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進行波管
進行波管は、クライストロンのような空洞共振器を持たない広帯域マイクロ波デバイスです。 増幅は、電子ビームと無線周波数（RF）場との長時間の相互作用によって行われます。
進行波管の構築
進行波管は、陰極管からの電子銃を含む円筒構造です。 陽極板、らせん、コレクターがあります。 RF入力はらせんの一端に送信され、出力はらせんの他端から引き出されます。
電子銃は、光の速度で電子ビームを集束します。 磁場は、散乱することなくビームを集束するように導きます。 RF場はまた、らせんによって遅延される光の速度で伝播します。 らせんは遅波構造として機能します。 らせん状に伝播する印加RF場は、らせんの中心に電界を生成します。
印加されたRF信号に起因する結果として生じる電界は、光の速度にらせんのピッチとらせんの円周の比を掛けて移動します。 らせんを通過する電子ビームの速度は、らせん上のRF波にエネルギーを誘導します。
次の図は、進行波管の構造上の特徴を説明しています。
したがって、増幅出力はTWTの出力で得られます。 軸位相速度$ V_p $は次のように表されます。
V_p = V_c \ left（\ {Pitch}/\ {2 \ pi r} \ right）
ここで、 r はらせんの半径です。 ヘリックスは$ V_p $の位相速度の変化を最小限に抑えるため、TWTの場合は他の低速波構造よりも優先されます。 TWTでは、電子銃はアノードプレート間のギャップにある電子ビームをらせんに集束させ、らせんはコレクターで収集されます。 次の図は、進行波管内の電極配置を説明しています。
進行波管の操作
アノードプレートは、電位がゼロの場合、つまり軸方向の電界がノードにある場合、電子ビーム速度は影響を受けません。 軸方向電界の波が正の波腹にあるとき、電子ビームからの電子は反対方向に移動します。 この電子は加速され、RF軸方向場のノードに遭遇する後期電子に追いつきます。
RF軸方向電界が負の波腹にあるポイントで、先に言及した電子は、負の電界効果のために追い越そうとします。 電子は変調された速度を受け取ります。 累積的な結果として、らせんに2番目の波が誘導されます。 出力は入力よりも大きくなり、増幅されます。
進行波管の用途
進行波管には多くの用途があります。
- TWTは、低ノイズRFアンプとしてマイクロ波受信機で使用されます。
- TWTは、低帯域の信号を増幅するための中継増幅器または中間増幅器として、広帯域通信リンクおよび同軸ケーブルでも使用されます。
- TWTは、チューブの寿命が長いため、通信衛星の出力チューブとして使用されます。
- 電力と帯域幅が大きいため、遠距離に散乱するために、連続波高電力TWTがTroposcatterリンクで使用されます。
- TWTは、高出力パルスレーダーおよび地上レーダーで使用されます。
