(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空に保たれる共振空胴が形成されて、前記共振空胴に可変の結合度で結合される高周波結合器を備えるインダクティブ出力管であって、
一部に結合孔が穿設され前記共振空胴を形成する空胴壁と、
前記結合孔の内周面に非接触で前記結合孔に挿通される結合用ループと、
前記結合用ループが固定される板状部材と、
前記結合用ループを前記結合孔から挿入した状態で、前記結合用ループを前記結合孔に対して回転可能に保持して、前記板状部材を前記結合孔に対向して前記結合孔から一定の距離で、かつ、前記結合用ループの前記インダクティブ出力管の中心軸に直交する軸の周りの角度を、定めた範囲の任意の角度に前記空胴壁に支持する支持部と、
前記空胴壁の前記結合孔の周囲と前記板状部材を接続し、前記共振空胴を真空に維持するベローズと、
を備えるインダクティブ出力管。
【請求項２】
前記支持部材は、前記板状部材を前記結合用ループを中心に定められた範囲の任意の角度で前記空胴壁に固定する締結部材を含む、
請求項１に記載のインダクティブ出力管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波を増幅する作用を有するインダクティブ出力管（Inductive Output Tube、以下IOTと称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に共振空胴、および電子ビームを使用してマイクロ波の増幅、発振を行わせるインダクティブ出力管に、直進形クライストロンや進行波管あるいはジャイロトロンなどがある。このようなインダクティブ出力管において、比較的小電力の場合、共振空胴に同軸導波管を結合する場合がある。そしてこのような共振空胴と外部回路とを結合する高周波結合器の構造として、その結合度を可変とする場合がある。
【０００３】
特許文献１に示されるクライストロンは、共振空胴の空胴型の一部に結合孔を穿設し、その外方にベローズおよびフランジをとりつけて真空の内部空間を形成する。そして、この内部空間に同軸線路を挿入しこれをフランジに支持させ、同軸線路の内方端に結合用ループをとりつけてこれを結合孔から空胴内に挿入する。その挿入度合を上記フランジの進退又は回動により可変としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−９９６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のクライストロンは、真空の共振空胴に対してループが可動となるようにするために、ベローズを用いている。電子管の入力空胴内部は高真空に保たれているため、この可動部には常に大気圧によりループを内部に押し込む向きに力がかかっている。特許文献１にはこの大気圧に抗してループの位置を固定しておくための構造が示されていない。
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、共振空胴と同軸導波管の結合度が可変のインダクティブ出力管で、大気圧によるループを内部に押し込む力に抗してループの位置を固定し、結合度を一定に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点に係るインダクティブ出力管は、内部が真空に保たれる共振空胴が形成されて、共振空胴に可変の結合度で結合される高周波結合器を備えるインダクティブ出力管であって、一部に結合孔が穿設され前記共振空胴を形成する空胴壁と、結合孔の内周面に非接触で結合孔に挿通され板状部材に固定される結合用ループとを備える。そして、結合用ループを結合孔から挿入した状態で、結合用ループを結合孔に対して回転可能に保持して、板状部材を結合孔に対向して結合孔から一定の距離で、かつ、結合用ループのインダクティブ出力管の中心軸に直交する軸の周りの角度を、定めた範囲の任意の角度に空胴壁に支持する支持部と、空胴壁の結合孔の周囲と板状部材を接続し、共振空胴を真空に維持するベローズと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、共振空胴と同軸導波管の結合度が可変のインダクティブ出力管で、大気圧によるループを内部に押し込む力に抗してループの位置を固定し、結合度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るインダクティブ出力管全体の概略構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る結合用ループを保持する他の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。図２は、実施の形態１に係るインダクティブ出力管全体の概略構成を示す図である。まず、図２のインダクティブ出力管（Inductive Output Tube、以下ＩＯＴと称する）の概略構成から説明する。
【００１２】
図２に示すように、ＩＯＴは、カソード１、グリッド２、ヒータ３、第１の入力空胴５、第２の入力空胴６、高周波線路９、ループアンテナ１０、アノード１４、出力空胴１５、結合用ループ１６、同軸導波管１７およびコレクタ１８を備える。ヒータ３にはヒータ電源４が接続される。高周波線路９に、高周波源８が接続される。カソード１、グリッド２、ヒータ３およびヒータ電源４は電子銃部を構成する。アノード１４、出力空胴１５およびコレクタ１８は、ボディ部を構成する。電子銃部とボディ部は、絶縁部１３で絶縁される。そして、カソード１とアノード１４に高電圧電源１２が接続される。
【００１３】
第１の入力空胴５と第２の入力空胴６は、入力空胴絶縁物７で隔てられている。第１の入力空胴５とボディ部の内部は真空に保たれる。入力空胴絶縁物７は、例えばアルミナセラミックスなどから形成され、第１の入力空胴５側を真空に保ちつつ、第２の入力空胴６から第１の入力空胴５へ高周波信号を透過させる。
【００１４】
ヒータ電源４からヒータ３に電力が供給されると、カソード１はヒータ３によって加熱され、熱電子を放出できる状態になる。グリッド２に高周波信号が印加されるとカソード１の表面に電界が形成されて、カソード１から電子が引き出される。カソード１から引き出された電子は、高電圧電源１２から高電圧が供給されるアノード１４で加速される。
【００１５】
高周波源８から高周波線路９を経由して、ループアンテナ１０に高周波信号が伝送されると、ループアンテナ１０から第２の入力空胴６に高周波信号が伝えられる。この高周波信号の周波数と第２の入力空胴６、第１の入力空胴５、カソード１及びグリッド２で形成される入力空胴の共振周波数が一致しており、入力空胴はその共振周波数で共振し、カソード１とグリッド２との隙間に高周波電界を形成する。すると、カソード１表面に熱電子を引き出す方向に電界が印加されたときだけ電子が放出されるため、電子ビームは塊となって放出され、アノード１４によって加速され、出力空胴１５に到達する。共振空胴である出力空胴１５では、電子ビームから出力空胴１５の共振周波数の高周波電磁波のエネルギーを引き出し、結合用ループ１６および同軸導波管１７を通して外部へ出力される。出力空胴１５でエネルギーを失った電子ビームはコレクタ１８で捕捉される。
【００１６】
出力空胴１５と結合用ループ１６との結合度は、結合用ループ１６に交わる高周波電磁波の磁界成分の大きさで決定される。この大きさは結合用ループ１６が出力空胴１５に突出した部分が磁界に交わる面積で決定される。結合用ループ１６の突出量または磁界に対する角度を変更することによって、結合度を変えることができる。
【００１７】
図１に示すように、ＩＯＴの電子ビームが通る管の一部に形成されたギャップ２８から外側に、出力空胴１５が形成される。出力空胴１５を形成する空胴壁１９には、一部に貫通する結合孔である開口部２７が形成されている。結合用ループ１６は、開口部２７の内周面に接触しないように、開口部２７に挿通される。出力空胴１５の内部で、矢印３０で示される磁界成分の向きに交差する結合用ループ１６の面積によって、出力空胴１５と結合用ループ１６との結合度が決まる。
【００１８】
結合用ループ１６は、一端が同軸導波管１７の中心導体に、他端が同軸導波管１７の外導体に接合されている。同軸導波管１７は、中心導体と外導体の間がセラミックで絶縁され気密封止されている。同軸導波管１７は、プレート２５に気密に固定されている。
【００１９】
プレート２５と開口部２７の周囲は、ベローズ２３で気密に連結されている。ベローズ２３は、プレート２５を開口部２７に近づけたり遠ざけたりする矢印２９の方向に伸縮可能であって、結合用ループ１６、同軸導波管１７および開口部２７の周囲を被う。ベローズ２３は、出力空胴１５を高真空に保ちながらプレート２５ならびにこれに固定された同軸導波管１７および結合用ループ１６を可動とする。
【００２０】
プレート２５は、ジャッキであるネジ２６ａ、２６ｂによって、開口部２７に対向して開口部２７から一定の距離に空胴壁１９に支持される。出力空胴１５およびベローズ２３の内部が真空に保たれるので、大気圧によってプレート２５には開口部２７に近づける力、すなわち、結合用ループ１６を出力空胴１５の内部に押し込む方向の力が加わる。ジャッキであるネジ２６ａ、２６ｂは、この力に抗してプレート２５を開口部２７から一定の距離に支持するのである。
【００２１】
ネジ２６ａ、２６ｂは、例えば、プレート２５に形成された雌ねじ（螺旋）に螺合する。そして、出力空胴を形成する空胴壁１９に回転可能に保持される。ネジ２６ａ、２６ｂを回すと、プレート２５は、開口部２７に近づいたり遠ざかったりする。それによって、結合用ループ１６の出力空胴１５内に突出する量を調節することができる。ネジ２６ａ、２６ｂを回転しないように固定するには、例えばダブルナットを用いる。
【００２２】
ネジ２６ａ、２６ｂは、プレート２５に回転可能に保持されて、空胴壁１９側に形成された雌ねじに螺合する構成でも構わない。または、プレート２５には右ネジ（もしくは左ネジ）を形成し、空胴壁１９側に左ネジ（もしくは右ネジ）を形成しておいて、ネジ２６ａ、２６ｂの一端側に右ネジ、他端側に左ネジをそれぞれ形成して、プレート２５と空胴壁１９の両方にそれぞれ螺合するように構成してもよい。
【００２３】
結合用ループ１６は図１の矢印２９で示す方向に可動となっており、出力空胴１５内に突出する大きさを変えることができる。結合用ループ１６の突出量はネジ２６ａ、２６ｂで調節可能であり、結合度が最適となる位置に固定することができる。
【００２４】
ＩＯＴを運転する際、出力電力を変更した時、その出力を効率よく得るために同軸導波管１７と結合用ループ１６との結合度を調節し、最適な状態にできることが望ましい。本実施の形態によれば、同軸導波管１７の結合度が可変のインダクティブ出力管で、大気圧による結合用ループ１６を内部に押し込む力に抗して結合用ループ１６の位置を固定し、結合度を一定に保つことができる。その結果、増幅効率が高く、高信頼性のＩＯＴを提供できる。
【００２５】
図３は、実施の形態１に係る結合用ループを保持する他の構造を示す断面図である。結合用ループ１６の突出量は、図３に示すようにパンタグラフ式のジャッキ２４で調節する構成を採ることができる。ジャッキ２４を構成する２つのくの字形のリンクは、それぞれ、中央で相互に回転可能に連結されるリンクから構成されている。また、２つのくの字形のリンクは、交差する点で互いに回転可能に連結される。
【００２６】
ジャッキ２４を伸縮して任意の長さで固定するには、例えば、２つのくの字形のリンクの中央の連結点どうしを、図１のネジ２６ａ、２６ｂのようなネジ（図示せず）で連結する。すなわち、ネジを一方のリンクに形成された雌ねじ（螺旋）に螺合して、他方のリンクに回転可能に保持させる。または、一方のリンクには右ネジ（もしくは左ネジ）を形成し、他方のリンクに左ネジ（もしくは右ネジ）を形成しておいて、ネジの一端側に右ネジ、他端側に左ネジをそれぞれ形成して、リンクの両方にそれぞれ螺合するように構成する。いずれの構成でも、ネジを回転させて、リンクの連結点を近づけたり遠ざけたりすることによって、ジャッキ２４を伸ばしたり縮めたりすることができる。この場合も、ネジを回転しないように固定するには、例えばダブルナットを用いることができる。
【００２７】
さらに、２つのジャッキ２４を伸縮するネジどうしを、歯車またはタイミングベルトなどで連結して同期させることによって、一方のネジの回転で２つのジャッキ２４を同時に伸縮させることができる。左右の２つのジャッキ２４を連動させて伸縮させることにより、ネジ２６ａ、２６ｂを用いる方法に比べ、簡単に調節可能である。
【００２８】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。実施の形態２では、出力空胴１５と結合用ループ１６の結合度を、磁界の方向に直交する方向の周りに回転する、結合用ループ１６の角度（矢印３２の方向）で調節する。結合度は、結合用ループ１６に交差する磁界成分であるから、磁界の方向（矢印３０）に直交するループの断面積で決まるので、結合用ループ１６の角度を変えることによって、結合度を調節することができる。
【００２９】
実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、結合用ループ１６は、同軸導波管１７に接合される。そして、同軸導波管１７は、プレート２５に気密に固定される。開口部２７の周囲には、溝が形成され、Ｏ−リング３１が嵌められる。プレート２５は、ネジ３４ａ、３４ｂで出力空胴１５を形成する空胴壁１９に固定される。プレート２５には、ネジ３４ａ、３４ｂを通す穴が形成されている。この穴は、同軸導波管１７を中心とする円弧状の長穴（図示せず）である。プレート２５は、この長穴の範囲で同軸導波管１７を中心とする任意の角度で固定できる。
【００３０】
プレート２５をネジ３４ａ、３４ｂで空胴壁１９に固定すると、Ｏ−リング３１がプレート２５と空胴壁１９に密着することによって出力空胴１５は気密に保たれる。所望の結合度になるように、プレート２５の角度を決めて固定したのち、出力空胴１５を真空にすれば、ＩＯＴを作動させることができる。
【００３１】
このように実施の形態２の構成によっても、出力空胴１５内の結合用ループ１６と高周波電磁波の磁界成分との結合度を可変とすることが可能である。そして、大気圧による結合用ループ１６を内部に押し込む力に抗して結合用ループ１６の位置を固定し、結合度を一定に保つことができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係るインダクティブ出力管の結合用ループを保持する構造を示す断面図である。実施の形態３では、実施の形態２と同様に、磁界成分に直交する方向の周りに回転する、結合用ループ１６の角度（矢印３２の方向）で結合度を調節する。ただし、プレート２５と開口部２７の周囲の空胴壁１９との間をベローズ２３で連結する。
【００３３】
実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、結合用ループ１６は、同軸導波管１７に接合される。そして、同軸導波管１７は、プレート２５に気密に固定される。プレート２５と開口部２７の周囲は、ベローズ２３で気密に連結されている。ベローズ２３は、結合用ループ１６、同軸導波管１７および開口部２７の周囲を被う。
【００３４】
プレート２５は、空胴壁１９に固定されたスペーサ２０に、ネジ３４ａ、３４ｂで固定される。プレート２５とスペーサ２０の間には、ベアリング３３が介在し、ネジ３４ａ、３４ｂをゆるめた状態で、プレート２５を滑らかに回転することができる。プレート２５には、ネジ３４ａ、３４ｂを通す穴が形成されている。この穴は、同軸導波管１７を中心とする円弧状の長穴（図示せず）である。プレート２５は、この長穴の範囲で同軸導波管１７を中心とする矢印３２の向きの任意の角度で固定できる。ベローズ２３は伸縮可能なので、プレート２５と出力空胴１５との間の気密を保持したまま、ある角度範囲で、プレート２５の回転角度を調節できる。
【００３５】
プレート２５と空胴壁１９の間をベローズ２３で気密に連結しているため、プレート２５の回転角度は制限されるが、９０度程度の角度範囲で出力空胴１５内の結合用ループ１６と高周波電磁波の磁界成分との結合度は調整可能である。９０度程度の角度範囲は、ベローズ２３の伸縮機能で十分対応可能である。
【００３６】
実施の形態３の構成によれば、出力空胴１５の真空を保ったまま、結合用ループ１６の角度を調節することができる。そのため、ＩＯＴの出力の微調整を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    カソード
２    グリッド
３    ヒータ
４    ヒータ電源
５    第１の入力空胴
６    第２の入力空胴
７    入力空胴絶縁物
８    高周波源
９    高周波線路
１０    ループアンテナ
１２    高電圧電源
１３    絶縁部
１４    アノード
１５    出力空胴
１６    結合用ループ
１７    同軸導波管
１８    コレクタ
１９    空胴壁
２０    スペーサ
２３    ベローズ
２４    ジャッキ
２５    プレート
２６ａ、２６ｂ  ネジ（ジャッキ）
２７    開口部
２８    ギャップ
２９    矢印（ループの移動する方向）
３０    矢印（高周波電磁波の磁界成分の向き）
３１    Ｏ−リング
３２    矢印（ループの回転する方向）
３３    ベアリング
３４ａ、３４ｂ  ネジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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