JP2642494B2

JP2642494B2 - 直流成分阻止伝送路

Info

Publication number: JP2642494B2
Application number: JP1314433A
Authority: JP
Inventors: 則幸小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH03175801A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はプラズマを高周波で加熱する高周波加熱装置
の導波管、同軸給電線等の伝送線に挿入する直流成分阻
止伝送路（以下、DCブレークと記す）に関する。

（従来の技術）核融合炉または核融合実験装置等のプラズマを高周波
電力で加熱する手段は幾つかあるが、主にプラズマを構
成する荷電粒子による高周波電力の共鳴的呼吸を利用す
る。たとえばイオンサイクロトロン周波数帯加熱（IRF
加熱）はプラズマ中のイオンが磁界中で旋回運動（サイ
クロトロン運動）するときの周波数と同じか、またはそ
の整数倍の周波数の高周波をプラズマに入射し、主にイ
オンにエネルギーを与えてプラズマを加熱する方法であ
る。低域混成周波数帯加熱（LHRF加熱）はプラズマ中で
のランダウ減衰を通じて主に電子を加速してプラズマを
加熱する方法である。

第５図はICRF加熱に用いる高周波加熱装置の高周波入
射器（以下ICランチャとよぶ）23をトカマク型核融合装
置の真空容器22に取り付けた状態を示している。図中21
はプラズマで、正の電荷を帯びたイオンと負の電荷を帯
びた電子から成り、図示しないコイルにより発生したト
ーラス方向磁界B_T29及び垂直方向磁界B_V30によりトーラ
ス型真空容器22の内部にドーナツ状に保持される。この
ICランチャ23の先端部分は第６図に示すように、高周波
電流の流れる中心導体31及びリターン導体となるケーシ
ング32と、これら中心導体31およびケーシング32に接続
され、中心導体31に高周波電力を給電する同軸給電線24
と、中心導体31の前面に置き加熱に不要な電界成分を遮
蔽するファラデーシールド33とから構成されている。特
に中心導体31,ケーシング32およびファラデーシールド3
3で構成される部分をアンテナと称し、プラズマ21に高
周波を発射する部分となる。また、同軸給電線24の内部
導体11は中心導体31に接続され、外部導体12はケーシン
グ32に固定される。このようなICランチャ23に供給され
る高周波電力は電力増幅を行う４極真空管等で構成した
増幅装置28によって発生する。普通、アンテナの入力イ
ンピーダンスと同軸給電線24の特性インピーダンスは異
なるためスタブ26から成るインピーダンス整合器27を通
じてICランチャ23に高周波電力を供給し、増幅装置28へ
戻ってくる反射電力を低く抑えている。

ところで上記の如き核融合炉あるいは核融合装置では
プラズマ21の点滅に応じ真空容器22に数KVに達する電位
変動が発生する。この電位変動は電圧パルスとなり、真
空容器22に接続されているICランチャ23から同軸給電線
24を逆のぼってインピーダンス整合器27または増幅装置
28の制御装置に混入し制御誤動作または制御装置を構成
する素子の破壊を引き起す恐れがある。これを防ぐため
DCブレーク25をICランチャ23に近い同軸給電線24の途中
に挿入する。DCブレーク25の主要機能は前記電圧パルス
を阻止するが、高周波電力は通すことにある。このよう
な機能を有する従来のDCブレークの原理的構成の一例を
第７図および第８図に示す。DCブレークを軸方向縦断面
図で見る場合には第７図に示す形状となる。すなわち、
第７図および第８図に示したように同軸給電線24を構成
する内部導体11と、外部導体12の各々に間隔が微小な内
部ギャップ13と外部ギャップ14を設け、通常これらのギ
ャップ13,14の内部には絶縁耐圧を高めることと静電容
量を増すことを目的として絶縁シート５を挿入して介在
させる。高周波は内部ギャップ13と外部ギャップ14の静
電容量を通じて伝わることができる。

しかしながら上記のような構造のDCブレークは外部ギ
ャップ14が同軸状の伝送線を形成するため、外部スリッ
ト15から外部ギャップ14に入った高周波は外部ギャップ
14内を伝わってギャップ端16から外部の空間に漏洩す
る。外部に漏洩した高周波は周囲の各種ケーブルおよび
配管を伝わり、高周波加熱装置のみならず他の装置の計
測装置および制御装置に入り込み、計測信号の検出が不
可能となったり、また制御誤動作を引き起こす恐れがあ
る。そのため、DCブレークから外部へ漏洩する高周波電
力は極めて低く抑えねばならない。このため、第９図に
示すようにギャップ端16に電波吸収体19を設け、ギャッ
プ端16から漏れ出てくる高周波を吸収させて高周波漏洩
を低減させている。また、第10図に示すように外部ギャ
ップ14を軸方向に沿って多数回折り返し積層して外側ス
リット15からギャップ端16までの伝送長を長く引きのば
して高周波の伝導損失を増加させることによってギャッ
プ端16から外部に漏洩する高周波を低減する手段が採用
されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来のDCブレークを使用して高周波漏
洩を低減する場合には次のような課題がある。

（１）電波吸収体による漏洩低減は確実に行われるが、
現状では小型で大きな吸収能力を持つ電波吸収体の周波
数帯域が限定されているため任意の周波数で設計するこ
とができない。

（２）長いギャップにおける高周波の伝導損失を用いて
高周波漏洩を低減する場合にはギャップの積層数が多く
なるため、製作が難しくなる。積層数を減らした場合は
ギャップの軸方向の長さを増さなければならず、DCブレ
ークの全長は非常に長くなり取扱いが不便となる。

（３）また単純にギャップ長を長くする従来の構造では
同軸給電線を流れる電流と同レベルの大きな電流がギャ
ップ内を流れるため、伝導損失の増加はギャップを構成
する導体表面での発熱による温度上昇を増加させる。そ
のうえアンテナへ伝送すべき高周波電力に対するギャッ
プでの損失電力の占める割合が大きくなり、高周波の伝
送効果を低下させる。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
電波吸収体を用いることなく、出来るだけ簡単な構造で
外部への高周波漏洩を極めて小さくできるDCブレークを
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、同軸線上に設けられた内部導体と外部導体
とからなる同軸導体に、各々相互に嵌め合わされて接続
する嵌合構造部が形成され、前記各々の嵌合構造部に各
々ギャップが形成され、前記各々のギャップ内に絶縁物
が介在されて構成された直流成分阻止伝送路において、
前記外部導体のギャップは特性インピーダンスの小さい
ギャップと大きいギャップとが交互に直列接続され、か
つ前記特性インピーダンスの小さいギャップのみに前記
絶縁物が介在されてなることを特徴とする。

（作用）このように導体に設けたDCブレークのギャップにおい
て、このギャップ内を伝わる高周波は異なる特性インピ
ーダンスの各接続点で反射を生ずるため、均一な特性イ
ンピーダンスのギャップに比較してギャップ端から外部
へ漏れ出ていく高周波を少なくすることができる。

（実施例）本発明に係るDCブレークの一実施例を第１図により説
明する。

第１図は同軸給電線用のDCブレークの縦断面図を示し
ている。すなわち、内部導体11と外部導体12は同軸線上
に設けられた同軸導体で、この内部導体11と外部導体12
には各々の導体11,12が同軸上の延長線に沿って相互に
嵌め合わされて接続する嵌合構造部が形成されている。
各々の嵌合構造部には内部ギャップ13と外部ギャップ14
が形成されている。内部ギャップ13には従来例と同様に
絶縁物として絶縁シート５が介在されている。外部ギャ
ップ14は外部導体12にギャップ間隔が狭いことによる小
さい特性インピーダンスのギャップ１および３と、ギャ
ップ間隔が広いことによる大きい特性インピーダンスの
ギャップ２とを交互に直列接続して構成されている。ギ
ャップ１および３のギャップ間隔は非常に狭いため絶縁
シート５を挿入して介在し絶縁耐圧を高めている。

このように特性インピーダンスの異なるギャップ1,2,
3を接続することにより、Ａ点からギャップ１を伝わっ
て来た高周波はＢ点で大部分反射され、その一部がＢ点
を通過し、ギャップ２を伝わりＣ点に達する。ここにお
いても、高周波は大きな反射を受け、その残りの成分が
Ｃ点を通過し、ギャップ３を伝わりギャップ端16から外
部へ漏れ出ていく。

これにより第７図および第８図に示した従来の均一の
ギャップに比較して著しく高周波漏洩量を減少させるこ
とができる。また、適当な特性インピーダンスの組合せ
によって全長の同じ均一ギャップに比較して高周波漏洩
の程度を約２桁小さくすることも可能である。

また、第９図に示したようなフェライト等の電波吸収
体19が不要となるため、任意の周波数で設計製作ができ
る。さらに、チョーク回路のような共鳴効果を利用しな
いため、周波数依存性による高周波漏洩の急激な増大も
なく、広帯域で高周波数の少ないDCブレークを容易に実
現できる。

次に本発明の第２の実施例を第２図により説明する。
第２の実施例では第１の実施例におけるギャップ1,2,3
を各々の接続点で折り返し、径方向に積み重ねた構造と
なっている。この第２の実施例によればDCブレークの全
長を短くでき、小型で取扱いが容易なDCブレークを提供
することができる。

つぎに本発明の第３および第４の実施例を第３図およ
び第４図によって説明する。第３図および第４図ともに
外部導体12における外部ギャップについてのみ示し、内
部導体11の部分を省略している。すなわち、両図におい
て、外部導体12にギャップ３を構成する内部導体9a,10a
と外部導体9b,10bに高抵抗材を使用してなる例である。
なお、その他の構成は第１図および第２図の例と同様な
ので、その説明は省略する。

このような構成を採ることによりギャップ３における
単位長当りの伝導損失を高め、Ｃ点を通過してギャップ
３を伝わる高周波を短い距離で大きく減衰することがで
き、ギャップ端16から外部へ漏洩する高周波をさらに少
なくすることができる。また、ギャップ３の導体9,10の
表面を流れる電流はギャップ１の導体表面を流れる電流
よりも小さいため高抵抗材を使用してもDCブレークにお
ける高周波損失の増加はほとんどない。

なお、上記各々の実施例では同軸給電線用のDCブレー
クに適用した例を示したが、これに限ることなく方形導
波管および円形導波管にも適用可能であることは言うま
でもない。

［発明の効果］本発明によれば、簡単な構造で、使用可能な周波数帯
域が広く、高周波数漏洩が極めて少ないDCブレークを提
供できる。また、高周波数ノイズの低下により核融合装
置等に使用している各機器制御装置の誤動作および測定
信号への高周波混入の課題が解決できるため制御・計測
の信頼性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係るDCブレークの第１お
よび第２の実施例をそれぞれ示す縦断面図、第３図およ
び第４図は本発明に係るDCブレークの第３および第４の
実施例の要部のみを示す縦断面図、第５図から第10図は
従来例を説明するためのもので、第５図は核融合装置に
取付けられたICランチャを含むIC加熱装置を示す概略構
成図、第６図はICランチャ先端部分を示す見取図、第７
図は従来のDCブレークの基本構成を示す縦断面図、第８
図は第６図のＡ−Ａ矢視方向を切断して示す横断面図、
第９図および第10図は従来のDCブレークをそれぞれ示す
縦断面図である。 1,3…小さい特性インピーダンスのギャップ２…大きい特性インピーダンスのギャップ５…絶縁シート 11…内部導体 12…外部導体 13…内部ギャップ 16…ギャップ端

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同軸線上に設けられた内部導体と外部導体
とからなる同軸導体に、各々相互に嵌め合わされて接続
する嵌合構造部が形成され、前記各々の嵌合構造部に各
々ギャップが形成され、前記各々のギャップ内に絶縁物
が介在されて構成された直流成分阻止伝送路において、
前記外部導体のギャップは特性インピーダンスの小さい
ギャップと大きいギャップとが交互に直列接続され、か
つ前記特性インピーダンスの小さいギャップのみに前記
絶縁物が介在されてなることを特徴とする直流成分阻止
伝送路。