JP4128216B1 - フェライト移相器及び自動整合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高電力で使用した場合にも、フェライトの温度上昇を抑制してフェライトの特性を維持することが可能であり、移相器として良好な機能を発揮することができる。
【解決手段】矩形導波管１１と、矩形導波管１１の対向する広面の内壁面に取付面をそれぞれ密着して対向配設される略平板状のフェライト１３・１３と、フェライト１３と略対応する位置で矩形導波管１１の外周に巻回され、電流が流されるコイル１２とを備え、略平板状のフェライト１３・１３の対向面に誘電体層１４・１４を設け、更には、矩形導波管１１の広面の外壁面に於ける略平板状のフェライト１３・１３と略対応する位置にヨーク１５・１５を設けるフェライト移相器。
【選択図】図２

Description

本発明は、矩形導波管の外部からコイルに電流を流して磁界を発生させることにより、フェライトの磁気特性を変化させて高周波の導波管内波長を変化させ、伝搬する高周波の位相を変化させるフェライト移相器及びそのフェライト移相器を備える自動整合装置に関する。

導波管内にフェライトを設け、磁界を発生させ、導波管内を伝搬する高周波の位相を変化させるフェライト移相器が知られており、前記フェライト移相器は例えば図１８〜図２０のように構成される。図１８〜図２０のフェライト移相器１００は、上面１０１ａ、下面１０１ｂ及び両側の側面１０１ｃで形成される略角筒状の矩形導波管１０１を有し、その長手方向両端には他の矩形導波管と連結する際の連結部分となる鍔状のフランジ１０１ｄが形成されている。矩形導波管１０１の略中央にはコイル１０２が略螺旋状に巻回されている。矩形導波管１０１内の上下には、誘電体で構成される平板状のスペーサ１０３がそれぞれ設けられ、スペーサ１０３は矩形導波管１０１の長手方向に沿って配設されている。上下のスペーサ１０３・１０３間には直方体状のフェライト１０４が挟持するようにして固定されている。

前記フェライト移相器を使用する際には、例えば矩形導波管１０１を他の矩形導波管と連結して導波管路を構成し、前記導波管路を介して矩形導波管１０１内に高周波を伝搬すると共に、矩形導波管１０１の外部からコイル１０２に電流を流して磁界を発生させることにより、フェライトの磁気特性を変化させて高周波の導波管内波長を変化させ、伝搬する高周波の位相を変化させる（非特許文献１参照）。

「マイクロ波フェライトとその応用技術」、111頁〜114頁、橋本忠士著、総合電子出版社、1997年5月10日発行

ところで、フェライト移相器では、入力電力が大きくなるとフェライトの損失が増大して発熱するが、上記フェライト移相器１００はフェライト１０４をスペーサ１０３・１０３を介して固定しているため、発生した熱がスムーズに放熱されず、フェライトの温度が上昇してしまう。斯様なフェライトの温度上昇はフェライトの特性を大幅に変化させ、移相器としての機能を損なう要因となる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、高電力で使用した場合にも、フェライトの温度上昇を抑制してフェライトの特性を維持することが可能であり、移相器として良好な機能を安定して発揮することができるフェライト移相器及びそのフェライト移相器を備える自動整合装置を提供することを目的とする。

本発明のフェライト移相器は、矩形導波管と、前記矩形導波管の対向する広面の内壁面に取付面をそれぞれ密着して対向配設される略平板状のフェライトと、前記フェライトと略対応する位置で前記矩形導波管の外周に巻回され、電流が流されるコイルと、を備えることを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記略平板状のフェライトの対向面に誘電体層を設けることを特徴とする。前記誘電体層は、前記略平板状のフェライトの対向面にそれぞれ設け、前記誘電体層を対向して設ける構成とすることが好ましい。

また、本発明のフェライト移相器は、前記略平板状のフェライトを、複数のフェライト片を隙間を開けて並設して構成することを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記矩形導波管の広面の外壁面に於ける前記略平板状のフェライトと略対応する位置にヨークを設けることを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記ヨークの一部に永久磁石を設けることを特徴とする。

また、本発明のフェライト移相器は、前記矩形導波管の広面の各々に、前記矩形導波管長手方向を長手方向とするスリットを有する細長角筒部を、少なくとも一つ外方に突出して設けることを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記スリットの長手方向の外側に絶縁層を設けることを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記矩形導波管の広面の各々に、前記スリットを有する細長角筒部を並設することを特徴とし、好適には前記スリットの長手方向の外側に絶縁層を設けることを特徴とする。また、本発明のフェライト移相器は、前記スリットに誘電体を内装することを特徴とする。

また、本発明のフェライト移相器は、前記略平板状のフェライトの前記矩形導波管長手方向の両端位置に、伝搬する高周波に対してカットオフとなる構造の穴を少なくとも一対設け、前記各穴の内部に前記略平板状のフェライトと別のフェライトを内装し、前記別のフェライトの内端を前記略平板状のフェライトと接続すると共に、前記別のフェライトの外端相互をヨークを介して接続することを特徴とする。前記カットオフとなる構造の穴は、例えば穴の内径と深さで定まる高周波の遮断周波数が矩形導波管内を伝搬する高周波の周波数帯より高くなるように、その内径と深さを定めて設ける。

また、本発明の自動整合装置は、本発明のフェライト移相器を少なくとも一つ整合素子として用いる整合器を、電源と負荷との間の伝送線路に備えることを特徴とする。

尚、本明細書開示の発明には、各発明や各実施形態の構成の他に、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれる。

本発明のフェライト移相器及び自動整合装置は、フェライトの形状を略平板状にして熱が蓄積されにくくすると共に、略平板状のフェライトを矩形導波管の広面の内壁面に密着して配設して放熱抵抗を小さくし、フェライトで発生した熱を矩形導波管の壁面を通してスムーズに放熱し、高い冷却効果を得ることができる。従って、高電力で使用した場合にも、フェライトの温度上昇を抑制してフェライトの特性を維持することが可能であり、移相器として良好な機能を安定して発揮することができる。

また、前記略平板状のフェライトの対向面に誘電体層を設けることにより、矩形導波管の内部に生ずる電磁界分布をフェライトに集中させ、フェライトに於ける高周波の電磁界強度を高めることができる。従って、フェライトの位相変化率を改善することができる。

また、前記矩形導波管の広面の外壁面に於ける略平板状のフェライトと略対応する位置にヨークを設けることにより、フェライトとヨークで磁気回路を構成し、コイルに流す電流の量を少なくする、或いはコイルの巻き数を少なくすることができる。

また、前記略平板状のフェライトを複数のフェライト片を隙間を開けて並設して構成することにより、矩形導波管とフェライトとの膨張率の相違により、略平板状のフェライトに大きな熱応力が発生することを防止し、割れを防ぐことができる。

また、前記ヨークの一部に永久磁石を設けることにより、磁気バイアスを加え、位相変化の量を減少し、応答性を良好にすることができる。

また、前記矩形導波管の広面の各々に、矩形導波管長手方向を長手方向とするスリットを有する細長角筒部を、少なくとも一つ外方に突出して設けることにより、可変磁界に対する電気抵抗を大きくし、可変磁界により前記広面の外壁面に発生する渦電流を抑制することができる。

また、前記スリットの長手方向の外側に絶縁層を設けることにより、前記スリットを有する細長角筒部による渦電流の抑制効果を一層高めることができる。

また、前記矩形導波管の広面の各々に、前記スリットを有する細長角筒部を並設することにより、可変磁界に対する電気抵抗をより大きくし、可変磁界により前記広面の外壁面に発生する渦電流を一層抑制することができる。

また、前記スリットに誘電体を内装することにより、スリットに容量性を持たせ、高周波に対するインピーダンスを下げ、高周波の漏洩を防ぐことができる。

また、前記略平板状のフェライトの前記矩形導波管長手方向の両端位置に、伝搬する高周波に対してカットオフとなる構造の穴を少なくとも一対設け、各穴の内部に略平板状のフェライトと別のフェライトを内装し、別のフェライトの内端を略平板状のフェライトと接続すると共に、別のフェライトの外端相互をヨークを介して接続することにより、略平板状のフェライトと別のフェライトとヨークとで磁気回路を構成し、コイルに流す電流の量を少なくする、或いはコイルの巻き数を少なくすることができる。更に、コイルに流す制御電流の時間変化率に対する可変磁界の応答性を良好にすることができる。

また、本発明の自動整合装置は、従来の自動整合装置が機械的駆動であるのに対し、電気（電子）的駆動とすることができる。従って、整合速度を速めて整合時間を短縮することができ、従来は１〜２secであった整合時間を１０〜２０msecにすることができる。更に、非常に故障しにくいことから、メンテナンスフリーとすることが可能である。

本発明の実施形態のフェライト移相器及び前記フェライト移相器を備える自動整合装置の例を説明する。

〔第１実施形態のフェライト移相器〕
第１実施形態のフェライト移相器１０は、図１及び図２に示すように、上面１１ａ、下面１１ｂ及び両側の側面１１ｃで形成される略角筒状の矩形導波管１１を有し、その長手方向両端には他の矩形導波管と連結する際の連結部分となる鍔状のフランジ１１ｄが形成されている。矩形導波管１１の外周の略中央には電流を流されるコイル１２が略螺旋状に巻回され、コイル１２は上面１１ａ及び下面１１ｂの外側で傾斜するように、側面１１ｃで略垂直方向に延びるようにして巻回されている。コイル１２は、後述するフェライト１３と略対応する位置で巻回されている。

矩形導波管１１の対向する広面にそれぞれ相当する上面１１ａ及び下面１１ｂの各内壁面には、矩形で細長平板状のフェライト１３が設けられる。フェライト１３は、一方側の広面を取付面とし、前記取付面を上面１１ａ或いは下面１１ｂの各内壁面にそれぞれ密着して配設され、その長手方向を高周波の伝搬方向等となる矩形導波管１１の長手方向と揃えて設けられる。上面１１ａ側のフェライト１３と下面１１ｂ側の１３は対向するようにして内壁面に配設され、フェライト１３・１３の他方側の広面（前記取付面と逆側の広面）は互いに対向している。

フェライト１３の素材は適用可能な範囲で適宜であるが、例えばガーネット系フェライト等とすると好適である。また、フェライト１３を矩形導波管１１に固定する構成も適用可能な範囲で適宜であり、例えば放熱性に優れる接着剤で固着する、或いは螺子止めすること等が可能である。

第１実施形態のフェライト移相器１０で導波管路を構成する場合には、矩形導波管１１の前後に他の矩形導波管を配置し、その両端のフランジ１１ｄ・１１ｄを介して他の矩形導波管と連結する。前記導波管路を使用する際には、例えば前記導波管路により矩形導波管１１内に高周波を伝搬すると共に、矩形導波管１１の外周に巻回されているコイル１２に電流を流して磁界を発生させ、或いはコイル１２に流れる電流を変化させて磁界を変化させることにより、フェライトの磁気特性を変化させて高周波の導波管内波長を変化させ、伝搬する高周波の位相を変化させる。

第１実施形態のフェライト移相器１０は、フェライト１３の形状が平板状であるから熱がフェライト１３の蓄積されにくいと共に、フェライト１３を矩形導波管１１の広面（本例では上面１１ａ、下面１１ｂ）の内壁面に密着することにより、フェライト１３で発生した熱を矩形導波管１１の壁面を通してスムーズに放熱し、高い冷却効果を得ることができる。従って、高電力で使用した場合にも、フェライト１３の温度上昇を抑制してフェライト１３の特性を維持することが可能であり、フェライト移相器１０として良好な機能を安定して発揮することができる。

尚、上記第１実施形態の例では略平板状のフェライトを細長平板状の一枚板のフェライト１３で構成したが、本発明の略平板状のフェライトは前記構成に限定されず、例えば図３の例に示すように、略平板状のフェライトを複数のフェライト片を隙間を開けて並設して構成してもよく、係る構成は後述の各実施形態にも適用可能である。図３（ａ）は、細長短冊状のフェライト片１３１ａを相互間に僅かな隙間１３２ａを開けて列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト１３ａを構成するものである。図３（ｂ）は、短冊状のフェライト片１３１ｂを相互間に僅かな隙間１３２ｂを開けて行列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト１３ｂを構成するものである。図３（ｃ）は、矩形平板状のフェライト片１３１ｃを相互間に僅かな隙間１３２ｃを開けて行列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト１３ｃを構成するものである。図３（ｄ）は、円板を所定方向に所定間隔毎にスライスした形状の短冊状のフェライト片１３１ｄを相互間に僅かな隙間１３２ｄを開けて列状に複数並設して、全体として円形で略平板状のフェライト１３ｄを構成するものである。

前記構成により、矩形導波管１１とフェライト１３ａ〜１３ｄとの膨張率の相違により、略平板状のフェライト１３ａ〜１３ｄに大きな熱応力が発生することを防止し、割れを防ぐことができる

〔第２実施形態のフェライト移相器〕
第２実施形態のフェライト移相器１０は、図４に示すように、フェライト１３・１３のそれぞれの他方側の広面（取付面と逆側の広面）、即ちフェライト１３・１３の対向面のそれぞれの全面に亘って誘電体層１４が設けられ、誘電体層１４・１４が対向するように設けられるものである。本実施形態の誘電体層１４は平板状の誘電体をフェライト１３に固着して設けているが、誘電体層１４を設ける構成は適宜であり、例えば誘電体層１４をフェライト１３に塗布して設けてもよい。また、誘電体層１４の素材は適用可能な範囲で適宜であるが、高周波損失が少なく、耐熱性が良好な素材とすることが好ましく、例えばアルミナ磁器等とすると好適である。第２実施形態のフェライト移相器１０のその他の構成は第１実施形態のフェライト移相器１０と同一である。

第２実施形態のフェライト移相器１０は、第１実施形態と同様の効果を得られることに加え、誘電体層１４を設けることにより、矩形導波管１１の内部に生ずる電磁界分布をフェライト１３の部分に集中させ、フェライト１３の部分に於ける高周波の電磁界強度を高めることができ、これによって、フェライト１３による位相変化率を改善することができる。

〔第３実施形態のフェライト移相器〕
第３実施形態のフェライト移相器１０は、図５及び図６に示すように、コイル１２が第１実施形態よりも少ない巻き数で矩形導波管１１に巻回されていると共に、矩形導波管１１の広面に相当する上面１１ａと下面１１ｂの各外壁面に於いて、細長平板状のフェライト１３と対応する位置にヨーク１５が設けられている。

ヨーク１５は、側面視コ字形の板状に形成され、前記コ字形でコイル１２の外側を囲うように配置されており、その両端は、矩形導波管１１の長手方向に倣う各々フェライト１３の長手方向の両端に対応して配置され、上面１１ａ、下面１１ｂの各外壁面に固定されている。また、本実施形態に於けるヨーク１５は、その略中央部分に永久磁石１５１が設ける構成としているが、前記永久磁石１５１に相当する部位を他の部分と同じ素材のヨーク１５としてもよい。また、本実施形態に於けるヨーク１５、永久磁石１５１は、長方形状のフェライト１３と略同一幅で形成されているが、その幅は必要に応じて適宜設定することが可能である。また、永久磁石１５１はヨーク１５の一部として設けられる構成であれば、その大きさや配置する位置は適宜である。また、ヨーク１５、永久磁石１５１の素材は適用可能な範囲で適宜であるが、ヨーク１５は例えばフェライトコア等とすると良く、永久磁石１５１は例えばフェライト系磁石、希土類系磁石等とすると良い。第３実施形態のフェライト移相器１０のその他の構成は第１実施形態のフェライト移相器１０と同一である。

第３実施形態のフェライト移相器１０は、第１実施形態と同様の効果を得られることに加え、フェライト１３とヨーク１５で磁気回路を構成することにより、コイル１２に流す電流の量を少なくする、或いはコイル１２の巻き数を少なくすることができる。また、ヨーク１５の一部に永久磁石１５１を設けることにより、磁気バイアスを加え、位相変化の量を減少し、応答性を良好にすることができる。

〔第４実施形態のフェライト移相器〕
第４実施形態のフェライト移相器１０は、図７及び図８に示すように、矩形導波管１１の長手方向に相当するフェライト１３の長手方向の両端位置に於いて、矩形導波管１１に四角筒状の角筒部１１ｅが外方へ突出するように形成され、角筒部１１ｅ内の穴１１ｆが、伝搬する高周波に対して大きさや深さがカットオフとなる穴になっている。本実施形態では、一つのフェライト１３に対して一対の穴１１ｆ・１１ｆが形成され、両側のフェライト１３・１３に対して２対の穴１１ｆが設けられている。

各穴１１ｆの内部には、穴１１ｆの形状及び大きさに対応する四角柱状のフェライト１６が内装され、フェライト１６の内端は矩形導波管１１内のフェライト１３の端部に接続されている。また、同方向に突出する角筒部１１ｅ・１１ｅの先端間には細長平板状のヨーク１５２が架設されており、ヨーク１５２の両端部は各々フェライト１６と当接し、同方向に突設するフェライト１６・１６の外端相互はヨーク１５２を介して接続される。

コイル１２は第１実施形態よりも少ない巻き数で矩形導波管１１に巻回されており、巻回されたコイル１２は、角筒部１１ｅとヨーク１５２で構成されるコ字形の部分で外側を囲まれている。尚、フェライト１６の素材、ヨーク１５２の素材は適用可能な範囲で適宜であり、フェライト１６は例えばガーネット系フェライト等とすると良く、ヨーク１５２は例えばフェライトコア等とすると良い。また、フェライト１６、ヨーク１５２、穴１１ｆの幅は、本実施形態ではフェライト１３の幅と略同一幅に形成しているが、これらの幅は必要に応じて適宜設定することが可能である。尚、ヨーク１５２は、その中央部分など一部を第３実施形態と同様に永久磁石にすることも可能である。第４実施形態のフェライト移相器１０のその他の構成は第１実施形態のフェライト移相器１０と同一である。

第４実施形態のフェライト移相器１０は、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、平板状のフェライト１３と四角柱状の別のフェライト１６とヨーク１５２とで磁気回路を構成することにより、コイル１２に流す電流の量を少なくする、或いはコイル１２の巻き数を少なくすることができる。また、カットオフ構造の穴１１ｆにより、高周波の不要輻射や外部からの電磁波の侵入を防止できると共に、コイル１２に流す制御電流の時間変化率に対する可変磁界の応答性を良好にすることができる。また、ヨーク１５２の一部に永久磁石を設ける場合には、磁気バイアスを加え、位相変化の量を減少し、応答性を一層良好にすることができる。

〔第５実施形態のフェライト移相器〕
第５実施形態のフェライト移相器１０は、図９〜図１１に示すように、矩形導波管１１の広面の各々に相当する上面１１ａと下面１１ｂに、高周波の伝搬方向を長手方向（矩形導波管１１の長手方向）とする細長角筒部１１ｇが外方に突出して設けられ、細長角筒部１１ｇ内のスリット１１ｈが矩形導波管１１の長手方向を長手方向にして配置されている。細長角筒部１１ｇ、スリット１１ｈは、矩形導波管１１内のフェライト１３に略対応する位置に設けられており、本実施形態では上面視でフェライト１３内に配置されているが、スリット１１ｈの長さをフェライト１３の長さよりも長く形成してもよい。コイル１２は細長角筒部１１ｇの外端にかけ回して巻回され、第１実施形態のコイル１２よりも少ない巻き数で螺旋状に巻回されている。

矩形導波管１１の長手方向両端のフランジ１１ｄの内側部分では内壁１１ｉと外壁１１ｊが二重に設けられ、外壁１１ｊは内壁１１ｉの外側に所定間隔を開けて設けられている。内壁１１ｉと外壁１１ｊとの間は断面視Ｌ字形で周状の間隙１１ｋになっており、間隙１１ｋは外壁１１ｊの先端に対応する箇所で矩形導波管１１の外側に開口し、内壁１１ｉの先端に対応する箇所で矩形導波管１１の内側に開口し、矩形導波管１１の内外に貫通している。間隙１１ｋには、間隙１１ｋの形状に対応する形状の絶縁体１７が内装されている。内壁１１ｉ、絶縁体１７、フランジ１１ｄと一体化している外壁１１ｊの固定は、例えば相互に嵌合して固定するなど適宜である。第５実施形態のフェライト移相器１０のその他の構成は第１実施形態のフェライト移相器１０と同一である。

第５実施形態のフェライト移相器１０は、第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、細長角筒部１１ｇ及びスリット１１ｈを設けることにより、可変磁界に対する磁気抵抗を大きくし、可変磁界により前記広面の外壁面に発生する渦電流を抑制することができる。また、スリット１１ｈの長手方向の両外側に絶縁体１７を設けることにより、フェライト移相器１０を構成する矩形導波管１１をその前後に接続する矩形導波管と絶縁し、渦電流の抑制効果を一層高めることができる。

尚、上記第５実施形態の例では、矩形導波管１１の上面１１ａと下面１１ｂの各々に、スリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇ或いはスリット１１ｈを各一つ設ける構成としたが、例えば図９の実線のスリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇの両外側に、二点鎖線のスリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇを設け、矩形導波管１１の上面１１ａと下面１１ｂの各々に、スリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇ或いはスリット１１ｈを各３つ並設する構成とする等、矩形導波管１１の上面１１ａと下面１１ｂの各々に、スリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇ或いはスリット１１ｈを複数並設する構成とすると、可変磁界に対する磁気抵抗をより大きくし、可変磁界により前記広面の外壁面に発生する渦電流を一層抑制することができて好適である。前記スリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇ或いはスリット１１ｈを上面１１ａと下面１１ｂの各々に並設する構成は、スリット１１ｈを有する細長角筒部１１ｇを備える各実施形態に適用することが可能である。

〔第６実施形態のフェライト移相器〕
第６実施形態のフェライト移相器１０は、図１２に示すように、第５実施形態のフェライト移相器１０のスリット１１ｈに誘電体１８を内装したものであり、スリット１１ｈに対応する形状及び大きさのシート状の誘電体１８がスリット１１ｈ内に挿入され、誘電体１８の内端はフェライト１３の上面と当接している。誘電体１８の素材は適用可能な範囲で適宜であるが、例えばテフロンシート等とすると好適である（テフロンは登録商標）。第６実施形態のフェライト移相器１０のその他の構成は第５実施形態のフェライト移相器１０と同一である。

第６実施形態のフェライト移相器１０は、第５実施形態と同様の効果が得られることに加え、スリット１１ｈに誘電体１８を内装することにより、スリット１１ｈの部分を容量性とし、高周波に対するインピーダンスを下げ、高周波の漏洩を防止することができる。

〔第７実施形態のフェライト移相器〕
第７実施形態のフェライト移相器１０は、基本的に、第２、第３、第４実施形態の構成と、第５実施形態の構成を備える第６実施形態の構成とを組み合わせたものであり、下記で特に言及しない構成は第１〜第６実施形態の構成を用いている。第７実施形態のフェライト移相器１０は、図１３及び図１４に示すように、上面１１ａ、下面１１ｂ、側面１１ｃ、フランジ１１ｄで構成される矩形導波管１１を有し、矩形導波管１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの各内壁面には矩形で細長平板状のフェライト１３が対向するように取り付けられている。フェライト１３・１３の取付面と逆側の面には誘電体層１４・１４が設けられ、誘電体層１４・１４は対向配置されている。

フェライト１３の矩形導波管１１の長手方向両端位置に於ける上面１１ａ及び下面１１ｂには、角筒部１１ｅが外方へ突出するように形成されており、角筒部１１ｅ内の穴１１ｆが、伝搬する高周波に対して大きさや深さがカットオフとなる穴になっている。各穴１１ｆには、穴１１ｆの形状に対応し且つ穴１１ｆの深さより長い四角柱状のフェライト１６が内装され、フェライト１６の内端はフェライト１３の端部に接続されている。また、フェライト１６の外端は角筒部１１ｅの外側に若干突出しており、同方向に突出するフェライト１６・１６の外端相互はヨーク１５２及びヨーク１５２の一部に設けられている永久磁石１５１を介して接続される。

更に、上面１１ａ及び下面１１ｂには、矩形導波管１１の長手方向を長手方向とする細長角筒部１１ｇが外方に突出して設けられ、細長角筒部１１ｇ内には前記長手方向に延びるスリット１１ｈが形成されている。本実施形態の細長角筒部１１ｇは、一対の角筒部１１ｅ・１１ｅ間に設けられ、角筒部１１ｅ・１１ｅと一体的に形成されており、スリット１１ｈは角筒部１１ｅ・１１ｅの穴１１ｆ・１１ｆと連通している。スリット１１ｈには誘電体１８が挿入して設けられ、誘電体１８の内端はフェライト１３の上面と当接し、誘電体１８の矩形導波管１１の長手方向両端は穴１１ｆ・１１ｆ内のフェライト１６・１６と当接している。

コイル１２は、細長角筒部１１ｇ及び誘電体１８とヨーク１５２との間に挿入するようにして、細長角筒部１１ｇ及び誘電体１８の外側にかけ回して巻回され、第１実施形態のコイル１２よりも少ない巻き数で螺旋状に巻回されている。

スリット１１ｈの長手方向の両外側には絶縁体１７が設けられている。矩形導波管１１の長手方向の一端側（図１４の右端）では、フランジ１１ｄと隣接するフランジ１１ｄの内側部分に於いて、第５実施形態と同一構成により絶縁体１７が設けられている。また、矩形導波管１１の長手方向の他端側（図１４の左端）では、フランジ１１ｄと所定距離離間した内側部分に於いて、第５実施形態と同一構成により絶縁体１７が設けられている。即ち、前記他端側の所定位置に於いて、内壁１１ｉと外壁１１ｊが二重に設けられ、外壁１１ｊは内壁１１ｉの外側に所定間隔を開けて設けられている。内壁１１ｉと外壁１１ｊとの間は断面視Ｌ字形で周状の間隙１１ｋになっており、間隙１１ｋは外壁１１ｊの先端に対応する箇所で矩形導波管１１の外側に開口し、内壁１１ｉの先端に対応する箇所で矩形導波管１１の内側に開口し、矩形導波管１１の内外に貫通している。間隙１１ｋには、間隙１１ｋの形状に対応する形状の絶縁体１７が内装されている。

第７実施形態のフェライト移相器１０は、第１〜第６実施形態のフェライト移相器１０と同様の効果を奏する。

〔実施形態のフェライト移相器を備える自動整合装置の例〕
次に、上記実施形態のフェライト移相器１０を備える自動整合装置の例について説明する。尚、本例の自動整合装置に於けるフェライト移相器１０には、第１〜第７実施形態の適宜のフェライト移相器１０を用いることが可能である。

本例の自動整合装置は、図１５に示すように、電源２１と負荷２２との間の矩形導波管１１、後述の矩形導波管３２等で構成される導波管路（伝送線路）に、進行波／反射波検出器２３と、整合素子としてフェライト移相器１０を用いた整合器２５を順に設け、進行波／反射波検出器２３の検出結果を制御回路２４に取り込み、制御回路２４がその検出結果に応じて整合器２５に流す制御電流の量を変化させ、変化した制御電流に応じてフェライト移相器１０の位相を変化させて、電源２１と負荷２２の整合を自動的にとるものである。進行波／反射波検出器２３は、自動整合装置の電源入力側に配置され、進行波と反射波の信号から反射係数の絶対値｜Γ｜と位相角θの信号を演算取得し、制御回路２４に入力する。制御回路２４は設定記憶されている制御プログラムに従い、設定記憶されているスミスチャートのテーブル等の対応テーブルを参照して、制御電流を前記入力結果に対応する値に変化させる。

ここで、フェライト移相器１０を整合素子として用いる整合器２５の例について説明する。

第１例の整合器２５ａは、図１６に示すように、矩形導波管３２を連結して導波管路を構成し、電源２１から負荷２２に向かって前記導波管路に高周波信号ＨＦを流すと共に、前記導波管路を構成する矩形導波管３２の側部に、複数のフェライト移相器１０の各一端を連結して接続し、各フェライト移相器１０の他端に短絡板３１をそれぞれ設けている。第１例の整合器２５ａは、各フェライト移相器１０の他端にそれぞれ対応する点Ｐに於いて位相を変化させ、インピーダンスの整合状態を変化させるものである。

第２例の整合器２５ｂは、図１７に示すように、矩形導波管３２とフェライト移相器１０を連結して導波管路を構成し、電源２１から負荷２２に向かって前記導波管路に高周波信号ＨＦを流すと共に、前記導波管路を構成するフェライト移相器１０の前に連結されている矩形導波管３２の側部に、フェライト移相器１０の一端を連結して接続し、そのフェライト移相器１０の他端に短絡板３１を設けている。第２例の整合器２５ｂは、前記側部に連結するフェライト移相器１０の他端に対応する点Ｐと、前記導波管路を構成するフェライト移相器１０とで位相を変化させ、インピーダンスの整合状態を変化させるものである。

図１７の例では、導波管路を構成する矩形導波管３２の側部に接続するフェライト移相器１０の位置を、導波管路を構成するフェライト移相器１０よりも電源側としているが、前記位置を、前記導波管路を構成するフェライト移相器１０よりも負荷側としてもよい。

上記自動整合装置は、従来の自動整合装置が機械的駆動であるのに対し、電気（電子）的駆動とすることができる。従って、整合速度を速めて整合時間を短縮することができ、従来は１〜２secであった整合時間を１０〜２０msecにすることができる。更に、非常に故障しにくいことから、メンテナンスフリーとすることが可能である。

尚、上記第１〜第７実施形態のフェライト移相器１０など本発明のフェライト移相器は、上記第１例、第２例以外にも適宜の自動整合装置に於ける整合器の整合素子として設置することが可能であり、又、自動整合装置の整合器以外にも、適用可能な範囲で各種の装置或いは回路に設置することが可能である。

本発明は、例えば導波管内を伝搬する電磁波の位相を変化させる移相器等として利用することができる。

第１実施形態のフェライト移相器を示す上面図。 第１実施形態のフェライト移相器を示す側面図。 略平板状のフェライトの変形例を示す平面図。 第２実施形態のフェライト移相器を示す側面図。 第３実施形態のフェライト移相器を示す上面図。 第３実施形態のフェライト移相器を示す側面図。 第４実施形態のフェライト移相器を示す上面図。 第４実施形態のフェライト移相器を示す一部縦断側面図。 第５実施形態のフェライト移相器を示す上面図。 第５実施形態のフェライト移相器を示す一部縦断側面図。 図９のフェライト移相器のＡ−Ａ線矢視断面図。 第６実施形態のフェライト移相器を示す断面図。 第７実施形態のフェライト移相器を示す上面図。 第７実施形態のフェライト移相器を示す一部縦断側面図。 自動整合装置の例の構成図。 フェライト移相器を用いる整合器を備える自動整合装置の第１例の説明図。 フェライト移相器を用いる整合器を備える自動整合装置の第２例の説明図。 従来のフェライト移相器を示す上面図。 従来のフェライト移相器を示す側面図。 図１９のフェライト移相器のＢ−Ｂ線矢視断面図。

符号の説明

１０、１００…フェライト移相器 １１、１０１、３２…矩形導波管 １１ａ、１０１ａ…上面 １１ｂ、１０１ｂ…下面 １１ｃ、１０１ｃ…側面 １１ｄ、１０１ｄ…フランジ １１ｅ…角筒部 １１ｆ…穴 １１ｇ…細長角筒部 １１ｈ…スリット １１ｉ…内壁 １１ｊ…外壁 １１ｋ…間隙 １２、１０２…コイル １３、１６、１０４…フェライト １４…誘電体層 １５、１５２…ヨーク １５１…永久磁石 １７…絶縁体 １８…誘電体 １０３…スペーサ ２１…電源 ２２…負荷 ２３…進行波／反射波検出器 ２４…制御回路 ２５、２５ａ、２５ｂ…整合器 ３１…短絡板

Claims (5)

1. 矩形導波管と、
   前記矩形導波管の対向する広面の内壁面に取付面をそれぞれ密着して対向配設される略平板状のフェライトと、
   前記フェライトと略対応する位置で前記矩形導波管の外周に巻回され、電流が流されるコイルとを備え、
   前記略平板状のフェライトの対向面にそれぞれ誘電体層を設け、前記誘電体層を対向して設けることを特徴とするフェライト移相器。
2. 前記略平板状のフェライトを、複数のフェライト片を隙間を開けて並設して構成することを特徴とする請求項１記載のフェライト移相器。
3. 前記矩形導波管の広面の外壁面に於ける前記略平板状のフェライトと略対応する位置にヨークを設けることを特徴とする請求項１又は２記載のフェライト移相器。
4. 前記ヨークの一部に永久磁石を設けることを特徴とする請求項３記載のフェライト移相器。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のフェライト移相器を少なくとも一つ整合素子として用いる整合器を、電源と負荷との間の伝送線路に備えることを特徴とする自動整合装置。

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