進行波管: 時代を超えて長く続く精度

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進行波管とは何なのか、何をするのか、またどのように作られるのかご存知ですか? 新しいビデオでは、世界のリーダーであるタレスが何十年にもわたって洗練させた、この驚異の技術に必要な革新性、職人技、精度をハイライトしています。

すべての家庭用電化製品に含まれる半導体やマイクロプロセッサ チップなど、何京ものソリッド ステート デバイスが支えている時代に、真空管など気にする必要があるでしょうか? 簡単な答えは「はい」です。衛星やレーダーからの信号を増幅するこれらの複雑な物体がなければ、今日私たちが旅行、仕事、レジャーに依存しているツールの多くは不可能だからです。

簡単に言えば、真空管はこれらの送信機に不可欠な部分であり、入力信号が非常に弱い場合が多く、出力は高出力である必要があります。 ソリッドステートデバイスは、機能し冷却を保つために大量のエネルギーを必要としますが、特に信号が伝わる距離が膨大であること、送信機が機能する必要がある時間の長さ、利用可能な電力量を考慮すると、この役割を果たすことができません。 。

進行波管 (TWT) として知られるこれらの管の歴史は、約 80 年前に遡り、第二次世界大戦中に英国海軍本部のレーダー研究所でルドルフ コンプフナーによって行われた研究に遡ります。 彼の発明は、広帯域のマイクロ波信号を増幅して無線通信の範囲を大幅に拡大できる真空電子管を中心にしていました。

戦争が終わって間もなく、当時CSFとして知られていたタレスは、独自のTWT専門の研究開発および生産センターを設立し、1970年代の宇宙産業の立ち上げに役立つレーダーや通信システムを生産していました。 現在、タレスは宇宙、防衛、衛星通信市場向けの進行波管の世界有数のサプライヤーです。

現在、衛星によって送信されるデータのほとんどはタレス増幅器を使用しています。 1974 年以来、何千機ものタレス TWT が軌道上に打ち上げられ、9 億時間を超える運用を実現しました。 彼らは、エクソ マーズ ミッションからのデータの送信や、ニュー ホライズンズ ミッションを通じて太陽系の端にある世界を理解することにも貢献しています。 当社の TWT が関与するすべてのミッションの詳細は、ここでご覧いただけます。

70 年以上にわたり、タレスの女性と男性は、最も過酷な環境でも使用できるように設計された優れた製品を通じて人々を結びつけるために、物理学の限界を押し広げてきました。 ヴェリジー、トノン、ウルムにある当社の拠点では、エンジニア、技術者、オペレーターが 60 以上の個別スキルにまたがる比類のない専門知識を共有しています。 各宇宙ミッションの成功、そして私たち全員が依存する通信は真空管に依存しているため、各コンポーネントは非常に高い精度で構築およびテストされています。

以下のビデオで、すべての要素がどのように組み合わされ、チューブがどのように機能するかをご覧ください。

進行波管は、データを送信するために変調された電磁波を増幅します。 真空エンベロープの内部では、電磁波が電子ビームと相互作用します。 両方がほぼ同じ速度で移動するため、電子はその運動エネルギーを波に伝達します。これはチェレンコフ効果として知られる効果です。 私たちが提供できる最も単純な例えは、航空機が音速の壁をわずかに上回って飛行し、その運動エネルギーを音波の形で放射することです。

電磁波を増幅することで、電子レンジからレーダーや衛星に至るまで、数多くの応用が可能になります。

タレスは、TWT のパイオニアおよびイノベーターとして広く知られています。 当社は、電気効率と熱性能の決定的な改善を達成するために、この技術を一貫して開発してきました。 マイクロ波周波数では、TWT は、競合するソリッドステート技術では当面到達できない電気効率を提供します。 そのため、電気機器の冷却が困難な宇宙飛行用途にとって、これらは非常に魅力的です。

どのように機能するのでしょうか?

電子ビームは加熱された陰極から抽出され、TWT 銃内の静電場によって加速されます。 電子ビームはその後、遅波構造 (通常はらせん) で注入された電磁波と相互作用し、そこでビームはそのエネルギーの約 30% を放出します。 ラインの終端では、電子はくぼんだコレクタ内で旅を終え、そこで残りの運動エネルギーの大部分が回収され、システムに再注入されます。 電子がオーム抵抗損失に直面することなく真空中を移動するという事実は、総合効率が 10 GHz 以上でも 70% 以上と非常に高い理由を説明しています。