JP2928113B2 - Pill box type vacuum window - Google Patents

Pill box type vacuum window

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JP2928113B2
JP2928113B2 JP6294387A JP29438794A JP2928113B2 JP 2928113 B2 JP2928113 B2 JP 2928113B2 JP 6294387 A JP6294387 A JP 6294387A JP 29438794 A JP29438794 A JP 29438794A JP 2928113 B2 JP2928113 B2 JP 2928113B2
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waveguide
type vacuum
vacuum window
dielectric disk
rectangular
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はピルボックス型真空窓に
関し、特にマイクロ波管の入出力窓に使用されるピルボ
ックス型真空窓に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pillbox type vacuum window, and more particularly to a pillbox type vacuum window used for an input / output window of a microwave tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波電力は、TV放送,見通し内
通信,見通し外通信,衛星通信,宇宙通信,レーダ,マ
イクロ波加熱などに種々応用されており、これらのマイ
クロ波帯で使用されるマイクロ波管には、進行波管,ク
ライストロン,マグネトロンなどがある。マイクロ波管
としては、主に進行波管とクラストロンが挙げられる。
マイクロ波電力のレベルに応じてこれらのマイクロ波管
の中から最適なものが選ばれるが、放送,通信の分野で
は主に進行波管およびクライストロンが送信機の最終段
増幅管として使用されている。これらのマイクロ波管の
高性能化に対する要求は年々厳しくなってきており高周
波数化,広帯域化,高出力化,小型化,高安定動作化の
傾向にある。高周波数,高出力のマイクロ波管では、周
波数が高くなることによる寸法の微細化,出力が高くな
ることによる電圧,電流の増加により、異常動作によっ
て破損する危険性が高くなってきている。
2. Description of the Related Art Microwave power is applied to various applications such as TV broadcasting, line-of-sight communication, line-of-sight communication, satellite communication, space communication, radar, microwave heating, and the like. Wave tubes include traveling wave tubes, klystrons, and magnetrons. Microwave tubes mainly include traveling wave tubes and clastrons.
The optimum one is selected from these microwave tubes according to the level of the microwave power. In the broadcasting and communication fields, traveling wave tubes and klystrons are mainly used as the last-stage amplifier tubes of transmitters. . The demands for higher performance of these microwave tubes are becoming stricter year by year, and there is a tendency for higher frequency, wider band, higher output, smaller size, and more stable operation. In microwave tubes of high frequency and high output, there is an increasing risk of breakage due to abnormal operation due to miniaturization of dimensions due to higher frequency and increase in voltage and current due to higher output.

【0003】次に、従来のマイクロ波管の構造を、直線
ビームマイクロ波管のひとつであるヘリックス型遅波回
路を備えたヘリックス型進行波管の例を挙げて説明す
る。
Next, the structure of a conventional microwave tube will be described with reference to an example of a helix type traveling wave tube having a helix type slow wave circuit which is one of the linear beam microwave tubes.

【0004】図8は従来のヘリックス型進行波管の構成
の一例を示す断面図である。図8に示すように、従来の
直線ビームマイクロ波管は、主として電子ビームを発生
する電子銃部1と、これより射出した電子ビームと入力
信号との相互作用で入力マイクロ波の増幅を行う遅波回
路部2、この遅波回路部2を透過した電子ビームを補足
して熱エネルギーに変換するコレクタ部3から構成され
ている。また、遅波回路部2の外側には電子銃部1から
出た電子ビームを集束し、かつ遅波回路部2中をほぼ一
定のビーム径をもって通過させるための磁界を発生する
集束磁界装置部4が設けられている。さらに、マイクロ
波電力を入力するためのマイクロ波入力部5、増幅され
たマイクロ波電力を取り出すマイクロ波出力部6、以上
の部材を固定するためのケース7から構成されている。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional helix type traveling wave tube. As shown in FIG. 8, the conventional linear beam microwave tube is mainly composed of an electron gun unit 1 that mainly generates an electron beam, and a delay unit that amplifies the input microwave by the interaction between the electron beam emitted from the electron beam unit 1 and an input signal. It comprises a wave circuit section 2 and a collector section 3 which captures the electron beam transmitted through the slow wave circuit section 2 and converts it into thermal energy. A focusing magnetic field device unit which focuses the electron beam emitted from the electron gun unit 1 outside the slow wave circuit unit 2 and generates a magnetic field for passing the electron beam through the slow wave circuit unit 2 with a substantially constant beam diameter. 4 are provided. Further, it comprises a microwave input section 5 for inputting microwave power, a microwave output section 6 for extracting amplified microwave power, and a case 7 for fixing the above members.

【0005】図9は従来の直線ビームマイクロ波管のマ
イクロ波出力部の構成の一例を示す断面図である。図9
に示すように、従来のマイクロ波出力部6は、遅波回路
部2にて電子ビームと相互作用を行うヘリックス8の端
部にアンテナ9が溶接されており、このアンテナ9から
伝わってきたTEMモードの高周波電力が同軸導波管変
換器10にて矩形導波管の伝送モードであるTEモード
に変換されて、直線ビームマイクロ波管を真空封止する
ためのピルボックス型真空窓11に至り、反対側の先の
矩形導波管12と同形状の矩形導波管13からTEモー
ドの高周波電力が伝わってくる。この後、ステップもし
くはテーパ導波管14により、使用周波数内にて低損失
となる、つまり、先の矩形導波管12より大きな矩形導
波管15に伝送されていく。そして、フランジ16を介
して装置側と接続されている。
FIG. 9 is a sectional view showing an example of the configuration of a microwave output section of a conventional linear beam microwave tube. FIG.
As shown in FIG. 1, the conventional microwave output unit 6 has an antenna 9 welded to the end of a helix 8 that interacts with an electron beam in the slow wave circuit unit 2, and the TEM transmitted from the antenna 9 The high-frequency power of the mode is converted by the coaxial waveguide converter 10 into the TE mode which is the transmission mode of the rectangular waveguide, and reaches the pill box type vacuum window 11 for vacuum sealing the linear beam microwave tube. The high frequency power of the TE mode is transmitted from the rectangular waveguide 13 having the same shape as the rectangular waveguide 12 on the opposite side. Thereafter, the step or the tapered waveguide 14 causes the loss to be low within the operating frequency, that is, it is transmitted to the rectangular waveguide 15 larger than the previous rectangular waveguide 12. And it is connected to the apparatus side via the flange 16.

【0006】図10(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の構成の一例を示す縦断面図および横断面図
である。その中心部分にアルミナセラミックス等からな
る誘電体円盤17があり、その誘電体円盤17が、実質
的にその誘電体円盤17と同じ内径の円形導波管18に
ろう付け等により装着されており、その円形導波管18
の両端に矩形導波管12、13がろう付け等によって接
合されている。
FIGS. 10A and 10B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing an example of the configuration of a conventional pill box type vacuum window. At the center thereof is a dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like, and the dielectric disk 17 is mounted on a circular waveguide 18 having substantially the same inner diameter as the dielectric disk 17 by brazing or the like, The circular waveguide 18
Rectangular waveguides 12, 13 are joined to both ends of the substrate by brazing or the like.

【0007】図11は図10のピルボックス型真空窓の
一例のコンピュータシュミレイションによる14GHz
帯の定電圧定在波比の周波数特性を示す特性図である。
各部の寸法は、矩形導波管13の長辺a=15、8m
m,短辺b=7.9,円筒導波管18の内半径R=9m
m,アルミナセラミックス製の誘電体円盤17の肉厚d
=0.6mm,円筒導波管18の端面と誘電体円盤17
との間隔S=3mmであり、アルミナセラミックス製誘
電体円盤17の比誘電率ε=9.2としたときのシュミ
レイション結果得られたものである。図11に示すよう
に、従来のピルボックス型真空窓では、11〜12GH
zの範囲で1.2以下の定電圧定在波比(以下、VSW
Rと記す)の周波数特性が得られている。
FIG. 11 shows a 14 GHz by computer simulation of an example of the pill box type vacuum window of FIG.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a constant voltage standing wave ratio of a band.
The dimensions of each part are as follows: long side a = 15, 8 m of rectangular waveguide 13
m, short side b = 7.9, inner radius R of cylindrical waveguide 18 = 9 m
m, thickness d of dielectric disk 17 made of alumina ceramics
= 0.6 mm, end face of cylindrical waveguide 18 and dielectric disk 17
Is 3 mm, and a simulation result is obtained when the dielectric constant ε of the alumina ceramic dielectric disk 17 is 9.2. As shown in FIG. 11, in the conventional pill box type vacuum window, 11 to 12 GH
The constant voltage standing wave ratio (hereinafter, VSW) of 1.2 or less in the range of z
R) is obtained.

【0008】次に、引用例を参照して従来のピルボック
ス型真空窓について説明する。
Next, a conventional pillbox type vacuum window will be described with reference to a cited example.

【0009】図12(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の引用例1の構成を示す縦断面図および横断
面図である。引用例1は、特開平4−92341号公報
に開示されたピルボックス型真空窓で、図12(a),
(b)に示すように、ピルボックス型真空窓を形成する
矩形導波管12,13の長辺aと短辺bがそれぞれ同一
寸法で、長辺aと円形導波管18の内半径Rとの間にR
<a/2なる関係が存在することを特徴としている。こ
のように構成することによって非常に広帯域なピルボッ
クス型真空窓が得られこのピルボックス型真空窓をマイ
クロ波管の入出力窓に使用することにより、非常に広帯
域なマイクロ波管が得られるというものである。
FIGS. 12 (a) and 12 (b) are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the structure of Reference Example 1 of a conventional pillbox type vacuum window. Reference example 1 is a pill box type vacuum window disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-92341.
As shown in (b), the long sides a and the short sides b of the rectangular waveguides 12 and 13 forming the pill box type vacuum window have the same dimensions, respectively, and the long side a and the inner radius R of the circular waveguide 18. Between R
It is characterized in that the relationship <a / 2 exists. With this configuration, a very wide-band pillbox-type vacuum window can be obtained. By using this pillbox-type vacuum window as an input / output window of a microwave tube, a very wide-band microwave tube can be obtained. Things.

【0010】図13(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の引用例2の構成を示す縦断面図および横断
面図である。引用例2は、特開平3−145201号公
報に開示されたピルボックス型真空窓で、図13
(a),(b)に示すように、円形導波管18の両端に
おいて整合変成器を含む矩形導波管12,13に接続す
ることによりピルボックス型真空窓が形成されているこ
とを特徴としている。このように構成することによって
ゴーストモードを伴わずに広い周波数帯域で動作し得る
ようになる。また、機械的特性が改善されると共にその
寸法も小さくなる。
FIGS. 13 (a) and 13 (b) are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view, respectively, showing the structure of Reference Example 2 of a conventional pillbox type vacuum window. Reference example 2 is a pill box type vacuum window disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-145201.
As shown in (a) and (b), a pillbox type vacuum window is formed by connecting the rectangular waveguides 12 and 13 including the matching transformer at both ends of the circular waveguide 18. And With this configuration, it is possible to operate in a wide frequency band without a ghost mode. Also, the mechanical properties are improved and the dimensions are reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この従来のピルボック
ス型真空窓を用いたマイクロ波管では、通常、マイクロ
波管を使用する装置側では、使用周波数内においても最
も低損失である形状の大きな矩形導波管が使われてい
る。このため、従来のピルボックス型真空窓では、円形
導波管の両端の矩形導波管の形状を装置と同じ大きさに
する方法を取るか、装置側にステップもしくはテーパ導
波管を設けて矩形導波管の形状を合わせていた。しか
し、近年の装置の小型化,低コスト化の要望により、装
置側にステップやテーパ導波管を設けなくなっている。
また、マイクロ波管の真空の容量を少なくするため、ピ
ルボックス型真空窓までの矩形導波管の寸法は使用周波
数内でできるだけ小さい形状の矩形導波管にして、ピル
ボックス型真空窓の大気側で整合変成器の一種であるテ
ーパ導波管もしくはステップ導波管を用いて、装置側で
希望している大きさまで広げる傾向となっている。これ
は、引用例1に示したように、従来のピルボックス型真
空窓は、円形導波管の両端の矩形導波管が同形状なため
である。同形状とする理由としては、矩形導波管のイン
ピータンスを同じとして、ピルボックス型真空窓を設計
する上で計算を容易にすると共に、使用する周波数帯に
おいて、良好なVSWRの周波数特性が得られると考え
られていたためである。しかしながら、上記の手段は構
造が複雑であり、また、整合変成器を設けるために、矩
形導波管に少なくとも使用周波数の半波長分の長さを必
要としていた。
In the conventional microwave tube using the pill box type vacuum window, a device using the microwave tube usually has a large shape having the lowest loss even within the operating frequency. A rectangular waveguide is used. For this reason, in the conventional pill box type vacuum window, a method of making the shape of the rectangular waveguides at both ends of the circular waveguide the same size as the device, or providing a step or a tapered waveguide on the device side. The shape of the rectangular waveguide was matched. However, due to recent demands for downsizing and cost reduction of devices, it is no longer necessary to provide steps or tapered waveguides on the device side.
Also, in order to reduce the vacuum capacity of the microwave tube, the dimensions of the rectangular waveguide up to the pillbox type vacuum window should be as small as possible within the operating frequency, and the air in the pillbox type vacuum window should be as small as possible. On the device side, there is a tendency to use a tapered waveguide or a stepped waveguide, which is a kind of matching transformer, to expand the device to a desired size. This is because, as shown in the cited reference 1, in the conventional pill box type vacuum window, the rectangular waveguides at both ends of the circular waveguide have the same shape. The reason for the same shape is that the impedance of the rectangular waveguide is the same, the calculation is easy in designing the pillbox type vacuum window, and a good VSWR frequency characteristic is obtained in the frequency band used. It was thought that it would be done. However, the above-mentioned means is complicated in structure, and requires a rectangular waveguide having a length at least half a wavelength of a used frequency in order to provide a matching transformer.

【0012】本発明の目的は、整合変成器を設ける必要
がなく、矩形導波管の長さも短縮でき、小型で構造の簡
単なピルボックス型真空窓を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pillbox type vacuum window which is small in size and simple in structure without the need for providing a matching transformer and can reduce the length of a rectangular waveguide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の発明のピルボック
ス型真空窓は、誘電体円盤と、この誘電体円盤の直径と
実質的に同じ内径で中心部に前記誘電体円盤を装着する
円形導波管と、この円形導波管の両端に接続された2つ
の矩形導波管とを有するピルボックス型真空窓におい
て、前記2つの矩形導波管のそれぞれの長辺の長さとそ
れぞれの短辺の長さの両方の辺の長さが異っている。こ
のピルボックス型真空窓において、円形導波管の内径が
この円形導波管の一端に接続された矩形導波管の対角線
の長さよりも小さく、かつ他端に接続された矩形導波管
の対角線の長さよりも大きく構成されている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a pillbox-type vacuum window comprising: a dielectric disk; and a circular shape having substantially the same inner diameter as the diameter of the dielectric disk and having the dielectric disk mounted at the center thereof. In a pillbox-type vacuum window having a waveguide and two rectangular waveguides connected to both ends of the circular waveguide, a length of a long side and a length of a short side of each of the two rectangular waveguides are set. The length of both sides is different. In this pillbox type vacuum window, the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide, and the inner diameter of the rectangular waveguide connected to the other end is small. It is configured to be larger than the length of the diagonal line.

【0014】第2の発明のピルボックス型真空窓は、誘
電体円盤と、この誘電体円盤とを含みこの誘電体円盤の
直径よりも小さい外径で中心部に前記誘電体円盤を装着
する円形導波管と、この円形導波管の両端に接続された
2つの矩形導波管とを有するピルボックス型真空窓にお
いて、前記2つの矩形導波管のそれぞれの長辺の長さと
それぞれの短辺の長さとの両方の辺の長さが異なってい
る。このピルボックス型真空窓において、円形導波管の
内径がこの円形導波管の一端に接続された矩形導波管の
対角線の長さよりも小さく、かつ他端に接続された矩形
導波管の対角線の長さよりも大きく構成されている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pillbox type vacuum window including a dielectric disk, and a circular disk having an outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disk and having the dielectric disk mounted at the center thereof. In a pillbox-type vacuum window having a waveguide and two rectangular waveguides connected to both ends of the circular waveguide, a length of a long side and a length of a short side of each of the two rectangular waveguides are set. The length of the side and the length of both sides are different. In this pillbox type vacuum window, the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide, and the inner diameter of the rectangular waveguide connected to the other end is smaller. It is configured to be larger than the length of the diagonal line.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の第1の実施例を用いたマイ
クロ波管のマイクロ波出力部の構成を示す断面図であ
る。図1に示すように、本発明の第1の実施例を用いた
マイクロ波出力部は、遅波回路部2にて電子ビームと相
互作用を行うヘリックス8の端部にアンテナ9が溶接さ
れており、このアンテナ9から伝わってきたTEMモー
ドの高周波電力が同軸導波管変換器10にて矩形導波管
の伝送モードであるTEモードに変換されて、直線ビー
ムマイクロ波管を真空封止するためのピルボックス型真
空窓11に至り、反対側の先の矩形導波管12より形状
の大きな矩形導波管13からTEモードの高周波電力が
伝わっていく。この後、フランジ16を介して装置側と
接続される。なお、本実施例では、矩形導波管12の対
角線の長さは円形導波管18の内径よりも小さい寸法で
あり、矩形導波管13の対角線の長さは円形導波管18
の内径よりも大きい寸法となっている。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a microwave output unit of a microwave tube using the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a microwave output unit using the first embodiment of the present invention has an antenna 9 welded to an end of a helix 8 interacting with an electron beam in a slow wave circuit unit 2. The TEM mode high-frequency power transmitted from the antenna 9 is converted by the coaxial waveguide converter 10 into a TE mode which is a rectangular waveguide transmission mode, and the linear beam microwave tube is vacuum-sealed. And a pillbox-type vacuum window 11 for transmitting the high-frequency power in the TE mode from a rectangular waveguide 13 having a larger shape than the rectangular waveguide 12 on the opposite side. After that, it is connected to the device side via the flange 16. In this embodiment, the length of the diagonal of the rectangular waveguide 12 is smaller than the inner diameter of the circular waveguide 18, and the length of the diagonal of the rectangular waveguide 13 is the length of the circular waveguide 18.
Is larger than the inner diameter of

【0017】図2(a),(b)は本発明の第1の実施
例の縦断面図および横断面図である。本発明の第1の実
施例は、図2(a),(b)に示すように、その中心部
分にアルミナセラミックス等からなる誘電体円盤17を
設け、その誘電体円盤17が、実質的にその誘電体円盤
17と同じ内径の円形導波管18にろう付け等により装
着されており、その円形導波管18の両端に形状の異な
る矩形導波管12,13がろう付け等によって接合され
ている。なお、これらの矩形導波管12,13は、EI
AJ規格において、使用周波数範囲が重なっているもの
を使用している。
FIGS. 2A and 2B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2A and 2B, a dielectric disk 17 made of alumina ceramic or the like is provided at the center thereof, and the dielectric disk 17 is substantially formed. The circular waveguide 18 having the same inner diameter as the dielectric disk 17 is mounted by brazing or the like, and rectangular waveguides 12 and 13 having different shapes are joined to both ends of the circular waveguide 18 by brazing or the like. ing. These rectangular waveguides 12, 13 are EI
In the AJ standard, those having overlapping use frequency ranges are used.

【0018】図3は本発明の第1の実施例のコンピュー
タシュミレーションによる14GHz帯のVSWRの周
波数特性を示す特性図である。片方の矩形導波管12の
長辺a1=15.8mm,短辺b1=7.9mmもう片
方の矩形導波管13の長辺a2=19.05mm,短辺
b2=9.525mm,円形導波管18の内半径R=9
mm,アルミナセラミックス製の誘電帯円盤17の肉厚
d=0.6mm,比誘電率ε=9.2又、円形導波管1
8の端面と誘電体円盤17との間隔s=3mmであり、
この場合の寸法a1,b1は使用周波数である14GH
z帯において、できるだけ小さい形状の矩形導波管12
であり、寸法a2,b2は使用周波数である14GHz
帯において最も低損失である形状の大きな矩形導波管1
3である。図3はこのときのシュミレーション結果得ら
れたものであり、図3に示すように、図11に示した従
来のピルボックス型真空窓のVSWRの周波数特性と差
異がなく良好な周波数特性であることが確認された。つ
まり、使用周波数が重なりあっている矩形導波管12,
13では特性インピータンスの差が少く、ピルボックス
型真空窓に与える影響は小さく無視できることが判明し
た。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a VSWR in a 14 GHz band by computer simulation according to the first embodiment of the present invention. The long side a1 of the one rectangular waveguide 12 = 15.8 mm, the short side b1 = 7.9 mm, the long side a2 of the other rectangular waveguide 13 = 19.05 mm, the short side b2 = 9.525 mm, and the circular waveguide Inner radius R of wave tube 18 = 9
mm, the thickness d of the dielectric band disk 17 made of alumina ceramics d = 0.6 mm, the relative permittivity ε = 9.2, and the circular waveguide 1
8, the distance s = 3 mm between the end face of the substrate 8 and the dielectric disk 17;
The dimensions a1 and b1 in this case are 14 GHz which is the operating frequency.
In the z band, a rectangular waveguide 12 having the smallest possible shape
And the dimensions a2 and b2 are the operating frequencies of 14 GHz.
Large rectangular waveguide 1 with the lowest loss in the band
3. FIG. 3 shows the simulation results obtained at this time. As shown in FIG. 3, the frequency characteristics of the VSWR of the conventional pill box type vacuum window shown in FIG. Was confirmed. That is, the rectangular waveguides 12 whose operating frequencies overlap each other,
In No. 13, it was found that the difference in characteristic impedance was small, and the effect on the pillbox type vacuum window was small and negligible.

【0019】図4は本発明の第1の実施例を用いた直線
ビームマイクロ波管の構成を示す断面図である。第1の
実施例の直線ビームマイクロ波管の全体の構造は、図4
に示すように、電子ビームを発生する電子銃部1と、こ
れより射出された電子ビームと入力信号との相互作用で
入力マイクロ波の増幅を行う遅波回路部2、この遅波回
路部2を透過した電子ビームを補促して熱エネルギーに
変換するコレクタ部3から構成されている。また、遅波
回路部2の外側には電子銃部1から出た電子ビームを集
束し、かつ遅波回路部2中をほぼ一定のビーム径をもっ
て通過させるための磁界を発生する集束磁界装置部4が
設けられている。さらに、マイクロ波電力を入力するた
めのマイクロ波入力部5、増幅されたマイクロ波電力を
取り出すマイクロ波出力部6、以上の部材を固定するた
めのケース7を備えており、直線ビームマイクロ波管と
して動作するように構成されている。尚、本実施例では
マイクロ波管のひとつとしてヘリックス型進行波管の構
造例を挙げたが、結合空胴型進行波管,クライストロン
等他のマイクロ波管にも適用することが出来る。
FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of a straight-beam microwave tube using the first embodiment of the present invention. The overall structure of the linear beam microwave tube of the first embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, an electron gun unit 1 for generating an electron beam, a slow wave circuit unit 2 for amplifying an input microwave by an interaction between an electron beam emitted from the electron beam and an input signal, and a slow wave circuit unit 2 And a collector unit 3 for assisting the electron beam transmitted through and converting the energy into thermal energy. A focusing magnetic field device unit which focuses the electron beam emitted from the electron gun unit 1 outside the slow wave circuit unit 2 and generates a magnetic field for passing the electron beam through the slow wave circuit unit 2 with a substantially constant beam diameter. 4 are provided. The linear beam microwave tube further includes a microwave input unit 5 for inputting microwave power, a microwave output unit 6 for extracting amplified microwave power, and a case 7 for fixing the above members. It is configured to operate as. In the present embodiment, an example of the structure of a helical traveling wave tube is given as one of the microwave tubes, but the present invention can be applied to other microwave tubes such as a coupled cavity traveling wave tube and a klystron.

【0020】図5(a),(b)は本発明の第2の実施
例の構成を示す縦断面図および横断面図である。本発明
の第2の実施例は、図5(a),(b)に示すように、
アルミナセラミックス等からなる誘電体円盤17を含
み、この誘電体円盤17の直径より小さい外径の円形導
波管18にサンドイッチされ、両端の矩形導波管12,
13の長辺もしくは短辺の長さの少なくとも片方が異な
っている。本構造は、誘電体円盤17の円盤面で封止さ
れているので、封止面積を大きくとることができ、第1
の実施例に比べて、強度的に堅固にできる利点がある。
つまり、通常、14GHz帯以上の周波数で使用するピ
ルボックス型真空窓では、本構造が採用されている。
FIGS. 5A and 5B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the structure of a second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS.
A dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like is included. The dielectric disk 17 is sandwiched by a circular waveguide 18 having an outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disk 17, and the rectangular waveguides 12 at both ends are formed.
The length of at least one of the long side or the short side of 13 is different. In this structure, since the disk surface of the dielectric disk 17 is sealed, a large sealing area can be obtained.
There is an advantage that the strength can be made firmer than that of the embodiment.
That is, this structure is usually employed in a pillbox type vacuum window used at a frequency of 14 GHz or higher.

【0021】図6(a),(b)は本発明の第3の実施
例の構成を示す縦断面図および横断面図である。本発明
の第3の実施例は、図6(a),(b)に示すように、
その中心部分にアルミナセラミックス等からなる誘電体
円盤17があり、その誘電体円盤17が、実質的にその
誘電体円盤17と同じ内径の円形導波管18にろう付け
等により装着されており、その円形導波管18の両端に
形状の異なる矩形導波管12,13がろう付け等によっ
て接合されている。この時、真空側の矩形導波管は、E
IAJ規格外の小形な形状とし、真空外側は、耐RF電
圧の向上を考慮して、形状の大きな矩形導波管としてい
る。
FIGS. 6A and 6B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the structure of a third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention, as shown in FIGS.
At the center thereof is a dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like, and the dielectric disk 17 is mounted on a circular waveguide 18 having substantially the same inner diameter as the dielectric disk 17 by brazing or the like, Rectangular waveguides 12 and 13 having different shapes are joined to both ends of the circular waveguide 18 by brazing or the like. At this time, the rectangular waveguide on the vacuum side is E
It has a small shape outside the IAJ standard, and the outside of the vacuum is a rectangular waveguide having a large shape in consideration of the improvement in RF voltage resistance.

【0022】図7は本発明の第3の実施例のコンピュー
タシュミレーションによるVSWRの周波数特性を示す
特性図である。この場合のVSWRの周波数特性は図7
に示すように、VSWRの周波数特性のよい部分は狭ま
るが、本実施例のピルボックス型真空窓は使用周波数が
固定されているエネルギー用の高出力のマイクロ波管に
採用すると真空外で耐RF電圧の高いマイクロ波管を小
形化できる利点がある。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the frequency characteristics of the VSWR by computer simulation according to the third embodiment of the present invention. The VSWR frequency characteristic in this case is shown in FIG.
As shown in the figure, although the portion of the VSWR having a good frequency characteristic is narrowed, the pill box type vacuum window of the present embodiment can be applied to a high-power microwave tube for energy whose working frequency is fixed. There is an advantage that a microwave tube having a high voltage can be miniaturized.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、その中心
部分にアルミナセラミック等からなる誘電体円盤を含
み、この誘電体円盤が実質的にこの誘電体円盤の直径と
同じ内径かまたは小さい外径の円形導波管にろう付け等
により接着され、この円形導波管の両端に長辺と短辺
長さの異なる2つの矩形導波管をろう付け等により接合
させることによって、整合変成器を設ける必要がなくな
り、それぞれの矩形導波管の長さも短縮できるので、小
型で簡単な構造のピルボックス型真空窓を提供できると
いう効果がある。
As described above, the present invention includes a dielectric disk made of alumina ceramic or the like at the center thereof, and the dielectric disk has an outer diameter substantially equal to or smaller than the diameter of the dielectric disk. is bonded by brazing or the like to the circular waveguide diameter, long side and a short side of the both ends of the circular waveguide
By joining two rectangular waveguides having different lengths by brazing or the like, there is no need to provide a matching transformer, and the length of each rectangular waveguide can be shortened. There is an effect that a mold vacuum window can be provided.

【0024】また、VSWRの周波数特性に影響を与え
ていた矩形導波管の整合変成器を取り除いたことにより
複雑だった設計も容易となりマイクロ波管の小型化を容
易にするという効果もある。
Further, by removing the matching transformer of the rectangular waveguide which has affected the frequency characteristics of the VSWR, complicated design is facilitated, and there is an effect that the miniaturization of the microwave tube is facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を用いたマイクロ波管の
マイクロ波出力部の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a microwave output unit of a microwave tube using a first embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b)は本発明の第1の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
FIGS. 2A and 2B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例のコンピュータシュミレ
ーションによる14GHz帯のVSWRの周波数特性を
示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a 14 GHz band VSWR by computer simulation according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例を用いた直線ビームマイ
クロ波管の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a straight-beam microwave tube using the first embodiment of the present invention.

【図5】(a),(b)は本発明の第2の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
FIGS. 5A and 5B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図6】(a),(b)は本発明の第3の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
FIGS. 6A and 6B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例のコンピュータシュミレ
ーションによるVSWRの周波数特性を示す特性図であ
る。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a VSWR by computer simulation according to a third embodiment of the present invention.

【図8】従来のヘリックス型進行波管の構成の一例を示
す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a conventional helical traveling wave tube.

【図9】従来の直線ビームマイクロ波管のマイクロ波出
力部の構成の一例を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a configuration of a microwave output unit of a conventional linear beam microwave tube.

【図10】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の構成の一例を示す縦断面図および横断面図である。
10A and 10B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing an example of the configuration of a conventional pill box type vacuum window.

【図11】図10のピルボックス型真空窓の一例のコン
ピュータシュミレーションによる14GHz帯の定電圧
定在波比の周波数特性を示す特性図である。
11 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a constant voltage standing wave ratio in a 14 GHz band by computer simulation of an example of the pill box type vacuum window of FIG. 10;

【図12】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の引用例1の構成を示す縦断面図および横断面図であ
る。
FIGS. 12A and 12B are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the configuration of Reference Example 1 of a conventional pillbox type vacuum window.

【図13】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の引用例2の構成を示す縦断面図および横断面図であ
る。
13 (a) and 13 (b) are a longitudinal sectional view and a transverse sectional view showing the configuration of Reference Example 2 of a conventional pillbox type vacuum window.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃部 2 遅波回路部 3 コレクタ部 4 集束磁界装置部 5 マイクロ波入力部 6 マイクロ波出力部 7 ケース 8 ヘリックス 9 アンテナ 10 同軸導波管変換器 11 ピルボックス型真空窓 12 先の矩形導波管 13 矩形導波管 14 ステップもしくはテーパ導波管 15 大きな矩形導波管 16 フランジ 17 誘電体円盤 18 円形導波管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun part 2 Slow wave circuit part 3 Collector part 4 Focusing magnetic field device part 5 Microwave input part 6 Microwave output part 7 Case 8 Helix 9 Antenna 10 Coaxial waveguide converter 11 Pill box type vacuum window 12 Rectangular point Waveguide 13 Rectangular waveguide 14 Step or tapered waveguide 15 Large rectangular waveguide 16 Flange 17 Dielectric disk 18 Circular waveguide

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/08 H01J 23/00 - 25/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01P 1/08 H01J 23/00-25/78

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径と実質的に同じ内径で中心部に前記
誘電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の
両端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボッ
クス型真空窓において、前記2つの矩形導波管のそれぞ
れの長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとの両方の辺の
長さが異っているとともに、前記2つの矩形導波管は整
合変成器を用いずに直接前記円形導波管に接続されてい
ことを特徴とするピルボックス型真空窓。
1. A dielectric disk, a circular waveguide including the dielectric disk, and having the inner diameter substantially equal to the diameter of the dielectric disk and having the dielectric disk mounted at the center thereof, and the circular waveguide Pill box type vacuum window having two rectangular waveguides connected to both ends of the rectangular waveguide, the length of both long sides of the two rectangular waveguides and the length of each short side thereof And the two rectangular waveguides are aligned.
Connected directly to the circular waveguide without using a transformer
Pillbox vacuum window, characterized in that that.
【請求項2】 誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径と実質的に同じ内径で中心部に前記
誘電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の
両端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボッ
クス型真空窓において、前記2つの矩形導波管のそれぞ
れの長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとの両方の辺の
長さが異っているとともに、円形導波管の内径がこの円
形導波管の一端に接続された矩形導波管の対角線の長さ
よりも小さく、かつ他端に接続された矩形導波管の対角
線の長さよりも大きいことを特徴とするピルボックス型
真空窓。
2. A dielectric disk, including the dielectric disk.
At the center with an inner diameter substantially the same as the diameter of the dielectric disk of
A circular waveguide on which a dielectric disk is mounted, and the circular waveguide
Pill bob with two rectangular waveguides connected at both ends
In the box type vacuum window, each of the two rectangular waveguides
Of both long sides and the length of each short side
A rectangular waveguide having a different length and an inner diameter of a circular waveguide smaller than a diagonal length of a rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide and connected to the other end; A pillbox-type vacuum window, which is longer than the length of the diagonal line.
【請求項3】 誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径よりも小さい外径で中心部に前記誘
電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の両
端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボック
ス型真空窓において、前記2つ矩形導波管のそれぞれの
長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとの両方の辺の長さ
が異っているとともに、前記2つの矩形導波管は整合変
成器を用いずに直接前記円形導波管に接続されている
とを特徴とするピルボックス型真空窓。
3. A dielectric disk, a circular waveguide including the dielectric disk, having an outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disk, and mounting the dielectric disk at the center, and a circular waveguide. In a pillbox-type vacuum window having two rectangular waveguides connected to both ends, the length of both long sides and the length of each short side of the two rectangular waveguides And the two rectangular waveguides
A pillbox type vacuum window, which is directly connected to the circular waveguide without using a mixer .
【請求項4】 請求項1または3記載のピルボックス型
真空窓において、円形導波管の内径がこの円形導波管の
一端に接続された矩形導波管の対角線の長さよりも小さ
く、かつ他端に接続された矩形導波管の対角線の長さよ
りも大きいことを特徴とするピルボックス型真空窓。
4. The pillbox type vacuum window according to claim 1, wherein an inner diameter of the circular waveguide is smaller than a diagonal length of a rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide, and A pillbox-type vacuum window having a length larger than a diagonal length of a rectangular waveguide connected to the other end.
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