JP4286478B2 - 同軸導波管構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空側と大気側とに分ける誘電体気密窓を有する同軸導波管構造体およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
進行波管やクライストロンなどのマイクロ波管の出力部分、あるいは、マイクロ波管の出力部に接続された伝送路部分などにおいて、たとえば一方の側を真空状態とし他方の側を大気状態とする場合、真空側と大気側に分けるために、誘電体気密窓をもつ同軸導波管構造体が用いられる。
【0003】
ここで、誘電体気密窓を有する従来の同軸導波管構造体について図3を参照して説明する。符号41は同軸導波管を構成する外導体金属円筒で、外導体金属円筒41の両端にフランジ42a、42bが形成されている。外導体金属円筒41の一部に壁厚の薄い薄壁部41aが形成されている。この薄壁部41aを囲んで外壁43が環状に設けられている。薄壁部41aと外壁43で囲まれた空間44は、冷却水などを流す冷却用水路を形成する。
【0004】
外導体金属円筒41の内側に内導体金属円筒45が配置されている。内導体金属円筒45にも、その一部に壁厚が薄い薄壁部45aが形成されている。
【0005】
外導体金属円筒41の薄壁部41aと内導体金属円筒45の薄壁部45aとの間に、円板状の誘電体気密窓46が配置されている。誘電体気密窓46は、中央の透孔部分を内導体金属円筒45が貫通し、外周面が外導体金属円筒41の薄壁部41aにろう付けされ、内周面が薄壁部45aにろう付けされ、それぞれのろう付け部分は気密接合されている。
【0006】
上記した構成の同軸導波管構造体は、たとえばマイクロ波管の出力部に接続される。このとき、同軸導波管構造体内のたとえばマイクロ波管に接続された側が誘電体気密窓46によって真空に維持される。
【0007】
なお、マイクロ波管から取り出したマイクロ波出力を負荷回路など離れた場所に伝送する場合、マイクロ波管に接続された同軸導波管に対し、さらに別の同軸導波管が接続される。
【0008】
ここで、同軸導波管どうしを接続する方法について図4の断面図を参照して説明する。
【0009】
符号51、52は互いに接続される第1および第2の同軸導波管で、第1同軸導波管51は、外導体金属円筒511および内導体金属円筒512などから構成され、外導体金属円筒511の端部にフランジ513が形成されている。
【0010】
第2同軸導波管52も、外導体金属円筒521および内導体金属円筒522などから構成され、外導体金属円筒521の端部にフランジ523が形成されている。
【0011】
上記の第1同軸導波管51および第2同軸導波管52を接続する場合、両者のフランジ513、523をネジ53で固定し、外導体金属円筒511、521どうしを電気的に接続する。内導体金属円筒512、522どうしは円筒状のアンカーコネクター54を介して電気的に接続される。
【0012】
アンカーコネクター54は、たとえば中間部分の外壁面に環状の突起541が設けられ、突起541の図の左側の部分54aが第1同軸導波管511の内導体金属円筒512の内側に嵌め込まれ、その内面と弾性的に接触し、電気的に接続される。また、突起の図の右側の部分54bは第2同軸導波管52の内導体金属円筒522の内側に嵌め込まれ、その内面と弾性的に接触し、電気的に接続される。
【0013】
次に、同軸導波管どうしを接続するもう1つの方法について図5の断面図を参照して説明する。図5は、図4に対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。
【0014】
この例は、第1および第2の同軸導波管51、52のそれぞれの外導体金属円筒511、521の外周面に跨がってストレートカップリング61が配置されている。そして、ストレートカップリング61の外面から金属バンド62を締め付け、ストレートカップリング61の金属弾性による接触を利用して、外導体金属円筒511、521どうしを電気的に接続する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロ波管の出力部などに接続される従来の同軸導波管構造体は、図3で説明したように、外導体金属円筒の内面と内導体金属円筒の外面との間に誘電体気密窓が気密にろう付けされている。
【0016】
しかし、外導体金属円筒の内面あるいは内導体金属円筒の外面と誘電体気密窓とをろう付けする場合、両者の材質の違いなどから熱膨張率が相違し、接合部に十分な接合強度が得られないことがある。
【0017】
そのため、図4や図5で説明したように、誘電体気密窓を設けた同軸導波管と他の同軸導波管とを接続する場合に、たとえばアンカーコネクターを内導体金属円筒に圧入する際、アンカーコネクターを圧入する方向とアンカーコネクターが圧入される内導体金属円筒の延長方向が一致せずに傾いた状態であると、アンカーコネクターと内導体金属円筒間の摩擦が大きくなり、誘電体気密窓の接合部分に軸方向の力が加わる。その結果、誘電体気密窓が破壊し、あるいは、誘電体気密窓の接合部分の気密性が破壊する場合がある。
【0018】
この発明は、上記の欠点を解決し、誘電体気密窓やその気密性の破壊を防止し、信頼性の高い同軸導波管構造体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第1外導体金属円筒およびこの第1外導体金属円筒の内側に位置する第1内導体金属円筒、前記第1外導体金属円筒および前記第1内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第1同軸導波管と、第2外導体金属円筒およびこの第2外導体金属円筒の内側に位置する第2内導体金属円筒を有し、前記第1同軸導波管と接続される第2同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体において、前記第1内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第1内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設け、前記第2内導体金属円筒の内部に、第1同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第2内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設け、かつ前記第1内導体金属円筒内部のねじ部材と前記第2内導体金属円筒内部の案内部材との間に筒状アンカーコネクターを設け、かつ前記案内部材の貫通穴を通り先端部分が前記ねじ部材のねじ穴にねじ込まれたボルト部材を設け、前記筒状アンカーコネクターの一方の側が前記第1内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続し、前記筒状アンカーコネクターの他方の側が前記第2内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続したことを特徴としている。
【0020】
また、この発明は、第1外導体金属円筒およびこの第1外導体金属円筒の内側に位置する第1内導体金属円筒、前記第1外導体金属円筒および前記第1内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第1同軸導波管と、第2外導体金属円筒およびこの第2外導体金属円筒の内側に位置する第2内導体金属円筒を有し、前記第1同軸導波管と内導体金属円筒どうしが円筒状アンカーコネクターを介して接続される第2同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体の製造方法において、前記第1内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第1内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設ける第1工程と、前記第2内導体金属円筒の内部に、前記第1同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第2内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設ける第2工程と、前記第2内導体金属円筒の内側に前記アンカーコネクターを嵌合する第3工程と、前記案内部材の貫通穴を通して前記ねじ穴にボルト部材を差し込む第4工程と、前記アンカーコネクターの一方の端部が前記案内部材と接触した状態で前記ボルト部材を回転し、前記アンカーコネクターを前記第1同軸導波管の内導体金属円筒の内側に進め、前記アンカーコネクターの他方の端部を前記ねじ部材に接触させる第5工程とを有している。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図1を参照して説明する。
【0022】
符号10は第1同軸導波管で、第1同軸導波管10は外導体金属円筒11などから構成され、外導体金属円筒11の両端にフランジ12a、12bが形成されている。外導体金属円筒11の一部に壁厚の薄い薄壁部11aが形成されている。この薄壁部11aを囲んで外壁13が環状に設けられている。薄壁部11aと外壁13で囲まれた空間14は、冷却水などが流れる冷却用水路を形成する。
【0023】
外導体金属円筒11の内側に内導体金属円筒15が配置されている。内導体金属円筒15にも、その一部に壁厚が薄い薄壁部15aが形成されている。そして、外導体金属円筒11の薄壁部11aと内導体金属円筒15の薄壁部15aとの間に、円板状の誘電体気密窓16が配置されている。
【0024】
誘電体気密窓16は、中央の透孔部分を内導体金属円筒15が貫通し、外周面が外導体金属円筒11の薄壁部11aにろう付けされ、内周面が薄壁部15aにろう付けされ、それぞれの部分は気密接合されている。
【0025】
また、内導体金属円筒15内の薄壁部15aから管軸m方向に離れた位置に、内導体金属円筒15の壁面に直交するリング状のねじ部材17が設けれている。ねじ部材17はその外周面が内導体金属円筒15の内面に接合され、ねじ溝が形成されたねじ穴18がたとえば中央に1個設けられている。
【0026】
符号20は、第1同軸導波管10に接続される第2同軸導波管で、第2同軸導波管20は外導体金属円筒21などから構成され、外導体金属円筒21の端部にフランジ21aが形成されている。外導体金属円筒21の内側に内導体金属円筒22が配置されている。内導体金属円筒22内に、内導体金属円筒22の壁面に直交するリング状の案内部材23が設けられている。案内部材23はその外周面が内導体金属円筒22の内面に接合され、たとえば第1同軸導波管10の管軸m方向においてそのねじ穴18と対向する位置たとえば中央に貫通孔24が設けられている。
【0027】
ここで、上記の第1同軸導波管10と第2同軸導波管20との接続方法について図2を参照して説明する。図2では、図1に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【0028】
まず、第2同軸導波管20の内導体金属円筒22の内側に筒状のアンカーコネクター25を嵌め込む。アンカーコネクター25は中間部分の外壁面に環状に突出する突起25aが設けられ、突起25aを挟んでその図示右側に位置する第1円筒部251および図示左側に位置する第2円筒部252などから構成されている。ここでは、第2円筒部252が内導体金属円筒22の内側に嵌め込まれ、第2円筒部252は内導体金属円筒22の内面と弾性的に接触し電気的に接続する。また、第2円筒部252の端部は案内部材23とたとえば接触している。
【0029】
次に、案内部材23の外側からボルト部材26を貫通穴24に通す。そして、第2同軸導波管20を第1同軸導波管10に接近させ、ボルト部材26の先端を第1同軸導波管10のねじ部材17のねじ穴18に差し込む。
【0030】
次に、ボルト部材26の先端をねじ穴18のねじ溝に合わせ、ボルト部材26を回転させる。ボルト部材26の回転で、第2同軸導波管20が第1同軸導波管10方向に移動し、アンカーコネクター25の第1円筒部251が第1同軸導波管10の内導体金属円筒15の内側に進み嵌合する。そして、たとえば第1円筒部251の端部がねじ部材17に接触して停止する。このとき、第1円筒部251と内導体金属円筒15の内面とが弾性的に接触し電気的に接続する。
【0031】
次に、第1同軸導波管10のフランジ12aと第2同軸導波管20のフランジ21aをねじ(図示せず)で連結し、外導体金属円筒11、21間を電気的に接続する。
【0032】
なお、第1同軸導波管10と第2同軸導波管20とを接続した後、ボルト部材26は取り外してもよく、あるいは、案内部材23とねじ部材17との間に取り付けた状態のままにしてもよい。
【0033】
上記した構成によれば、ボルト部材26を回転させながら、アンカーコネクター25を第1同軸導波管10の内導体金属円筒15の内側に嵌め込んでいる。この場合、アンカーコネクター25の移動方向と内導体金属円筒15の延長方向とが一致した状態でゆるやかに嵌合する。したがって、アンカーコネクター25の部分を直接に内導体金属円筒15の内側に嵌め込む場合に比べ、誘電体気密窓やその気密ろう付部分に無理は力が加わらないため、誘電体気密窓やろう接部分の破壊が防止される。
【0034】
上記の実施形態は、ねじ部材に1個のねじ穴を設け、案内部材に1個の貫通穴を設ける場合で説明している。しかし、ねじ部材および案内部材にそれぞれ複数のねじ穴および貫通穴を設けることもできる。この場合、ねじ穴や貫通穴は、管軸を中心にした円周上にたとえば等間隔に設けられる。このとき、アンカーコネクターと内導体金属円筒との嵌合状況に合わせて、回転させるボルト部材を適宜選択すれば、アンカーコネクターと内導体金属円筒をより正しい位置関係で嵌合でき、誘電体気密窓やその気密ろう付部分に加わる力を少なくできる。
【0035】
なお、ねじ部材が真空状態に影響を与えないように、誘電体気密窓の一方の側が真空で、他方の側が大気の場合、ねじ部材は誘電体気密窓の大気の側に設けることが好ましい。
【0036】
また、上記の実施形態では、互いに接続される2つの同軸導波管の外導体金属円筒どうしを電気的に接続する場合、フランジ部分をねじで連結している。しかし、外導体金属円筒の外側にストレートカップリングを配置し、ストレートカップリングを金属バンドを締め付ける方法を用いることもできる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、誘電体気密窓やその気密性の破壊を防止し、信頼性の高い同軸導波管構体およびその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための断面図である。
【図2】本発明の同軸導波管構体と他の同軸導波管との接続方法を説明するための断面図である。
【図3】従来例を説明するための断面図である。
【図4】同軸導波管どうしの接続方法を説明するための断面図である。
【図5】同軸導波管どうしの他の接続方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
10…第1同軸導波管
11…外導体金属円筒
12a、12b…フランジ
13…外壁
14…空間
15…内導体金属円筒
16…誘電体気密窓
17…ねじ部材
18…ねじ穴
20…第2同軸導波管
21…外導体金属円筒
21a…フランジ
22…内導体金属円筒
23…案内部材
24…貫通穴
25…アンカーコネクター
25a…突起
251…第1円筒部
252…第2円筒部
26…ボルト部材
m…管軸
Claims (4)
- 第1外導体金属円筒およびこの第1外導体金属円筒の内側に位置する第1内導体金属円筒、前記第1外導体金属円筒および前記第1内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第1同軸導波管と、第2外導体金属円筒およびこの第2外導体金属円筒の内側に位置する第2内導体金属円筒を有し、前記第1同軸導波管と接続される第2同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体において、前記第1内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第1内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設け、前記第2内導体金属円筒の内部に、第1同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第2内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設け、かつ前記第1内導体金属円筒内部のねじ部材と前記第2内導体金属円筒内部の案内部材との間に筒状アンカーコネクターを設け、かつ前記案内部材の貫通穴を通り先端部分が前記ねじ部材のねじ穴にねじ込まれたボルト部材を設け、前記筒状アンカーコネクターの一方の側が前記第1内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続し、前記筒状アンカーコネクターの他方の側が前記第2内導体金属円筒の内面と弾性的に接触して電気的に接続したことを特徴とする同軸導波管構造体。
- ねじ穴が、第1同軸導波管の管軸を中心にした円周上に等間隔に複数設けられた請求項1記載の同軸導波管構造体。
- 誘電体気密窓の一方の側が真空状態で、他方の側が大気状態で、ねじ部材が誘電体気密窓の大気状態の側に位置している請求項1または請求項2に記載の同軸導波管構造体。
- 第1外導体金属円筒およびこの第1外導体金属円筒の内側に位置する第1内導体金属円筒、前記第1外導体金属円筒および前記第1内導体金属円筒間に気密接合された誘電体気密窓を有する第1同軸導波管と、第2外導体金属円筒およびこの第2外導体金属円筒の内側に位置する第2内導体金属円筒を有し、前記第1同軸導波管と内導体金属円筒どうしが円筒状アンカーコネクターを介して接続される第2同軸導波管とを具備した同軸導波管構造体の製造方法において、前記第1内導体金属円筒の内部に、ねじ穴を有し、前記第1内導体金属円筒の内面に外周面が接合されたねじ部材を設ける第1工程と、前記第2内導体金属円筒の内部に、前記第1同軸導波管の管軸方向において前記ねじ穴に対応する位置に貫通穴を有し、前記第2内導体金属円筒の内面に外周面が接合された案内部材を設ける第2工程と、前記第2内導体金属円筒の内側に前記アンカーコネクターを嵌合する第3工程と、前記案内部材の貫通穴を通して前記ねじ穴にボルト部材を差し込む第4工程と、前記アンカーコネクターの一方の端部が前記案内部材と接触した状態で前記ボルト部材を回転し、前記アンカーコネクターを前記第1同軸導波管の内導体金属円筒の内側に進め、前記アンカーコネクターの他方の端部を前記ねじ部材に接触させる第5工程とを有する同軸導波管構造体の製造方法。
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