JP2004048087A

JP2004048087A - Magnetron device

Info

Publication number: JP2004048087A
Application number: JP2002166590A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tsuji; 辻　直樹; Kojiro Minamitani; 南谷　康次郎
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: GB2388717A; GB2388717B; JP4299997B2; GB0227453D0

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetron device which is reduced in cost and has high stability. <P>SOLUTION: The magnetron device is provided with a first filter using a frequency band of main mode of a magnetron as a pass band and a frequency band of a spurious mode as a block band; and a second filter using the frequency band of the main mode as the block band and the frequency band of the spurious mode as the pass band. The first filter is coupled with a load to supply an output of the main mode, and the second filter is provided with an absorber to absorb an output of the spurious mode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリアス放射を低減するためにフィルタを設けたマグネトロン装置に関し、特に発振の安定度の良いマグネトロン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンは、低価格で、かつ取扱が容易であるため、レーダ装置等の送信器に広く用いられている。しかし、その発振機構上スプリアス放射を抑制するのが難しい装置の一つである。一方近年、マイクロ波を放射する装置に対し、スプリアス放射の規制が厳しくなる状況にあり、スプリアス放射を低減するためにフィルタを設けたマグネトロン装置の開発が行われている。
【０００３】
一般に、マグネトロンはπモードと呼ばれるメインモードで発振しているが、それ以外に各種のスプリアス放射が生じている。スプリアス放射の中でもπ−１モードと呼ばれるマグネトロンの共振回路に起因するモードでの放射は、出力が大きい。例えばπモードが９．４ＧＨｚ帯で発振するベーンストラップタイプのマグネトロンでは、π−１モードが１０．５ＧＨｚ付近にあり、πモードよりも高い周波数帯となっている。そこで、πモードの周波数を通過させ、π−１モードの周波数を阻止するフィルタを用いることにより、スプリアス放射は抑制可能である。
【０００４】
図１２は、従来のマグネトロン装置のブロック図を示す。マグネトロン１８から発振したマイクロ波は、アイソレータ１９およびフィルタ２０を経由して、レーダ装置のアンテナ等の負荷に供給される。フィルタ２０は、πモードの周波数を通過域とし、π−１モード等のスプリアス成分の周波数を阻止域とする帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、または帯域阻止フィルタなどが用いられる。アイソレータ１９は、マグネトロン１８で発振したマイクロ波が、フィルタ２０で反射してマグネトロンの発振へ影響を与えることを防止するために設けられている。このような構造のマグネトロン装置では、スプリアス抑制効果はフィルタ固有の特性がそのまま規定でき、設計も容易である。しかしながら、アイソレータ１９を用いたマグネトロン装置は、アイソレータのコストが高く、装置の低コスト化が困難であった。
【０００５】
図１３は、伝送線路２１でマグネトロン１８とフィルタ２０を直接結合させた別の従来例のブロック図である。この場合、フィルタ２０で反射したマイクロ波が直接マグネトロン１８に入射するため、反射波がマグネトロン１８の発振に影響を与えてしまう。そこで伝送線路２１の線路長は任意に決めることはできず、所望の長さに設定する必要がある。従来この伝送線路の線路長は、πモードの出力が最も有効に引き出すことができる位相となる長さに調整されていた。しかし、その線路長は、実効波長をλとすると、λ／８程度しかなく、設計の自由度は大きく制限されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにアイソレータを用いたマグネトロン装置では、アイソレータのコストが高く装置の低コスト化が困難であるという問題点があった。また、フィルタをマグネトロンに直接結合させるタイプの装置では、マグネトロンを安定動作させるために、フィルタとマグネトロンを結合させる伝送線路の長さは最良点付近のごく狭い範囲に限られているため、マグネトロンの寿命などでその交換が必要な場合、そのまま交換しただけではインピーダンスなどのバラツキにより動作の安定度が得られない可能性があった。本発明は上記問題点を解消し、低コスト化が可能で、かつ安定度の高いマグネトロン装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを伝送線路で結合させたマグネトロン装置において、前記伝送線路に、前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を吸収する吸収手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを伝送線路で結合させたマグネトロン装置において、前記伝送線路に、前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を通過し、前記マグネトロンの主発振周波数帯の電波を反射する第二のフィルタと、該第二のフィルタを通過する電波を吸収する吸収体とを結合させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを伝送線路で結合させたマグネトロン装置において、前記伝送線路に、前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を吸収し、前記マグネトロンの主発振周波数の電波を反射する第三のフィルタを結合させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを伝送線路で結合させたマグネトロン装置において、前記伝送線路は分岐回路であり、該分岐回路の第一の端子にマグネトロンを、第二の端子に前記第一のフィルタを、第三の端子に前記吸収体が結合した前記第二のフィルタまたは前記第三のフィルタのいずれかをそれぞれ結合されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを備えたマグネトロン装置において、前記マグネトロンと第一のフィルタは、導電性の壁面を持つ空間を介して結合し、前記空間に、前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を吸収する吸収手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを備えたマグネトロン装置において、前記マグネトロンと第一のフィルタは、導電性の壁面を持つ空間を介して結合し、かつ前記空間を介して前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を通過し、前記マグネトロンの主発振周波数の電力を反射する第二のフィルタと、該第二のフィルタを通過する電波を吸収する吸収体とを結合させたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、マグネトロンと、該マグネトロンの主発振周波数帯の電波を通過させ、所定の周波数帯の電波を遮断する第一のフィルタを備えたマグネトロン装置において、前記マグネトロンと第一のフィルタは導電性の壁面を持つ空間を介して結合し、かつ前記空間を介して前記第一のフィルタが遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を吸収する第三のフィルタを結合させたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第一の実施例のマグネトロン装置で、１はマグネトロン管球、２はマグネトロン出力部、３は伝送線路、４は第一のフィルタ、５は第二のフィルタ、６はダミーロード、７は電力吸収体である。マグネトロン管球１で発振したマイクロ波は、伝送線路３を経由して、レーダ装置のアンテナ等の負荷に供給される。また伝送線路３には、第一のフィルタ４が遮断する周波数帯の電波の一部若しくは全部の電力を吸収する吸収手段として、第二のフィルタ５と、電力吸収体７を備えたダミーロード６が結合した構成となっている。
【００１５】
マグネトロン管球１はベーンストラップタイプで、その発振周波数すなわちπモードの周波数は９．４ＧＨｚ、スプリアス成分の一つであるπ−１モードの周波数は１０．５ＧＨｚである。伝送線路３は２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍの矩形導波管を用いている。第一のフィルタ４は、図２に示す特性をもつ低域通過フィルタであり、ワッフルアイアン型である。第二のフィルタ５は、図３に示す特性をもつ高域通過フィルタである。本実施例の高域通過フィルタは矩形導波管の長辺の長さを２２．９ｍｍから１５．０ｍｍに絞り、導波管のカットオフ特性を利用したものである。マグネトロン出力部２と第二のフィルタ５までの距離はメインモードの出力が効率的に取り出せる寸法とする。その寸法は第二のフィルタ５でメインモードの出力が反射され形成される定在波の電界最大点が、マグネトロン出力部２の位置になるように設定する。
【００１６】
マグネトロンの動作はマグネトロン管球１内の共振状態でおおよそ決定される。メインモードであるπモード、スプリアス成分の一つであるπ−１モード等、それぞれマグネトロン管球１内の共振に由来している。各共振のＱ値が高ければそれに対応するモードでの発振が安定になる。したがって、マグネトロンをメインモードで安定に動作させるためには、πモードの共振のＱ値を高く、π−１モードの共振のＱ値を低くすればよい。マグネトロンにフィルタを直接結合させた場合、フィルタによってスプリアス成分は反射され、フィルタを結合しない場合に比べスプリアス成分であるπ−１モードの共振のＱ値は高くなる。これが、マグネトロンとフィルタを直接結合させた場合に安定度が悪くなる原因である。
【００１７】
本発明では、メインモードの周波数は第二のフィルタ５の遮断域にあるので、その出力はダミーロード６に影響されず減衰を受けることはない。一方、スプリアスモードであるπ−１モードの周波数では第二のフィルタ５が通過域であるから、その電力はダミーロード６の電力吸収体７に吸収される。その結果、π−１モードの共振のＱ値は低くなり、マグネトロン装置の発振の安定度は第一のフィルタの影響を受けていても良好となる。
【００１８】
ダミーロード６の電力吸収体７の主な働きはπ−１モードの電力を吸収し、共振のＱ値を下げることであり、メインモードの出力は電力吸収体７に印加されないので耐電力の大きなものである必要はなく、誘電損失の大きな材料や磁気損失の大きな材料、薄膜抵抗、厚膜抵抗などいずれを用いても差し支えない。また、ダミーロードは共振のＱ値を下げる効果が得られればスプリアス電力を完全に吸収する特性でなくてもよい。
【００１９】
本実施例では、伝送線路として導波管の場合を示したが，その他、同軸線路でも平面回路でも実現可能である。フィルタは、第一のフィルタとして低域通過フィルタを用いたが、メインモードの周波数を通過し、スプリアスモードの周波数を遮断するものであれば、帯域通過フィルタでも、帯域阻止フィルタでも同様の効果が得られる。また、第二のフィルタはメインモードの周波数を遮断し、スプリアスモードの周波数を通過させるものであれば、高域通過フィルタでも、帯域通過フィルタでも、あるいは帯域阻止フィルタでも同様の効果が得られる。なお、第一、第二のフィルタとも、所定のフィルタ特性をもっていれば空洞共振器を用いても、誘電体共振器を用いても同様な効果が得られる。
【００２０】
図４は本発明の第二の実施例で、伝送線路３に第二のフィルタ５の代わりに、結合窓８を介して、誘電体９及び周波数調整用スクリュースタブ１０で構成される第三のフィルタが結合している。前述の実施例同様、マグネトロン管球１はベーンストラップタイプで、その発振周波数すなわちπモードの周波数は９．４ＧＨｚ、スプリアス成分の一つであるπ−１モードの周波数は、１０．５ＧＨｚである。伝送線路３は２２．９ｍｍ×１０．２ｍｍの矩形導波管を用いている。第一のフィルタ４は、図２に示す特性を持つ低域通過フィルタであり、ワッフルアイアン型である。
【００２１】
結合窓８、誘電体９、周波数調整用スクリュースタブ１０は一体として第三のフィルタを構成し、誘電体９とその周りの空間を利用した共振器を形成している。第三のフィルタは、π−１モードである１０．５ＧＨｚで共振するように設計し、結合窓８からみた吸収特性は、図５に示すようになる。また、周波数調整用スクリュースタブ１０で共振周波数の微調整が可能となっている。
【００２２】
本実施例のマグネトロン装置では、第一のフィルタ４は、π−１モードの周波数１０．５ＧＨｚをほぼ完全に反射するが、結合窓８、誘電体９、周波数調整用スクリュースタブ１０で構成される第三のフィルタが１０．５ＧＨｚの電波を吸収するので、マグネトロンのπ−１モードのＱ値は高くならず、従ってπモードの発振が不安定になることはない。
【００２３】
図６は本発明の第三の実施例で、１１はＴ分岐、１２はＴ分岐１１の第一の端子、１３はＴ分岐１１の第二の端子、１４はＴ分岐１１の第三の端子、１５はスリットである。マグネトロン管球１は前述の実施例と同様ベーンストラップタイプで、πモードの周波数は９．４ＧＨｚ、π−１モードの周波数は１０．５ＧＨｚである。
【００２４】
本実施例のマグネトロン管球１は出力の取り出し方が前述の第一の実施例と異なり、スリット１５を用い矩形導波管に結合する構成となっている。また、伝送線路を分岐回路で構成している点で相違する。図６に示すように、分岐回路を構成するＴ分岐１１の第一の端子１２にスリット１５を介してマグネトロン管球１を結合させ、第二の端子１３に第一のフィルタ４を結合させ、さらに第三の端子１４には第二のフィルタ５及び電力吸収体７を備えたダミーロード６が結合した構成となっている。
【００２５】
このように伝送線路を分岐回路で構成しても、その動作は図１に示す第一の実施例と同等になる。また、Ｔ分岐１１の第一乃至第三の端子１２、１３、１４の位置関係は本実施例と同一にする必要はなく、任意に選択可能である。また、分岐回路はＴ分岐でなくともＹ分岐でも構成可能であることはいうまでもない。
【００２６】
図７は本発明の第四の実施例である。前述の第二の実施例の伝送線路を、第三の実施例で説明したように分岐回路で構成したものである。第三の実施例同様、その動作は図４に示す第二の実施例と同等になる。また、Ｔ分岐１１の第一乃至第三の端子１２、１３、１４の位置関係は本実施例と同一にする必要はなく、任意に選択可能であり、分岐回路をＹ分岐で構成可能であることも同様である。
【００２７】
図８は本発明の第五の実施例で、１６は結合窓、１７はチョーク回路である。マグネトロン管球１、第一のフィルタ４、ダミーロード６、電力吸収体７は前述の第一の実施例と同一である。チョーク回路１７はマグネトロン管球１のメインモードであるπモードの周波数９．４ＧＨｚを反射する帯域阻止フィルタとして動作し、電力吸収体７にメインモードの電力はほとんど吸収されない。一方、π−１モードの周波数１０．５ＧＨｚは、チョーク回路１７で反射を受けず、電力吸収体７の影響を受け、その共振のＱ値は小さい値である。従って図４の実施例と同様な原理でマグネトロンの安定な発振が得られる。結合窓１６の伝送線路３に対する位置すなわちダミーロード６を取付ける位置は伝送線路３を介してマグネトロン管球１のπ−１モードの電力がダミーロード６に結合可能な位置ならばマグネトロン出力部２の直下に限らず、任意に設定可能である。
【００２８】
図９は本発明の第六の実施例である。伝送線路３は矩形導波管で、この壁面に誘電体９を接着剤で取付けてある。伝送線路３は、誘電体９及び周波数調整用スクリュースタブ１０と一体としてマグネトロンのπ−１モードの共振のＱ値を下げる効果を発揮する。すなわち、周波数調整用スクリュースタブ１０を調整することによって、誘電体の共振周波数をマグネトロンのπ−１モードの周波数に一致させ、その損失によってπ−１モードのＱ値を低く抑え、マグネトロン管球１の安定動作を得ている。
【００２９】
図１０は本発明の第七の実施例で、図４に示した第二の実施例の結合窓８の一を変更し、誘電体９及び周波数調整用スクリュースタブ１０で構成される第３のフィルタを結合させている。このように結合した場合も、前述の第二の実施例同様に効果を奏することが可能となる。
【００３０】
図１１は本発明の第八の実施例で、マグネトロンのπ−１モードの共振のＱ値を低くするため、ダミーロード６、電力吸収体７、チョーク２０からなる電力吸収手段と、結合窓８、誘電体９、周波数調整用スクリュースタブ１０からなる電力吸収手段を備えたものである。マグネトロンのπ−１モードの共振のＱ値を下げる為の構成部品の動作は、前述の実施例のそれぞれの動作と同一である。特に本実施例のように複数の電力吸収手段を備えた場合、それぞれの電力吸収手段が吸収する電波の周波数帯を、異なるスプリアス成分の周波数帯に合致させると、より一層マグネトロンの安定動作に効果を持たせることも可能である。
【００３１】
さらに、第一乃至第八の実施例において、伝送線路３あるいはＴ分岐１２を伝送線路で構成する代わりに、導電性の側壁を持つ空間によって構成してもそれぞれ同様の効果を奏することが可能である。なお本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、伝送線路、分岐回路あるいは導電性の側壁を持つ空間に、電波吸収手段を如何に配置するか、あるいはその組み合わせを如何にするかは、適宜選択されるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明ではマグネトロン装置のスプリアス放射を抑えるためにフィルタを設置した場合でも、スプリアスモードの共振のＱ値を低くすることが可能となり、安定に動作するマグネトロン装置が実現できる。また、これに使用する部品はフィルタ、吸収体などで、アイソレータに比較し、いずれも構造が簡単で低コスト化が可能である。
【００３３】
さらに複数の電力吸収手段を備え、それぞれ異なるスプリアス成分の周波数帯の電波の電力を吸収するように構成すれば、より一層安定に動作するマグネトロン装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図２】図１の実施例に使用した第一のフィルタの特性を示す図である。
【図３】図１の実施例に使用した第二のフィルタの特性を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図５】図４の実施例に使用した第三のフィルタの特性を示す図である。
【図６】本発明の第三の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図７】本発明の第四の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図８】本発明の第五の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図９】本発明の第六の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図１０】本発明の第七の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図１１】本発明の第八の実施例のマグネトロン装置の説明図である。
【図１２】従来例を示すブロック図である。
【図１３】別の従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：マグネトロン管球、　２：マグネトロン出力部、　３：伝送線路、　４：第一のフィルタ、　５：第二のフィルタ、　６：ダミーロード、　７：電力吸収体、８：結合窓、　９：誘電体、　１０：周波数調整用スクリュースタブ、　１８：マグネトロン、　１９：アイソレータ、　２０：フィルタ、　２１：伝送線路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetron device provided with a filter for reducing spurious radiation, and more particularly to a magnetron device having good oscillation stability.
[0002]
[Prior art]
Magnetrons are widely used in transmitters such as radar devices because they are inexpensive and easy to handle. However, it is one of the devices whose oscillation mechanism makes it difficult to suppress spurious radiation. On the other hand, in recent years, the regulation of spurious radiation has become stricter for devices that emit microwaves, and a magnetron device provided with a filter for reducing spurious radiation has been developed.
[0003]
Generally, a magnetron oscillates in a main mode called a π mode, but other various spurious radiations are generated. Among spurious radiation, radiation in a mode called a π-1 mode caused by a magnetron resonance circuit has a large output. For example, in a vane strap type magnetron in which the π mode oscillates in the 9.4 GHz band, the π-1 mode is near 10.5 GHz, which is a higher frequency band than the π mode. Therefore, by using a filter that passes the frequency of the π mode and blocks the frequency of the π-1 mode, spurious radiation can be suppressed.
[0004]
FIG. 12 shows a block diagram of a conventional magnetron device. The microwave oscillated from the magnetron 18 is supplied to a load such as an antenna of the radar device via the isolator 19 and the filter 20. As the filter 20, a band-pass filter, a low-pass filter, a band rejection filter, or the like that uses a frequency of a π mode as a pass band and a frequency of a spurious component such as a π-1 mode as a stop band is used. The isolator 19 is provided to prevent the microwave oscillated by the magnetron 18 from being reflected by the filter 20 and affecting the oscillation of the magnetron. In the magnetron device having such a structure, the spurious suppression effect can specify the characteristic inherent to the filter as it is, and the design is easy. However, the magnetron device using the isolator 19 has a high cost of the isolator, and it has been difficult to reduce the cost of the device.
[0005]
FIG. 13 is a block diagram of another conventional example in which the magnetron 18 and the filter 20 are directly coupled by the transmission line 21. In this case, since the microwave reflected by the filter 20 directly enters the magnetron 18, the reflected wave affects the oscillation of the magnetron 18. Therefore, the line length of the transmission line 21 cannot be arbitrarily determined, but must be set to a desired length. Conventionally, the line length of this transmission line has been adjusted to a length at which the phase of the π-mode output can be extracted most effectively. However, assuming that the effective wavelength is λ, the line length is only about λ / 8, and the degree of freedom in design is greatly limited.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the magnetron device using the isolator has a problem that the cost of the isolator is high and it is difficult to reduce the cost of the device. Also, in a device that directly couples the filter to the magnetron, the length of the transmission line that couples the filter and the magnetron is limited to a very narrow range near the best point in order to stably operate the magnetron. When the replacement is necessary due to the service life or the like, there is a possibility that operation stability cannot be obtained due to variations in impedance or the like if the replacement is performed as it is. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a magnetron device which can be reduced in cost and has high stability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a magnetron and a first filter that transmits radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band, and is coupled by a transmission line. In the magnetron device, the transmission line includes an absorbing unit that absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter.
[0008]
The invention according to claim 2 is the magnetron device, wherein the magnetron and a first filter that transmits radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line. A second filter that passes a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter on the line, and reflects a radio wave in a main oscillation frequency band of the magnetron; It is characterized by being combined with an absorber that absorbs a passing radio wave.
[0009]
The invention according to claim 3 is the magnetron device, wherein the magnetron and a first filter that transmits radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line. A third filter that absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter and reflects a radio wave of a main oscillation frequency of the magnetron is coupled to the line. .
[0010]
The invention according to claim 4 is the magnetron device, wherein the magnetron and a first filter that transmits radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line. The line is a branch circuit, a magnetron is connected to a first terminal of the branch circuit, the first filter is connected to a second terminal, and the second filter or the second filter in which the absorber is connected to a third terminal. It is characterized in that any one of the three filters is combined.
[0011]
The invention according to claim 5 is a magnetron device comprising: a magnetron; and a first filter that passes radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band. The filter is coupled through a space having a conductive wall surface, and the space includes an absorbing unit that absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter. And
[0012]
The invention according to claim 6 is a magnetron device comprising: a magnetron; and a first filter that passes radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band. The filter is coupled through a space having a conductive wall, and passes a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter through the space, and the main oscillation of the magnetron is performed. A second filter that reflects power of a frequency and an absorber that absorbs a radio wave passing through the second filter are combined.
[0013]
The invention according to claim 7 is a magnetron device comprising: a magnetron; and a first filter that allows radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron to pass therethrough and blocks radio waves in a predetermined frequency band. The filter is coupled through a space having a conductive wall surface, and is coupled through the space with a third filter that absorbs part or all of the power of radio waves in a frequency band cut off by the first filter. It is characterized by having.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 shows a magnetron device according to a first embodiment of the present invention, wherein 1 is a magnetron tube, 2 is a magnetron output unit, 3 is a transmission line, 4 is a first filter, 5 is a second filter, and 6 is a dummy. The load 7 is a power absorber. The microwave oscillated by the magnetron tube 1 is supplied to a load such as an antenna of a radar device via a transmission line 3. The transmission line 3 includes a second filter 5 and a dummy load 6 having a power absorber 7 as an absorbing means for absorbing a part or all of the power of the radio wave in the frequency band cut off by the first filter 4. Are combined.
[0015]
The magnetron tube 1 is a vane strap type, and its oscillation frequency, that is, the frequency of the π mode is 9.4 GHz, and the frequency of the π-1 mode which is one of the spurious components is 10.5 GHz. The transmission line 3 uses a 22.9 mm × 10.2 mm rectangular waveguide. The first filter 4 is a low-pass filter having the characteristics shown in FIG. 2, and is a waffle iron type. The second filter 5 is a high-pass filter having the characteristics shown in FIG. The high-pass filter of the present embodiment narrows the length of the long side of the rectangular waveguide from 22.9 mm to 15.0 mm and utilizes the cutoff characteristics of the waveguide. The distance between the magnetron output unit 2 and the second filter 5 is set to a size that allows the output of the main mode to be efficiently taken out. The dimensions are set so that the maximum point of the electric field of the standing wave formed by reflecting the output of the main mode by the second filter 5 is at the position of the magnetron output unit 2.
[0016]
The operation of the magnetron is roughly determined by the resonance state in the magnetron tube 1. The main mode, the π mode, one of the spurious components, the π-1 mode, and the like originate from resonance in the magnetron tube 1. If the Q value of each resonance is high, the oscillation in the corresponding mode becomes stable. Therefore, in order to operate the magnetron stably in the main mode, the Q value of the resonance in the π mode may be increased and the Q value of the resonance in the π-1 mode may be decreased. When the filter is directly coupled to the magnetron, the spurious component is reflected by the filter, and the Q value of the π-1 mode resonance, which is the spurious component, is higher than when the filter is not coupled. This is the reason why the stability is deteriorated when the magnetron and the filter are directly coupled.
[0017]
In the present invention, since the frequency of the main mode is in the cutoff band of the second filter 5, its output is not affected by the dummy load 6 and is not attenuated. On the other hand, at the frequency of the π-1 mode, which is a spurious mode, the power of the second filter 5 is absorbed by the power absorber 7 of the dummy load 6 because the second filter 5 is in the pass band. As a result, the Q value of the resonance in the π-1 mode becomes low, and the stability of the oscillation of the magnetron device becomes good even if it is affected by the first filter.
[0018]
The main function of the power absorber 7 of the dummy load 6 is to absorb the power in the π-1 mode and reduce the Q value of the resonance. Since the output in the main mode is not applied to the power absorber 7, the power absorption is large. It is not necessary to use a material having a large dielectric loss, a material having a large magnetic loss, a thin film resistor, a thick film resistor, or the like. Further, the dummy load need not have a characteristic of completely absorbing spurious power as long as the effect of lowering the Q value of resonance can be obtained.
[0019]
In this embodiment, the case where a waveguide is used as the transmission line has been described. However, a coaxial line or a planar circuit can be used. Although a low-pass filter was used as the first filter, the same effect can be obtained with a band-pass filter or a band-stop filter as long as the filter passes the main mode frequency and blocks the spurious mode frequency. can get. In addition, the same effect can be obtained with a high-pass filter, a band-pass filter, or a band-stop filter as long as the second filter blocks the frequency of the main mode and passes the frequency of the spurious mode. Note that the same effects can be obtained by using a cavity resonator or a dielectric resonator as long as the first and second filters have predetermined filter characteristics.
[0020]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the third embodiment, instead of the second filter 5 on the transmission line 3, the third filter is constituted by a dielectric 9 and a frequency adjusting screw stub 10 via a coupling window 8. The filters are combined. As in the above-described embodiment, the magnetron tube 1 is of a vane strap type, and its oscillation frequency, that is, the frequency of the π mode is 9.4 GHz, and the frequency of the π-1 mode, which is one of the spurious components, is 10.5 GHz. The transmission line 3 uses a 22.9 mm × 10.2 mm rectangular waveguide. The first filter 4 is a low-pass filter having the characteristics shown in FIG. 2, and is a waffle iron type.
[0021]
The coupling window 8, the dielectric 9, and the screw stub 10 for frequency adjustment constitute an integral third filter, and form a resonator utilizing the dielectric 9 and the space around it. The third filter is designed to resonate at 10.5 GHz, which is the π-1 mode, and the absorption characteristics viewed from the coupling window 8 are as shown in FIG. Also, the frequency adjustment screw stub 10 allows fine adjustment of the resonance frequency.
[0022]
In the magnetron device of the present embodiment, the first filter 4 almost completely reflects the frequency of 10.5 GHz in the π-1 mode, but includes the coupling window 8, the dielectric 9, and the screw stub 10 for frequency adjustment. Since the third filter absorbs the radio wave of 10.5 GHz, the Q value of the π-1 mode of the magnetron does not increase, so that the oscillation of the π mode does not become unstable.
[0023]
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, in which 11 is a T-branch, 12 is a first terminal of the T-branch 11, 13 is a second terminal of the T-branch 11, and 14 is a third terminal of the T-branch 11. , 15 are slits. The magnetron tube 1 is a vane strap type as in the above-described embodiment, and the frequency of the π mode is 9.4 GHz and the frequency of the π-1 mode is 10.5 GHz.
[0024]
The magnetron tube 1 of this embodiment is different from the first embodiment in the way of extracting the output, and is configured to be coupled to a rectangular waveguide using the slit 15. Also, the difference is that the transmission line is constituted by a branch circuit. As shown in FIG. 6, the magnetron tube 1 is coupled to the first terminal 12 of the T-branch 11 forming the branch circuit via the slit 15, the first filter 4 is coupled to the second terminal 13, Further, a dummy load 6 having a second filter 5 and a power absorber 7 is coupled to the third terminal 14.
[0025]
Even if the transmission line is constituted by a branch circuit in this way, its operation is equivalent to that of the first embodiment shown in FIG. Further, the positional relationship between the first to third terminals 12, 13, and 14 of the T-branch 11 does not need to be the same as in the present embodiment, and can be arbitrarily selected. Further, it is needless to say that the branch circuit can be configured with a Y branch instead of a T branch.
[0026]
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. The transmission line according to the second embodiment is constituted by a branch circuit as described in the third embodiment. As in the third embodiment, the operation is equivalent to that of the second embodiment shown in FIG. Further, the positional relationship between the first to third terminals 12, 13, and 14 of the T branch 11 does not need to be the same as in this embodiment, can be arbitrarily selected, and the branch circuit can be configured with a Y branch. The same is true.
[0027]
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention, in which 16 is a coupling window, and 17 is a choke circuit. The magnetron tube 1, the first filter 4, the dummy load 6, and the power absorber 7 are the same as those in the first embodiment. The choke circuit 17 operates as a band rejection filter that reflects the frequency 9.4 GHz of the π mode, which is the main mode of the magnetron tube 1, and the power absorber 7 hardly absorbs the power in the main mode. On the other hand, the frequency of 10.5 GHz in the π-1 mode is not reflected by the choke circuit 17 and is affected by the power absorber 7, and the Q value of the resonance is a small value. Therefore, stable oscillation of the magnetron can be obtained on the same principle as in the embodiment of FIG. The position of the coupling window 16 with respect to the transmission line 3, that is, the position where the dummy load 6 is mounted, is a position where the π−1 mode power of the magnetron tube 1 can be coupled to the dummy load 6 via the transmission line 3. Not limited to immediately below, it can be set arbitrarily.
[0028]
FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present invention. The transmission line 3 is a rectangular waveguide, and a dielectric 9 is attached to this wall surface with an adhesive. The transmission line 3 has an effect of lowering the Q value of the π-1 mode resonance of the magnetron integrally with the dielectric 9 and the frequency adjusting screw stub 10. That is, by adjusting the screw stub 10 for frequency adjustment, the resonance frequency of the dielectric is made to coincide with the frequency of the π-1 mode of the magnetron, and the Q value of the π-1 mode is suppressed low by the loss thereof. Of stable operation.
[0029]
FIG. 10 shows a seventh embodiment of the present invention, in which one of the coupling windows 8 of the second embodiment shown in FIG. 4 is modified, and the third embodiment is constituted by a dielectric 9 and a screw stub 10 for frequency adjustment. Filters are combined. Even in the case of such coupling, the same effect can be obtained as in the above-described second embodiment.
[0030]
FIG. 11 shows an eighth embodiment of the present invention. In order to reduce the Q value of the resonance of the π-1 mode of the magnetron, a power absorbing means including a dummy load 6, a power absorber 7, and a choke 20; , A dielectric material 9 and a screw stub 10 for frequency adjustment. The operation of the components for lowering the Q value of the π-1 mode resonance of the magnetron is the same as the operation of each of the above-described embodiments. In particular, when a plurality of power absorbing means are provided as in the present embodiment, if the frequency bands of the radio waves absorbed by the respective power absorbing means are matched with the frequency bands of different spurious components, the effect on the stable operation of the magnetron is further improved. It is also possible to have.
[0031]
Further, in the first to eighth embodiments, the same effect can be obtained even if the transmission line 3 or the T-branch 12 is formed by a space having a conductive side wall instead of the transmission line. is there. Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and how to arrange the radio wave absorbing means in the space having the transmission line, the branch circuit or the conductive side wall, or how to combine the radio wave absorbing means. Are appropriately selected.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, even when a filter is installed to suppress spurious radiation of the magnetron device, the Q value of the resonance in the spurious mode can be reduced, and a magnetron device that operates stably can be realized. The components used for this are filters, absorbers, and the like, all of which have a simpler structure and lower cost than the isolators.
[0033]
Further, if a plurality of power absorbing means are provided to absorb electric power of radio waves in frequency bands of different spurious components, a magnetron device which operates more stably can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetron device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a first filter used in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a second filter used in the embodiment of FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of a magnetron device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a third filter used in the embodiment of FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a magnetron device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a magnetron device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view of a magnetron device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a magnetron device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a magnetron device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory view of a magnetron device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional example.
FIG. 13 is a block diagram showing another conventional example.
[Explanation of symbols]
1: magnetron tube, 2: magnetron output, 3: transmission line, 4: first filter, 5: second filter, 6: dummy load, 7: power absorber, 8: coupling window, 9: dielectric Body, 10: screw stub for frequency adjustment, 18: magnetron, 19: isolator, 20: filter, 21: transmission line

Claims

In a magnetron device in which a magnetron and a first filter that passes radio waves in the main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line,
A magnetron device, wherein the transmission line includes an absorbing unit that absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter.

In a magnetron device in which a magnetron and a first filter that passes radio waves in the main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line,
The transmission line, a second filter that passes a part or all of the power of the radio wave of the frequency band cut off by the first filter and reflects the radio wave of the main oscillation frequency band of the magnetron, the second filter A magnetron device comprising an absorber that absorbs a radio wave passing through a filter.

In a magnetron device in which a magnetron and a first filter that passes radio waves in the main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line,
The transmission line is coupled to a third filter that absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter and reflects a radio wave of a main oscillation frequency of the magnetron. And a magnetron device.

In a magnetron device in which a magnetron and a first filter that passes radio waves in the main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band are coupled by a transmission line,
The transmission line is a branch circuit, the first terminal of the branch circuit is a magnetron, the second terminal is the first filter, the third terminal is the second filter or the absorber is coupled. The magnetron device according to claim 2, wherein one of the third filters is respectively coupled.

In a magnetron, a magnetron device including a first filter that passes radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band,
The magnetron and the first filter are coupled via a space having a conductive wall surface, and the space absorbs a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter. A magnetron device comprising:

In a magnetron, a magnetron device including a first filter that passes radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band,
The magnetron and the first filter are coupled through a space having a conductive wall surface, and pass a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter through the space. A magnetron device comprising: a second filter that reflects power of a main oscillation frequency of the magnetron; and an absorber that absorbs a radio wave passing through the second filter.

In a magnetron, a magnetron device including a first filter that passes radio waves in a main oscillation frequency band of the magnetron and blocks radio waves in a predetermined frequency band,
The magnetron and the first filter are coupled through a space having a conductive wall surface, and absorb a part or all of electric power of a radio wave in a frequency band cut off by the first filter through the space. A magnetron device comprising a third filter coupled thereto.