JPH02230640A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子レンジ等の高周波利用機器に用いられる
マグネトロンに係り、特にアンテナから放射される高調
波などの特定の不要電波を抑止すると共に、製造が容易
な構造を有するマグネトロンに関する。

〔従来の技術］ この種のマグネトロンにおいては、上記高調波の放射を
抑止するために、たとえば実公昭６１−１６１９４６号
公報に記載のように、該マグネトロンの出力側封止部材
の内側に、管体の半径方向に延びる少なくとも１個の高
周波チョーク用のひだを設けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術によるマグネ１・ロンは、上記公報に開
示のように、その封止部材の中に配置（７た平板状の金
属部材により共振空胴を形成する構造を有し、アンテナ
リードは、ベインに固定されて磁極貫通穴を垂直方向く
管軸方向）に貫通するように折り曲げられ、さらにアン
テナ軸に達したところで曲げられてアンテナ軸上に延在
し、封正部材から突出して所定の出力端子構造を形成し
ている。

七記のアンテナ軸に達して曲げられる部位は磁極に近い
部分で行い、封止部材中のアンテナリードの直線部分を
長くしなければならない。

しかし、陰極アセンブリを陽極に封止する際には、該陰
極を固定軸上に固定するための固定治具を出ノノ側から
挿入する必要がある。

この治只の出し入れを行うために、アンテナリードを変
形させて上記治具の作業空間を確保している。

そして、上記陰極を陽極軸上に固定する作業を終えた後
に、アンテナリードの整形工程により、上記曲げ部を正
しく整形するという面倒な工程を必要としていた。

封止部材の中に円板状等の共振空胴部材をいれた場合、
該空胴共振部材を貫通するアンテナリードが円板の穴の
軸から大きく外れて該円板に近づくと、マグネトロンの
基本波の伝播特性に影Ｖが出、さらにその部分からの基
本波の反射により発振特性に影響を及ぼし、極端な場合
にはアンテナリードが溶断ずる等の問題が発生する。

上記の問題を解決するには、アンテナリードの曲り部の
位置を磁極に近づけるか、封止部材を大きくしなければ
ならない。

しかし、アンテナリードの曲り部を磁極に近づけるとア
ンテナの整形が困難となり、特性のバラツキが人になっ
て量産性に支障をきたし、また、封止部材を大きくする
と、マグネトロンのサイズが大となって、実用性が低下
するという問題がある． 発明の目的は、製造，組立てが容易で、かつ高調波等の
妨害電波の放射を抑制した低雑音のマグネトロンを提供
することにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記目的は、陽極円筒の軸方向一端に、出力側封止部材
と、この出力側封止部材を気密封止する出力絶縁物を備
え、上記出力側封止部材と出力側絶縁物とで形成される
出力部の内部に、軸方向に延在ずるアンテナリードを持
ち、上記出力部内に、特定の一つの周波数に対して、該
特定の周波数の波長λの０．２〜０．３波長（略１／４
λ）のピッチで、複数個の共振空胴をアンテナリードの
軸方向に設置することにより達成される。

一般に、高周波電力を伝送する伝送線路の途中に共振回
路を挿入することにより、フィルタを構成することがで
きる。同軸線路の中に阻止したい電波の電気長（管内波
長）の１／４　（０．２５λ）の長さにチョーク構造を
形成させると、その電波は透過できなくなる。これは、
チョークの開放端からチョーク部を見たインピーダンス
は、その位置が短絡面より１／４λの距髄にあるので、
その電波に対Ｌ２ては無限人となるため、同軸部のチョ
ーク開放端位置から負荷側をみたインピーダンスが無視
できるようになり、負荷側にかかる電圧が零になるため
である。

このことは、理想的な同軸線路内のチョーク構造をにつ
いてのことであるが、一般的には、インピーダンスがそ
の電波に対して最大，または極大になるような共振空胴
（共振回路）をマグネトロンの出力部に付設することが
、不要電波の漏洩防止効果を得るために重要である。

したがって、マグネトロンの出力部のように、アンテナ
リードに対する出力側封止筒状部材の径が６〜８倍もあ
る場合は、チョークの円筒部の長さは、阻止したい電波
の電気長の１／４よりも短くする必要がある。これは、
チョーク開放端部と近接する金属部分の間の容量を考慮
しなければならないため、チョーク部の共振点がずれる
からである。

すなわち、特定の周波数に共振する複数の共振空胴を、
特定周波数の略４分の１波長のピッチ（特定周波数の０
．２〜０．３波長のピッチ）で該アンテナリードの軸方
向に配列することにより、複数の共振空洞の抑止効果が
加算される（このような状況では、共振空胴は同軸モー
ド．すなわちＴＥＭモードではなく、ラジアルモード、
ＴＥｌｌモード．ＴＥｚ＋モード，ＴＭｏ．モード等の
共振空胴であってよい）。これ等の共振空胴は、それぞ
れのモードで、その管内波長，特性インピーダンスが異
なるために、ＴＥＭモードの管内波長の１／４の長さの
円筒部を持つチョーク構造はＴＥＭモード以外のモード
では意味をなさな《なる。

一見、ＴＥＭモードと同様な共振空胴でも、共振空洞の
最外径が大きい場合は、実際の共振空胴内の電界／磁界
分布は変化しており、いわゆるラジアルモードの共振空
胴になっている。

ラジアルモードの共振空胴では、該空胴の直径方向の寸
法が誘導性を持つので、共振周波数に影響を与える。

ラジアルモードの共振器の場合の共振空胴の中心軸方向
の寸法と共振周波数の関係を実験により求めた結果を以
下に説明する。

第９図は共振空胴効果を実験した同軸管治具の断面図で
あって、９００は同軸管の外導体、９０１は同軸管の内
導体（中心導体）　　、９０２は共振空胴を形成する断
面が１７字状の回転円筒体、９０３は回転円筒体９０２
の開放端を塞ぐように配置された円板である。

なお、回転円筒体９０２，円板９０３には、中心導体９
０１が貫通する穴があけられている。

この構成において、Ｑが共振空洞になる。

第１０図は第９図における共振空胴Ｑの中心軸方向の寸
法Ｌ，Ｈをパラメータとしたときの共振周波数の特性図
であって、横軸に寸法ｆ，（ｖａ）を、縦軸に共振周波
数（　Ｇ　ｈ　）をとっている。

第９図，第１０図において、共振空胴の軸方向の寸法は
、特定な周波数，たとえばマグネトロンの第５高調波に
共振する条件でも広い範囲で選択が可能であることがわ
かる。

Ｌ寸法が同じでも、寸法Ｈを変えることにより、共振周
波数も大きく変えることもできるご点がわかる。しかし
、Ｈをあまり小さくすることは、この寸法の少しの寸法
の変動に対する共振周波数の変化が大きくなるので、不
適である。

共振周波数において最大の抑止効果を持つが、この周波
数の近傍でも充分な効果が得られることも確認された。

なお、第１０図に示したデータは、第９図のように、回
転円筒体９０２の内径に対し、円板９０３の内径を小さ
くしても．また大きくしても、同様の結果が得られ、抑
止効果があることが確認された。

また、第９図の寸法ｄ２を変化させても、共振周波数が
変化するこ点は上記説明からも容易ｔこ推定できる。

さらに、第９図の寸法Ｈを一定にして、それぞれの共振
空胴を特定のそれぞれの不要電波に共振周波数を合わせ
る場合には、同図の寸法Ｋを共振周波数の０．２〜０，
３波長にとると、相い隣る共振空胴の開口部から、当該
共振空胴をみたときのインピーダンスが非常に小さくな
っているので、相い隣る共振空胴の影Ｖを受けにくくな
り、それぞれの共振空胴の効果が損なわれない。

第１０図における、寸法Ｈ−５０〜ｃｄの意味は、Ｈ−
５０においても実質的には第９図の円板９０３が無い場
合と等価であるということである。

伝送線路」二での共振空胴の開口部のインピーダンスの
絶対値は、共振周波数では最大もしくは極大になってい
る。この開口部のある伝送線路上から負荷をみたインピ
ーダンスは、伝送線路の特性インピーダンスと仮定する
と、この伝送路上でのインピーダンスは上記共振空胴の
インピーダンスと−ト記特性インピーダンスの和として
与えられる。

特性インピーダンスは、通常５０−１３０Ω程度であり
、共振空胴のインピーダンスの方が志かに大きな値を示
す。したがって、上記インピーダンスの和も大きな値と
なる。

上記共振空胴の最大もしくは極大の場所から、共振周波
数の略１／４波長離れた点で、共振空胴の方向をみたイ
ンピーダンスの絶対値は略雰となり、これから１／４波
長離れた点にもう一つの同じ共振周波数の共振空胴をお
くと、この開口部のインピーダンスの絶対値は最大もし
くは極大（理論的には、無限大）となるため、負荷への
透過電力はさらに小さくなる。

以下、共振空胴が３個以上の場合も、同様に解析でき、
さらに遇過電力を小さくすることができる。

上記ピッチの裕度については、共振空胴の特定周波数と
のマッチングの精度を３％としたときには、そのピッチ
を特定周波数の波長の０．２〜０．３波長に設定すれば
、概略１　５ｄＢ以上の減衰がみこまれるので、実用可
能な範囲である。

また、陰極を陽極に固定する際の組立を容易にする目的
にたいしては、共振空胴ブロックの一部を出力側の封止
部材より出力端子の絶縁物側に突出させた構成とするこ
とにより、該目的を達成できる。

共振空胴ブロックは、同心状の回転円筒体で構成されて
おり、それぞれの共振空胴は、異なる特定の不要雑音の
周波数に共振するように設定されており、また、不要雑
音の１７ベルによっては、２個以上の共振空胴を一つの
特定不要雑音周波数に共振するように設定される。

さらに、アンテナリードの曲げ部と共振空胴ブロ・ンク
との位置関係は、少なくとも共振空胴ブロック内の共振
空胴の開放端より磁極に近い側に上記アンテナリードの
曲げ部が位置するようにするものである。

これにより、アンテナリードの整形工程を必要としない
ので、量産性が低下することはない。

なお、共振空胴ブロックを出力側封止部材に固定するつ
ばの部分と共振空胴ブロックの外側との間にできる共振
空胴も、特定周波数に共振点を合わせることにより、不
要雑音を抑止できる。

したがって、出力側封止部材の形状を大きくさせること
なく、出力構造部分内に共振空胴ブロックを設置可能と
なる。

〔作用〕

共振空胴ブロックの一部を出力側の封止部祠より出力絶
縁物側に突出させたため、共振空胴ブロックをアンテナ
リードの曲げ部を磁極側に持ってくることなく、アンテ
ナリードの直線部にほぼ同軸状に配置できるので、出力
側封止部材の形状を大きくすることなくアンテナリード
の溶断等の発生がなくなる。

また、共振空胴ブロックは、それぞれ特定の周波数に共
振し、その伝播を抑止するので、雑音の放射を防止でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明によるマグネトロンの第一実施例を説明
する要部断面図であって、１は陽極円筒、２はベイン、
３は永久磁石（図示せず）により管軸方向に磁界を収束
形成させるための磁極、４と５は出力側封止筒状部材、
６はーっのベインに接続されて図示しない陽極空胴に発
生したマイクロ波エネルギーを出力端子（アンテナ）に
導くアンテナリードで、６ａの部分で管軸方向に曲げら
れ、出力端子の先端６ｂまで直線状になっている。７は
セラミックス等で作られた絶縁性のドーム（出力側絶縁
物）で、出力側封止部材４．５と気密封止されている。

８は共振空胴を形成させるキャップ状金属部材で、低部
にはアンテナが貫通する穴があけられている．９と１０
は共振空胴を形成す，る別のハット状金属部材で、つば
の先端でキャップ状金属部材８に固着されている。ハッ
ト状金属部材９０円筒部に先端はキャップ状金属部材８
の低部に対向して配置され、ハット・状金属部材１０の
円筒部の先端はハット状金属部材９のっぽの方向に対向
している。

ここでは、共振空胴がＱｌ　，　Ｑｚ　，Ｑｌの三個形
成されている。このうち、Ｑ２　，Ｑ３が同じ特定の周
波数に共振するように、ハット状金属部材９，ｌＯの円
筒部の長さが調整されている。

キャップ状金属部材８とハット状金属部材９，１００厚
さをＯ、５１曹とし、図示の各寸法を、ｄ一　９　腸ｓ
，　　　ｄ　　ｚ　　＝１９　ｎ，　　　ｇ＋　　　＝
２．５　　　奮農＋ｇｚ＝２−Ｏ■ｌとした場合は、共
振空胴Ｑ２の共振点は約１２．２５ＧＩｌｚとなり、電
子レンジに使用されるマグネトロンの基本波の第５高調
波にほぼ一致した。また、ｇ　ｒ　＝３．０　ｍｌｌ，
　　ｇ　２　＝３．５　ｔｍとした場合にも、約１２．
２５　ＧＨｚで共振空胴Ｑ２が共振した。

さらに、ｇｒ　＝３．Ｏ璽胞，ｇｚ　”’３．０璽鳳で
は、約１２ＧＨｚで共振した。

また、ハット状金属部材１０の内径を１１．５ｍｍ（　
＝ｄ　＋），　　ｇ　＋　＝３．０鶴としたときは、ｇ
ｚ　＝２．０　＋ｎで共振空胴Ｑ２の共振周波数が約１
２ＧＩｌｚにとなった。

共振空胴Ｑ，の共振周波数と、キャップ状金属部材８と
ハット状金属部材９，ＩＯの各寸法の関係も、上記と同
じ結果になることは、容易に推定できる。

上記のように、空胴共振器のアンテナ軸方向の寸法，す
なわち（ｇＩ　＋ｇｔ）または（ｇｓ＋ｇ４）は自由に
コントロールでき、同様に、その共振周波数も自由にコ
ントロールできる。

したがって、複数個の共振空胴を特定周波数の０．２〜
０．３波長の範囲のピッチで配置することも容易である
。たとえば、上記したｇ１−２．５ｌ鱒＋　　ｇｚ　＝
２．０ｌｌｌの場合は、（ｇ＋　　”ｇｚ　）　一４．
５龍であるが、この場合は、たとえばハット状金属部材
９のつば部の板厚を０．５龍から１．５　ａｍとするこ
とにより、共振空胴のピッチを調整することもできる。

以上の説明では、空胴Ｑ，，Ｑ．の形状を同じものとし
たが、共振周波数が特定周波数の近傍にそれぞれあれば
、寸法上の相違があっても良好な結果が得られる。たと
えば空胴Ｑ２はｄ１＝９ｍｍ，ｇｚ　＝　３−．　　０
層諺，ｇａ　＝３．５ｍ層とすると、ビ゛ンチｐは、ｐ
　＝　Ｃｇｔ　／　２　＋　ｇｚ　　＋　ｇａ　／２）
　　＝５．７５鰭となり、良好な結果が得られた。この
場合は、２つの共振点がわずかに異なるため、広い周波
数範囲にわたって大きな抑止効果が得られる。

共振周波数を特定周波数の近傍に設定するものにおいて
は、複数の共振空胴の少なくとも一つの共振周波数を、
上記特定周波数より略０〜５％高い周波数に設定し、他
の共振空洞の少なくとも一つの共振周波数を、上記特定
周波数より略０〜５％低い周波数に設定して、特定周波
数に対して周波数の高い側と低い側とに共振点をずらす
ことで特定周波数の不要電波の放射を広い範囲で抑止で
きる。

また、アンテナリード６の曲げ部分６ａは、共振空胴ブ
ロック内の共振空胴よりも磁極側にあり、共振空胴のア
ンテナリードへの異常接近は起こらないので、マイクロ
波スパーク等の発生を回避し、アンテナリードの溶断等
を避けることができる。

さらに、共振空胴ブロックの先端は、絶縁物の中にその
一部分が入っている為、ア゛ンテナリードに大きなマイ
クロ波電力が伝送されても、該絶縁物と出力側封止部材
との恨蝋による接続点，およびその近傍の絶縁物が、そ
のマイクロ波の電界集中から保護されるので、絶縁物の
クラツク発生を防ぐことができると共に、共振空胴ブロ
ックを出力構造部に入れることにより、実質的なマイク
ロ波のパスが変化し、出力結合度が増加するので、動作
点が変化し、整合出力が増加する。

逆に、共振空胴ブロックのないマグネトロンと同じマイ
クロ波性能を持たせるようにするには、アンテナの先端
迄の距離（アンテナの高さ）を小さくすればよい。した
がって、マグネトロンの出力部構造を小形化でき、構成
材料の節約が可能となる。

また、マグネトロンを導波管に取りつけた場合、アンテ
ナの先端と対向する導波管との距離が大きくなるので、
上記したようなマイクロ波スパーク等の異常現象の発生
を防止できる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す要部断面図であっ
て、第１図と同一部分には同一符号を付してある。同図
は、出力側封止部材４を２分割した４ａ，４ｂとし、出
力側封止筒状部材５と共に出力側封止部を３分割した構
造で共振空胴を構成したものである。

このような構造においても、ｐ−（ｇｚ／２＋ｇ３＋ｇ
４／２）を特定周波数の０．２〜０．３波長とすること
により抑止効果を得ることができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す要部断面図であっ
て、キャップ状金属部材８には底部がなくハット状金属
部材９の円筒部の長さ，すなわちｇ，は、ｇ３＝４ｍｍ
で、ｄｌ＝９．０龍，　　ｄ，　＝１９鰭の場合は、空
胴Ｑ，は約１２．５Ｇｔｌｚに共振点を持ち、共振空胴
ブロックの空胴Ｑ，の開口部はアンテナ軸方向にある。

また、ｇｚ　＝４．１　ｍ，ｄｌ−９．０ｍ，ａｘ　＝
１９鰭の場合も、空胴Ｑ，の共振点は約１２．５ＧＨｚ
になる。したがって、キャップ状金属部材８は必ずしも
底部が必要ではない。このときは、８３寸法は長くなる
。

この実施例でも、第１図の構成と同様の効果が得られる
。

第４図は本発明の第４の実施例を示す要部断面図であっ
て、アンテナリード６に共振空胴を取り付けた例である
。

同図においては、共振空洞Ｑ　ｚ　，　Ｑ　３が一つの
特定の周波数の近傍に共振点を持つ。

この構成でも上記と同様な効果が得られる。

第５図は本発明の第５の実施例を示す要部断面図であっ
て、第１図におけるキャップ状金属部材８ハット状金属
部材９，１０とを、同一の部品で構成したものであり、
同一部品を積み重ねる簡単な工程で、第１図と同様な効
果を安価で達成できる。

第６図は本発明の第６の実施例を示す要部断面図であっ
て、共振空胴を円筒部のない円板８０．８１で構成した
ものである。

この構成においても、−Ｊ二記と同様に、共振空胴ＱＩ
，Ｑｔ　，Ｑ３を特定周波数に対して０．２〜０．３波
長のピッチで配置することにより、所期の効果をえる“
ことができる。

第７図は本発明の第７の実施例を示す要部断面図であっ
て、第２図とは、共振空胴を構成するキャップ状金属部
月８，ハット状金属部材９．　１０の形状が異なり、出
力側筒状部材５とキャップ状金属部材８で空胴Ｑ４を形
成したものである。

第８図は本発明の第８の実施例を示す要部断面図であっ
て、ハット状金属部材は二つの部材９”９”から構成さ
れ、キャップ状金属部材８とハット状金属部材９゜で空
胴Ｑ４を横成Ｌ２たもので、空胴Ｑ，と空胴Ｑ４とは、
共にアンテナ軸方向に並んで向いた構造としたものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、一つのある特定
の周波数（例えば、第５高調波，モーデイング周波数，
サイドバンド周波数，など）の近傍に共振点を持つ複数
の共振空胴があった場合に、その共振空胴の開放端まで
のピッチを、」二記特定の周波数の０．２〜０．３波長
に設定することで、それぞれの雑音抑止効果が加算され
て大きな雑音抑止効果を得ることができる。

また、複数個の共振空胴の共振点を、抑止したい特定の
周波数の高低側に設定することにより、該特定の周波数
をより広い周波数帯域でカバーし、特定の不要電波の放
射のスベクトラ１、が広がっているような場合にも、適
用できる。

また、アンテナリードの成形が容易で、コンパクトな出
力部構造であり、またマイクロ波スパークの発生が防止
でき、信φ■性の高いマグネトロンを安価に製造できる
等、前記従来技術の問題を解決した優れた機能のマグネ
トロンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマグネ［・ロンの第−実施例を説
明する要部断面図、第２図は本発明の第２の実施例を示
す要部断面図、第３図は本発明の第３の実施例を示す要
部断面図、第４図シま本発明の第４の実施例を示す要部
断面図、第５図は本発明の第５の実施例を示す要部断面
図、第６図は本発明の第６の実施例を示す要部断面図、
第７図は本発明の第７の実施例を示す要部断面図、第｝
３図は本発明の第８の実施例を示す要部断面図、第９図
は共振空胴効果を実験した同軸管治具の断面図、第１０
図は第９図における共振空胴Ｑの中心軸方向の寸法Ｌ，
！｛をパラメータとしたときの共振周波数の特性図であ
る。 １・・・・陽極円筒、２・・・・ヘイン、３・・・・管
軸方向に磁界を収束形成させるための磁極、４、５・・
・・出力側封止筒状部材、６・・・・アンテナリード、
６ａ・・・・曲げ部、６ｂ先端部、 ・絶縁性ドーム、 ・・キ ヤップ状金属部材、 ９， １０・ ・ハット状金属 部材。 第２図 ｔａＩ図 第３図 ｊｌＪ図 第６３！ｌ １！５図 第７区 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陽極円筒の軸方向一端に、出力側封止部材と、この
   出力側封止部材を気密封止する出力絶縁物を備え、上記
   出力側封止部材と出力側絶縁物とで形成される出力部の
   内部に、軸方向に延在するアンテナリードを有するマグ
   ネトロンにおいて、上記アンテナリードの上記出力部内
   の周囲に、上記アンテナリードの軸に対して回転対称形
   状を有する特定周波数に共振する１または複数個の共振
   空胴を持つ共振空胴ブロックを設け、上記共振空胴ブロ
   ックの少なくとも一部を上記出力側封止部材から上記出
   力側絶縁物側に突出させて配置したことを特徴とするマ
   グネトロン。 ２、請求項１において、複数個設ける前記共振空胴は、
   前記特定周波数の波長に対し０．２〜０．３波長のピッ
   チで前記アンテナリードの軸方向に配置したことを特徴
   とするマグネトロン。 ３、請求項２において、前記複数個の共振空胴は、その
   共振周波数が前記特定周波数の波長の略０〜５％高い周
   波数に設定された少なくとも一つの共振空胴と、その共
   振周波数が前記特定周波数の波長の略０〜５％低い周波
   数に設定された少なくとも一つの共振空胴とから構成さ
   れたことを特徴とするマグネトロン。