JPH0620617A - 進行波管 - Google Patents

進行波管

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JPH0620617A
JPH0620617A JP17952392A JP17952392A JPH0620617A JP H0620617 A JPH0620617 A JP H0620617A JP 17952392 A JP17952392 A JP 17952392A JP 17952392 A JP17952392 A JP 17952392A JP H0620617 A JPH0620617 A JP H0620617A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ピルボックス窓を備えた進行波管において、ゴ
ースト・モード周波数のRF入力信号が入力された場合
にピルボックス窓が破壊するのを防ぐ。 【構成】進行波管の入力側にゴースト・モード・フィル
タを挿入する。このゴースト・モード・フィルタは同軸
線路で構成され、主同軸線路に並列に同軸共振器を設け
ており、この同軸共振器の内導体は、一端を主同軸線路
の内導体に接続し、他端をゴースト・モード周波数の波
長の約2分の1の整数倍の位置で短絡終端したことを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導波管用窓を備えた進
行波管に関する。
【0002】
【従来の技術】進行波管のRF入力あるいは出力端子が
導波管である場合には、一般に管内を真空気密に封じる
とともに電磁波を低損失で通過させる導波管用窓を必要
とする。一般に最もよく用いられる導波管用窓はピルボ
ックス窓と呼ばれるもので、図7に示すように方形導波
管1の一部を円形導波管2にし、その円形導波管2の中
央に薄いセラミック円板3をろう付して気密に封じたも
のである。
【0003】この場合の伝搬モードは方形波導波管1で
TE10、円形導波管2でTE11である。円形導波管の長
さlは伝搬させる電磁波の管内波長の約2分1のであ
り、円形導波管の両端で生じる反射が合成されて打ち消
されることによりインピーダンス整合がとれて導波管用
窓として機能する。したがって、中心周波数で最も良く
整合がとれ、中心周波数から離れるにつれて次第に整合
がとれなくなる。
【0004】更に、このピルボックス窓には図8のイン
ピーダンス整合特性の代表例に示すように、ゴースト・
モードと呼ばれる共振モードが存在する。図8では周波
数5.3GHz,5.7GHz,6.85GHzおよび
7.3GHzにゴースト・モードがある。したがって、
使用可能帯域はゴースト・モードで制約され、図8の場
合、周波数5.7GHzから6.85GHzの間の1.
10GHzとなる。これは比帯域で約20%である。ピ
ルボックス窓の実際の設計においては、所要帯域内で整
合がとれ、かつゴースト・モードがないように各部の寸
法が決められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このピルボックス窓は
許容通過電力が大きいため、比較的出力の大きいマイク
ロ波管の出力窓としてよく用いられる。しかしながら、
ゴースト・モードの周波数において使用すると、ピルボ
ックス窓の中で共振し、その電磁波エネルギーが窓の中
にトラップされ、過大な発熱が生じる。通過電力が大き
い場合、この発熱によってセラミック円板に生じる熱応
力が破壊限界を越え、セラミック円板が破壊する恐れが
ある。特に進行波管の場合、増幅帯域が広く、規定の動
作帯域以外で使用しても相当の出力が出るので、偶然に
ゴースト・モードの周波数で使用した場合には、当然、
ピルボックス窓は破壊し気密封止が損なわれる。したが
って、進行波管の機能は全て喪失する。進行波管、特に
高出力の進行波管は高価であるので、経済性の観点から
このような事故を防止することが強く望まれている。
【0006】このような問題点を克服するための、従
来、進行波管の取扱いにおいて規定の動作周波数帯域以
外では絶対に動作させないという取扱い上の制約を当業
者が守るのはもちろんのこと、顧客にも守らせるように
してきた。しかしながら、取扱いの誤操作あるいは装置
の故障等により、誤ってゴースト・モード周波数が進行
波管に入力される場合のあり得ることは避けられない。
【0007】更に別の対策としては、ゴースト・モード
の無い、あるいは規定動作周波数帯域から実用上問題な
いところまでゴースト・モードを離したピルボックス窓
を作ることが考えられる。しかしながら、このためには
若干複雑な構造を必要とすると共に、許容通過電力が劣
るという欠点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の進行波管は、R
F入力端子が同軸窓で、RF出力端子がピルボックス窓
を備えた導波管である構造の進行波管管球を、基板とケ
ースカバーから成るケースの中に収納し、ケースカバー
に取付けた入力同軸コネクタと進行波管管球のRF入力
同軸窓とを同軸ケーブルで接続した構造の進行波管にお
いて、入力同軸コネクタとRF入力同軸窓との間にゴー
スト・モード・フィルタを挿入し、各々を同軸ケーブル
で接続したことを特徴としている。
【0009】そして、上記ゴースト・モード・フィルタ
は同軸線路で構成され、主同軸線路に並列に同軸共振器
を設けており、この同軸共振器の内導体は、一端を主同
軸線路の内導体に接続し、他端をピルボックス窓のゴー
スト・モード周波数の波長の約2分の1の整数倍の位置
で短絡終端したことを特徴としている。
【0010】また、上記ゴースト・モード・フィルタは
同軸線路で構成され、主同軸線路に並列に同軸共振器を
設けており、この同軸共振器の内導体は、一端を主同軸
線路の内導体に隙間を空けかつ近接して配置し、他端を
ピルボックス窓のゴースト・モード周波数の波長の約4
分の1の奇数倍の位置で短絡終端したことを特徴として
いる。
【0011】
【作用】このようなゴースト・モード・フィルタによっ
てRF入力信号のゴースト・モード周波数成分を十分に
減衰させることができる。したがって、ゴースト・モー
ド周波数の信号を入力した場合でも、進行波管管球には
十分に減衰した微小なレベルの信号として入るので、進
行波管の出力レベルも微小となり、ピルボックス窓が破
壊するようなことは生じない。
【0012】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の進行波管、特に周期永久
磁石集束、強制空冷形の進行波管を示しており、同図
(a)は外観斜視図,同図(b)はケースカバーの上部
を切欠いて上から見た図である。進行波管管球11は電
子銃12、周囲を周期磁界集束装置で囲われた遅波回路
13、コレクタ14、RF入力端子15、RF出力端子
16から構成されている。この管球はケース基板17の
上に遅波回路支持台18およびコレクタ支持板19によ
って支持・固定されている。ケースカバー20は全体を
覆っており、その外側に各電極に給電するリード線21
及びRF入出力端子22、16が引出されている。ケー
ス基板17には強制空冷のための冷却風の吸込み口2
3、ケースカバー20には吐出し口24が設けてある。
【0013】RF出力端子16は方形導波管フランジで
あり、この方形導波管の途中にピルボックス窓25が設
けられている。RF入力端子22は同軸コネクタであ
り、管球11の入力端子15は同軸気密窓であり、この
両者の間にゴースト・モード・フィルタ31を挿入し、
各々は同軸ケーブル26で接続している。このゴースト
・モード・フィルタ30はケース基板17の上に固定し
ている。
【0014】図2は本発明に用いるゴースト・モード・
フィルタの第1の実施例を示す図であり、同図(a)は
外観斜視図、同図(b)は断面図である。金属ブロック
32に主同軸線路33用の溝34およびこれに垂直方向
に同軸共振器35用の溝36を設け、各溝に内導体3
7,38を設けている。主同軸線路33の両端には入出
力端子として同軸コネクタ39を取付けている。同軸共
振器35用の内導体38は主同軸線路33の内導体37
に接続し、他端側は軸方向に摺動可能な金属部品40で
同軸線路を短絡終端している。金属板41は金属ブロッ
ク32に被せてネジ42で固定し、同軸外導体の一部を
構成している。金属板43は溝36を覆い隠すカバーで
ある。
【0015】このような構成において、進行波管に加え
られるRF入力信号は片方の同軸コネクタ39から入力
され、主同軸線路33を伝搬し、他方の同軸コネクタ3
9から出力され、進行波管管球11に入力される。本実
施例では主同軸線路33に並列に同軸共振器35を4個
設けている。この同軸共振器35は、同軸線路長mが信
号波の波長の約2分の1の整数倍になる周波数で共振
し、この中にRFエネルギーがトラップされるので、主
同軸線路33を伝搬するRF信号の周波数特性にはこの
共振周波数において図3に示すようにディップ44が生
じる。このディップ44の深さhおよび幅△fは同軸共
振器35の同軸線路特性インピーダンス、損失および主
同軸線路33と結合度に依存する。この共振周波数をピ
ルボックス窓のゴースト・モード周波数に一致させるこ
とにより、RF入力信号のこの周波数成分を減衰させる
ことができる。必要な周波数幅および減衰量は前記パラ
メータを適切に選ぶことによって得ることができる。減
衰量を大きくする方法の1つは、複数個の同軸共振器3
5の共振周波数を同一周波数に設定することである。
【0016】図4は本発明に用いるゴースト・モード・
フィルタの第2の実施例を示す断面図である。本実施例
ではディップ特性の深さを深くするために同軸共振器3
5の主同軸線路33への結合度を疎にしたことを特徴と
している。このために同軸共振器35の結合部の外導体
45の内径を小さくしている。これ以外は図2と同一で
ある。
【0017】図5は本発明に用いるゴースト・モード・
フィルタの第3の実施例の断面図である。この実施例で
は同軸共振器35用の内導体38′は主同軸線路33の
内導体37に隙間を空けかつ近接して配置し、かつ同軸
線路長mが信号波の波長の約4分の1の奇数倍になる周
波数で共振するようにしている。これ以外の構成は図2
の実施例と同一である。
【0018】図6は本発明に用いるゴースト・モード・
フィルタの第4の実施例の断面図である。本実施例では
ディップ特性のディップの中心周波数、幅および深さの
調整を容易にするために同軸共振器35の主同軸線路3
3への結合度を密にしたことを特徴としている。このた
めに同軸共振器35の内導体38′の先端に円板46を
取り付けている。これ以外は図5と同一である。
【0019】尚、同軸共振器35の共振周波数は、内導
体38′の内導体37への接近度あるいは金属部品40
を摺動させて所望の値に調整する。調整後はネジ、接着
剤等を用いて固定する。 上記の実施例では共振周波数
の調整のために金属部品40を摺動自在にしているが、
内導体38,38′と金属部品40を一体の金属部品で
構成し、同軸線路長mを所望の値に選ぶという方法でも
同様の作用効果があり、本発明の範囲に含まれるのはも
ちろんである。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はゴースト
・モード・フィルタを進行波管の入力側に挿入したこと
により、ピルボックス窓のゴースト・モード周波数のR
F入力信号を十分に減衰させ、進行波管管球に入るのを
阻止することができる。この結果、ゴースト・モード周
波数のRF入力信号が進行波管に偶然に入力された場合
でもピルボックス窓の破壊は生じない。すなわち誤操作
あるいは装置の故障などによってゴースト・モード周波
数が進行波管に加えられたとしても、高価な進行波管を
壊すようなことはない。したがって信頼性、経済性を高
めたという効果がある。尚、このゴースト・モード・フ
ィルタは同軸線路で構成しているので安価に作ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の進行波管を示し、(a)は
外観斜視図、(b)はケースカバーの上部を切欠いて上
から見た図である。
【図2】本発明に用いるゴースト・モード・フィルタの
第1の実施例を示し、(a)は外観斜視図、(b)は断
面図である。
【図3】ゴースト・モード・フィルタの特性図である。
【図4】本発明に用いるゴースト・モード・フィルタの
第2の実施例を示す断面図である。
【図5】本発明に用いるゴースト・モード・フィルタの
第3の実施例を示す断面図である。
【図6】本発明に用いるゴースト・モード・フィルタの
第4の実施例を示す断面図である。
【図7】ピルボックス窓の構造を示す図である。
【図8】ピルボックス窓の代表的なインピーダンス整合
特性を示す図である。
【符号の説明】
11 進行波管管球 15 RF入力端子(同軸窓) 16 RF出力端子 17 ケース基板 20 ケースカバー 22 RF入力端子(同軸コネクタ) 25 ピルボックス窓 26 同軸ケーブル 31 ゴースト・モード・フィルタ 33 主同軸線路 35 同軸共振器 37,38,38′ 内導体 40 金属部品

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 RF入力端子が同軸窓で、RF出力端子
    がピルボックス窓を備えた導波管である構造の進行波管
    管球を、基板とケースカバーから成るケースの中に収納
    し、前記ケースカバーに取付けた入力同軸コネクタと前
    記進行波管管球のRF入力同軸窓とを同軸ケーブルで接
    続した構造の進行波管において、前記入力同軸コネクタ
    と前記RF入力同軸窓との間にゴースト・モード・フィ
    ルタを挿入し、各々を同軸ケーブルで接続したことを特
    徴とする進行波管。
  2. 【請求項2】 前記ゴースト・モード・フィルタが同軸
    線路で構成され、主同軸線路に並列に同軸共振器を設け
    たことを特徴とする請求項1記載の進行波管。
  3. 【請求項3】 前記同軸共振器の内導体は、一端を前記
    主同軸線路の内導体に接続1、他端を前記ピルボックス
    窓のゴースト・モード周波数の波長の約2分の1の整数
    倍の位置で短絡終端したことを特徴とする請求項2記載
    の進行波管。
  4. 【請求項4】 前記同軸共振器の内導体は、一端を前記
    主同軸線路の内導体に隙間を空けかつ近接して配置し、
    他端を前記ピルボックス窓のゴースト・モード周波数の
    波長の約4分の1の奇数倍の位置で短絡終端したことを
    特徴とする請求項2記載の進行波管。
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