JPH03241901A

JPH03241901A - 多出力型ブラゾフアンテナ

Info

Publication number: JPH03241901A
Application number: JP2039179A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sakamoto; 坂本　慶司; Yukio Okazaki; 岡崎　行男
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-10-29
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPH07105641B2

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）この発明はミリ波、サブミリ波帯アンテナに関するもの
であり、さらに詳しくは導波管内の電磁波を複数のビー
ム状電磁波として空間に放射することのできる多出力型
ブラゾフアンテナに関するものである。

（従来の技術）円形導波管モードの一種である回廊モード（１４ｈｉｓ
ｐｅｒｉｎｇ　Ｇａ１ｌｅｒｙモード〉は、導波管内を
進行する電磁波の１つの形態であり、たとえば第１図に
示した通り、その電界分布が管壁付近にしか存在しない
モードであって、第２図（ａ）（ｂ）の側面図および正
面図に概念的に示したように導波管壁で反射を繰り返し
ながら管壁にそって螺旋状に進む平面波の集まりである
と考えることができる。この回廊モードは、長パルス、
大電力のミリ波、サブミリ波用ジャイロトンの発振モー
ドとしても適しており、その特性を生かしての実用化の
ための研究開発が積極的に進められてもいる。

しかしながら、この回廊モードは大電力の発振用として
は適するものの、伝送損失が大きく高周波電力の長距離
伝送に用いるには有効でない、このため、回廊モードを
伝送損失の小さいＨＥ１１モードや準光学伝送に適した
ガウス型ビームモードに変換することが必要となる。

そこで、この変換を実現するために、プラゾフ変換器と
よばれる回廊モードを空間伝送用電磁波ビームへ変換す
ることのできるアンテナが提案されてきている。このよ
うなプラゾフアンテナと反封板との組合わせを例示した
ものが第３図（ａ）（ｂ）の側面図と正面図である。グ
ラシフアンテナ（１）と反射板（２）とによって電磁波
ビーム（３）が放射される。この第３図（ａ）（ｂ）は
、導波管の管壁をある一定の角度で１周分カットしｆＳ
状態を示したものであり、螺旋状に進んできたｔ磁波が
、管軸方向にカットされた直線の切り欠き（Ａ）−（Ｂ
）から放射される状態を示している。これを反射板で反
射させ準光学伝送用電磁波ビームに整形している。

また、ジャイロトロンに適用する場合には、たとえば第
４図に例示したように共振器（３）内で発振した回廊モ
ードの電磁波をグラシフアンテナ（４）で放出し、１個
、あるいは複数個の反射板（５）でビーム状電磁波（ガ
ウス型ビーム）（６）に整形した後、真空封じ用セラミ
ック出力窓（７）を通して外部へ放射する。ジャイロト
ロンには、超電動コイル用クライオスタット（８）、コ
レクタ（９）等を配置している。カソード（１ｏ）およ
びアノード（１１）より電子ビーム（１２）が放出され
る。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来のジャイロトロンにおい
ては、１つの発振器から２つ以上の出力を得ることは、
大出力ミリ波、サブミリ波の場合にはモード変換損失、
放電などの問題のため難しかった。また、これまでのジ
ャイロトロンにおいては、出力は全て１個の真空封じ用
セラミック出力窓（７）をとおして外部へ放射されるよ
うに設計されているが、この窓（７）での高周波の誘電
損失にともなう発熱が非常に大きく、ジャイロトロンの
長パルス、大出力化が大きく制限されていた。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来のグラシフアンテナとこれを用いたジャイロ
トロンの欠点を解消するために、導波管内電磁波を複数
のビーム状電磁波として空間に放射することのできるミ
リ波、サブミリ波帯の多出力型グラシフアンテナを提供
することを目的としている。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の課題を解決するものとして、ミリ波
、サブミリ波帯における円形導波管に複数個の回廊モー
ドのビーム状電磁波を放射する複数の軸平行および軸対
称の切り欠き部を設けてなることを特徴とする多出力型
グラシフアンテナを提供する。

（作　用）従来のグラシフアンテナは第３図に示したように軸平行
の放射用切り欠き（Ａ）−（Ｂ）を１個持つものであっ
たが、この発明においては、たとえば第５図に示したよ
うに電磁波放射用切り欠き（２０）を複数個設は出力を
分割する。

導波管内の回廊モードの電磁波は第２図に示した通り１
方向に壁面を反射するようにすすみ、放射用切り欠きを
こえたビームはそのまま外部へ放出される。この発明に
おいては、この際の切り欠きを軸対称にｎｍ存在させる
ことにより、電磁波の電力をｎ等分し、軸対称の放射パ
ターンをもって外部へ放出する。放出された電磁波は、
ｎｌの反射板でそれぞれビーム伝送用ガウス型ビームへ
変換し、出力窓を経て発振器外部へ導く。

（実施例）次に、この発明の実施例を図面に沿って説明する。

まず、第６図に示した従来の１出力型ブラゾフアンテナ
と、第７図に例示したこの発明の２出力型プラゾフアン
テナの展開図から明らかなように、高周波は、いずれの
場合も壁面にそって矢印の方向に進行する。ここで２軸
と高周波の進行方向のなす角度θ８は次の式で与えられ
る。

、−１ θ、＝ｓ＋ｎ　　　（ｋｃ／ｋ）ｋ＝２ｙｒ／λ、ｋｃ＝ｚ　１ｎ／ａここで、χ′Ｉｌｎはベッセル関数の導関数Ｊ′１ｌｎ
（χ＞＝０の０を除くｎ番目の根である。また、ａは導
波管の半径である。そこで、管軸に平行な切り欠きを周
方向に２つ設け、切り欠きの根元から高周波の進行方向
に平行に切り込みａａ’線とｂｂ’線をあわせることに
より第５図に示したようなグラシフアンテナを得ること
ができる。すなわち、第５図に示した２つの切り欠きく
２０）において２つの電磁波が放射される。さらに多出
力のアンテナを得ようとする場合にはｎ個の切り欠き（
２０）を軸平行および軸対称に周方向に設ければよい、
ｎ個の出力を得ることができる。

第８図（ａ）（ｂ）は２出力型ブラゾフアンテナをジャ
イロトロンに適用して２出力型ジヤイロトロンを構成し
た場合の例を示している。プラゾフアンテナ（２１）で
分割された電磁波電力をそれぞれの整形用反射板（２２
）（２３）で反射した後、それぞれの真空封じ用セラミ
ック窓（２４）を通過させてジャイロトロン外部へと尋
＜。

この発明においては、たとえば、長方形の導電体板また
は誘電体板の一辺を複数個の鋸刃形状に切り欠き、上記
長方形の一辺に直交する他の２辺を接合して円形のパイ
プとした放射器を円形導波管にＦ＊　ｌ！　してアンテ
ナとすることができる。

（発明の効果）この発明によれば、ｎ個の電磁波ビームを得ることがで
き、ジャイロトロンからの出力を多分割できるため、ｎ
分割の場合真空封じ用セラミック出力窓はｎ個となり、
通過する高周波電力も１　／　ｎとなる。このため、出
力窓の熟負荷を大幅に軽減でき、大電力、長パルスジャ
イロトロンの実用化が可能となる。また、出力窓での冷
却システムも簡素となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、円形導波管内の回廊モードの電界分布を示し
た概念図である。第２図（ａ）（ｂ）は、回廊モードの
導波管内を進行する様子を概念図示した開面図と正面図
である。第３図（ａ）（ｂ）は、従来のブラゾフアンテナと反射
板とを示した側面図および正面図である。第４図は、従来の１出力のブラゾフアンテナをジャイロ
トロンに適用した例を示した断面図である。第５図は、この発明の実施例として２出力型のプラゾフ
アンテナを例示した側面図である。第６図は、従来の１出力型のプラゾフアンテナの展開図
であり、第７図は、この発明の２出力型のブラゾフアン
テナの展開図である。第８図（ａ）（ｂ）は、この発明
の実施例としての２出力型ブラゾフアンテナを用いたジ
ャイロトロンを示した平面図と正断面図である。ｌ・・・ブラゾフアンテナ２・・・反射板３・・・電磁波ビーム４・・・ブラゾフアンテナ５・・・反射板６・・・ビーム状電磁波７・・・真空封じ用セラミック出力窓８・・・超伝導コイル用クライオスタット９・・・コレ
クタ１０・・・カソード１１・・・アノード１２・・・電子ビーム２０・・・切り欠き２１・・・ブラゾフアンテナ２２．２３・・・整形用反射板２４・・・真空封じ用セラミック窓

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ミリ波、サブミリ波帯における円形導波管に複数
個の回廊モードのビーム状電磁波を放射する複数の軸平
行および軸対称の切り欠き部を設けてなることを特徴と
する多出力型ブラゾフアンテナ。