KR100909664B1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 작은 지름 균압환의 외주의 반지름 치수가 Rs1이고, 상기 큰 지름 균압환의 내주의 반지름 치수가 Rs2이고, 상기 양극 베인의 선단에 내접하는 원주의 반지름이 Ra이며, 상기 각 양극 베인에 근접하는, 자극편의 중앙 평단부의 반지름이 Rp일 때, 다음 수학식(1 및 2)이 성립되도록

1.85Ra≤ (Rs1+ Rs2)/2 ≤1.96Ra (1)

Rs1 < Rp < Rs2 (2)

Ra, Rs1, Rs2, Rp의 값을 설정한다.

마그네트론

Description

마그네트론{MAGNETRON}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론의 구성을 보여주는 종단면도.

도 2는 도 1에 나타낸 마그네트론의 요부 확대도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 균압환의 치수와 제 5 고조파 노이즈의 관계를 보여주는 그래프.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 자극편의 평탄부와 발진 효율의 관계를 보여주는 그래프.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 자극편의 평탄부와 50MHz대의 노이즈의 관계를 보여주는 그래프.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 노이즈와 균압환의 함몰량의 관계를 보여주는 그래프.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 앤드 해트-대-베인 거리와 저측파대 레벨 상대값의 관계를 보여주는 그래프.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 앤드 해트-대-베인 거리와 부하 안정도의 관계를 보여주는 그래프.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서의 2.2GHz대 노이즈의 개선예를 보여주는 그래프.

도 10은 종래의 마그네트론에서의 2.2GHz대 노이즈를 보여주는 그래프.

도 11은 종래의 마그네트론의 구성을 보여주는 종단면도.

도 12a 내지 12e는 측파대의 발생이 종래의 마그네트론에 이용된 자극편의 평탄부의 반지름의 증대에 따라 기본파 스펙트럼상에서 감소되는 상태를 보여주는 측정도.

도 13은 종래의 마그네트론에 이용된 자극편의 평탄부의 반지름과 노이즈 레벨의 상관을 보여주는 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

19 : 마이크로파 방사 안테나 41 : 마그네트론

43 : 입력측 자극편 45 : 출력측 자극편

45a : 평탄부 47 : 양극 베인

47a : 스트랩 계합 凹부 47b : 스트랩 삽통 凹부

49 : 작은 지름 균압환 51 : 큰 지름 균압환

55 : 앤드 해트(end hat)

본 발명은 전자 레인지 등과 같은 고주파 가열 기기에 이용되는 마그네트론 장치에 관한 것이다.

도 11은 전자 레인지 등에 조립되는 마그네트론의 종래예를 나타낸다.

이 마그네트론(1)은 중심축이 상하 방향으로 향하는 음극(3); 이 음극(3)을 동축으로 포위하는 양극 통체(筒體; 5); 입력측 자극편(7); 음극단자 도출 스템(31); 출력측 자극편(13); 제 2 금속 실린더(15); 및 마이크로파 방사 안테나(19)를 포함한다. 입력측 자극편(7)은 양극 통체(5)의 하부 개구단에 설치된다. 음극단자 도출 스템(31)은 이 입력측 자극편(7)을 덮는 제 1 금속관(9)으로부터 돌설되도록 형성된다. 출력측 자극편(13)은 양극 통체(5)의 상부 개구단에 설치된다. 제 2 금속 실린더(15)는 출력측 자극편(13)을 덮는다. 마이크로파 방사 안테나(19)는 제 2 금속 실린더(15)로부터 세라믹스로 이루어진 절연관(17)을 통해 돌설되도록 제 2 금속 실린더(15)에 형성된다.

복수의 양극 베인(20)은 양극 통체(5)의 중심축으로 향하는 방사 형상으로 양극 통체(5)의 내벽면에 접합된다. 스트랩 계합 凹부(strap-engaging concave portion; 20a)와 스트랩 삽통 凹부(strap-inserting concave portion; 20b)는 스트랩 계합 凹부(20a)의 위치가 스트랩 삽통 凹부(20b)에 대해 반지름 방향으로 위치적으로 이동되고, 스트랩 계합 凹부(20a)와 스트랩 삽통 凹부(20b) 모두가 상단연과 하단연에 대해 역으로 되도록 설치되도록 각 양극 베인(20)의 상단연과 하단연에 설치된다. 스트랩 계합 凹부(20a)는 균압환(strap ring)을 접합하는데 이용되고, 스트랩 삽통 凹부(20b)는 균압환을 비접촉으로 삽통시키는데 이용된다.

그리고, 원주 방향으로 배치된 양극 베인(20)은 하나의 베인 간격으로 상호간에 전기적으로 접속되고, 2개의 균압환(22 및 24)중 어느 한쪽은 스트랩 계합 凹부(20a)에 접합된다. 이 균압환은 작은 지름 균압환(22) 및 큰 지름 균압환(24)이 고, 양극 통체(5)의 중심축에 동심으로 배치된다.

제 1 링형상 영구자석(21)의 하나의 자극은 입력측 자극편(7)에 자기적으로 결합된다. 이 제 1 링형상 영구자석(21)은 페라이트로 이루어지고, 제 1 금속 실린더(9)가 포위하는 링형상으로 입력측 자극편(7)의 외단면에 적층된다. 제 2 링형상 영구자석(23)의 하나의 자극은 출력측 자극편(13)에 자기적으로 결합된다. 이 제 2 링형상 영구자석(23)은 페라이트로 이루어지고, 제 2 금속 실린더(15)가 포위하는 링형상으로 출력측 자극편(13)의 외단면에 적층된다.

프레임 형상 요크(25)는 음극단자 도출 스템(31)을 하단부에 삽통하는데 이용되는 관통 구멍(21a)을 갖고, 이 프레임 형상 요크(25)는 제 1 링형상 영구자석(21)의 다른 자극을 제 2 링형상 영구자석(23)의 다른 자극에 자기적으로 결합하는데 이용된다.

또한, 다수의 방열 핀(27)은 양극 통체(5)의 외주면에 다단으로 장착된다. 금속 필터 케이스(29)는 프레임 형상 요크(25)의 하단부의 외면에 장착되고, 이 금속 필터 케이스(29)는 누설 전자파가 마그네트론(1)으로부터 누설되는 것을 방지하는데 이용된다. 프레임 형상 요크(25)의 관통 구멍(25a)보다도 지름이 작은 음극단자 도출 스템(31)은 제 1 금속 실린터(9)에 기밀하게 납땜되고, 음극단자(11a)는 이 음극단자 도출 스템(31)의 내측을 삽통하고 나서, 리드선(11)에 전기적으로 접속된다.

관통형 콘덴서(33)는 이 필터 케이스(29)의 측면부에 장착되고, 쵸크 코일(35)의 일단은 필터 케이스(29)내에 위치된 음극단자 도출 스템(31)의 음극단 자(11a)에 접속된다. 쵸크 코일(35)의 타단은 누설 전자파를 방지할 수 있는 LC 필터 회로를 구성하기 위해 콘덴서(33)의 관통 전극에 접속된다.

이와 같이 구성된 종래 마그네트론(1)에서는 마이크로파 방사 안테나(19) 측으로 누설된 고주파 노이즈를 억제하기 위해, 축방향으로 1/4파장을 갖는 쵸크 링(37)이 제 2 금속 실린더(15)에 기밀하게 납땜된다.

한편, 마그네트론에 관해서는 고주파수 성분, 30 내지 1000MHz의 비교적 저주파수 성분, 및 기본파 성분(대역폭 및 측파대 레벨)에 대해 복사 노이즈(노이즈 누설)를 방지하기 위한 규제가 있다. 특히, 제 5 고조파에 대한 규제가 엄격하다.

상술한 쵸크 링(37)의 장비만으로는 복사 노이즈/누설을 충분히 방지할 수 없어, 이러한 복사 노이즈에 대한 규제를 제거할 수 없다.

일반적으로, 기본파의 스펙트럼이 감소된 측파대를 갖는 깨끗한 파형으로 될 수 있는 경우, n차파(보다 높은 고조파)의 스펙트럼도 깨끗한 파형으로 될 수 있어, 복사 노이즈가 저감될 수 있다. 또한, 기본파의 스펙트럼에서의 측파대의 발생은 출력측 자극편(13)의 중앙 평탄부의 반지름("Rp")에 의해 크게 관여되는 것을 이해해야 한다.

출력측 자극편(13)의 평탄부에 대해, 이 평탄부의 반지름(Rp)이 양극 통체(5) 내의 작용 공간에 자속을 집중시키기 위해 각 양극 베인(20)으로 근접시킨 평탄 영역에서 점차 증가될 때의 기본파 스펙트럼의 변화를 도 12a 내지 12e에 나타낸다.

도 12a 내지 12e에 있어서, 작은 지름 균압환(22)의 외주의 반지름 치수가 Rs1이고, 큰 지름 균압환(24)의 내주의 반지름 치수가 Rs2이었을 때, 이들 반지름 치수(Rs1 및 Rs2)가 기준 반지름으로서 이용되고, 기본파 스펙트럼이 상술한 평탄부의 반지름(Rp)을 증감시켜 측정되었다.

도 12a는 Rp<Rs1일 때의 기본파 스펙트럼을 나타내고, 도 12b는 Rp=Rs1일 때의 기본파 스펙트럼을 나타내고, 도 12c는 Rp=(Rs1+Rs2)/2 일 때의 기본파 스펙트럼을 나타내고, 도 12d는 Rp=Rs2일 때의 기본파 스펙트럼을 나타내며, 도 12e는 Rp < Rs2일 때의 기본파 스펙트럼을 나타낸다.

이들 각 도면으로부터 명확한 바와 같이, 출력측 자극편(13)의 평탄부의 반지름(Rp)이 증가되면(즉, 쵸크 지금과의 차이가 넓어지면), 측파대의 발생이 이러한 증가된 지름에 따라 저감되고, 그 결과 스펙트럼이 깨끗하게 될 수 있다.

실제로, 2.4GHz 부근의 노이즈 레벨을 측정하면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 평탄부의 반지름(Rp)이 작은 지름 균압환(22)의 반지름 치수(Rs1)를 초과하면, 노이즈 레벨은 급격히 감쇄된다.

따라서, 일반적으로 이와 같은 경향에 착안하여, 종래의 마그네트론은 출력측 자극편(13)의 평탄부의 반지름(Rp)을 큰 지름 균압환(24)의 반지름 치수보다 크게 함으로써, 복사 노이즈/누설을 방지할 수 있도록 제조되어 왔다.

그러나, 출력측 자극편(13)의 평탄부 반지름(Rp)을 큰 지름 균압환(24)의 반지름 치수보다 크게 하면, 복사 노이즈의 저감을 실현할 수 있지만, 도 12e의 기본파 스펙트럼으로부터 이해되는 바와 같이, 발진 효율이 저하되는 문제점이 있다.

최근, 복사 노이즈 중에서 2.2GHz대의 노이즈가 주목되고 있다. 이 2.2GHz대 의 노이즈는 발진 효율이 증가되면 발생하기 쉬운 경향이 있다. 도 10은 2.4GHz대의 노이즈 파형과 2.2GHz대의 노이즈 파형을 나타낸다. 본 도면에 있어서, 도면을 향하여 우측이 2.4GHz대의 노이즈에 해당되고, 좌측이 2.2GHz대의 노이즈에 해당된다.

이러한 노이즈 발생 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 발명자들은 출력측 자극편의 평탄부의 치수와, 양극 베인과 각 균압환의 치수간의 상호 관계를 상세하게 분석함으로써, 새로운 지견을 얻었다.

본 발명은 전술한 문제를 해결해기 위해, 상기 지견에 근거하여 이루어진 것으로, 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있고, 또한 발진 효율의 저하를 방지하여, 발진 효율을 향상시킬 수 있는 마그네트론을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마그네트론은 균압환을 접합하는 스트랩 계합 凹부와 균압환을 비접촉으로 삽통시키는 스트랩 삽통 凹부는 상기 스트랩 계합 凹부와 상기 스트랩 삽통 凹부가 양극 통체의 반지름 방향으로 서로 위치적으로 이동되도록 각 양극 베인의 상단연과 하단연에 설치되며, 원주 방향으로 배열된 상기 양극 베인이 2개의 세트의 균압환중 어느 한쪽에 의해 서로 전기적으로 접속되고, 즉 상기 양극 통체의 중심축에 동심으로 위치되는 작은 지름 균압환과 큰 지름 균압환이 상기 스트랩 계합 凹부에 접합되고, 비접촉으로 출력측 자극편을 관통하는 마이크로파 방사 안테나가 상기 복수의 양극 베인중 하나의 양 극 베인에 접합되는 마그네트론으로서,

상기 작은 지름 균압환의 외주의 반지름 치수가 Rs1이고, 상기 큰 지름 균압환의 내주의 반지름 치수가 Rs2이고, 상기 양극 베인의 선단에 내접하는 원주의 반지름이 Ra이며, 상기 각 양극 베인에 근접하는, 자극편의 중앙 평단부의 반지름이 Rp일 때, 다음 수학식(1 및 2)이 성립되도록

1.85Ra≤ (Rs1+ Rs2)/2 ≤1.96Ra (1)

Rs1 < Rp < Rs2 (2)

Ra, Rs1, Rs2, Rp의 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자의 분석에 의하면, 출력측 자극편의 평탄부의 반지름 치수(Rp)뿐만 아니라, 작은 지름 균압환의 외주의 반지름 치수(Rs1), 큰 지름 균압환의 내주의 반지름 치수(Rs2), 양극 베인의 선단에 내접하는 원주의 반지름(Ra)과 같은 각종 치수와 상술한 반지름(Rp)의 비율이 마그네트론의 복사 노이즈 양과 발진 효율에 미세하게 영향을 미치게 된다.

예를 들면, 제 5 고조파 노이즈의 누설량은 하측에 凸의 만곡선 특성을 나타내고, [(Rs1+Rs2)/2]÷Ra=1.90 부근에서 극소값으로 된다. 따라서, 각 Rs1, Rs2, Ra의 값을 [(Rs1+Rs2)/2]÷Ra가 극소값 부근으로 집중될 수 있는 적당 범위로 설정함으로써, 노이즈 누설을 최소한으로 억제할 수 있어, 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있다.

또한, 발진 효율은 Rp가 Rs2를 초과하는 영역 부근에 변곡점을 갖고, 변곡점을 초과하면 효율이 급격하게 저하되는 경향을 나타낸다. 따라서, Rp를 변곡점 부 근에서의 적당값으로 설정함으로써, 발진 효율의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 50MHz대의 노이즈는 Rs1 부근에 변곡점을 갖고, 이 변곡점 이하로 되면, 급격하게 증가하는 경향을 나타낸다. 따라서, 평탄부의 반지름(Rp)을 Rs1 이상으로 증가시킴으로써, 50MHz대의 노이즈의 누설을 저감시킬 수 있다.

따라서, 각 Ra, Rs1, Rs2, Rp의 값을 상기 수학식(1 및 2)의 설정 범위로 설정하면, 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있다. 더욱이, 발진 효율의 저하를 방지하여, 발진 효율을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 상술한 마그네트론에 있어서, 각 양극 베인의 상/하단연에 설치된 스트랩 계합 凹부의 깊이 치수는 스트랩 계합 凹부로 계합되는 균압환이 각 양극 베인의 상/하단연에 대해 내부로 함몰되도록 설정된다.

양극 베인의 단연에 대한 균압환의 노이즈 누설량과 함몰량의 관계는 함몰량이 하측에 凸의 만곡선 특성을 나타내고, 0.43 내지 0.64mm의 범위내에서 극소값을 갖는 것으로 주어진다.

따라서, 상기에서 설명된 바와 같이, 함몰량을 극소값 부근의 적정 범위로 설정함으로써, 노이즈 누설을 억제할 수 있고, 더욱이 복사 노이즈의 저감을 촉진시킬 수 있다.

더욱이, 바람직하게는 상기 마그네트론에 있어서, 음극의 일단에 설치된 출력측의 앤드 해트(end hat)와 상기 각 양극 베인의 상단연 사이의 축 방향의 간격이 0.2 내지 0.4mm로 설정된다.

마그네트론이 출력측의 앤드 해트와 각 양극 베인의 상단연 사이의 축 방향 의 거리를 0.2 내지 0.4mm로 설정한 구성을 이용하여 제조됨으로써, 2.2GHz대의 노이즈를 억제할 수 있다. 2.2GHz대의 노이즈가 상술한 방법으로 억제될 수 있는 이유는 안테나 도체의 고주파수 전계가 각 양극 베인의 중심측 단부와 음극 사이에 형성된 작용 공간내의 전자의 이동을 저해하는 현상이 저감될 수 있는 것으로 상정될 수 있다. 즉, 음극으로부터 방사된 열전자는 음극과 각 양극 베인 사이에 인가된 높은 양극 전압에 의해 가속되고, 더욱이 이들 열전자의 궤도가 자계에 의해 구부려진다. 그리고, 이들 열전자가 회전 운동하고, 회전된 열전자가 작용 공간을 통해 전파되어 양극 베인으로 도착된다. 이 때, 작용 공간내에서의 열전자의 이동은 안네나 도체의 고주파수 전계에 의해 저해되어, 이들 열전자가 서로 충돌할 수 있고, 이것이 노이즈로서 나타날 수 있다. 이러한 2.2GHz대의 노이즈 발생을 방지하기 위해, 마그네트론은 안테나 도체의 고주파수 전계가 작용 공간으로 거의 들어갈 수 없는 구성을 이용할 수 있는 것을 알 수 있다.

이하, 첨부 도면에 근거하여 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론(41)을 나타내는 종단면도이다.

본 실시예의 마그네트론(41)은 도 11에 나타낸 종래의 마그네트론(1)의 입력측 자극편(7)을 입력측 자극편(41)으로, 종래의 마그네트론(1)의 출력측 자극편(13)을 출력측 자극편(45)으로, 종래의 마그네트론(1)의 양극 베인(20)을 양극 베인(47)으로, 종래의 마그네트론(1)의 작은 지름 균압환(22)을 작은 지름 균압 환(49)으로, 종래의 마그네트론(1)의 큰 지름 균압환(24)을 큰 지름 균압환(51)으로 치환한 것으로 구성된다. 본 마그네트론(1)의 다른 구성은 종래의 마그네트론(1)과 공통으로 사용된다. 종래와 공통의 구성에 대해서는 도 11에 나타낸 동일 번호를 부여하고, 설명을 생략 또는 간략화하는 것을 유념해야 한다.

또한, 출력측 자극편(45)의 중앙 평탄부(45a)에 대한, 치환된 입력측 자극편(43), 출력측 자극편(45), 양극 베인(47), 작은 지름 균압환(49) 및 큰 지름 균압환(51)의 치수 비율을 연구한 것을 유념해야 한다.

즉, 본 실시예의 마그네트론(41)은 다음과 같이 설치된다. 입력측 자극편(43)과 출력측 자극편(45)은 중심축이 상/하 방향으로 향한 양극 통체(5)의 상단연과 하단연에 기밀하게 접합된다. 더욱이, 복수의 양극 베인(47)은 양극 통체(5)의 중심축을 향하는 방사 형상으로 양극 통체(5)의 내벽면에 접합된다. 스트랩 계합 凹부(47a)와 스트랩 삽통 凹부(47b)는 스트랩 계합 凹부(47a)의 위치가 방사 방향으로 스트랩 삽통 凹부(47b)의 위치에 대해 위치적으로 이동되고, 스트랩 계합 凹부(47a)와 스트랩 삽통 凹부(47b)가 상단연과 하단연에 대해 역으로 되도록 설치되도록 각 양극 베인(47)의 상단연과 하단연에 설치된다. 스트랩 계합 凹부(47a)는 균압환을 접합하는데 이용되고, 스트랩 삽통 凹부(47b)는 균압환을 비접촉으로 삽통시키는데 이용된다. 원주 방향으로 배치된 양극 베인(47)은 하나의 베인 간격으로 상호간에 전기적으로 접속되고, 2개의 균압환(49 및 51)중 어느 한쪽은 스트랩 계합 凹부(47a)에 접합된다. 이들 균압환은 작은 지름 균압환(49) 및 큰 지름 균압환(51)이고, 양극 통체(5)의 중심축에 동심으로 배치된다. 더욱이, 출 력측 자극편(45)을 비접촉으로 관통하는 마이크로파 방사 안테나(13)는 복수의 양극 베인(47)중 하나의 양극 베인의 상단연에 접합된다.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 작은 지름 균압환(49)의 외주의 반지름 치수가 Rs1이고, 큰 지름 균압환(51)의 반지름 치수가 Rs2이고, 양극 베인(47)의 선단에 내접하는 원주의 반지름이 Ra이며, 각 양극 베인(47)에 근접하는, 출력측 자극편(45)의 중앙 평단부의 반지름이 Rp일 때, 다음 수학식(1 및 2)이 성립되도록

1.85Ra≤ (Rs1+ Rs2)/2 ≤1.96Ra (1)

Rs1 < Rp < Rs2 (2)

각 Ra, Rs1, Rs2, Rp의 값이 설정된다.

본 실시예에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 양극 베인(47)의 상/하 단연의 스트랩 계합 凹부(47a)에 대해, 깊이 치수(hs)는 스트랩 계합 凹부(47a)로 계합될 균압환이 각 양극 베인(47)의 상/하 단연으로부터 내측으로 함몰되도록 설정된다.

또한, 본 실시예에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 음극(3)의 상단에 설치된 출력측의 앤드 해트(55)와 각 양극 베인(47)의 상단연 사이의 축 방향의 거리(Ga)가 0.2 내지 0.4mm로 설정된다.

본 발명의 발명자에 의해 이루어진 실험 및 분석에 의하면, (제 5 고조파 노이즈를 최초 노이즈로 하는) 고주파수 노이즈의 누설량은 도 3의 A2 점에 나타낸 바와 같이, 하측에 凸의 만곡선 특성을 나타내고, [(Rs1+Rs2)/2]÷Ra=1.90 부근에서 극소값으로 된다. 각 Rs1, Rs2, Ra의 값을 수학식 1이 성립하는 범위로 설정함 으로써, 고주파수 노이즈의 누설량을 54 내지 55dBpW의 최소값으로 상당히 억제할 수 있다.

더욱이, 도 4에 나타낸 바와 같이, 발진 효율은 Rp(평탄부의 반지름)가 Rs2(큰 지름 균압환(51)의 반지름 치수)를 초과하는 부근에 변곡점(B2)을 갖고, 변곡점(B2)를 초과하면 발진 효율이 급격히 저하되는 경향을 나타낸다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 저주파수 영역(50MHz대)의 노이즈는 Rs1(작은 지름 균압환(49)의 반지름 치수) 부근에 변곡점(C1)을 갖고, 그 변곡점(C1) 이하가 되면, 노이즈가 급격히 증가되는 경향을 나타낸다.

따라서, 각 Rs1, Rs2, Rp의 값을 수학식(2)이 성립하는 범위로 설정함으로써, 발진 효율이 향상될 수 있고, 저주파수 영역의 노이즈를 방지할 수 있다.

즉, 본 실시예의 마그네트론(41)에서는 각 Rs1, Rs2, Ra의 값을 수학식 1이 만족하도록 설정함으로써, (제 5 고조파 노이즈를 최초 노이즈로 하는) 고주파수 노이즈의 누설량은 소정의 노이즈 누설량 이하로 억제될 수 있다. 더욱이, 각 Rs1, Rs2, Rp의 값을 수학식(2)이 만족하도록 설정함으로써, 발진 효율을 향상시킬 수 있음과 더불어, 저주파수 영역의 노이즈 누설을 방지할 수 있다. 결국, 모든 주파수 영역에서의 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있다. 더욱이, 발진 효율의 저하를 방지하여, 발진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 양극 베인(47)의 단연에 대한 균압환의 함몰량과 노이즈 누설량의 관계는 도 6의 점(D1 및 D2)에 나타낸 바와 같이, 함몰량이 하측에 凸의 만곡선 특성을 나타내고, 또한 0.43 내지 0.64mm의 범위에서 극소값을 갖는 것으로 주어진다. 그 결과, 스트랩 계합 합凹부(47a)의 깊이는 함몰량이 점(D1)에서부터 점(D2)까지의 범위 또는 그 부근내로 정의될 수 있도록 설정된다. 따라서, 양극 베인(47)의 단연에 대한 균압환(49, 51)의 위치가 원인으로 되는 노이즈의 양을 극소값 부근으로 억제할 수 있다. 더욱이, 복사 노이즈의 저감을 촉진할 수 있다.

본 발명의 발명자들에 의해 이루어진 비교 실험에서는, 각 부분의 반지름이 Rp > Rs2와 [(Rs1+Rs2/2]÷Ra=1.84를 만족하도록 설정된 종래의 마그네트론의 경우는 기본파 측파대의 발생이 없어 깨끗한 스펙트럼이 확인되었다. 그러나, 다음 결과를 얻었다. 즉, 발진 효율은 도 4의 점(B3)의 72.2%이었고, 제 5 고조파 노이즈는 도 3의 점(A1)의 59dBpW이었으며, 50MHz대의 노이즈는 도 5의 점(C3)의 24dB㎶/m이었다.

이러한 종래의 마그네트론에 비해, 각 부분의 반지름이 Rs1 <Rp < Rs2와 [(Rs1 + Rs2)/2]÷Ra = 1.91를 만족하도록 설정된 본 발명의 마그네트론의 경우는 기본파 측파대의 발생이 없어 깨끗한 스펙트럼이 확인될 수 있을 뿐만 아니라, 다음 효과를 얻었다. 즉, 발진 효율이 도 4의 점(B1)의 73.6%이었어고, 제 5 고조파 노이즈가 도 3의 점(A2)의 54dBpW이었으며, 50MHz대의 노이즈가 도 5의 점(C2)의 26dB㎶/m이었다.

즉, 발진 효율에 대해, 1.4%의 개선을 확인할 수 있다. 더욱이, 제 5 고조파 노이즈에 대해, 5dB의 개선을 확인할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 마그네트론의 구성의 유용성을 입증할 수 있었다.

또한, 작은 지름 균압환(49)과 큰 지름 균압환(51)이 양극 베인(47)의 스트 랩 계합 凹부(47a)로 함몰되는, 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서는 제 5 고조파 노이즈가 도 5에 나타낸 극소점의 48dBpW를 나타낸다. 본 마그네트론의 제 5 고조파 노이즈는 종래의 마그네트론의 제 5 고조파 노이즈와 비교하여 11dB의 현저한 개선을 확인할 수 있다.

더욱이, 음극(3)의 상단에 설치된 출력측 앤드 해트(55)와 각 양극 베인(47)의 상단연 사이의 축 방향의 거리(Ga)가 0.2 내지 0.4mm로 설정되는, 본 발명의 일실시예에 따른 마그네트론에서는 거리(Ga)가 도 7에 나타낸 바와 같이 0.4mm를 초과하는 경우와 비교하면, 저측파대 방사 레벨의 상대값은 낮은 값(대략 -13dB)이 된다. 또한, 거리(Ga)와 부하 안정도의 관계에 대해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 부하 안정도는 안정한 값(대략 600mA)를 취할 수 있다. 이 경우, 부하 안정도는 거리(Ga)가 0.2mm의 길이를 초과한 후에 안정한 값을 취할 수 있지만, 저측파대 방사 레벨의 상대값이 0.4mm의 거리(Ga)에서부터 급격히 증가하기 때문에, 결국 거리(Ga)는 0.2 내지 0.4mm내로 모아진다. 실험 결과로서, 다음 사실이 확인될 수 있다. 즉, 거리(Ga)가 이러한 값으로 설정되기 때문에, 도 9에 나타낸 바와 같이, 2.2GHz대의 노이즈가 대략 10B로 억제될 수 있다. 또한, 또 다른 사실이 확인될 수 있다. 즉, 거리(Ga)가 0.2mm와 0.4mm 사이에어 정의된 범위내에서 보다 양호한 부하 안정도가 얻어질 수 있기 때문에, 안정한 발진이 부하에 좌우되지 않고 실행될 수 있다.

2.2GHz대의 노이즈가 상술한 방법으로 억제될 수 있는 이유는 안테나 도체(19)의 고주파수 전계가 각 양극 베인(47)의 중심측 단부와 음극(3) 사이에 형 성된 작용 공간내의 전자의 이동을 저해하는 현상이 저감될 수 있는 것으로 상정될 수 있다. 즉, 음극(3)으로부터 방사된 열전자는 음극(3)과 각 양극 베인(47) 사이에 인가된 높은 양극 전압에 의해 가속되고, 더욱이 이들 열전자의 궤도가 자계에 의해 구부려진다. 그리고, 이들 열전자가 회전 운동하고, 회전된 열전자가 작용 공간을 통해 전파되어 양극 베인으로 도착된다. 이 때, 작용 공간내에서의 열전자의 이동은 안네나 도체(19)의 고주파수 전계에 의해 저해되어, 이들 열전자가 서로 충돌할 수 있고, 이것이 노이즈로서 나타날 수 있다. 그러나, 마그네트론은 안테나 도체의 고주파수 전계가 작용 공간으로 거의 들어갈 수 없도록 구성되기 때문에, 작용 공간내에서의 열전자 이동의 저해가 감소될 수 있어, 열전자간의 충돌의 발생이 저감될 수 있다. 그 결과, 노이즈의 발생이 저감될 수 있다.

본 발명의 마그네트론에 의하면, 각 Rs1, Rs2, Ra의 값을 상술한 수학식 1이 만족하도록 설정함으로써, (제 5 고조파 노이즈를 최초 노이즈로 하는) 고주파수 노이즈의 누설량은 소정의 노이즈 누설량 이하로 억제될 수 있다. 더욱이, 각 Rs1, Rs2, Rp의 값을 상술한 수학식 2가 만족하도록 설정함으로써, 발진 효율을 향상시킬 수 있음과 더불어, 저주파수 영역의 노이즈 누설을 방지할 수 있다. 결국, 모든 주파수 영역에서의 복사 노이즈를 충분히 저감시킬 수 있다. 더욱이, 발진 효율의 저하를 방지할 수 있어, 발진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 양극 베인의 단연에 대한 균압환(49, 51)의 위치가 원인으로 되는 노이즈의 양을 극소값 부근으로 억제할 수 있다. 더욱이, 복사 노이 즈의 저감을 촉진할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 2.2GHz대의 노이즈를 개선할 수 있고, 더욱이, 안정한 발진을 부하 조건에 좌우되지 않고 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 균압환을 접합하는 스트랩 계합 凹부와 균압환을 비접촉으로 삽통시키는 스트랩 삽통 凹부는 상기 스트랩 계합 凹부와 상기 스트랩 삽통 凹부가 양극 통체의 반지름 방향으로 서로 위치적으로 이동되도록 각 양극 베인의 상단연과 하단연에 설치되며, 원주 방향으로 배열된 상기 양극 베인은 2개의 세트의 균압환중 어느 한쪽에 의해 서로 전기적으로 접속되고, 즉 상기 양극 통체의 중심축에 동심으로 위치되는 작은 지름 균압환과 큰 지름 균압환이 상기 스트랩 계합 凹부에 접합되고, 비접촉으로 출력측 자극편을 관통하는 마이크로파 방사 안테나는 상기 복수의 양극 베인중 하나의 양극 베인에 접합되는 마그네트론으로서,

   상기 작은 지름 균압환의 외주의 반지름 치수가 Rs1이고, 상기 큰 지름 균압환의 내주의 반지름 치수가 Rs2이고, 상기 양극 베인의 선단에 내접하는 원주의 반지름이 Ra이며, 상기 각 양극 베인에 근접하는, 자극편의 중앙 평단부의 반지름이 Rp일 때, 다음 수학식(1 및 2)이 성립되도록

   1.85Ra≤ (Rs1+ Rs2)/2 ≤1.96Ra (1)

   Rs1 < Rp < Rs2 (2)

   Ra, Rs1, Rs2, Rp의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 양극 베인의 상/하단연에 설치된 상기 스트랩 계합 凹부의 깊이 치수는 상기 스트랩 계합 凹부로 계합되는 상기 균압환이 상기 각 양극 베인의 상/하단연에 대해 내부로 함몰되도록 설정되고,

   상기 양극 베인의 단연에 대한 상기 균압환의 함몰량은 0.43㎜ 내지 0.64㎜의 범위내인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
3. 제 1항에 있어서, 음극의 일단에 설치된 출력측의 앤드 해트와 상기 각 양극 베인의 상단연 사이의 축 방향의 간격은 0.2 내지 0.4mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.

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