に一致していてもよいし、ノッチの第１
部分が第１平面状表面と一致し、ノッチの第２部分が第
２平面状表面と一致するように、前者と後者の配置例を
組み合わせてもよい。本発明の種々の実施例では、ＲＦ
増幅管は、結合キャビティ形進行波管を形成する。
【００１７】本発明の第２実施例では、ノッチは設けら
れず、キャビティも結合されないままである。この実施
例では、ＲＦ増幅管はクライストロンを構成することに
なる。
れず、キャビティも結合されないままである。この実施
例では、ＲＦ増幅管はクライストロンを構成することに
なる。
【００１８】本発明に係わるＲＦ増幅管を製造するため
の方法は、一体的に形成された積層構造体となるよう、
複数の磁気プレートと非磁気プレートとを交互に組み合
わせる工程を含む。隣接する非磁気プレートに一部進入
するノッチを、磁気プレートの所定のものにカットでき
る。こうして選択されたエッジは、構造体の第１側面
と、この第１側面と逆の第２側面との間で、交互に位置
していてもよいし、すべて一方の側面に沿っていてもよ
い。次に一つ以上のスロットを、非磁気プレートのうち
の所定プレートを通るようカットする。この構造体の側
面に、平面状のヒートシンクを設けると、スロットは、
同調キャビティとなり、ノッチは、これらキャビティ結
合する。
の方法は、一体的に形成された積層構造体となるよう、
複数の磁気プレートと非磁気プレートとを交互に組み合
わせる工程を含む。隣接する非磁気プレートに一部進入
するノッチを、磁気プレートの所定のものにカットでき
る。こうして選択されたエッジは、構造体の第１側面
と、この第１側面と逆の第２側面との間で、交互に位置
していてもよいし、すべて一方の側面に沿っていてもよ
い。次に一つ以上のスロットを、非磁気プレートのうち
の所定プレートを通るようカットする。この構造体の側
面に、平面状のヒートシンクを設けると、スロットは、
同調キャビティとなり、ノッチは、これらキャビティ結
合する。
【００１９】下記の好ましい実施例の詳細な説明を当業
者が検討すれば、本発明の上記以外の利点および目的
と、本発明のミリ波周波数用一体的極片形ＲＦ増幅管の
構成について、より完全に理解できると思う。次に、添
付図面を参照して説明する。
者が検討すれば、本発明の上記以外の利点および目的
と、本発明のミリ波周波数用一体的極片形ＲＦ増幅管の
構成について、より完全に理解できると思う。次に、添
付図面を参照して説明する。
【００２０】
【実施例】まず図１及び図４を参照する。これらの図に
は、本発明のＲＦ増幅回路が示されている。管１０は、
積層構造体から形成され、この積層構造体は、複数の非
磁気プレート１８と、磁気プレート１６から成り、これ
らのプレートは、交互に組み立てられ、一体的に形成さ
れている。組み立てられた管１０は、細長く、全体が長
方形となっており、両端に配置されたエンドプレート１
２と、第１側面２３と、この第１側面２３と反対側の第
２側面２５と、第３側面２７と、第３側面２７と反対側
の第４側面２９とを有している。後述するように、管１
０の一端部で生じた電子ビームは、ＴＷＴ内に形成され
た複数のキャビティを通過し、ＴＷＴの逆の端部から出
る。
は、本発明のＲＦ増幅回路が示されている。管１０は、
積層構造体から形成され、この積層構造体は、複数の非
磁気プレート１８と、磁気プレート１６から成り、これ
らのプレートは、交互に組み立てられ、一体的に形成さ
れている。組み立てられた管１０は、細長く、全体が長
方形となっており、両端に配置されたエンドプレート１
２と、第１側面２３と、この第１側面２３と反対側の第
２側面２５と、第３側面２７と、第３側面２７と反対側
の第４側面２９とを有している。後述するように、管１
０の一端部で生じた電子ビームは、ＴＷＴ内に形成され
た複数のキャビティを通過し、ＴＷＴの逆の端部から出
る。
【００２１】磁気プレート１６と非磁気プレート１８
は、全体として長方形となっている。磁気プレート１６
として好ましい材料は、鉄である。極片としても知られ
ている磁気プレート１６は、エッジに配置されたノッチ
２２を有する。図に示したノッチ２２は、全体が長方形
をしており、極片の幅方向に半分より短い長さだけ延び
ている。しかし、別のノッチ形状、例えば円形も有利に
使用できることは、知られていることである。
は、全体として長方形となっている。磁気プレート１６
として好ましい材料は、鉄である。極片としても知られ
ている磁気プレート１６は、エッジに配置されたノッチ
２２を有する。図に示したノッチ２２は、全体が長方形
をしており、極片の幅方向に半分より短い長さだけ延び
ている。しかし、別のノッチ形状、例えば円形も有利に
使用できることは、知られていることである。
【００２２】各磁気プレート１６のノッチの位置は、第
１側面２３側のエッジと第２側面２５側のエッジとの間
に、交互に設けられている。図４に最も良く示すよう
に、第１の磁気プレート１６1のノッチ２２の位置は、
第１側面２３にあり、次の磁気プレート１６2のノッチ
２２は、第２側面２５に設けられている。第３の磁気プ
レート１６3のノッチ２２は、第１の磁気プレート１６1
と同じように第１側面２３にある。上記とは異なり、ノ
ッチの位置は、ＴＷＴ１０の一方の側面にすべてがあっ
てもよいし、ノッチ２２の一部が第１側面２３にあり、
一部が第２側面２５にあるように２つの配置例を組み合
わせてもよい。更に別の実施例として、単一の磁気プレ
ート１６が、２つ以上のノッチ２２、例えば極片の両端
に設けられたノッチを有していてもよい。後述するよう
に、これらノッチは、隣接キャビティに対する結合パス
となる。
１側面２３側のエッジと第２側面２５側のエッジとの間
に、交互に設けられている。図４に最も良く示すよう
に、第１の磁気プレート１６1のノッチ２２の位置は、
第１側面２３にあり、次の磁気プレート１６2のノッチ
２２は、第２側面２５に設けられている。第３の磁気プ
レート１６3のノッチ２２は、第１の磁気プレート１６1
と同じように第１側面２３にある。上記とは異なり、ノ
ッチの位置は、ＴＷＴ１０の一方の側面にすべてがあっ
てもよいし、ノッチ２２の一部が第１側面２３にあり、
一部が第２側面２５にあるように２つの配置例を組み合
わせてもよい。更に別の実施例として、単一の磁気プレ
ート１６が、２つ以上のノッチ２２、例えば極片の両端
に設けられたノッチを有していてもよい。後述するよう
に、これらノッチは、隣接キャビティに対する結合パス
となる。
【００２３】非磁気プレート１８は、磁気プレート極片
１６に対して隣接して設けられており、極片と交互に設
けられている。非磁気プレート１８として好ましい材料
は、銅である。非磁気プレート１８は、１つ以上のスロ
ット２４を有する。スロット２４は、全体が平行六面体
の形状をしており、第１側面２３から第２側面２５ま
で、非磁気プレート１８を完全に貫通している。スロッ
ト２４の形状は、断面が楕円形となるようになっていて
もよい。上記とは異なり、スロット２４は、第３側面２
７と第４側面２９との間で延びていてもよい。スロット
の方向は、第１側面２３と第２側面２５との間に延びる
第１方向と、側面２７と２９との間に延びる第２方向に
交互になっていてもよい。これらスロット２４は、同調
キャビティ２６を構成する。
１６に対して隣接して設けられており、極片と交互に設
けられている。非磁気プレート１８として好ましい材料
は、銅である。非磁気プレート１８は、１つ以上のスロ
ット２４を有する。スロット２４は、全体が平行六面体
の形状をしており、第１側面２３から第２側面２５ま
で、非磁気プレート１８を完全に貫通している。スロッ
ト２４の形状は、断面が楕円形となるようになっていて
もよい。上記とは異なり、スロット２４は、第３側面２
７と第４側面２９との間で延びていてもよい。スロット
の方向は、第１側面２３と第２側面２５との間に延びる
第１方向と、側面２７と２９との間に延びる第２方向に
交互になっていてもよい。これらスロット２４は、同調
キャビティ２６を構成する。
【００２４】磁気プレート１６と非磁気プレート１８が
一体的になるよう、交互に配置されているので、管１０
の中には、連続パスが形成され、このパスは、各キャビ
ティを貫通し、各ノッチの上を横断し、隣接キャビティ
まで延びている。このパスは、図５の断面図にも示され
ている。
一体的になるよう、交互に配置されているので、管１０
の中には、連続パスが形成され、このパスは、各キャビ
ティを貫通し、各ノッチの上を横断し、隣接キャビティ
まで延びている。このパスは、図５の断面図にも示され
ている。
【００２５】管１０の長手方向には、電子ビームトンネ
ル１４が完全に貫通している。このトンネル１４の全体
の形状は円形であり、各キャビティ２６を通過し、これ
らキャビティをリンクしている。このビームトンネル
は、完成した結合キャビティ形管１０を電子ビームが通
過するためのパスを構成している。キャビティ２６は、
上記のように、ノッチ２２により結合されており、管１
０は、結合キャビティ形進行波管増幅器として働く。作
動中、電子ビームは、結合キャビティを通過するＲＦ信
号と相互に作用する。ビームからのエネルギーは、ＲＦ
信号に伝えられ、ＲＦ信号のパワーを増加する。
ル１４が完全に貫通している。このトンネル１４の全体
の形状は円形であり、各キャビティ２６を通過し、これ
らキャビティをリンクしている。このビームトンネル
は、完成した結合キャビティ形管１０を電子ビームが通
過するためのパスを構成している。キャビティ２６は、
上記のように、ノッチ２２により結合されており、管１
０は、結合キャビティ形進行波管増幅器として働く。作
動中、電子ビームは、結合キャビティを通過するＲＦ信
号と相互に作用する。ビームからのエネルギーは、ＲＦ
信号に伝えられ、ＲＦ信号のパワーを増加する。
【００２６】磁気プレート１６および非磁気プレート１
８は、第１側面２３と第２側面２５と同一面となるエッ
ジを有している。後述するように、第１側面２３と第２
側面２５は、ヒートシンク３４を取り付けるための平ら
な表面３２、３２’となっている。第３側面２７と第４
側面２９は、各非磁気プレート１８および磁気プレート
１６のいくつかの他方のエッジと同一面になっている。
しかし、個々の磁気プレート１６は、第３側面２７およ
び第４側面２９から外側に延び、耳部３６を形成してい
る。側面と耳部３６の組み合わせにより、マグネット４
２を設置するための取り付け位置が決められる。図２に
示すマグネット４２は、実質的に長方形であるが、他の
形状、例えば円筒形でもよい。
８は、第１側面２３と第２側面２５と同一面となるエッ
ジを有している。後述するように、第１側面２３と第２
側面２５は、ヒートシンク３４を取り付けるための平ら
な表面３２、３２’となっている。第３側面２７と第４
側面２９は、各非磁気プレート１８および磁気プレート
１６のいくつかの他方のエッジと同一面になっている。
しかし、個々の磁気プレート１６は、第３側面２７およ
び第４側面２９から外側に延び、耳部３６を形成してい
る。側面と耳部３６の組み合わせにより、マグネット４
２を設置するための取り付け位置が決められる。図２に
示すマグネット４２は、実質的に長方形であるが、他の
形状、例えば円筒形でもよい。
【００２７】図２に示すように、マグネット４２は、Ｔ
ＷＴ１０に対する取り付け位置に取り付けられ、磁束線
４４が磁気プレート１６を通る磁界を形成している。磁
束線は、磁気プレート１６を貫通し、非磁気プレート１
８を飛び越し、隣接する磁気プレート１６に進入してい
る。磁束線４４は、ビームトンネル１４も横断し、電子
ビームの合焦を行う。次に磁束線４４は、ノッチ２２に
より形成された空間を飛び越し、再度隣接するキャビテ
ィ２６を通過し、第１磁気プレート１６に戻る。ここ
で、スロット２４およびノッチ２２の形状を変えること
により、ヒートシンクの表面３２をビームトンネル１４
に接近させ、管１０の熱処理能力を更に改善することも
できる。
ＷＴ１０に対する取り付け位置に取り付けられ、磁束線
４４が磁気プレート１６を通る磁界を形成している。磁
束線は、磁気プレート１６を貫通し、非磁気プレート１
８を飛び越し、隣接する磁気プレート１６に進入してい
る。磁束線４４は、ビームトンネル１４も横断し、電子
ビームの合焦を行う。次に磁束線４４は、ノッチ２２に
より形成された空間を飛び越し、再度隣接するキャビテ
ィ２６を通過し、第１磁気プレート１６に戻る。ここ
で、スロット２４およびノッチ２２の形状を変えること
により、ヒートシンクの表面３２をビームトンネル１４
に接近させ、管１０の熱処理能力を更に改善することも
できる。
【００２８】次に図６を参照する。この図には、管１０
がクライストロン作動を行うことができる別の実施例が
示されている。磁気プレート１６の一部には、ノッチが
設けられていない。電子ビームが管１０を通過する際、
キャビティ２６内に電磁界が形成され、これにより、Ｒ
Ｆ信号が発生される。当技術分野では知られているよう
に、キャビティ２６の一部は、ノッチ２２により結合さ
れ、バンド幅の改善された拡張型相互作用出力回路とし
て作動できる。
がクライストロン作動を行うことができる別の実施例が
示されている。磁気プレート１６の一部には、ノッチが
設けられていない。電子ビームが管１０を通過する際、
キャビティ２６内に電磁界が形成され、これにより、Ｒ
Ｆ信号が発生される。当技術分野では知られているよう
に、キャビティ２６の一部は、ノッチ２２により結合さ
れ、バンド幅の改善された拡張型相互作用出力回路とし
て作動できる。
【００２９】本発明のＲＦ増幅管１０を組み立てるに
は、全体が長方形をした磁気および非磁気プレートの積
層構造体を形成しなければならない。磁気および非磁気
プレートは、中心整列孔を有する。各整列孔には、薄肉
のモリブデン管が挿入され、交互に配置したプレートを
整列できるようになっている。一旦プレートを組み立て
た後、ろう付けまたは他の接合技術により積層構造体と
なるよう、一体的に形成する。各非磁気プレートは、パ
イロット孔５２を有し、この孔は、第１側面２３に関連
したエッジから第２側面２５に関連したエッジまで延び
ている。図３に、組み立て前の非磁気プレート１８のパ
イロット孔５２の一例を示す。磁気プレートおよび非磁
気プレートの構造体を、一体的ユニットになるよう、互
いにろう付けすると、パイロット孔５２は、この構造体
の幅方向に貫通し、後述するように、キャビティを切り
抜くための機構となっている。
は、全体が長方形をした磁気および非磁気プレートの積
層構造体を形成しなければならない。磁気および非磁気
プレートは、中心整列孔を有する。各整列孔には、薄肉
のモリブデン管が挿入され、交互に配置したプレートを
整列できるようになっている。一旦プレートを組み立て
た後、ろう付けまたは他の接合技術により積層構造体と
なるよう、一体的に形成する。各非磁気プレートは、パ
イロット孔５２を有し、この孔は、第１側面２３に関連
したエッジから第２側面２５に関連したエッジまで延び
ている。図３に、組み立て前の非磁気プレート１８のパ
イロット孔５２の一例を示す。磁気プレートおよび非磁
気プレートの構造体を、一体的ユニットになるよう、互
いにろう付けすると、パイロット孔５２は、この構造体
の幅方向に貫通し、後述するように、キャビティを切り
抜くための機構となっている。
【００３０】次の工程は、長方形の管１０の露出エッジ
を、適当な形状まで小さくすることである。側面を直角
にした後、側面２３および２５に、所望のノッチ２２を
切削する。これらノッチは、磁気プレート１６の厚み方
向を完全に横断するよう延び、各隣接する非磁気プレー
ト１８内まで、部分的に延びている。当技術分野で知ら
れているように、好ましい切削技術は、所望する公差条
件によって決まる。
を、適当な形状まで小さくすることである。側面を直角
にした後、側面２３および２５に、所望のノッチ２２を
切削する。これらノッチは、磁気プレート１６の厚み方
向を完全に横断するよう延び、各隣接する非磁気プレー
ト１８内まで、部分的に延びている。当技術分野で知ら
れているように、好ましい切削技術は、所望する公差条
件によって決まる。
【００３１】ノッチ２２を形成した後、キャビティ２６
を切り抜く。これらキャビティ２６を切削する好ましい
方法は、ワイヤ電子放電機械加工（ＥＤＭ）法である。
この技術を使用する場合、パイロット孔５２を通過する
よう、１本のワイヤを供給し、不要の銅材料を切削して
除くことにより、キャビティ壁を切削することなく、ス
ロット２４を残す。この工程を繰り返し、管１０内に、
キャビティ２６を形成する。キャビティ２６を形成した
後、キャビティ２６を接合しているノッチ２２から、連
続したパスが生じる。
を切り抜く。これらキャビティ２６を切削する好ましい
方法は、ワイヤ電子放電機械加工（ＥＤＭ）法である。
この技術を使用する場合、パイロット孔５２を通過する
よう、１本のワイヤを供給し、不要の銅材料を切削して
除くことにより、キャビティ壁を切削することなく、ス
ロット２４を残す。この工程を繰り返し、管１０内に、
キャビティ２６を形成する。キャビティ２６を形成した
後、キャビティ２６を接合しているノッチ２２から、連
続したパスが生じる。
【００３２】次に、ワイヤＥＤＭ方法を使用して、第１
側面２３および第２側面２５を直角にし、ヒートシンク
表面３２、３２’を設ける。このワイヤＥＤＭ法を用い
て、磁気プレート１６および非磁気プレート１８の側部
部分を除去し、露出した耳部３６のみを残すこともでき
る。所望により、この最後の工程は、図１に示すように
３つの極片おきに、または図２に示すように２つの極片
おきに、耳部を残すように実施できる。モリブデン管
は、このワイヤＥＤＭ法によっても除去され、工作機械
を使用して、電子ビームトンネル１４を形成する。
側面２３および第２側面２５を直角にし、ヒートシンク
表面３２、３２’を設ける。このワイヤＥＤＭ法を用い
て、磁気プレート１６および非磁気プレート１８の側部
部分を除去し、露出した耳部３６のみを残すこともでき
る。所望により、この最後の工程は、図１に示すように
３つの極片おきに、または図２に示すように２つの極片
おきに、耳部を残すように実施できる。モリブデン管
は、このワイヤＥＤＭ法によっても除去され、工作機械
を使用して、電子ビームトンネル１４を形成する。
【００３３】管１０を形成する際の最終工程は、エンド
プレート１２に、入口および出口ポートを設けることで
ある。これらポートは、ＲＦ信号が管１０に入力され、
かつ管から出力できるようにするためのものである。こ
れらポートは、従来のフライス加工またはＥＤＭ法によ
っても形成できる。仕上げられたＴＷＴ１０は、ヒート
シンク面３２に固定されたヒートシンク３４を有しても
よい。
プレート１２に、入口および出口ポートを設けることで
ある。これらポートは、ＲＦ信号が管１０に入力され、
かつ管から出力できるようにするためのものである。こ
れらポートは、従来のフライス加工またはＥＤＭ法によ
っても形成できる。仕上げられたＴＷＴ１０は、ヒート
シンク面３２に固定されたヒートシンク３４を有しても
よい。
【００３４】一体的極片形ＲＦ増幅管１０を使用するに
は、管と他の同じような回路を、完全な増幅アセンブリ
に組み立てなければならない。仕上げられた結合キャビ
ティ形管１０に、マッチング回路を追加し、ＲＦ入力ポ
ートと管自体との間のＲＦインピーダンスをマッチング
できる。このマッチング回路は。結合キャビティ形管１
０の一部となるよう、通常機械加工されている。次に、
管１０には、図７に示すような他の管部分を組み合わせ
て、電子銃６２および電子ビームコレクタ６４とするこ
とができる。電子銃６２は、加熱されて電子を放出する
カソード６３を有する。これら電子は、管１０のビーム
トンネル１４内に設けられた磁界によって電子ビーム６
６となるよう合焦される。コレクタ６４は、電子が管１
０を出た後、これら電子を受けて放散させる。
は、管と他の同じような回路を、完全な増幅アセンブリ
に組み立てなければならない。仕上げられた結合キャビ
ティ形管１０に、マッチング回路を追加し、ＲＦ入力ポ
ートと管自体との間のＲＦインピーダンスをマッチング
できる。このマッチング回路は。結合キャビティ形管１
０の一部となるよう、通常機械加工されている。次に、
管１０には、図７に示すような他の管部分を組み合わせ
て、電子銃６２および電子ビームコレクタ６４とするこ
とができる。電子銃６２は、加熱されて電子を放出する
カソード６３を有する。これら電子は、管１０のビーム
トンネル１４内に設けられた磁界によって電子ビーム６
６となるよう合焦される。コレクタ６４は、電子が管１
０を出た後、これら電子を受けて放散させる。
【００３５】当業者であれば、ラミネート構造体、およ
び全体が平らな表面を有するＲＦ増幅管を使用すれば、
製造が比較的低コストとなることが明らかであろう。ス
ロットを形成する銅プレートは、ビームトンネルからヒ
ートシンクに熱を伝えることにより、熱に対する頑丈さ
を更に大きくしている。また誤差の累積を起こすことな
く、所望のミリ波周波数バンドが正確に得られる。以
上、ミリ波周波数用の結合キャビティ形進行波管の好ま
しい実施例を説明したので、当業者には、本発明の上記
目的および利点が得られることは明らかであろう。また
当業者であれば、本発明の精神および範囲内で種々の変
更、適応および別の実施例が可能であることは明らかで
あろう。例えば、ワイヤＥＤＭ法の代わりに、他の精密
な切削法、例えばフライス加工または孔あけ加工が使用
できる。当技術分野で知られているように、増幅すべき
ＲＦ信号の周波数レンジによって、構成部品の大きさが
決まる。これらの大きさは、別のＲＦ周波数信号および
ＲＦレベルを考慮すると、大幅に変わり得る。更に、所
望の管特性を得たい場合、非磁気プレート１８と同じよ
うに、極片１６にもスロット２４を設けることができる
こと、および極片と同じように非磁気プレートにノッチ
２２を設けることができることも、明らかである。また
非磁気プレート１８または磁気プレート１６にも、多数
のスロット２４を設けることができる。
び全体が平らな表面を有するＲＦ増幅管を使用すれば、
製造が比較的低コストとなることが明らかであろう。ス
ロットを形成する銅プレートは、ビームトンネルからヒ
ートシンクに熱を伝えることにより、熱に対する頑丈さ
を更に大きくしている。また誤差の累積を起こすことな
く、所望のミリ波周波数バンドが正確に得られる。以
上、ミリ波周波数用の結合キャビティ形進行波管の好ま
しい実施例を説明したので、当業者には、本発明の上記
目的および利点が得られることは明らかであろう。また
当業者であれば、本発明の精神および範囲内で種々の変
更、適応および別の実施例が可能であることは明らかで
あろう。例えば、ワイヤＥＤＭ法の代わりに、他の精密
な切削法、例えばフライス加工または孔あけ加工が使用
できる。当技術分野で知られているように、増幅すべき
ＲＦ信号の周波数レンジによって、構成部品の大きさが
決まる。これらの大きさは、別のＲＦ周波数信号および
ＲＦレベルを考慮すると、大幅に変わり得る。更に、所
望の管特性を得たい場合、非磁気プレート１８と同じよ
うに、極片１６にもスロット２４を設けることができる
こと、および極片と同じように非磁気プレートにノッチ
２２を設けることができることも、明らかである。また
非磁気プレート１８または磁気プレート１６にも、多数
のスロット２４を設けることができる。
【図１】本発明による一体的極片形ＲＦ増幅管の斜視図
である。
である。
【図２】磁束線および熱束線を示す一体的極片形ＲＦ増
幅管の部分斜視図である。
幅管の部分斜視図である。
【図３】露出されたパイロット孔を有する組み立てられ
ていない非磁気プレートの斜視図である。
ていない非磁気プレートの斜視図である。
【図４】図１の一体的極片形ＲＦ増幅管の分解図であ
る。
る。
【図５】図２の５−５線に沿った一体的極片形ＲＦ増幅
管の内部の断面図である。
管の内部の断面図である。
【図６】クライストロン動作のための一体的極片形ＲＦ
増幅管の部分斜視図である。
増幅管の部分斜視図である。
【図７】電子銃およびコレクタに組み立てられたＲＦ増
幅管の側断面図である。
幅管の側断面図である。
１０ 管 １４ ビームトンネ
ル １６ 磁気プレート １８ 非磁気プレー
ト ２２ ノッチ ２４ スロット ２３，２５，２７，２９ 側面 ２６ キャビティ ３２，３２’ 表面 ３４ ヒートシンク ３６ 耳部 ４２ マグネット ４４ 磁束線 ５２ パイロット孔 ６２ 電子銃 ６３ カソード ６４ コレクタ ６６ 電子ビーム
ル １６ 磁気プレート １８ 非磁気プレー
ト ２２ ノッチ ２４ スロット ２３，２５，２７，２９ 側面 ２６ キャビティ ３２，３２’ 表面 ３４ ヒートシンク ３６ 耳部 ４２ マグネット ４４ 磁束線 ５２ パイロット孔 ６２ 電子銃 ６３ カソード ６４ コレクタ ６６ 電子ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダグラス ビー ライオン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94070 サンカルロス ノーザムアヴェニ ュー 48
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の磁気プレートおよび導電性非磁気
プレートを有し、これらプレートが、交互にかつ一体的
にされた積層構造体と、 前記磁気プレートを通過する磁束を有する磁界を、前記
積層構造体内に誘導するための手段と、 前記積層構造体の少なくとも一側面に設けられ、ヒート
シンクを取り付けることができる平面状の表面とを備え
るマイクロウェーブ信号を増幅するためのＲＦ増幅管。 - 【請求項２】 少なくとも１対の結合キャビティを有す
るミリ波電子管であって、 磁気極片のエッジに位置する前記結合キャビティを結合
するためのアイリスと、 前記アイリスの壁を形成する平面状ヒートシンクとを備
えるミリ波電子管。 - 【請求項３】 ミリ波ＲＦ信号を増幅するための一体的
極片結合キャビティ形進行波管を製造する方法であっ
て、 複数の磁気プレートおよび非磁気プレートを交互に組み
立て、 積層構造体となるよう前記プレートを一体形成し、 前記積層構造体の少なくとも一側面に、実質的に平面状
の表面を形成する工程を有する一体的極片結合キャビテ
ィ形進行波の管製造方法。 - 【請求項４】 前記磁気プレートのうちの所定のプレー
トの所定エッジに、ノッチを切削して、前記磁気プレー
トに隣接する前記非磁気プレート内に部分的に突入さ
せ、かつ前記非磁気プレートの各々に、スロットを切削
する工程を有し、 前記各スロットは、キャビティを形成し、前記ノッチ
は、前記キャビティを結合している、請求項３に記載の
一体的極片結合キャビティ形進行波管。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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