JP2010157504A - 高出力マイクロ波電子管に適合したｒｆ出力遷移部 - Google Patents

Abstract

【課題】高出力マイクロ波電子管（クライストロン、ＴＷＴなど）の出力窓におけるＲＦ放電を防止する。
【解決手段】出力窓のシリンダー状管から矩形断面の管（外部導波管回路への接続部）までの出力遷移部を、局所的な強電界が緩和されるような形状にする。すなわち、該出力遷移部は、シリンダー状管側の端部９０から、円錐状内側伝播面１３０および双方向性の曲率半径を有する接続面１３２、１３３を介して、矩形断面の管の側の端部８０に接続される形状にする。
【選択図】図３ｂ

Description

本発明は、高出力マイクロ波管の無線周波数出力部と導波管との間の遷移部に関する。

高出力マイクロ波電子管、例えばＬ帯、すなわち１〜２ＧＨｚの周波数帯域で動作するクライストロンなどは、少なくとも１つの高出力のＲＦ出力部を備え、それを導波管に接続して、管によって供給されるＲＦ電力を、マイクロ波を使用する回路へ伝送する。

クライストロンの出力空洞を、電磁波を透過するマイクロ波窓を介して導波管に接続する。マイクロ波窓は、真空下にある管の内側を、おそらくガス圧力下にある外側から隔離する。さらに、円形のシリンダー形状である窓の出力部を矩形断面の導波管に接続するために、マイクロ波窓の後段に遷移部が必要となる。

従来のクライストロンは、本質的に、管のＲＦ入力部に適用されるマイクロ波を増幅するための、マイクロ波構造を有する増幅器である。増幅は、前記構造を通過する１つ以上の電子ビームの運動エネルギーを電磁エネルギーに変換することによって行われる。

図１に、縦軸ＸＸ’に沿って真空室１０を含む従来技術の単一ビームのクライストロンの概略図を示し、クライストロンは、
−連続またはパルス電子ビーム２４を放射する、バイアスされたカソード２２を備える電子銃２０であって、電子が、ＸＸ’軸に沿ってアノード２６によって加速される、電子銃２０と、
−無線周波数（ＲＦ）信号が管のＲＦ入力部２８を介して注入されるときにビームの電子密度を変更するための入力共振空洞Ｃ１と、
−永久磁石からまたはソレノイド３２によって生じた電子ビームをＸＸ’軸に沿って集束させる（または閉じ込める）ための回路３０と、
−電子ビームの電子４４を集めるための電子コレクタ４０であって、管のカソード２２によって放射された電子のほとんどを受け取りかつ電子がマイクロ波構造を通過した後にそれらの残留運動エネルギーを消散させることを可能とする電子コレクタ４０と、
−アノード２６と電子コレクタ４０との間に配置される共振回路５０であって、共振回路にあるビーム中の電子の運動エネルギーの一部を、回路の共振周波数でＲＦエネルギーに変換する機能を有する共振回路５０と
を備える。共振回路５０は相互作用構造とも称す。共振回路はクライストロンの一体部分を形成し、かつマイクロ波構造に一連の共振空洞Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４．．．を備える。

クライストロンはさらに、管の外側に対して、増幅されたＲＦ電力を抽出するための出力遷移部６０に接続された導波管の形態の少なくとも１つのＲＦ電力出力部５８を含む。

クライストロンのこの実施形態では、出力遷移部６０は、真空下の管の内側とガス圧力下の適用導波管（図１には図示せず）との間を封止するセラミック窓６１と、フランジ６４による導波管への接続部とを含む。

高出力電力のクライストロンの場合、例えばＬ帯において使用される導波管は、矩形断面のＷＲ６５０導波管である。

図２に、図１に示すクライストロンの従来技術の出力遷移部の部分的な図（Ｂ−Ｂの図）を示す。

出力遷移部６０は、クライストロンの出力側に、別個の窓（図２には図示せず）を介して、クライストロンの出力部に接続された円形断面のシリンダー状部分６６と、その対向する側に、適用導波管に接続するためのフランジ６４を含む矩形断面の管の形態の別の部分６８とを含む。遷移部の内部では、シリンダー状面および矩形セクションの各平面が、半径ｒの隅肉部７０によって接合している。

マイクロ波出力回路は、高出力クライストロンによる、とりわけ出力遷移部６０におけるＲＦ電力出力部を通過することによって、強電界にさらされる。出力遷移部におけるＲＦ電力波によって生じた電界が、遷移部の一定の箇所（または電極）間に前記遷移部の絶縁破壊電圧超の電圧を生じる場合、電気アークが生じ、それによりクライストロンを劣化させる。

クライストロンの出力部にはアーク検出器を含むが、これらの検出器は絶縁破壊発生時にのみ迅速にトリガされ得、それでもなお、時間と共にアークの挙動を制限する。

クライストロンの出力回路の絶縁破壊抵抗は、例えば出力回路における定在波比、ＲＦ信号の調波、遷移部および導波管の温度など様々なパラメータ、ならびに、例えば測定部品またはカプラーなどの出力回路に存在する他の要素の影響の他、アーク発生抵抗を低減する、加圧回路のガス中に浮遊している粒子などにも依存する。

管のＲＦ出力回路においてアークが発生しないようにするためには、臨界絶縁破壊閾値を超えないようにすることが重要である。この限界値に対応する出力回路における電界は、電気強度またはガスの絶縁破壊強度と称されるものである。この絶縁破壊強度は、アークを生じる傾向のある出力回路の部分（電極に等しい）と回路のそれらの部分の材料との間の距離が乗算されたガス圧力に依存する。

概して、アークは特に管の出力部を遷移部内部の導波管に接続する遷移部の、遷移部のシリンダー状部分６６と矩形部分６８との間の隅肉部７０において生じる。図２に示す従来技術のこのタイプの遷移部の欠点の１つは、このゾーンのジオメトリのために電界が局所的に増大する領域を有し、電界が絶縁破壊閾値を局所的に超え得ることである。遷移部の電磁場が、隅肉部７０の中心部分において最大レベルに達する。

従来技術のこのタイプの遷移部の電気アーク抵抗は、Ｌ帯において、シリンダー状部分６６の内面と矩形部分６８の内面との間の隅肉部が小半径ｒ、例えば約２〜３ｍｍであるため、制限される。

電磁波が伝わる閉鎖容積部における絶縁破壊閾値は、使用されるガスの組成だけでなく、圧力にも依存する。空気が乾燥している場合、１ｋＶ／ｍｍのオーダーの最大電界がＲＦ電力回路において通例である。

例えば、特定の電力条件下および周波数条件下において、遷移部の電界は、局所的に導波管の電界の２倍になり得る。その結果、遷移部は、絶縁破壊の危険性があるために伝達され得るＲＦ電力を制限するマイクロ波回路の要素となる。

従来技術のこのタイプの遷移部の絶縁破壊閾値を高くするための一解決法は、遷移部および適用導波管において圧力下で六フッ化硫黄すなわちＳＦ_６などのガスを使用することからなる。

マイクロ波遷移部６０および適用導波管はＳＦ_６または等価のタイプのガスで加圧される必要がある。このタイプのＳＦ_６ガスを用いた加圧によって、クライストロンからの最大出力電力を伝達することが可能となり、それは、空気または窒素によって加圧する場合よりも遥かに高い。

しかしながら、加圧のためにＳＦ_６ガスを使用することには欠点がある。特に、ＳＦ_６は温室効果ガスであり、出力回路を加圧するかまたは減圧する出力回路の保守には、ガスの一部が大気中に逃げないようにするための予防措置が必要となる。

クライストロンの出力回路中のガスを収集するためにボトルを使用すること、およびこのような欠点を有しない別のガスで回路を加圧することによってこの回路のドレーニングを行うことなど、大気中にこのガスが漏出しないようにするために相当な手順を考慮する必要がある。

さらに、ガスＳＦ_６は、純粋であればヒトには無害であるが、出力回路で使用された後に置換されると有害となる可能性がある。これは、ＲＦ出力回路における繰り返し絶縁破壊が、初期の純粋なＳＦ_６ガスが分解するために、有害な他のガスを生じるためである。

従来技術のマイクロ波電力遷移部の欠点を軽減するために、本発明は、縦軸ＺＺ’に沿った、２つの端部を有する管形状の本体と、２つの端部間に、電磁波を伝播させる内面を有する通路とを備える、高出力電子管用のマイクロ波出力遷移部であって、円形のシリンダー状管の形態の端部の一方は円錐状内側伝播面を有し、矩形断面の管の形態の他方の端部は、２つの長い側面と、長い側面に対して垂直な２つの短い側面とを有し、通路は、長い側面に対して平行な２つの平面的な内側伝播面と、短い側面に対して平行な２つの他の平面的な内面とを有するマイクロ波出力遷移部において、
長い側面に対して平行な平面的な内側伝播面の各々が、双方向性の曲率半径を有する各接続曲面を介して円錐状内側伝播面に接合されることを特徴とするマイクロ波出力遷移部を提供する。

双方向性の曲率半径が可変長であることが有利である。

一実施形態では、双方向性の曲率半径は、本体の矩形端部の短い側面に対して平行な各回転軸の周りを回転する水平曲率半径と、本体の前記矩形端部の長い側面に対して平行な各回転軸の周りを回転する垂直曲率半径とを有する。

別の実施形態では、長い側面に対して平行な平面的な内側伝播面を円錐状内側伝播面に接続するための２つの曲面は、ＺＺ’軸の両側において対称的である。

別の実施形態では、本体のＺＺ’軸を通る平面における垂直曲率半径Ｒｖｃは、矩形セクションの短い側面の平面的な内面を通る、矩形端部の長い側面に対して垂直なその各平面における第１の垂直曲率半径Ｒｖ１または最後の垂直曲率半径Ｒｖｐよりも大きく、同じ値であるこれらの第１の垂直曲率半径または最後の垂直曲率半径は、矩形端部の長い側面に対して平行な内面と接続するための２つの内面の垂直曲率半径の中で最も小さい。

別の実施形態では、遷移部の本体は、矩形断面の管の形態の端部と円形のシリンダー状管の形態の端部との間に中心部分を含み、前記中心部分は、周囲媒体と接触する外面、すなわち一方では、本体の矩形端部の長い側面に対して平行なＺＺ’軸を通る平面に対して対称的である各傾斜平面における２つの平面的な外側接続面、他方では、ＺＺ’軸を通る別の平面の両側において対称的でありかつ遷移部の矩形端部の短い側面に対して平行な２つの他の平面的な外側接続面を有する。

特定の別の実施形態では、遷移部の本体の寸法は、
−ＺＺ’軸に沿って長さＬ＝９９ｍｍ、
−円形端部の直径Ｄ＝２０５ｍｍ、
−円錐状内面の円錐の頂角θ＝１３５°、
−矩形端部の内部矩形セクションの高さＨ＝８２ｍｍおよび幅Ｌ＝１６５ｍｍ、
−ＺＺ’軸に対して垂直でありかつこの軸を通る平面Ｐ３における垂直曲率半径Ｒｖｃは６０ｍｍ
である。

別の実施形態では、遷移部は、本体の矩形端部に固定された接続フランジと、前記本体の円形端部に固定された円形のシリンダー状分離窓とを含む。

本発明はまた、本発明によるＲＦ出力遷移部を備えることを特徴とする、クライストロンおよびＴＷＴから選択された電子管、または他の高出力マイクロ波管に関する。

本発明による遷移部の主な目的は、管のＲＦ電力出力回路において、空気または窒素など、温室効果を有しておらずかつ保守管理者に対して無害である加圧ガスを使用可能とする一方、遷移部に十分な絶縁破壊強度を得ることにある。

第２の目的は、例えば、所与の出力電力および所与の加圧ガスに対する絶縁破壊レベルを低減することにある。

本発明は、添付の図面を参照して、本発明による遷移部および遷移部を装着したクライストロンの例示的な実施形態からより理解される。

上述の通り、従来技術のクライストロンの概略図を示す。 上述の通り、図１に示すクライストロンの従来技術の出力遷移部の部分的な図を示す。 本発明による遷移部の本体の２つの斜視図を示す。 本発明による遷移部の本体の２つの斜視図を示す。 図３ａおよび図３ｂに示す遷移部の本体の円形のシリンダー状部分の正面図を示す。 図３ａおよび図３ｂに示す遷移部の本体の軸方向断面図を示す。 適用導波管に接続するためのフランジを含む本発明による遷移部の代替的な形態を示す。 適用導波管に接続するためのフランジと円形のシリンダー状分離窓とを含む本発明による遷移部の別の代替的な形態を示す。 本発明による遷移部を含む図１のクライストロンを示す。

図３ａおよび図３ｂに、本発明による遷移部の本体の２つの斜視図を示す。

本発明による遷移部は、縦軸ＺＺ’に沿った、２つの端部と、２つの端部間に通路７９とを有する管形状の本体７８を備える。端部の一方８０は、矩形断面の管形状であり、２つの平行な長い側面８４、８５と、長い側面に対して垂直な２つの短い側面８６、８７とを有し、他方の端部９０は円形の管形状である。

矩形断面の端部８０は、同様に矩形断面の適用導波管に接続するための接続フランジ（図示せず）を収容するためのものであり、円形端部９０は、電子管のＲＦ出力部に接続するためのものである。

遷移部の本体はさらに、矩形の管状端部８０と円形の管状端部９０との間の中心部分９４を含む。

遷移部の本体は、周囲媒質と接触する外面と、通路７９に、管によって出力されたＲＦ電磁波を導波管に伝播させるための内面とを備える。

遷移部の本体の外面は、本体の中心部分９４において、一方では、本体の端部に接続するための２つの平面的な外面１００、１０２を備え、その面１００、１０２は、本体７８の矩形端部８０の長い側面８４、８５に対して平行な、ＺＺ’軸を通る平面Ｐ１に対して対称的であるそれぞれ傾斜平面Ｐｈ、Ｐｂ内にあり、他方では、本体の前記端部に接続するための２つの他の平面的な外側接続面１０４、１０６を備え、その面１０４、１０６は、ＺＺ’軸を通りかつ遷移部の矩形端部の短い側面８６、８７に対して平行な別の平面Ｐ２の両側において対称的である。

２つの対称的な傾斜平面の外側接続面１００、１０２の形状は、これらの面を通る傾斜平面Ｐｈ、Ｐｂと本体の円形のシリンダー状端部９０とが交差することにより決まる。

本体の矩形端部８０と中心部分９４との間の接続部には、ＺＺ’軸に対して垂直な平面内に肩部１１０があり、導波管に接続するための接続フランジ（図示せず）を位置決めするためのストッパを形成している。

本体７８の内面によって境界を定められる通路７９の内部体積が、遷移部の電磁波の伝播を決定する。これらの内面は、本体の矩形端部側に、導波管の長い側面８４、８５に対して平行な２つの平面的な内面１２０、１２２および短い側面８６、８７に対して平行な２つの他の平面的な内面１２４、１２６、ならびに円形のシリンダー状端部９０の側に、円錐状内側伝播面１３０を備える。

円錐状内面１３０は、本体の矩形端部８０の短い側面８６、８７に対して平行な平面的な内面１２４、１２６と交差する２つの交差縁部１４０、１４２を有する。

本体の矩形端部の長い側面８４、８５に対して平行な２つの平面的な内面１２０、１２２のそれぞれを円形のシリンダー状端部９０の円錐状内面１３０に、ＺＺ’軸の両側において対称的なそれぞれの曲面１３２、１３３を介して接続し、曲面１３２、１３３は、本発明の主な特徴によれば、可変長の双方向性の曲率半径を有する。

２つの傾斜平面の外側接続面１００、１０２のＺＺ’軸に対する傾斜角が、図２に示す従来技術の遷移部の隅肉半径ｒよりも遙かに大きい隅肉半径を有する曲面１３２、１３３によって、遷移部の２つの端部の内面を接合することを可能とする。

図４ａに、図３ａおよび図３ｂの遷移部の本体の円形のシリンダー状部分９０の正面図を示し、接続曲面１３２、１３３を、前記曲面の水平レベルｈ１、ｈ２、ｈｉ、．．．ｈｎ（ｉは１〜ｎの整数であり、ｎは水平レベルの曲線の数である）の曲線の形態で示し、図４ｂに、図３ａおよび図３ｂの遷移部の本体の軸方向断面図を示す。

図４ｂに、縦軸ＺＺ’を通る遷移部の本体の矩形端部の長い側面８４、８５に対して垂直な平面Ｐ３におけるＡＡ（図４ａ参照）の断面図を示す。

図４ａによれば、接続面１３２、１３３の縁部の水平レベルｈ１、ｈ２、ｈｉ、．．．ｈｎの曲線のそれぞれを、それぞれ水平曲率半径Ｒｈ１、Ｒｈ２、．．．Ｒｈｉ、．．．Ｒｈｎを有する湾曲部分に内接させ、前記水平曲率半径の各々は、本体の矩形端部８０の短い側面８６、８７に対して平行な各回転軸の周りを回転する。

水平曲率半径は、対象の水平レベルｈ１、ｈ２、ｈｉ、．．．ｈｎの曲線に依存して可変長であり、かつ本体の矩形セクションの短い側面８６、８７に対して垂直な平面において回転の中心が可変である。

これは、第１の水平曲率半径Ｒｈ１が、円錐状内面１３０と各曲面１３２、１３３との間の交点である水平レベルｈ１を決定する有限長を有するためである。最後の水平曲率半径Ｒｈｎは、曲面１３２、１３３と、今回は本体の矩形セクションの長い側面の各平面的な内面１２０、１２２との間の交点である最後の水平レベルｈｎを決定する有限長を有する。水平曲率Ｒｈ１、Ｒｈ２、．．．Ｒｈｉ、．．．Ｒｈｎの中間半径のセット（これらの中では、位置ｉの中間の水平曲率半径Ｒｈｉである）は、曲面１３２、１３３の形状を決定する。

図４ｂに、本体の矩形端部８０の長い側面８４、８５に対して垂直な各切断平面Ｐｖ１、Ｐｖ２、．．Ｐｖｘ、．．．Ｐｖｐ（ｘは１〜ｐの整数であり、ｐは垂直レベルの曲線の数である）における内側曲面の垂直レベルｖ１、ｖ２、．．ｖｘ、．．．ｖｐの曲線を示す。

図４ｂを参照すると、内側接続面の縁部における垂直レベルｖ１、ｖ２、．．ｖｘ、．．．ｖｐの曲線の各々は、それぞれ垂直曲率半径Ｒｖ１、Ｒｖ２．．、Ｒｖｘ、．．．Ｒｖｃ、．．．Ｒｖｐを有する湾曲部分に内接し、前記垂直曲率半径の各々は、本体の矩形端部８０の長い側面８４、８５に対して平行な各回転軸の周りで回転する。

垂直曲率半径は、対象の垂直レベルｖ１、ｖ２、．．ｖｘ、．．．ｖｐの曲率に従って可変長であり、かつ本体の矩形セクションの短い側面に対して平行な平面Ｐｖ１、Ｐｖ２、．．Ｐｖｘ、．．．Ｐｖｐにおける回転の中心が可変である。

これは、本体のＺＺ’軸を通る平面Ｐ３における垂直曲率半径Ｒｖｃが、矩形セクションの短い側面の内面１２４、１２６を通る端部の長い側面に対して垂直な各平面において第１の垂直曲率半径Ｒｖ１または最後の垂直曲率半径Ｒｖｐよりも大きいためである。これらの第１の垂直曲率半径Ｒｖ１および最後の垂直曲率半径Ｒｖｐ（これらの値は同じである）は、本体の矩形端部の長い側面８４、８５に対して平行な内面１２０、１２２に接続するための２つの内面１３２、１３３の垂直曲率半径のうち最も小さいものである。

本発明による遷移部では、矩形セクションの長い側面８４、８５に対して垂直な平面内にある接続曲面上の２つの対称点間の距離は、矩形セクションから円形セクションに向かう間に漸次的に増大する。

遷移部の本体の内面の形状によって、特に遷移部の中心部分において、従来技術の遷移部よりも遙かに大きい曲率を得ることが可能となる。この特徴は、遷移部の内側接続面において伝達された同じＲＦ電力によって電界が著しく低減することによって明白になる。それにより、遷移部の絶縁破壊強度が著しく改善する。

特に図３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂに示す遷移部の一実施形態では、遷移部の本体の寸法は、
−ＺＺ’軸に沿った長さＬ＝９９ｍｍ、
−円形端部９０の直径Ｄ＝２０５ｍｍ、
−円錐状内面１３０の円錐の頂角θ＝１３５°、
−矩形端部８０の内部矩形セクションの高さＨ＝８２ｍｍおよび幅Ｌ＝１６５ｍｍ、
−ＺＺ’軸に対する、外面の平面ＰｈおよびＰｂの傾斜角度α＝５２°、および
−ＺＺ’軸に対して垂直でありかつこの軸を通る平面Ｐ３における垂直曲率半径Ｒｖｃは６０ｍｍ
である。この垂直曲率半径Ｒｖｃは、図２に示す従来技術の遷移部の隅肉半径ｒよりも遙かに大きく、約２〜３ｍｍである。

本発明による遷移部のこの新規のタイプの主な結論の１つは、導波管および遷移部における加圧ガスが、空気または窒素など非温室効果ガスでありかつ保守管理者に対して無害であり得ることである一方、遷移部に十分な絶縁破壊強度を得ることができることである。

例えば、図１に示すＬ帯および本発明による遷移部で動作するクライストロンにより出力された５ＭＷの供給されたＲＦ電力の場合、２バールの空気圧下で、矩形断面部分の平面的な内面１２０、１２２、１２４、１２６における電界は約０．８８ｋＶ／ｍｍである。接続面１３０、１３２における電界は約０．９４ｋＶ／ｍｍである。これは、図２に示す従来技術の遷移部の接続隅肉部７０に生じる電界レベル（１．８ｋＶ／ｍｍ）を遙かに下回る電界レベルである。

それゆえ、本発明による遷移部の可変の双方向性の半径を備える特定のプロファイルによって、この回路（遷移部＋ＷＲ６５０導波管）において、波の形態のマイクロ波電力の通過によって生じた電界を、前記回路内部で使用する必要があるのは空気または窒素のみであるように十分に低減することが可能となる。

加圧ガスとして空気を使用することの利点は、保守がより単純になり、かつ人員に対して危険がないことである。

本発明による遷移部はまた、通過する電磁波に適合され、最適な反射係数をもたらす。

図５に、適用導波管（図示せず）に接続するためのフランジ１５０に固定された遷移部の本体７８を含む、本発明による遷移部の代替的な形態を示す。

導波管と同じ矩形断面のフランジ１５０を、遷移部の本体７８の矩形端部８０に封止式に固定する。

図６に、適用導波管に接続するためのフランジと、円形のシリンダー状分離窓とを含む本発明による遷移部の別の代替的な形態を示す。

図６に、本体７８の矩形端部８０に固定された、図５に示す接続フランジ１５０と、円形のシリンダー状分離窓１６０とを含む、本発明による遷移部の別の代替的な形態を示す。分離窓１６０は、本体７８の円形部分９０と同軸であり、直径が同じであり、かつそれに封止式に固定されている。

分離窓１６０は、電磁波を透過するセラミック製の同軸の分離ディスク１６２を含み、それにより、２つの異なる物理的な媒体、一方では電子管における真空および他方では導波管における加圧ガスを分離する。

フランジ１５０および分離窓１６０を、例えばろう付け作業によって本体７８に固定してもよい。

図７に、図６に示す実施形態による本発明による遷移部を含む図１のクライストロンを示す。

図６のこの実施形態では、管のＲＦ電力出力部を、本発明による遷移部の窓１６０に封止式に接続する。適用導波管もまた、その矩形端部の側で遷移部に、遷移部のフランジ１５０を介して封止式に固定された接続フランジ（図示せず）を含む。

７８ 管形状の本体
７９ 通路
８０ 矩形端部
８４、８５ 長い側面
８６、８７ 短い側面
９０ 円形端部
９４ 中心部分
１００、１０２ 平面的な外側接続面
１０４、１０６ 平面的な外側接続面
１１０ 肩部
１２０、１２２ 平面的な内側伝播面
１２４、１２６ 平面的な内面
１３０ 円錐状内側伝播面
１３２、１３３ 接続曲面
１４０、１４２ 交差縁部
１５０ 接続フランジ
１６０ 分離窓
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ＺＺ’軸を通る平面
Ｐｈ、Ｐｂ 傾斜平面
Ｐｖ１、Ｐｖｐ 矩形セクションの短い側面の平面的な内面を通る、矩形端部の長い側面に対して垂直な平面
Ｒｈ１、Ｒｈ２、Ｒｈｉ、Ｒｈｎ 水平曲率半径
Ｒｖ１、Ｒｖ２、Ｒｖｃ、Ｒｖｘ、Ｒｖｐ 垂直曲率半径

Claims (9)

1. 縦軸ＺＺ’に沿った、２つの端部（８０、９０）と、前記２つの端部間に、電磁波を伝播させるための内面（１２０、１２２、１２４、１２６、１３０、１３２、１３３）を有する通路（７９）とを有する管形状の本体（７８）を備える、高出力電子管用のマイクロ波出力遷移部であって、円形のシリンダー状管の形態の端部の一方（９０）は円錐状内側伝播面（１３０）を含み、矩形断面の管の形態の他方の端部（８０）は、２つの長い側面（８４、８５）と、前記長い側面に対して垂直な２つの短い側面（８６、８７）とを有し、前記通路が、前記長い側面（８４、８５）に対して平行な２つの平面的な内側伝播面（１２０、１２２）と、前記短い側面（８６、８７）に対して平行な２つの他の平面的な内面（１２４、１２６）とを有する、マイクロ波出力遷移部において、
   前記長い側面（８４、８５）に対して平行な前記平面的な内側伝播面（１２０、１２２）の各々が、双方向性の曲率半径を有する各接続曲面（１３２、１３３）を介して前記円錐状内側伝播面（１３０）に接合していることを特徴とするマイクロ波出力遷移部。
2. 前記双方向性の曲率半径が可変長であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波遷移部。
3. 前記双方向性の曲率半径が、前記本体（７８）の前記矩形端部（８０）の前記短い側面（８６、８７）に対して平行な各回転軸の周りを回転する水平曲率半径（Ｒｈ１、Ｒｈ２、．．．Ｒｈｉ、．．．Ｒｈｎ）と、前記本体の前記矩形端部の前記長い側面（８４、８５）に対して平行な各回転軸の周りを回転する垂直曲率半径（Ｒｖ１、Ｒｖ２、．．．Ｒｖｘ、．．．Ｒｖｐ）とを有することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波遷移部。
4. 前記長い側面に対して平行な前記平面的な内側伝播面（１２０、１２２）を前記円錐状内側伝播面（１３０）に接続するための前記２つの曲面（１３２、１３３）が、前記ＺＺ’軸の両側において対称的であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ波遷移部。
5. 前記本体の前記ＺＺ’軸を通る平面（Ｐ３）における垂直曲率半径Ｒｖｃが、前記矩形セクションの前記短い側面の前記平面的な内面（１２４、１２６）を通る、前記矩形端部（８０）の前記長い側面に対して垂直なその各平面（Ｐｖ１、Ｐｖｐ）において、第１の垂直曲率半径Ｒｖ１または最後の垂直曲率半径Ｒｖｐよりも大きく、値が同じであるこれらの第１の垂直曲率半径および最後の垂直曲率半径は、前記矩形端部の前記長い側面に対して平行な前記内面（１２０、１２２）に接続するための前記２つの内面（１３２、１３３）の垂直曲率半径のうち最も小さいものであることを特徴とする請求項３または４に記載のマイクロ波遷移部。
6. 前記遷移部の前記本体（７８）が、矩形断面の管の形態の前記端部（８０）と、円形のシリンダー状管の形態の前記端部（９０）との間に中心部分（９４）を含み、前記中心部分が、周囲媒体と接触する外面、すなわち一方では、前記本体（７８）の前記矩形端部（８０）の前記長い側面（８４、８５）に対して平行な前記ＺＺ’軸を通る平面（Ｐ１）に対して対称的である各傾斜平面（Ｐｈ、Ｐｂ）における２つの平面的な外側接続面（１００、１０２）、および他方では、前記ＺＺ’軸を通りかつ前記遷移部の前記矩形端部（８０）の前記短い側面（８６、８７）に対して平行な別の平面（Ｐ２）の両側において対称的な２つの他の平面的な外側接続面（１０４、１０６）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ波遷移部。
7. 特定の一実施形態では、前記遷移部の前記本体（７８）の寸法が、
   −前記ＺＺ’軸に沿った長さＬ＝９９ｍｍ、
   −前記円形端部（９０）の直径Ｄ＝２０５ｍｍ、
   −前記円錐状内面（１３０）の円錐の頂角θ＝１３５°、
   −前記矩形端部（８０）の前記内部矩形セクションの高さＨ＝８２ｍｍおよび幅Ｌ＝１６５ｍｍ、および
   −前記ＺＺ’軸に対して垂直でありかつこの軸を通る前記平面（Ｐ３）における垂直曲率半径Ｒｖｃは６０ｍｍ
   であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のマイクロ波遷移部。
8. 前記本体（７８）の前記矩形端部（８０）に固定された接続フランジ（１５０）と、前記本体の前記円形端部（９０）に固定された円形のシリンダー状分離窓（１６０）とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のマイクロ波遷移部。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のＲＦ出力遷移部を含むことを特徴とする、クライストロンおよびＴＷＴから選択された電子管、または他の高出力マイクロ波管。

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