JPS62223944A - 交叉電磁界増幅管 - Google Patents
交叉電磁界増幅管Info
- Publication number
- JPS62223944A JPS62223944A JP6783686A JP6783686A JPS62223944A JP S62223944 A JPS62223944 A JP S62223944A JP 6783686 A JP6783686 A JP 6783686A JP 6783686 A JP6783686 A JP 6783686A JP S62223944 A JPS62223944 A JP S62223944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- opening
- high frequency
- microwaves
- electron flow
- Prior art date
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- Granted
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- Microwave Tubes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
１１ユ９モ」朶！
本発明は交叉電磁界を利用してマイクロ波の増幅を行う
、いわゆる交叉電磁界増幅管に関するものである。
、いわゆる交叉電磁界増幅管に関するものである。
従来の技術
いわゆる交叉電磁界増幅管（Ｃｒｏｓｓｅｄ Ｆｉｌｅ
ｄＡｍｐｌｉｆｉｅｒ 、以下ＣＦＡと記す）は、その
構造においても動作においても、マグネトロン発振管と
と極めて似通った点が見受けられる。しかしながら、マ
グネトロンとＣＦＡの重要な相違のひとつとして、マグ
ネトロンにおける高周波回路である共振器系が閉鎖回路
であるのに対して、ＣＦＡにおける高周波回路である低
速波回路は閉じておらず、その高周波回路の両端にはマ
イクロ波人力およびマイクロ波出力の伝送線路がそれぞ
れ接続されていることが挙げられる。
ｄＡｍｐｌｉｆｉｅｒ 、以下ＣＦＡと記す）は、その
構造においても動作においても、マグネトロン発振管と
と極めて似通った点が見受けられる。しかしながら、マ
グネトロンとＣＦＡの重要な相違のひとつとして、マグ
ネトロンにおける高周波回路である共振器系が閉鎖回路
であるのに対して、ＣＦＡにおける高周波回路である低
速波回路は閉じておらず、その高周波回路の両端にはマ
イクロ波人力およびマイクロ波出力の伝送線路がそれぞ
れ接続されていることが挙げられる。
また、高周波回路内における磁界の形成においても、Ｃ
ＦＡとマグネトロンには類似点があり、陽極電圧の印加
力法も、マグネトロン発振管における場合と同様であり
、また、その形状から車輪のスポークに陥えて呼ばれる
電子雲のスポークが、カソードと低速波回路の間の相互
作用空間を、低速波回路上のマイクロ波の位相速度とほ
ぼ同期して回転するように構成されている。これにより
、電子の持つポテンシャルエネルギを、人力されたマイ
クロ波に付与して人力マイクロ波の増幅を行うものであ
る。
ＦＡとマグネトロンには類似点があり、陽極電圧の印加
力法も、マグネトロン発振管における場合と同様であり
、また、その形状から車輪のスポークに陥えて呼ばれる
電子雲のスポークが、カソードと低速波回路の間の相互
作用空間を、低速波回路上のマイクロ波の位相速度とほ
ぼ同期して回転するように構成されている。これにより
、電子の持つポテンシャルエネルギを、人力されたマイ
クロ波に付与して人力マイクロ波の増幅を行うものであ
る。
現在、実用に供されている大部分のＣＦＡにおいては、
前述したように高周波回路である低速波回路は閉じてお
らず、非帰還性である。しかしながら、マイクロ波との
相互作用を終えた電子流は、低速波回路に捕集されるか
あるいはカソードに再突入してこれに捕集されない限り
、再び低速波回路入力端側の相互作用空間に帰還し、マ
イクロ波と再度相互作用を行なう。
前述したように高周波回路である低速波回路は閉じてお
らず、非帰還性である。しかしながら、マイクロ波との
相互作用を終えた電子流は、低速波回路に捕集されるか
あるいはカソードに再突入してこれに捕集されない限り
、再び低速波回路入力端側の相互作用空間に帰還し、マ
イクロ波と再度相互作用を行なう。
この電子流の帰還は、一方では電子のエネルギをマイク
ロ波のエネルギへ変換する効率を高める効果があるが、
帰還ループの利得が高く且つ特定の位相条件が成立した
場合、所定周波数以外のマイクロ波発振が生じる。
ロ波のエネルギへ変換する効率を高める効果があるが、
帰還ループの利得が高く且つ特定の位相条件が成立した
場合、所定周波数以外のマイクロ波発振が生じる。
即ち、高周波回路内の電子雲のスポークが低速波回路の
出力端側から入力端側に移動する際に、電子流が集群さ
れており、その中にマイクロ波周波数帯の変調信号成分
があると、それによってマイクロ波発振が引き起こされ
る。
出力端側から入力端側に移動する際に、電子流が集群さ
れており、その中にマイクロ波周波数帯の変調信号成分
があると、それによってマイクロ波発振が引き起こされ
る。
これを回避するために、低速波回路の出力端から入力端
までの間に回路分離器（ドリフト空間）を設けて、この
発振を抑制するような構造を備えたＣＦＡが既に提案さ
れている。
までの間に回路分離器（ドリフト空間）を設けて、この
発振を抑制するような構造を備えたＣＦＡが既に提案さ
れている。
これは、回路分離器の部分において、集群した電子流の
各電子が空間電荷力によって相互に反撥し合い、その結
果電子流が離群するという現象を利用して、マイクロ波
周波数帯の変調信号成分を減衰せしめ、電子流のマイク
ロ波帰還量を減少しようというものである。
各電子が空間電荷力によって相互に反撥し合い、その結
果電子流が離群するという現象を利用して、マイクロ波
周波数帯の変調信号成分を減衰せしめ、電子流のマイク
ロ波帰還量を減少しようというものである。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上述の如き構造を以ってしても、電子流
の離群は完全ではなく、殊にＣＦＡが利得が高いもので
ある場合には、不要な発振を抑制することができなかっ
た。
の離群は完全ではなく、殊にＣＦＡが利得が高いもので
ある場合には、不要な発振を抑制することができなかっ
た。
即ち、このような電子流還流型のＣＦＡは、一方では電
子の持つポテンシャルエネルギのマイクロ波エネルギへ
の変換効率が高いという長所があるが、他方では前述の
ようにＣＦＡの所定周波数以外の周波数での不要マイク
ロ波発振を引き起し易いという問題がある。
子の持つポテンシャルエネルギのマイクロ波エネルギへ
の変換効率が高いという長所があるが、他方では前述の
ようにＣＦＡの所定周波数以外の周波数での不要マイク
ロ波発振を引き起し易いという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、高い変換効率と発振周波数の安定を両立したＣＦＡ
を実現することにある。
し、高い変換効率と発振周波数の安定を両立したＣＦＡ
を実現することにある。
問題点を解決するための手段
従来のＣＦＡにおける回路分離器は、物理的に低速波回
路を分離するのみで、不要発振を発生させる高周波成分
を解消するような構成ではなかった。そこで、本発明者
は、不要発振の原因となる高周波エネルギを回路外へ放
散する機構を設けることにより不要発振を排除し得ると
考え、研究・検討を重ねた結果、本発明を達成したもの
である。
路を分離するのみで、不要発振を発生させる高周波成分
を解消するような構成ではなかった。そこで、本発明者
は、不要発振の原因となる高周波エネルギを回路外へ放
散する機構を設けることにより不要発振を排除し得ると
考え、研究・検討を重ねた結果、本発明を達成したもの
である。
即ち、本発明に従い、電子流を発生する手段と、該電子
流によりマイクロ波に累加的相互作用を生ぜしめる低速
波回路と、該低速波回路の出力端から入力端に至る間に
位置する回路分離器とを備える交叉電磁界増幅管であっ
て、更に、前記回路分離器の電子流側の面に開口する開
口部と、該開口部内で発生したマイクロ波を受信するア
ンテナと、該アンテナに受信されたマイクロ波を導く同
軸線と、該同軸線の終端に形成された高周波終端器とを
備えることを特徴とする上記交叉電磁界増幅管が提供さ
れる。
流によりマイクロ波に累加的相互作用を生ぜしめる低速
波回路と、該低速波回路の出力端から入力端に至る間に
位置する回路分離器とを備える交叉電磁界増幅管であっ
て、更に、前記回路分離器の電子流側の面に開口する開
口部と、該開口部内で発生したマイクロ波を受信するア
ンテナと、該アンテナに受信されたマイクロ波を導く同
軸線と、該同軸線の終端に形成された高周波終端器とを
備えることを特徴とする上記交叉電磁界増幅管が提供さ
れる。
作用
本発明に従うＣＦＡは、回路分離器の電子流側の端面に
開口した開口部と、該開口部内にアンテナを備えており
、このアンテナは同軸線によって終端器に接続されてい
る。従って、共振器に捕捉された高周波エネルギーは、
このアンテナを介して高周波終端器に導かれて熱エネル
ギとして放散される。
開口した開口部と、該開口部内にアンテナを備えており
、このアンテナは同軸線によって終端器に接続されてい
る。従って、共振器に捕捉された高周波エネルギーは、
このアンテナを介して高周波終端器に導かれて熱エネル
ギとして放散される。
かくして、本発明に従うＣＦＡは、その回路内における
不要発振の原因となる高周波成分を略完全に減衰するこ
とができる。
不要発振の原因となる高周波成分を略完全に減衰するこ
とができる。
尚、共振器としては、マグネトロン型のものが好適に利
用できる。
用できる。
実施例
以下、添付の図面を参照して本発明についてより具体的
に説明するが、以下に示されるものは本発明の一実施例
にすぎず、本発明の技術的範囲を何等限定するものでは
ない。
に説明するが、以下に示されるものは本発明の一実施例
にすぎず、本発明の技術的範囲を何等限定するものでは
ない。
第１図は、本発明に従うＣＦＡの一実施例を、ＣＦＡＯ
軸に直交する平面で切った断面図にて概略的に示したも
のである。
軸に直交する平面で切った断面図にて概略的に示したも
のである。
第１図に示したＣＦＡは、金属外囲器２１、人力ウィン
ドウ２２、出力ウィンドウ２３によってその内部が真空
に保たれる構造となっており、マイクロ波線路２４およ
び２５は、ＣＦＡの入出力マイクロ波線路であり、これ
らの線路に装置の伝送線路が接続される。
ドウ２２、出力ウィンドウ２３によってその内部が真空
に保たれる構造となっており、マイクロ波線路２４およ
び２５は、ＣＦＡの入出力マイクロ波線路であり、これ
らの線路に装置の伝送線路が接続される。
このＣＦＡの中心にあるのは、中空金属より成る円柱状
の陰極１１であり、電子流は陰極からの２次電子放出に
よって発生される。ただし、この陰極１１は、内部のヒ
ータによって加熱される熱電子エミッタ等、高出力管に
おいて通常使用される陰極構造をいずれも利用できる。
の陰極１１であり、電子流は陰極からの２次電子放出に
よって発生される。ただし、この陰極１１は、内部のヒ
ータによって加熱される熱電子エミッタ等、高出力管に
おいて通常使用される陰極構造をいずれも利用できる。
陰極１１から等間隔で同心状に陰極１１を包囲するよう
に低速波回路１２が配置されており、第３図にその展開
図を示すように、折れ曲ったマイクロ波伝送線で形成さ
れている。尚、この低速波回路の構造についても、従来
利用されている各種の構造を適用できる。
に低速波回路１２が配置されており、第３図にその展開
図を示すように、折れ曲ったマイクロ波伝送線で形成さ
れている。尚、この低速波回路の構造についても、従来
利用されている各種の構造を適用できる。
また、このＣＦＡは、その入力端１３と出力端１４との
間に回路分離器１５を備えている。この回路分離器１５
は、実際には、金属外囲器から内側へ突出したものであ
り、低速波回路の終端を形成しつつ、電子流のみを透過
するように形成されている。
間に回路分離器１５を備えている。この回路分離器１５
は、実際には、金属外囲器から内側へ突出したものであ
り、低速波回路の終端を形成しつつ、電子流のみを透過
するように形成されている。
更に、このＣＦＡは、第２図にその軸側から見た様子を
示すように、その回路分＃１器Ｉ５の内側の端面に開口
する開口部１６が設けられ、この開口部１６内にはアン
テナ１７の受信端が位置しており、また更にこのアンテ
ナ１７は同軸線１８によってＣＦＡの外部に備えられた
高周波終端器１９に接続されている。
示すように、その回路分＃１器Ｉ５の内側の端面に開口
する開口部１６が設けられ、この開口部１６内にはアン
テナ１７の受信端が位置しており、また更にこのアンテ
ナ１７は同軸線１８によってＣＦＡの外部に備えられた
高周波終端器１９に接続されている。
人力マイクロ波として外部から低速波回路の入力端１３
よりＣＦＰに人力されるマイクロ波は、低速波回路上を
略々光速度で伝播する。このとき、低速波回路の円周方
向く第１図および第３図に実線矢印で示した）の伝播速
度は陰極１１から放出されて形成された電子流Ｅの円周
方向く第１図破線矢印）の回転速度とほぼ一致する。
よりＣＦＰに人力されるマイクロ波は、低速波回路上を
略々光速度で伝播する。このとき、低速波回路の円周方
向く第１図および第３図に実線矢印で示した）の伝播速
度は陰極１１から放出されて形成された電子流Ｅの円周
方向く第１図破線矢印）の回転速度とほぼ一致する。
かくして、電子と人力マイクロ波との間のエネルギの授
受が可能となり、マイクロ波が低速波回路１２上を出力
端１４に向かって進行する間に電子流の持つポテンシャ
ルエネルギの大部分がマイクロ波に与えられＣＦＡの増
幅作用が行なわれる。
受が可能となり、マイクロ波が低速波回路１２上を出力
端１４に向かって進行する間に電子流の持つポテンシャ
ルエネルギの大部分がマイクロ波に与えられＣＦＡの増
幅作用が行なわれる。
低速波回路の出力端１４でマイクロ波との相互作用を終
えた電子流Ｅは、低速波回路の入出力端間に設けられた
回路分離器１５と陰極１１との間の空間を通って再び低
速波回路の入力端１３と陰極１１との間の相互作用空間
に還流し、ＣＦＡの増幅作用に寄与する。
えた電子流Ｅは、低速波回路の入出力端間に設けられた
回路分離器１５と陰極１１との間の空間を通って再び低
速波回路の入力端１３と陰極１１との間の相互作用空間
に還流し、ＣＦＡの増幅作用に寄与する。
回路分離器１５は、回路分離器１５と陰極１１との間が
高周波的に無電界であることを利用して電子流の離群を
生ぜしめ、不要マイクロ波成分を減衰させる。
高周波的に無電界であることを利用して電子流の離群を
生ぜしめ、不要マイクロ波成分を減衰させる。
更に、本発明に従うＣＦＡでは、還流電子流の中に含ま
れるマイクロ波帯の変調信号成分により、第２図に示し
た回路分離器１５の内側面に設けた開口部部において、
′ｆＪＪ２図に矢印を以って示すような方向の高周波電
界が発生してマイクロ波エネルギが励起される。
れるマイクロ波帯の変調信号成分により、第２図に示し
た回路分離器１５の内側面に設けた開口部部において、
′ｆＪＪ２図に矢印を以って示すような方向の高周波電
界が発生してマイクロ波エネルギが励起される。
このマイクロ波エネルギは、開口９１６内に位置したア
ンテナ１７および同軸線路１８を介して、ＣＦＡのマイ
クロ波相互作用空間域外に位置する高周波終端器１９に
導かれて熱エネルギに変換して放散される。
ンテナ１７および同軸線路１８を介して、ＣＦＡのマイ
クロ波相互作用空間域外に位置する高周波終端器１９に
導かれて熱エネルギに変換して放散される。
発明の効果
以上詳述したように、本発明に従うＣＦＡは、還流電子
流の中に含まれる不要マイクロ波エネルギをＣＦＡの外
部に取り出し、熱エネルギに変換して減衰することによ
り、従来の回路分離器のみを備えたＣＦＡに比較して、
不要マイクロ波の発振が確実に抑制される。かくして、
本発明により、ＣＦＡの動作安定性は飛躍的に向上する
。
流の中に含まれる不要マイクロ波エネルギをＣＦＡの外
部に取り出し、熱エネルギに変換して減衰することによ
り、従来の回路分離器のみを備えたＣＦＡに比較して、
不要マイクロ波の発振が確実に抑制される。かくして、
本発明により、ＣＦＡの動作安定性は飛躍的に向上する
。
第１図は、本発明に従うＣＦＡをの構成を概略的に示す
ものであり、ＣＦＡＯ軸に直行する平面で切った断面図
であり、 第２図は、第１図に示されたＣＦＡの軸側から回路分離
器内面を見た図であり、 第３図は、第１図に示されたＣＦＡの軸から見た低速波
回路の一部を展開して示した図である。 〔主な参照番号〕 １１・・陰極、 １２・・低速波回路、１３・・
入射端、 １４・・出射端、１５・・回路分離器、
１６・・開口部、１７・・アンテナ、 １８・・同
軸線、１９・・高周波終端器 ２１・・金属製外囲器、 ２２・・人力ウィンドウ、 ２３・・出力ウィンドウ、 ２４．２５・・・マイクロ波線路 第１図 １１・・・陰＠１２・・・・低速波回路１３・・・・入
射端 １４・・・・出ｎ１１５・・・・回
路分離器 １．６・・・・開口部１７’−８，
アンテナ １８・・・・同軸線１９・・・・
高周波終端器 ２１・・・・金属外囲器２２・・・
・入力ウィンドウ ２３・・・・出力ライ〉
ドウ２４．２５・・・・マイクロ２１．繕ｌ各第２図 １５・・・・回路分離器 １６・・・・開口部 １７・・・・アンテナ
ものであり、ＣＦＡＯ軸に直行する平面で切った断面図
であり、 第２図は、第１図に示されたＣＦＡの軸側から回路分離
器内面を見た図であり、 第３図は、第１図に示されたＣＦＡの軸から見た低速波
回路の一部を展開して示した図である。 〔主な参照番号〕 １１・・陰極、 １２・・低速波回路、１３・・
入射端、 １４・・出射端、１５・・回路分離器、
１６・・開口部、１７・・アンテナ、 １８・・同
軸線、１９・・高周波終端器 ２１・・金属製外囲器、 ２２・・人力ウィンドウ、 ２３・・出力ウィンドウ、 ２４．２５・・・マイクロ波線路 第１図 １１・・・陰＠１２・・・・低速波回路１３・・・・入
射端 １４・・・・出ｎ１１５・・・・回
路分離器 １．６・・・・開口部１７’−８，
アンテナ １８・・・・同軸線１９・・・・
高周波終端器 ２１・・・・金属外囲器２２・・・
・入力ウィンドウ ２３・・・・出力ライ〉
ドウ２４．２５・・・・マイクロ２１．繕ｌ各第２図 １５・・・・回路分離器 １６・・・・開口部 １７・・・・アンテナ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電子流を発生する手段と、該電子流によりマイクロ波に
累加的相互作用を生ぜしめる低速波回路と、該低速波回
路の出力端から入力端に至る間に位置する回路分離器と
を備える交叉電磁界増幅管であって、 更に、前記回路分離器の電子流側の端面に開口する開口
部と、該開口部内で発生したマイクロ波を受信するアン
テナと、該アンテナに受信されたマイクロ波を導く同軸
線と、該同軸線の終端に形成された高周波終端器とを備
えることを特徴とする上記交叉電磁界増幅管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6783686A JPS62223944A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 交叉電磁界増幅管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6783686A JPS62223944A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 交叉電磁界増幅管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62223944A true JPS62223944A (ja) | 1987-10-01 |
| JPH0568819B2 JPH0568819B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=13356427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6783686A Granted JPS62223944A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 交叉電磁界増幅管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62223944A (ja) |
-
1986
- 1986-03-25 JP JP6783686A patent/JPS62223944A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0568819B2 (ja) | 1993-09-29 |
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