JP3626646B2

JP3626646B2 - Traveling wave tube amplifier

Info

Publication number: JP3626646B2
Application number: JP31104599A
Authority: JP
Inventors: 順一松岡; 耕治岡本; 潤一小林; 敏利根川
Original assignee: Ｎｅｃマイクロ波管株式会社
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP2000201034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波用増幅器として使用される進行波管増幅器に関し、さらに言えば、多段コレクタ型進行波管を用いた進行波管増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信方式がアナログ通信からデジタル通信に移行している中で、周波数の若干異なる多数の信号波を一つの増幅器で同時に増幅して伝送する方式が一般的に採用されている。このような通信方式においても、マイクロ波帯の高周波増幅器として進行波管増幅器が数多く用いられている。
【０００３】
進行波管増幅器では、エネルギー変換効率を改善するため、進行波管のコレクタ電極を多段化し、各コレクタ電極の電位を順次低下させる多段コレクタ電位低下型と呼ばれる進行波管が一般的に用いられている。
【０００４】
図４は、従来の進行波管増幅器の一例を示す。この進行波管増幅器は、多段コレクタ電位低下型進行波管の一つである２段コレクタ構造を有するヘリックス型進行波管を用いたものである。
【０００５】
図４の従来の進行波管増幅器は、電子銃部１０９、高周波回路部１０４、周期永久磁界発生器１１６およびコレクタ部１１０を含んで構成される多段コレクタ型進行波管１２０と、それを駆動する進行波管駆動用電源１１７とを備えている。電子銃部１０９はヒータ１０１、陰極１０２、集束電極１１５および陽極１０３を有しており、高周波回路部１０４は高周波入力部１０７、高周波出力部１０８および遅波回路１１８を有している。コレクタ部１１０は、第１および第２のコレクタ電極１０５、１０６を有している。
【０００６】
ヒータ１０１の一端はリード１２１ａを介して電源１１７に電気的に接続され、他端は陰極１０２に電気的に接続されている。陰極１０２と集束電極１１５は互いに電気的に接続され、それらはリード１２１ｂを介して電源１１７に電気的に接続されている。陽極１０３と高周波回路部１０４は、それぞれリード１２１ｃ、１２１ｄを介して電源１１７に電気的に接続されている。第１および第２のコレクタ電極１０５、１０６は、それぞれ第１および第２のコレクタリード１１２ａ、１１２ｂを介して電源１１７に電気的に接続されている。
【０００７】
進行波管１２０はそれを保護するためのケース１１４の内部に収納されており、リード１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄと第１および第２のコレクタリード１１２ａ、１１２ｂはケース１１４を貫通してケース１１４の外部にある電源１１７に接続されている。
【０００８】
図４の従来の進行波管増幅器では、通常負の高電圧が陰極１０２に印加され、陰極１０２から電子ビーム１１１が放出される。陽極１０３には通常接地電圧またはそれより低い電圧が印加され、電子ビーム１１１の放出量は陽極１０３により制御される。陰極１０２から放出された電子ビーム１１１は、陰極１０２と高周波回路部１０４の間の電圧（ヘリックス電圧と呼ばれる）により加速されながら高周波回路部１０４に入射する。このとき、陰極１０２から放出された電子ビーム１１１は、集束電極１１５の形成する電子レンズにより所定のビーム径に集束される。
【０００９】
高周波回路部１０４に入力した電子ビーム１１１は、周期永久磁界発生器１１６の生成する磁界により、集束が維持された状態で遅波回路１１８を通過する。高周波入力部１０７には高周波信号が入力されており、入力された高周波信号は遅波回路１１８を伝搬する。遅波回路１１８を通過する時の電子ビーム１１１の軸方向速度は陰極１０２の電圧を調整して設定されるが、高周波信号の伝搬の軸方向速度とほぼ等しくなるように電子ビーム１１１の軸方向速度が設定される。このように、遅波回路１１８において、高周波信号とほぼ同じの軸方向速度を持つ電子ビーム１１１は高周波信号と相互作用する。この相互作用によって高周波信号は電子ビーム１１１からエネルギーを受けて増幅され、増幅された高周波信号は高周波出力部１０８から取り出される。
【００１０】
遅波回路１１８を通過した電子ビーム１１１はコレクタ部１１０に入射する。遅波回路１１８を通過する際に、相互作用でエネルギーの授受に携わった電子ビーム１１１は速度変調されているので、コレクタ部１１０に入射した電子ビーム１１１はエネルギー状態の異なる電子を含んでいる。このため、電子ビーム１１１を形成する各電子はそのエネルギー状態に応じて第１コレクタ電極１０５または第２コレクタ電極１０６に捕捉される。そして、第１および第２のコレクタリードには、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２がそれぞれ流れる。
【００１１】
なお、第１および第２のコレクタ電極１０５、１０６には、陰極１０２に印加される電圧より高い電圧が印加される。また、第１コレクタ電極１０５に印加される電圧は、第２コレクタ電極１０６に印加される電圧よりも高い値に設定される。
【００１２】
図４の従来の進行波管増幅器において、コレクタ部１１０に入射する電子ビーム１１１は速度変調されているので、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は直流電流成分と変調電流成分を含む。この変調電流成分は第１および第２のコレクタリード１１２ａ、１１２ｂを介して電源１１７にそれぞれ帰還される。このコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２の変調電流成分は電源１１７にとってリップルと見なせる不要成分であり、この不要成分を抑制する技術が必要となる。
【００１３】
なお、本発明と異なる技術分野では、不要成分の抑制に関する技術が従来より種々提案されている。
【００１４】
例えば、特開平８−４６８０８号公報には、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイ装置の高圧発生回路に生じる不要パルスを消去する技術が開示されている。
【００１５】
図５は、特開平８−４６８０８号公報に開示されたＣＲＴディスプレイ装置を示す。
【００１６】
図５のＣＲＴディスプレイ装置は、フライバックトランス２０１と、コイル２０２，２０３，２０４，２１９と、ダイオード２０５，２１４と、コンデンサ２０６，２１２，２１５，２２０，２２３と、抵抗２０７，２０８，２１３，２２４，２２５と、ＣＲＴ２０９と、オペアンプ２１０と、基準電圧源２１１と、トランジスタ２１６と、高圧制御回路２１７と、内部カップリング容量２２１と、電圧源２２２とを備えている。このＣＲＴディスプレイ装置では、フライバックトランス２０１内部に設けられたコイル２０４により逆相パルスを発生させ、コンデンサ２１２でパルス成分だけ取り出し、抵抗２１３により逆相パルスの振幅を調整してオペアンプ２１０に入力する。この逆相パルスが高圧検出電圧に加算され、内部カップリング容量２２１により生成される高圧検出部の不要パルスが消去される。
【００１７】
他方、特開平４−３２００３号公報には、マルチトラックテープレコーダの再生ヘッド付近の伝送線路に飛び込んでくる低い周波数（３６０ヘルツ以下）の雑音を低減する技術が開示されている。
【００１８】
図６は、特開平４−３２００３号公報に開示されたマルチトラックテープレコーダを示す。
【００１９】
図６のマルチトラックテープレコーダは、再生ヘッド３０１と、第１および第２の巻き線３０２，３０３と、第１および第２の増幅手段３０４，３０５と、反転接続部３０６と、逆相手段３０７と、加算回路３０８とを備えている。図６のマルチトラックテープレコーダでは、逆相手段３０７が第２の巻き線３０３の伝送線路に飛び込む雑音信号の位相を反転し、位相の反転された雑音信号と第１の巻き線３０２の伝送線路に飛び込む雑音信号とを加算回路３０８で加算することにより、雑音を相殺している。
【００２０】
さらに、特開昭６０−１２５９０２号公報には、磁気記録再生装置のチャンネル間クロストークを相殺する技術が開示されている。
【００２１】
図７は、特開昭６０−１２５９０２号公報に開示された磁気記録再生装置を示す。
【００２２】
図７の磁気記録再生装置は、ビデオヘッド４０３ａ，４０３ｂと、ロータリトランスコア４０４ａ，４０４ｂと、クロストークキャンセル用トランス４１０と、巻線部４１０ａ，４１０ｂと、再生アンプ４１１ａ，４１１ｂとを備えている。図７の磁気記録再生装置では、ターン数を設定したクロストークキャンセル用トランス４１０を設けることにより、ロータリトランス４０４ａ，４０４ｂの各巻線のチャンネル間クロストークを相殺している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の伝送通信では、多くの呼数を確保するために周波数の若干異なる複数の信号波を同時に増幅するマルチキャリア方式が広く用いられる。一般に、このようなマルチキャリアを進行波管増幅器で増幅した場合には、進行波管増幅器の非線形性に起因して歪み波が発生する。さらに、２つの信号波の周波数差に応じた周波数成分を持つ干渉波も発生する。そして、それぞれの信号波の周波数は使用される通信方式に応じて数ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの間隔をおいて設定されるため、干渉波は数ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの範囲の周波数成分を持つことになる。
【００２４】
図４に示す従来の進行波管増幅器において、電子ビーム１１１は速度変調されているので、第１および第２のコレクタ電極１０５、１０６に入射する電子量がわずかながら時間的に変化する。その変化の周期は、電子ビーム１１１の速度変調に対応した周期となる。第１および第２のコレクタリード１１２ａ、１１２ｂには第１および第２のコレクタ電極１５、１０６に入射した電子量に応じたコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２が流れるので、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は電子ビーム１１１の速度変調に対応した変調電流成分を持つ。上記の通り、進行波管増幅器には数ｋＨｚ〜数ＭＨｚの範囲の周波数成分を持つ干渉波が発生するので、この周波数範囲の変調電流成分を持つことになる。
【００２５】
この変調電流成分は、電源１１７に帰還される。干渉波の周波数成分が電源１１７の不安定領域内に含まれる場合、電源１１７で発振等の不安定現象が発生し、増幅器としての高周波特性が劣化するという問題がある。さらには異常な電圧が印加されることによって進行波管増幅器が破壊に至るなど進行波管増幅器の動作に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００２６】
また、特開平８−４６８０８号公報、特開平４−３２００３号公報および特開昭６０−１２５９０２号に開示されたものは本発明とは技術分野が異なるため、それらを進行波管増幅器に適用することは現実的でない。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、進行波管からそれを駆動する電源に至る不要成分を抑制することのできる進行波管増幅器を提供することにある。
【００２８】
本発明の他の目的は、安定な動作を可能にすると共に、優れた周波数特性を持つ進行波管増幅器を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の第１の進行波管増幅器は、電子銃部から放出された電子ビームと高周波回路部に入力された高周波信号とを相互作用せしめて前記高周波信号を増幅して出力する進行波管と、前記進行波管を駆動する電源とを備え、
前記進行波管は前記相互作用により速度変調された前記電子ビームを捕捉する複数のコレクタ電極を含んで構成され、
複数の前記コレクタ電極のそれぞれは対応する複数のコレクタリードを介して前記電源に電気的に接続される進行波管増幅器において、
複数の前記コレクタリードのいずれか２つは磁性体コアの持つ貫通孔をそれぞれ通過しており、
前記磁性体コアの貫通孔をそれぞれ通過する前記２つのコレクタリードに流れる電流のそれぞれが前記磁性体コア内部に互いに逆向き磁束を生成することを特徴とする。
【００３０】
（２）本発明の第１の進行波管増幅器では、速度変調された前記電子ビームを捕捉する複数の前記コレクタ電極のそれぞれを前記電源部に接続する複数の前記コレクタリードが設けられており、それら複数のコレクタリードのいずれか２つが前記磁性体コアの貫通孔を通過している。そして、前記磁性体コアの貫通孔を通過する前記２つのコレクタリードに流れる電流が前記磁性体コア内部に互いに逆向きの磁束をそれぞれ生成する。
【００３１】
前記磁性体コア内部に生成される互いに逆向きの磁束は、前記磁性体コアの貫通孔を通過する前記２つのコレクタリードのそれぞれに誘導電流を流す。それらの誘導電流は、前記磁性体コアの貫通孔を通過する前記２つのコレクタリードのそれぞれに本来流れる電流に対して逆向きに流れる。そのため、速度変調された前記電子ビームに起因して生成される不要成分は、それらの誘導電流により抑制される。よって、前記進行波管から前記電源部に至る不要成分が抑制されるので、安定な動作が可能となり、優れた周波数特性が得られる。
【００３２】
（３）本発明の第１の進行波管増幅器の好ましい例では、前記２つのコレクタリードの前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数が所定の値に設定される。この場合、前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数を変更することにより、抑制される不要成分の周波数範囲を任意に設定できるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００３３】
本発明の第１の進行波管増幅器の他の好ましい例では、前記磁性体コアが略環状の断面形状を有する。この場合、効率よく磁束が生成されるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００３４】
本発明の第１の進行波管増幅器のさらに他の好ましい例では、前記磁性体コアがフェライト材からなる。この場合、高周波損失が減少して、磁性体コア内部に確実に磁束を生成できる利点がある。
【００３５】
本発明の第１の進行波管増幅器のさらに他の好ましい例では、前記磁性体コアが複数の磁性体部材を含んでなり、それらの複数の磁性体部材のそれぞれが非磁性体部材を介して前記貫通孔の中心軸に沿って積層されている。この場合、複数の前記磁性体部材のそれぞれが前記非磁性体部材によって磁気的に分離されているため、前記２つのコレクタリードに流れる電流のそれぞれが複数の前記磁性体部材のそれぞれの内部に互いに逆向きの磁束を生成する。したがって、複数の前記磁性体部材の個数を変更することにより、抑制される不要成分の周波数範囲を任意に設定できるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。さらに、前記２つのコレクタリードの前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数を変更する場合に比べ、前記磁性体コアに多数回巻きする必要がないので、前記磁性体コアの貫通孔の内寸法ひいては前記磁性体コアの外寸法を小さくすることが可能であり、当該進行波管増幅器の小型化に有利となる。
【００３６】
この例では、複数の前記磁性体部材のそれぞれが略環状の断面形状を有するのが好ましい。この場合にも、効率よく磁束が生成されるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００３７】
さらに、この例では、複数の前記磁性体部材のそれぞれがフェライト材からなるのが好ましい。フェライト材を用いることにより、高周波損失が減少して、磁性体コア内部に確実に磁束を生成できるからである。
【００３８】
（４）本発明の第２の進行波管増幅器は、電子ビームを放出する電子銃部と、
前記電子ビームと入力された高周波信号とを相互作用せしめて前記高周波信号を増幅して出力する高周波回路部と、
前記高周波回路部で速度変調された前記電子ビームを捕捉する第１および第２のコレクタ電極を有するコレクタ部と、
前記電子銃部と前記高周波回路部と前記コレクタ部のそれぞれに所定の電圧を供給する電源と、
前記第１および第２のコレクタ電極を前記電源にそれぞれ電気的に接続する第１および第２のコレクタリードと、
貫通孔を有する磁性体コアと
を備え、
前記第１および第２のコレクタリードのそれぞれは前記磁性体コアの貫通孔を通過しており、
前記第１および第２のコレクタリードに流れる電流のそれぞれが前記磁性体コア内部に互いに逆向きの磁束を生成することを特徴とする。
【００３９】
（５）本発明の第２の進行波管増幅器では、速度変調された前記電子ビームを捕捉する前記第１および第２のコレクタ電極を前記電源に接続する前記第１および第２のコレクタリードが設けられており、それらの第１および第２のコレクタリードのそれぞれは前記磁性体コアの貫通孔を通過している。そして、前記第１および第２のコレクタリードに流れる電流のそれぞれが前記磁性体コア内部に互いに逆向きの磁束を生成する。
【００４０】
前記磁性体コア内部に生成される互いに逆向きの磁束は、前記第１および第２のコレクタリードのそれぞれに誘導電流を流す。それらの誘導電流は、前記第１および第２のコレクタリードに本来流れる電流に対して逆向きに流れる。そのため、速度変調された前記電子ビームに起因して生成される不要成分は、それらの誘導電流により抑制される。よって、前記コレクタ部から前記電源に至る不要成分が抑制されるので、本発明の第１の進行波管増幅器と同様に、安定な動作が可能となり、優れた周波数特性が得られる。
【００４１】
（６）本発明の第２の進行波管増幅器の好ましい例では、前記第１および第２のコレクタリードのそれぞれの前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数が所定の値に設定される。この場合、前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数を変更することにより、抑制される不要成分の周波数範囲を任意に設定できるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００４２】
本発明の第２の進行波管増幅器の他の好ましい例では、前記磁性体コアが略環状の断面形状を有する。この場合、効率よく磁束が生成されるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００４３】
本発明の第２の進行波管増幅器のさらに他の好ましい例では、前記磁性体コアがフェライト材からなる。この場合、高周波損失が減少して、磁性体コア内部に確実に磁束を生成できる利点がある。
【００４４】
本発明の第２の進行波管増幅器のさらに他の好ましい例では、前記磁性体コアが複数の磁性体部材を含んでなり、それらの複数の磁性体部材のそれぞれが非磁性体部材を介して前記貫通孔の中心軸に沿って積層されている。この場合、複数の前記磁性体部材のそれぞれが前記非磁性体部材によって磁気的に分離されているため、前記第１および第２のコレクタリードに流れる電流のそれぞれが複数の前記磁性体部材のそれぞれの内部に互いに逆向きの磁束を生成する。したがって、複数の前記磁性体部材の個数を変更することにより、抑制される不要成分の周波数範囲を任意に設定できるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。さらに、前記第１および第２のコレクタリードの前記磁性体コアの貫通孔を通過する回数を変更する場合に比べ、前記磁性体コアに多数回巻きする必要がないので、前記磁性体コアの貫通孔の内寸法ひいては前記磁性体コアの外寸法を小さくすることが可能であり、当該進行波管増幅器の小型化に有利となる。
【００４５】
この例では、複数の前記磁性体部材のそれぞれが略環状の断面形状を有するのが好ましい。この場合にも、効率よく磁束が生成されるので、不要成分をより効果的に抑制できる利点がある。
【００４６】
さらに、この例では、複数の前記磁性体部材のそれぞれがフェライト材からなるのが好ましい。フェライト材を用いることにより、高周波損失が減少して、磁性体コア内部に確実に磁束を生成できるからである。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の進行波管増幅器を示す。
【００４９】
図１の進行波管増幅器は、２段コレクタ型進行波管２０と、それを駆動する進行波管駆動用電源１７と、磁性体コア１３とを備えている。
【００５０】
進行波管２０は、電子銃部９、高周波回路部４、周期永久磁界発生器１６およびコレクタ部１０を含んで構成される。電子銃部９はヒータ１、陰極２、集束電極１５および陽極３を有しており、高周波回路部４は高周波入力部７、高周波出力部８、およびヘリックス導体からなる遅波回路１８を有している。コレクタ部１０は、第１および第２のコレクタ電極５、６を有している。
【００５１】
磁性体コア１３は、断面が略円形の貫通孔１３ａを有しており、フェライトなどの強磁性材で形成されている。磁性体コア１３の断面（貫通孔１３ａの中心軸に直交する断面）の形状は環状である。
【００５２】
ヒータ１の一端はリード２１ａを介して電源１７に電気的に接続され、他端は陰極２に電気的に接続されている。陰極２と集束電極１５は互いに電気的に接続され、それらはリード２１ｂを介して電源１７に電気的に接続されている。陽極３と高周波回路部４は、それぞれリード２１ｃ、２１ｄを介して電源１７に電気的に接続されている。第１および第２のコレクタ電極５、６は、それぞれ第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂを介して電源１７に電気的に接続されている。電源１７は、ヒータ１、陰極２、集束電極１５、陽極３、高周波回路部４、第１および第２のコレクタ電極５、６に所定の電圧をそれぞれ供給する。
【００５３】
進行波管２０と磁性体コア１３は進行波管２０を保護するためのケース１４の内部に収納されており、リード２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂはケース１４を貫通してケース１４の外部にある電源１７に接続されている。
【００５４】
第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂは、磁性体コア１３の貫通孔１３ａをそれぞれ通過している。ここで、コレクタ部１０から電源１７に至る方向を第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂの通過方向とすると、図１に示すように、第１コレクタリード１２ａは矢印Ａの方向に貫通孔１３ａを通過し、第２コレクタリードは矢印Ａと逆向きの矢印Ｂの方向に貫通孔１３ａを通過している。図１では、第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂが貫通孔１３ａを１回通過しているが、磁性体コア１３に第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂを巻き付け、貫通孔を複数回通過させてもよい。
【００５５】
電子銃部９に内蔵される陰極２には通常負の高電圧が印加され、陽極３と高周波回路部４は通常接地電圧またはそれより低い電圧が印加される。高周波入力部７には高周波信号が入力され、入力された高周波信号は遅波回路１８を伝搬して高周波出力部８から取り出される。第１および第２のコレクタ電極５、６には、陰極２に印加される電圧より高い電圧が印加される。第１コレクタ電極５に印加される電圧は、第２コレクタ電極６に印加される電圧よりも高い値に設定される。
【００５６】
次に、図１の進行波管増幅器の動作について説明する。
【００５７】
図１の進行波管増幅器では、陰極２から電子ビーム１１が放出され、その放出量は陽極３により制御される。陰極２から放出された電子ビーム１１は陰極２と高周波回路部４の間の電圧（ヘリックス電圧と呼ばれる）により加速されながら高周波回路部４の遅波回路１８に入射する。このとき、陰極２から放出された電子ビーム１１は、集束電極１５の形成する電子レンズにより所定のビーム径に集束される。
【００５８】
高周波回路部４に入射した電子ビーム１１は、周期永久磁界発生器１６の生成する磁界により、集束が維持された状態で遅波回路１８を通過する。電子ビーム１１の遅波回路１８を通過する時の軸方向速度は陰極２に印加される電圧を調整して設定されるが、高周波入力部７に入力された高周波信号が遅波回路１８を伝搬する時の軸方向速度とほぼ等しくなるように、電子ビーム１１の軸方向速度は設定される。このように、遅波回路１８において、高周波信号とほぼ同じの軸方向速度を持つ電子ビーム１１は高周波信号と相互作用する。この相互作用により、遅波回路１８を伝搬する高周波信号は電子ビーム１１からエネルギーを受けて増幅される。そして、相互作用でエネルギーの授受に携わった電子ビーム１１は速度変調される。
【００５９】
ここで、入力される高周波信号が単一の信号波である場合、遅波回路１８を通過する電子ビーム１１は信号波の持つ周波数成分のみに対応して速度変調される。入力される高周波信号が周波数の若干異なる複数の信号波を含む場合、進行波管増幅器の持つ非線形性により、歪み波が遅波回路１８で発生する。同時に、遅波回路１８では、複数の信号波の干渉によりいずれか２つの信号波の周波数差に応じた周波数成分を持つ干渉波が発生する。そのため、複数の信号波、歪み波および干渉波が持つそれぞれの周波数成分に対応して電子ビーム１１は速度変調されることになる。
【００６０】
遅波回路１８を通過した電子ビーム１１は、コレクタ部１０に入射する。速度変調された電子ビーム１１はエネルギー状態の異なる電子を含んでいるので、電子ビーム１１を形成する各電子はそのエネルギー状態に応じて第１コレクタ電極５あるいは第２コレクタ電極６に捕捉される。そして、第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂには、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２がそれぞれ流れる。
【００６１】
コレクタ電流Ｉ_Ｃ１とＩ_Ｃ２は磁性体コア１３の貫通孔１３ａ内を逆向きに流れるので、それらのコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は磁性体コア１３内部に逆向きの磁束を生成する。コレクタ部１０に入射する電子ビーム１１が速度変調されているため、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は直流電流成分と変調電流成分を含んでいる。コレクタ電流Ｉ_Ｃ１に含まれる変調電流成分は、磁性体コア１３を介して第２コレクタリード１２ｂに誘導電流を生成する。そして、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が第２コレクタリード１２ｂに生成する誘導電流は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に対して逆向きに流れる。したがって、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が生成する誘導電流により抑制される。他方、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、磁性体コア１３を介して第１コレクタリード１２ａに誘導電流を生成する。この誘導電流もまた同様に、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分を抑制する。したがって、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分の電源１７への帰還が抑制される。
【００６２】
次に、以上の動作について数値例を挙げてさらに詳しく説明する。
【００６３】
例えば、高周波信号が周波数の若干異なるｆ１＝１０ＧＨｚとｆ２＝１０．００２ＧＨｚの２つの信号波を含んでいるとする。遅波回路１８を通過する電子ビーム１１は、２つの信号波（ｆ１＝１０ＧＨｚ、ｆ２＝１０．００２ＧＨｚ）と、歪み波（２ｆ１−ｆ２＝９．９９８ＧＨｚ、２ｆ２−ｆ１＝１０．００４ＧＨｚ）、および干渉波（Δｆ＝ｆ２−ｆ１＝２ＭＨｚ）に応じた速度変調を受ける。このため、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は、直流電流成分に９．９９８ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１０．００２ＧＨｚ、１０．００４ＧＨｚおよび２ＭＨｚの周波数成分を持つ変調電流成分が重畳されたものとなる。一般的な動作状態では、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２の直流電流成分は通常数１０ｍＡから数１００ｍＡであり、上記の周波数成分を持つ変調電流成分は数ｍＡ以下のリップルとして重畳される。
【００６４】
磁性体コア１３によって抑制されるのは、主として周波数の比較的低い２ＭＨｚの周波数成分を持つ変調電流成分である。第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂが磁性体コア１３の貫通孔１３ａを通過する回数、すなわち磁性体コア１３への巻き付け回数（巻き数）は、高周波信号の干渉波が効率的に抑制できる最低値に設定することが望ましく、１〜５ターン程度の巻き数が選択される。この場合、９．９９８ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１０．００２ＧＨｚおよび１０．００４ＧＨｚの周波数成分を持つ変調電流成分は、抑制されずに電源１７に帰還されることがある。しかし、それらの変調電流成分は周波数が極めて高いため、電源１７の動作に悪影響を及ぼすことは通常有り得ない。
【００６５】
以上のように、本発明の第１実施形態の進行波管増幅器では、電子ビームの速度変調に起因する変調電流成分（不要成分）の電源への帰還を抑制することができる。そして、不要成分の帰還による電源への悪影響が防止されて安定な動作が可能となり、優れた周波数特性が得られる。
【００６６】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の進行波管増幅器を示す。
【００６７】
図２の進行波管増幅器は、エネルギー変換効率をさらに高めるため、３段コレクタ型進行波管２０Ａを用いたものである。進行波管２０Ａに関しては、３つのコレクタ電極を有する点を除き、図１の第１実施形態に使用される進行波管２０と同じ構成を持つ。よって、図２において図１の進行波管２０と同一または対応する構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図２の進行波管増幅器は、３段コレクタ型進行波管２０Ａと進行波管駆動用電源１７と、第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃとを備えている。
【００６９】
進行波管２０Ａのコレクタ部１０は、第１、第２および第３のコレクタ電極５、６、１９を有している。第１、第２および第３のコレクタ電極５、６、１９は、第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃを介して電源１７に電気的に接続される。電源１７は、第１、第２および第３のコレクタ電極５、６、１９に所定の電圧をそれぞれ供給する。
【００７０】
第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、断面が略円形の貫通孔１３Ａａ，１３Ｂａ，１３Ｃａを有しており、いずれもフェライトなどの強磁性材で形成されている。第１磁性体コア１３Ａの断面（貫通孔１３Ａａの中心軸に直交する断面）の形状、第２磁性体コア１３Ｂの断面（貫通孔１３Ｂａの中心軸に直交する断面）の形状、および第３磁性体コア１３Ｃの断面（貫通孔１３Ｃａの中心軸に直交する断面）の形状は、いずれも環状である。
【００７１】
進行波管２０Ａと第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは進行波管２０を保護するためのケース１４に収納されている。第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃはそのケース１４を貫通してケース１４の外部にある電源１７に接続されている。
【００７２】
第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの貫通孔１３Ａａ、１３Ｂａ、１３Ｃａを通過している。すなわち、コレクタ部１０から電源１７に至る方向を第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃの通過方向とすると、図２に示すように、第１コレクタリード１２ａは矢印Ａの方向に貫通孔１３Ａａを通過し、第２コレクタリード１２ｂは矢印Ａと逆向きの矢印Ｂの方向に貫通孔１３Ａａを通過している。第２コレクタリード１２ｂは矢印Ｂの方向に貫通孔１３Ｂａを通過し、第３コレクタリード１２ｃは矢印Ａの方向に貫通孔１３Ｂａを通過している。第３コレクタリード１２ｃは矢印Ｂの方向に貫通孔１３Ｃａを通過し、第１コレクタリード１２ａは矢印Ａの方向に貫通孔１３Ｃａを通過している。
【００７３】
図２では、第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃが貫通孔１３Ａａ、１３Ｂａ、１３Ｃａを各々１回通過しているが、磁性体コア１３に第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃを巻き付け、貫通孔１３Ａａ、１３Ｂａ、１３Ｃａを複数回通過させてもよい。
【００７４】
第１、第２および第３のコレクタ電極５、６、１９には、陰極２に印加される電圧より高い電圧が印加される。第１コレクタ電極５に印加される電圧は、第２コレクタ電極６に印加される電圧よりも高い値に設定される。第２コレクタ電極６に印加される電圧は、第３コレクタ電極１９に印加される電圧よりも高い値に設定される。
【００７５】
次に、図２の進行波管増幅器の動作について説明する。
【００７６】
図２の進行波管増幅器の基本動作は、図１の第１実施形態の進行波管増幅器とほぼ同様である。すなわち、陰極２から放出された電子ビーム１１は、加速されながら高周波回路部４の遅波回路１８に入射し、遅波回路１８を通過する。電子ビーム１１は遅波回路１８において入力された高周波信号と相互作用を起こし、高周波信号は電子ビーム１１のエネルギーにより増幅される。このときエネルギーの授受に携わった電子ビーム１１は速度変調される。
【００７７】
遅波回路１８を通過した電子ビーム１１はコレクタ部１０に入射する。速度変調された電子ビーム１１は、エネルギー状態の異なる電子を含んでいる。電子ビーム１１を形成する各電子はそのエネルギー状態に応じて第１、第２または第３のコレクタ電極５、６、１９に捕捉される。そして、第１、第２および第３のコレクタリードには、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２、Ｉ_Ｃ３がそれぞれ流れる。
【００７８】
第１磁性体コア１３Ａにおいて、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１とＩ_Ｃ２は第１磁性体コア１３Ａの貫通孔１３Ａａ内を逆向きに流れるので、それらのコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は磁性体コア１３Ａ内部に逆向きの磁束を生成する。コレクタ部１０に入射する電子ビーム１１が速度変調されているため、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は直流電流成分と変調電流成分（リップル）を含んでいる。コレクタ電流Ｉ_Ｃ１に含まれる変調電流成分は、第１磁性体コア１３Ａを介して第２コレクタリード１２ｂに誘導電流を生成する。そして、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が第２コレクタリード１２ｂに生成する誘導電流は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に対して逆向きに流れる。したがって、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が生成する誘導電流により抑制される。他方、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、第１磁性体コア１３Ａを介して第１コレクタリード１２ａに誘導電流を生成する。この誘導電流もまた同様に、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分を抑制する。
【００７９】
第２および第３の磁性体コア１３Ｂ、１３Ｃにおいても上記と同様に動作する。こうして、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２、Ｉ_Ｃ３に含まれる変調電流成分はそれぞれ抑制され、変調電流成分の電源１７への帰還が抑制される。
【００８０】
高周波信号が周波数の若干異なる２つの信号波を含んでいる場合、主として２つの信号波により生じる干渉波の周波数成分を持つ変調電流成分が抑制される。第１、第２および第３のコレクタリード１２ａ、１２ｂ、１２ｃが第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの貫通孔１３Ａａ、１３Ｂａ、１３Ｃａを通過する回数、すなわち第１、第２および第３の磁性体コア１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃへ巻き付け回数（巻き数）は、高周波信号の干渉波が効率的に抑制できる最低値に設定することが望ましく、１〜５ターン程度の巻き数が選択される。この場合、信号波や歪み波に対応した周波数成分を持つ変調電流成分は、抑制されずに電源１７に帰還されることがある。しかし、それらの変調電流成分の周波数は極めて高いため、電源１７の動作に悪影響を及ぼすことは通常有り得ない。
【００８１】
以上の通り、本発明の第２実施形態の進行波管増幅器では、本発明の第１実施形態の進行波管増幅器と同様に、電子ビームの速度変調に起因する変調電流成分（不要成分）の電源への帰還を抑制することができる。そして、不要成分の帰還による電源への悪影響が防止されて安定な動作が可能となり、優れた周波数特性が得られる。
【００８２】
なお、図２の進行波管増幅器では、３つの磁性体コアを用いているが、いずれか１つの磁性体コアを用いる構成としてもよい。この場合、不要成分を抑制する効果は幾分減少する。
【００８３】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態の進行波管増幅器を示す。
【００８４】
図３の進行波管増幅器は、貫通孔の中心軸に沿って積層された複数の磁性体部材の積層体で磁性体コアを形成している点を除いて第１実施形態の進行波管増幅器と同じ構成を持つ。よって、図３において図１の進行波管増幅器と同一または対応する構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
図３の進行波管増幅器では、２段コレクタ型進行波管２０の第１および第２のコレクタ電極５，６を進行波管駆動用電源１７にそれぞれ接続する第１および第２のコレクタリード１２ａ，１２ｂは、磁性体コア３３の貫通孔３３ａを通過している。
【００８６】
ここで、コレクタ部１０から電源１７に至る方向を第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂの通過方向とすると、図３に示すように、第１コレクタリード１２ａは矢印Ａの方向に貫通孔３３ａを通過し、第２コレクタリードは矢印Ａと逆向きの矢印Ｂの方向に貫通孔３３ａを通過している。
【００８７】
磁性体コア３３は、５つの磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅを含んでなり、それらの磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅは非磁性体部材３５を介して積層されている。磁性体コア３３の貫通孔３３ａは、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅおよび非磁性体部材３４のいずれをも貫通するよう形成されている。換言すれば、磁性体コア３３は、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅを非磁性体部材３５を介して貫通孔３３ａの中心軸に沿って積層した積層体からなる。なお、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅおよび非磁性体部材３５の断面（貫通孔３３ａの中心軸に直交する断面）の形状は、いずれも環状である。
【００８８】
このように非磁性体部材３５を介して積層された磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅは互いに磁気的に分離されており、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅのそれぞれが図１の第１実施形態の磁性体コア１３と実質的に同じ機能を持つ。すなわち、速度変調された電子ビーム１１が第１および第２のコレクタ電極５，６に捕捉されて第１および第２のコレクタリード１２ａ、１２ｂにコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２がそれぞれ流れると、それらのコレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２は磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅのそれぞれの内部に逆向きの磁束を生成する。コレクタ電流Ｉ_Ｃ１に含まれる変調電流成分は、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅのそれぞれを介して第２コレクタリード１２ｂに誘導電流を生成する。そして、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が第２コレクタリード１２ｂに生成する誘導電流は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に対して逆向きに流れる。したがって、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１が生成する誘導電流により抑制される。他方、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分は、磁性体部材３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅのそれぞれを介して第１コレクタリード１２ａに誘導電流を生成する。この誘導電流もまた同様に、コレクタ電流Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分を抑制する。したがって、コレクタ電流Ｉ_Ｃ１、Ｉ_Ｃ２に含まれる変調電流成分の電源１７への帰還が抑制される。
【００８９】
高周波信号が周波数の若干異なる２つの信号波を含んでいる場合、主として２つの信号波により生じる干渉波の周波数成分を持つ変調電流成分が抑制される。磁性体コア３３を構成する磁性体部材の個数（積層数）は、高周波信号の干渉波が効率的に抑制できる最低値に設定することが望ましく、１〜５個程度が選択される。
【００９０】
以上の通り、本発明の第３実施形態の進行波管増幅器では、本発明の第１実施形態の進行波管増幅器と同様に、電子ビームの速度変調に起因する変調電流成分（不要成分）の電源への帰還を抑制することができる。そして、不要成分の帰還による電源への悪影響が防止されて安定な動作が可能となり、優れた周波数特性が得られる。さらに、この第３実施形態では、第１実施形態のように磁性体コアに多数回巻きする必要がないので、磁性体コアの貫通孔の内寸法ひいては磁性体コアの外寸法を小さくすることが可能であり、当該進行波管増幅器の小型化に有利となる。
【００９１】
なお、第１〜第３の実施形態では、磁性体コアが環状の断面形状を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁性体コアの外形および貫通孔の断面形状に特に制限はない。また、４つ以上のコレクタ電極を有する多段コレクタ型進行波管を備えた進行波管増幅器についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の進行波管増幅器では、進行波管からそれを駆動する電源に至る不要成分を抑制することができる。さらに、安定な動作を可能にすると共に、優れた周波数特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の進行波管増幅器を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の進行波管増幅器を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態の進行波管増幅器を示す概略構成図である。
【図４】従来の進行波管増幅器を示す概略構成図である。
【図５】特開平８−４６８０８号公報に開示されたＣＲＴディスプレイ装置を示す回路図である。
【図６】特開平４−３２００３号公報に開示されたマルチトラックテープレコーダを示す回路ブロック図である。
【図７】特開昭６０−１２５９０２号公報に開示された磁気記録再生装置を示すブロック系統図である。
【符号の説明】
１ヒータ
２陰極
３陽極
４高周波回路部
５第１コレクタ電極
６第２コレクタ電極
７高周波入力部
８高周波出力部
９電子銃部
１０コレクタ部
１１電子ビーム
１２ａ第１コレクタリード
１２ｂ第２コレクタリード
１２ｃ第３コレクタリード
１３磁性体コア
１３ａ磁性体コアの貫通孔
１３Ａａ第１磁性体コアの貫通孔
１３Ｂａ第２磁性体コアの貫通孔
１３Ｃａ第３磁性体コアの貫通孔
１３Ａ第１磁性体コア
１３Ｂ第２磁性体コア
１３Ｃ第３磁性体コア
１４ケース
１５集束電極
１６周期永久磁界発生器
１７進行波管駆動用電源
１８遅波回路
１９第３コレクタ電極
２０、２０Ａ進行波管
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄリード
３３磁性体コア
３３ａ磁性体コアの貫通孔
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ磁性体部材
３５非磁性体部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a traveling wave tube amplifier used as a microwave amplifier, and more particularly to a traveling wave tube amplifier using a multistage collector traveling wave tube.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the communication method has shifted from analog communication to digital communication, a method in which a large number of signal waves having slightly different frequencies are simultaneously amplified and transmitted by one amplifier is generally employed. Even in such a communication system, many traveling wave tube amplifiers are used as high frequency amplifiers in the microwave band.
[0003]
In traveling wave tube amplifiers, in order to improve energy conversion efficiency, a traveling wave tube called a multistage collector potential lowering type is generally used in which the collector electrode of the traveling wave tube is multi-staged and the potential of each collector electrode is sequentially lowered. Yes.
[0004]
FIG. 4 shows an example of a conventional traveling wave tube amplifier. This traveling wave tube amplifier uses a helical traveling wave tube having a two-stage collector structure, which is one of multistage collector potential lowering traveling wave tubes.
[0005]
The conventional traveling wave tube amplifier of FIG. 4 drives a multistage collector type traveling wave tube 120 including an electron gun unit 109, a high frequency circuit unit 104, a periodic permanent magnetic field generator 116, and a collector unit 110, and the same. And a traveling wave tube driving power source 117. The electron gun unit 109 includes a heater 101, a cathode 102, a focusing electrode 115, and an anode 103, and the high frequency circuit unit 104 includes a high frequency input unit 107, a high frequency output unit 108, and a slow wave circuit 118. The collector unit 110 includes first and second collector electrodes 105 and 106.
[0006]
One end of the heater 101 is electrically connected to the power source 117 via the lead 121a, and the other end is electrically connected to the cathode 102. The cathode 102 and the focusing electrode 115 are electrically connected to each other, and they are electrically connected to the power source 117 via the lead 121b. The anode 103 and the high-frequency circuit unit 104 are electrically connected to a power source 117 via leads 121c and 121d, respectively. The first and second collector electrodes 105 and 106 are electrically connected to a power source 117 through first and second collector leads 112a and 112b, respectively.
[0007]
The traveling wave tube 120 is housed in a case 114 for protecting it, and the leads 121a, 121b, 121c, 121d and the first and second collector leads 112a, 112b penetrate the case 114 and pass through the case 114. Is connected to a power source 117 located outside the computer.
[0008]
In the conventional traveling wave tube amplifier of FIG. 4, a negative high voltage is normally applied to the cathode 102, and the electron beam 111 is emitted from the cathode 102. A normal ground voltage or a voltage lower than the normal ground voltage is applied to the anode 103, and the emission amount of the electron beam 111 is controlled by the anode 103. The electron beam 111 emitted from the cathode 102 is incident on the high-frequency circuit unit 104 while being accelerated by a voltage (referred to as a helix voltage) between the cathode 102 and the high-frequency circuit unit 104. At this time, the electron beam 111 emitted from the cathode 102 is focused to a predetermined beam diameter by the electron lens formed by the focusing electrode 115.
[0009]
The electron beam 111 input to the high-frequency circuit unit 104 passes through the slow wave circuit 118 while being focused by the magnetic field generated by the periodic permanent magnetic field generator 116. A high frequency signal is input to the high frequency input unit 107, and the input high frequency signal propagates through the slow wave circuit 118. The axial velocity of the electron beam 111 when passing through the slow wave circuit 118 is set by adjusting the voltage of the cathode 102, but the axial direction of the electron beam 111 is substantially equal to the axial velocity of high-frequency signal propagation. Speed is set. In this manner, in the slow wave circuit 118, the electron beam 111 having substantially the same axial velocity as the high frequency signal interacts with the high frequency signal. By this interaction, the high frequency signal is amplified by receiving energy from the electron beam 111, and the amplified high frequency signal is extracted from the high frequency output unit 108.
[0010]
The electron beam 111 that has passed through the slow wave circuit 118 enters the collector unit 110. When passing through the slow wave circuit 118, the electron beam 111 engaged in the exchange of energy by interaction is velocity-modulated, so the electron beam 111 incident on the collector unit 110 contains electrons having different energy states. Therefore, each electron forming the electron beam 111 is captured by the first collector electrode 105 or the second collector electrode 106 depending on the energy state. The first and second collector leads have a collector current I _C1 , I _C2 Each flows.
[0011]
Note that a voltage higher than the voltage applied to the cathode 102 is applied to the first and second collector electrodes 105 and 106. The voltage applied to the first collector electrode 105 is set to a value higher than the voltage applied to the second collector electrode 106.
[0012]
In the conventional traveling wave tube amplifier of FIG. 4, since the electron beam 111 incident on the collector 110 is velocity-modulated, the collector current I _C1 , I _C2 Includes a direct current component and a modulated current component. This modulated current component is fed back to the power source 117 via the first and second collector leads 112a and 112b. This collector current I _C1 , I _C2 This modulation current component is an unnecessary component that can be regarded as a ripple for the power source 117, and a technique for suppressing this unnecessary component is required.
[0013]
In the technical field different from the present invention, various techniques related to suppression of unnecessary components have been conventionally proposed.
[0014]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-46808 discloses a technique for erasing unnecessary pulses generated in a high voltage generation circuit of a CRT (Cathode Ray Tube) display device.
[0015]
FIG. 5 shows a CRT display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-46808.
[0016]
5 includes a flyback transformer 201, coils 202, 203, 204, and 219, diodes 205 and 214, capacitors 206, 212, 215, 220, and 223, and resistors 207, 208, 213, and 224. 225, CRT 209, operational amplifier 210, reference voltage source 211, transistor 216, high voltage control circuit 217, internal coupling capacitor 221, and voltage source 222. In this CRT display device, a negative phase pulse is generated by a coil 204 provided in the flyback transformer 201, only a pulse component is extracted by a capacitor 212, an amplitude of the negative phase pulse is adjusted by a resistor 213, and input to an operational amplifier 210. . This negative phase pulse is added to the high voltage detection voltage, and the unnecessary pulse of the high voltage detector generated by the internal coupling capacitor 221 is deleted.
[0017]
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 4-32003 discloses a technique for reducing noise of a low frequency (360 Hz or less) that jumps into a transmission line near the reproducing head of a multi-track tape recorder.
[0018]
FIG. 6 shows a multi-track tape recorder disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-32003.
[0019]
The multitrack tape recorder of FIG. 6 includes a reproducing head 301, first and second windings 302 and 303, first and second amplifying means 304 and 305, an inversion connecting portion 306, and a reverse phase means 307. And an adder circuit 308. In the multitrack tape recorder of FIG. 6, the phase of the noise signal jumping into the transmission line of the second winding 303 is reversed by the reverse phase means 307, and the noise signal with the reversed phase and the transmission line of the first winding 302 are reversed. The noise signal that jumps into the signal is added by the adder circuit 308 to cancel the noise.
[0020]
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 60-125902 discloses a technique for canceling out cross-channel crosstalk in a magnetic recording / reproducing apparatus.
[0021]
FIG. 7 shows a magnetic recording / reproducing apparatus disclosed in JP-A-60-125902.
[0022]
7 includes video heads 403a and 403b, rotary transformer cores 404a and 404b, a crosstalk canceling transformer 410, winding portions 410a and 410b, and reproducing amplifiers 411a and 411b. . In the magnetic recording / reproducing apparatus of FIG. 7, by providing a crosstalk canceling transformer 410 having a set number of turns, crosstalk between channels of the windings of the rotary transformers 404a and 404b is canceled.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In recent transmission communications, in order to secure a large number of calls, a multi-carrier scheme that simultaneously amplifies a plurality of signal waves having slightly different frequencies is widely used. In general, when such a multicarrier is amplified by a traveling wave tube amplifier, a distorted wave is generated due to nonlinearity of the traveling wave tube amplifier. Further, an interference wave having a frequency component corresponding to the frequency difference between the two signal waves is also generated. Since the frequency of each signal wave is set with an interval of several kHz to several tens of MHz according to the communication method used, the interference wave has a frequency component in the range of several kHz to several tens of MHz. .
[0024]
In the conventional traveling wave tube amplifier shown in FIG. 4, since the electron beam 111 is velocity-modulated, the amount of electrons incident on the first and second collector electrodes 105 and 106 slightly changes with time. The period of the change is a period corresponding to the velocity modulation of the electron beam 111. The first and second collector leads 112a and 112b have collector currents I corresponding to the amounts of electrons incident on the first and second collector electrodes 15 and 106, respectively. _C1 , I _C2 Collector current I _C1 , I _C2 Has a modulation current component corresponding to the velocity modulation of the electron beam 111. As described above, since an interference wave having a frequency component in the range of several kHz to several MHz is generated in the traveling wave tube amplifier, the traveling wave tube amplifier has a modulation current component in this frequency range.
[0025]
This modulation current component is fed back to the power source 117. When the frequency component of the interference wave is included in the unstable region of the power source 117, there is a problem that an unstable phenomenon such as oscillation occurs in the power source 117 and the high frequency characteristics as an amplifier deteriorate. Furthermore, there is a problem in that the operation of the traveling wave tube amplifier is adversely affected, for example, the traveling wave tube amplifier is destroyed by applying an abnormal voltage.
[0026]
In addition, since those disclosed in JP-A-8-46808, JP-A-4-32003, and JP-A-60-125902 are different from the present invention, they are applied to traveling wave tube amplifiers. That is not realistic.
[0027]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a traveling wave tube amplifier capable of suppressing unnecessary components from the traveling wave tube to the power source for driving the traveling wave tube.
[0028]
Another object of the present invention is to provide a traveling wave tube amplifier that enables stable operation and has excellent frequency characteristics.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
(1) A first traveling-wave tube amplifier according to the present invention is a process for amplifying and outputting the high-frequency signal by interacting an electron beam emitted from an electron gun unit with a high-frequency signal input to a high-frequency circuit unit. A wave tube, and a power source for driving the traveling wave tube,
The traveling wave tube includes a plurality of collector electrodes for capturing the electron beam velocity-modulated by the interaction,
In the traveling wave tube amplifier, each of the plurality of collector electrodes is electrically connected to the power source through a corresponding plurality of collector leads,
Any two of the plurality of collector leads pass through the through holes of the magnetic core,
Each of the currents flowing through the two collector leads passing through the through holes of the magnetic core generates magnetic fluxes in opposite directions in the magnetic core.
[0030]
(2) In the first traveling wave tube amplifier of the present invention, a plurality of collector leads for connecting each of the plurality of collector electrodes for capturing the velocity-modulated electron beam to the power supply unit are provided, Any two of the plurality of collector leads pass through the through hole of the magnetic core. The currents flowing through the two collector leads passing through the through holes of the magnetic core generate magnetic fluxes in opposite directions in the magnetic core.
[0031]
The mutually opposite magnetic fluxes generated inside the magnetic core cause induced currents to flow through the two collector leads that pass through the through holes of the magnetic core. These induced currents flow in opposite directions to the current that flows through the two collector leads that pass through the through hole of the magnetic core. Therefore, unnecessary components generated due to the velocity-modulated electron beam are suppressed by the induced current. Therefore, since unnecessary components from the traveling wave tube to the power supply unit are suppressed, stable operation is possible and excellent frequency characteristics can be obtained.
[0032]
(3) In a preferred example of the first traveling wave tube amplifier of the present invention, the number of times the two collector leads pass through the through hole of the magnetic core is set to a predetermined value. In this case, since the frequency range of the unnecessary component to be suppressed can be arbitrarily set by changing the number of times of passing through the through hole of the magnetic core, there is an advantage that the unnecessary component can be more effectively suppressed.
[0033]
In another preferable example of the first traveling wave tube amplifier of the present invention, the magnetic core has a substantially annular cross-sectional shape. In this case, since magnetic flux is efficiently generated, there is an advantage that unnecessary components can be more effectively suppressed.
[0034]
In still another preferred example of the first traveling wave tube amplifier of the present invention, the magnetic core is made of a ferrite material. In this case, there is an advantage that the high frequency loss is reduced and the magnetic flux can be reliably generated inside the magnetic core.
[0035]
In still another preferred example of the first traveling wave tube amplifier according to the present invention, the magnetic core includes a plurality of magnetic members, and each of the plurality of magnetic members is interposed via a nonmagnetic member. It is laminated along the central axis of the through hole. In this case, since each of the plurality of magnetic members is magnetically separated by the non-magnetic member, each of the currents flowing through the two collector leads is mutually connected inside each of the plurality of magnetic members. Generates a reverse magnetic flux. Therefore, since the frequency range of the unnecessary component to be suppressed can be arbitrarily set by changing the number of the plurality of magnetic members, there is an advantage that the unnecessary component can be more effectively suppressed. Further, compared to the case where the number of times the two collector leads pass through the through hole of the magnetic core is changed, it is not necessary to wind the magnetic core many times, so that the inner dimension of the through hole of the magnetic core As a result, the outer dimension of the magnetic core can be reduced, which is advantageous for downsizing the traveling wave tube amplifier.
[0036]
In this example, it is preferable that each of the plurality of magnetic members has a substantially annular cross-sectional shape. Also in this case, since the magnetic flux is efficiently generated, there is an advantage that unnecessary components can be more effectively suppressed.
[0037]
Furthermore, in this example, each of the plurality of magnetic members is preferably made of a ferrite material. This is because the use of the ferrite material reduces the high-frequency loss and can reliably generate a magnetic flux inside the magnetic core.
[0038]
(4) A second traveling wave tube amplifier according to the present invention includes an electron gun unit that emits an electron beam,
A high-frequency circuit section that amplifies and outputs the high-frequency signal by interacting the electron beam and the input high-frequency signal;
A collector portion having first and second collector electrodes for capturing the electron beam velocity-modulated by the high-frequency circuit portion;
A power source for supplying a predetermined voltage to each of the electron gun unit, the high-frequency circuit unit, and the collector unit;
First and second collector leads that electrically connect the first and second collector electrodes to the power source, respectively;
A magnetic core having a through hole;
With
Each of the first and second collector leads passes through the through hole of the magnetic core,
Each of the currents flowing through the first and second collector leads generates magnetic fluxes in opposite directions in the magnetic core.
[0039]
(5) In the second traveling wave tube amplifier of the present invention, the first and second collector leads for connecting the first and second collector electrodes for capturing the velocity-modulated electron beam to the power source are provided. Each of the first and second collector leads passes through the through hole of the magnetic core. And each of the electric current which flows into the said 1st and 2nd collector lead produces | generates the mutually opposing magnetic flux inside the said magnetic body core.
[0040]
The mutually opposite magnetic fluxes generated inside the magnetic core cause induced currents to flow through the first and second collector leads. Those induced currents flow in opposite directions to the currents originally flowing in the first and second collector leads. Therefore, unnecessary components generated due to the velocity-modulated electron beam are suppressed by the induced current. Therefore, unnecessary components from the collector section to the power source are suppressed, so that stable operation is possible and excellent frequency characteristics are obtained as in the first traveling wave tube amplifier of the present invention.
[0041]
(6) In a preferred example of the second traveling wave tube amplifier of the present invention, the number of times of passing through the through holes of the magnetic cores of the first and second collector leads is set to a predetermined value. In this case, since the frequency range of the unnecessary component to be suppressed can be arbitrarily set by changing the number of times of passing through the through hole of the magnetic core, there is an advantage that the unnecessary component can be more effectively suppressed.
[0042]
In another preferred example of the second traveling wave tube amplifier of the present invention, the magnetic core has a substantially annular cross-sectional shape. In this case, since magnetic flux is efficiently generated, there is an advantage that unnecessary components can be more effectively suppressed.
[0043]
In still another preferred example of the second traveling wave tube amplifier of the present invention, the magnetic core is made of a ferrite material. In this case, there is an advantage that the high frequency loss is reduced and the magnetic flux can be reliably generated inside the magnetic core.
[0044]
In still another preferred example of the second traveling wave tube amplifier according to the present invention, the magnetic core includes a plurality of magnetic members, and each of the plurality of magnetic members is interposed via a nonmagnetic member. It is laminated along the central axis of the through hole. In this case, since each of the plurality of magnetic members is magnetically separated by the non-magnetic member, each of the currents flowing through the first and second collector leads is respectively determined by the plurality of magnetic members. Magnetic fluxes that are opposite to each other are generated in the interior. Therefore, since the frequency range of the unnecessary component to be suppressed can be arbitrarily set by changing the number of the plurality of magnetic members, there is an advantage that the unnecessary component can be more effectively suppressed. Further, it is not necessary to wind the magnetic core many times compared to the case where the number of times the first and second collector leads pass through the through hole of the magnetic core is changed. It is possible to reduce the inner dimension of the hole and the outer dimension of the magnetic core, which is advantageous for downsizing the traveling wave tube amplifier.
[0045]
In this example, it is preferable that each of the plurality of magnetic members has a substantially annular cross-sectional shape. Also in this case, since the magnetic flux is efficiently generated, there is an advantage that unnecessary components can be more effectively suppressed.
[0046]
Furthermore, in this example, each of the plurality of magnetic members is preferably made of a ferrite material. This is because the use of the ferrite material reduces the high-frequency loss and can reliably generate a magnetic flux inside the magnetic core.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
[0048]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a traveling wave tube amplifier according to a first embodiment of the present invention.
[0049]
The traveling wave tube amplifier of FIG. 1 includes a two-stage collector traveling wave tube 20, a traveling wave tube driving power source 17 for driving the traveling wave tube 20, and a magnetic core 13.
[0050]
The traveling wave tube 20 includes an electron gun unit 9, a high frequency circuit unit 4, a periodic permanent magnetic field generator 16, and a collector unit 10. The electron gun section 9 has a heater 1, a cathode 2, a focusing electrode 15 and an anode 3. The high-frequency circuit section 4 has a high-frequency input section 7, a high-frequency output section 8, and a slow wave circuit 18 made of a helix conductor. ing. The collector unit 10 includes first and second collector electrodes 5 and 6.
[0051]
The magnetic core 13 has a through hole 13a having a substantially circular cross section, and is made of a ferromagnetic material such as ferrite. The shape of the cross section of the magnetic core 13 (the cross section perpendicular to the central axis of the through hole 13a) is annular.
[0052]
One end of the heater 1 is electrically connected to the power source 17 via the lead 21 a, and the other end is electrically connected to the cathode 2. The cathode 2 and the focusing electrode 15 are electrically connected to each other, and they are electrically connected to the power source 17 via the lead 21b. The anode 3 and the high-frequency circuit unit 4 are electrically connected to the power source 17 through leads 21c and 21d, respectively. The first and second collector electrodes 5 and 6 are electrically connected to the power source 17 via the first and second collector leads 12a and 12b, respectively. The power source 17 supplies predetermined voltages to the heater 1, the cathode 2, the focusing electrode 15, the anode 3, the high-frequency circuit unit 4, and the first and second collector electrodes 5 and 6, respectively.
[0053]
The traveling wave tube 20 and the magnetic core 13 are housed in a case 14 for protecting the traveling wave tube 20, and the leads 21a, 21b, 21c, 21d and the first and second collector leads 12a, 12b are The case 14 passes through the case 14 and is connected to a power source 17 outside the case 14.
[0054]
The first and second collector leads 12a and 12b pass through the through holes 13a of the magnetic core 13 respectively. Here, if the direction from the collector section 10 to the power source 17 is the passing direction of the first and second collector leads 12a and 12b, the first collector lead 12a is a through hole in the direction of arrow A as shown in FIG. The second collector lead passes through the through hole 13a in the direction of the arrow B opposite to the arrow A. In FIG. 1, the first and second collector leads 12a and 12b pass through the through-hole 13a once. However, the first and second collector leads 12a and 12b are wound around the magnetic core 13 to form the through-holes. It may be passed multiple times.
[0055]
A negative high voltage is normally applied to the cathode 2 built in the electron gun unit 9, and a normal ground voltage or a voltage lower than that is normally applied to the anode 3 and the high frequency circuit unit 4. A high frequency signal is input to the high frequency input unit 7, and the input high frequency signal propagates through the slow wave circuit 18 and is extracted from the high frequency output unit 8. A voltage higher than the voltage applied to the cathode 2 is applied to the first and second collector electrodes 5 and 6. The voltage applied to the first collector electrode 5 is set to a value higher than the voltage applied to the second collector electrode 6.
[0056]
Next, the operation of the traveling wave tube amplifier of FIG. 1 will be described.
[0057]
In the traveling wave tube amplifier of FIG. 1, an electron beam 11 is emitted from the cathode 2, and the emission amount is controlled by the anode 3. The electron beam 11 emitted from the cathode 2 is incident on the slow wave circuit 18 of the high-frequency circuit unit 4 while being accelerated by a voltage (called a helix voltage) between the cathode 2 and the high-frequency circuit unit 4. At this time, the electron beam 11 emitted from the cathode 2 is focused to a predetermined beam diameter by the electron lens formed by the focusing electrode 15.
[0058]
The electron beam 11 incident on the high-frequency circuit unit 4 passes through the slow wave circuit 18 while being focused by the magnetic field generated by the periodic permanent magnetic field generator 16. The axial speed of the electron beam 11 passing through the slow wave circuit 18 is set by adjusting the voltage applied to the cathode 2, but the high frequency signal input to the high frequency input unit 7 propagates through the slow wave circuit 18. The axial speed of the electron beam 11 is set so as to be substantially equal to the axial speed at the time. Thus, in the slow wave circuit 18, the electron beam 11 having substantially the same axial velocity as the high frequency signal interacts with the high frequency signal. By this interaction, the high-frequency signal propagating through the slow wave circuit 18 receives energy from the electron beam 11 and is amplified. The velocity of the electron beam 11 engaged in the exchange of energy through the interaction is modulated.
[0059]
Here, when the input high frequency signal is a single signal wave, the electron beam 11 passing through the slow wave circuit 18 is velocity-modulated corresponding to only the frequency component of the signal wave. When the input high frequency signal includes a plurality of signal waves having slightly different frequencies, a distorted wave is generated in the slow wave circuit 18 due to the nonlinearity of the traveling wave tube amplifier. At the same time, in the slow wave circuit 18, an interference wave having a frequency component corresponding to the frequency difference between any two signal waves is generated by the interference of a plurality of signal waves. For this reason, the electron beam 11 is velocity-modulated corresponding to each frequency component of the plurality of signal waves, distortion waves, and interference waves.
[0060]
The electron beam 11 that has passed through the slow wave circuit 18 enters the collector unit 10. Since the velocity-modulated electron beam 11 includes electrons having different energy states, each electron forming the electron beam 11 is captured by the first collector electrode 5 or the second collector electrode 6 according to the energy state. The first and second collector leads 12a and 12b have a collector current I _C1 , I _C2 Each flows.
[0061]
Collector current I _C1 And I _C2 Flows in the reverse direction in the through-hole 13a of the magnetic core 13, so that their collector current I _C1 , I _C2 Generates a reverse magnetic flux inside the magnetic core 13. Since the electron beam 11 incident on the collector 10 is velocity-modulated, the collector current I _C1 , I _C2 Includes a direct current component and a modulated current component. Collector current I _C1 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the second collector lead 12 b via the magnetic core 13. And collector current I _C1 Induced in the second collector lead 12b is the collector current I _C2 Flows in the opposite direction. Therefore, collector current I _C2 The modulation current component included in is the collector current I _C1 Is suppressed by the induced current generated. On the other hand, collector current I _C2 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the first collector lead 12 a via the magnetic core 13. This induced current is also the collector current I _C2 The modulation current component contained in is suppressed. Therefore, collector current I _C1 , I _C2 The feedback of the modulation current component contained in the power source 17 is suppressed.
[0062]
Next, the above operation will be described in more detail with numerical examples.
[0063]
For example, it is assumed that the high-frequency signal includes two signal waves of slightly different frequencies, f1 = 10 GHz and f2 = 10.002 GHz. The electron beam 11 passing through the slow wave circuit 18 includes two signal waves (f1 = 10 GHz, f2 = 10.002 GHz), a distorted wave (2f1-f2 = 9.998 GHz, 2f2-f1 = 10.004 GHz), and It undergoes velocity modulation according to the interference wave (Δf = f2−f1 = 2 MHz). For this reason, collector current I _C1 , I _C2 Is obtained by superimposing modulation current components having frequency components of 9.998 GHz, 10 GHz, 10.02 GHz, 10.004 GHz, and 2 MHz on the DC current component. In general operating conditions, the collector current I _C1 , I _C2 The DC current component is usually several tens mA to several hundred mA, and the modulation current component having the above frequency component is superimposed as a ripple of several mA or less.
[0064]
What is suppressed by the magnetic core 13 is mainly a modulated current component having a relatively low frequency component of 2 MHz. The number of times that the first and second collector leads 12a and 12b pass through the through hole 13a of the magnetic core 13, that is, the number of windings (number of windings) around the magnetic core 13, is effectively suppressed by interference waves of high-frequency signals. It is desirable to set to the lowest possible value, and the number of turns of about 1 to 5 turns is selected. In this case, the modulation current component having frequency components of 9.998 GHz, 10 GHz, 10.02 GHz, and 10.004 GHz may be fed back to the power supply 17 without being suppressed. However, since these modulation current components have extremely high frequencies, it is usually impossible to adversely affect the operation of the power supply 17.
[0065]
As described above, the traveling wave tube amplifier according to the first embodiment of the present invention can suppress the feedback of the modulation current component (unnecessary component) to the power source due to the velocity modulation of the electron beam. Then, adverse effects on the power source due to feedback of unnecessary components are prevented, and stable operation is possible, and excellent frequency characteristics can be obtained.
[0066]
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a traveling wave tube amplifier according to a second embodiment of the present invention.
[0067]
The traveling wave tube amplifier in FIG. 2 uses a three-stage collector type traveling wave tube 20A in order to further increase the energy conversion efficiency. The traveling wave tube 20A has the same configuration as the traveling wave tube 20 used in the first embodiment of FIG. 1 except that it has three collector electrodes. Accordingly, in FIG. 2, the same or corresponding components as those of traveling wave tube 20 of FIG.
[0068]
The traveling wave tube amplifier of FIG. 2 includes a three-stage collector traveling wave tube 20A, a traveling wave tube driving power source 17, and first, second, and third magnetic cores 13A, 13B, and 13C.
[0069]
The traveling wave tube 20 A has a collector portion 10 having first, second and third collector electrodes 5, 6 and 19. The first, second and third collector electrodes 5, 6, 19 are electrically connected to the power source 17 via the first, second and third collector leads 12a, 12b, 12c. The power supply 17 supplies predetermined voltages to the first, second and third collector electrodes 5, 6, 19 respectively.
[0070]
The first, second, and third magnetic cores 13A, 13B, and 13C have through holes 13Aa, 13Ba, and 13Ca that are substantially circular in cross section, and are all formed of a ferromagnetic material such as ferrite. . The shape of the cross section of the first magnetic core 13A (cross section orthogonal to the central axis of the through hole 13Aa), the shape of the cross section of the second magnetic core 13B (cross section orthogonal to the central axis of the through hole 13Ba), and the third magnetism The shape of the cross section of the body core 13C (the cross section perpendicular to the central axis of the through hole 13Ca) is annular.
[0071]
The traveling wave tube 20 A and the first, second, and third magnetic cores 13 A, 13 B, and 13 C are housed in a case 14 for protecting the traveling wave tube 20. The first, second and third collector leads 12a, 12b, 12c pass through the case 14 and are connected to a power source 17 outside the case 14.
[0072]
The first, second, and third collector leads 12a, 12b, 12c pass through the through holes 13Aa, 13Ba, 13Ca of the first, second, and third magnetic cores 13A, 13B, 13C. That is, if the direction from the collector section 10 to the power source 17 is the passing direction of the first, second and third collector leads 12a, 12b, 12c, the first collector lead 12a is indicated by the arrow A as shown in FIG. The second collector lead 12b passes through the through hole 13Aa in the direction of the arrow B opposite to the arrow A. The second collector lead 12b passes through the through hole 13Ba in the direction of arrow B, and the third collector lead 12c passes through the through hole 13Ba in the direction of arrow A. The third collector lead 12c passes through the through hole 13Ca in the direction of arrow B, and the first collector lead 12a passes through the through hole 13Ca in the direction of arrow A.
[0073]
In FIG. 2, the first, second and third collector leads 12a, 12b and 12c pass through the through holes 13Aa, 13Ba and 13Ca once, respectively. 3 collector leads 12a, 12b, and 12c may be wound and the through holes 13Aa, 13Ba, and 13Ca may be passed through a plurality of times.
[0074]
A voltage higher than the voltage applied to the cathode 2 is applied to the first, second and third collector electrodes 5, 6, 19. The voltage applied to the first collector electrode 5 is set to a value higher than the voltage applied to the second collector electrode 6. The voltage applied to the second collector electrode 6 is set to a value higher than the voltage applied to the third collector electrode 19.
[0075]
Next, the operation of the traveling wave tube amplifier of FIG. 2 will be described.
[0076]
The basic operation of the traveling wave tube amplifier of FIG. 2 is substantially the same as that of the traveling wave tube amplifier of the first embodiment of FIG. That is, the electron beam 11 emitted from the cathode 2 is incident on the slow wave circuit 18 of the high frequency circuit unit 4 while being accelerated and passes through the slow wave circuit 18. The electron beam 11 interacts with the high-frequency signal input in the slow wave circuit 18, and the high-frequency signal is amplified by the energy of the electron beam 11. At this time, the velocity of the electron beam 11 engaged in energy transfer is modulated.
[0077]
The electron beam 11 that has passed through the slow wave circuit 18 enters the collector unit 10. The velocity-modulated electron beam 11 includes electrons having different energy states. Each electron forming the electron beam 11 is captured by the first, second, or third collector electrode 5, 6, 19 depending on its energy state. The first, second and third collector leads have collector current I _C1 , I _C2 , I _C3 Each flows.
[0078]
In the first magnetic core 13A, the collector current I _C1 And I _C2 Flows in the reverse direction through the through hole 13Aa of the first magnetic core 13A, and therefore their collector current I _C1 , I _C2 Generates a reverse magnetic flux inside the magnetic core 13A. Since the electron beam 11 incident on the collector 10 is velocity-modulated, the collector current I _C1 , I _C2 Includes a direct current component and a modulated current component (ripple). Collector current I _C1 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the second collector lead 12b via the first magnetic core 13A. And collector current I _C1 Induced in the second collector lead 12b is the collector current I _C2 Flows in the opposite direction. Therefore, collector current I _C2 The modulation current component included in is the collector current I _C1 Is suppressed by the induced current generated. On the other hand, collector current I _C2 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the first collector lead 12a via the first magnetic core 13A. This induced current is also the collector current I _C2 The modulation current component contained in is suppressed.
[0079]
The second and third magnetic cores 13B and 13C operate in the same manner as described above. Thus, collector current I _C1 , I _C2 , I _C3 The modulation current component contained in each is suppressed, and the feedback of the modulation current component to the power source 17 is suppressed.
[0080]
When the high-frequency signal includes two signal waves having slightly different frequencies, a modulation current component having a frequency component of an interference wave mainly generated by the two signal waves is suppressed. The number of times the first, second and third collector leads 12a, 12b and 12c pass through the through holes 13Aa, 13Ba and 13Ca of the first, second and third magnetic cores 13A, 13B and 13C, that is, the first The number of windings (number of windings) around the second and third magnetic cores 13A, 13B, and 13C is preferably set to the lowest value that can effectively suppress the interference wave of the high-frequency signal, and is about 1 to 5 turns. The number of turns is selected. In this case, a modulated current component having a frequency component corresponding to a signal wave or a distorted wave may be fed back to the power supply 17 without being suppressed. However, since the frequency of these modulation current components is extremely high, it is usually impossible to adversely affect the operation of the power supply 17.
[0081]
As described above, in the traveling wave tube amplifier according to the second embodiment of the present invention, similarly to the traveling wave tube amplifier according to the first embodiment of the present invention, the modulation current component (unnecessary component) caused by the velocity modulation of the electron beam is reduced. Feedback to the power supply can be suppressed. Then, adverse effects on the power source due to feedback of unnecessary components are prevented, and stable operation is possible, and excellent frequency characteristics can be obtained.
[0082]
In the traveling wave tube amplifier shown in FIG. 2, three magnetic cores are used, but any one of the magnetic cores may be used. In this case, the effect of suppressing unnecessary components is somewhat reduced.
[0083]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a traveling wave tube amplifier according to a third embodiment of the present invention.
[0084]
The traveling wave tube amplifier of FIG. 3 is the traveling wave tube amplifier according to the first embodiment, except that a magnetic core is formed by a laminate of a plurality of magnetic members laminated along the central axis of the through hole. With the same configuration. Therefore, in FIG. 3, the same or corresponding components as those of the traveling wave tube amplifier of FIG.
[0085]
In the traveling wave tube amplifier of FIG. 3, the first and second collector leads 12a for connecting the first and second collector electrodes 5 and 6 of the two-stage collector type traveling wave tube 20 to the traveling wave tube driving power source 17 respectively. , 12b pass through the through hole 33a of the magnetic core 33.
[0086]
Here, if the direction from the collector section 10 to the power source 17 is the passing direction of the first and second collector leads 12a and 12b, the first collector lead 12a is a through hole in the direction of arrow A as shown in FIG. The second collector lead passes through the through hole 33a in the direction of the arrow B opposite to the arrow A.
[0087]
The magnetic core 33 includes five magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, and 34E, and these magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, and 34E are stacked via a nonmagnetic member 35. ing. The through hole 33a of the magnetic core 33 is formed so as to pass through any of the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, 34E and the nonmagnetic member 34. In other words, the magnetic core 33 is composed of a laminated body in which the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, and 34E are stacked along the central axis of the through hole 33a via the nonmagnetic member 35. The cross sections of the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, 34E and the nonmagnetic member 35 (the cross section perpendicular to the central axis of the through hole 33a) are all annular.
[0088]
Thus, the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, and 34E stacked via the non-magnetic member 35 are magnetically separated from each other, and the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, and 34E, respectively. However, it has substantially the same function as the magnetic core 13 of the first embodiment shown in FIG. That is, the velocity-modulated electron beam 11 is captured by the first and second collector electrodes 5 and 6, and the collector current I is applied to the first and second collector leads 12a and 12b. _C1 , I _C2 Each flows, their collector current I _C1 , I _C2 Generates magnetic fluxes in opposite directions in each of the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, 34E. Collector current I _C1 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the second collector lead 12b via each of the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, 34E. And collector current I _C1 Induced in the second collector lead 12b is the collector current I _C2 Flows in the opposite direction. Therefore, collector current I _C2 The modulation current component included in is the collector current I _C1 Is suppressed by the induced current generated. On the other hand, collector current I _C2 The modulation current component included in the signal generates an induced current in the first collector lead 12a via each of the magnetic members 34A, 34B, 34C, 34D, 34E. This induced current is also the collector current I _C2 The modulation current component contained in is suppressed. Therefore, collector current I _C1 , I _C2 The feedback of the modulation current component contained in the power source 17 is suppressed.
[0089]
When the high-frequency signal includes two signal waves having slightly different frequencies, a modulation current component having a frequency component of an interference wave mainly generated by the two signal waves is suppressed. The number of magnetic members constituting the magnetic core 33 (the number of stacked layers) is desirably set to the lowest value that can effectively suppress the interference wave of the high-frequency signal, and about 1 to 5 is selected.
[0090]
As described above, in the traveling wave tube amplifier according to the third embodiment of the present invention, similarly to the traveling wave tube amplifier according to the first embodiment of the present invention, the modulation current component (unnecessary component) caused by the velocity modulation of the electron beam is reduced. Feedback to the power supply can be suppressed. Then, adverse effects on the power source due to feedback of unnecessary components are prevented, and stable operation is possible, and excellent frequency characteristics can be obtained. Furthermore, in the third embodiment, since it is not necessary to wind the magnetic core many times as in the first embodiment, it is possible to reduce the inner dimension of the through hole of the magnetic core and thus the outer dimension of the magnetic core. This is possible and is advantageous for downsizing the traveling wave tube amplifier.
[0091]
In the first to third embodiments, the magnetic core has an annular cross-sectional shape, but the present invention is not limited to this, and the outer shape of the magnetic core and the cross-sectional shape of the through hole There are no particular restrictions. Needless to say, the present invention can be applied to a traveling wave tube amplifier including a multistage collector traveling wave tube having four or more collector electrodes.
[0092]
【The invention's effect】
As described above, the traveling wave tube amplifier according to the present invention can suppress unnecessary components from the traveling wave tube to the power source that drives the traveling wave tube. Furthermore, stable operation is possible and excellent frequency characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a traveling wave tube amplifier according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a traveling wave tube amplifier according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a traveling wave tube amplifier according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a conventional traveling wave tube amplifier.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a CRT display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-46808.
FIG. 6 is a circuit block diagram showing a multi-track tape recorder disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-32003.
FIG. 7 is a block system diagram showing a magnetic recording / reproducing apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-125902.
[Explanation of symbols]
1 Heater
2 Cathode
3 Anode
4 High frequency circuit
5 First collector electrode
6 Second collector electrode
7 High frequency input section
8 High frequency output section
9 Electron gun
10 Collector section
11 Electron beam
12a First collector lead
12b Second collector lead
12c Third collector lead
13 Magnetic core
13a Through hole of magnetic core
13Aa First magnetic core through hole
13Ba 2nd magnetic body core through hole
13Ca 3rd magnetic core through-hole
13A First magnetic core
13B Second magnetic core
13C Third magnetic core
14 cases
15 Focusing electrode
16 period permanent magnetic field generator
17 Traveling wave tube drive power supply
18 Slow wave circuit
19 Third collector electrode
20, 20A traveling wave tube
21a, 21b, 21c, 21d Lead
33 Magnetic core
33a Through hole in magnetic core
34A, 34B, 34C, 34D, 34E Magnetic body member
35 Non-magnetic material

Claims

A traveling wave tube that amplifies and outputs the high frequency signal by interacting an electron beam emitted from the electron gun unit and a high frequency signal input to the high frequency circuit unit, and a power source that drives the traveling wave tube ,
The traveling wave tube includes a plurality of collector electrodes for capturing the electron beam velocity-modulated by the interaction,
In the traveling wave tube amplifier, each of the plurality of collector electrodes is electrically connected to the power source through a corresponding plurality of collector leads,
Any two of the plurality of collector leads pass through the through holes of the magnetic core,
A traveling wave tube amplifier, wherein each of the currents flowing through the two collector leads respectively passing through the through holes of the magnetic core generates opposite magnetic fluxes in the magnetic core.

The traveling wave tube amplifier according to claim 1, wherein the number of times the two collector leads pass through the through hole of the magnetic core is set to a predetermined value.

The traveling wave tube amplifier according to claim 1, wherein the magnetic core has a substantially annular cross-sectional shape.

The traveling wave tube amplifier according to claim 1, wherein the magnetic core is made of a ferrite material.

2. The magnetic core according to claim 1, wherein the magnetic core includes a plurality of magnetic members, and each of the plurality of magnetic members is stacked along a central axis of the through hole via a nonmagnetic member. Traveling wave tube amplifier.

6. The traveling wave tube amplifier according to claim 5, wherein each of the plurality of magnetic members has a substantially annular cross-sectional shape.

The traveling wave tube amplifier according to claim 5 or 6, wherein each of the plurality of magnetic members is made of a ferrite material.

An electron gun that emits an electron beam;
A high-frequency circuit section that amplifies and outputs the high-frequency signal by interacting the electron beam and the input high-frequency signal;
A collector portion having first and second collector electrodes for capturing the electron beam velocity-modulated by the high-frequency circuit portion;
A power source for supplying a predetermined voltage to each of the electron gun unit, the high-frequency circuit unit, and the collector unit;
First and second collector leads that electrically connect the first and second collector electrodes to the power source, respectively;
A magnetic core having a through hole,
Each of the first and second collector leads passes through the through hole of the magnetic core,
A traveling wave tube amplifier, wherein each of the currents flowing through the first and second collector leads generates magnetic fluxes in opposite directions in the magnetic core.

9. The traveling wave tube amplifier according to claim 8, wherein the number of times of passing through the through hole of each of the magnetic cores of each of the first and second collector leads is set to a predetermined value.

The traveling wave tube amplifier according to claim 8 or 9, wherein the magnetic core has a substantially annular cross-sectional shape.

The traveling wave tube amplifier according to any one of claims 8 to 10, wherein the magnetic core is made of a ferrite material.

The said magnetic body core contains a some magnetic body member, and each of these some magnetic body members is laminated | stacked along the central axis of the said through-hole through the nonmagnetic body member. Traveling wave tube amplifier.

The traveling wave tube amplifier according to claim 12, wherein each of the plurality of magnetic members has a substantially annular cross-sectional shape.

The traveling wave tube amplifier according to claim 12 or 13, wherein each of the plurality of magnetic members is made of a ferrite material.