KR100261694B1

KR100261694B1 - 고주파 발진장치

Info

Publication number: KR100261694B1
Application number: KR1019970059471A
Authority: KR
Inventors: 손종철; 박광수; 한상용
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2000-07-15
Also published as: KR19980079459A; FR2763176A1

Abstract

본 발명은 고주파 발진장치에 관한 것으로, 작용공간 내로 방출된 열전자와 양극 내의 공진기와의 상호작용으로 인해 고주파를 유기시켜 안테나를 통해 방출하는 고주파 발진장치에 있어서, 상기 양극은, 양극몸체와, 복수개의 제1베인이 형성된 상부플레이트와, 복수개의 제2베인이 형성된 하부플레이트로 구성되며, 상기 제1베인과 제2베인을 인터디지탈 방식으로 직접 결합시킨 다음, 상기 상하부플레이이트가 체결되어, 제조 및 조립공정이 간단하여 양산성을 높힐 수 있고, 상하부플레이트에 각각 형성된 부채꼴형의 홈에 의해 공진기의 인덕턴스성분이 증가되므로, 낮은 동작전압(4kV 정도)에서도 기본주파수를 얻을 수 있으며, 고주파의 위상을 안정화시키고, 공진기의 크기를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 베인을 소정길이 연장시키거나 결합홈과 안착홈을 통해 스트랩을 체결함으로써, 스트랩을 용이하게 체결할 수 있도록 한 것이다.

Description

고주파 발진장치

본 발명은 저전압에서 안정된 동작특성을 유지하면서 높은 효율과 출력을 갖는 고주파 발진장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고주파 발진장치란 외부로부터 제공되는 고전압에 의해 고주파를 발생하는 것으로서, 의료용, 전자렌지용, 기타 가열용에 사용되는 2450MHz의 고주파를 발생하는 고주파 발진장치와 공업용 가열렌지, 연속파 레이다에 사용되는 915MHz의 고주파를 발생하는 고주파 발진장치로 구분된다.

한편, 종래의 통상적인 고주파 발진장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와같이, 동파이프 등에 의해 원통형상으로 형성된 양극몸체(13)의 내부에는 고주파 성분을 유기시키도록 복수개의 공동공진기를 형성하는 다수(통상적으로, 짝수개임)개의 베인(15)이 중심방향을 향하여 등간격으로 배치되어 있고, 이들 양극몸체(13)와 베인(15)에 의해 양극(16)이 형성된다.

그리고, 베인(15)의 선단부측에는 상하부에 각각 캐패시턴스를 변화시켜 일정한 공진주파수를 얻기 위해 내측 및 외측균압링(15a,15b)이 베인(15)을 하나 걸러서 각각 접속되어 있고, 양극몸체(13)의 중심축 근처에는 다수개의 베인(15)의 선단부와 필라멘트(17) 사이에 작용공간(12)이 형성되어 있다.

또한, 작용공간(12)내에는 고열을 발생하도록 텅스텐(W)과 산화 토륨(ThO₂)을 혼합소결시켜 나선형상으로 권회된 필라멘트(17)가 양극 몸체(13)와 동축형상으로 배치되어 있다.

한편, 필라멘트(17)의 양단부에는 발진에 기여하지 못하는 열전자가 중심축 방향으로 방상되는 것을 방지하기 위해 상부 및 하부엔드햇(20, 21)이 고착되어 있고, 하부엔드햇(21)의 중앙부에는 몰리브덴제의 중앙지지체인 제1캐소드지지대(23)가 관통구멍을 통해 상부엔드햇(20)의 하단부에 용접고착되어 있으며, 하부엔드(21)의 바닥면에는 몰리브덴제의 제2캐소드지지대(25)가 용접고착되어 있다.

여기에서, 제1캐소드지지대(23)는 필라멘트(17)의 중심축을 관통하면서 상부엔드햇(20)을 지지하고, 제1 및 제2캐소드지지대(23, 25)는 고주파 발진장치의 음극을 지지고정하는 절연세라믹(27)에 형성된 관통 구멍을 통해 전원단자(30b, 32b)에 접속되어 있는 외부접속단자(29, 31)에 전기적으로 접속되어 필라멘트(17)에 전류를 공급하는 필라멘트 전극이다.

또한, 외부접속단자(29, 31)에는 쵸크코일(30, 32)의 일단부가 전기적으로 접속되어 있고, 쵸크코일(30, 32)의 타단부는 박스필터의 측벽부에 배설되어 있는 캐패시터(34)와 접속되어 있으며, 쵸크코일(30, 32)내에는 노이즈를 흡수하는 페라이트(30a, 32a)가 쵸크코일(30, 32)의 길이방향을 따라 삽입고정되어 있다.

그리고, 양극몸체(13)의 상하부 양측개구부에는 필라멘트(17)와 베인(15)에 의해 형성되는 작용공간(12)내에 균일한 자속을 형성하기 위해 자로를 형성하는 깔대기형상의 자성체인 상부 및 하부폴리스(33,35)가 용접고착되어 있고, 상부 및 하부폴피스(33, 35)의 상하부에는 상부 및 하부실드컵(37, 39)이 각각 기밀하게 용접고착되어 있으며, 상부 및 하부실드컵(37, 39)의 상하부에는 양극몸체(13)의 내부를 진공으로 밀봉하기 위하여 안테나세라믹(45) 및 절연세라믹(27)이 기밀하게 용접고착되어 있다.

또한, 상부 및 하부실드컵(37, 39)의 외측면에는 양극몸체(13)내에 일정한 자계분포를 유지시키기 위한 링형상의 마그네트(41, 43)가 배치되어 있고, 고주파 발진장치의 출력부를 구성하는 상부실드컵(37)의 상부개구단부에는 후술되는 안테나캡(51)을 절연시키기 위해 원통형상의 안테나세라믹(45)이 접합되어 있다.

도 1에 있어서, 안테나세라믹(45)의 상부측 선단부에는 동으로 이루어진 배기관(47)이 접합되어 있고, 배기관(47)의 내측 중앙부근처에는 공동공진기 내에서 발진된 고주파를 출력시키기 위해 베인(15)으로부터 도출된 안테나(49)가 상부폴피스(33)의 관통구멍을 통과하여 축상으로 연장되면서 안테나(49)의 끝이 배기관(47)내에 고정되어 있다.

그리고, 배기관(47)의 외측면에는 배기관(47)의 용접고착부를 보호함은 물론, 전계집중에 의한 스파크방지 및 고주파안테나의 작용을 함과 동시에 고주파출력을 외부로 내보내는 창(Window)역할을 하는 안테나세라믹(45)과 그 위에 안테나캡(51)이 씌워져 있다.

또한, 양극몸체(13)의 외부에는 양극몸체(13)내의 자속량을 결정하는 상부 및 하부요우크(53, 55)가 설치되어 있고, 양극몸체(13) 및 하부요우크(55) 사이에는 복수개의 알루미늄 냉각핀(57)이 양극몸체(13) 및 하부요우크(55)에 고정된 클램프부재(55a)에 의해 감합배치되어 마그네트(41, 43)와 함께 자로 형성용 상부 및 하부요우크(53, 55)에 의해 덮여 있다.

상기와 같이 구성된 고주파 발진장치의 동작과정에 대하여 도 1과 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 외부접속단자(29, 31)를 통해 전원이 인가되면, 외부접속단자(29), 제1캐소드지지대(23), 상부엔드햇(20), 필라멘트(17) 하부엔드햇(21), 제2캐소드지지대(25), 외부접속단자(31)에 의해 폐회로가 구성되어 필라멘트(17)에 동작전류가 공급되어 필라멘트(17)가 가열된 다음, 필라멘트(17)로부터 열전자가 방출되기 시작한다.

이때, 제2캐소드지지대(25)와 양극(16)에 인가된 구동전압에 의해 필라멘트(17)의 바깥표면과 베인(15)사이의 작용공간(12)내에는 베인(15)으로부터 필라멘트(17) 측으로 강한 전계가 형성되고, 두 개의 마그네트(41, 43)로부터 발생한 자속은 상부요우크(53), 하부요우크(55), 상부폴피스(33), 하부폴피스(35) 및 작용공간(12)으로 이루어지는 자기회로내에 분포되어 작용공간(12) 내에 높은 자속밀도가 형성된다.

따라서, 고온의 필라멘트(17) 표면으로부터 작용공간(12)으로 방출되는 열전자는 작용공간(12)내에 존재하는 강한 전계에 의해 베인(15) 또는 양극몸체(13)쪽으로 진행함과 동시에 작용공간(12)내에 형성된 강한 자속밀도에 의해 열전자의 진행방향에 대해 수직으로 힘을 받아 양극(16)쪽으로 진행하면서 나선형의 회전운동을 하게 된다.

이러한 열전자의 운동으로 형성되는 전자군이, 베인(15)에 주기적으로 간섭을 일으키고, 이 간섭에 의해 마주보는 베인 간에 작용하는 정전용량인 캐패시턴스성분(C)과, 마주보는 베인과 이를 연결하는 양극몸체(13)로 이루어지는 인덕턴스성분(L)에 의해 병렬공진회로가 구성된다.

따라서, 상기한 캐패시턴스성분(C)과 인덕턴스성분(L)에 의해 공진주파수, 즉

가 결정되어 고주파가 유기된 다음, 안테나(49)를 통해 외부로 방출된다.

한편, 상기한 고주파 발진장치를 이용한 가열장치 또는 의료장치에 있어서, 고주파 발진장치의 동작전압을 낮추는 것은 구조형상과 전원공급회로의 원가절감, 노이즈 감소, 저압에 따른 각 절연 회로물의 원가절감 및 효율향상 등으로 안정성과 경제적으로 여러가지 잇점을 제공하므로 동작전압을 최대한으로 낮추는 기술에 대해 이와 관련된 여러 분야에서 연구되고 있으며, 이와 관련된 기술로는 본원의 출원인에 의해 제안되어 1996년 7월 6일 대한민국 특허청에 출원된 특96-27348호, "고주파 발진장치"가 있다.

이러한 고주파 발진장치는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 낮은 동작전압(예를 들면, 4kV 정도)에서도 70% 이상의 높은 효율을 얻을 수 있도록 하기 위해, 아래쪽으로 향하는 베인(148)을 가지며 제1공진기를 형성하는 상부플레이트(138)와, 위쪽을 향하는 베인(150)을 가지며 제2공진기를 형성하는 하부플레이트(146)와, 상기 제1,2공진기를 분리시키도록 상부플레이트(138) 및 하부플레이트(146)의 사이에 중앙 플레이트(136)를 구비하고, 필라멘트(114)와 양극몸체(104) 사이에 필라멘트(114)로부터 방사되는 가열된 에너지를 받아서 작용공간 내로 열전자를 방출하는 에미터(116)가 설치되어 있는 구조로 형성되며, 중앙 플레이트(136)의 상하측으로 향하는 베인(108)은 동일한 위치에서 서로 반대되는 방향으로 상부플레이트(138)의 베인(148)과 하부플레이트(146)의 베인(150)과 서로 충돌하지 않고 교차되는 형태, 즉 인터디지탈(Interdigital ; 손가락을 깍지끼는 형태)로 맞물리도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 고주파 발진장치는 상부플레이트와 하부플레이트의 각 베인과 중앙 플레이트의 상하측으로 형성된 베인이 인터디지탈 방식으로 서로 결합되는 구조로 형성되어 있기 때문에, 그 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 결합시키는 공정 또한 번거러워 양산성이 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 중앙 플레이트 없이 상부플레이트의 베인과 하부플레이트의 베인을 인터디지탈방식으로 직접 결합시켜 제조 및 조립공정을 간단하게 하여 양산성을 높힐 수 있는 고주파 발진장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고주파 발진장치는, 작용공간 내로 방출된 열전자와 양극 내의 공진기와의 상호작용으로 인해 고주파를 유기시켜 안테나를 통해 방출하는 고주파 발진장치에 있어서, 상기 양극은, 양극몸체와, 복수개의 제1베인이 형성된 상부플레이트와, 복수개의 제2베인이 형성된 하부플레이트로 구성되며, 상기 제1베인과 제2베인을 인터디지탈 방식으로 직접 결합시킨 다음, 상기 상하부플레이트가 체결되는 것을 특징으로 한다.

제1도는 종래의 통상적인 고주파 발진장치의 종단면도.

제2도는 종래의 통상적인 고주파 발진장치 내의 양극몸체의 종단면도.

제3도는 종래의 통상적인 저전압 고주파 발진장치의 분해사시도.

제4도는 제3도에 도시된 고주파 발진장치의 종단면도.

제5도는 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 분해사시도.

제6도는 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 상부플레이트를 도시한 도면.

제7도는 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 하부플레이트를 도시한 도면.

제8도는 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 상부플레이트와 하부플레이트가 결합된 것을 도시한 도면.

제9도는 본 발명의 일실시예에 따라 스트랩이 체결되는 것을 설명하기 위한 도면.

제10도 내지 제12도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 스트랩이 체결되는 것을 설명하기 위한 도면.

제13도는 본 발명에 따른 고주파 발진장치가 양극몸체에 결합되는 것을 설명하기 위한 도면.

제14도는 제13도의 CC'를 기준으로 절단한 일부절개 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

204 : 양극몸체 238 : 상부플레이트

246 : 하부플레이트 248, 250 : 베인

256, 258, 266, 268 : 부채꼴홈 272 : 관통홀

274 : 결합부 360, 365 : 스트랩

362, 367 : 안착홈 364, 369 : 결합홈

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 기재를 피하기 위해 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 분해사시도이다.

도 5에 도시한 바와같이, 상부플레이트(238)는 아래쪽으로 향하는 복수개의 베인(248)을 가지고, 하부플레이트(246)는 위쪽을 향하는 복수개의 베인(250)을 가지며, 상부플레이트(238)의 베인(248)과 하부 플레이트(246)의 베인(250)은 인터디지탈 방식으로 결합된다.

즉, 종래의 고주파 발진장치에서 중앙 플레이트(136)의 베인(108)과 상하부플레이트(138, 146)의 각 베인(148, 150)이 인터디지탈 방식으로 결합는 것에 비해, 본 발명에 따른 고주파 발진장치는 상부 플레이트(238)의 베인(248)과 하부플레이트(246)의 베인(250)이 직접 인터디지탈 방식으로 결합된다.

그리고, 도 6은 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 상부플레이트를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 하부플레이트를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 상부프레이트와 하부플레이트가 결합된 것을 도시한 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면 알 수 있듯이, 상하부플레이트(238, 246)의 상부 및 하부 소정부분에는 부채꼴형의 홈(256, 258, 266, 268)을 각각 형성시켜 인덕턴스성분을 증가시킴으로써, 공진기의 크기가 줄어들면서 감소되는 인덕턴스성분을 보상한다.

이때, 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 부채꼴형의 홈(258, 268)과 하부플레이트(246)의 하부에 형성된 부채꼴형의 홈(256, 266)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 조립시에 그 위치가 일치되도록 형성되어 있다.

따라서, 상부플레이트(238)와 하부플레이트(246)의 상부 및 하부 소정부분에 각각 형성된 부채꼴형의 홈(256, 258, 266, 268)에 의해 인덕턴스 성분이 증가되므로, 공진기의 크기가 작아지더라도 인덕턴스성분이 보완되어 낮은 동작전압(4kV 정도)에서 기본주파수(2.45GHz)를 얻을 수 있다.

또한, 상부플레이트(238)와 안테나(270)가 접속되지 않도록 상부플레이트(238)의 상부 소정부분, 바람직하게는 부채꼴형의 홈(268) 상에 안테나(270)의 둘레보다 큰 사각형의 관통홀(272)이 형성되고, 하부플레이트(246)의 내측에는 안테나(270)가 장착되는 결합부(274)가 형성되어 안테나(270)가 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 사각형의 관통홀(272)에 관통된 다음, 하부플레이트(246)에 형성된 결합부(274)에 브레이징 공법에 의해 결합된다.

따라서, 안테나(270)가 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 관통홀(272)을 관통하여 하부플레이트(246)의 결합부(274)에 결합되므로, 공진기의 외형크기를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양질의 고주파를 외부로 방출시킬 수 있다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)에 형성된 복수개의 베인(248) 중에 안테나(270)가 접촉된 베인으로부터 전자군의 회전방향의 앞쪽 소정부분에 설정된 정전용량을 갖는 베인쌍(A)이 형성되어 있고, 이 베인쌍(A)의 대향하는 부분에는 하부플레이트(246)에 형성된 베인쌍(B')이 인터디지탈 방식으로 결합되도록 결합홈(B)이 형성되어 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 하부플레이트(246)에 형성된 복수개의 베인(250) 중에 안테나(270)가 접촉된 베인으로부터 전자군의 회전방향의 앞쪽 소정부분에 설정된 정전용량을 갖는 베인쌍(B')이 형성되어 있고, 이 베인쌍(B')의 대향하는 부분에는 상부플레이트(238)에 형성된 베인쌍(A)이 인터디지탈 방식으로 결합되도록 결합홈(A')이 형성되어 있다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)에 형성된 베인쌍(A)은 하부플레이트(246)에 형성된 결합홈(A')과, 하부플레이트(246)에 형성된 베인쌍(B')은 상부플레이트(238)에 형성된 결합홈(B)에 각각 끼어짐으로써, 인터디지탈 방식으로 결합된다.

따라서, 안테나(270)가 접속된 베인을 통과하면서 안테나(270)의 전위에 의해 전자군의 이동이 지연되더라도, 안테나(270)가 접속된 베인으로부터 전자군의 회전방향의 앞쪽 소정부분에 형성된 베인쌍(A, B')에 존재하는 설정된 정전용량에 의해 전자군의 위상이 보상되어 고주파의 위상이 일정하에 유지됨으로써, 고주파의 위상깨짐, 즉 모딩현상이 방지된다.

한편, 인터디지탈 방식으로 결합되는 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)에 스트랩(360, 365)을 체결하기 위해, 도 9에 도시된 바와 같이, 각 베인(248, 250)은 그 길이방향(즉, 상부플레이트(238)의 베인(248)은 하측방향, 하부플레이트(246)의 베인(250)은 상측방향)으로 각각 소정길이로 연장되어 형성시키고, 상측으로 연장시킨 하부플레이트(246)의 베인(250)에 상부스트랩(360)을 체결함과 동시에, 하측으로 연장된 상부플레이트(238)의 베인(248)에 하부스트랩(365)을 체결한다.

따라서, 인터디지탈 방식으로 결합되는 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)에 스트랩(360, 365)을 용이하게 체결할 수 있다.

또한, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)의 상부에 상부스트랩(360)을 안착시키기 위해 안착홈(362)을 형성하고, 상부플레이트(238)의 각 베인(248)의 하측일부에 하부스트랩(365)을 체결시키기 위해 결합홈(364)을 형성한다.

그리고, 하부플레이트(246)의 하부에 하부스트랩(365)을 안착시키기 위해 안착홈(367)을 형성하고, 하부플레이트(246)의 각 베인(250)의 상측일부에 상부스트랩(360)을 체결시키기 위해 결합홈(369)을 형성한다.

이때, 도 12에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)의 상부에 형성되는 안착홈(362)의 직경은 상부스트랩(360)과 상부플레이트(238)의 각 베인(248)이 연결되지 않도록 하부플레이트(246)에 형성된 결합홈(369)의 직경보다 크게 형성하고, 하부플레이트(246)의 하부에 형성되는 안착홈(367)의 직경은 하부스트랩(365)과 하부플레이트(246)의 각 베인(250)이 연결되지 않도록 상부플레이트(238)에 형성된 고정홈(364)의 직경보다 크게 형성한다.

따라서, 상부스트랩(360)이 하부플레이트(246)의 각 베인(250)의 상측에 형성된 결합홈(369)에 체결됨과 동시에 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 안착홈(362)에 안착되고, 하부스트랩(365)이 상부플레이트(238)의 각 베인(248)의 하측에 형성된 결합홈(364)에 체결됨과 동시에 하부플레이트(246)의 하측에 형성된 안착홈(367)에 안착됨으로써, 인터디지탈 방식으로 결합되는 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)에 스트랩(360, 365)을 용이하게 체결할 수 있다.

다른 한편, 도 13은 본 발명에 따른 고주파 발진장치가 양극몸체에 결합되는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 도 13의 CC'를 기준으로 절단한 일부절개 사시도이다.

도 13과 도 14를 참조하면 알 수 있듯이, 인터디지탈 방식으로 결합되는 각 베인(248, 250)의 외측과 양극몸체(204) 간에 다수개의 상하부슬롯(280, 282)을 개재하여 결합시킴으로써, 공진기의 인덕턴스성분을 증가시켜 고주파 출력을 안정시킴과 동시에, 외형을 축소시킬 수 있다.

이때, 상부슬롯(280)은 하부플레이트(246)에 접속되지 않으면서 상부플레이트(238)에 체결되고, 하부슬롯(282)은 상부플레이트(238)에 접속되지 않으면서 하부플레이트(246)에 체결된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 고주파 발진장치의 작용효과에 대하여 도 5 내지 도 14를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 낮은 전압(예를 들면, 4kV)이 외부접속단자(29, 31)를 통해 인가되면, 필라멘트(114)에 동작전류가 공급되어 가열되고, 필라멘트(114)의 가열에 의해 에미터(116)로부터 열전자가 작용공간(12) 내로 방출되기 시작한다.

이때, 음극과 양극몸체(204)에 인가되는 구동전압에 의해 에미터(116)의 외부표면과 베인(248, 250)간의 작용공간(12)내에서 강한 전계가 형성되고, 이 강한 전계는 베인(248, 250)에서 출발하여 에미터(116)로 이른다.

그리고, 마그네트(41, 43)로부터 발생되는 자속이 상부폴피스(33), 하부폴피스(35) 및 작용공간(12)으로 이루어지는 자기 폐회로내에 분포되어 작용공간(12)내에는 높은 자속밀도가 형성된다.

이에 따라, 에미터(116) 표면으로부터 작용공간(12)으로 방출되는 열전자는 음극과 양극몸체(204)사이에 존재하는 강한 전계분포에 따라 전자군이 생성되고, 생성된 전자군은 작용공간(12)내에 존재하는 강한 자기장에 의해 진행방향에 대해 수직으로 힘을 받아 작용공간(12)내에서 나선형의 회전운동을 시작한다.

이러한 열전자의 운동으로 형성되는 전자군이, 상부플레이트(238)와 하부플레이트(246)에 의해 형성된 공진기와, 인터디지탈 방식으로 결합된 각 베인(248, 250)에 의해 형성된 부공진기 내의 캐패시턴스성분(C)과, 인덕턴스성분(L)에 의해 병렬공진회로가 구성된다.

가 결정되어 고주파가 유기된 다음, 안테나(270)를 통해 외부로 방출된다.

이때, 상부플레이트(238)의 베인(248)과 하부플레이트(246)의 베인(250)이 서로 인터디지탈방식으로 직접 결합되므로, 중앙 플레이트(136)를 매개로 상하부 플레이트(138, 146)가 인터디지탈 방식으로 결합되는 종래의 고주파 발진장치에 비해 그 구조가 간단하여 제조 및 조립공정이 단순해지므로, 양산성을 높힐 수 있는 것이다.

또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 부채꼴형의 홈(258, 268)과 하부플레이트(246)의 하부에 형성된 부채꼴형의 홈(256, 266)에 의해 공진기의 인덕턴스성분이 증가되므로, 공진기의 크기가 작아지더라도 인덕턴스성분이 보상되어 낮은 동작전압(4kV 정도)에서 기본주파수(2.45GHz)를 얻을 수 있다.

그리고, 안테나(270)가 상부플레이트(238)의 상부 소정부분에 형성된 관통홀(272)을 관통하여 하부플레이트(246)의 결합부(274)에 결합되므로, 공진기의 외형크기를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양질의 고주파를 외부로 방출시킬 수 있다.

또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)에 형성된 베인쌍(A)이 하부플레이트(246)에 형성된 결합홈(A')과, 하부플레이트(246)에 형성된 베인쌍(B')이 상부플레이트(238)에 형성된 결합홈(B)에 각각 인터디지탈 방식으로 결합되므로, 안테나(270)가 접속된 베인을 통과하면서 안테나(270)의 전위에 의해 전자군의 이동이 지연되더라도, 베인쌍(A, B')에 존재하는 설정된 정전용량에 의해 전자군의 위상이 보상되어 고주파의 위상이 일정하게 유지됨으로써, 고주파의 위상깨짐, 즉 모딩형상을 방지할 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)의 길이방향(즉, 상부플레이트(238)의 베인(250)은 하측방향, 하부플레이트(246)의 베인은 상측방향)으로 각각 소정길이로 연장시키고, 상측으로 연장시킨 하부플레이트(246)의 베인(250)에 상부스트랩(360)을 체결함과 동시에, 하측으로 연장된 상부플레이트(238)의 베인(248)에 하부스트랩(365)을 체결함으로서, 인터디지탈 방식으로 결합되는 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)에 스트랩(360, 365)을 용이하게 체결할 수 있다.

또한, 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상부스트랩(360)이 하부플레이트(246)의 각 베인(250)의 상측에 형성된 결합홈(369)에 체결됨과 동시에 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 안착홈(362)에 안착되고, 하부스트랩(365)이 상부플레이트(238)의 각 베인(248)의 하측에 형성된 결합홈(364)에 체결됨과 동시에 하부플레이트(246)의 하측에 형성된 안착홈(367)에 안착됨으로써, 인터디지탈 방식으로 결합되는 상하부플레이트(238, 246)의 각 베인(248, 250)에 스트랩(360, 365)을 용이하게 체결할 수 있다.

이때, 도 12에 도시된 바와 같이, 상부플레이트(238)의 상부에 형성된 안착홈(362)의 직경이 하부플레이트(246)에 형성된 결합홈(369)의 직경보다 크게 형성되어 상부스트랩(360)이 상부플레이트(238)의 각 베인(248)과 연결되지 않고, 하부플레이트(246)의 하부에 형성된 안착홈(367)의 직경이 상부플레이트(238)에 형성된 고정홈(364)의 직경보다 크게 형성되어 하부스트랩(365)이 하부플레이트(246)의 각 베인(250)과 연결되지 않는다.

그리고, 도 13과 도 14에 도시된 바와 같이, 인터디지탈 방식으로 결합된 상하부플레이트(238, 246)가 다수개(바람직하게는, 8개)의 상하부슬롯(280, 282)을 개재하여 양극몸체(204)에 결합되므로, 공진기의 인덕턴스성분이 증가되어 고주파 출력의 안정은 물론, 외형을 축소시킬 수 있다.

이때, 상부슬롯(280)은 하부플레이트(246)에 접속되지 않으면서 상부 플레이트(238)에 체결되고, 하부슬롯(282)은 상부플레이트(238)에 접속되지 않으면서 하부플레이트(246)에 체결된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명을 이용하면, 상부플레이트의 베인과 하부플레이트의 베인이 인터디지탈 방식으로 직접 결합되므로, 제조 및 조립공정이 간단하여 양산성을 높힐 수 있고, 상하부플레이트의 상부 및 하부에 각각 형성된 부채꼴형의 홈에 의해 공진기의 인덕턴스성분이 증가되므로, 공진기의 크기가 작아지더라도 인덕턴스성분이 보완되어 낮은 동작전압(4kV 정도)에서도 기본주파수(2.45GHz)를 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나가 상부플레이트의 상부 소정부분에 형성된 관통홀을 관통하여 하부플레이트의 결합부에 결합되므로, 공진기의 외형크기를 축소 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 양질의 고주파를 외부로 방출시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 공진기 내에서 유기되는 고주파의 위상이 안테나가 접속된 베인을 통과하면서 안테나의 전위에 의해 지연되더라도, 상하부플레이트에 형성된 베인쌍에 존재하는 정전용량에 의해 고주파의 위상이 보상되므로, 상하부플레이트의 각 베인으로부터 유기되는 고주파의 위상을 일정하게 유지시킴으로써, 고주파 위상깨짐(모딩현상)을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상하부플레이트의 각 베인을 그 길이방향으로 소정길이 연장시켜 상하부스트랩을 각각 체결하거나, 상하부플레이트에 형성된 안착홈과 각 베인에 형성된 결합홈을 통해 상하부스트랩을 각각 체결할 수 있으므로, 인터디지탈 방식으로 결합되는 각 베인에 스트랩을 용이하게 체결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 인터디지탈 방식으로 결합된 상하부플레이트가 다수개의 상하부슬롯을 개재하여 양극몸체에 결합되므로, 공진기의 인덕턴스성분이 증가되어 고주파 출력의 안정은 물론, 외형을 축소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

작용공간 내로 방출된 열전자와 양극 내의 공진기와의 상호작용으로 인해 고주파를 유기시켜 안테나를 통해 방출하는 고주파 발진장치에 있어서, 상기 양극은, 양극몸체와, 복수개의 제1베인이 형성된 상부플레이트와, 복수개의 제2베인이 형성된 하부플레이트로 구성되며, 상기 제1베인과 제2베인을 인터디지탈 방식으로 직접 결합시킨 다음, 상기 상하부플레이트가 체결되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제1항에 있어서, 상기 상하부플레이트에 설정된 소정의 정전용량을 갖는 베인쌍이 각각 형성되고, 상기 각 베인쌍이 인터디지탈 방식으로 결합되도록 상기 형성된 베인쌍의 대향하는 부분에 결합홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상하부플레이트의 상부 및 하부에 홈을 각각 형성시킨 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제3항에 있어서, 상기 상하부플레이트에 형성되는 홈은 부채꼴 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제3항에 있어서, 상기 상부플레이트의 상부 소정부분에 상기 안테나의 둘레 보다 큰 관통홀이 형성되고, 상기 하부플레이트의 내측에 결합부가 형성되며, 상기 안테나가 상기 상부플레이트의 상부에 형성된 관통홀을 관통하여 상기 결합부에 결합되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2베인은 그 길이방향으로 소정 길이 연장되어 스트랩과 체결되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제5항에 있어서, 상기 상하부플레이트의 상부 및 하부에 각각 안착홈을 형성하고, 상기 제1베인과 제2베인에 상기 안착홈 보다 직경이 작은 결합홈을 각각 형성하여, 상기 제2베인에 형성된 결합홈에 상부스트랩을 체결하면서 상기 상부플레이트의 상부에 형성된 안착홈에 안착시키고, 상기 제1베인에 형성된 결합홈에 하부스트랩을 체결하면서 상기 하부플레이트의 하부에 형성된 안착홈에 안착시키는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.
제1항에 있어서, 상기 상부플레이트의 외측이 다수개의 상부슬롯을 개재하여 상기 양극몸체에 결합되고, 상기 하부플레이트의 외측이 다수개의 하부슬롯을 개재하여 상기 양극몸체에 결합되는 것을 특징으로 하는 고주파 발진장치.