JPH07105641B2 - 多出力型ブラゾフアンテナ - Google Patents
多出力型ブラゾフアンテナInfo
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- JPH07105641B2 JPH07105641B2 JP2039179A JP3917990A JPH07105641B2 JP H07105641 B2 JPH07105641 B2 JP H07105641B2 JP 2039179 A JP2039179 A JP 2039179A JP 3917990 A JP3917990 A JP 3917990A JP H07105641 B2 JPH07105641 B2 JP H07105641B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
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。
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） 円形導波管における円偏波モードの一種である回廊モー
ド（Whispering Gallery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。
ド（Whispering Gallery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、ブラゾフ変換器と
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
うなブラゾフアンテナと反射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。ブ
ラゾフアンテナ（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周分カットした
状態を示したものであり、螺旋状に進んできた電磁波
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。
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
うなブラゾフアンテナと反射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。ブ
ラゾフアンテナ（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周分カットした
状態を示したものであり、螺旋状に進んできた電磁波
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
ードの電磁波をブラゾフアンテナ（４）で放出し、１
個、あるいは複数個の反射版（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
（10）およびアノード（11）より電子ビーム（12）が放
出される。
４図に例示したように共振器（３）内で発振した回廊モ
ードの電磁波をブラゾフアンテナ（４）で放出し、１
個、あるいは複数個の反射版（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
（10）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。
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、状来のブラゾ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ブラゾフアンテナを提供
することを目的としている。
あり、状来のブラゾ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ブラゾフアンテナを提供
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ための複数の軸対称
に設けた軸方向切り口を持つ鋸刃形状の切り欠き部を設
けてなることを特徴とする多出力型ブラゾフアンテナを
提供する。
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ための複数の軸対称
に設けた軸方向切り口を持つ鋸刃形状の切り欠き部を設
けてなることを特徴とする多出力型ブラゾフアンテナを
提供する。
（作 用） 従来のブラゾフアンテナは第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）を複数個設け出力を分
割する。
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）を複数個設け出力を分
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ｎ個存在させる
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、
ｎ個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。
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ｎ個存在させる
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、
ｎ個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出力型ブラゾフアン
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Ｚ軸
と高周波の進行方向のなす角度θＢは、たとえば次の式
で与えられる。
と、第７図に例示したこの発明の２出力型ブラゾフアン
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Ｚ軸
と高周波の進行方向のなす角度θＢは、たとえば次の式
で与えられる。
θＢ＝sin-1（kc/k） ｋ＝２π／λ、kc＝χ′mn/a ここで、χ′mnはベッセル関数の導関数Ｊ′ｍ（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
示したようなブラゾ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（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。
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
示したようなブラゾ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（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。
もちろん、この発明の特徴である上記の通りの鋸刃形状
の切り欠き部については、その角度θＢは、上記の式に
規程されるものに限られることはない。
の切り欠き部については、その角度θＢは、上記の式に
規程されるものに限られることはない。
種々のバリエーションを用いてもよいことは多言を要し
ない。
ない。
第８図（ａ）（ｂ）は２出力型ブラゾフアンテナをジャ
ィロトロンに適用して２出力型ジャイロトロンを構成し
た場合の例を示している。ブラゾフアンテナ（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導く。
ィロトロンに適用して２出力型ジャイロトロンを構成し
た場合の例を示している。ブラゾフアンテナ（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導く。
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接続してアンテナとする
ことができる。
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接続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
熱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。
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
熱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。
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側面図と正面図
である。 第３図（ａ）（ｂ）は、状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出力型のブ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出力型のブ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面図である。 １……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
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側面図と正面図
である。 第３図（ａ）（ｂ）は、状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出力型のブ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出力型のブ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面図である。 １……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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 信学技報Ｖｏｌ．88Ｎｏ．67ＭＷ88−８ ＰＰ．15−22 信学技報Ｖｏｌ．89Ｎｏ．39ＭＷ89−23 ＰＰ．83−90
Claims (1)
- 【請求項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た
めの複数の軸対称に設けた軸方向切り口を持つ鋸刃形状
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039179A JPH07105641B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 多出力型ブラゾフアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039179A JPH07105641B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 多出力型ブラゾフアンテナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03241901A JPH03241901A (ja) | 1991-10-29 |
| JPH07105641B2 true JPH07105641B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=12545890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039179A Expired - Fee Related JPH07105641B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 多出力型ブラゾフアンテナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105641B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2706681B1 (fr) * | 1993-06-15 | 1995-08-18 | Thomson Tubes Electroniques | Coupleur quasi-optique à diffraction réduite et tube électronique utilisant un tel coupleur. |
| US7271775B1 (en) | 2006-10-19 | 2007-09-18 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Deployable compact multi mode notch/loop hybrid antenna |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP2039179A patent/JPH07105641B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 信学技報Ｖｏｌ．８８Ｎｏ．６７ＭＷ８８−８ＰＰ．１５−２２ |
| 信学技報Ｖｏｌ．８９Ｎｏ．３９ＭＷ８９−２３ＰＰ．８３−９０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03241901A (ja) | 1991-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |