(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードと、共振空洞を画定する複数の羽根を含むアノードと、第１の組の羽根に接続された出力カプラと、該出力カプラに接続されていない第２の組の羽根と、前記第２の組の羽根上にのみある延長部であって、前記アノードの軸線に対して平行な方向に前記出力カプラに向けて延びている延長部とを備え、前記延長部と前記カソードとの間の静電容量は、前記出力カプラと前記カソードとの間の静電容量を少なくとも部分的に補償することを特徴とするマグネトロン。
【請求項２】
前記延長部は、前記羽根の先端部にあることを特徴とする、請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記マグネトロンは、前記第１または第２の組の羽根に接続された複数のストラップ・リングを有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記複数のストラップ・リングは、前記アノードの長さにわたって分散されている、請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記第１の組の羽根は、前記第２の組の羽根と交互することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記出力カプラは、同軸の出力線に接続されることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のマグネトロン。
【請求項７】
周波数出力は、８ＧＨｚから１２ＧＨｚまでの範囲内にあることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のマグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンに関する。
本発明は、特に、同軸出力を有するマグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従って、周知のマグネトロンの真空チャンバの一部を貫通する、部分的に斜視図になっている軸方向の断面である、図面の図１を参照すると、マグネトロンの軸線と同軸である、アンテナ１の形態の出力カプラから、出力が得られる。マグネトロンは、全体的に参照番号３で示されるアノード内に同軸配置されたカソード２を有し、羽根４、１０のような羽根によって定められる通常の共振空洞を有する。マグネトロンは、図１の線２−２を通って取られ、かつ、マグネトロンの半分において羽根を省略している図２を参照すると、交互する羽根４、６、８、１０が１つの極性を有し、介在する羽根５、７、９が反対の極性を有することを意味する、Ｐモードで動作する。アンテナは、等電位の羽根５、７、９の底部（図１に見られるような）に接続された脚部１１を通して給電される。アンテナ１は、出力線１２に沿ってマグネトロンの出力を開始し、電気ベクトルが、アンテナのスタブ１４を囲むスロット１３にわたって生じる。
【０００３】
こうしたマグネトロンに関連する問題は、「エンド・ハット（ｅｎｄ  ｈａｔ）」１５と呼ばれるカソードの下端部（図１に見られるような）と、出力カプラ（アンテナ１）の上面との間に、２つの部分間の容量結合に起因する高周波数（ｒ．ｆ．）電場が存在することである。アノードは、通常、地電位で保持され、カソードは、通常、大きい直流負電位で保持される。
【０００４】
こうした容量結合は、アノード３とカソード２との間に、同軸ＴＥＭモードを導入する。次に、高周波エネルギーは、カソード２に沿って伝わることにより、マグネトロンから外に伝播し、その結果、望ましいｐモードにおいて電力の損失が生じ、マグネトロンから望ましくない放射が生成され、カソードと内部構造体との間に高電圧がもたらされ、アーク発生をもたらすことがある。
【０００５】
同軸ＴＥＭモードの生成を最小限に抑えるために、脚部によってアンテナ１に接続されていない、交互する羽根４、６、８、１０への半径方向延長部１６が、マグネトロンに設けられる。こうした「中和ペグ（ｎｅｕｔｒａｌｉｓｉｎｇ  ｐｅｇ」が、非特許文献１で提案された。
【０００６】
ペグは、カソードのエンド・ハット１５とペグ自体との間に静電容量を導入する。しかしながら、カソードのエンド・ハット１５とペグ１６との間に誘起される高周波電場は、エンド・ハットとアンテナとの間に誘起される高周波電場とは反対の極性である（後者は、反対の極性の羽根５、７、９に接続されるため）。その結果、カソードが、出力（この場合、アンテナ１）から分離されることになる。
【０００７】
ｐモードのマグネトロンの作動の安定性を改善するために、上述したマグネトロンは、等電位で羽根４、６、８、１０の上部に接続されたリング又はストラップ、並びに、互いに等しい電位であるが、羽根４、６、８、１０とは反対の極性である介在する羽根５、７、９の上部に接続された別のリング又はストラップを、周知の方法で有することができる。そのようなストラップを、周知の方法で、アノードの長さに沿って分散させることができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，８４１，９４０号
【特許文献２】米国特許第７，０２６，７６１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃｒｏｓｓｅｄ−Ｆｉｅｌｄ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、第２巻、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、Ｈ．Ａ．Ｈ．ＢｏｏｔによるＬｏｎｇ  Ａｎｏｄｅ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎｓ、１９６１年、頁数：ページ２６９−２７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
説明された中和ペグに関連する不利な点は、絶縁破壊の点で、ペグとエンド・ハットとの距離が不十分である周波数及び電力レベルで、それらを使用できないことである。同様に絶縁破壊の考慮事項のために、カソードのエンド・ハットは、アノード羽根の端部の下方で終端している配置においても、中和ペグを使用することができない。
【００１１】
このことから、分離の問題に対する代替的な解決策が提示された（特許文献２）。ここで、分離プレートが、カソードのエンド・ハットと出力連結部材との間に配置される。しかしながら、分離するために、分離プレートを、マグネトロンの動作周波数で共鳴するような大きさにする必要があるが、他の要因が異なるプレート直径を示唆することもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、カソードと、共振空洞を定める複数の羽根を含むアノードと、第１の組の羽根に接続された出力カプラと、アノードの軸線と平行な方向に出力カプラに向かって延びる、出力カプラに接続されていない第２の組の羽根上にある延長部とを含むマグネトロンを提供するものであり、軸方向の延長部とカソードとの間の静電容量が、出力カプラとカソードとの間の静電容量を少なくとも部分的に補償する。
【００１３】
延長部は従来のように半径方向のものではなく軸方向のものであるため、中和ペグを用いるものより高い周波数及び高い電力レベルで作動するマグネトロンにおいて、及び、エンド・ハットがアノード羽根の端部の下方で終端するマグネトロンにおいて、延長部の使用が可能である。
【００１４】
有利なことに、使用の際、第１の組の羽根は、第２の組の羽根とは異なる極性を有する。第１の組の羽根は、第２の組の羽根と交互に配置することができる。
【００１５】
ここで、一例として、添付の図面を参照して本発明が詳細に説明されるであろう。
全ての図面において、網掛け線は無視すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】周知のマグネトロン・バルブの真空チャンバの一部を通る、部分的に斜視の横断面である。
【図２】アノードの半分における羽根のみを示す、図１の線２−２を通って取られた断面である。
【図３】本発明による、マグネトロン・バルブの真空チャンバの一部を通る横断面である。
【図４】図３の線４−４を通って取られた断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図３及び図４を参照すると、本発明のマグネトロンは、全体的に参照番号１７で示されるアノードと、アノードに対して同軸配置されたカソード１８とを含む。軸方向の場を生成するための磁石は、図示されていない。共振空洞が、羽根１９〜４０によってアノード内に定められる（図４）。ストラップ・リング４１〜４６が、アノードの長さに沿って分散される。
【００１８】
ストラップ・リング４１、４３、４５は、偶数の参照番号（２０〜４０）を有する羽根の組に接続され、互いに同じ極性で維持される。ストラップ・リングは、交互する羽根１９〜３９内の孔を通過するが、それらに接続されていない。ストラップ・リング４１が羽根１９を通過する孔は、参照番号４７を有するが、他の孔には参照番号が与えられていない。ストラップ・リングは、蝋付けによって羽根２０〜４０に接続され、そこで、（ストラップ・リング４３の場合のような）ストラップ・リングが図３の面にある羽根３０を通過する場合の、それらの輪郭が点線で示されている。ストラップ・リング４２、４４、４６は、奇数の参照番号（１９〜３９）を有する羽根の組に接続され、偶数の番号が付けられた羽根２０〜４０内の孔を通過し、孔の１つに、参照番号４８が与えられている。奇数の番号が付けられた羽根１９〜３９も、互いに同じ極性で、偶数の番号が付けられた羽根が保持される極性とは反対の極性で保持される。図示されていないアノードの長さの一部に沿って分散された更に別のストラップ・リングも存在する。従って、羽根１９〜３９の先端部（内縁部）における瞬間電磁場の極性が０°である場合、羽根２０〜４０の先端部の極性は１８０°である。羽根１９〜４１の全ての内縁部には丸みがある。ストラップ・リングは、周知の方法で、必要とされるｐモードと必要とされないｐ−１モードとの周波数分離を増大させる。
【００１９】
高周波電力は、１組の羽根（図３に見られるような）の下端部への接続部を介して、マグネトロンから同軸上に結合される。高周波放射は、全体的に参照番号４９で示される同軸線に沿って伝播する。同軸線の中心導体５０は、カップ形状の部材であり、それぞれの軸方向の脚部５２〜５７によって偶数の番号が付けられた羽根２０〜４０の組に接続する、出力カプラ５１に接続される。これらの羽根２０〜４０は、全て互いに対して同じ電位である。
【００２０】
出力カプラ５１と、「エンド・ハット」５８と呼ばれる、カソード１８の拡大した下端部が近接していることにより、２つの構成部品間に結合容量がもたらされる。エンド・ハット５８は、円筒形の凹部５９を有する。
【００２１】
本発明によると、出力カプラに結合されていない羽根、すなわち奇数の番号が付けられた羽根１９〜３９の組の各々の内縁部の下端部（図３に見られるような）は、軸方向の延長部を有する。軸方向延長部１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａは、図３に見ることができる。これらの羽根延長部とカソード１８との間に容量結合が存在する。延長部の長さは、容量結合が、カソードから出力カプラ５１までの容量結合とほぼ同じになるように選択される。羽根１９〜３９は、羽根２０〜４０と交互し、かつ、等しい電位及び反対の極性であるので、この結果、出力カプラ５１は、カソード１８から実質的に分離される。
【００２２】
本発明の第２実施形態（図示せず）において、カソードは、増大した軸方向の長さを有するので、エンド・ハット５８は、出力カプラ５１内に延びる。それにもかかわらず、この配置においても分離は生じる。
【００２３】
本発明の範囲から逸脱することなく、変形が可能である。従って、例えば、延長部１９ａ等は、各々の羽根の先端部つまり内縁部に配置される。しかしながら、軸方向延長部は、羽根上のいずれかの半径方向位置とすることができ、最大直径の縁部上つまり最外端上にすることさえも可能である。さらに、全ての等電位羽根が延長部を有する必要はない。一部だけ、例えば、これらの羽根１９〜３９のうちの一つおきのものが軸方向延長部を有してもよい。同様に、反対の電位の羽根２０〜４０の全てに、出力カプラ５１に接続するための脚部を設ける必要はない。これらの羽根の一部だけに、例えば、一つおきのものに、出力カプラに接続するための脚部を設けることができる。
【００２４】
説明されるマグネトロンは、分散型ストラップ付きアノード・マグネトロンであり、アノードは、特許文献１に記載された形態のいずれかのセグメント化された構造体とすることができる。しかしながら、本発明は、各々が、互いと同じ電位に、かつ、隣接する羽根の電位とは反対の電位に、それぞれの交互する羽根を保持するために設けられた、１対のストラップだけを用いるマグネトロンにも適用可能である。本発明は、単一のストラップ・リングしか有していず、１つの組の交互する羽根が接続され、挿置された羽根が接続されていないマグネトロンにも、かつ、１組の交互するストラップだけが接続されるが、ストラップ・リングがアノードの長さに沿って分散される設計にも、さらに適用可能である。
【００２５】
本発明に従ったマグネトロンは、０．１ＧＨｚから０．５ＴＨｚまでの範囲内の、好ましくは８ＧＨｚから１２ＧＨｚまでの帯域内の任意の周波数で作動することができる。出力は、１ＭＷ又はそれより大きいことが好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１：アンテナ
２、１８：カソード
３、１７：アノード
４〜１０、２０〜４０：交互する羽根
５〜９、１９〜４１：介在する羽根
１１、５２、５３、５４、５５、５６、５７：脚部
１５、５８：エンド・ハット
１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａ：軸方向延長部
４１、４２、４３、４４、４５、４６：ストラップ・リング
４７、４８：孔
４９：同軸線
５０：中心導体
５１：出力カプラ
５９：凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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