專利名稱：多波束速調(diào)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多波束速調(diào)管，特別涉及到在陰極和收集極周圍配置有第一永磁鐵組和第二永磁鐵組的多波束速調(diào)管。
迄今在利用微波的通信、電磁波加熱、干燥等領(lǐng)域，用作高頻振蕩管的已知的速調(diào)管，已在例如日本專利公開平2-16533號中披露。
該公報所披露的速調(diào)管如圖9所示，由產(chǎn)生電子束的電子槍部202、使電子束進(jìn)行密度調(diào)制的高頻電路部204、收集電子束并將其變成熱能的收集極部206等組成。
在圖9中，208是輸入電路、210是輸入部磁極片、212是環(huán)形永磁體、214是磁軛、216是作為電子束通路的漂移管、218是輸出電路、220是輸出磁極片。
在有上述這樣結(jié)構(gòu)的速調(diào)管中，由上述電子槍部202產(chǎn)生電子束，在上述高頻電路部204使上述電子束密度調(diào)制后，將由上述高頻電路輸出的電子束在上述輸出電路部218進(jìn)行密度調(diào)制，然后用上述輸出電路218將從上述高頻電路204輸出的電子束輸出到例如電子爐的烹調(diào)室，同時通過用上述收集極部206收集從上述高頻電路部輸出的殘余電子束并將上述電子束的能量變成熱能，使上述電子束消失。
因此，像這樣的已有的速調(diào)管，由于為了得到高輸出必須使用高驅(qū)動電壓和多個諧振腔，因而有產(chǎn)品體積變大的問題。
還由于隨著產(chǎn)品體積變大就要用大的永久磁鐵或電磁鐵，難以在電子束所在的空間內(nèi)保持均勻的磁通密度，因而存在作為輸出能量與輸入能量比率的效率降低這樣的問題。
而且因為要用上述這樣大的永磁鐵212或電磁鐵，還使產(chǎn)品的成本提高。
本發(fā)明正是為了解決上述種種問題而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種由于使電子束的漂移通路上磁通密度均勻，而能使產(chǎn)品的輸出功率高而穩(wěn)定，使作為輸出能量與輸入能量比率的效率提高的多波束速調(diào)管。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的多波束速調(diào)管由以下各部分構(gòu)成發(fā)射多個電子束的陰極；調(diào)制從該陰極發(fā)射出的電子束密度的密度調(diào)制裝置；產(chǎn)生用以防止從上述陰極發(fā)射的電子束發(fā)散的磁力的磁力發(fā)生裝置；耦合已用上述密度調(diào)制裝置進(jìn)行了密度調(diào)制的電子束的能量使之產(chǎn)生高頻的高頻發(fā)生裝置；和收集已通過上述密度調(diào)制裝置輸出了微波的電子束的收集極。


圖1是本發(fā)明的多波束速調(diào)管的一實施例的正視圖，圖2是本發(fā)明的多波束速調(diào)管的一實施例的剖視圖，圖3是圖2的主要部分的放大圖，圖4是沿圖2中的C-C線的剖視圖，圖5是沿圖2中的B-B線的剖視圖，圖6是圖2的磁軛的外觀透視圖，圖7是沿圖2中的A-A線的剖視圖，圖8是圖2的漂移通路上的磁通密度分布圖，
圖9是已有的速調(diào)管的剖視圖。
下面將參照附圖對本發(fā)明的一實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖1和圖2所示，發(fā)射多個電子束的陰極2由加熱器輸入端4與發(fā)射體輸入端6、通過上述加熱器輸入端4與發(fā)射體輸入端6接收交流120V或交流240V電壓而發(fā)熱的加熱器8、和被由該加熱器8發(fā)出的熱激勵而發(fā)射電子的發(fā)射體10構(gòu)成。
該發(fā)射體的表面如圖3所示，形成用以發(fā)射多個電子束18的多個發(fā)射部10a，為了抑制除上述發(fā)射體10的表面中上述發(fā)射部10a以外的其它地方發(fā)射電子束，在其上粘結(jié)薄薄的鉬板10b。
以1排以上的環(huán)狀形成多個上述發(fā)射部10a，在本實施例中如圖7所示，以3排環(huán)形形成25個。
上述發(fā)射部10a還如圖3所示，在上述發(fā)射體10的內(nèi)側(cè)形成凹面以使從上述發(fā)射部10a發(fā)射的電子聚集在一處。
上述加熱器8和上述發(fā)射體10通過上述加熱器輸入端4和上述發(fā)射體輸入端6，與圖中未示出的輸出交流120V或220V的電源裝置相互串聯(lián)連接。
上述加熱器輸入端4和發(fā)射體輸入端6用外殼13支承。
產(chǎn)生用以防止從上述陰極2發(fā)射的多個電子束18發(fā)散的磁力的磁力發(fā)生裝置12由以下各部分構(gòu)成呈環(huán)形排列在上述陰極2周圍的第一永磁鐵組14；呈環(huán)形排列在下述收集極周圍的永磁鐵組16；將從上述第一永磁鐵14發(fā)出的磁通導(dǎo)向第二永磁鐵組16以使磁通以均勻的密度分布在電子束移動的漂移通路上的第一極靴20和第二極靴22；將從上述第二永磁鐵組16發(fā)出的磁通導(dǎo)引向第一永磁鐵組14的磁軛24、26、28、30、32、34。
上述第一永磁鐵組14和第二永磁鐵組16分別設(shè)置在漂移通路的兩端以使加到下述漂移通路上的磁通均勻。
上述第一永磁鐵組14如圖4所示，由按規(guī)定間隔呈環(huán)形排列的6個永磁鐵36、38、40、42、44、46構(gòu)成。
上述永磁鐵36、38、40、42、44、46排列成一列。
第二永磁鐵組16也如圖5所示，由按規(guī)定間隔呈環(huán)形排列的6個永磁鐵48、50、52、54、56、58構(gòu)成。
上述永磁鐵48、50、52、54、56、58排成一列。
上述第一永磁鐵組14的永磁鐵36、38、40、42、44、46，其中心軸為N極，外側(cè)為S極。
與此相反，上述第二永磁鐵組16的永磁鐵48、50、52、54、56、58，其中心軸的S極，外側(cè)為N極。
此外，為使存在電子束的各處的磁通密度均勻，與上述第一永磁鐵組14和上述第二永磁鐵組16內(nèi)接的圓的半徑設(shè)計成比下述的漂移通路的外徑大。
上述第一永磁鐵組14和第二永磁鐵16的12個永磁鐵的全部質(zhì)量M由下式1、2決定。B=(I2rbPtvn)1/2······(1)]]>M＝B2L3……(2)這里，rb是電子束18的半徑，Pt是電子束18的電導(dǎo)系數(shù)，V是在發(fā)射體10和下述的收集極板之間形成的電位差，B是上述漂移通路上必要的磁通密度，L是從有電子束的發(fā)射部10a到第二極靴22的距離。
上述第一永磁鐵組14和上述第二永磁鐵組16以及上述磁軛24、26、28、30、32、34固定在支架23上。
上述的第二極靴22連接到下述的漂移管，以使電子束通過下述的第四諧振腔，到最后都保持規(guī)定的半徑。
另一方面，上述磁軛24、26、28、30、32、34如圖6所示，呈長的漏斗形。
上述磁軛24、26、28、30、32、34的截面是長方形。
上述磁軛24、26、28、30、32、34像上述永磁鐵36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58那樣排列成環(huán)形以使磁通有效地成完全閉合的回路分布。
用以使從上述陰極2發(fā)射的電子束進(jìn)行密度調(diào)制的密度調(diào)制裝置60由以下各部分構(gòu)成將從上述陰極2發(fā)射的電子束進(jìn)行一次密度調(diào)制并放大高頻功率的第一諧振腔62；使從上述陰極2發(fā)射的電子束進(jìn)行二次密度調(diào)制并放大高頻功率的第二諧振腔64；使從上述陰極2發(fā)射的電子束進(jìn)行三次密度調(diào)制并放大高頻功率的第三諧振腔66；和使從上述陰極2發(fā)射的電子束進(jìn)行四次密度調(diào)制并放大高頻功率的第四諧振腔68。
上述第二諧振腔64和第三諧振腔66的諧振頻率設(shè)定得比上述第一諧振腔62與第四諧振腔68的諧振頻率稍大，以便有效地提高電子束18的密度調(diào)制。
在上述第一諧振腔62～第四諧振腔68形成用以使從上述發(fā)射體10發(fā)射的電子束18向后述的收集極方向移動的多個漂移通路70，上述漂移通路70用銅制管72與上述第一諧振腔62～第四諧振腔68的中心軸平行地排列成一排以上的環(huán)形來形成。
在本實施例中如圖7所示，是呈環(huán)形排成三排，形成25個漂移通路70。
在上述第三諧振腔66與上述第一諧振腔62之間形成反饋通道74，以使一部分高頻電能從上述第二諧振腔64～第四諧振腔68回授到上述第一諧振腔62。
為了提高輸出效率，上述第四諧振腔68做成比第一諧振腔62～第三諧振腔66小。
如圖3所示，上述第一諧振腔62～第四諧振腔68的間隙76、78、80、82之間的間隔D1、D2、D3，為了增強上述第一諧振腔62～第四諧振腔68相互間的作用程度，設(shè)定成各階段不同，在本實施例中上述第一諧振腔62～第四諧振腔68的間隙76、78、80、82之間的間隔D1、D2、D3用下式3、4、5表示，設(shè)定成分階段減少。
D1＝λP/4 ……(3)D2＝λP/6～8……(4)D3＝λP/12 ……(5)這里，λP是用電子束的理論式?jīng)Q定的電子束18內(nèi)的等離子體頻率。
特別是，為了提高上述密度調(diào)制裝置的特性，上述第三諧振腔66與第四諧振腔68的間隙80、82的間隔D3要設(shè)置成比第一諧振腔62～第三諧振腔66的間隙76、78、80的間隔D1、D2小。
為了提高上述密度調(diào)制裝置60的特性，還將上述第四諧振腔68的間隙82的大小設(shè)置成比其它間隙76、78、80小。
耦合已用上述密度調(diào)制裝置60進(jìn)行了密度調(diào)制的電子束的能量以產(chǎn)生高頻的高頻發(fā)生裝置84，由用以與上述第四諧振腔68磁耦合以便吸收通過上述第四諧振腔68的電子束能量的耦合環(huán)86，和輸出該耦合環(huán)86吸收的高頻能量的天線88構(gòu)成。
用以收集已通過上述密度調(diào)制裝置60輸出了高頻的電子柬的收集極90，由從上述第二極靴22收集電子的收集極板92，和用以使被該收集極板92收集的電子所具有的能量以熱的形式發(fā)散到外部的散熱桿94與散熱片96構(gòu)成。
為使上述第二極靴22產(chǎn)生的熱容易傳送到外部，上述收集極板92要與上述第二極靴22相連接。
上述散熱片96嵌入上述散熱桿94，上述散熱桿94銅焊接合到上述收集極板92上。
上述收集極板92連接到輸出600V電壓的圖中未繪出的第二電源裝置的輸出端，以便在上述發(fā)射體10與上述收集極板92之間建立用以加速電子束的電位差。
下面將按照本發(fā)明的多波束速調(diào)管的一實施例的結(jié)構(gòu)，從理論上說明其原理。
如在上述發(fā)射體10與收集極板92之間建立的電位差為V、個別電子束1 8的電導(dǎo)系數(shù)為pe、全部電子束18的電導(dǎo)系數(shù)為pt、用全部電子束18表示的電流值為I、輸出為P、電子束18的數(shù)量為n，則按照二極管的一般原理，在上述電流值I與上述電位差V之間，下述關(guān)系6、7、8、9、10、11、12成立。
pt＝npe[1/(ΩV1/2)] ……(6)I＝pt V3/2[A] ……(7)I＝npe V3/2[A] ……(8)
P＝VI [W]……(9)＝V npe V3/2……(10)＝npe V5/2……(11)從上述式9可得出電位差VV＝{P/(pne)}2/5[V] ……(12)由上述式12可知，增加電子束18的數(shù)量n能使上述電位差V下降，還由式11可知，增大電子束18的數(shù)量n能提高輸出P。
下面將根據(jù)上述這樣構(gòu)成的本發(fā)明的一實施例，對多波束速調(diào)管的作用和效果進(jìn)行說明。
首先，在上述加熱器輸入端4和上述發(fā)射體輸入端6之間加上220V交流電壓，在上述收集極板92上施加600V直流電壓，在上述加熱器8和上述發(fā)射體10上就加上了200V交流電壓，上述加熱器8發(fā)熱。
上述加熱器8發(fā)熱后，將上述發(fā)射體10加熱到1000℃以上，從上述發(fā)射體10的發(fā)射部10a連續(xù)發(fā)射許多電子，形成電子束18。
由于上述發(fā)射體10與上述收集極板92之間建立的600V電位差，從上述發(fā)射體10的發(fā)射部10a發(fā)射的電子束18，向上述收集極板92的方向加速。
被向上述收集極板92的方向加速的電子束18到達(dá)上述第一諧振腔62的間隙76。
在上述第一諧振腔62的間隙76，借助從圖中未繪出的外部的小信號高頻裝置射入上述第一諧振腔62的空腔62a的小信號高頻波建立電場，電子束18中的電子受到該電場的力產(chǎn)生速度調(diào)制。
電子束18中的電子等受到速度調(diào)制后，電子束的密度按照在上述漂移通路70內(nèi)的位置進(jìn)行調(diào)制。
上述電子束18繼續(xù)前進(jìn)到第二諧振腔64的間隙78時，通過第二諧振腔64與電子束18的相互作用，電子再次產(chǎn)生速度調(diào)制，這就使電子束18中密度已提高部分的電子密度進(jìn)一步提高。
電子束繼續(xù)前進(jìn)到上述第三諧振腔66的間隙80時，與在第二諧振腔64的間隙78的作用相同，電子密度已提高的部分再逐段逐次地提高到高密度。
而為了產(chǎn)生高能微波，就要形成密度足夠高的電子束。
有足夠高的密度的電子束到達(dá)作為輸出諧振腔的第四諧振腔68的間隙82時，在上述第四諧振腔68誘發(fā)感應(yīng)電流，這就在第四諧振腔68內(nèi)感生出電場和磁場，其中電場主要存在于第四諧振腔68的間隙82，而磁場存在于第四諧振腔68的空腔68a內(nèi)。
這樣，電子束18一邊通過上述第四諧振腔62的間隙82一邊在上述第四諧振腔68的空腔68a內(nèi)感應(yīng)電子能量之后，尚有一部分運動能量，它繼續(xù)前進(jìn)碰撞到第二極靴22的表面上而被吸收。
被上述第二極靴22吸收的電子移動到收集極板92上流入與收集極板92連結(jié)的圖中未繪出的電源線中。
這時，被上述第二極靴22吸收的電子所具有的殘存運動能量使上述第二極靴22發(fā)熱，從上述第二極靴22產(chǎn)生的熱通過上述收集極板92熱傳導(dǎo)至散熱桿94和散熱片96發(fā)散到外部。
其次，上述耦合環(huán)86通過耦合上述第四諧振腔68的空腔68a內(nèi)的磁場能量，將高頻能量引出到外部，向外部引出的高頻波由天線發(fā)射到必要的空間，例如電子爐的烹調(diào)室。
另一方面，從上述第一永磁鐵組14的永磁鐵36、38、40、42、44、46的N極發(fā)出的磁通通過第一極靴20導(dǎo)引到漂移通路70與管72的左方，從這里向上述漂移通路70和管72發(fā)射磁通。
從上述第一極靴20放射的磁通一邊保持與電子束18平行，一邊通過上述的漂移通路70和管72全部地入射到上述第二極靴22。
以后，磁通從上述第二極靴22入射到上述第二永磁鐵組16的永磁鐵48、50、52、54、56、58的S極。
隨后，從上述永磁鐵48、50、52、54、56、58的N極通過六個磁軛24、26、28、30、32、34入射到上述第一永磁鐵組14的永磁鐵36、38、40、42、44、46的S極。
這樣，磁通一邊通過上述第一永磁鐵組14的永磁鐵36、38、40、42、44、46、第一極靴20、漂移通路70和第二極靴22、第二永磁鐵組的永磁鐵48、50、52、54、56、58、以及磁軛26、28、30、32、34形成全閉合回路，一邊向存在電子束18的漂移通路70供給必要的磁通密度。
這時如圖8所示，由于按照本發(fā)明的一實施例，與以往的呈環(huán)形設(shè)置永磁鐵時的磁通密度分布T相比，以規(guī)定間隔呈環(huán)形設(shè)置永磁鐵時的磁通密度分布S的一致性好，從而可以理解得到了改進(jìn)。
在圖8中，X軸表示從圖2所示的多波束速調(diào)管的左側(cè)向右側(cè)的漂移通路70上的位置，Y軸表示上述圖2所示的多波束速調(diào)管在其漂移通路內(nèi)的磁通密度。
如圖8所示，由于將磁通以均勻的密度分布在上述漂移通路70內(nèi)、在防止電子束18發(fā)散的同時，還使上述電子束18從上述發(fā)射部10a到上述第二極靴22都保持規(guī)定大小的半徑。
如上所述，按照本發(fā)明的多波束速調(diào)管，通過將第一永磁鐵組和第二永磁鐵組配置排列在陰極和收集極周圍，使電子束的漂移通路有均勻的磁通密度，產(chǎn)品的輸出穩(wěn)定，同時還有能提高產(chǎn)品的輸出、提高作為產(chǎn)品輸出能量與輸入能量之比的效率等極佳效果。
通過提高產(chǎn)品輸出還能使產(chǎn)品小型化，由于無需用以獲得高輸出的附加部件，因而有降低產(chǎn)品成本的很好的效果。
權(quán)利要求
1.一種多波束速調(diào)管，其特征在于它由如下各部分構(gòu)成發(fā)射多個電子束的陰極；調(diào)制從上述陰極發(fā)射的電子束的密度的密度調(diào)制裝置；產(chǎn)生用以防止從上述陰極發(fā)射的電子束發(fā)散的磁力的磁力發(fā)生裝置；耦合用上述密度調(diào)制裝置進(jìn)行了密度調(diào)制的電子束的能量使產(chǎn)生高頻的高頻發(fā)生裝置；和收集已通過上述密度調(diào)制裝置輸出了微波的電子束的收集極。
2.按照權(quán)利要求1所說的多波束速調(diào)管，其特征在于所說的密度調(diào)制裝置包括將從陰極發(fā)射的電子束進(jìn)行一次密度調(diào)制并放大高頻功率的第一諧振腔；將從上述陰極發(fā)射的電子束進(jìn)行二次密度調(diào)制并放大高頻功率的第二諧振腔；將從上述陰極發(fā)射的電子束進(jìn)行三次密度調(diào)制并放大高頻功率的第三諧振腔；和將從述陰極發(fā)射的電子束進(jìn)行四次密度調(diào)制并放大高頻功率的第四諧振腔。
3.按照權(quán)利要求1所說的多波束速調(diào)管，其特征在于所說的磁力發(fā)生裝置包括呈環(huán)形配置在上述陰極周圍的第一永磁鐵組；呈環(huán)形配置在上述收集極周圍的第二永磁鐵組；將從上述第一永磁鐵組發(fā)射的磁通導(dǎo)引向第二永磁鐵組以使磁通以均勻的密度分布在電子束移動的漂移通路上的第一極靴和第二極靴；將從上述第二永磁鐵組發(fā)出的磁通導(dǎo)引向第一永磁鐵組的磁軛。
全文摘要
一種通過使電子束漂移通路中的磁通均勻來穩(wěn)定并提高產(chǎn)品的輸出功率，還使作為產(chǎn)品輸出能量與輸入能量比率的效率提高的多波束速調(diào)管。它包括發(fā)射多個電子束的陰極；調(diào)制從該陰極發(fā)射的電子束的密度的密度調(diào)制裝置；產(chǎn)生用以防止從上述陰極發(fā)射的電子束發(fā)射的磁力的磁力發(fā)生裝置；耦合用上述密度調(diào)制裝置進(jìn)行了密度調(diào)制的電子束的能量使之產(chǎn)生高頻的高頻發(fā)生裝置；和收集已通過上述密度調(diào)制裝置輸出了微波的電子束的收集極。
文檔編號H03B9/00GK1135650SQ96101219
公開日1996年11月13日 申請日期1996年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月28日
發(fā)明者金權(quán)執(zhí) 申請人:三星電子株式會社