KR101307270B1 - Inside apparatus applied to broadband radio frequency window apparatus in w-band - Google Patents
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Abstract
본 발명은 W대역 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 및 이에 적용되는 내부 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 W대역 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 및 이에 적용되는 내부 장치는, 광대역에서의 동작 주파수 범위를 효율적으로 확대하기 위한 구성으로 이루어지며 이를 위해 원통형 도파관의 길이 및 세라믹 디스크의 두께를 각각 기 설정된 특정 값으로 구현하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 가능한 동작 주파수의 폭이 중심 주파수를 기준으로 할 때 10% 이상 수준으로 확장하는 것이 가능하며, 세라믹 디스크의 두께가 반파장의 정수배 두께로 설계하는 것이 가능하여 원통형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치를 설계된 대로 제작하는 것이 가능하다.The present invention discloses a W band wideband radio frequency window device and an internal device applied thereto. The W-band wideband radio frequency window device and the internal device applied thereto according to the present invention are configured to efficiently expand the operating frequency range in the wideband, and for this purpose, the length of the cylindrical waveguide and the thickness of the ceramic disc are respectively set. It is characterized by implementing with a specific value. Therefore, the present invention can be extended to a level of 10% or more when the width of the operating frequency possible based on the center frequency, and the ceramic disk can be designed to be an integer multiple of the half-wavelength radio frequency using a cylindrical waveguide It is possible to build the window device as designed.
Description
본 발명은 W대역 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 및 이에 적용되는 내부 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 주파수대의 전자기파를 발진 및 증폭시키는 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)의 경우에 진공내부의 전자기파 신호를 손실없이 공기영역으로 전달하는 라디오 주파수 윈도우(RF window) 장치를 구현하는데 있어서, 이러한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 주파수 범위를 효율적으로 확대하기 위한 W대역 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 및 이에 적용되는 내부 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a W-band wideband radio frequency window device and an internal device applied thereto. More particularly, the present invention relates to a vacuum electronic device for oscillating and amplifying electromagnetic waves of a specific frequency band. In the implementation of a radio frequency window (RF window) device that transmits to the air region without loss, the W band broadband radio frequency window device for efficiently extending the operating frequency range of such a radio frequency window device and an internal device applied thereto will be.
통상적으로, 라디오 주파수 윈도우 장치는 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)로부터 진공 영역을 거쳐 입력되는 주파수 신호를 공기 영역으로 전달함에 따라 출력단에 연결된 안테나를 통해 해당 주파수 신호를 출력하는 구조로 이루어진다. In general, the radio frequency window device is configured to output a frequency signal through an antenna connected to an output terminal as a frequency signal input from a vacuum electronic device through a vacuum region is transferred to an air region.
또한, 라디오 주파수 윈도우 장치와 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device) 간의 연결과, 라디오 주파수 윈도우 장치와 안테나 간의 연결은 도파관을 이용하여 이루어진다.In addition, the connection between the radio frequency window device and the vacuum electronic device and the connection between the radio frequency window device and the antenna are made using a waveguide.
여기서, 도파관은 마이크로파 이상의 높은 주파수(1GHz 이상)의 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로의 일종인데, 구리 등의 전기동체로 된 관 내부를 전자기파가 지나가게 한 것으로, 각종 전자제품에 널리 사용되고 있다.Here, the waveguide is a type of transmission path for transmitting electrical energy or signals of high frequency (1 GHz or more), which is microwave or more, and is used for various electronic products because electromagnetic waves pass through the inside of a tube made of an electric body such as copper. have.
이와 같은 도파관 중 직각형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치는 도파관 내에 반파장 두께의 세라믹을 삽입하고 이를 진공 접합하여 제작된다.Among the waveguides, a radio frequency window device using a rectangular waveguide is manufactured by inserting a half-wavelength ceramic into the waveguide and vacuum bonding the same.
하지만, 직각형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치는 동작 주파수의 범위를 광대역(예 75~110GHz)으로 하여 구현되는 경우, 상기에 언급된 세라믹을 삽입하여 진공 접합하는 작업을 용이하게 수행하기가 곤란하며, 도 1 내지 도 3을 참고로 할 때 가능한 동작 주파수의 폭이 중심 주파수를 기준으로 할 때 5% 이내로 한정되는 한계가 있다.However, when a radio frequency window device using a rectangular waveguide is implemented using a wide range of operating frequencies (for example, 75 to 110 GHz), it is difficult to easily perform vacuum bonding by inserting the above-mentioned ceramics. 1 to 3, the range of possible operating frequencies is limited to within 5% of the center frequency.
한편, 원통형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치도 있으며, 이는 상대적으로 짧은 원통형 디스크에 파장보다 매우 얇은 세라믹을 진공 접합한 뒤, 이를 직각형 도파관 사이에 진공 접합하여 제작된다.On the other hand, there is also a radio frequency window device using a cylindrical waveguide, which is manufactured by vacuum bonding a ceramic thinner than a wavelength to a relatively short cylindrical disk, and then vacuum bonding between the rectangular waveguide.
따라서, 원통형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치는 종래 기술에 의할 경우 광대역(예 75~110GHz)에서 파장에 비해 얇게(즉, 파장의 1/10 이하) 제작하는 것이 불가능하다 할 수 있다.Therefore, the radio frequency window device using the cylindrical waveguide may be impossible to manufacture thinner than the wavelength (
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 주파수 범위를 효율적으로 확대하기 위해 라디오 주파수 윈도우 장치 내의 원통형 도파관의 길이 및 세라믹 디스크의 두께를 각각 기 설정된 특정 값으로 구현하기 위한 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 및 이에 적용되는 내부 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the length of the cylindrical waveguide and the thickness of the ceramic disk in the radio frequency window device in order to efficiently expand the operating frequency range of the radio frequency window device. The present invention provides a broadband radio frequency window device and an internal device applied thereto to implement a predetermined specific value.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치는, 진공 영역으로부터 제1 직각형 도파관을 통해 주파수 신호를 입력받기 위한 주파수 입력부, 상기 제1 직각형 도파관과 연결되는 원통형 도파관 내부로 상기 주파수 신호가 전달된 후 상기 원통형 도파관 내부의 세라믹 디스크를 관통하여 공기 영역으로 상기 주파수 신호를 전달하기 위한 신호출력 경계부 및 상기 신호출력 경계부와 연결되는 제2 직각형 도파관을 통해 상기 세라믹 디스크를 관통한 주파수 신호를 외부로 출력하기 위한 주파수 출력부를 포함하고, 상기 신호출력 경계부는 상기 원통형 도파관의 길이를 기 설정된 제1 특정 값으로 구비하고 상기 세라믹 디스크의 두께를 기 설정된 제2 특정 값으로 구비되는 것을 특징으로 한다.In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a broadband radio frequency window device comprising: a frequency input unit configured to receive a frequency signal from a vacuum region through a first rectangular waveguide, and a cylinder connected to the first rectangular waveguide After the frequency signal is transmitted into the waveguide, the ceramic is passed through a ceramic disk inside the cylindrical waveguide and through the second rectangular waveguide connected to the signal output boundary for transmitting the frequency signal to the air region and the signal output boundary. And a frequency output unit configured to output a frequency signal passing through the disk to the outside, wherein the signal output boundary includes a length of the cylindrical waveguide as a first predetermined value and a thickness of the ceramic disc as a second predetermined value. Characterized in that provided.
바람직하게는, 상기 제1 특정 값은 상기 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE111 모드를 형성하는 값으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the first specific value is a value that forms a TE 111 mode among the modes of forming an electric transverse wave in which a magnetic field component is present but no electric field component exists in the traveling direction of the electromagnetic wave constituting the frequency signal. It features.
바람직하게는, 상기 TE111 모드를 형성하는 값은 아래 수식<1> 중 lp 값인 것을 특징으로 한다.Preferably, the value forming the TE 111 mode is characterized in that the l p value in Equation <1>.
수식<1>Formula <1>
(단, μp: 진공자화율, εp: 진공유전율, lp: 원통형 도파관 길이(세라믹 디스크의 두께를 제한 길이), * p11: 1.841, Fp: 중심 주파수, c: 빛의 속도, ap는 원통형 도파관의 지름이다)(Μ p : vacuum susceptibility, ε p : vacuum dielectric constant, l p : cylindrical waveguide length (limited length of ceramic disc), * p 11 : 1.841, F p : center frequency, c: speed of light, a p is the diameter of the cylindrical waveguide)
바람직하게는, 상기 제2 특정 값은 상기 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE11n(n<5) 모드를 형성하는 값으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second specific value forms a TE 11n (n <5) mode among modes for forming an electric shear wave in which a magnetic field component is present but no electric field component exists in the traveling direction of the electromagnetic wave constituting the frequency signal. It is characterized by consisting of a value.
바람직하게는, 상기 TE11n(n<5)를 형성하는 값은 아래 수식<2> 중 tc 값인 것을 특징으로 한다.Preferably, the value forming TE 11n (n <5) is a value of t c in Equation 2 below.
수식<2>Formula <2>
(단, μc: 세라믹 자화율, εc: 유전율, tc: 세라믹 두께, * p11: 1.841, Fc: 중심 주파수, c: 빛의 속도, ac: 세라믹 도파관의 대각선 길이)
(Where, μ c : ceramic susceptibility, ε c : dielectric constant, t c : ceramic thickness, * p 11 : 1.841, F c : center frequency, c: speed of light, a c : diagonal length of ceramic waveguide)
따라서, 본 발명에서는 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 주파수 범위를 효율적으로 확대하기 위해 라디오 주파수 윈도우 장치 내의 원통형 도파관의 길이 및 세라믹 디스크의 두께를 각각 기 설정된 특정 값으로 구현함으로써, 가능한 동작 주파수의 폭이 중심 주파수를 기준으로 할 때 10% 이상 수준으로 확장하는 것이 가능하며, 세라믹 디스크의 두께가 반파장의 정수배 두께로 설계하는 것이 가능하여 원통형 도파관을 이용한 라디오 주파수 윈도우 장치를 설계된 대로 제작하는 것이 가능한 이점이 있다.
Therefore, in the present invention, in order to effectively expand the operating frequency range of the radio frequency window device, the width of the possible operating frequency is centered by implementing the length of the cylindrical waveguide and the thickness of the ceramic disc in the radio frequency window device, respectively, to predetermined values. In terms of frequency, it is possible to expand to more than 10% level, and it is possible to design a ceramic disc with a thickness that is an integer multiple of half wavelength, and thus it is possible to manufacture a radio frequency window device using a cylindrical waveguide as designed. .
도 1은 종래 기술에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 효율을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 2는 종래 기술에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 효율을 다른 실시 예로 나타내는 도면,
도 3은 종래 기술에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 효율을 또 다른 실시 예로 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 5는 도 4에 도시된 라디오 주파수 윈도우 장치의 단면을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 6은 도 4에 도시된 라디오 주파수 윈도우 장치 중 신호출력 경계부의 구조를 단순화하여 일실시 예로 나타내는 도면, 및
도 7은 본 발명에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 효율을 일실시 예로 나타내는 도면이다.1 is a view showing an operation efficiency of a radio frequency window device according to the prior art as an embodiment;
2 is a view showing another embodiment of the operation efficiency of the radio frequency window device according to the prior art,
3 is a view showing another embodiment of the operation efficiency of the radio frequency window device according to the prior art;
4 is a view showing an embodiment of a radio frequency window device according to the present invention;
5 is a diagram illustrating a cross section of the radio frequency window device shown in FIG. 4 according to one embodiment;
FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary embodiment by simplifying a structure of a signal output boundary of the radio frequency window apparatus shown in FIG. 4; and
7 is a diagram illustrating an operation efficiency of a radio frequency window device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 라디오 주파수 윈도우 장치의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a radio frequency window device according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 4는 본 발명에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 라디오 주파수 윈도우 장치는 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)와 안테나 사이에 연결되어 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)로부터의 진공 영역과 안테나의 공기 영역 사이에 대한 경계를 이루는 구성이다.4 is a diagram illustrating a radio frequency window device according to an embodiment of the present invention. As shown by way of example only in FIG. 4, a radio frequency window device is connected between the vacuum electronic device and the antenna to provide a connection between the vacuum region from the vacuum electronic device and the air region of the antenna. It is a constitution that forms a boundary.
즉, 라디오 주파수 윈도우 장치는 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)로부터 진공 영역을 거쳐 제공되는 주파수 신호를 입력받은 후 입력받은 주파수 신호를 진공 영역과 공기 영역 간의 경계를 이루는 세라믹 디스크(130)를 관통하도록 하여 공기 영역의 안테나를 통해 해당 주파수 신호를 외부로 출력하기 위한 구조로 이루어진다.That is, the radio frequency window device receives a frequency signal provided through a vacuum region from a vacuum electronic device and passes through the
본 발명은 이와 같은 기본 구조의 라디오 주파수 윈도우 장치를 광대역(예 75~110GHz)의 동작 주파수 범위에서 동작하도록 구현되는 경우, 가능한 동작 주파수의 폭을 종래 기술에 의한 것보다 매우 크게 확장할 뿐만 아니라 이를 실현하기 위한 장치 구조도 용이한 제작 범위 내의 규격으로 이루어지는 것을 주요 특징으로 한다.When the radio frequency window device having such a basic structure is implemented to operate in an operating frequency range of a wide bandwidth (for example, 75 to 110 GHz), the range of possible operating frequencies is greatly expanded as compared with those of the related art. The main feature is that the device structure for realization also consists of a standard within an easy manufacturing range.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치는 진공 영역으로부터 제1 직각형 도파관(110)을 통해 주파수 신호를 입력받는 주파수 입력부, 제1 직각형 도파관(110)과 연결되는 원통형 도파관(120) 내부로 주파수 신호의 전달이 이루어진 후 원통형 도파관(120) 내부의 세라믹 디스크(130)를 관통하여 공기 영역으로 주파수 신호를 전달하는 신호출력 경계부, 및 신호출력 경계부의 출력단에 연결되는 제2 직각형 도파관(110)을 통해 공기 영역으로 노출된 주파수 신호를 외부로 출력하는 주파수 출력부를 포함하는 구성을 갖춘다.More specifically, the broadband radio frequency window device of the present invention is a cylindrical waveguide connected to the frequency input unit receiving the frequency signal through the first
여기서, 신호출력 경계부는 광대역(예 75~110GHz)에서의 동작 주파수 범위를 확장하기 위해 원통형 도파관(120)의 길이를 기 설정된 제1 특정 값으로 구비하고, 세라믹 디스크(130)의 두께도 기 설정된 제2 특정 값으로 구비하는 것이 바람직하다.Here, the signal output boundary has a length of the
도 5는 도 4에 도시된 라디오 주파수 윈도우 장치의 단면을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 5에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 원통형 도파관(120)과 직각형 도파관(110)의 연결은 소정의 플랜지(140)를 이용한 체결 방식으로 이루어지는데, 즉 제1 직각형 도파관(110)과 진공 영역 쪽의 원통형 도파관(120)의 연결을 제1 플랜지(140)를 이용하여 체결하며 제2 직각형 도파관(110)과 공기 영역 쪽의 원통형 도파관(120)의 연결을 제2 플랜지(140)를 이용하여 체결한다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross section of the radio frequency window device shown in FIG. 4. As shown by way of example only in FIG. 5, the connection between the
즉, 제1 직각형 도파관(110)은 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)의 커플러에 연결되어 주파수 신호의 입력단이 되며, 제2 직각형 도파관(110)은 안테나 및 다른 RF 부품과 연결되는 주파수 신호의 출력단이 된다.That is, the first
원통형 도파관(120) 및 세라믹 디스크(130)(즉, AI2O3)의 지름은 제1 직각형 도파관(110) 및 제2 직각형 도파관(110)의 대각선 길이로 설계되는 것이 바람직하다.The diameters of the
이와 같이 라디오 주파수 윈도우 장치를 이루는 각 부품 간의 연결은 진공 접합으로 이루어지며, 이는 Stainless 304를 소재로 전용 지그를 제작하여, 진공 퍼니스 브레이징(Vacuum Furnace Brazing)를 실시하는 것으로 이루어진다.As such, the connection between the components constituting the radio frequency window device is made by vacuum bonding, which is performed by vacuum furnace brazing by manufacturing a dedicated jig made of stainless 304.
도 6은 도 4에 도시된 라디오 주파수 윈도우 장치 중 신호출력 경계부의 구조를 단순화하여 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 6에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 신호출력 경계부를 이루는 원통형 도파관(120)의 길이 및 세라믹 디스크(130)의 두께가 각각 고유한 특정 값으로 이루어진다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a structure of a signal output boundary of the radio frequency window device shown in FIG. As shown by way of example only in FIG. 6, the length of the
즉, 원통형 도파관(120)의 길이는 제1 특정 값으로 이루어지며, 이러한 제1 특정 값은 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE111 모드를 형성하는 값으로 이루어진다.That is, the length of the
여기서, TE111 모드를 형성하는 값이라 함은 아래 수식<1> 중 lp 값을 일컫는다.Here, the value forming the TE 111 mode refers to the value of l p in Equation <1> below.
수식<1>Formula <1>
여기에서, μp는 진공자화율이고, εp는 진공유전율이고, lp는 원통형 도파관(120) 길이(세라믹 디스크(130)의 두께를 제한 길이)이고, * p11는 1.841이고, Fp는 중심 주파수이고, c는 빛의 속도이며, ap는 원통형 도파관의 지름이다. Where μ p is the vacuum susceptibility, ε p is the vacuum dielectric constant, l p is the length of the cylindrical waveguide 120 (limiting the thickness of the ceramic disc 130), * p 11 is 1.841, and F p is Is the center frequency, c is the speed of light and a p is the diameter of the cylindrical waveguide.
한편, 세라믹 디스크(130)의 두께는 제2 특정 값으로 이루어지며, 이러한 제2 특정 값은 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE11n(n<5) 모드를 형성하는 값으로 이루어진다.On the other hand, the thickness of the
여기서, TE11n(n<5)를 형성하는 값이라 함은 아래 수식<2> 중 tc 값을 일컫는다.Here, the value forming TE 11n (n <5) refers to the value of t c in Equation <2> below.
수식<2>Formula <2>
(단, μc: 세라믹 자화율, εc: 유전율, tc: 세라믹 두께, * p11: 1.841, Fc: 중심 주파수, c: 빛의 속도)(Μ c : ceramic susceptibility, ε c : permittivity, t c : ceramic thickness, * p 11 : 1.841, F c : center frequency, c: speed of light)
세라믹 디스크의 지름은 -20um 오차 이내에서 직각 도파관 내부 구멍의 대각선 길이로 제작할 수 있다. The diameter of the ceramic disk can be made with the diagonal length of the hole inside the right waveguide within -20um error.
본 실시예에서 플랜지는 필박스와 직각도파관 사이를 진공접합하기 위해 양 부품과 동시에 결합되는 이음새 부품이다. 도파관의 W 대역 표준 규격인 WR-10규격(내부 홀 기준 1.27mm * 2.55mm)의 도파관의 외부가 약 0.8mm 삽입될 수 있는 직각 홈을 형성시키는 것이 바람직하다. 직각 홈 반대편에 원통형 필박스가 약 0.7mm 삽입되도록 원형 홈을 0.7mm 깊이로 형성하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the flange is a joint part that is simultaneously joined with both parts for vacuum joining between the pillbox and the rectangular waveguide. It is preferable to form a right angle groove in which the outside of the waveguide of the WR-10 standard (1.27 mm * 2.55 mm based on the inner hole), which is the W band standard standard of the wave guide, can be inserted about 0.8 mm. It is desirable to form a circular groove 0.7 mm deep so that the cylindrical pillbox is inserted about 0.7 mm opposite the right angle groove.
세라믹 디스크의 지름은 -20um의 오차 이내에서 직각 도파관 내부 구멍의 대각선 길이로 제작하는 것이 바람직하다.예를들어, WR-10규격의 경우 ac 2=1.272 + 2.542 이다. 세라믹의 두께는 세라믹 디스크를 하나의 공동으로 가정하여 내부에 TE11n 모드가 생기도록 설계하는 것이 바람직하다. The diameter of the ceramic disc is preferably made with the diagonal length of the hole inside the right waveguide within an error of -20 μm, for example, a c 2 = 1.27 2 + 2.54 2 for the WR-10 specification. The thickness of the ceramic is preferably designed such that the TE 11n mode is created inside assuming a ceramic disk as one cavity.
원통형 도파관의 내부 지름은 세라믹 디스크 지름의 ±20um 오차 범위 내가 바람직하다. 원통형 도파관의 전체 길이에서 세라믹 디스크의 두께를 제외하고, 나머지를 반으로 나눈 값(lp)이 같은 값의 원통형 도파관 내에 TE111 모드가 형성되도록 구비되는 것이 바람직하다.The inner diameter of the cylindrical waveguide is preferably within the ± 20 μm error range of the ceramic disk diameter. Except for the thickness of the ceramic disk in the entire length of the cylindrical waveguide, it is preferable that the remaining half divided by the value lp is provided so that the TE 111 mode is formed in the cylindrical waveguide having the same value.
또한, TE11n(n<5)에서 n은 4 이하로 설정되는 것이 바람직하다.Also, in TE 11n (n <5), n is preferably set to 4 or less.
도 7은 본 발명에 의한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 효율을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 7에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치에서 운용 가능한 광대역의 동작 주파수 폭은 기존의 윈도우 장치에서 구현한 광대역의 동작 주파수 폭보다 4~5배 확장된 것으로 확인할 수 있다.7 is a diagram illustrating an operation efficiency of a radio frequency window device according to an embodiment of the present invention. As shown by way of example only in Figure 7, it can be seen that the operating frequency width of the broadband that can be operated in the wideband radio frequency window device is extended 4 to 5 times larger than the operating frequency width of the broadband implemented in the conventional window device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
또한, 본 발명은 특정 주파수대의 전자기파를 발진 및 증폭시키는 진공전자 장치(Vacuum Electronic Device)의 경우에 진공내부의 전자기파 신호를 손실없이 공기영역으로 전달하는 라디오 주파수 윈도우(RF window) 장치를 구현하는데 있어서, 이러한 라디오 주파수 윈도우 장치의 동작 주파수 범위를 효율적으로 확대하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.In addition, in the case of a vacuum electronic device that oscillates and amplifies electromagnetic waves of a specific frequency band, the present invention implements a radio frequency window device that delivers electromagnetic signals within a vacuum to an air region without loss. In order to effectively expand the operating frequency range of such a radio frequency window device, it is an invention that is industrially applicable because it is not only commercially available or commercially viable, but also practically evident.
110: 직각형 도파관 120: 원통형 도파관
130: 세라믹 디스크 140: 플랜지110: rectangular waveguide 120: cylindrical waveguide
130: ceramic disk 140: flange
Claims (6)
상기 제1 직각형 도파관과 연결되는 원통형 도파관 내부로 상기 주파수 신호가 전달된 후 상기 원통형 도파관 내부의 세라믹 디스크를 관통하여 공기 상태로 상기 주파수 신호를 전달하기 위한 신호출력 경계부; 및
상기 신호출력 경계부와 연결되는 제2 직각형 도파관을 통해 상기 세라믹 디스크를 관통한 주파수 신호를 외부로 출력하기 위한 주파수 출력부;를 포함하는 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 중 상기 신호출력 경계부의 원통형 도파관은 기 설정된 특정 값의 길이로 구비되고,
상기 특정 값은 상기 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE111 모드를 형성하는 값으로 이루어지며,
상기 TE111 모드를 형성하는 값은 아래 수식<1> 중 lp 값인 것을 특징으로 하는 원통형 도파관.
수식<1>
(단, μp: 진공자화율, εp: 진공유전율, lp: 원통형 도파관 길이(세라믹 디스크의 두께를 제한 길이), * p11: 1.841, Fp: 중심 주파수, c: 빛의 속도, ap: 원통형 도파관의 지름, λ: 관내 파장(guide wavelength))A frequency input unit for receiving a frequency signal through the first rectangular waveguide in a vacuum state;
A signal output boundary for transmitting the frequency signal to an air state after passing the frequency signal into a cylindrical waveguide connected to the first rectangular waveguide, through a ceramic disk inside the cylindrical waveguide; And
The cylindrical waveguide of the signal output boundary of the broadband radio frequency window device including a; frequency output unit for outputting the frequency signal passing through the ceramic disk to the outside through a second rectangular waveguide connected to the signal output boundary. It is provided with a length of a specific value set,
The specific value is a value that forms a TE 111 mode among the modes of forming an electric shear wave in which a magnetic field component is present but an electric field component is absent with respect to a traveling direction of the electromagnetic waves constituting the frequency signal.
The value forming the TE 111 mode is a cylindrical waveguide, characterized in that l p value of the following formula <1>.
Formula <1>
(Μ p : vacuum susceptibility, ε p : vacuum dielectric constant, l p : cylindrical waveguide length (limited length of ceramic disc), * p 11 : 1.841, F p : center frequency, c: speed of light, a p is the diameter of the cylindrical waveguide, λ is the guide wavelength
상기 제1 직각형 도파관과 연결되는 원통형 도파관 내부로 상기 주파수 신호가 전달된 후 상기 원통형 도파관 내부의 세라믹 디스크를 관통하여 공기 상태로 상기 주파수 신호를 전달하기 위한 신호출력 경계부; 및
상기 신호출력 경계부와 연결되는 제2 직각형 도파관을 통해 상기 세라믹 디스크를 관통한 주파수 신호를 외부로 출력하기 위한 주파수 출력부;를 포함하는 광대역 라디오 주파수 윈도우 장치 중 상기 신호출력 경계부의 세라믹 디스크는 기 설정된 특정 값의 두께로 구비되고,
상기 특정 값은 상기 주파수 신호를 이루는 전자파의 진행 방향에 대해 자계 성분은 존재하나 전계 성분은 존재하지 아니하는 전기적 횡파를 형성하는 모드 중 TE11n(n<5) 모드를 형성하는 값으로 이루어지며,
상기 TE11n(n<5)를 형성하는 값은 아래 수식<1> 중 tc 값인 것을 특징으로 하는 세라믹 디스크.
수식<1>
(단, μc: 세라믹 자화율, εc: 유전율, tc: 세라믹 두께, * p11: 1.841, Fc: 중심 주파수, c: 빛의 속도, ac: 세라믹 디스크의 지름, λ: 관내 파장(guide wavelength))A frequency input unit for receiving a frequency signal through the first rectangular waveguide in a vacuum state;
A signal output boundary for transmitting the frequency signal to an air state after passing the frequency signal into a cylindrical waveguide connected to the first rectangular waveguide, through a ceramic disk inside the cylindrical waveguide; And
The ceramic disk of the signal output boundary of the broadband radio frequency window device including a; frequency output unit for outputting the frequency signal passing through the ceramic disk through the second rectangular waveguide connected to the signal output boundary to the outside. It is provided with a thickness of a specific value set,
The specific value includes a value for forming a TE 11n (n <5) mode among modes for forming an electric shear wave in which a magnetic field component is present but an electric field component is absent with respect to a traveling direction of the electromagnetic wave constituting the frequency signal.
The value forming the TE 11n (n <5) is a ceramic disc, characterized in that the t c value of the formula <1>.
Formula <1>
(Μ c : ceramic susceptibility, ε c : permittivity, t c : ceramic thickness, * p 11 : 1.841, F c : center frequency, c: speed of light, a c : diameter of ceramic disc, λ: wavelength in tube (guide wavelength))
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| JPH08201552A (en) * | 1995-01-31 | 1996-08-09 | Japan Atom Energy Res Inst | Pill box-shaped microwave-band high-frequency vacuum window |
| JP2928113B2 (en) | 1994-11-29 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | Pill box type vacuum window |
| JP3328586B2 (en) | 1998-06-19 | 2002-09-24 | 三菱電機株式会社 | Airtight high-frequency window |
| JP2005340964A (en) | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Microwave supply system |
-
2012
- 2012-05-25 KR KR1020120055785A patent/KR101307270B1/en active IP Right Grant
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