JPH08154001A - Pillbox type vacuum window - Google Patents

Pillbox type vacuum window

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JPH08154001A
JPH08154001A JP29438794A JP29438794A JPH08154001A JP H08154001 A JPH08154001 A JP H08154001A JP 29438794 A JP29438794 A JP 29438794A JP 29438794 A JP29438794 A JP 29438794A JP H08154001 A JPH08154001 A JP H08154001A
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type vacuum
waveguide
vacuum window
pillbox
circular waveguide
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Kazutaka Suzuki
和高 鈴木
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Abstract

PURPOSE: To facilitate the miniaturization of a microwave tube by simplifying complicated design by providing the compactly and simply structured pillbox type vacuum window which unnecessitates the installation of a matching transformer and can shorten the length of a waveguide. CONSTITUTION: A dielectric disk 17 mode of alumina ceramic or the like is provided at the central part of a circular waveguide 18, and this dielectric disk 17 is mounted onto a circular waveguide 18 with the practically same inner diameter as the outer diameter of this dielectric disk 17 by brazing, etc. Two rectangular waveguides 12 and 13, for which the length of one of long side and short side is made different at least, are joined at both the ends of this circular waveguide 18 by brazing or the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はピルボックス型真空窓に
関し、特にマイクロ波管の入出力窓に使用されるピルボ
ックス型真空窓に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pillbox type vacuum window, and more particularly to a pillbox type vacuum window used as an input / output window of a microwave tube.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波電力は、TV放送,見通し内
通信,見通し外通信,衛星通信,宇宙通信,レーダ,マ
イクロ波加熱などに種々応用されており、これらのマイ
クロ波帯で使用されるマイクロ波管には、進行波管,ク
ライストロン,マグネトロンなどがある。マイクロ波管
としては、主に進行波管とクラストロンが挙げられる。
マイクロ波電力のレベルに応じてこれらのマイクロ波管
の中から最適なものが選ばれるが、放送,通信の分野で
は主に進行波管およびクライストロンが送信機の最終段
増幅管として使用されている。これらのマイクロ波管の
高性能化に対する要求は年々厳しくなってきており高周
波数化,広帯域化,高出力化,小型化,高安定動作化の
傾向にある。高周波数,高出力のマイクロ波管では、周
波数が高くなることによる寸法の微細化,出力が高くな
ることによる電圧,電流の増加により、異常動作によっ
て破損する危険性が高くなってきている。
2. Description of the Related Art Microwave power has been widely applied to TV broadcasting, line-of-sight communication, non-line-of-sight communication, satellite communication, space communication, radar, microwave heating, etc., and microwaves used in these microwave bands. Wave tubes include traveling wave tubes, klystrons, magnetrons, and the like. The microwave tube mainly includes a traveling wave tube and a clastron.
The optimum one is selected from these microwave tubes according to the microwave power level, but in the fields of broadcasting and communication, traveling wave tubes and klystrons are mainly used as the final stage amplification tubes of transmitters. . The demands for higher performance of these microwave tubes are increasing year by year, and there is a trend toward higher frequency, wider bandwidth, higher output, smaller size, and higher stable operation. In a high frequency and high power microwave tube, there is an increased risk of breakage due to abnormal operation due to finer dimensions due to higher frequency and increase in voltage and current due to higher output.

【0003】次に、従来のマイクロ波管の構造を、直線
ビームマイクロ波管のひとつであるヘリックス型遅波回
路を備えたヘリックス型進行波管の例を挙げて説明す
る。
Next, the structure of a conventional microwave tube will be described with reference to an example of a helix type traveling wave tube provided with a helix type slow wave circuit which is one of linear beam microwave tubes.

【0004】図8は従来のヘリックス型進行波管の構成
の一例を示す断面図である。図8に示すように、従来の
直線ビームマイクロ波管は、主として電子ビームを発生
する電子銃部1と、これより射出した電子ビームと入力
信号との相互作用で入力マイクロ波の増幅を行う遅波回
路部2、この遅波回路部2を透過した電子ビームを補足
して熱エネルギーに変換するコレクタ部3から構成され
ている。また、遅波回路部2の外側には電子銃部1から
出た電子ビームを集束し、かつ遅波回路部2中をほぼ一
定のビーム径をもって通過させるための磁界を発生する
集束磁界装置部4が設けられている。さらに、マイクロ
波電力を入力するためのマイクロ波入力部5、増幅され
たマイクロ波電力を取り出すマイクロ波出力部6、以上
の部材を固定するためのケース7から構成されている。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional helix type traveling wave tube. As shown in FIG. 8, the conventional linear beam microwave tube mainly includes an electron gun unit 1 that generates an electron beam and a delay unit that amplifies the input microwave by the interaction between the electron beam emitted from the electron gun unit 1 and an input signal. The wave circuit unit 2 and the collector unit 3 which captures the electron beam transmitted through the slow wave circuit unit 2 and converts the electron beam into heat energy. Further, a focusing magnetic field device unit for focusing the electron beam emitted from the electron gun unit 1 outside the slow wave circuit unit 2 and generating a magnetic field for passing through the slow wave circuit unit 2 with a substantially constant beam diameter. 4 are provided. Further, it is composed of a microwave input section 5 for inputting microwave power, a microwave output section 6 for extracting amplified microwave power, and a case 7 for fixing the above members.

【0005】図9は従来の直線ビームマイクロ波管のマ
イクロ波出力部の構成の一例を示す断面図である。図9
に示すように、従来のマイクロ波出力部6は、遅波回路
部2にて電子ビームと相互作用を行うヘリックス8の端
部にアンテナ9が溶接されており、このアンテナ9から
伝わってきたTEMモードの高周波電力が同軸導波管変
換器10にて矩形導波管の伝送モードであるTEモード
に変換されて、直線ビームマイクロ波管を真空封止する
ためのピルボックス型真空窓11に至り、反対側の先の
矩形導波管12と同形状の矩形導波管13からTEモー
ドの高周波電力が伝わってくる。この後、ステップもし
くはテーパ導波管14により、使用周波数内にて低損失
となる、つまり、先の矩形導波管12より大きな矩形導
波管15に伝送されていく。そして、フランジ16を介
して装置側と接続されている。
FIG. 9 is a sectional view showing an example of the structure of a microwave output section of a conventional linear beam microwave tube. Figure 9
As shown in FIG. 3, in the conventional microwave output unit 6, the antenna 9 is welded to the end of the helix 8 that interacts with the electron beam in the slow wave circuit unit 2, and the TEM transmitted from this antenna 9 is transmitted. The high-frequency power of the mode is converted into the TE mode which is the transmission mode of the rectangular waveguide by the coaxial waveguide converter 10, and reaches the pill box type vacuum window 11 for vacuum-sealing the linear beam microwave tube. The high-frequency power of TE mode is transmitted from the rectangular waveguide 13 having the same shape as the rectangular waveguide 12 on the opposite side. After this, by the step or taper waveguide 14, it is transmitted to the rectangular waveguide 15 that has a low loss within the used frequency, that is, is larger than the rectangular waveguide 12 described above. Then, it is connected to the device side via the flange 16.

【0006】図10(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の構成の一例を示す縦断面図および横断面図
である。その中心部分にアルミナセラミックス等からな
る誘電体円盤17があり、その誘電体円盤17が、実質
的にその誘電体円盤17と同じ内径の円形導波管18に
ろう付け等により装着されており、その円形導波管18
の両端に矩形導波管12、13がろう付け等によって接
合されている。
10 (a) and 10 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing an example of the structure of a conventional pill box type vacuum window. There is a dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like in the central portion thereof, and the dielectric disk 17 is mounted on a circular waveguide 18 having substantially the same inner diameter as the dielectric disk 17 by brazing or the like, The circular waveguide 18
Rectangular waveguides 12 and 13 are joined to both ends of the by means of brazing or the like.

【0007】図11は図10のピルボックス型真空窓の
一例のコンピュータシュミレイションによる14GHz
帯の定電圧定在波比の周波数特性を示す特性図である。
各部の寸法は、矩形導波管13の長辺a=15、8m
m,短辺b=7.9,円筒導波管18の内半径R=9m
m,アルミナセラミックス製の誘電体円盤17の肉厚d
=0.6mm,円筒導波管18の端面と誘電体円盤17
との間隔S=3mmであり、アルミナセラミックス製誘
電体円盤17の比誘電率ε=9.2としたときのシュミ
レイション結果得られたものである。図11に示すよう
に、従来のピルボックス型真空窓では、11〜12GH
zの範囲で1.2以下の定電圧定在波比(以下、VSW
Rと記す)の周波数特性が得られている。
FIG. 11 shows an example of the pill box type vacuum window of FIG. 10 at 14 GHz by computer simulation.
It is a characteristic view which shows the frequency characteristic of the constant voltage standing wave ratio of a band.
The length of each part is the long side a = 15, 8 m of the rectangular waveguide 13.
m, short side b = 7.9, inner radius of cylindrical waveguide 18 R = 9 m
m, the thickness d of the dielectric disk 17 made of alumina ceramics
= 0.6 mm, end face of cylindrical waveguide 18 and dielectric disk 17
The distance S is 3 mm, and the simulation result is obtained when the relative permittivity ε of the alumina ceramic dielectric disk 17 is 9.2. As shown in FIG. 11, in the conventional pill box type vacuum window, 11 to 12 GH
Constant voltage standing wave ratio of 1.2 or less in the range of z (hereinafter, VSW
The frequency characteristic of R) is obtained.

【0008】次に、引用例を参照して従来のピルボック
ス型真空窓について説明する。
Next, a conventional pillbox type vacuum window will be described with reference to a cited example.

【0009】図12(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の引用例1の構成を示す縦断面図および横断
面図である。引用例1は、特開平4−92341号公報
に開示されたピルボックス型真空窓で、図12(a),
(b)に示すように、ピルボックス型真空窓を形成する
矩形導波管12,13の長辺aと短辺bがそれぞれ同一
寸法で、長辺aと円形導波管18の内半径Rとの間にR
<a/2なる関係が存在することを特徴としている。こ
のように構成することによって非常に広帯域なピルボッ
クス型真空窓が得られこのピルボックス型真空窓をマイ
クロ波管の入出力窓に使用することにより、非常に広帯
域なマイクロ波管が得られるというものである。
12 (a) and 12 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view, respectively, showing the construction of a reference 1 of a conventional pillbox type vacuum window. Cited example 1 is a pill box type vacuum window disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-92341, which is shown in FIG.
As shown in (b), the long sides a and the short sides b of the rectangular waveguides 12 and 13 forming the pillbox type vacuum window have the same dimensions, and the long side a and the inner radius R of the circular waveguide 18 are equal to each other. Between R
It is characterized by the existence of the relationship <a / 2. With such a structure, a very wide-band pillbox-type vacuum window can be obtained, and by using this pillbox-type vacuum window as an input / output window of a microwave tube, an extremely wide-band microwave tube can be obtained. It is a thing.

【0010】図13(a),(b)は従来のピルボック
ス型真空窓の引用例2の構成を示す縦断面図および横断
面図である。引用例2は、特開平3−145201号公
報に開示されたピルボックス型真空窓で、図13
(a),(b)に示すように、円形導波管18の両端に
おいて整合変成器を含む矩形導波管12,13に接続す
ることによりピルボックス型真空窓が形成されているこ
とを特徴としている。このように構成することによって
ゴーストモードを伴わずに広い周波数帯域で動作し得る
ようになる。また、機械的特性が改善されると共にその
寸法も小さくなる。
FIGS. 13 (a) and 13 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing the structure of a reference 2 of a conventional pillbox type vacuum window. Citation example 2 is a pill box type vacuum window disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-145201, and is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), a pillbox type vacuum window is formed by connecting the rectangular waveguides 12 and 13 including the matching transformers at both ends of the circular waveguide 18. I am trying. With this configuration, it is possible to operate in a wide frequency band without the ghost mode. Also, the mechanical properties are improved and their dimensions are reduced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この従来のピルボック
ス型真空窓を用いたマイクロ波管では、通常、マイクロ
波管を使用する装置側では、使用周波数内においても最
も低損失である形状の大きな矩形導波管が使われてい
る。このため、従来のピルボックス型真空窓では、円形
導波管の両端の矩形導波管の形状を装置と同じ大きさに
する方法を取るか、装置側にステップもしくはテーパ導
波管を設けて矩形導波管の形状を合わせていた。しか
し、近年の装置の小型化,低コスト化の要望により、装
置側にステップやテーパ導波管を設けなくなっている。
また、マイクロ波管の真空の容量を少なくするため、ピ
ルボックス型真空窓までの矩形導波管の寸法は使用周波
数内でできるだけ小さい形状の矩形導波管にして、ピル
ボックス型真空窓の大気側で整合変成器の一種であるテ
ーパ導波管もしくはステップ導波管を用いて、装置側で
希望している大きさまで広げる傾向となっている。これ
は、引用例1に示したように、従来のピルボックス型真
空窓は、円形導波管の両端の矩形導波管が同形状なため
である。同形状とする理由としては、矩形導波管のイン
ピータンスを同じとして、ピルボックス型真空窓を設計
する上で計算を容易にすると共に、使用する周波数帯に
おいて、良好なVSWRの周波数特性が得られると考え
られていたためである。しかしながら、上記の手段は構
造が複雑であり、また、整合変成器を設けるために、矩
形導波管に少なくとも使用周波数の半波長分の長さを必
要としていた。
In the conventional microwave tube using the pill box type vacuum window, the apparatus using the microwave tube usually has a large shape with the lowest loss even in the operating frequency. A rectangular waveguide is used. For this reason, in the conventional pillbox type vacuum window, a method of making the rectangular waveguides at both ends of the circular waveguide the same size as the device, or providing a step or taper waveguide on the device side The shape of the rectangular waveguide was matched. However, due to recent demands for downsizing and cost reduction of devices, steps and tapered waveguides are not provided on the device side.
In addition, in order to reduce the vacuum capacity of the microwave tube, the dimensions of the rectangular waveguide up to the pillbox-type vacuum window should be as small as possible within the operating frequency. A taper waveguide or a step waveguide, which is a kind of matching transformer, is used on the side to expand the size to the size desired on the device side. This is because, as shown in the reference example 1, in the conventional pill box type vacuum window, the rectangular waveguides at both ends of the circular waveguide have the same shape. The reason for using the same shape is that the impedance of the rectangular waveguide is the same, which facilitates the calculation when designing a pillbox-type vacuum window and that a good VSWR frequency characteristic is obtained in the frequency band used. It was because it was thought that it would be. However, the above-mentioned means has a complicated structure, and in order to provide the matching transformer, the rectangular waveguide needs to have a length corresponding to at least a half wavelength of the used frequency.

【0012】本発明の目的は、整合変成器を設ける必要
がなく、矩形導波管の長さも短縮でき、小型で構造の簡
単なピルボックス型真空窓を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a pillbox type vacuum window which is compact and has a simple structure, because it is not necessary to provide a matching transformer, and the length of the rectangular waveguide can be shortened.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の発明のピルボック
ス型真空窓は、誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径と実質的に同じ内径で中心部に前記
誘電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の
両端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボッ
クス型真空窓において、前記2つの矩形導波管のそれぞ
れの長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとのうちの少く
ともいずれか一方の辺の長さが異っている。このピルボ
ックス型真空窓において、円形導波管の内径がこの円形
導波管の一端に接続された矩形導波管の対角線の長さよ
りも小さく、かつ他端に接続された矩形導波管の対角線
の長さよりも大きく構成されている。
A pill box type vacuum window of the first invention is a dielectric disk and a dielectric disk including the dielectric disk and having an inner diameter substantially the same as the diameter of the dielectric disk and having the dielectric film at the center. A pillbox-type vacuum window having a circular waveguide on which a body disk is mounted and two rectangular waveguides connected to both ends of the circular waveguide, wherein long sides of the two rectangular waveguides are provided. And at least one of the short sides of each is different in length. In this pillbox type vacuum window, the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to one end of this circular waveguide, and the rectangular waveguide connected to the other end It is configured to be larger than the length of the diagonal line.

【0014】第2の発明のピルボックス型真空窓は、誘
電体円盤と、この誘電体円盤を含みこの誘電体円盤の直
径よりも小さい外径で中心部に前記誘電体円盤を装着す
る円形導波管と、この円形導波管の両端に接続された2
つの矩形導波管とを有するピルボックス型真空窓におい
て、前記2つ矩形導波管のそれぞれの長辺の長さとそれ
ぞれの短辺の長さとのうちの少くともいずれか一方の辺
の長さが異っている。このピルボックス型真空窓におい
て、円形導波管の内径がこの円形導波管の一端に接続さ
れた矩形導波管の対角線の長さよりも小さく、かつ他端
に接続された矩形導波管の対角線の長さよりも大きく構
成されている。
The pillbox type vacuum window of the second invention is a circular disk having a dielectric disk and an outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disk and having the dielectric disk mounted in the center thereof. Waveguide and 2 connected to both ends of this circular waveguide
In a pillbox-type vacuum window having two rectangular waveguides, the length of at least one of the long sides of the two rectangular waveguides and the short sides of the two rectangular waveguides. Are different. In this pillbox type vacuum window, the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to one end of this circular waveguide, and the rectangular waveguide connected to the other end It is configured to be larger than the length of the diagonal line.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の第1の実施例を用いたマイ
クロ波管のマイクロ波出力部の構成を示す断面図であ
る。図1に示すように、本発明の第1の実施例を用いた
マイクロ波出力部は、遅波回路部2にて電子ビームと相
互作用を行うヘリックス8の端部にアンテナ9が溶接さ
れており、このアンテナ9から伝わってきたTEMモー
ドの高周波電力が同軸導波管変換器10にて矩形導波管
の伝送モードであるTEモードに変換されて、直線ビー
ムマイクロ波管を真空封止するためのピルボックス型真
空窓11に至り、反対側の先の矩形導波管12より形状
の大きな矩形導波管13からTEモードの高周波電力が
伝わっていく。この後、フランジ16を介して装置側と
接続される。なお、本実施例では、矩形導波管12の対
角線の長さは円形導波管18の内径よりも小さい寸法で
あり、矩形導波管13の対角線の長さは円形導波管18
の内径よりも大きい寸法となっている。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a microwave output section of a microwave tube using the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the microwave output unit using the first embodiment of the present invention, an antenna 9 is welded to an end of a helix 8 that interacts with an electron beam in a slow wave circuit unit 2. The high frequency power of the TEM mode transmitted from the antenna 9 is converted into the TE mode which is the transmission mode of the rectangular waveguide by the coaxial waveguide converter 10 to vacuum seal the linear beam microwave tube. The high-frequency power of TE mode is transmitted from the rectangular waveguide 13 having a larger shape than the rectangular waveguide 12 on the opposite side. After this, the device is connected via the flange 16. In this embodiment, the length of the diagonal line of the rectangular waveguide 12 is smaller than the inner diameter of the circular waveguide 18, and the length of the diagonal line of the rectangular waveguide 13 is the circular waveguide 18.
The size is larger than the inner diameter of.

【0017】図2(a),(b)は本発明の第1の実施
例の縦断面図および横断面図である。本発明の第1の実
施例は、図2(a),(b)に示すように、その中心部
分にアルミナセラミックス等からなる誘電体円盤17を
設け、その誘電体円盤17が、実質的にその誘電体円盤
17と同じ内径の円形導波管18にろう付け等により装
着されており、その円形導波管18の両端に形状の異な
る矩形導波管12,13がろう付け等によって接合され
ている。なお、これらの矩形導波管12,13は、EI
AJ規格において、使用周波数範囲が重なっているもの
を使用している。
2A and 2B are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view of the first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like is provided in the central portion thereof, and the dielectric disk 17 is substantially It is mounted on a circular waveguide 18 having the same inner diameter as that of the dielectric disk 17 by brazing or the like, and rectangular waveguides 12 and 13 having different shapes are joined to both ends of the circular waveguide 18 by brazing or the like. ing. In addition, these rectangular waveguides 12 and 13 are EI
In the AJ standard, the ones having overlapping frequency ranges are used.

【0018】図3は本発明の第1の実施例のコンピュー
タシュミレーションによる14GHz帯のVSWRの周
波数特性を示す特性図である。片方の矩形導波管12の
長辺a1=15.8mm,短辺b1=7.9mmもう片
方の矩形導波管13の長辺a2=19.05mm,短辺
b2=9.525mm,円形導波管18の内半径R=9
mm,アルミナセラミックス製の誘電帯円盤17の肉厚
d=0.6mm,比誘電率ε=9.2又、円形導波管1
8の端面と誘電体円盤17との間隔s=3mmであり、
この場合の寸法a1,b1は使用周波数である14GH
z帯において、できるだけ小さい形状の矩形導波管12
であり、寸法a2,b2は使用周波数である14GHz
帯において最も低損失である形状の大きな矩形導波管1
3である。図3はこのときのシュミレーション結果得ら
れたものであり、図3に示すように、図11に示した従
来のピルボックス型真空窓のVSWRの周波数特性と差
異がなく良好な周波数特性であることが確認された。つ
まり、使用周波数が重なりあっている矩形導波管12,
13では特性インピータンスの差が少く、ピルボックス
型真空窓に与える影響は小さく無視できることが判明し
た。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the frequency characteristic of the VSWR in the 14 GHz band by computer simulation according to the first embodiment of the present invention. Long side a1 = 15.8 mm, short side b1 = 7.9 mm of one rectangular waveguide 12, long side a2 = 19.05 mm, short side b2 = 9.525 mm, circular guide of the other rectangular waveguide 13. Inner radius of the wave tube 18 R = 9
mm, thickness of dielectric band disk 17 made of alumina ceramics d = 0.6 mm, relative permittivity ε = 9.2, and circular waveguide 1
The distance s = 3 mm between the end face of 8 and the dielectric disk 17,
The dimensions a1 and b1 in this case are 14 GHz, which is the operating frequency.
Rectangular waveguide 12 having a shape as small as possible in the z band
And the dimensions a2 and b2 are the operating frequency of 14 GHz.
Large rectangular waveguide with the lowest loss in the band 1
It is 3. FIG. 3 shows the result obtained by the simulation at this time. As shown in FIG. 3, the frequency characteristic of VSWR of the conventional pillbox type vacuum window shown in FIG. Was confirmed. That is, the rectangular waveguide 12 in which the frequencies used overlap,
It was found that in No. 13, the difference in characteristic impedance was small and the influence on the pillbox type vacuum window was small and could be ignored.

【0019】図4は本発明の第1の実施例を用いた直線
ビームマイクロ波管の構成を示す断面図である。第1の
実施例の直線ビームマイクロ波管の全体の構造は、図4
に示すように、電子ビームを発生する電子銃部1と、こ
れより射出された電子ビームと入力信号との相互作用で
入力マイクロ波の増幅を行う遅波回路部2、この遅波回
路部2を透過した電子ビームを補促して熱エネルギーに
変換するコレクタ部3から構成されている。また、遅波
回路部2の外側には電子銃部1から出た電子ビームを集
束し、かつ遅波回路部2中をほぼ一定のビーム径をもっ
て通過させるための磁界を発生する集束磁界装置部4が
設けられている。さらに、マイクロ波電力を入力するた
めのマイクロ波入力部5、増幅されたマイクロ波電力を
取り出すマイクロ波出力部6、以上の部材を固定するた
めのケース7を備えており、直線ビームマイクロ波管と
して動作するように構成されている。尚、本実施例では
マイクロ波管のひとつとしてヘリックス型進行波管の構
造例を挙げたが、結合空胴型進行波管,クライストロン
等他のマイクロ波管にも適用することが出来る。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a linear beam microwave tube using the first embodiment of the present invention. The overall structure of the linear beam microwave tube of the first embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, an electron gun unit 1 for generating an electron beam, a slow wave circuit unit 2 for amplifying an input microwave by interaction between an electron beam emitted from the electron gun unit and an input signal, and this slow wave circuit unit 2 It is composed of a collector portion 3 for accelerating the electron beam that has passed through and converting it into heat energy. Further, a focusing magnetic field device unit for focusing the electron beam emitted from the electron gun unit 1 outside the slow wave circuit unit 2 and generating a magnetic field for passing through the slow wave circuit unit 2 with a substantially constant beam diameter. 4 are provided. Further, a microwave input unit 5 for inputting microwave power, a microwave output unit 6 for extracting amplified microwave power, and a case 7 for fixing the above members are provided, and a linear beam microwave tube is provided. Is configured to work as. In this embodiment, the structure example of the helix type traveling wave tube is given as one of the microwave tubes, but it can be applied to other microwave tubes such as a coupled cavity type traveling wave tube and a klystron.

【0020】図5(a),(b)は本発明の第2の実施
例の構成を示す縦断面図および横断面図である。本発明
の第2の実施例は、図5(a),(b)に示すように、
アルミナセラミックス等からなる誘電体円盤17を含
み、この誘電体円盤17の直径より小さい外径の円形導
波管18にサンドイッチされ、両端の矩形導波管12,
13の長辺もしくは短辺の長さの少なくとも片方が異な
っている。本構造は、誘電体円盤17の円盤面で封止さ
れているので、封止面積を大きくとることができ、第1
の実施例に比べて、強度的に堅固にできる利点がある。
つまり、通常、14GHz帯以上の周波数で使用するピ
ルボックス型真空窓では、本構造が採用されている。
5 (a) and 5 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing the configuration of the second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention, as shown in FIGS.
A dielectric disc 17 made of alumina ceramics or the like is sandwiched by a circular waveguide 18 having an outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disc 17, and rectangular waveguides 12 at both ends are provided.
At least one of the long sides or the short sides of 13 is different. Since this structure is sealed by the disk surface of the dielectric disk 17, a large sealing area can be obtained.
There is an advantage that it can be made stronger in strength as compared with the embodiment of.
In other words, this structure is adopted in a pillbox type vacuum window that is normally used at a frequency of 14 GHz band or higher.

【0021】図6(a),(b)は本発明の第3の実施
例の構成を示す縦断面図および横断面図である。本発明
の第3の実施例は、図6(a),(b)に示すように、
その中心部分にアルミナセラミックス等からなる誘電体
円盤17があり、その誘電体円盤17が、実質的にその
誘電体円盤17と同じ内径の円形導波管18にろう付け
等により装着されており、その円形導波管18の両端に
形状の異なる矩形導波管12,13がろう付け等によっ
て接合されている。この時、真空側の矩形導波管は、E
IAJ規格外の小形な形状とし、真空外側は、耐RF電
圧の向上を考慮して、形状の大きな矩形導波管としてい
る。
6 (a) and 6 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing the structure of the third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b),
There is a dielectric disk 17 made of alumina ceramics or the like in the central portion thereof, and the dielectric disk 17 is mounted on a circular waveguide 18 having substantially the same inner diameter as the dielectric disk 17 by brazing or the like, Rectangular waveguides 12 and 13 having different shapes are joined to both ends of the circular waveguide 18 by brazing or the like. At this time, the rectangular waveguide on the vacuum side is
The IAJ standard has a small shape, and the outside of the vacuum is a rectangular waveguide having a large shape in consideration of improvement of RF withstand voltage.

【0022】図7は本発明の第3の実施例のコンピュー
タシュミレーションによるVSWRの周波数特性を示す
特性図である。この場合のVSWRの周波数特性は図7
に示すように、VSWRの周波数特性のよい部分は狭ま
るが、本実施例のピルボックス型真空窓は使用周波数が
固定されているエネルギー用の高出力のマイクロ波管に
採用すると真空外で耐RF電圧の高いマイクロ波管を小
形化できる利点がある。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the frequency characteristic of VSWR by computer simulation according to the third embodiment of the present invention. The frequency characteristic of VSWR in this case is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, although the good frequency characteristics of VSWR are narrowed, the pill box type vacuum window of this embodiment is resistant to RF outside of vacuum when it is used in a high-power microwave tube for energy with a fixed working frequency. There is an advantage that the microwave tube with high voltage can be miniaturized.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、その中心
部分にアルミナセラミックス等からなる誘電体円盤を含
み、この誘電体円盤が実質的にこの誘電体円盤の直径と
同じ内径かまたは小さい外径の円形導波管にろう付け等
により装着され、この円形導波管の両端に長辺と短辺と
のうちの少くともいずれか一方の辺の長さの異る2つの
矩形導波管をろう付け等により接合させることによっ
て、整合変成器を設ける必要がなくなり、それぞれの矩
形導波管の長さも短縮できるので小型で簡単な構造のピ
ルボックス型真空窓を提供できるという効果がある。
As described above, the present invention includes a dielectric disk made of alumina ceramics or the like in the central portion thereof, and the dielectric disk has an inner diameter substantially equal to or smaller than the diameter of the dielectric disk. Two rectangular waveguides which are mounted on a circular waveguide having a diameter by brazing or the like and have at least one of the long side and the short side having different lengths at both ends. By joining the two by brazing or the like, there is no need to provide a matching transformer, and the length of each rectangular waveguide can be shortened, so that there is an effect that a pill box type vacuum window having a small and simple structure can be provided.

【0024】また、VSWRの周波数特性に影響を与え
ていた矩形導波管の整合変成器を取り除いたことにより
複雑だった設計も容易となりマイクロ波管の小型化を容
易にするという効果もある。
Further, by removing the matching transformer of the rectangular waveguide which has an influence on the frequency characteristic of the VSWR, the complicated design can be facilitated and the miniaturization of the microwave tube can be facilitated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を用いたマイクロ波管の
マイクロ波出力部の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a microwave output section of a microwave tube using a first embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b)は本発明の第1の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
2 (a) and 2 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例のコンピュータシュミレ
ーションによる14GHz帯のVSWRの周波数特性を
示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a 14 GHz band VSWR obtained by computer simulation according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例を用いた直線ビームマイ
クロ波管の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a linear beam microwave tube using the first embodiment of the present invention.

【図5】(a),(b)は本発明の第2の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
5 (a) and 5 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図6】(a),(b)は本発明の第3の実施例の構成
を示す縦断面図および横断面図である。
6 (a) and 6 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing a configuration of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例のコンピュータシュミレ
ーションによるVSWRの周波数特性を示す特性図であ
る。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of VSWR by computer simulation according to a third embodiment of the present invention.

【図8】従来のヘリックス型進行波管の構成の一例を示
す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional helix type traveling wave tube.

【図9】従来の直線ビームマイクロ波管のマイクロ波出
力部の構成の一例を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a microwave output section of a conventional linear beam microwave tube.

【図10】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の構成の一例を示す縦断面図および横断面図である。
10 (a) and 10 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing an example of the configuration of a conventional pill box type vacuum window.

【図11】図10のピルボックス型真空窓の一例のコン
ピュータシュミレーションによる14GHz帯の定電圧
定在波比の周波数特性を示す特性図である。
11 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a constant voltage standing wave ratio in a 14 GHz band by computer simulation of an example of the pill box type vacuum window of FIG.

【図12】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の引用例1の構成を示す縦断面図および横断面図であ
る。
12 (a) and 12 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing a configuration of a reference example 1 of a conventional pill box type vacuum window.

【図13】(a),(b)は従来のピルボックス型真空
窓の引用例2の構成を示す縦断面図および横断面図であ
る。
13 (a) and 13 (b) are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view showing a configuration of a conventional pillbox-type vacuum window according to a second reference example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃部 2 遅波回路部 3 コレクタ部 4 集束磁界装置部 5 マイクロ波入力部 6 マイクロ波出力部 7 ケース 8 ヘリックス 9 アンテナ 10 同軸導波管変換器 11 ピルボックス型真空窓 12 先の矩形導波管 13 矩形導波管 14 ステップもしくはテーパ導波管 15 大きな矩形導波管 16 フランジ 17 誘電体円盤 18 円形導波管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun section 2 Slow wave circuit section 3 Collector section 4 Focusing magnetic field apparatus section 5 Microwave input section 6 Microwave output section 7 Case 8 Helix 9 Antenna 10 Coaxial waveguide converter 11 Pilbox type vacuum window 12 Tip rectangle Waveguide 13 Rectangular Waveguide 14 Step or Tapered Waveguide 15 Large Rectangular Waveguide 16 Flange 17 Dielectric Disc 18 Circular Waveguide

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径と実質的に同じ内径で中心部に前記
誘電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の
両端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボッ
クス型真空窓において、前記2つの矩形導波管のそれぞ
れの長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとのうちの少く
ともいずれか一方の辺の長さが異っていることを特徴と
するピルボックス型真空窓。
1. A dielectric disc, a circular waveguide including the dielectric disc, having an inner diameter substantially the same as the diameter of the dielectric disc, and mounting the dielectric disc at the center thereof, and the circular waveguide. A pillbox-type vacuum window having two rectangular waveguides connected to both ends of the two rectangular waveguides, at least one of the lengths of the long sides and the lengths of the short sides of the two rectangular waveguides. Pillbox type vacuum window characterized by different lengths on one side.
【請求項2】 請求項1記載のピルボックス型真空窓に
おいて、円形導波管の内径がこの円形導波管の一端に接
続された矩形導波管の対角線の長さよりも小さく、かつ
他端に接続された矩形導波管の対角線の長さよりも大き
いことを特徴とするピルボックス型真空窓。
2. The pill box type vacuum window according to claim 1, wherein the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal line of the rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide, and the other end. A pillbox-type vacuum window, characterized in that it is larger than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to.
【請求項3】 誘電体円盤と、この誘電体円盤を含みこ
の誘電体円盤の直径よりも小さい外径で中心部に前記誘
電体円盤を装着する円形導波管と、この円形導波管の両
端に接続された2つの矩形導波管とを有するピルボック
ス型真空窓において、前記2つ矩形導波管のそれぞれの
長辺の長さとそれぞれの短辺の長さとのうちの少くとも
いずれか一方の辺の長さが異っていることを特徴とする
ピルボックス型真空窓。
3. A dielectric disk, a circular waveguide including the dielectric disk and having the outer diameter smaller than the diameter of the dielectric disk and having the dielectric disk mounted at the center thereof, and the circular waveguide. A pillbox-type vacuum window having two rectangular waveguides connected to both ends thereof, wherein at least one of the long sides of the two rectangular waveguides and the short sides of the two rectangular waveguides is used. Pillbox type vacuum window characterized by different lengths on one side.
【請求項4】 請求項3記載のピルボックス型真空窓に
おいて、円形導波管の内径がこの円形導波管の一端に接
続された矩形導波管の対角線の長さよりも小さく、かつ
他端に接続された矩形導波管の対角線の長さよりも大き
いことを特徴とするピルボックス型真空窓。
4. The pill-box type vacuum window according to claim 3, wherein the inner diameter of the circular waveguide is smaller than the length of the diagonal line of the rectangular waveguide connected to one end of the circular waveguide, and the other end. A pillbox-type vacuum window, characterized in that it is larger than the length of the diagonal of the rectangular waveguide connected to.
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