JPH11111191A - 進行波型偏向装置 - Google Patents
進行波型偏向装置Info
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- JPH11111191A JPH11111191A JP9287735A JP28773597A JPH11111191A JP H11111191 A JPH11111191 A JP H11111191A JP 9287735 A JP9287735 A JP 9287735A JP 28773597 A JP28773597 A JP 28773597A JP H11111191 A JPH11111191 A JP H11111191A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 進行波型偏向装置において分散特性が最適で
ないために広帯域化が阻害された。 【解決手段】 進行波型偏向装置の偏向体を絶縁性基体
２３、２６に螺旋状導体２４、２７を設けることによっ
て構成する。絶縁性基体２３、２６の比誘電率を調整し
て進行波型伝送線路の分散特性を最適にする。伝送線路
の特性インピーダンスと比誘電率との間に一定の関係を
持たせる。
ないために広帯域化が阻害された。 【解決手段】 進行波型偏向装置の偏向体を絶縁性基体
２３、２６に螺旋状導体２４、２７を設けることによっ
て構成する。絶縁性基体２３、２６の比誘電率を調整し
て進行波型伝送線路の分散特性を最適にする。伝送線路
の特性インピーダンスと比誘電率との間に一定の関係を
持たせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は陰極線管（ＣＲＴ）
の進行波型偏向装置に関するものである。
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に、
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装置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
ムが通行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。進行波型偏向装置は、螺旋型
等の進行波型偏向導体（進行波型伝送線路）の一端から
他端に伝搬する偏向信号の位相速度と電子ビームの速度
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、電子ビームを充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となる。
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装置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
ムが通行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。進行波型偏向装置は、螺旋型
等の進行波型偏向導体（進行波型伝送線路）の一端から
他端に伝搬する偏向信号の位相速度と電子ビームの速度
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、電子ビームを充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となる。
【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
旋状に巻き回し内部にグランド導体を挿入し、前記グラ
ンド導体により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。またグラド導体の形状により、進行波型伝
送線路端部の螺旋状インダクタンスの低下を補償して、
進行波型伝送線路が全長に渡ってほぼ一定の特性インピ
ーダンスにした構成が特公平６−７５３７９号公報に開
示されている。
固に形成するために、長手の絶縁性基体に帯状導体を螺
旋状に巻き回し内部にグランド導体を挿入し、前記グラ
ンド導体により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。またグラド導体の形状により、進行波型伝
送線路端部の螺旋状インダクタンスの低下を補償して、
進行波型伝送線路が全長に渡ってほぼ一定の特性インピ
ーダンスにした構成が特公平６−７５３７９号公報に開
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、進行波型伝送線路の特性インピーダンスの均一化の
みを考慮しており、進行波型伝送線路の分散特性（進行
波の伝送線路中の速度変化）に関して考慮されていな
い。つまり、進行波型伝送線路の広帯域化には、進行波
型伝送線路の特性インピーダンスの不整合による偏向信
号波形の反射の問題だけではなく、偏向信号波形を忠実
に伝送するために、進行波型伝送線路の分散特性の改善
が必要である。また、電子ビームの速度と進行波型伝送
線路の分散特性による周波数の位相速度の不整合による
波形歪み（電子走行時間効果）の低減が必要である。
は、進行波型伝送線路の特性インピーダンスの均一化の
みを考慮しており、進行波型伝送線路の分散特性（進行
波の伝送線路中の速度変化）に関して考慮されていな
い。つまり、進行波型伝送線路の広帯域化には、進行波
型伝送線路の特性インピーダンスの不整合による偏向信
号波形の反射の問題だけではなく、偏向信号波形を忠実
に伝送するために、進行波型伝送線路の分散特性の改善
が必要である。また、電子ビームの速度と進行波型伝送
線路の分散特性による周波数の位相速度の不整合による
波形歪み（電子走行時間効果）の低減が必要である。
【０００５】進行波型伝送線路に分散がない場合には、
位相速度は周波数によらず一定の値をとり、角周波数ω
と位相定数βから、位相速度ｕは次の（１）式で示され
る。 ｕ＝ω／β （１） ここで、伝送線路の性質は位相定数βによって表され
る。単位長さ当たりのインダクタンスと容量がそれぞれ
Ｌ、Ｃで表される伝送線路の場合には、位相定数βは β＝｛１／（ＬＣ）1/2 ｝ω で表される。分散がある場合には、位相速度ｕは角周波
数ωの関数で表される。パルス波形を位相歪みなく伝送
線路を伝送するには、（１）式に示されるように、位相
速度が周波数によらず一定で、位相特性が直線である必
要があることが、伝送線路解析から知られている。ま
た、伝送線路の性質が（１）式で表すことができれば、
この伝送線路は信号波形を歪みなく伝送でき、位相速度
は周波数に拘らず一定になる。
位相速度は周波数によらず一定の値をとり、角周波数ω
と位相定数βから、位相速度ｕは次の（１）式で示され
る。 ｕ＝ω／β （１） ここで、伝送線路の性質は位相定数βによって表され
る。単位長さ当たりのインダクタンスと容量がそれぞれ
Ｌ、Ｃで表される伝送線路の場合には、位相定数βは β＝｛１／（ＬＣ）1/2 ｝ω で表される。分散がある場合には、位相速度ｕは角周波
数ωの関数で表される。パルス波形を位相歪みなく伝送
線路を伝送するには、（１）式に示されるように、位相
速度が周波数によらず一定で、位相特性が直線である必
要があることが、伝送線路解析から知られている。ま
た、伝送線路の性質が（１）式で表すことができれば、
この伝送線路は信号波形を歪みなく伝送でき、位相速度
は周波数に拘らず一定になる。
【０００６】図１０には、位相定数βがβ＝ω／ｃ、位
相速度ｕがｕ＝ｃの特性を持つ伝送線路で入力パルスＰ
0 を伝送した時の応答波形Ａのシミュレーション結果が
示されている。また、図１０には、位相定数βが β＝ω／（ｃ＋ａω＋ｂω2 ）、 また、位相速度ｕが ｕ＝ｃ＋ａω＋ｂω2 のように位相速度ｕが角周波数ωの関数になっている伝
送線路で入力パルスＰ0を伝送した時の応答波形Ｂのシ
ミュレーション結果が示されている。なお、上記β及び
ｕを示す式におけるａ、ｂ、ｃは定数である。
相速度ｕがｕ＝ｃの特性を持つ伝送線路で入力パルスＰ
0 を伝送した時の応答波形Ａのシミュレーション結果が
示されている。また、図１０には、位相定数βが β＝ω／（ｃ＋ａω＋ｂω2 ）、 また、位相速度ｕが ｕ＝ｃ＋ａω＋ｂω2 のように位相速度ｕが角周波数ωの関数になっている伝
送線路で入力パルスＰ0を伝送した時の応答波形Ｂのシ
ミュレーション結果が示されている。なお、上記β及び
ｕを示す式におけるａ、ｂ、ｃは定数である。
【０００７】図１０に示したように、位相速度ｕが角周
波数ωに対して一定の場合は、応答波形Ａに示すように
波形歪みなく伝送することがわかる。それに対して、位
相速度ｕが角周波数ωに対して早くなる特性の伝送線路
を伝送したプリシュートと言われる波形歪みが生じると
ともに、立ち上がり時間が遅くなり、帯域が制限されて
くる。
波数ωに対して一定の場合は、応答波形Ａに示すように
波形歪みなく伝送することがわかる。それに対して、位
相速度ｕが角周波数ωに対して早くなる特性の伝送線路
を伝送したプリシュートと言われる波形歪みが生じると
ともに、立ち上がり時間が遅くなり、帯域が制限されて
くる。
【０００８】ＣＲＴで用いる進行波型伝送線路は入力信
号の位相速度を電子ビームの速度に整合させるために、
光速の１割程度まで遅らせる必要がある。このために進
行波型伝送線路の構成は、螺旋状に信号を伝送させ、Ｚ
方向（電子ビーム方向）に対して位相速度を遅くしてい
る。近似的には、螺旋状導体のピッチが周囲の長さの１
／１０にすれば、Ｚ方向の位相速度は光の１／１０にな
る。このように、進行波型伝送線路は導体を螺旋状に形
成した構造なので、螺旋状導体間の電気的な結合が生じ
る。低周波であれば、螺旋状導体間に電位差が生じない
ので、螺旋間の結合は無視することができる。しかし、
高周波になると、螺旋状導体間に電位差が生じてくるの
で、螺旋状導体間に電界結合が生じ隣接間容量を無視す
ることができなくなる。この隣接間の容量により、進行
波型伝送線路の位相速度は、高周波数になるのに従い早
くなる。そのために、進行波型伝送線路のパルス応答波
形は図１０に示したパルスの応答波形Ｂのような位相歪
みを生じるとともに帯域が制限されると言う欠点があ
る。また、信号の周波数の位相速度が電子ビームの速度
と整合しなくなり、電子走行効果による帯域制限が生じ
るという欠点がある。
号の位相速度を電子ビームの速度に整合させるために、
光速の１割程度まで遅らせる必要がある。このために進
行波型伝送線路の構成は、螺旋状に信号を伝送させ、Ｚ
方向（電子ビーム方向）に対して位相速度を遅くしてい
る。近似的には、螺旋状導体のピッチが周囲の長さの１
／１０にすれば、Ｚ方向の位相速度は光の１／１０にな
る。このように、進行波型伝送線路は導体を螺旋状に形
成した構造なので、螺旋状導体間の電気的な結合が生じ
る。低周波であれば、螺旋状導体間に電位差が生じない
ので、螺旋間の結合は無視することができる。しかし、
高周波になると、螺旋状導体間に電位差が生じてくるの
で、螺旋状導体間に電界結合が生じ隣接間容量を無視す
ることができなくなる。この隣接間の容量により、進行
波型伝送線路の位相速度は、高周波数になるのに従い早
くなる。そのために、進行波型伝送線路のパルス応答波
形は図１０に示したパルスの応答波形Ｂのような位相歪
みを生じるとともに帯域が制限されると言う欠点があ
る。また、信号の周波数の位相速度が電子ビームの速度
と整合しなくなり、電子走行効果による帯域制限が生じ
るという欠点がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、進行波型伝送線
路の分散特性を容易に最適にできる広帯域の進行波型偏
向装置の提供にある。
路の分散特性を容易に最適にできる広帯域の進行波型偏
向装置の提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、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挟
んで対向配置された第１及び第２の偏向体から成り、前
記第１及び第２の偏向体が、前記電子ビームの進行方向
に延びている絶縁性基体と、前記絶縁性基体に巻き回さ
れた螺旋状導体と、前記螺旋状導体の内側に配置され且
つ前記絶縁性基体と同一方向に延びているグランド導体
とをそれぞれ備え、前記絶縁性基体の比誘電率が、進行
波型伝送線路の分散特性を最適にするように決定されて
いる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。なお、請求項２に示すように第１及び第２の偏向
体の進行波型伝送線路の特性インピーダンスＺ0 と絶縁
性基体の比誘電率εr との間に、８０Ω≦Ｚ0 ≦１２０
Ωの時にはεr を９〜１４、１２０Ω＜Ｚ0 ≦１４０Ω
の時にはεr を５〜１０、１４０Ω＜Ｚ0 ≦１６０Ωの
時にはεr を４〜６の関係があることが望ましい。ま
た、請求項３に示すように第１及び第２の偏向体に絶縁
性被覆体を設けることができる。
目的を達成するための本発明は、電子ビームの通路を挟
んで対向配置された第１及び第２の偏向体から成り、前
記第１及び第２の偏向体が、前記電子ビームの進行方向
に延びている絶縁性基体と、前記絶縁性基体に巻き回さ
れた螺旋状導体と、前記螺旋状導体の内側に配置され且
つ前記絶縁性基体と同一方向に延びているグランド導体
とをそれぞれ備え、前記絶縁性基体の比誘電率が、進行
波型伝送線路の分散特性を最適にするように決定されて
いる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。なお、請求項２に示すように第１及び第２の偏向
体の進行波型伝送線路の特性インピーダンスＺ0 と絶縁
性基体の比誘電率εr との間に、８０Ω≦Ｚ0 ≦１２０
Ωの時にはεr を９〜１４、１２０Ω＜Ｚ0 ≦１４０Ω
の時にはεr を５〜１０、１４０Ω＜Ｚ0 ≦１６０Ωの
時にはεr を４〜６の関係があることが望ましい。ま
た、請求項３に示すように第１及び第２の偏向体に絶縁
性被覆体を設けることができる。
【００１１】
【発明の効果】各請求項の発明によれば、螺旋状導体の
隣接間容量Ｃ0 が絶縁性基体の比誘電率に依存している
ことに着目し、比誘電率の調整によって隣接間容量が調
整され、この結果として分散特性が改善されている。従
って、分散特性が最適化された進行波型偏向装置を容易
に得ることができ、広帯域化を容易に達成することがで
きる。また、請求項２の発明によれば、特性インピーダ
ンスと分散特性との両方を満足する進行波型偏向装置を
提供することができる。また、請求項３の発明によれ
ば、隣接間容量Ｃ0 を絶縁性被覆体の比誘電率によって
も制御できるので、分散特性を改善するための設計の自
由度が大きくなる。
隣接間容量Ｃ0 が絶縁性基体の比誘電率に依存している
ことに着目し、比誘電率の調整によって隣接間容量が調
整され、この結果として分散特性が改善されている。従
って、分散特性が最適化された進行波型偏向装置を容易
に得ることができ、広帯域化を容易に達成することがで
きる。また、請求項２の発明によれば、特性インピーダ
ンスと分散特性との両方を満足する進行波型偏向装置を
提供することができる。また、請求項３の発明によれ
ば、隣接間容量Ｃ0 を絶縁性被覆体の比誘電率によって
も制御できるので、分散特性を改善するための設計の自
由度が大きくなる。
【００１２】
【実施形態及び実施例】次に、図面を参照して本発明の
実施形態及び実施例を説明する。
実施形態及び実施例を説明する。
【００１３】
【第１の実施例】図１〜図６、図８及び図９は本発明の
第１の実施例に係わる進行波型偏向装置を示し、図７は
この偏向装置を含む陰極線管（ＣＲＴ）を示す。このＣ
ＲＴ１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１の四極レンズ８、第２の四極レンズ９、本発明
に関する垂直偏向装置１０、第３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で支持されて
いる。蛍光スクリーンは、フェースプレート１６と蛍光
物質層１７と導体層１８とから成る。導体層１８は、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。
第１の実施例に係わる進行波型偏向装置を示し、図７は
この偏向装置を含む陰極線管（ＣＲＴ）を示す。このＣ
ＲＴ１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１の四極レンズ８、第２の四極レンズ９、本発明
に関する垂直偏向装置１０、第３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で支持されて
いる。蛍光スクリーンは、フェースプレート１６と蛍光
物質層１７と導体層１８とから成る。導体層１８は、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。
【００１４】本発明に係わる垂直偏向装置１０は、図１
及び図２から明らかなように、ビ−ム通路２０を挟むよ
うに配置された第１及び第２の偏向体２１、２２を備え
ている。第１の偏向体２１は第１の絶縁性基体２３と第
１の螺旋状導体２４と第１のグランド導体２５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２の偏向体２２も同様に、第２の螺旋状導体２
７と第２のグランド導体２８と第２の絶縁性基体２９を
備え、ビーム走行方向（Ｚ軸方向）に延びているように
配置されている。
及び図２から明らかなように、ビ−ム通路２０を挟むよ
うに配置された第１及び第２の偏向体２１、２２を備え
ている。第１の偏向体２１は第１の絶縁性基体２３と第
１の螺旋状導体２４と第１のグランド導体２５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２の偏向体２２も同様に、第２の螺旋状導体２
７と第２のグランド導体２８と第２の絶縁性基体２９を
備え、ビーム走行方向（Ｚ軸方向）に延びているように
配置されている。
【００１５】第１及び第２の絶縁性基体２３、２６はビ
ーム入口側にそれぞれ一対の脚部２３ａ、２６ａを有す
ると共に、ビーム出口側にもそれぞれ一対の脚部２３
ｂ、２６ｂを有し、これ等の脚部２３ａ、２６ａ、２３
ｂ、２６ｂを突き合わせることによって一体化されてい
る。勿論、脚部２３ａ、２６ａ、２３ｂ、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
１及び第２の絶縁性基体２３、２６にはそれぞれ長手方
向に延びる溝２０、３０が形成され、ここにグランド導
体２５、２８が配置され、このグランド導体２５、２８
を囲むように第１及び第２の絶縁性基体２３、２６の外
周に第１及び第２の螺旋状導体２４、２７が巻き回され
ている。
ーム入口側にそれぞれ一対の脚部２３ａ、２６ａを有す
ると共に、ビーム出口側にもそれぞれ一対の脚部２３
ｂ、２６ｂを有し、これ等の脚部２３ａ、２６ａ、２３
ｂ、２６ｂを突き合わせることによって一体化されてい
る。勿論、脚部２３ａ、２６ａ、２３ｂ、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
１及び第２の絶縁性基体２３、２６にはそれぞれ長手方
向に延びる溝２０、３０が形成され、ここにグランド導
体２５、２８が配置され、このグランド導体２５、２８
を囲むように第１及び第２の絶縁性基体２３、２６の外
周に第１及び第２の螺旋状導体２４、２７が巻き回され
ている。
【００１６】グランド導体２５、２８は第１及び第２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、グラ
ンド導体２５、２８は折り曲げ端部２５ａ、２５ｂ、２
８ａ、２８ｂを有し、第１及び第２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。
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、グラ
ンド導体２５、２８は折り曲げ端部２５ａ、２５ｂ、２
８ａ、２８ｂを有し、第１及び第２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。
【００１７】この実施例では、図１及び図７から示すよ
うに第１及び第２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
ように偏向体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２
１、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
るように配置することも可能である。
うに第１及び第２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
ように偏向体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２
１、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
るように配置することも可能である。
【００１８】図３に示すように第１及び第２の偏向体２
１、２２は幅１．６ｍｍの帯状金属板からなる螺旋状導
体２４、２７を第１及び第２の絶縁性基体２３、２６に
巻き回したものからなる。図７に示したように螺旋状導
体の入力端は入力導体３２ａ、３２ｂを介して、ネック
ピン３３ａ、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１及び第２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に示すよう
に第１及び第２の絶縁性基体２３、２６の一対の側面に
は溝３１が設けられ、隣り合う帯状導体の間隔及び形状
を偏向体の長さに沿って一定に維持している。好適な具
体例では、偏向体２１、２２における螺旋状導体２４、
２７のピッチは一定の２．３８ｍｍ、この断面形状は幅
５ｍｍ、高さ４ｍｍの矩形状であり、螺旋状導体２４、
２７はＺ方向に螺旋状になるように巻回されている。
１、２２は幅１．６ｍｍの帯状金属板からなる螺旋状導
体２４、２７を第１及び第２の絶縁性基体２３、２６に
巻き回したものからなる。図７に示したように螺旋状導
体の入力端は入力導体３２ａ、３２ｂを介して、ネック
ピン３３ａ、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１及び第２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に示すよう
に第１及び第２の絶縁性基体２３、２６の一対の側面に
は溝３１が設けられ、隣り合う帯状導体の間隔及び形状
を偏向体の長さに沿って一定に維持している。好適な具
体例では、偏向体２１、２２における螺旋状導体２４、
２７のピッチは一定の２．３８ｍｍ、この断面形状は幅
５ｍｍ、高さ４ｍｍの矩形状であり、螺旋状導体２４、
２７はＺ方向に螺旋状になるように巻回されている。
【００１９】第１及び第２のグランド導体２５、２８は
第１及び第２の絶縁性基体２３、２６と第１及び第２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１及び第２の絶縁性基体２３、２
６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。
第１及び第２の絶縁性基体２３、２６と第１及び第２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１及び第２の絶縁性基体２３、２
６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。
【００２０】本発明に関係する進行波型伝送線路の特性
を決定づけるパラメータとして特性インピーダンスと位
相速度がある。特性インピーダンスは、主にドライブ回
路から決まるパラメータであり、広帯域のＣＲＴの進行
波型偏向導体になるほど特性インピーダンスの値は小さ
くなる。具体的な例としては、帯域が約１５００ＭＨｚ
のＣＲＴの進行波型偏向導体の特性インピーダンスは約
１５０Ωである。それより広帯域のものでは１００Ωで
ある。
を決定づけるパラメータとして特性インピーダンスと位
相速度がある。特性インピーダンスは、主にドライブ回
路から決まるパラメータであり、広帯域のＣＲＴの進行
波型偏向導体になるほど特性インピーダンスの値は小さ
くなる。具体的な例としては、帯域が約１５００ＭＨｚ
のＣＲＴの進行波型偏向導体の特性インピーダンスは約
１５０Ωである。それより広帯域のものでは１００Ωで
ある。
【００２１】進行波型伝送線路の位相速度は電子ビーム
の速度で決まるもので、ＣＲＴの加速電圧から決まるパ
ラメータである。加速電圧Ｖが２．５ｋＶであれば、電
子の速度はｖ＝５．９３１×１０5 Ｖ1/2 ｍ／ｓとな
る。これから、進行波型伝送線路の位相速度が決まって
くる。進行波型伝送線路の特性は、形状が非常に複雑で
あるので解析は非常に困難である。ここでは進行波型伝
送線路の特徴である周期構造に着目して図８に示す近似
モデルから、進行波型伝送線路の基本特性を示す。ここ
では、比誘電率を１としている。図８から、進行波型伝
送線路の伝送方程式は次の（２）式及び（３）で表すこ
とができる。
の速度で決まるもので、ＣＲＴの加速電圧から決まるパ
ラメータである。加速電圧Ｖが２．５ｋＶであれば、電
子の速度はｖ＝５．９３１×１０5 Ｖ1/2 ｍ／ｓとな
る。これから、進行波型伝送線路の位相速度が決まって
くる。進行波型伝送線路の特性は、形状が非常に複雑で
あるので解析は非常に困難である。ここでは進行波型伝
送線路の特徴である周期構造に着目して図８に示す近似
モデルから、進行波型伝送線路の基本特性を示す。ここ
では、比誘電率を１としている。図８から、進行波型伝
送線路の伝送方程式は次の（２）式及び（３）で表すこ
とができる。
【００２２】
【数１】
【００２３】上記（２）式及び（３）式及び図８におい
て、ｎは螺旋状導体２４、２７のｎターン目の線路、Ｓ
は螺旋状導体２４、２７の長さ、Ｌは螺旋状導体２４、
２７の単位長さ当りのインダクタンス、Ｃは螺旋状導体
２４、２７の単位長さ当りのグランド導体２５、２８に
対する容量、Ｃ0 は螺旋状導体２４、２７の単位長さ当
りの隣接導体間の容量、Ｍは螺旋状導体２４、２７の単
位長さ当りの隣接導体との相互インダクタンスを示す。
Ｖn 、Ｖn-1 、Ｖn+1 はｎターン目、ｎ−１ターン目、
ｎ＋１ターン目の電圧、ｉn 、ｉn-1 、ｉn+1 はｎター
ン目、ｎ−１ターン目、ｎ＋１ターン目の電流、ｔは時
間を示す。
て、ｎは螺旋状導体２４、２７のｎターン目の線路、Ｓ
は螺旋状導体２４、２７の長さ、Ｌは螺旋状導体２４、
２７の単位長さ当りのインダクタンス、Ｃは螺旋状導体
２４、２７の単位長さ当りのグランド導体２５、２８に
対する容量、Ｃ0 は螺旋状導体２４、２７の単位長さ当
りの隣接導体間の容量、Ｍは螺旋状導体２４、２７の単
位長さ当りの隣接導体との相互インダクタンスを示す。
Ｖn 、Ｖn-1 、Ｖn+1 はｎターン目、ｎ−１ターン目、
ｎ＋１ターン目の電圧、ｉn 、ｉn-1 、ｉn+1 はｎター
ン目、ｎ−１ターン目、ｎ＋１ターン目の電流、ｔは時
間を示す。
【００２４】初期条件として、周知のFloquet の定理か
ら、次に示す（４）式の周期条件を用いる。なお、例え
ば丸善株式会社発行、小山次郎著の「進行波管」第１４
頁等から明らかなように、進行波型伝送線路は螺旋状導
体を巻き回した構造であるので、周期的な伝送系であ
る。この伝送系では、周期構造を伝搬する一つの固有伝
送モ−ドに対して、ある周波数における、ある点での電
磁界は、それより１周期離れた場所の電磁界にある複素
定数を掛けた物に等しいことが、フランスの数学者のFl
oquet によって導かれ、Floquet の定理として知られて
いる。 Ｖn ＝Ｖ0 exp −ｊβ（ｓ＋ｍｌ）exp ｊωｔ （４） ここで、ｌは螺旋状導体２４、２７の１ターン当りの長
さ、ｍは整数、Ｖ0 は電圧の初期値である。上記（４）
式から分散特性は次の（５）式で表される。 β2 ／ω2 ＝（Ｌ・Ｃ＋２Ｌ・Ｃ0 −２Ｍ・Ｃ0 ） ＋２（−ＬＣ0 ＋ＭＣ＋２ＭＣ0 ）cos βｌ−２ＭＣ0 cos βｌ （５） この（５）式の近似式として次の（６）式が得られる。 β／ω≠［｛（Ｌ＋２Ｍ）・Ｃ｝ −｛（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣ｝（βｌ）2 ］1/2 （６） ここで≠は近似を示す記号である。（６）式から、分散
項は（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣに比例することがわかる。
この項が無視できれば、分散特性はなくなり、位相速度
ｕは（６）式から、 ｕ＝ω／β＝１／｛（Ｌ＋２Ｍ）・Ｃ｝1/2 となり、周波数に依存せずに一定になる。従って、分散
項（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣが小さくなるように進行波型
伝送線路を形成できれば、分散がない良好な進行波型伝
送線路が実現できる。実際に、この分散項を低減するこ
とは非常に大変である。図８に示す近似モデルからわか
るように、各Ｌ、Ｍ、Ｃ、Ｃ0 のパラメータを独自に制
御することができない。例えばＣ0 を大きくするには、
螺旋状導体２４、２７の幅を広げ、隣接間の距離を狭く
すれば、Ｃ0 の値は大きくなるが、Ｃも大きくなり、分
散項が小さくなるかはわからないし、更に特性インピー
ダンスが小さくなってしまう。又は、螺旋状導体２４、
２７の幅を固定して、ピッチを小さくして、同様に隣接
間の距離を狭くすれば、Ｃ0 の値は大きくなるが、Ｌ、
Ｍが大きくなり、位相速度が遅くなり、いずれも再設計
が必要になる。このように、特性インピーダンスの値と
位相速度の値を固定して、分散特性を改善することは、
非常に大変である。
ら、次に示す（４）式の周期条件を用いる。なお、例え
ば丸善株式会社発行、小山次郎著の「進行波管」第１４
頁等から明らかなように、進行波型伝送線路は螺旋状導
体を巻き回した構造であるので、周期的な伝送系であ
る。この伝送系では、周期構造を伝搬する一つの固有伝
送モ−ドに対して、ある周波数における、ある点での電
磁界は、それより１周期離れた場所の電磁界にある複素
定数を掛けた物に等しいことが、フランスの数学者のFl
oquet によって導かれ、Floquet の定理として知られて
いる。 Ｖn ＝Ｖ0 exp −ｊβ（ｓ＋ｍｌ）exp ｊωｔ （４） ここで、ｌは螺旋状導体２４、２７の１ターン当りの長
さ、ｍは整数、Ｖ0 は電圧の初期値である。上記（４）
式から分散特性は次の（５）式で表される。 β2 ／ω2 ＝（Ｌ・Ｃ＋２Ｌ・Ｃ0 −２Ｍ・Ｃ0 ） ＋２（−ＬＣ0 ＋ＭＣ＋２ＭＣ0 ）cos βｌ−２ＭＣ0 cos βｌ （５） この（５）式の近似式として次の（６）式が得られる。 β／ω≠［｛（Ｌ＋２Ｍ）・Ｃ｝ −｛（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣ｝（βｌ）2 ］1/2 （６） ここで≠は近似を示す記号である。（６）式から、分散
項は（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣに比例することがわかる。
この項が無視できれば、分散特性はなくなり、位相速度
ｕは（６）式から、 ｕ＝ω／β＝１／｛（Ｌ＋２Ｍ）・Ｃ｝1/2 となり、周波数に依存せずに一定になる。従って、分散
項（Ｌ＋２Ｍ）Ｃ0 −ＭＣが小さくなるように進行波型
伝送線路を形成できれば、分散がない良好な進行波型伝
送線路が実現できる。実際に、この分散項を低減するこ
とは非常に大変である。図８に示す近似モデルからわか
るように、各Ｌ、Ｍ、Ｃ、Ｃ0 のパラメータを独自に制
御することができない。例えばＣ0 を大きくするには、
螺旋状導体２４、２７の幅を広げ、隣接間の距離を狭く
すれば、Ｃ0 の値は大きくなるが、Ｃも大きくなり、分
散項が小さくなるかはわからないし、更に特性インピー
ダンスが小さくなってしまう。又は、螺旋状導体２４、
２７の幅を固定して、ピッチを小さくして、同様に隣接
間の距離を狭くすれば、Ｃ0 の値は大きくなるが、Ｌ、
Ｍが大きくなり、位相速度が遅くなり、いずれも再設計
が必要になる。このように、特性インピーダンスの値と
位相速度の値を固定して、分散特性を改善することは、
非常に大変である。
【００２５】本発明に従う進行波型伝送線路は、図２と
図３から分るように、絶縁性基体２３、２６に螺旋状導
体２４、２７を巻き回した構造をもつ。それ故に螺旋状
導体２４、２７の一部分は、図４に示す絶縁性基体２
３、２６の溝３１に配置されている。図２のＢ−Ｂの断
面を示す図９から明らかなように螺旋状導体２４の隣接
間容量Ｃ0 は絶縁性基体２３を介して得られる第１の容
量Ｃ01と絶縁性基体２３とは異なる比誘電率の真空中を
介して得られる第２の容量Ｃ02との合成になる。絶縁性
基体２３を介して得られる第１の容量Ｃ01は絶縁性基体
２３の比誘電率εr に比例する。従って、隣接間容量Ｃ
0 は絶縁性基体２３、２６の比誘電率εrで制御するこ
とが可能である。そこで、本発明では、絶縁性基体２
３、２６の比誘電率εr を制御して分散特性を最適にし
ている。但し、絶縁性基体２３、２６の比誘電率εr が
変化すると、螺旋状導体２４、２７とグランド導体２
５、２８間の容量Ｃも変化し、この容量Ｃに起因して特
性インピーダンスの値も変化する。それ故、分散特性を
最適化するには、特性インピーダンスの値を考慮して隣
接間容量Ｃ0 即ち絶縁性基体２３、２６の比誘電率εr
を制御することが必要になる。
図３から分るように、絶縁性基体２３、２６に螺旋状導
体２４、２７を巻き回した構造をもつ。それ故に螺旋状
導体２４、２７の一部分は、図４に示す絶縁性基体２
３、２６の溝３１に配置されている。図２のＢ−Ｂの断
面を示す図９から明らかなように螺旋状導体２４の隣接
間容量Ｃ0 は絶縁性基体２３を介して得られる第１の容
量Ｃ01と絶縁性基体２３とは異なる比誘電率の真空中を
介して得られる第２の容量Ｃ02との合成になる。絶縁性
基体２３を介して得られる第１の容量Ｃ01は絶縁性基体
２３の比誘電率εr に比例する。従って、隣接間容量Ｃ
0 は絶縁性基体２３、２６の比誘電率εrで制御するこ
とが可能である。そこで、本発明では、絶縁性基体２
３、２６の比誘電率εr を制御して分散特性を最適にし
ている。但し、絶縁性基体２３、２６の比誘電率εr が
変化すると、螺旋状導体２４、２７とグランド導体２
５、２８間の容量Ｃも変化し、この容量Ｃに起因して特
性インピーダンスの値も変化する。それ故、分散特性を
最適化するには、特性インピーダンスの値を考慮して隣
接間容量Ｃ0 即ち絶縁性基体２３、２６の比誘電率εr
を制御することが必要になる。
【００２６】分散特性を最適にするための絶縁性基体２
３、２６の比誘電率εr と特性インピーダンスＺ0 とを
実験で求めたところ、次の結果が得られた。 但し、実験に使用した進行波型偏向装置の加速電圧は
２．５ｋＶ、偏向板ギャップは０．９ｍｍ、偏向体２
１、２２の断面形状の幅は５ｍｍ、高さは４ｍｍ、螺旋
状導体２４、２７のピッチは２．３８ｍｍ、螺旋状導体
２４、２７の幅は１．６ｍｍである。また、絶縁性基体
２３、２６の材料として、例えばεr が３．０の窒化ボ
ロン、εr が４．７のマシナックス（三井鉱山マテリア
ル株式会社のセラミックの商品名）、εr が６．０のマ
セライト（三井鉱山マテリアル株式会社の商品名）、ε
r が７．１のシェーパルＭ（徳山曹達株式会社のセラミ
ックの商品名）、εr が９．０のアルミナ、εr が１
２．０のローテックＴＭ（石原薬品株式会社のセラミッ
クの商品名）等を使用した。
３、２６の比誘電率εr と特性インピーダンスＺ0 とを
実験で求めたところ、次の結果が得られた。 但し、実験に使用した進行波型偏向装置の加速電圧は
２．５ｋＶ、偏向板ギャップは０．９ｍｍ、偏向体２
１、２２の断面形状の幅は５ｍｍ、高さは４ｍｍ、螺旋
状導体２４、２７のピッチは２．３８ｍｍ、螺旋状導体
２４、２７の幅は１．６ｍｍである。また、絶縁性基体
２３、２６の材料として、例えばεr が３．０の窒化ボ
ロン、εr が４．７のマシナックス（三井鉱山マテリア
ル株式会社のセラミックの商品名）、εr が６．０のマ
セライト（三井鉱山マテリアル株式会社の商品名）、ε
r が７．１のシェーパルＭ（徳山曹達株式会社のセラミ
ックの商品名）、εr が９．０のアルミナ、εr が１
２．０のローテックＴＭ（石原薬品株式会社のセラミッ
クの商品名）等を使用した。
【００２７】
【第２の実施例】次に、図１１及び図１２を参照して第
２の実施例の進行波型偏向装置を説明する。但し、図１
１及び図１２において図１〜図９と実質的に同一の部分
には同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実
施例の偏向装置は、第１の実施例の偏向装置に絶縁性の
被覆体４１、４２を付加した他は第１の実施例と実質的
に同一に構成されている。絶縁性被覆体４１、４２は第
１及び第２の偏向体２１、２２の側面を覆うように配置
され、螺旋状導体２４、２７に隣接配置されている。従
って、図１２に説明的に示すように螺旋状導体２４の隣
接間容量Ｃ0 は内側の絶縁性基体２３を介して得られる
第１の容量Ｃ01′と外側の絶縁性被覆体４１、４２を介
して得られる第２の容量Ｃ02′との合成になる。外側の
絶縁性被覆体４１、４２の比誘電率も材料の選択によっ
て調整可能であるので、分散特性を最適にするための隣
接間容量Ｃ0 ＝Ｃ01′＋Ｃ02′を内側の絶縁性基体２
３、２６と外側の絶縁性被覆体４１、４２との両方の比
誘電率で調整することができ、設計の自由度が大きくな
る。
２の実施例の進行波型偏向装置を説明する。但し、図１
１及び図１２において図１〜図９と実質的に同一の部分
には同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実
施例の偏向装置は、第１の実施例の偏向装置に絶縁性の
被覆体４１、４２を付加した他は第１の実施例と実質的
に同一に構成されている。絶縁性被覆体４１、４２は第
１及び第２の偏向体２１、２２の側面を覆うように配置
され、螺旋状導体２４、２７に隣接配置されている。従
って、図１２に説明的に示すように螺旋状導体２４の隣
接間容量Ｃ0 は内側の絶縁性基体２３を介して得られる
第１の容量Ｃ01′と外側の絶縁性被覆体４１、４２を介
して得られる第２の容量Ｃ02′との合成になる。外側の
絶縁性被覆体４１、４２の比誘電率も材料の選択によっ
て調整可能であるので、分散特性を最適にするための隣
接間容量Ｃ0 ＝Ｃ01′＋Ｃ02′を内側の絶縁性基体２
３、２６と外側の絶縁性被覆体４１、４２との両方の比
誘電率で調整することができ、設計の自由度が大きくな
る。
【００２８】この第２の実施例は、第１の実施例と同様
に進行波型伝送線路の分散特性を改善して進行波型偏向
装置の広帯域化を図ることができるという効果を有する
他に、外側の絶縁性被覆体４１、４２の助けを借りて分
散特性の最適化を容易に達成できるという効果を有す
る。
に進行波型伝送線路の分散特性を改善して進行波型偏向
装置の広帯域化を図ることができるという効果を有する
他に、外側の絶縁性被覆体４１、４２の助けを借りて分
散特性の最適化を容易に達成できるという効果を有す
る。
【００２９】
【変形例】本発明は、上述の実施例に限定されるもので
なく、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図１１において、螺旋状導体２４、２７のビー
ム通路２０に対向する部分以外の全てを覆うように絶縁
性被覆体４１、４２を設けることができる。また、絶縁
性被覆体４１、４２を第１の偏向体２１の上面、第２の
偏向体２２の下面のみに設けることができる。 （２） 絶縁性基体２３、２６の隣接間容量Ｃ0 に対す
る関与の程度を調整するために溝３１の深さを調整する
ことができる。
なく、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図１１において、螺旋状導体２４、２７のビー
ム通路２０に対向する部分以外の全てを覆うように絶縁
性被覆体４１、４２を設けることができる。また、絶縁
性被覆体４１、４２を第１の偏向体２１の上面、第２の
偏向体２２の下面のみに設けることができる。 （２） 絶縁性基体２３、２６の隣接間容量Ｃ0 に対す
る関与の程度を調整するために溝３１の深さを調整する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の偏向装置を示す平面図
である。
である。
【図２】図１の偏向装置のＡ−Ａ線の拡大断面図であ
る。
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】グランド導体の平面図である。
【図６】グランド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】進行波型伝送線路の近似モデルである。
【図９】図２のＢ−Ｂ線を示す断面図である。
【図１０】パルス応答波形のシミュレーション結果を示
す図である。
す図である。
【図１１】第２の実施例の偏向装置の断面図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ線を示す断面図である。
２１、２２ 第１及び第２の偏向体 ２３、２６ 絶縁性基体 ２４、２７ 螺旋状導体 ２５、２８ グランド導体
Claims (3)
- 【請求項１】 電子ビームの通路を挟んで対向配置され
た第１及び第２の偏向体から成り、 前記第１及び第２の偏向体が、前記電子ビームの進行方
向に延びている絶縁性基体と、前記絶縁性基体に巻き回
された螺旋状導体と、前記螺旋状導体の内側に配置され
且つ前記絶縁性基体と同一方向に延びているグランド導
体とをそれぞれ備え、 前記絶縁性基体の比誘電率が、進行波型伝送線路の分散
特性を最適にするように決定されていることを特徴とす
る進行波型偏向装置。 - 【請求項２】 前記進行波型伝送線路の特性インピーダ
ンスＺ0 と前記絶縁性基体の比誘電率εr との関係が、
前記特性インピーダンスが８０Ω〜１２０Ωの範囲の時
には前記比誘電率が９〜１４、前記特性インピーダンス
が１２０Ωよりも大きく且つ１４０Ω以下の範囲の時に
は前記比誘電率が５〜１０、前記特性インピーダンスが
１４０Ωよりも大きく且つ１６０Ω以下の範囲の時には
前記比誘電率が４〜６となるように決定されていること
を特徴とする請求項１記載の進行波型偏向装置。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の偏向体の前記電子ビ
ーム通路に対向する面を除いた外周面の少なくとも一部
に絶縁性被覆体が設けられていることを特徴とする請求
項１又は２記載の進行波型偏向装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9287735A JPH11111191A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 進行波型偏向装置 |
| US09/162,939 US6184615B1 (en) | 1997-10-03 | 1998-09-29 | Traveling wave deflection system having helical conductors coiled on insulating cores of a specifiable specific dielectric constant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9287735A JPH11111191A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 進行波型偏向装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111191A true JPH11111191A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17721088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9287735A Pending JPH11111191A (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | 進行波型偏向装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6184615B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11111191A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7675226B2 (en) * | 2007-04-17 | 2010-03-09 | General Electric Company | High-frequency, high-voltage electron switch |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4093891A (en) * | 1976-12-10 | 1978-06-06 | Tektronix, Inc. | Traveling wave deflector for electron beams |
| JPS5710539A (en) | 1980-06-23 | 1982-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Bidirectional signal transmitter of distribution line carrier system |
| US5038075A (en) | 1988-10-28 | 1991-08-06 | Iwatsu Electric Co., Ltd. | Traveling-wave deflection system in a cathode-ray tube with conducting core on helical conductor. |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP9287735A patent/JPH11111191A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-29 US US09/162,939 patent/US6184615B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6184615B1 (en) | 2001-02-06 |
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