JPH056738A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】（π−１）モード発振時の電波が、ＣＡＴＶ衛
星放送等の微弱電波利用機器に対して妨害を与えないよ
うにしたマグネトロンを提供することにある。 【構成】マグネトロンの陽極のベインの、正常発振時に
同一位相となる部分を電気的に短絡接続するストラップ
の平均径を１４．８〜１７．４ｍｍにして、（π−１）
モード発振時の周波数を３．３５８〜３．６ＧＨｚ又は
４．２〜４．５ＧＨｚに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジ等のマイク
ロ波応用機器に利用される２．４５ＧＨｚ帯連続波マグ
ネトロンから、例えば、その機器に電源を入れた直後な
ど、陽極には十分高い電圧が印加されていながら、陰極
は未だ温度上昇中で定常状態に達しておらず、電子放出
量が不十分な状態で生じ易い、所謂（π−１）モード異
常発振状態での不要電波放射を特定周波数帯に設定する
ことにより、他の微弱電波を利用する高感度通信機器な
どへの妨害を防止したマグネトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】２．４５ＧＨｚ帯連続波マグネトロン
は、正常モード即ちπモードでの発振周波数がＩＳＭバ
ンド（工業、科学、医療用バンド）である２．４５ＧＨ
ｚ帯に入るように設計されている。この正常モードの発
振については理論的に充分解明されているが、其の高調
波周波数が発生することは免れず、高調波周波数の不要
波が放射されないように従来からマグネトロンのマイク
ロ波出力部に、例えば第２高調波や第５高調波に対する
チョークを設けることが行なわれていた（例えば実開昭
５４−１２５５６４号公報参照）。しかし、例えば、そ
の機器に電源を入れた直後など、マグネトロンの陽極に
は十分高い電圧が印加されていながら、陰極温度は未だ
上昇中で電子放出量が不十分な状態で生じ易い所謂（π
−１）モード異常発振状態（ベインの枚数すなわち空洞
共振器数をＮとするとき、隣接空洞共振器が互いに逆位
相で共振している所謂πモード即ち正常モードは第Ｎ／
２モードであって、所謂（π−１）モードは第（Ｎ／
２）−１モードを指す）での発振周波数には、大電力で
パルス発振させるような用途（例えばパルスレーダ）に
対する場合を除いては、特別な配慮は払われていなかっ
た。電子レンジなどに広く使用されている連続波マグネ
トロンの（π−１）モードの発振周波数は通常４ＧＨｚ
帯にあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年通信技術の飛躍的
進歩に伴い、通信衛星を利用した各種のサービスが急速
に用途を広めつつある。これ等の衛星を利用したシステ
ムでは、地上から衛星への送信は大電力で行なうので妨
害を受けることはないが、衛星からの電波を地上で受信
する場合は、信号電波が微弱なので妨害を受け易い。所
謂通信の場合にはノイズに対する保護措置として例えば
欠落情報補正のための冗長符号を付加するなど種々の対
策を行なっているが、近年、米国などで普及し始めたケ
ーブルの代りに衛星を利用したＴＶ有料放送の場合は、
元来ＴＶ信号に含まれる情報量が多いので、周波数帯域
圧縮のための工夫は要請されても冗長符合付加などは到
底実用することはできない。即ち、衛星ＴＶ放送は、他
の通信に比較してノイズに弱い性格を持っている。これ
に対して、３．６〜４．２ＧＨｚや４．５〜４．８ＧＨ
ｚは衛星から地上への信号周波数帯であり、また、４．
８〜５．０ＧＨｚは天体観測用の周波数帯であって、ど
ちらも微弱電波を利用した施設であるから、若し、これ
らの施設の近くでマグネトロンが異常発振すれば妨害の
原因になる可能性がある。米国では３．７〜４．２ＧＨ
ｚ帯が、ＣＡＴＶ用の（衛星）ＴＶ放送に利用されてい
るが、ＣＡＴＶ用アンテナの設置条件によっては、最悪
の場合、上記モーディング発振状態での４．２ＧＨｚの
放射電波がＣＡＴＶ受信機に妨害を与える可能性があっ
た。

【０００４】従来の電子レンジ用などのマグネトロン
は、用途上、連続的使用を目的としており、不要波に関
する規制も定常状態に対するものが主であって、電子レ
ンジのスィッチ投入後の短時間に発生するかもしれない
モーディング（πモードでない異常発振状態）周波数の
不要波放射に対しては特別な処置は行なわれていなかっ
た。

【０００５】本発明は、電子レンジ等に使用した場合
に、上記のような衛星からの微弱電波を利用したＣＡＴ
Ｖ放送などに妨害を与える恐れがないようにしたマグネ
トロンを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】多空洞共振器を形成させ
た陽極構造のマグネトロンでは、陰極フィラメントから
の電子放出量が正常モード即ちπモードを維持するのに
充分でなければ、モーディング（異常発振）は少なくと
も過渡的には必然的に発生する。例えば、フィラメント
が正常モードで発振するのに充分な量の電子を放出でき
る温度に達していないのに陽極電圧が印加されたとき、
あるいは、長時間動作させてフィラメントからの電子放
出量が低下して正常モードが維持できなくなったとき
（いわゆる寿命末期）には、モーディングが発生する。
モーディング状態では、（π−１）モードの周波数のエ
ネルギーが大きいので、前述のように、その周波数がＣ
ＡＴＶの衛星放送周波数帯に一致し、かつ衛星と受信ア
ンテナを結ぶ線上に電子レンジが配置されており、か
つ、其のマグネトロンにモーディングが発生した最悪の
場合に、ＣＡＴＶ受信が妨害される可能性が大きい。

【０００７】本発明では、マグネトロンがモーディング
状態になった時に発生させる電波の中で最もエネルギー
の大きい、従って其の周波数帯を割当てられている微弱
電波利用機器にとって最も迷惑になる（π−１）モード
での発振周波数を、衛星放送（ＣＡＴＶ）周波数帯と天
体観測用周波数帯とを外した３．３５８〜３．６ＧＨｚ
又は４．２〜４．５ＧＨｚに設定することにより、たと
えマグネトロンにモーディングが発生したとしても、前
記微弱電波利用の電波機器に妨害を与えないようにし
た。

【０００８】本発明者は実験の結果、空洞共振器のベイ
ンの特定位置を順次交互に電気的に短絡してπモード発
振を助長するようにしたストラップの平均径を、ある特
定範囲に設定することによって、（π−１）モードでの
異常発振周波数を上記特定の周波数帯域に設定できるこ
とを見出したのである。すなわち、現在、多空洞共振器
群構造の陽極を備えたマグネトロンとして最も一般的に
製造されている１０または１２空洞（１０又は１２枚の
ベイン）の場合には、直径の大きい外ストラップの内径
と外径、直径の小さい内ストラップの内径と外径のすべ
ての総和を求めて４で割った平均ストラップ径を、１
４．８〜１７．４ｍｍとすることにより（π−１）モー
ドでの発振周波数を所望の特定周波数帯域に追い込める
ことを発見したのである。

【０００９】

【作用】マグネトロンの動作については、正常モード即
ちπモード発振については詳細に解明され、また理論的
にも完成されているが、（π−１）モードに代表される
モーディングについては、たとえばモーディング周波数
については、理論的な解明はまだ充分なされていない。

【００１０】従って、本発明者は、正常モードでの発振
周波数を２．４５±０．０５ＧＨｚのＩＳＭバンドに設
定し、かつ（π−１）モードにおける発振周波数を３．
６ＧＨｚ以下の３．３５８〜３．６ＧＨｚ、又は４．２
ＧＨｚ以上の４．２〜４．５ＧＨｚに設定して、上記米
国で普及しているケーブルの代りに衛星を利用したＴＶ
有料放送の周波数帯域を避けるようにするために、系統
的に試作、実験を行ない、その結果から課題解決の手段
を見出した。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面により更に詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例に用いた陽極の管軸を含む
断面による断面図、図２は同陽極の下面図である。図
中、１は陽極（全体）、２は陽極円筒、３はベイン、４
は（上）外ストラップ、５は（上）内ストラップ、６は
（下）外ストラップ、７は（下）内ストラップで、４と
６、５と７にはそれぞれ同じものを用いている。１０枚
のベイン３が放射状に陽極円筒２に固着されている。陽
極円筒２に固着されたベイン３の上側の端面には、スト
ラップ４、５を収容するストラップ溝３ｂが、ベイン３
の下側の端面には、ストラップ６、７を収容するストラ
ップ溝３ｃが設けられている。同じベイン３で、上側の
ストラップ溝３ｂ内で内ストラップ５に固着接続されて
いる場合には、下側のストラップ溝３ｃ内では、外スト
ラップ６に固着接続され、前記ベインに隣接するベイン
３では、上側ストラップ溝３ｂ内で外ストラップ４に接
続され、下側ストラップ溝３ｃ内では、内ストラップ７
に接続されている。

【００１２】ここで陽極円筒径をＡ、ベイン先端３ａで
の径をＦ、ベイン３の厚さをＷ、ベインの高さをＧ、内
ストラップの内外径を夫々Ｅ、Ｄ、外ストラップの内外
径を夫々Ｃ、Ｄとする。各種の試作を行ない（π−１）
モードでの発振周波数を調査したが、その一例を次に述
べる。

【００１３】Ａ＝３５．１ｍｍ、Ｆ＝８．９ｍｍ、Ｇ＝
９．８ｍｍ、Ｗ＝２ｍｍ、Ｂ＝１８．５ｍｍ、Ｃ＝１
７．３ｍｍ、Ｄ＝１５．４ｍｍ、Ｅ＝１３．４ｍｍと
し、ベイン３のストラップ溝３ｂ、３ｃは正常モード
（πモード）の発振周波数が２．４５ＧＨｚになるよう
に決められた。この場合の（π−１）モードでの発振周
波数は４．４２ＧＨｚとなった。また、このときの平均
ストラップ径＝１／４・（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）＝１６．１
５ｍｍである。

【００１４】各種実験を行なって平均ストラップ径とモ
ーディング周波数との関係を調査したところ、平均スト
ラップ径が１５．５〜１７．４ｍｍのときに、（π−
１）モードの周波数が４．２〜４．５ＧＨｚとなった。

【００１５】図３は本発明の他の実施例の陽極１の平面
図を示すが、上記実施例の場合との相違点はベインの枚
数が１２枚になっていることである。Ａ＝３８．６ｍ
ｍ、Ｆ＝１０．０ｍｍ、Ｇ＝１０．０ｍｍ、Ｗ＝２ｍ
ｍ、Ｂ＝１７．９ｍｍ、Ｃ＝１６．７２ｍｍ、Ｄ＝１
５．１５ｍｍ、Ｅ＝１３．９ｍｍとしたとき、（π−
１）モードの周波数は４．２９ＧＨｚとなった。このと
きの平均ストラップ径は１５．９２ｍｍであった。この
１２枚ベインの陽極について、ストラップ径を各種変更
して平均ストラップ径と（π−１）モード周波数との関
係を調査したところ、平均ストラップ径が、１４．８〜
１７．４ｍｍのとき、（π−１）モードの周波数が４．
２〜４．５ＧＨｚとなった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来構造と同じ部品点数のまま、単にストラップの径を特
定の値に設定するだけで、（π−１）モードの周波数を
移動させることができ、その周波数を既述の微弱電波利
用周波数帯を避けた範囲すなわち４．２〜４．５ＧＨｚ
に調整することが可能になって、原価上昇を伴わずに電
波障害を防止できるマグネトロンが得られ、このマグネ
トロンを搭載した電子レンジは、特別に電波障害防止装
置を付加することなく、安んじて米国で使用できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベイン１０枚を有する実施例に用いた
陽極の管軸を含む断面による断面図である。

【図２】同陽極の下面図である。

【図３】本発明のベイン１２枚を有する実施例に用いた
陽極の平面図である。

【符号の説明】

２…陽極円筒、 ３…ベイン、 ３ｂ…上側のストラッ
プ溝、 ３ｃ…下側のストラップ溝、 ４…上側の外ス
トラップ、 ５…上側の内ストラップ、 ６…下側の外
ストラップ、 ７…下側の内ストラップ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正常発振モード即ちπモードでの発振周波
   数が２．４５ＧＨｚのＩＳＭ帯のマグネトロンにおい
   て、所謂（π−１）モードで異常発振する際の発振周波
   数を、３．３５８〜３．６ＧＨｚ又は４．２〜４．５Ｇ
   Ｈｚに設定したことを特徴とするマグネトロン。
2. 【請求項２】陽極円筒内周から管軸に向けて突出させた
   偶数枚のベインによって形成された偶数の空洞共振器
   の、πモード発振状態で同一位相となるべき部位を電気
   的に短絡する内外ストラップそれぞれの内径、外径の総
   和を採って４で割った平均ストラップ径の値を、１４．
   ８〜１７．４ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載
   のマグネトロン。