JP2000183613A - 同軸導波管変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同軸外導体と導波管の嵌合部との接触圧を良
好に保ち、高周波抵抗を小さくするとともに、同軸外導
体と導波管との着脱時に発生するセラミック窓への金属
片等の脱落を防止し、進行波管の安定性を向上させるこ
とを目的とする。 【解決手段】 導波管３の同軸外導体部４との嵌合部に
ザグリ１０を設け、このザグリ１０に上記同軸外導体部
４と同等若しくは硬質の材料から成るプレート７Ａを固
定ネジ２２で密着固定した後、同軸外導体部４の嵌合部
５を上記プレート７Ａの貫通孔７ｋに嵌合することによ
り、同軸外導体部４と導波管３とを結合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、進行波管等のマイ
クロ波増幅器に接続される同軸導波管変換器の構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、例えば実開平２−４２３５２号
公報に示された従来の進行波管２０の概略構成を示す縦
断面図である。進行波管２０は、一般に、電子銃２１と
遅波回路部２２とコレクタ２３とから構成される。遅波
回路部２２は、真空外囲器２４中にヘリックス２５を誘
電体支持棒２６で支持固定して構成されている。そし
て、遅波回路部２２の両端には、それぞれ、進行波管２
０にマイクロ波を導入する入力接栓２７と進行波管２０
で増幅されたマイクロ波を出力する出力接栓２８とが設
置されている。上記入力接栓２７から入力するマイクロ
波あるいは上記出力接栓２８から出力されるマイクロ波
は、進行波管２０に対するインターフェイスの要求等に
よって、例えば、図９（ａ），（ｂ）に示すような同軸
導波管変換器１によりモード変換される。同軸導波管変
換器１は、同軸内導体２と、この同軸内導体２の一端２
ａが接合された導波管３と、同軸外導体４とから構成さ
れ、同軸外導体４の嵌合部５が、上記導波管３に設けら
れた導波管穴６に締り嵌めによって嵌合されることによ
り、導波管３と同軸外導体４との適正な接触状態が維持
できるように構成され、上記同軸内導体２と上記同軸外
導体４とにより同軸回路を形成する。また、出力接栓２
８は、図９（ａ）に示すように、外導体２８ａ，内導体
２８ｂ及び、出力接栓２８の同軸外導体４側の上記外導
体２８ａと上記内導体２８ｂとの間に設けられたセラミ
ツク窓２９とから構成され、上記出力接栓２８と上記同
軸導波管変換器１とは、外導体２８ａが同軸外導体４の
導波管３とは反対側の端部で、内導体２８ｂと同軸内導
体２の他端２ｂとが接触する状態で、コネクタ構造等の
適切な方法により接続される。なお、入力接栓２７と同
軸導波管変換器１との接続状態も同様である。

【０００３】次に、進行波管２０の動作について説明す
る。電子銃２１より放射された電子ビームはヘリックス
２５内で一定半径に保たれる。入力接栓２７より入力さ
れたマイクロ波は、遅波回路部２２によって減速され、
一定半径に保たれた電子ビームと進行波管の管軸に沿っ
て相互作用を起こす。相互作用の結果、上記マイクロ波
は増幅されて出力接栓２８を経由し、例えば、上記同軸
導波管変換器１でモード変換され、外部回路に伝送され
る。仕事を終えた電子ビームはコレクタ２３で消費され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、マイクロ波の伝
送線路を導波管から同軸へ変換したり、同軸から導波管
へ変換したりする際には、同軸導波管変換器１を予め同
軸部（同軸内導体２と同軸外導体４）と導波管部（導波
管３）とに分けておき、同軸内導体２を導波管３に装着
するとともに、進行波管２０上で同軸外導体４と導波管
３とを嵌合させ同軸導波管変換器１を形成させていた。
この時、双方の嵌合部（接触部）は、高周波抵抗を小さ
くするため、最適な接触圧を持たせる構造にしている。
一般に、導波管３はＡｌあるいはＣｕ等の軟質の素材か
らできており、一方、同軸外導体４は全体がベリリウム
銅等のバネ材で構成されているか、あるいは、図１０
（ａ）に示すように、同軸外導体４の導波管３への嵌合
部５が上記バネ材でされているため、両者を接続する場
合、導波管３の嵌合部である導波管穴６の内周面６ｋが
削れてしまう。そして、この削られた金属片が進行波管
２０の入力接栓２７あるいは出力接栓２８のセラミック
窓２９上に落下し、その落下物が原因で高周波放電を誘
発し、その結果進行波管を破壊する等の問題があった。
なお、同軸外導体４の嵌合部５は、図１０（ｂ）に示す
ように、先端部にＲを付けたり、図１０（ｃ）に示すよ
うに、先端部の軸方向にスリットを設けたりなどして削
れにくくしているものもある。そのため、導波管３と同
軸外導体４とを接続する際には、主に上記導波管穴６の
内周面６ｋが削れる。

【０００５】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたもので、同軸外導体と導波管とが分離できる同軸
導波管変換器において、同軸外導体と導波管の嵌合部と
の接触圧を良好に保ち、高周波抵抗を小さくするととも
に、同軸外導体と導波管との着脱時に発生するセラミッ
ク窓への金属片等の脱落を防止し、進行波管の安定性を
向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
同軸導波管変換器は、導波管の同軸外導体部との嵌合部
に、上記同軸外導体部と同等若しくはそれより硬質の材
料から成る保護部材を設けたものである。

【０００７】請求項２記載の同軸導波管変換器は、導波
管の嵌合部の穴径を、保護部材の穴径よりも小さくした
ものである。

【０００８】請求項３記載の同軸導波管変換器は、保護
部材を板状とし、この保護部材を導波管にネジ止めした
ものである。

【０００９】請求項４記載の同軸導波管変換器は、保護
部材を導波管にろう付けしたものである。

【００１０】請求項５記載の同軸導波管変換器は、保護
部材を、導波管に硬質の材料を密着固定した後、導波管
本体側の穴と同時穴あけ加工により形成したものであ
る。

【００１１】請求項６記載の同軸導波管変換器は、保護
部材を導波管に圧入したものである。

【００１２】請求項７記載の同軸導波管変換器は、保護
部材を中空ネジ構造の部材とし、導波管にネジ止めした
ものである。

【００１３】請求項８記載の同軸導波管変換器は、導波
管の嵌合部の穴をテーパ構造としたものである。

【００１４】請求項９記載の同軸導波管変換器は、同軸
外導体部の嵌合部の軸をテーパ構造としたものである。

【００１５】請求項１０記載の同軸導波管変換器は、導
波管の同軸外導体部との嵌合部に硬質メッキを施したも
のである。

【００１６】請求項１１記載の同軸導波管変換器は、導
波管の同軸外導体部との嵌合部に予め硬質メッキを施し
た保護部材を設けたものである。

【００１７】請求項１２記載の同軸導波管変換器は、導
波管の同軸外導体部との嵌合部に保護部材を設けるとと
もに、上記保護部材の同軸外導体部と嵌合する部分に硬
質メッキを施したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態１
に係わる同軸導波管変換器１の構成を示す図で、（ａ）
図は同軸導波管変換器１が進行波管２０の出力接栓２８
に接合されている例を示す部分断面図、（ｂ）図は同軸
導波管変換器１の嵌合部の分解斜視図である。なお、同
軸導波管変換器１を進行波管２０の入力接栓２７に接合
した場合も、同様であるので、以下では同軸導波管変換
器１が出力接栓２８に接合されている場合についてのみ
説明する。同図において、１は同軸導波管変換器で、同
軸内導体２と、この同軸内導体２の一端２ａが接合され
るとともに、保護部材であるプレート７Ａが固定ネジ８
により取付けられた導波管３と、上記プレート７Ａに嵌
合された同軸外導体４とを備えている。２８は出力接栓
で、外導体２８ａ，内導体２８ｂ及び、出力接栓２８の
同軸外導体４側で、上記外導体２８ａと内導体２８ｂと
の間に設けられたセラミツク窓２９とを備えている。こ
こで、同軸導波管変換器１を構成する材料として、導波
管３の保護部材（プレート７Ａ）を除いた部分（以下、
導波管本体という）には、アルミニウムまたは銅等の軟
質の素材が使用され、上記同軸外導体４にはベリリウム
銅、リン青銅，ステンレスあるいはインコネル等のバネ
性金属を使用している例について説明する。

【００１９】導波管３の同軸内導体２の一端２ａが接合
された面の反対の面には、上記同軸内導体２を導波管３
から同軸外導体４方向（出力接栓２８の内導体２８ｂ
側）に突出させるための穴（以下、導波管本体の穴とい
う）９が設けられている。この導波管本体の穴９の同軸
外導体４側には、上記プレート７Ａを収納するための正
方形の凹部（以下、ザグリという）１０が設けられてい
る。このザグリ１０の周辺部には、上記プレート７Ａを
導波管本体に固定するための雌ネジ１０ｎが切られてい
る。また、プレート７Ａは、同軸外導体４と同等若しく
はそれより硬質の材料から成り、その中心部に、径が上
記同軸外導体４の嵌合部５の外径よりも若干小さな径の
貫通孔７ｋを有し、周辺部に、固定ネジ８を取付けるた
めの貫通孔７ｎとを有する正方形の平板状の部材で、そ
の外形はザグリ１０に等しいか若干小さい正方形で、上
記貫通孔７ｎは上記ザグリ１０の周辺部に設けられた雌
ネジ１０ｎに対応する位置に設けられている。なお、上
記導波管本体の穴９の穴径は、上記プレート７Ａの貫通
孔７ｋの穴径よりも同軸外導体４の嵌合部５の肉厚を分
だけ小さく、導波管３と同軸外導体４とを組立てた後
に、プレート７Ａの同軸外導体４に相当する部分の内径
が一定に保たれるように設定されている。

【００２０】同軸外導体４と導波管３とを嵌合する前
に、保護部材である上記プレート７Ａを導波管３に取付
ける。まず、プレート７Ａを導波管３のザグリ１０に入
れ、固定ネジ８により、上記プレート７Ａを導波管３に
密着固定する。次に、同軸外導体４の嵌合部５を、上記
プレート７Ａの貫通孔７ｋに嵌合することにより、同軸
外導体４と導波管３とを嵌合する。このとき、同軸外導
体４の嵌合部５は導波管本体とは直接接触しておらず、
同軸外導体４と同等若しくはそれより硬質の材料から成
るプレート７Ａの貫通孔７ｋとのみ接触しているので、
導波管３と同軸外導体４とを接続する時に導波管３が削
れ難くなり、嵌合時の金属片等の脱落等を軽減すること
ができ、進行波管２０（図８参照）の安定性を向上させ
ることができる。また、上記プレート７Ａの貫通孔７ｋ
の内径は、導波管本体の穴９の径よりも同軸外導体４の
嵌合部５の肉厚を分だけ大きく設定されているため、同
軸外導体４の内径と同軸内導体２の穴９とを一致した状
態で同軸外導体４と導波管３とを接合することができ、
同軸線路の特性インビーダンスの不整合を防止すること
ができる。

【００２１】実施の形態２．上記実施の形態１では、導
波管３にザグリ１０を設けて保護部材であるプレート７
Ａを固定したが、図２（ａ），（ｂ）に示すように、導
波管３の嵌合部分を段付にし、この段付き部３ｐに同軸
外導体４と同等若しくはそれより硬質の材料でできた保
護部材であるプレート７Ｂを密着固定しても同様の効果
が得られる。プレート７Ｂは、図２（ｂ）に示すよう
に、段付き部３ｐを形成する導波管３の凹部（段付き部
３ｐ）に対応する長方形状の平板で、その中心部に、径
が上記同軸外導体４の嵌合部５の外径よりも若干小さな
径の貫通孔７ｐを有し、周辺部に、図示しない固定ネジ
８を取付けるための貫通孔７ｍとを有している。また、
段付き部３ｐの上記貫通孔７ｍに対応する位置には、上
記プレート７Ｂを導波管本体に固定するための雌ネジ１
０ｎが切られている。なお、上記貫通孔７ｐと、導波管
本体の穴９及び同軸外導体４の嵌合部５との関係は、上
記実施の形態１と同様である。本実施の形態２において
も、上記プレート７Ｂを導波管３に密着固定した後、同
軸外導体４と嵌合することにより、同軸外導体４と導波
管３とを接合する。

【００２２】実施の形態３．上記実施の形態１，２で
は、プレート７Ａあるいはプレート７Ｂを導波管３に固
定ネジ８を用いて密着固定したが、図３に示すように、
ろう材１２を用いてろう付けしても同様の効果が得られ
る。

【００２３】実施の形態４．上記実施の形態１，２，３
では、予め導波管本体の穴９を設けるとともに、プレー
ト７Ａあるいはプレート７Ｂに同軸外導体４との嵌合用
の貫通孔７ｋ，７ｐを設けておいたが、図４（ａ）に示
すように、貫通孔の設けられていない簡単な構造の平板
状のプレ−ト７を導波管本体に密着固定した後、図４
（ｂ）に示すように、導波管本体の穴９と上記貫通孔７
ｋ，７ｐと同様の貫通孔７ｑを同時加工して保護部材を
形成するようにしても良い。加工後の導波管３に同軸内
導体２を装着し、その後、同軸外導体４と嵌合すれば、
上記実施の形態１，２と同様の効果を得ることができ
る。

【００２４】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、保護部材としてプレート（７Ａ，７Ｂ，７）を用い
たが、図５に示すように、同軸外導体４と同等若しくは
それより硬質の材料でできた上記貫通孔７ｋ，７ｐと同
様の貫通孔１３ｋを有するアイレット１３を導波管３に
圧入しても同様の効果が得られる。なお、導波管本体に
は、上記アイレット１３を挿入するための段付きのザグ
リ１４を設け、アイレット１３を導波管３に圧入した
後、導波管３と同軸外導体４とを嵌合する。また、上記
アイレット１３に代えて、同軸外導体４と同等若しくは
それより硬質の材料でできた上記貫通孔７ｋ，７ｐと同
様の貫通孔を有する外形が円柱状あるいは多角柱状の保
護部材を用いても良い。このとき、導波管本体には、上
記保護部材を挿入するためのザグリを設けることは言う
までもない。また、上記保護部材の外周側面にローレッ
ト加工を施しておけば、導波管３と上記保護部材とを更
に確実に密着固定することができる。

【００２５】実施の形態６．本実施の形態６では、プレ
ート（７Ａ，７Ｂ，７）あるいはアイレット１３を使用
する代わりに、図６に示すように、中心に上記貫通孔７
ｋ等と同様の貫通孔１５ｋを有し、側面に取付用のネジ
１５ｎが切られた円筒状の中空ネジ１５を、予め導波管
３の同軸外導体４側の内周に設けられた、上記中空ネジ
１５のネジに対応するネジが切られた円筒状の凹部（ザ
グリ）１６に羅設して、保護部材を形成するようにして
も同様の効果が得られる。

【００２６】実施の形態７．本実施の形態７は、図７
（ａ）に示すように、導波管３の嵌合穴１７及び同軸外
導体４の嵌合部５をテーパ状し、導波管３に同軸外導体
４とを嵌合するようにしたものである。嵌合時には、テ
ーパ部が滑り面となり導波管３を削ることなく、双方を
接続することができる。なお、導波管３の嵌合穴１７と
同軸外導体４の嵌合部５のテーパ差を小さくし導波管３
に同軸外導体４との接触圧を小さくした場合には、例え
ば、図７（ｂ）に示すように、同軸外導体４を包み込む
ような支持構造体１８（同図では、直方体状の筐体）を
設け、この支持構造体１８を導波管本体にねじ止めすれ
ば嵌合をより確実にすることができる。

【００２７】実施の形態８．上記実施の形態１〜６で
は、プレート（７Ａ，７Ｂ，７）あるいはアイレット１
３，中空ネジ１５等の保護部材として、同軸外導体４と
同等若しくはそれより硬質の材料から成る材料を導波管
本体に取付けたが、導波管３の同軸外導体部４との嵌合
部（図９に示した導波管穴６の内周面６ｋに相当する部
分）あるいは導波管３の全体に予め硬質金メッキ等の硬
質メッキを施しても同様の効果が得られる。なお、上記
硬質メッキは、上記導波管側の嵌合部を硬質とするとと
もに、表皮抵抗を小さくするという効果を有するので、
同軸特性を向上させることができる。また、プレート
（７Ａ，７Ｂ，７）あるいはアイレット１３，中空ネジ
１５等の保護部材に、予め硬質金メッキ等の硬質メッキ
を施したのち、導波管３に密着固定するようにしてもよ
い。また上記硬質メッキは、プレート（７Ａ，７Ｂ，
７）あるいはアイレット１３，中空ネジ１５を導波管３
に密着固定した後に行ってもよい。これらの場合は、こ
れらの保護は交換可能であるので、同軸外導体部４を導
波管３に着脱する際に、万一、嵌合部が傷つくなど不具
合があったときなどは、上記保護部材を交換することが
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、導波管の同軸外導体部との嵌合部を、上
記同軸外導体部と同等若しくはそれより硬質の材料から
成る保護部材で構成したので、導波管嵌合部の表面が同
軸外導体嵌合部の表面と同等若しくは同等以上の硬質面
となり、双方の嵌合部表面が削れ難くなる。その結果、
セラミック窓への金属片の落下を低減することができ、
上記金属片の落下により誘発される高周波放電等によっ
て生じる不具合を軽減することができる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、嵌合部の
導波管本体側の穴径を、同軸外導体嵌合部の肉厚を見込
んで、保護部材の穴径よりも小さするようにしたので、
導波管と同軸外導体とを組立てた後も、保護部材の同軸
外導体に相当する部分の内径を一定に保つことができ、
同軸部の特性を安定させることができる。また、特性イ
ンビーダンスの不整合が防止でき、進行波管を安定動作
させることができる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、保護部材
を板状とし、導波管にネジ止めしたので、簡単な構成で
導波管嵌合部を同軸外導体部と同等若しくはそれより硬
質面にすることができる。

【００３１】請求項４に記載の発明によれば、保護部材
を導波管にろう付けしたので、導波管に簡単に保護部材
を取付けることができる。

【００３２】請求項５に記載の発明によれば、保護部材
を、導波管に硬質の材料を密着固定し、導波管本体側の
穴と同時穴あけ加工して形成したので、保護部材の形状
を簡易化することができる。

【００３３】請求項６に記載の発明によれば、保護部材
を導波管に圧入するようにしたので、保護部材の取付が
容易となった。

【００３４】請求項７に記載の発明によれば、保護部材
を中空ネジ構造とし、導波管にネジ止めするようにした
ので、保護部材を容易にかつ確実に取付けることができ
る。

【００３５】請求項８に記載の発明によれば、嵌合部の
穴をテーパ構造としたので、嵌合がスムースにでき、確
実な接触状態を実現できる。

【００３６】請求項９に記載の発明によれば、同軸外導
体部の嵌合部の軸をテーパ構造としたので、嵌合がスム
ースにでき、確実な接触状態を実現できる。

【００３７】請求項１０に記載の発明によれば、導波管
の同軸外導体部との嵌合部に硬質メッキを施したので、
嵌合部表面が削れにくくなるだけでなく、表皮抵抗を小
さくすることができ、同軸導波管変換器の特性を向上さ
せることができる。

【００３８】請求項１１に記載の発明によれば、導波管
の同軸外導体部との嵌合部に予め硬質メッキを施した保
護部材を設けたので、導波管嵌合部を同軸外導体部と同
等若しくはそれより硬質面にすることができるだけでな
く、万一、上記嵌合部が傷つくなど不具合があったとき
などは、上記保護部材を交換することができる。

【００３９】請求項１２に記載の発明によれば、導波管
の同軸外導体部との嵌合部に保護部材を設けるととも
に、上記保護部材の同軸外導体部と嵌合する部分に硬質
メッキを施したので、嵌合部表面の削れを防止すること
ができるとともに、保護部材の交換が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係わる同軸導波管変
換器の構成を示す図である。

【図２】 本実施の形態２に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図３】 本実施の形態３に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図４】 本実施の形態４に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図５】 本実施の形態５に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図６】 本実施の形態６に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図７】 本実施の形態７に係わる同軸導波管変換器を
示す図である。

【図８】 従来の進行波管の概略構成を示す縦断面図で
ある。

【図９】 従来の同軸導波管変換器の構成を示す図であ
る。

【図１０】 従来の同軸外導体の他の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 同軸導波管変換器、２ 同軸内導体、３ 導波管、
４ 同軸外導体、５ 同軸外導体の嵌合部、６ 導波管
穴、６ｋ 導波管穴の内周面、７Ａ，７Ｂ プレート、
７ （貫通孔のない）プレート、７ｋ，７ｐ，７ｑ，１
３ｋ，１５ｋ 貫通孔、８ 固定ネジ、９ 導波管本体
の穴、１０ 正方形のザクリ、１２ ろう材、１３ ア
イレット、１４ 段付きのザグリ、１５ 中空ネジ、１
６ 円筒状のザグリ、１７ 導波管の嵌合穴、１８ 支
持構造体、２８ 出力接栓、２８ａ 出力接栓の外導
体、２８ｂ 出力接栓の内導体、２９ セラミック窓。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸外導体部と同軸部の一部を有する導
   波管と嵌合して成る同軸導波管変換器において、上記導
   波管の同軸外導体部との嵌合部に、上記同軸外導体部と
   同等若しくはそれより硬質の材料から成る保護部材を設
   けたことを特徴とする同軸導波管変換器。
2. 【請求項２】 導波管の嵌合部の穴径を、保護部材の穴
   径よりも小さくしたことを特徴する請求項１記載の同軸
   導波管変換器。
3. 【請求項３】 保護部材を板状とし、導波管本体にネジ
   止めしたことを特徴とする請求項１記載の同軸導波管変
   換器。
4. 【請求項４】 保護部材を導波管にろう付けしたことを
   特徴とする請求項１記載の同軸導波管変換器。
5. 【請求項５】 保護部材は、導波管に硬質の材料を密着
   固定し、導波管の嵌合部の穴と同時穴あけ加工して形成
   したものであることを特徴とする請求項１記載の同軸導
   波管変換器。
6. 【請求項６】 保護部材を導波管に圧入したことを特徴
   とする請求項１記載の同軸導波管変換器。
7. 【請求項７】 保護部材を中空ネジ構造とし、導波管に
   ネジ止めしたことを特徴とする請求項１記載の同軸導波
   管変換器。
8. 【請求項８】 導波管の嵌合部の穴をテーパ構造とした
   ことを特徴とする請求項１記載の同軸導波管変換器。
9. 【請求項９】 同軸外導体部の嵌合部の軸をテーパ構造
   としたことを特徴とする請求項１記載の同軸導波管変換
   器。
10. 【請求項１０】 同軸外導体部と同軸部の一部を有する
    導波管と嵌合して成る同軸導波管変換器において、上記
    導波管の同軸外導体部との嵌合部に硬質メッキを施した
    ことを特徴とする同軸導波管変換器。
11. 【請求項１１】 同軸外導体部と同軸部の一部を有する
    導波管と嵌合して成る同軸導波管変換器において、上記
    導波管の同軸外導体部との嵌合部に予め硬質メッキを施
    した保護部材を設けたことを特徴とする同軸導波管変換
    器。
12. 【請求項１２】 同軸外導体部と同軸部の一部を有する
    導波管と嵌合して成る同軸導波管変換器において、上記
    導波管の同軸外導体部との嵌合部に保護部材を設けると
    ともに、上記保護部材の同軸外導体部と嵌合する部分に
    硬質メッキを施したことを特徴とする同軸導波管変換
    器。