JP2862970B2 - 進行波管のらせん回路組立用治具およびらせん回路組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パイプ内にらせん（wire helix）を挿入し
て進行波管を組み立てるときに用いるらせん回路組立用
治具およびらせん回路組立方法に関する。

なお、進行波管は、マイクロ波帯域からミリ波帯域の
高出力、広帯域および高効率の増幅器として利用されて
いる。

〔従来の技術〕

進行波管は、細長い真空のパイプの中にらせんを挿入
し、その両端に電子銃とコレクタとを配置してらせんの
内側に電子ビームを送り出す構造である。

第３図は、進行波管のらせんと電子ビームの概略構成
を示す図である。

図において、進行波管における増幅動作は、らせん41
を伝搬するRF帯の信号（電磁波）がその軸長ｌを伝わる
見掛け上の速度（位相速度：進行波の軸方向速度）と、
電子銃から送り出される電子ビーム42との速度とをほぼ
等しくすることにより、その相互作用で電子ビーム42か
ららせん41を伝搬する信号にエネルギーが移り、増幅が
行われる原理に基づいている。

このように進行波管では、らせんを伝搬する信号（電
磁波）と電子ビームの両者の間の相互作用により信号の
増幅が行われるが、効率のよい増幅を行わせるために
は、らせんと電子ビームとを近接させ、それらの結合を
密にする必要がある。

一方、らせんと電子ビームとを近接させた場合に、電
子ビームの一部がらせんに衝突することを避けるため
に、らせんの全長にわたって機械的に高い精度での組み
立てが要求されている。さらに、増幅される信号が高周
波になるに従ってらせんの寸法が小さくなり、らせんの
耐熱性能の低下により得られる出力が低下するので、一
層高い組み立て精度が必要になる。

第４図は、従来の進行波管のらせん回路の構成を示す
断面図である。

図において、らせん41は信号をらせん状に伝搬し、電
子ビームはその内側を紙面に対して垂直方向に通過す
る。らせん41は、３本の誘電体の支持棒43により保持さ
れ、さらにそれらの外囲器となるパイプ45の弾性によ
り、パイプ45内に固定される。なお、パイプ45内は真空
である。

らせん41、支持棒43およびパイプ45で構成されるらせ
ん回路は、進行波管の動作周波数や設計パラメータに応
じて150mmから250mm程度の長さとなるが、このらせん回
路の組み立てはパイプ45に３方向から力を加え、その断
面を三角状に変形させてらせん41および支持棒43をその
中に挿入する手順で行われる。

ところで、高い周波数で高い出力を得ようとすると、
らせん41を流れる高周波電流が増加してらせん温度が上
昇する。この温度上昇は、進行波管の信頼性に大きく影
響するために、従来はらせん41に金メッキを施し、温度
上昇をもたらすらせん表面の抵抗を減少させる対策がと
られていた。

しかし、これだけではらせん41の温度を十分に低下さ
せることが困難であるので、らせん41で発生した熱を効
率よく放散させる必要がある。その方策の一つとして、
パイプ45の締めつけ強度を高くし、らせん41、支持棒43
およびパイプ45のそれぞれの間の接触熱抵抗を低減し、
熱放散を改善することが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来方法でパイプ45の締めつけ強度を高めるには、パ
イプ45の肉厚を厚くし、らせん41と３本の支持棒43で形
成される外径の和をパイプ45の内径よりも大きくし、さ
らにらせん回路の組み立てに際してパイプ45の変形量を
小さくする対策がとられている。

しかし、これらはいずれもらせん回路の組み立てに際
して、らせん41と支持棒43とをパイプ45に挿入するとき
に、相当の強い力で押し込まなければならなかった。し
たがって、挿入途中で支持棒43が破損したり曲がったり
し、また３本の支持棒43の位置がパイプ45中で不均一に
なる（120度ずつ離れた等間隔位置に配置されなくな
る）不具合が発生しやすかった。

このように従来のらせん回路の組み立て方法では製造
歩留りが低いばかりでなく、上述のような不具合は進行
波管としての特性にばらつきを生じさせたり、発振を生
じさせたりするおそれがあった。

一方、支持棒43を太くすることによりその破損を防止
できるが、そのためにらせん41の外径とパイプ45の内径
の差が大きくなり、らせん41を伝搬する信号と電子ビー
ムとの相互作用により生じる不要波がらせん回路を伝搬
するようになる。このような不要波は、正規の信号の利
得を低下させたり、周波数特性の劣化を招くおそれがあ
る。また、支持棒43を太くすることにより、らせん41か
らパイプ45までの熱抵抗が増加し、新たに出力特性を劣
化させる要因になる。

本発明は、らせん、支持棒およびパイプ間の接触熱抵
抗を低減させるためにパイプの締めつけ強度を高めたら
せん回路の組み立てにおいて、支持棒の破損および曲が
り、３本の支持棒の不均一配置を防ぐことができる進行
波管のらせん回路組立用治具およびらせん回路組立方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１に記載の進行波管のらせん回路組立用治具
は、被増幅信号が伝搬するらせんと、それを保持する複
数の支持棒と、それらが一体で挿入され、進行波管の真
空の外囲器の一部を構成するパイプとを備えた進行波管
のらせん回路において、外周面がパイプの内面に非接触
で、複数の支持棒をらせんに接触させかつらせんの中心
軸を中心とした円周上で等間隔に配置されるように複数
の支持棒を保持する複数の部材を有し、その複数の部材
の少なくとも両端を挟持してらせんおよび複数の支持棒
を固定した状態でパイプ内に挿入し、挿入後に複数の部
材の少なくとも一端を開放してパイプ内から複数の部材
を抜き出す構造である。請求項２に記載のらせん回路組
立方法は、進行波管の真空の外囲器の一部を構成するパ
イプに、らせん、複数の支持棒および請求項１に記載の
らせん回路組立用治具を一体で挿入し、挿入後にらせん
回路組立用治具をパイプ内から抜き出す。

〔作用〕

請求項１に記載の進行波管のらせん回路組立用治具
は、らせんおよび複数の支持棒をパイプの中心軸と平行
に配置し、ならびにらせんの中心軸を中心とした円周上
の等間隔の位置で複数の支持棒をらせんに押しつけるよ
うに保持する複数の部材を有し、さらにその複数の部材
の両端を挟持することにより、らせんおよび支持棒を固
定することができる。すなわち、らせんおよび複数の支
持棒が治具により一体となるので、パイプ内への挿入に
際してらせんあるいは支持棒に不要な力がかかることを
回避することができる。

請求項２に記載のらせん回路組立方法は、らせん、複
数の支持棒およびらせん回路組立用治具により一体とな
ったものをパイプ内に挿入し、挿入後にパイプ内から抜
き出すことにより、挿入時の湾曲、回転を回避し、捩じ
れの少ないらせん回路を組み立てることができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第１図は、請求項１に記載のらせん回路組立用治具を
用いるらせん回路の一実施例を示す断面図である。

図において、らせん41、支持棒43およびパイプ45で構
成されるらせん回路は、第４図に示す従来のらせん回路
と同様である。本発明は、このらせん回路の組み立てに
おいて、らせん41と３本の支持棒43をパイプ45内に挿入
するときに、それらを一体に固定するらせん回路組立用
治具11を用いることを特徴とする。

らせん回路組立用治具11は、らせん41に対して３本の
支持棒43が正確に120度ずつ離れた等間隔位置になるよ
うに配置する構造になっている。なお、第１図に示す断
面において３つに分割されてみえるらせん回路組立用治
具11は、らせん41および支持棒43の一端において一体と
なり、また他端においても所定の留具によって一体化さ
れるが、組み立て終了時にはその留具を取り外すことに
より、らせん回路から抜き出すことができるようになっ
ている。

また、らせん回路組立用治具11は、変形したパイプ45
の内面にその外周が接触しないように、その形状および
寸法が選択される。さらに、パイプ45の締めつけによっ
てらせん41と支持棒43との接触状態が変化し、らせん41
の中心方向に支持棒43の位置が変化する可能性がある。
したがって、支持棒43の円周に沿って接するらせん回路
組立用治具11は、支持棒43の若干の移動に対応する量だ
け、支持棒43との接触に余裕が設けられる。

第２図は、請求項１に記載のらせん回路組立用治具を
用いた組立方法を説明する図である。

図において、パイプ45は、一方の潰し治具21に設けら
れる角度約60度のＶ溝23に載せられ、その上に他方の潰
し治具22が載せられる。パイプ45を挟む各潰し治具21、
22はボルト24を用いて締めつけられ、Ｖ溝23の２辺と潰
し治具22によって３方向から力が加えられることによ
り、パイプ45の断面は三角状に押しつぶされて変形する
構造になっている。

このようなパイプ45に対して、らせん41および支持棒
43がそれを一体にするらせん回路組立用治具11とともに
挿入される。

ところで、このらせん回路の全長はパイプ45の内径に
比較して極めて長いために、らせん回路の全長にわたっ
てらせん回路組立用治具11がらせん41と３本の支持棒43
とを十分に固定できないことがある。その場合には、第
２図に示すように、所定の位置でらせん41および支持棒
43とらせん回路組立用治具11とを固定する固定治具27を
使用する。

なお、らせん回路組立用治具11および固定治具27によ
り一体となったらせん41および３本の支持棒43は、所定
の変形が加えられているパイプ45に徐々に挿入される
が、固定治具27は挿入に伴い順次取り外される。

また、らせん回路組立用治具11はらせん回路の全長に
わたって第１図に示すような断面をもつ必要はない。た
とえば、らせん回路の両端と中央部において部分的に第
１図に示す断面を有し、他の部分では支持棒43との間に
余裕を設けても同様の効果を実現することができる。

また、一体となったらせん41、支持棒43およびらせん
回路組立用治具11をパイプ45に挿入する際に、これらを
パイプ45に押し込む方向に力を加えるだけでなく、パイ
プ45の他端からパイプ45内を通してらせん回路組立用治
具11の先端を引き込む方向に力を加えるようにしてもよ
い。なお、それらはそれぞれ単独であってもよく、また
押す力と引く力の両方を加えるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

上述したように、請求項１に記載のらせん回路組立用
治具を用いることにより、組み立て中の支持棒の破損が
防止でき、製造歩留りを改善することができる。

また、パイプ中の支持棒の位置がらせんに対して均一
になり、組み立てられた進行波管としての特性のばらつ
きを最小限に抑えることができる。

さらに、パイプの締めつけ強度の強化が容易になるの
で、らせん、支持棒およびパイプ間の接触熱抵抗の低減
も容易となり、進行波管の高出力化が可能となる。

また、支持棒を細くすることができるので、接触熱抵
抗の一層の低減とともに、不要波による利得低下および
周波数特性の劣化を防止することができ、容易に進行波
管の高出力化を実現することができる。

一方、請求項１に記載のらせん回路組立用治具を用い
た請求項２に記載のらせん回路組立方法では、一体とな
ったらせん、支持棒およびらせん回路組立用治具をパイ
プ内に挿入し、挿入後にパイプ内から抜き出すことによ
り、湾曲あるいは回転する力を小さくすることができ、
捩じれの少ないらせん回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に記載のらせん回路組立用治具を用い
るらせん回路の一実施例を示す断面図。 第２図は請求項１に記載のらせん回路組立用治具を用い
たらせん回路組立方法を説明する図。 第３図は進行波管のらせんと電子ビームの概略構成を示
す図。 第４図は従来の進行波管のらせん回路の構成を示す断面
図。 11…らせん回路組立用治具、21、22…潰し治具、23…Ｖ
溝、24…ボルト、27…固定治具、41…らせん、42…電子
ビーム、43…支持棒、45…パイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−24047（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−27851（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 23/26,23/27

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被増幅信号が伝搬するらせんと、それを保
   持する複数の支持棒と、それらが一体で挿入され、進行
   波管の真空の外囲器の一部を構成するパイプとを備えた
   進行波管のらせん回路において、 外周面が前記パイプの内面に非接触で、前記複数の支持
   棒を前記らせんに接触させかつ前記らせんの中心軸を中
   心とした円周上で等間隔に配置されるように前記複数の
   支持棒を保持する複数の部材を有し、その複数の部材の
   少なくとも両端を挟持して前記らせんおよび複数の支持
   棒を固定した状態で前記パイプ内に挿入し、挿入後に前
   記複数の部材の少なくとも一端を開放して前記パイプ内
   から前記複数の部材を抜き出す構造であることを特徴と
   する進行波管のらせん回路組立用治具。
2. 【請求項２】進行波管の真空の外囲器の一部を構成する
   パイプに、らせん、複数の支持棒および請求項１に記載
   のらせん回路組立用治具を一体で挿入し、挿入後にらせ
   ん回路組立用治具をパイプ内から抜き出すことを特徴と
   するらせん回路組立方法。