(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子管が備えるアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧を供給する電源装置であって、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差をツェナー電圧以内に制限する、前記へリックス電極と前記アノード電極間に接続されたツェナーダイオードと、
入力端にフォトダイオードを備え、出力端に備えるフォトトランジスタにより前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を短絡または開放するフォトカプラと、
前記フォトダイオードに対して直流電圧を供給または遮断するための第１のスイッチと、
前記フォトダイオードに供給する前記直流電圧が印加されるコンデンサと、
予め前記第１のスイッチをオフにしておき、前記カソード電極に供給するヘリックス電圧の投入と同時に前記第１のスイッチをオンさせて前記フォトカプラ及び前記コンデンサに前記直流電圧を印加させる制御部と、
を有する電源装置。
【請求項２】
電子管が備えるアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧を供給する電源装置であって、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差をツェナー電圧以内に制限する、前記へリックス電極と前記アノード電極間に接続されたツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を短絡または開放するトランジスタと、
入力端にフォトダイオードを備え、出力端に備えるフォトトランジスタにより前記トランジスタをオン／オフするフォトカプラと、
前記フォトダイオードに対して直流電圧を供給または遮断するための第１のスイッチと、
前記フォトダイオードに供給する前記直流電圧が印加されるコンデンサと、
予め前記第１のスイッチをオンにして前記フォトカプラ及び前記コンデンサに直流電圧を印加しておき、前記カソード電極に供給するヘリックス電圧の投入と同時に前記第１のスイッチをオフさせる制御部と、
を有する電源装置。
【請求項３】
前記へリックス電極と前記アノード電極間に直列に接続された複数の前記ツェナーダイオードと、前記フォトダイオードが直列に接続され、前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を前記フォトトランジスタで短絡または開放する複数のフォトカプラと、前記フォトダイオードのカソードと接地電位間を個別に接続または遮断するための複数の第２のスイッチを備えたスイッチ回路とを有し、
前記制御部は、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差が、所望する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧以内に制限されるように、前記第２のスイッチをオンまたはオフする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記へリックス電極と前記アノード電極間に直列に接続された複数の前記ツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を短絡または開放する複数のトランジスタと、前記フォトダイオードが直列に接続され、前記フォトトランジスタで前記トランジスタをオン／オフする複数のフォトカプラと、前記フォトダイオードのカソードと接地電位間を個別に接続または遮断するための複数の第２のスイッチを備えたスイッチ回路とを有し、
前記制御部は、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差が、所望する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧以内に制限されるように、前記第２のスイッチをオンまたはオフする請求項２記載の電源装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ヘリックス電圧の投入と同時に前記第１のスイッチをオンさせると共に、
前記電子管の通常動作時における前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差が、所望する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧となるように、前記第２のスイッチをオンまたはオフする請求項３記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ヘリックス電圧の投入後も前記第１のスイッチをオンさせておき、
前記電子管の通常動作時における前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差が、所望する前記ツェナーダイオードのツェナー電圧となるように、前記第２のスイッチをオンまたはオフする請求項４記載の電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の電源装置と、
前記電源装置からアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧が供給される進行波管と、
を有する高周波回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は進行波管が備える各電極に対して所定の直流電圧を供給するのに好適な電源装置及びそれを備えた高周波回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
進行波管やクライストロン等は電子銃から放出された電子ビームと高周波回路との相互作用により高周波信号の増幅や発振等を行うために用いる電子管である。進行波管１は、例えば図４に示すように、電子ビーム５０を放出する電子銃１０と、電子銃１０から放出された電子ビーム５０と高周波信号（マイクロ波）とを相互作用させる高周波回路であるヘリックス電極２０と、ヘリックス電極２０から出力された電子ビーム５０を捕捉するコレクタ電極３０と、電子銃１０から電子を引き出すと共に電子銃１０から放出された電子ビーム５０をスパイラル状のヘリックス電極２０内に導くアノード電極４０とを有する構成である。
【０００３】
電子銃１０は、熱電子を放出するカソード電極１１と、カソード電極１１に熱電子を放出させるための熱エネルギーを与えるヒータ１２とを備えている。
【０００４】
電子銃１０から放出された電子ビーム５０は、カソード電極１１とヘリックス電極２０との電位差により加速されてヘリックス電極２０内に導入され、ヘリックス電極２０の一端から入力された高周波信号と相互作用しながらヘリックス電極２０の内部を進行する。ヘリックス電極２０の内部を通過した電子ビーム５０はコレクタ電極３０で捕捉される。このとき、ヘリックス電極２０の他端からは電子ビーム５０との相互作用により増幅された高周波信号が出力される。
【０００５】
電源装置６０は、カソード電極１１にヘリックス電極２０の電位（HELIX）を基準に負の直流電圧であるヘリックス電圧（H/K）を供給し、コレクタ電極３０にカソード電極１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるコレクタ電圧（COL）を供給する。また、電源装置６０は、ヒータ１２にカソード電極１１の電位（H/K）を基準に負の直流電圧であるヒータ電圧（H）を供給する。ヘリックス電極２０は、通常、進行波管１のケースに接続されて接地される。
【０００６】
図４は１つのコレクタ電極３０を備えた進行波管１の構成例を示しているが、進行波管１には複数のコレクタ電極３０を備えた構成もある。
【０００７】
また、図４に示す高周波回路システムでは、電源装置６０内でアノード電極４０とヘリックス電極２０を接続してアノード電極４０に接地電位を供給する構成を示しているが、アノード電極４０にはヘリックス電極２０の電位と異なる電圧が個別に供給される場合もある。その場合、アノード電極４０にはカソード電極１１の電位（H/K）を基準に正の直流電圧であるアノード電圧（ANODE）が供給される。
【０００８】
ヘリックス電圧（H/K）、コレクタ電圧（COL）及びヒータ電圧（H）は、例えば、トランスと、外部から供給される直流電圧を交流電圧に変換する、トランスの一次巻線に接続されたインバータと、トランスの二次巻線から出力された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路とを用いて生成される。
【０００９】
ところで、進行波管１では、アノード電極４０とカソード電極１１の電位差によってカソード電極１１から電子が引き出されるため、ヘリックス電圧（H/K）やコレクタ電圧（COL）の立ち上げ時（投入時）のように各電極に対する供給電圧が不安定な状態ではアノード電極４０とカソード電極１１の電位差をできるだけ小さくすることが望ましい。ヘリックス電圧（H/K）やコレクタ電圧（COL）の投入時にアノード電極４０とカソード電極１１に電位差があると、カソード電極１１から引き出された電子の一部がヘリックス電極２０を通して接地電位へ流れるため、ヘリックス電極２０に過大な電流が流れて進行波管１の特性劣化や破損を招いてしまう。特に図４に示すようなアノード電極１１とヘリックス電極２０とを接続した構成では、ヘリックス電圧（H/K）の投入と同時にアノード電極４０とカソード電極１１に電位差が生じるため、この電位差を何らかの手段によって低減することが望ましい。
【００１０】
このような問題を回避するため、例えば特許文献１では、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いた回路によりアノード電圧の供給及び遮断を制御する構成が記載されている。
【００１１】
図５は特許文献１に記載された高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【００１２】
図５に示すように、特許文献１に記載された高周波回路システムは、ソースが進行波管１のカソード電極と接続され、ドレインが進行波管１のアノード電極及び抵抗器Ｒ１を介してヘリックス電極と接続されたトランジスタＱ１と、トランジスタＱ１のオン／オフを制御するためのトランジスタＱ２とを備えている。トランジスタＱ１にはＮチャネル接合型ＦＥＴが用いられ、トランジスタＱ２にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられる。
【００１３】
トランジスタＱ１のゲートはトランジスタＱ２のドレインと接続され、トランジスタＱ１のゲートとソース間には抵抗器Ｒ２が並列に接続されている。トランジスタＱ２のソースは進行波管１のヒータと接続され、トランジスタＱ２のゲートには、進行波管１のヘリックス電極とヒータ間の電圧を抵抗器Ｒ３、Ｒ４で分圧した電圧が印加されている。
【００１４】
このような構成では、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）が立ち上がっている期間はトランジスタＱ１がオンしてアノード電極（A）の電位がヘリックス電圧（H/K）とほぼ一致し、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）がある程度立ち上がるとトランジスタＱ１がオフしてアノード電極（A）の電位が接地電位（HELIX）とほぼ等しくなる。トランジスタＱ１がオンからオフに切り換わるタイミングはトランジスタＱ２のゲートに接続された抵抗器Ｒ３、Ｒ４の分圧比で決まる。
【００１５】
図５に示す高周波回路システムでは、図６に示すように、トランジスタＱ１がオンからオフに切り換わったときに進行波管１のヘリックス電極にわずかに電流（ＩHELIX）が流れるだけであり、ヘリックス電極に過大な電流が流れて進行波管１の特性劣化や破損が生じるのを防止できる。なお、図６に示すアノード電圧（ANODE）は、ヘリックス電圧（H/K）との電位差を示したものであり、実際の電圧変化の様子を示したものではない。
【００１６】
また、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にアノード電極とカソード電極間の電位差を低減する他の手法として、特許文献２〜４には、進行波管１のへリックス電極とカソード電極間に抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２を直列に接続し、これら抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２でヘリックス電圧（H/K）を分圧してアノード電極（A）に供給する構成が記載されている。
【００１７】
図７は抵抗器で分圧した電圧をアノード電極に供給する高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【００１８】
図７に示すような構成では、図４に示したアノード電極をヘリックス電極と接続する構成と比べてアノード電極とカソード電極間の電位差が小さくなるため、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にヘリックス電極に流れる電流を低減できる。
【特許文献１】特開２００５−０９３２２９号公報
【特許文献２】実開昭５７−１８６９６６号公報
【特許文献３】実開昭６１−１５７２５１号公報
【特許文献４】実開平０４−０７６２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら上述した電源装置のうち、図５に示した構成では、アノード電圧の供給及び遮断の制御に用いるトランジスタＱ１がオフしているとき、すなわち進行波管１が通常動作しているとき、アノード電極に電流が流れることでヘリックス電極とドレイン間に接続された抵抗器Ｒ１にも電流が流れるため、アノード電極の電位が低下して（ヘリックス電圧（H/K）に近づいて）進行波管１の最大ゲインが低下する問題がある。
【００２０】
例えば、進行波管１の通常動作時にアノード電極に流れる電流を０．１ｍＡとし、抵抗器Ｒ１の値を１０ＭΩとした場合、アノード電極の電位はヘリックス電極の電位に対して１ＫＶ程度低下することになる。抵抗器Ｒ１の値を小さくすれば、通常動作時のアノード電極とヘリックス電極の電位差は小さくなるが、抵抗器Ｒ１はトランジスタＱ１がオンしているときにヘリックス電圧（H/K）が印加されることで大きな電力を消費するため、抵抗器Ｒ１のパッケージが大きくなってしまう。
【００２１】
一般に、進行波管１のヘリックス電圧（H/K）は数ＫＶ〜十数ＫＶであるため、例えばヘリックス電圧（H/K）を１０ＫＶとし、抵抗器Ｒ１の値を１０ＭΩとした場合、抵抗器Ｒ１で消費する電力は１０Ｗになる。抵抗器Ｒ１の値を小さくすると、抵抗器Ｒ１で消費する電力がさらに増大するため、抵抗器Ｒ１のパッケージがさらに大きくなってしまう。
【００２２】
また、図５に示した構成では、アノード電圧の供給及び遮断に用いるトランジスタＱ１がヘリックス電圧（H/K）を基準とする高電圧で動作しているため、トランジスタＱ２を用いるのではなく、例えば数Ｖ程度の低電圧で動作する論理回路を用いてトランジスタＱ１のオン／オフを制御したい場合は、高圧真空リレー等を用いて論理回路とトランジスタＱ１間を絶縁する必要がある。その場合、高圧真空リレーは非常に高価であるため、高周波回路システムのコストが上昇してしまう。
【００２３】
一方、図７に示した高周波回路システムは、上述したように図４に示した進行波管１のアノード電極をヘリックス電極と接続する構成に比べれば、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にヘリックス電極に流れる電流を低減できる。
【００２４】
しかしながら、図７に示す構成でも、図８に示すようにヘリックス電圧（H/K）の上昇に伴ってアノード電極とカソード電極間の電位差が大きくなるため、図５に示した構成と比べると、ヘリックス電極に大きな電流（ＩHELIX）が流れてしまう。なお、図８に示すアノード電圧（ANODE）は、ヘリックス電圧（H/K）との電位差を示したものであり、実際の電圧変化の様子を示したものではない。
【００２５】
また、図７に示した構成では、通常動作時、アノード電極に図４に示した構成と比べてヘリックス電圧（H/K）に近い電圧が印加されるため、図５に示した構成と同様に進行波管１の通常動作時におけるアノード電圧が低下する問題がある。
【００２６】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、進行波管等の電子管の通常動作時における最大ゲインの低下を招くことなく、安価な汎用部品を用いて、ヘリックス電圧及びコレクタ電圧の立ち上がり時にヘリックス電極に流れる電流を低減して電子管の特性劣化や破損を防止できる電源装置及びそれを備えた高周波回路システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するため本発明の電源装置は、電子管が備えるアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧を供給する電源装置であって、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差をツェナー電圧以内に制限する、前記へリックス電極と前記アノード電極間に接続されたツェナーダイオードと、
入力端にフォトダイオードを備え、出力端に備えるフォトトランジスタにより前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を短絡または開放するフォトカプラと、
前記フォトダイオードに対して直流電圧を供給または遮断するための第１のスイッチと、
前記フォトダイオードに供給する前記直流電圧が印加されるコンデンサと、
予め前記第１のスイッチをオフにしておき、前記カソード電極に供給するヘリックス電圧の投入と同時に前記第１のスイッチをオンさせて前記フォトカプラ及び前記コンデンサに前記直流電圧を印加させる制御部と、
を有する。
【００２８】
または、電子管が備えるアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧を供給する電源装置であって、
前記へリックス電極と前記アノード電極に印加される電位差をツェナー電圧以内に制限する、前記へリックス電極と前記アノード電極間に接続されたツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードのカソードとアノード間を短絡または開放するトランジスタと、
入力端にフォトダイオードを備え、出力端に備えるフォトトランジスタにより前記トランジスタをオン／オフするフォトカプラと、
前記フォトダイオードに対して直流電圧を供給または遮断するための第１のスイッチと、
前記フォトダイオードに供給する前記直流電圧が印加されるコンデンサと、
予め前記第１のスイッチをオンにして前記フォトカプラ及び前記コンデンサに直流電圧を印加しておき、前記カソード電極に供給するヘリックス電圧の投入と同時に前記第１のスイッチをオフさせる制御部と、
を有する。
【００２９】
一方、本発明の高周波回路システムは、
上記電源装置と、
前記電源装置からアノード電極、カソード電極、ヘリックス電極及びコレクタ電極に所定の直流電圧が供給される進行波管と、
を有する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電子管の通常動作時におけるアノード電圧の低下を招くことなく、安価な汎用部品を用いて、ヘリックス電圧及びコレクタ電圧の立ち上がり時にヘリックス電極に流れる電流を低減して電子管の特性劣化や破損を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００３２】
なお、以下では高周波回路システムが備える電子管として進行波管を例に説明するが、本発明の高周波回路システムが備える電源装置は、その他の電子管の各電極に所定の直流電圧を供給する場合にも適用できる。
【００３３】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、第１の実施の形態の高周波回路システムは、進行波管１と、進行波管１の各電極に所定の直流電圧（電源電圧）を供給する電源装置７０とを備えた構成である。
【００３５】
図１に示す進行波管１は、図４に示した進行波管１と同様の構成であるため、その説明は省略する。
【００３６】
電源装置７０は、進行波管１のへリックス電極とアノード電極（A）に印加される電位差をツェナー電圧以内に制限する、へリックス電極とアノード電極間に直列に接続されたツェナーダイオードＤ１、Ｄ２と、進行波管１のカソード電極とアノード電極（A）間に挿入された抵抗器Ｒ２０と、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間を短絡または開放する、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２と並列に接続されたトランジスタＱ１１、Ｑ１２と、入力端に設けられたフォトダイオードが直列に接続され、出力端に設けられたフォトトランジスタによりトランジスタＱ１１、Ｑ１２をオン／オフするフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２と、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２の出力とトランジスタＱ１１、Ｑ１２のゲート間に接続されるツェナーダイオードＤ３、Ｄ４及び抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２と、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２の入力端と直列に接続される抵抗器Ｒ２３と、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２が備えるフォトダイオードに対して直流電圧Ｖｃｃを供給または遮断するためのスイッチ（第１のスイッチ）ＳＷと、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２が備えるフォトダイオードに供給する直流電圧Ｖｃｃが印加されるコンデンサＣ１と、スイッチＳＷの動作を制御する制御部７１とを有する構成である。なお、制御部７１には、不図示の電圧源より所要の電源電圧が供給される。また、直流電圧Ｖｃｃも不図示の電圧源より供給される。
【００３７】
ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２は、ツェナーダイオードＤ１のアノードとツェナーダイオードＤ２のカソードとを接続することで直列に接続され、ツェナーダイオードＤ１のカソードは進行波管１のへリックス電極と接続され、ツェナーダイオードＤ２のアノードは進行波管のアノード電極（A）と接続されている。
【００３８】
トランジスタＱ１１、Ｑ１２には、例えば図１に示すようにＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられる。トランジスタＱ１１のドレインはツェナーダイオードＤ１のカソードと接続され、ソースはツェナーダイオードＤ１のアノードと接続されている。また、トランジスタＱ１２のドレインはツェナーダイオードＤ２のカソードと接続され、ソースはツェナーダイオードＤ２のアノードと接続されている。
【００３９】
トランジスタＱ１１のゲートとドレイン間には抵抗器Ｒ２１が並列に接続され、トランジスタＱ１１のゲートとソース間にはツェナーダイオードＤ３が並列に接続されている。また、トランジスタＱ１２のゲートとドレイン間には抵抗器Ｒ２２が並列に接続され、トランジスタＱ１２のゲートとソース間にはツェナーダイオードＤ４が並列に接続されている。
【００４０】
フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２は、入力端にフォトダイオードを備え、出力端に該フォトダイオードの発光／非発光に応じてオン／オフするフォトトランジスタを備えている。フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２の入力端及び抵抗器Ｒ２３は直列に接続されている。フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２は、入力端に直流電圧Ｖｃｃが印加されると、フォトダイオードに電流が流れて発光し、フォトダイオードが発光すると出力端のフォトトランジスタがオンする。フォトダイオードに電流が流れていないときは発光が停止するため、フォトトランジスタがオフする。
【００４１】
制御部７１は、予めスイッチＳＷをオンにしてフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２のフォトダイオード及びコンデンサＣ１に直流電圧Ｖｃｃを印加しておき、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入と同時にスイッチＳＷをオフさせる。このとき、フォトダイオードに供給されていた直流電圧Ｖｃｃは、コンデンサＣ１と抵抗器Ｒ２３の値で決まる時定数で低下する。制御部７１は、スイッチＳＷを駆動するためのドライバ回路、並びにプログラムにしたがって動作するＣＰＵやＤＳＰあるいは各種の論理回路を組み合わせることで実現できる。
【００４２】
なお、図１は、進行波管１のへリックス電極とアノード電極（A）間に２つのツェナーダイオードＤ１、Ｄ２を接続した構成例を示しているが、ツェナーダイオードの数は２つに限定されるものではなく、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。その場合、へリックス電極とアノード電極（A）間に直列に接続された各ツェナーダイオードに対して、トランジスタやフォトカプラ等を図１に示した回路と同様に接続すればよい。
【００４３】
また、図１では、トランジスタＱ１１、Ｑ１２として、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いた構成を示しているが、トランジスタＱ１１、Ｑ１２にはＰチャネルトランジスタを用いて構成することも可能である。
【００４４】
また、図１は、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２と並列にトランジスタＱ１１、Ｑ１２を接続する構成例を示しているが、トランジスタＱ１１、Ｑ１２とそれらのゲートに接続される抵抗器Ｒ２１、Ｒ２２及びツェナーダイオードＤ３、Ｄ４とは無くてもよい。その場合、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２の出力端に備えるフォトトランジスタをツェナーダイオードＤ１、Ｄ２と並列に接続すればよい。図１に示すトランジスタＱ１１、Ｑ１２は、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のツェナー電圧が高い場合でもツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間を短絡または開放するために設けられている。したがって、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２が備えるフォトトランジスタの耐電圧がツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のツェナー電圧よりも十分に高ければ、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２を用いてツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間を短絡または開放することも可能である。
【００４５】
次に本実施形態の電源装置７０の動作について図面を用いて説明する。
【００４６】
図２は第１の実施の形態の電源装置によるヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。なお、図２に示すアノード電圧（ANODE）は、ヘリックス電圧（H/K）との電位差を示したものであり、実際の電圧変化の様子を示したものではない。
【００４７】
上述したように、制御部７１は、予めスイッチＳＷをオンにしておき、フォトカプラＩＣ１、ＩＣ２が備えるフォトダイオード及びコンデンサＣ１に直流電圧Ｖｃｃを印加している。この状態ではフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２が備えるフォトダイオードに電流が流れてそれぞれのフォトトランジスタがオンしているため、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオフしてツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間が開放されている。
【００４８】
制御部７１は、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）が投入されると、スイッチＳＷをオフにする。しかしながら、スイッチＳＷをオフした直後は、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２のフォトダイオードに供給されるため、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間は開放状態を維持している。したがって、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の立ち上がり当初は、ヘリックス電極とアノード電極間の電位差がツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のツェナー電圧（Ｄ１のツェナー電圧ＶZ1＋Ｄ２のツェナー電圧ＶZ2）以内に制限される。そのため、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の立ち上がり時にアノード電圧が抑圧されてヘリックス電極に流れる電流（ＩHELIX）が低減する。
【００４９】
コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電されてフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２のフォトダイオードに流れていた電流が低下し、フォトダイオードが発光を停止すると、フォトトランジスタがオフする。このとき、トランジスタＱ１１、Ｑ１２がオンするため、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間はトランジスタＱ１１、Ｑ１２によって短絡される。その結果、アノード電極（A）の電位は、接地電位（HELIX）からトランジスタＱ１１、Ｑ１２のオン電圧分だけ低下した電圧となる。
【００５０】
本実施形態の電源装置７０によれば、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入当初はヘリックス電圧（H/K）とアノード電圧の電位差がヘリックス電極とアノード電極間に接続されたツェナーダイオードＤ１、Ｄ２によって制限されるため、図７に示した構成と比べてヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の立ち上がり時にヘリックス電極に流れる電流（ＩHELIX）を低減できる。よって、進行波管１の特性劣化や破損が防止される。また、進行波管１のへリックス電極に流れる電流が低減することで、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時における電源装置７０の負荷が軽減する。
【００５１】
また、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）が立ち上がった後は、ツェナーダイオードＤ１、Ｄ２のカソードとアノード間がトランジスタＱ１１、Ｑ１２によってそれぞれ短絡されるため、アノード電極の電位はヘリックス電極の電位とほぼ等しくなる。したがって、進行波管１の通常動作時におけるアノード電圧の低下が抑制される。
【００５２】
さらに、本実施形態の電源装置では、アノード電圧を、接地電位である進行波管１のへリックス電極と接続されるツェナーダイオードＤ１、Ｄ２、トランジスタＱ１１、Ｑ１２及びフォトカプラＩＣ１、ＩＣ２等を用いて制御しているため、例えば制御部７１が数Ｖ程度の低電圧で動作する論理回路等で構成されていてもヘリックス電圧（H/K）とアノード電圧の電位差を制御することができる。そのため、高価な高圧真空リレー等を用いる必要がなく、安価な汎用部品を用いてヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の立ち上がり時にヘリックス電極に流れる電流（ＩHELIX）を低減できる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【００５４】
図３に示すように、第２の実施の形態の電源装置８０は、図１に示した電源装置に加えて、複数のフォトカプラのオン／オフを個別に制御するためのスイッチ回路８２を備えた構成である。スイッチ回路８２は、複数のスイッチ（第２のスイッチ）を備え、各フォトカプラが備えるフォトダイオードのカソードと接地電位間を個別に接続または遮断する。
【００５５】
スイッチ回路８２によってフォトダイオードのカソードと接地電位間が接続されたフォトカプラでは、フォトトランジスタがオンするため、対応するトランジスタがオフして並列に接続されたツェナーダイオードのカソードとアノード間が開放される。一方、スイッチ回路によってフォトダイオードのカソードと接地電位間が遮断されたフォトカプラでは、フォトトランジスタがオフするため、対応するトランジスタがオンして並列に接続されたツェナーダイオードのカソードとアノード間が短絡される。
【００５６】
本実施形態の制御部８１は、スイッチ（第１のスイッチ）ＳＷのオン／オフを制御すると共にスイッチ回路８２が備える各スイッチ（第２のスイッチ）のオン／オフを制御する。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００５７】
なお、図３は、進行波管１のへリックス電極とアノード電極（A）間に３つのツェナーダイオードを接続した構成例を示しているが、ツェナーダイオードの数は３つに限定されるものではなく、いくつであってもよい。その場合、へリックス電極とアノード電極（A）間に直列に接続された各ツェナーダイオードに対して、トランジスタ、フォトカプラ、スイッチ回路８２等を図３に示した回路と同様に接続すればよい。
【００５８】
本実施形態の電源装置８０は、スイッチ回路８２によって、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にヘリックス電圧（H/K）とアノード電圧の電位差を制限するツェナーダイオードを選択できる。すなわち、進行波管１のへリックス電極とアノード電極に印加される電位差を、所望するツェナーダイオードのツェナー電圧以内に制限できる。そのため、電源装置８０に接続される進行波管１の特性や使用条件に応じて、ヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にヘリックス電極に流れる電流をより最適に抑制できる。
【００５９】
また、本実施形態の電源装置８０では、スイッチＳＷを常にオンにしておけば、スイッチ回路８２を用いてヘリックス電圧（H/K）及びコレクタ電圧（COL）の投入時にヘリックス電極に流れる電流を抑制できるだけでなく、進行波管１の通常動作時のアノード電圧を所望の固定値に設定できる（但し、ヘリックス電圧以下の電圧）。すなわち、進行波管１の通常動作時におけるヘリックス電極とアノード電極に印加される電位差を、所望のツェナーダイオードのツェナー電圧に一致させることができる。その場合、スイッチ回路８２を用いて進行波管１の動作ゲインを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の電源装置によるヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。
【図３】第２の実施の形態の高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【図４】高周波回路システムの背景技術の構成を示すブロック図である。
【図５】特許文献１に記載された高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した高周波回路システムのヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。
【図７】抵抗器で分圧した電圧をアノード電極に供給する高周波回路システムの構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した高周波回路システムのヘリックス電圧、アノード電圧及びヘリックス電流の立ち上がり時の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    進行波管
１０    電子銃
１１    カソード電極
１２    ヒータ
２０    ヘリックス電極
３０    コレクタ電極
４０    アノード電極
５０    電子ビーム
６０、７０、８０    電源装置
７１、８１    制御部
８２    スイッチ回路
Ｃ１    コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４    ツェナーダイオード
ＩＣ１、ＩＣ２    フォトカプラ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ１１、Ｑ１２    トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２０〜Ｒ２３    抵抗器
ＳＷ    スイッチ
【図１】
0005158585.tif 000002
【図２】
0005158585.tif 000003
【図３】
0005158585.tif 000004
【図４】
0005158585.tif 000005
【図５】
0005158585.tif 000006
【図６】
0005158585.tif 000007
【図７】
0005158585.tif 000008
【図８】
0005158585.tif 000009