(57)【要約】【課題】プランジャからの電磁波の漏洩を低減した整合装置を提供すること。【解決手段】信号源と負荷との間の伝送路のインピーダンスを調整する整合装置において、信号源と負荷とを接続する導波管のＥ面に接続されるＥ分岐導波管と、Ｅ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＥプランジャと、導波管のＨ面に接続されるＨ分岐導波管と、Ｈ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＨプランジャと、を有し、ＥプランジャとＨプランジャは電磁波の漏洩を防ぐためのチョーク構造をそれぞれ有し、これらのチョーク構造は相互に異なる形状を有している。【選択図】図１
2014155077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源と負荷との間の伝送路のインピーダンスを調整する整合装置において、
前記信号源と前記負荷とを接続する導波管のＥ面に接続されるＥ分岐導波管と、
前記Ｅ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＥプランジャと、
前記導波管のＨ面に接続されるＨ分岐導波管と、
前記Ｈ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＨプランジャと、を有し、
前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャは電磁波の漏洩を防ぐためのチョーク構造をそれぞれ有し、これらのチョーク構造は相互に異なる形状を有している、
ことを特徴とする整合装置。
【請求項２】
前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャが有するチョーク構造は、チョーク溝の深さが相互に異なっていることを特徴とする請求項１に記載の整合装置。
【請求項３】
前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャは２つの短絡板をそれぞれが有しており、これら２つの短絡板の相互間の距離が前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャとで異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の整合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
信号源から負荷にマイクロ波等の電磁波を効率良く供給するために、電磁波を負荷に導く導波管にＥＨチューナ等の整合装置を設けることが行われる。このようなＥＨチューナは、例えば、特許文献１に示すように、導波管の長辺側すなわちＥ面にＥ分岐導波管が接続され、導波管の短辺側すなわちＨ面にＨ分岐導波管が接続される。そして、Ｅ分岐導波管およびＨ分岐導波管内にプランジャがそれぞれ配置され、Ｅ分岐導波管内およびＨ分岐導波管内でこれらのプランジャの位置を調整することにより、信号源と負荷との間の伝送路のインピーダンスを整合させる。これにより、導波管内の定在波を減衰させることで、電磁波の電力を効率よく負荷に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１９０９００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなＥＨチューナでは、プランジャを移動させてインピーダンスの調整を行うことから、プランジャと分岐導波管との間に若干の隙間が必要となる。この隙間の存在により、プランジャの後方へ電磁波が漏洩してしまうことがあるという問題点がある。特に、大電力を扱う場合には、漏洩する電磁波の電力が大きいので、チューナ内部の構成部品の損傷や周辺機器に誤動作を惹起させる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、プランジャからの電磁波の漏洩を低減したことを特徴とする整合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、信号源と負荷との間の伝送路のインピーダンスを調整する整合装置において、前記信号源と前記負荷とを接続する導波管のＥ面に接続されるＥ分岐導波管と、前記Ｅ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＥプランジャと、前記導波管のＨ面に接続されるＨ分岐導波管と、前記Ｈ分岐導波管内に設けられ、管軸方向に移動可能に配置されたＨプランジャと、を有し、前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャは電磁波の漏洩を防ぐためのチョーク構造をそれぞれ有し、これらのチョーク構造は相互に異なる形状を有していることを特徴とする。
このような構成によれば、プランジャからの電磁波の漏洩を低減することができる。
【０００７】
また、本発明の一側面は、前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャが有するチョーク構造は、チョーク溝の深さが相互に異なっていることを特徴とする。
このような構成によれば、各プランジャの構造が最適化され、電磁波の漏洩を確実に低減することができる。
【０００８】
また、本発明の一側面は、前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャは２つの短絡板をそれぞれが有しており、これら２つの短絡板の相互間の距離が前記Ｅプランジャと前記Ｈプランジャとで異なっていることを特徴とする。
このような構成によれば、調整可能なパラメータを増やすことにより、電磁波の漏洩を確実に低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プランジャからの電磁波の漏洩を低減したことを特徴とする整合装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る整合装置であるＥＨチューナの構成例を示す図である。
【図２】図１に示すＥＨチューナの断面を示す断面図である。
【図３】図１に示すＥプランジャ機構部の詳細な構成例を示す図である。
【図４】図１に示すプランジャの詳細な構成例を示す断面図である。
【図５】Ｅ分岐導波管用に最適化したプランジャをＨプランジャとして用いた場合の電磁界の分布を示す図である。
【図６】Ｅ分岐導波管とＨ分岐導波管のそれぞれに対して最適化したＥプランジャとＨプランジャとを用いた場合の電磁界の分布を示す図である。
【図７】Ｅ分岐導波管用に最適化したプランジャをＨプランジャとして用いた場合の電磁界の分布を示す図である。
【図８】Ｅ分岐導波管とＨ分岐導波管のそれぞれに対して最適化したＥプランジャとＨプランジャとを用いた場合の電磁界の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る整合装置であるＥＨチューナの構成例を示す図である。また、図２は、図１に示すＥＨチューナ１を矢印Ａの方向から見た図である。これらの図に示すように、ＥＨチューナは、断面が矩形形状を有する主導波管１０、Ｅチューナ２０、および、Ｈチューナ３０を有している。ＥＨチューナ１は、マイクロ波、ミリ波等の電磁波を発生する信号源と負荷との間に配置され、ＥＨチューナの反射係数ベクトルを調整することにより、信号源と負荷との間の伝送回路のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）を１に近づけることで、信号源から負荷に効率よく電磁波を伝搬する。
【００１３】
ここで、主導波管１０は、断面が矩形形状を有する導波管であり、信号源であるマグネトロンで発生される電磁波を負荷に導く。主導波管１０の長面であるＥ面１１にはＥチューナ２０が設けられ、短面であるＨ面１２にはＨチューナ３０が設けられている。
【００１４】
Ｅチューナ２０は、プランジャ部２０５およびプランジャ部２０５を収容するＥ分岐導波管２１を有している。一方、Ｈチューナ３０は、プランジャ部３０５およびプランジャ部３０５を収容するＨ分岐導波管３１を有している。
【００１５】
Ｅ分岐導波管２１は、主導波管１０のＥ面１１に形成された開口部に接合され、その内部にはプランジャ部２０５が収容される。プランジャ部２０５は、図示しない駆動部によってＥ分岐導波管２１の管軸方向（図２の矢印の方向）に移動される。
【００１６】
Ｈ分岐導波管３１は、主導波管１０のＨ面１２に形成された開口部に接合され、その内部にはプランジャ部３０５が収容される。なお、Ｅ分岐導波管２１とＨ分岐導波管３１とは、主導波管１０の管軸方向の同じ位置に取り付けられている。プランジャ部３０５は、図示しない駆動部３２０によってＨ分岐導波管３１の管軸方向（図２の矢印の方向）に移動される。
【００１７】
図３は、プランジャ部２０５の構成例を示す斜視図である。この図３に示すように、プランジャ部２０５は、第１可動短絡板２０２および第２可動短絡板２０３を有するプランジャ２０１およびプランジャ支持部２０４を有している。なお、プランジャ部３０５も図３に示すプランジャ部２０５と同様の構成を有しているが、後述するようにプランジャ３０１の構造が、プランジャ２０１と異なっている。
【００１８】
図４は、図２に示すプランジャ部２０５，３０５の断面構造を示す断面図である。図４に示すように、第１可動短絡板２０２，３０２の背面側（主導波管１０に対向する面の裏側）には、チョーク溝２０２ａ，３０２ａがそれぞれ形成されるチョーク構造を有している。このチョーク溝２０２ａ，３０２ａは、主導波管１０からＥ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１側に漏洩する電磁波を減衰させ、プランジャ部２０５，３０５の他の部分に対して電磁波が与える影響が少なくなるようにするとともに、周辺機器が誤動作を起こすことを防止する。
【００１９】
なお、本実施形態では、プランジャ２０１，３０１が有するチョーク構造は、それぞれ異なる構造とされている。より詳細には、従来のＥＨチューナでは、ＥプランジャおよびＨプランジャが有するチョーク構造は、構成部品の個数を減らすため、同じ形状とされる。しかしながら、本実施形態では、プランジャ２０１，３０１が有するチョーク構造が、相互に異なる形状とされている。
【００２０】
具体的には、プランジャ２０１が有するチョーク溝２０２ａは、Ｅ分岐導波管２１内を伝搬する電磁波の一部を内部に進入させ、チョーク溝２０２ａの底部で反射する。チョーク溝２０２ａの深さｄ１は、チョーク溝２０２ａの底部で反射された電磁波がチョーク溝２０２ａの入り口で、Ｅ分岐導波管２１を伝搬する電磁波と位相が１８０度ずれるように設定されているので、Ｅ分岐導波管２１を伝搬する電磁波は、この位相が１８０度ずれた反射波によって相殺されることで減衰される。これにより、Ｅ分岐導波管２１内を伝搬する電磁波が減衰されるので、チョーク構造よりも後方に伝搬する電磁波の強度が弱くなる（例えば、約１／１００に減衰される）。
【００２１】
プランジャ３０１が有するチョーク溝３０２ａも同様に、Ｈ分岐導波管３１内を伝搬する電磁波の一部を内部に進入させ、チョーク溝３０２ａの底部で反射する。チョーク溝３０２ａの深さｄ２は、チョーク溝３０２ａの底部で反射された電磁波がチョーク溝３０２ａの入り口で、Ｈ分岐導波管３１を伝搬する電磁波と位相が１８０度ずれるように設定されているので、Ｈ分岐導波管３１を伝搬する電磁波は、この位相が１８０度ずれた反射波によって相殺されることで減衰される。これにより、Ｈ分岐導波管３１内を伝搬する電磁波が減衰されるので、チョーク構造よりも後方に伝搬する電磁波の強度が弱くなる（例えば、約１／１００に減衰される）。
【００２２】
ところで、チョーク溝の深さ（ｄ１，ｄ２）は、一般的には、電磁波の波長λの１／４に設定することが一般的である。しかしながら、Ｅ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１のサイズが異なることから、分岐管内を伝搬する電磁波を相殺するチョーク溝の深さ（ｄ１，ｄ２）の最適値は、同じではなく、異なる値となる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、チョーク溝２０２ａとチョーク溝３０２ａが、Ｅ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１において、電磁波を減衰する最適な形状となるように個別に設定されている。図１〜４に示す実施形態では、ｄ１＜ｄ２となるように設定されるとともに、第１可動短絡板２０２と第２可動短絡板２０３との距離ｇ１が、第１可動短絡板３０２と第２可動短絡板３０３との距離ｇ２よりも長くなるように設定されている。
【００２４】
なお、各プランジャ２０１，３０１の最適化の方法としては、例えば、ＦＴＤＴ（Finite Difference Time-Domain）法を用いたシミュレーション等を用いて解析することにより、それぞれが最適な形状を求めることができる。
【００２５】
図５は、Ｅ分岐導波管２１における最適化によって得られたプランジャ部を、Ｅ分岐導波管２１内に配置するＥプランジャ部２０５として使用するとともに、同一形状のプランジャ部を、Ｈ分岐導波管３１内に配置するＨプランジャ部３０５として使用した場合における、電磁界分布をシミュレーションによって表した図である。この図５に示すように、Ｅ分岐導波管２１用に最適化されたプランジャ部を、Ｈプランジャ部３０５として使用した場合には、矢印で示す部分に主導波管１０の電界強度の１／１０程度の漏洩が生じている。
【００２６】
図６は、Ｅ分岐導波管２１における最適化によって得られたプランジャ部をＥプランジャ部２０５として使用するとともに、Ｈ分岐導波管３１における最適化によって得られたプランジャ部をＨプランジャ部３０５として使用した場合のシミュレーション結果を示す図である。この図に示すように、Ｅプランジャ部２０５およびＨプランジャ部３０５をそれぞれ最適化した場合は、図５と同様の漏洩は観察されない。
【００２７】
図７は、図５と同様に、Ｅ分岐導波管２１における最適化によって得られたプランジャ部を、Ｅ分岐導波管２１内に配置するＥプランジャ部２０５として使用するとともに、同一形状のプランジャ部を、Ｈ分岐導波管３１内に配置するＨプランジャ部３０５として使用した場合における、電磁界分布をシミュレーションによって表した図である。この図７に示すように、Ｅ分岐導波管２１用に最適化されたプランジャ部を、Ｈプランジャ部３０５として使用した場合には、Ｈ分岐導波管３１内に激しい漏洩が生じている。
【００２８】
図８は、Ｅ分岐導波管２１における最適化によって得られたプランジャ部をＥプランジャ部２０５として使用するとともに、Ｈ分岐導波管３１における最適化によって得られたプランジャ部をＨプランジャ部３０５として使用した場合のシミュレーション結果を示す図である。この図に示すように、Ｅプランジャ部２０５およびＨプランジャ部３０５をそれぞれ最適化した場合は、図７と同様の漏洩は観察されない。
【００２９】
以上に説明したように、本実施形態では、Ｅプランジャ部２０５とＨプランジャ部３０５とを、同一形状のプランジャ部を使用するのではなく、Ｅ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１のそれぞれに対して最適化するようにしたので、プランジャの後方に漏洩する電磁波を少なくすることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、Ｅプランジャ部２０５とＨプランジャ部３０５のチョーク構造を、Ｅ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１のそれぞれに対して最適化するようにした。これにより、細部の設定変更で足りることから、大幅な製造コストの増加を招くことなく、漏洩する電磁波を有効に減らすことができる。
【００３１】
（Ｅ）変形実施形態
なお、上記の各実施形態は、一例であって、これ以外にも各種の変形実施態様が存在する。例えば、以上の各実施形態では、チョーク構造および第１可動遮蔽板と第２可動遮蔽板の距離をＥＨ分岐導波管について電磁波の漏洩が最小となるように個別に最適化するようにしたが、これ以外にも、例えば、プランジャ自体の構造を電磁波の漏洩が最小となるように個別に最適化するようにしてもよい。
【００３２】
また、以上の実施形態では、第１可動短絡板２０２，３０２および第２可動短絡板２０３，３０３の２つを設けるようにしたが、第２可動短絡板２０３，３０３を除外して、第１可動短絡板２０２，３０２だけの構成としてもよい。
【００３３】
また、以上の実施形態では、非接触型の遮蔽構造であるチョーク構造を設けるようにしたが、Ｅ分岐導波管２１およびＨ分岐導波管３１のそれぞれの内壁に接触する接触型の遮蔽構造である、金属接触片等を設けたり、内壁に電気的に接触した状態で回転する円筒形状の接触体を設けたりするようにしてもよい。このような接触型の構造体を設けることにより、さらに、電磁波の漏洩を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＥＨチューナ
１０  主導波管
１１  Ｅ面
１２  Ｈ面
２０  Ｅチューナ
２１  Ｅ分岐導波管
２２  収容部
３０  Ｈチューナ
３１  Ｈ分岐導波管
３２  収容部
２０１，３０１  プランジャ
２０５，３０５  プランジャ部
【図１】
2014155077.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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