真空管[進行波管]物語
                             (第2版;例話5年11月23日)

進行波管(Traveling Wave Tube)

 
進行波管は、1942年にイギリスのコンフナーによる着想で始まり。1947年にアメリカのピアースによって理論が確立されました。進行波管の動作原理は、下図に示す構造により、真空中で電子銃から出た電子流の速度が、同方向に進む遅延回路上の電波の速度にほぼ等しいときに、軸上の電界と電子との間に生じる相互作用を利用して、マイクロ波の増幅を行おうというものです。電子流は、最後にコレクタ(集電極)に集められる。

 
 進行波管の構造図


 この特徴は、上図の遅延回路の軸上の波数が多いために電子との相互作用が高まり、高い利得が得られることと、回路にエネルギーのたまる所が少ないので増幅の帯域幅が広いことである。したがって、広い帯域内のどこかで生じる不用の反射波を防止するため減衰器を用いている。
 我が国に於いては、当時ますます増大する電話回線とテレビ中継の需要に応ずるため、より高い周波数帯の活用に腐心していたので、ピアースの発表後、各所で進行波管の研究が始められた。
 東京芝浦では、いち早く4000 MHz帯の進行波管の研究開発を行い、1952年にNHKのテレビ中継用として用いられた。一足遅れて、日本電気では、電電公社通研に協力して、4000 MHz帯の通信用用進行波管の開発が進められた。この進行波管は、1951年に日本電気で開発実用化した国産マイクロ波用の半導体ダイオードと共に、1954年に電電公社の基幹通信回線の商用中継器に用いられ、テレビ中継にも用いられた。(以上は、「真空管の歴史」、5章 マイクロ波管、5.5 進行波管の項からの抜粋です。)

 1 周期磁界
 進行波管に必要な高密度の電子ビームを細く長く通すために、従来用いていた一様磁界に対して小型、軽量となる周期磁界(PPM)を電電公社通研の関壮夫氏らが1951年に発明した。1956年には、日本電気の安田進氏が導波管による入出力部に対する周期磁界の利用方法を発表して、小型化すると共に取扱も著しく簡素化し、導波管の入出力部を持ったパッケージ型(周期磁界内蔵)進行波管を実現した。これらの技術は、国際的にも高く評価され、1961年には、日本電気とバリアン社との間に、当時としては、画期的な技術相互援助契約が結ばれた。
 

型名  ヒター電圧x電流
(V)x(A) 
 周波数
(GHz)
出力電力
(W) 
利得
(dB) 
全長x直径
(mmxmmφ) 
 1W10 6.3x2.2 660〜770 50  28   650x75 
 11W71(R) 6.3x0.3   10.7〜11.7 11 42  390x120 
 11W71 6.3x0.3   10.7〜11.7  11 42   390x120  
 11W72A 6.3x0.3   10.7〜11.7 9.5  37  325x70 
 15W71  6.3x0.27  14.4ー15.25  37 275x65 
 RM-876 ?x?   ? ?   ?   440x75 
           

 

NEC 11W71(R) ガラス製パッケージ型進行波管は、使用周波帯は11GHz、出力は5 Wで、自然空冷方式を採用ていました。  ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。 フィラメント電圧x電流;6.3Vx0.3A  全長x最大径;390mmx120mmΦ
 NEC 11W72 金属セラミック進行波管は、使用周波帯は11GHz、出力は8 Wで、自然空冷方式を採用ていました。  ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。


 
 NEC 1W10
TV 10W TVサテライト局用
進行波管


 NEC 1W10 進行波管は、UHF TV 3W 日立中継機に使用されました。

 岡本正著、「電子管技術の系統化調査」の第6章 進行波管 6.6 「UHF-TV用進行波管」にNEC(日本電気) 進行波管 1W10に関する記述が見つかった。
10Wサテライト局にも、1964−65年に開発された日 立製作所、神戸工業、松下電子、日本電気、東京芝浦 の進行波管が使用された。1W65.(飽和出力50W、利 得28dB)、1W67、1W10等である。10Wサテライト局 はおよそ400局になった。

 フィラメント電圧x電流:6.3Vx2.2A
 全長x最大径:650x75mmφ 
  NEC 11W71(R)
進行波管


 NEC 11W71(R) ガラス製パッケージ型進行波管は、使用周波帯は11GHz、出力は5 Wで、自然空冷方式を採用ていました。
 ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、 周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。

 フィラメント電圧x電流;6.3Vx0.3A  
 全長x最大径;390mmx120mmΦ
  NEC 11W71
進行波管


 NEC 11W71 ガラス製パッケージ型進行波管は、使用周波帯は11GHz、出力は5 Wで、自然空冷方式を採用ていました。
 ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、 周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。

 フィラメント電圧x電流;6.3Vx0.3A  
 全長x最大径;390mmx120mmΦ
  NEC 11W72A
進行波管


 NEC 11W72 金属セラミック進行波管は、使用周波帯は11GHz、出力は8 Wで、自然空冷方式を採用ていました。  ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。
 このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。  
 フィラメント電圧x電流;6.3Vx0.3A  
 全長x最大径;325mmx70mmΦ
  NEC 15W71
進行波管


 NEC 15W71 金属セラミック進行波管は、使用周波帯は15GHz、出力は3 Wで、自然空冷方式を採用ていました。  ソレノイド電磁石を使用した進行波管は、外形が大きく、取扱が難しく、保守面でもしばしば問題起こりました。
 このため、ソレノイド電磁石を永久磁石化したパッケージ型進行波管がが開発され、1957年から1958年にかけて、周期磁界(PPM)磁気収束装置を組みあわせたパッケージ型進行波管が開発されました。  

 フィラメント電圧x電流;6.3Vx0.27A  
 全長x最大径;275mmx65mmΦ
  NEC RM-876
進行波管


 NEC RM-876 進行波管は、特性などは不明です。
各種資料を調査中です。








 フィラメント電圧x電流;?Vx?A  
 全長x最大径;440mmx75mmΦ

       

                                                                                           以上
参考文献

1.宇田新太郎、「進行波管について」、昭和28年7月、電気学会雑誌、73巻778号、pp757〜752
2.佐々木誠、森下洋治、山本海三、「放送衛星搭載用進行波管の開発」、昭和55年11月7日、テレビジョン学会技術報告、4巻26号、pp25〜30
3.岡本正、「大電力マイクロ波管の動向」、1974年、テレビジョン、28巻1号、pp10〜15
4.遠藤武、山田蔡、「アナログ測定法によるM型進行波管の電子軌道追跡」、1968年、応用物理、第37巻第3号,pp133〜139
5.村田重元、「マイクロ波電力技術」、1973年4月、電気尾学会雑誌、93巻4号、pp265〜271
6 杉森欣三 、「放送衛星搭載用進行波管の現状と将来」、昭和56年9月25日、テレビジョン学界技術報告、RE81ー15、pp1〜6
7 木村繁、林理三雄、「35GHz帯大電力進行波管の開発及びその特性」、1978年6月、電波研究所季報、第24巻第128号、pp339〜350
8.山本海三,森下洋治、佐々木誠、「放送衛星搭載用TWTの研究開発」、2005年、映像情報メディア学会誌、59巻10号,pp1424〜1427
9.長谷川豊明、「放送衛星実用化への道程」、2009年、映像情報メディア学会誌、63巻12号,pp1713〜1720
10.岡本正、「電子管技術の系統化調査」、電子管技術の系統化調査、平成19年3月30日、pp84〜90
11. 佐藤敦、鈴鹿彪,「UHFサテライト放送用進行波管」、日立評論 第48巻 第9巻、昭和41年9月,pp37〜39
12.倉石源三郎、「送 信 設 備」、テレビジョン年報 第20巻 第7号、pp466〜470
13.名和敬一、「UHFテ レビジョン中継放送局保守運 用上の諸問題」、テレビジョン 第21巻 15号、pp734〜737