真空管[進行波管]物語
                             (第1版;平成19年4月19日)

1. 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。)

 1.1 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。
 

 

       

                                                                                           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