JPH0815049B2

JPH0815049B2 - 二重くい違いラダ−回路

Info

Publication number: JPH0815049B2
Application number: JP61179027A
Authority: JP
Inventors: バートラム・ジー・ジェームズ
Original assignee: バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテツド
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: DE3675458D1; US4586009A; EP0211666A3; JPS6237848A; EP0211666A2; CA1255793A; EP0211666B1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は非常に短い波長（ミリメートル波）に適した
進行波管に関するものである。かなりの出力を必要とす
る場合に、このような進行波管は、一般的に“結合空
洞”または“折り返し導波管”または“ラダー”タイプ
の金属製遅波回路を利用する。これらの管の分類の概念
は部分的に重なるものである。

従来技術および発明が解決しようとする問題点結合空洞回路自体は長年使用されてきた。ミリメート
ル波に関する限り、従来技術では、基本的に一体的な金
属片から作られたくし状部材、ラダー等が使用されてい
る。それらくし状部材、ラダーなどの要素の間の周期は
機械削りの工程により決定されるのであって、機械的な
許容誤差が集積されてしまう組立工程により決定される
のではない。

米国特許出願第371368号（Bertram G.James,Frank D.
Dinapoli,Lloyd P.Hayes:1982年４月23日出願）の継続
出願第626467号は、幅広いラング（rung）（横桟部分）
から成るラダーを形成するために、歯部分同士が接合さ
れ、全体で一つに成る、一対の一体的なくし状部材から
製造される結合空洞回路を説明している。開放されてい
る端部は伸長したカバープレートにより覆われ、空洞が
形成される。プレートの一つには、空洞の間のインライ
ン結合開口を形成する軸線方向の溝部を有している。こ
のインライン結合では帯域幅が限定されていた。

米国特許第4409519号（Artur Karp;1983年10月11日）
は空洞の側方を互い違いに結合した一連の空洞から成る
折り返し導波管回路を説明している。この回路は一対の
一体的ラダーによって組み立てられており、そのラダー
の開口部は、一対の隣接した空洞をまたがる凹所を有す
る端プレートによって覆われている。しかし、折り返し
導波管回路の帯域は、今日必要としているものよりもは
るかに狭いものである。また、四つの部品を正確に整合
させなければならず、そのように構成することは非常に
むずかしい。

米国特許第4237402号（Arthr Karp:1980年12月２日発
行）は、四つのくし状部材を二つの交互配置のラダーに
して組立られた、結合空洞構造物と電気的に同等の他の
構造物を説明している。各空洞は、一つ軸線を含む平面
内で、一端にある空洞と結合し、直交軸線を含む平面内
で、他端の空洞と結合する。これら二重結合（空洞は、
対称的であるためそれら自身相互に結合しない）によ
り、一重結合空洞のものよりも増加した帯域が得られ
る。四つの分離したくし状部材を正確に組み立て、取り
囲むエンベロープ上に取り付けなければならないことか
ら、この構造の製造は非常にむずかしい。

発明の概要本発明の目的は、大出力および広い帯域を与えること
のできるミリメートル波TWT用の二重結合遅波回路を提
供することである。

本発明の他の目的は、製造コストが安く、精度の高い
上記回路を提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、ミリメートル波遅波回
路を容易かつ正確に製造する方法を提供することであ
る。

これらの目的は、それぞれが一体的な金属製のバーか
ら作られた一対のくし状部材の、それぞれの向かい合う
歯部分を接合してラダーが作られた、共振空洞を形成す
る構造物により達成される。その歯部分の先端面にある
溝は継き合わされ、ラダーラングの貫通する電子ビーム
通路が形成される。ラングの内の一つ置きのラング両側
面側に、対となる結合開口を形成するために溝部が形成
される。くし状部材には、上記一つ置きのラングの間の
他の一つ置きのラングを跨いで、前後の空洞を結合する
ための、前記両結合開口とは直行する対となる結合開口
を形成するために孔が形成される。ラダー構造物の４つ
の開放側総ては、真空エンベロープ内に空洞構造物を形
成するために、カバープレートにより覆われている。

実施例本発明の構成をその製造方法と関連して説明する。そ
の製造工程から生ずる新構成の新規で、有用な特徴は製
造物に顕著にあらわれる。

完成した遅波回路構造物は結合空洞型のものである。
個々の空洞は、所望の通過帯域に近いがそれよりも僅か
に下の周波数で自己共振（self−resonant）する。空洞
は、中央の電子ビーム通路と垂直であるが相互に平行
で、向かい合った面（壁）を有する。それらの輪郭は矩
形であり、好適には長方形である。各空洞はそれら壁に
ある開口により、前後に次々に連結される。空洞は、先
方の空洞とは、一方の壁の両側にある対の結合開口によ
り結合し、続く後の空洞とは他方の壁の上下にある対の
結合開口により結合する。このような配列は“二重結
合”または“二重くい違い結合”として知られている。
結合開口がビーム通路に関して対称的なので、マイクロ
波電磁場は対称的で、その電磁成分は軸線上で正確にビ
ームと最適な相互作用を行う。一つの空洞における二組
の開口が直交関係にあることから、従来技術の“インラ
イン”結合の場合に生じた、隣接しない空洞間における
結合というものがない。

第１図は、以下で説明する本発明の構造物内に形成さ
れる空洞の一つの内側表面を示す斜視図であり、矩形の
壁16の左右にある結合開口12、12および矩形の壁18の上
下にある結合開口14、14と、ビーム通路ならびに側壁22
との関係を図示する。本発明は本質的にこのような結合
配列を有し、この新規な特徴が構造物に組み込まれる。

第２図は、無酸素高伝導性銅（OFHC）のような金属か
ら形成した、くし状の基本的部材23の一つが示されてい
る。この一体的な構造の重要な点は、くぼみ（溝）をも
って形成されることである。

このような一体的な構造のものでなく、組み立てられ
る構造物においては、部品が金−銅の固溶体または銅−
銀の共晶のような合金で相互にろう付けされる。これら
の合金の熱伝導性、電気伝導性は純銅のものよりも劣る
ことから、それら合金は出力取り扱い能力を減少させ
る。さらに、接続部では、溶融合金により、有効な電気
的特性を変化させるすみ肉（fillet）が形成される。ミ
リ波用の小さな構造物においては、このような不規則な
ものは電磁波の伝播特性を累積的に劣化する。

本発明の一体的な構造の他の利点は、こういった重要
な形状を高い精度の機械削りにより達成される点であ
る。特に、空洞の間の周期的な間隔において、ろう付け
された部品が何度も重なる際に生ずる累積的エラーの影
響を受けないことである。

くし状部材23の先端面には、半円筒状の溝24が軸線26
に沿って形成されている。整列した空洞（溝）28が機械
削り（切削）により軸線26に垂直で、かつそれに軸線に
そって等間隔に形成され、これにより背後部材32に沿っ
て平坦で平行な歯部分30が並ぶ、くし構造が形成され
る。

第３図は次の製造工程を図示する。二つの同じ、くし
状部材23の歯部分の先端面が軸線に関して整合するよう
にろう付けされ、整列したラダーラング40、42が形成さ
れる。二つのくし状部材23を軸線26に関して、垂直に整
合することで、それら半円筒状の溝24が整合して、ビー
ムが通過する中空円筒の電子ビーム通路36が形成され
る。複数のラングの内の一つ置きのラング40の両側面側
において、軸線方向にそって溝部38が放電加工（EDM）
により切削して、形成される。ラング40の間の一つ置き
の他のラング42には溝部が形成されず、平坦なままとな
る。背後部材32には、他の一つ置きのラング42の前後の
空間28を相互連結するために貫通する孔44の列がEDMに
よりラング42を跨ぐように切削して、形成される。ラン
グ40の間の空間28は（第３図ではまだ取り囲まれていな
いが、第４図に示されているようにカバープレートで開
放端が覆われると）、図１に示される空洞10を形成す
る。このとき、ラング40の両側面側に形成された溝部38
は、第１図に示された左右の結合開口12、12を形成し、
ラング42を跨ぐ、背後部材に形成された貫通孔44は、第
１図の示された上下の結合開口14、14を形成する。

この点に関しても、機械削りによる処理が非常に便利
なものとなる。ラング40の間の空洞は、機械削りにより
寸法に関するエラー、ろう付けの間の不整合、あるいは
余分なろう付け合金を有するかもしれない。この補正を
するために、最初の空洞は、所望の最終的な大きさより
も小さく作っておき、それらをEDMで最終的な大きさに
することが望ましい。

次に、構造物の開放側は一対のカバープレート46およ
び48により覆われる。第３図の空洞はEDMにより最終的
な大きさとなっている。これら重い部材は真空エンベロ
ープを完成し、囲むことで共鳴空洞を形成し、精巧な遅
波回路に機械的な強度を与え、熱をそれから外へ伝え
る。これらは好適にはOFHC銅製のものである。第４図に
最終的な遅波回路構造物が示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は構造物内に形成される一つの空洞における連結
開口およびビーム通路を示す。第２図は、一つのくし状の部材の斜視図を示す。第３図は、ラダー構造物を形成するように、一対のくし
状部材を、歯部分の先端面を接合して組み合わせた状態
の部材の斜視図である。第４図は、遅波回路構造物全体の斜視図である。［主要符号の説明］ 10……空洞、12、14……結合開口 20……電子ビーム通路、23……くし状部材 28……空間、30……歯部分 32……背後部材、40、42……ラング 44……貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】進行波管用の遅波回路であって、一体的な金属片から形成される一対のくし状部材と、く
し状部材を覆うための平坦なプレートから成り、各くし状部材が、軸線方向にそって伸長した背後部材
と、該背後部材から、前記軸線方向そって周期的に間隔
をおいた位置で前記軸線方向に垂直な方向に伸長する矩
形の平坦な歯部分とから成り、前記各歯部分は、前記軸線方向に対して平行な両側に平
坦な側面を有し、前記歯部分の、前記背後部材とは反対側の先端面上に前
記軸線方向に整合する溝が形成され、前記一対のくし状部材を、歯部分の先端面同士が合うよ
うに並置することで、前記各くし状部材の歯部分が前記
軸線方向に整列したラダーラングが形成され、前記各く
し状部材の先端面の溝が前記軸線方向にそって整合し
て、前記軸線方向の電子ビーム通路が形成され、前記形成されるラダーラングの内の一つ置きのラダーラ
ングの、前記軸線方向に対して平行な両側面側に溝部が
形成され、前記一つ置きのラダーラングの間の他の一つ置きとなる
ラダーラングのそれぞれの前後の空間を連結するための
貫通穴が、前記各背後部材に形成され、前記平坦なプレートは、前記各くし状部材の背後部材の
背面、および前記くし状部材の開放され、前記溝部が形
成された両側面を覆い、隣接したラダーラングの間に形成される空洞のそれぞれ
が、先方の空洞とは前記ラダーラングの前記両側面側に
形成された両溝部を介して結合し、後に続く空洞とは前
記背後部材の両貫通孔を介して結合する、ことを特徴する遅波回路。
【請求項２】進行波管用の二重結合された空洞遅波回路
を製造する方法であって、（ａ）軸線方向に垂直な方向の断面がほぼ矩形である、
一対のくし状部材を機械削りする工程であって、前記軸線方向に対して垂直方向で、前記軸線方向にそっ
て周期的に間隔を置いて位置する空間を、切削して形成
し、それら空間の間に、前記軸線方向に伸長した背後部
材により連結する歯部分を残し、前記背後部材とは反対
側の歯部分の先端面上に小さな前記軸線方向に伸びた溝
を、切削して形成する、ところの機械削り工程と、（ｂ）前記一対のくし状部材の前記歯部分が前記軸線方
向にそって、空間と交互となるラダーラングを形成し、
前記溝が整合して直線状の電子ビーム通路を形成するよ
うに、前記くし状部材の前記歯部分の先端面同士を接合
し、ラダーラングの内の一つ置きのラダーラングの、前
記軸線方向に対して平行な両側面側を切削して溝部の列
を形成し、（ｃ）前記一つ置きのラダーラングの間の他の一つ置き
となるラダーラングのそれぞれを跨ぐ貫通孔の列を、前
記背後部材を切削して、形成する工程と、（ｄ）前記ラダーラングの前記両側面側の溝部および前
記背後部材の前記貫通孔を覆い、連続したエンベロープ
および一連の相互連結した中空の空洞を形成するため
に、前記くし状部材の各面に金属製プレートを接合する
工程と、から成る製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の方法であって、前記ｂ）工程において、前記接合工程に続き、放電加工
により空洞を形成する、ところの方法。