JP2001319585A - 磁電管 - Google Patents
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- Microwave Tubes (AREA)
- Weting (AREA)
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Abstract
有し、所望の発振器モードからエネルギを第1の同軸導
波管モードとして、そして、所望しない発振器モードか
らのエネルギを第2の円筒導波管モードとして送る。前
記円筒導波管モードのエネルギは、同軸ライン15の溝
17,18により遮断され、材料19により吸収され
る。これはモードを分離させる。好ましくは、出力は磁
電管の軸から取られ、所望の発振器はπ−1モードであ
る。
Description
詳細には、高出力レベルで作動する磁電管に関するが、
これに限定されるものではない。
筒カソードはアノード構造により囲まれており、アノー
ド構造は、通常、内面から内側に延びる複数のアノード
のベーンを支持する伝導シリンダを備えている。動作の
間、磁界が円筒構造の縦軸に平行な方向に加えられ、カ
ソードとアノードの間の電界と共に、カソードにより放
射された電子に作用し、共鳴を発生させると共にRFエ
ネルギーを発生させる。磁電管は、カソードのベーンに
より規定された空洞の間での結合により幾つかの振動モ
ードを支持することができ、出力周波数及び電力に変化
を与える。磁電管を特定の動作モードに強いるために使
用される1つの技術は、ストラップするものである。通
常、必要とされるモードであるπモードの動作を得ると
共に維持するため、代わりのアノードのベーンがストラ
ップにより一緒に接続される。通常、2つのストラップ
はアノードの各端部又は別の配列で配置され、例えば、
アノードの一端部に3個のストラップがあり、他端部に
なくてもよい。
チでは、磁電管は、π−1モードの周波数がカットオフ
以下となるように設計されている。磁電管は非常に早く
カットオフレベルとなり、所望しないモードで発生した
不十分な電力があり、そうでなければ、主に所望したモ
ードからの電力損失となるであろうかなりの振動を生み
出すようになっている。
管では、ストラップの使用にも拘らず、所望のπモード
及び所望しないπ−1モードでも振動が同時に起こり、
周波数が不安定となり、電力がπモードからπ−1モー
ドへ損失されることがある。
又はそれ以上の高電力レベルで作動する磁電管、及び要
求のモード分離を達成するのが困難な長いアノードを有
する磁電管に適用可能である。本発明はまた、これらの
特徴を有しない他の磁電管にも都合よく使用可能であ
る。
回りでカソードと同軸に配置されたアノードと、1つの
振動モードでエネルギーを受取ると共に同軸導波管モー
ドとしてそれを送り、別の振動モードでエネルギーを受
取ると共に円筒導波管モードとして送るように構成され
た同軸ラインを含む出力手段と、少なくとも円筒導波管
モードでエネルギーの前方への伝達を減少させる手段と
を備えた磁電管を提供する。
ーに加えて所望しない発振器モードのエネルギーを共鳴
空洞から取り除かせ、その後に、所望のモードのエネル
ギーから分離させる。したがって、磁電管内の所望しな
い発振モードの電力は減少され、所望のモードでの操作
を向上させるのに役立ち、周波数の安定性及び電力出力
を改善する。特に、本発明は、アノードが長い場合、例
えば、アノードが、λが作動波長である半波長以上の軸
方向長さを有する場合、有利に適用される。そのような
長いアノードにとって、アノードの端部での伝統的なス
トラップは要求されたモード分割を維持するのに効果が
ないことがある。さらに、長いアノードが高電力レベル
を達成させるので、本発明がない場合には、かなりの量
のエネルギーが所望しない発振器モードに存在し、所望
のモードの電力出力を減少させるであろう。
用されてもよく、例えば、アノードはベーンタイプであ
る必要はない。
合される。これは対称出力を与える。1つの配列では、
円筒状の壁はアノードの端部に配置され、指状のものが
壁と代わりのアノードのベーンの間に広く、πモードを
引き出させる。
バイアを通る少なくとも1つの軸方向に長い溝を有し、
円筒の導波管モードのエネルギーは同軸ラインから結合
されている。同軸の導波管モードでは、電圧は放射状で
あり、電流は軸方向に進み、円筒の導波管モードでは、
電流は周辺にある。したがって、軸方向に長い溝の使用
は、同軸の導波管モードにおいて電力伝達と干渉しない
が、円筒の導波管モードの電流を遮るであろう。好都合
にも、放射線吸収材料は前記少なくとも1つの溝に配置
され、溝により放射されたエネルギーを吸収する。1つ
の溝だけが供給されてもよいが、外部導体の回りに等距
離で配置されていると共に軸に沿って同一位置に配置さ
れた4つが特に良好な性能を与えることが分かった。1
つの実施例では、吸収材料は炭素を含浸した有孔アルミ
ナである。長い溝はより大きいエネルギー吸収を与える
傾向があり、大量の吸収材料はより大きな吸収性能を与
えるために使用されてもよい。
モードであり、前記別の発振器モードはπ−1モードで
ある。また、同軸の導波管モードはTEMモードであ
り、円筒導波管モードはTE11であることが望ましい。
同軸ラインの寸法はそれがこれらの導波管モードの両方
を支持するように選択される。TE11モードにとって、
カットオフ波長は、πに内部導体の直径と外部導体の内
径とを掛けたものに等しく、カットオフ波長は自由空間
波長に等しいか又はそれ以上である。
からエネルギーを反射し、共鳴空洞の方に戻る出力手段
に少なくとも1つの軸方向に長い反射溝を含んでいる。
したがって、円筒導波管モードのエネルギーは共鳴空洞
に戻って結合されている。反射溝は、電流が軸方向に流
れるTEMモードで送信される時にπモードに影響を及
ぼさない。しかし、π−1モードは、反射溝又は溝によ
り影響を及ぼされる周辺電流を有するTE11モードの同
軸ラインに結合する。溝の長さ及び位置を適当に選択す
ることにより、幾つかのTE11モードは、溝の結合構造
により決定される相及び大きさで同軸ラインに沿った逆
方向に反射され、アノードでのπ−1モードへのその結
合を増加させる。これはπ−1モードの負荷を増加さ
せ、磁電管の動作をより安定させ、広範囲の入力条件上
でそれを動作させ、出力及び入力条件をより許容させ
る。
内部導体又は両方にあってもよい。溝は同軸ラインの内
部導体にあり、1つの好適な配列では、溝は内部導体を
通って長く、すなわち、それは1表面から他の表面に延
びている。好都合にも、内部導体には両方がそこから延
びて遮る2つの反射溝がある。1つの実施例では、反射
溝又は溝は、一部分又は全体が共鳴空洞とアノードに最
も近い同軸ラインの端部の間の領域に位置するように配
置されてもよい。
ギーを送るように配列された導波管を備えていてもよ
い。同軸ラインは、別のタイプの終端が適当であるが、
Tプローブで終わってもよい。
アノードの方へ戻る導波管から反射されたエネルギーの
同軸ラインに沿った伝送を少なくとも減少させる不連続
点を備えている。したがって、同軸ラインはその長さに
沿って必要な大きさにされ、同軸及び円筒両方の導波管
モードを支持するが、その寸法は終端で変化し、円筒の
導波管モードにおいて反対方向のエネルギーの伝達を遮
るようになっている。
ンは、TEM及びTE11モードの両方が、例えば、共存
できるように設計されている。同軸ラインから導波管へ
の遷移が完全でない場合、幾つかのTEM電力は遷移に
より反射され、遷移の非対称形状のため、TE11モード
へ変換され、反対方向に送られ、同軸ラインに沿って磁
電管のアノードの方へ戻る。エネルギー吸収材料が配列
され、円筒のモードで電力を遮る磁電管では、反射され
た出力電力はまた減衰材料に吸収されるかもしれず、材
料を加熱させると共に磁電管の全体効率を減少させる。
しかし、不連続点の包含は、それが不連続点で再度反射
し、前方方向の出力に沿って伝達される時、円筒のモー
ドの電力を防止し、同軸ラインに沿って反対方向に伝達
される。好ましくは、不連続点は放射エネルギー吸収材
料と遷移の間に配置されている。したがって、吸収材料
は、ガスを放出し、磁電管の寿命を潜在的に破壊又は減
少するような程度まで、磁電管の出力電力により加熱さ
れるのを防止される。
ば、X帯域のライナック磁電管を使用するのに好都合で
ある。
付した図面に関連した例示の方法により行われてもよ
い。
X−Xに沿って配列された円筒のアノード2により軸回
りに囲まれたカソード1を備えている。アノード2はベ
ーンタイプであり、複数の内側に突出するベーンを有
し、そのうちの2つ3及び4は共鳴空洞を形成する。ス
トラップ5はモード分割及び安定性を向上させるために
備えられ、この特定の実施例では、ストラップがアノー
ドの端部でのみ供給される伝統的な配列よりむしろ共同
係属の出願 GB9930109.5に説明された配列にしたがって
アノードの軸に沿って分配される。
ー6と接触し、電気接続は軸X−Xと整列されたヒータ
ー導線7を介してなされる。要求されたカソード電位は
ヒーター導線7を囲む管8を介して加えられる。
ノード2の間の領域の軸方向の磁界を作るように配列さ
れている。
の底部から軸方向に結合されている。代わりのアノード
のベーンは指状のものを介して板13に接続され、指状
のものうちの2つ11及び12が図示されている。板1
3は導体部材に接続され、同軸出力ライン15の内部導
体14を形成する伝導部材に接続されている。同軸ライ
ンの外部導体16は、極片10の1つの凹部に配置され
た銅部材により規定されている。外部導体16は4つの
等距離の溝を有し、そのうちの2つ17及び18が示さ
れており、外部導体16を通って延びている。放射エネ
ルギー吸収材料の円筒の減衰器19は、この場合には、
炭素を含浸したアルミナであるが、外部導体16を囲ん
でいる。同軸ライン15の端部は矩形の導波管21に突
出するTプローブ20で終わる。
空洞で発生され、エネルギーはπ及びπ−1の発振モー
ドで発生される。πモードでのエネルギーは指状のもの
11及び12を介して同軸出力ライン15に結合され、
同軸ライン15はπモードのエネルギーがTEMの同軸
導波管モードにおいてそれに沿って送られるような寸法
を有している。同軸ライン15は、それが円筒の導波管
モードのπ発振器モード、TE11の導波管モードからエ
ネルギーを支持及び伝達することできるような大きさに
なっている。図3はTEMモードを示しており、電流の
方向は破線で示され、電界の方向は実線で示されてい
る。図4は、TE11モードの電流及び電界を示してい
る。TEMモードにおいて見られるように、電流は軸方
向に進み、したがって、TEMモードでの同軸ライン1
5に沿ったエネルギーの伝達が外部導体16の軸方向に
長い溝17及び18の存在により影響されない。これと
は対照的に、TE11の電流は周辺方向で内部及び外部導
体に進む。周辺電流は溝17及び18により遮られ、そ
こに結合されると共に吸収材料19の方に放射されたエ
ネルギーを生じさせる。この機構により、エネルギーは
TEM及びTE11モードの両方で同軸ラインに沿って伝
達されるが、TE11モードのエネルギーは吸収され、伝
達量が減少されるか又はそれが完全に減衰されるように
なっている。したがって、プローブ20により導波管2
1に結合されたエネルギーは、実質的に、πモードの発
振で発生されたものだけである。出力エネルギーは導波
管21に沿った矢印により示された方向に伝達される。
ドのエネルギーを発生させ、アノード2の方に反対方向
の同軸ライン15に沿って反射及び再度伝達され、反射
によりTE11モードに変換される。不連続点22は、こ
の場合には内部導体及び外部導体の両方の直径の削減を
含み、TE11のエネルギーに変換されるTEMモードの
エネルギーが不連続点22を超えて進むことができない
ことを保証する。したがって、それは吸収材料19に衝
突せず、それが吸収しなければならないエネルギーに加
える。
され、一方の表面から他方の表面へ導体14の直径を横
切って延びる2つの溝23及び24をも備えている。こ
れらの溝23及び24はTE11モードのエネルギーを反
射し、TEMモードのエネルギーは、このモードの電流
方向が軸方向であるから、反射されない。したがって、
幾つかのTE11エネルギーは溝23及び24から共鳴空
洞の方へ戻って反射され、π−1モードのモード負荷を
増加させ、磁電管の出力周波数の安定性を増加させる。
て、第2の同軸ライン25はアノードの側部に軸方向に
配置され、接続はカソード1になされる。第2の同軸ラ
イン25の内部導体26は管8により供給され、外部導
体27は鉄製極片9の凹部に配置された挿入物により規
定される。外部導体は4つの溝を有し、2つ28及び2
9が示され、その回りに配列され、放射エネルギー吸収
材料30の円筒部材により囲まれている。第2の同軸ラ
イン25の寸法は出力の同軸ラインのそれと同一である
が、代わりのアノードのベーンからの直接結合はないの
で、πモードのエネルギーの非常に小さい部分が第2の
同軸ライン25に結合される。しかし、TE11の導波管
モードでそれに沿って伝達されるπ−1モードからエネ
ルギーを受取る。エネルギーはそれが吸収される吸収材
料30に溝28及び29を介して結合される。
は第2の同軸ライン25の外部導体に、もっと便利に、
配置されるであろうが、反射溝はまた、所望の場合、磁
電管のカソードの導線側に含まれてもよく、これらは2
3及び24で示されたものと同様の方法で作動する。
る。
明図である。
明図である。
Claims (25)
- 【請求項1】共鳴空洞を有し、縦軸の回りでカソードと
同軸に配置されたアノードと、1つの発振器モードでエ
ネルギーを受取ると共に同軸導波管モードとしてそれを
送り、別の発振器モードでエネルギーを受取ると共に円
筒導波管モードとしてそれを送るように構成された同軸
ラインを含む出力手段と、少なくとも前記円筒導波管モ
ードでのエネルギーの前方への伝達を減少させる手段と
を備えていることを特徴とする磁電管。 - 【請求項2】前記同軸ラインは前記共鳴空洞からの同軸
方向に結合されたエネルギーを受取るように配置されて
いる請求項1に記載の磁電管。 - 【請求項3】前記同軸ラインは、円筒導波管モードのエ
ネルギーが前記同軸ラインから結合されるその外部の導
体バイアを通る少なくとも1つの同軸の長溝を有してい
る前述した請求項のいずれか1の請求項に記載の磁電
管。 - 【請求項4】前記少なくとも1つの溝に設置され、前記
溝により放射されたエネルギーを吸収する放射エネルギ
ー吸収材料を含む請求項3に記載された磁電管。 - 【請求項5】前記吸収材料は炭素を含浸された有孔アル
ミナである請求項4に記載の磁電管。 - 【請求項6】前記1つの発振器モードはπモードであ
り、前記別の発振器モードはπー1モードである前述し
た請求項のいずれか1の請求項に記載の磁電管。 - 【請求項7】前記同軸導波管モードはTEMモードであ
り、円筒導波管モードはTE11モードである前述した請
求項のいずれか1の請求項に記載の磁電管。 - 【請求項8】前記別の発振器モードから前記共鳴空洞の
方へエネルギーを反射させる軸方向に長い反射溝を前記
出力手段に少なくとも1つ含む前述した請求項のいずれ
か1の請求項に記載の磁電管。 - 【請求項9】反射溝は、前記共鳴空洞と前記アノードに
近い同軸ラインの端部の間の領域に部分的に又は全面的
に設置されている請求項8に記載の磁電管。 - 【請求項10】反射溝は前記同軸ラインの外部導体面に
設置されている請求項8又は9に記載の磁電管。 - 【請求項11】反射溝は前記同軸ラインの内部導体に設
置されている請求項8,9又は10に記載の磁電管。 - 【請求項12】前記内部導体の前記反射溝はそこを通っ
て延びている請求項11に記載の磁電管。 - 【請求項13】長く延びており、交差する内部導体の2
つの反射溝を含んでいる請求項12に記載の磁電管。 - 【請求項14】前記同軸ラインは導波管にエネルギーを
送るように配置されている前述した請求項のいずれか1
の請求項に記載の磁電管。 - 【請求項15】前記同軸ラインはTプローブで終わる請
求項14に記載の磁電管。 - 【請求項16】前記同軸ラインは、少なくとも前記導波
管から円筒導波管モードの前記アノードへ反射するエネ
ルギーの前記同軸ラインに沿う伝達を減少させる不連続
点を備えている請求項14又は15に記載の磁電管。 - 【請求項17】前記カソードの導線が設置される前記ア
ノードの端部から軸方向に結合された前記別の発振器モ
ードのエネルギーを受取ると共に円筒導波管モードとし
てそれを送るように配置された第2同軸ラインを備えて
いる前述した請求項のいずれか1の請求項に記載の磁電
管。 - 【請求項18】エネルギーが前記第2の同軸ラインから
結合される少なくとも1つの軸方向に長い溝バイアを備
えている請求項17に記載の磁電管。 - 【請求項19】前記少なくとも1つの溝は前記第2の同
軸ラインの前記外部導体に設置されている請求項18に
記載の磁電管。 - 【請求項20】前記少なくとも1つの溝を経て前記第2
の同軸ラインから結合されたエネルギーを受取るように
配置された放射エネルギー吸収材料を含んでいる請求項
19に記載の磁電管。 - 【請求項21】前記吸収材料は炭素を含浸した有孔アル
ミナである請求項20に記載の磁電管。 - 【請求項22】前記第2の同軸ラインに少なくとも1つ
の軸方向に長い反射溝を備え、前記別の発振器モードか
ら前記共鳴空洞の方へエネルギーを反射する請求項17
から21のいずれか1の請求項に記載の磁電管。 - 【請求項23】前記アノードは3λ/4以上の軸長を有
する前述した請求項のいずれか1の請求項に記載の磁電
管。 - 【請求項24】前記磁電管はX帯域のライナック(lina
c)磁電管である前述した請求項のいずれか1の請求項
に記載の磁電管。 - 【請求項25】実質的に添付した図面のいずれか1の図
面に関連して示されると共に説明された磁電管。
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