(57)【要約】ストラップ・リングを有するタイプのマグネトロンであって、ストラップ・リングと他のストラップ・リングの間の、或いは、ストラップ・リングとアノード・ベーンの間の、静電容量を増加させるように配置されたストラップ・リングの突出領域を持つマグネトロン。ストラップ・リングの選択された部分において静電容量を増加させることによって、マグネトロンの周波数応答の制御が可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードおよびそれを取り囲むアノード、および、アノード・ベーンによって規定された複数の空洞を持つタイプのマグネトロンであって、少なくとも、
全体的に前記カソードの周りに配置され、前記ベーンの交互のもの(alternate ones)と電気的接触状態にある第１のリング・ストラップであって、当該第１のリング・ストラップと第２のストラップの間の、或いは、当該第１のストラップと当該第１のストラップが接続されていないアノード・ベーンの間の静電容量を増加させるように、前記カソードと前記アノードの間で放射状の方向に、一つあるいはそれ以上の位置において突出する、一つあるいはそれ以上の突出領域を有する第１のリング・ストラップ、
を備えるマグネトロン。
【請求項２】
前記１つあるいはそれ以上の位置が、少なくとも第１のリング・ストラップが接続される前記複数のアノード・ベーンの間にある、
請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記突出領域が、内側に放射状に突出する、請求項１または２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記突出領域が、前記アノード・ベーンの先端に向かって突出する、請求項１，２または３のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項５】
全体的に前記第１のリング・ストラップによって囲まれる、第２のストラップであって、前記第１のおよび第２のストラップの間の静電容量を増加させるように、前記第１のリング・ストラップの前記一つあるいはそれ以上の突出領域が、前記第２のストラップに向かって突出する、第２のストラップを備える、以上の請求項のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記突出領域が、交互のベーンに対する静電容量を増加させるように配置された、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記突出領域が、前記少なくとも第１のストラップ・リングの一部の周りに非対称に配置された、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項８】
前記突出領域が、前記少なくとも第１のストラップ・リングの１／２の上に配置された、請求項７に記載のマグネトロン。
【請求項９】
前記突出領域が、前記第１のストラップ・リング自身における偏差(deviation)を備える、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項１０】
前記突出領域が、前記第１のストラップ・リングを厚くすること(thickenings)を備える、請求項１ないし８のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項１１】
複数のアノード・ベーン、および、
当該ベーンの交互のものと接触状態にある第１のストラップであって、突出領域を有するストラップ、を備えるマグネトロン。
【請求項１２】
前記第１のストラップが、複数の突出領域を持つ、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項１３】
前記突出領域が実質的に、前記ストラップの少なくとも一部の周りで、周期的に間隔が空けられた、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項１４】
前記ストラップが、オープン・リングを備える、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項１５】
前記ストラップが、閉リング(closed ring)を備える、請求項１ないし１４のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項１６】
前記ストラップが調節可能な、以上のいずれかの請求項に記載のマグネトロン。
【請求項１７】
前記ストラップがフレキシブルな、請求項１６に記載のマグネトロン。
【請求項１８】
前記ベーンの交互のもの(alternate ones)と接触状態にある第２のストラップ、を更に備える、請求項１１ないし１７のいずれかに記載のマグネトロン。
【請求項１９】
前記第２のストラップが、少なくとも１つの突出領域を含む、請求項１０に記載のマグネトロン。
【請求項２０】
複数のストラップであって、少なくともそのいくつかが、少なくとも１つの突出領域を持つ、複数のストラップを含む、以上のいずれかの請求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、マグネトロンに関連する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンは、マイクロ波周波数範囲において電磁界(electromagnetic field)を生成するために用いられる、周知の真空電子放電装置である。一般的なマグネトロンは、円筒形のカソード、そのカソードを取り囲む円筒形のアノード、および、スロットかべーン(vanes)かのいずれかによってアノードに形成された複数の共振空胴（resonant cavity）を備える。電界は、カソードとアノードの間に形成され、磁界は、電界に垂直に、いわゆる相互作用領域(interaction region)内に印加される。この相互作用領域は、カソードとアノード内の共振空洞の間の排気された空間である。Ｅ／Ｈの値が適切なときに、カソードから放射された電子は、電磁界と相互作用して、パラメータおよび空洞(cavities)の共振特性によって決定される周波数においてマイクロ波エネルギーを生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
マグネトロンについての既知の課題は、非所望の放射の問題である。これらは一般的に、２つの形をとる。第１は、所望のモードの高調波（harmonic）の増幅である。他の不所望の放射の形は、モーディング（moding）と呼ばれる。即ち、これは、大きな(significant)空洞の応答が、マグネトロンが作動を予定された周波数以外の周波数において発生することである。
【０００４】
従来的には、高調波放射は、外部マイクロ波フィルタの手段によって、或いは、積分フィルタ(integral filters)を具体化する出力システムの採用によって削減される。ストラップ（strapping）の概念が、モーディングの問題に対する解決方法として考案された。従来考えられてきたように、ストラップは、交互の(alternate)アノード・ベーンを、閉リング(closed ring)の手段によて接続することである。ベーンの各々の組は、それらの間に共振空洞を形成し、全てのそのような空洞は、同じ電気的ポテンシャルに維持される。よって、交互のアノード・ベーンは、πモードとして知られる所望のモードの作動にロックされる。πモードは、交互ベーン(alternate vanes)の間の距離と同じ距離だけ離れた、ノード点を持つ。
【０００５】
交互ベーン上の電圧を等しくするための、ストラップを循環する電流が、同時に、電磁界を生成し得るという点で、従来のストラップについての問題が存在する。この電磁界は、それがカソードに近いために、マグネトロンの作動および動作と干渉し得る。
【０００６】
この問題に対する提案された解決策は、ストラップに断絶(break)を提供することである。これによって、ストラップが接続するベーンの間での電流の流れが防げる。しかし、このアプローチの欠点は、このアプローチは、作動のモードの分離(separation)を増大させ、また、不所望の周波数において発振を引き起こし得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、特許請求の範囲に規定される。課題を解決するための手段については、特許請求の範囲への参照が求められる。
【０００８】
本発明の実施例は、複数のアノード・ベーン、および、ベーンの交互のもの(alternate ones)と接触する第１のストラップを備えるマグネトロンであって、ストラップが、突出領域(protruding region)を有するマグネトロンを提供する。リングの周りへの突出領域の提供によって、ストラップと他のストラップの間、或いは、ストラップとアノード・ベーンの他のもの(others of)、との間での静電容量の変動が与えられる。静電容量の変化は、所望のモードにおけるマグネトロンの安定度を増大させ、不所望の周波数における発振を制限させ、カソード構造への高調波のカップリングを削減する。
【０００９】
好ましくは、複数の突出領域が提供され、この突出領域は、ストラップの一部分の周りに規則正しく間隔が空けられる。
【００１０】
有利に、ストラップは調整可能であることによって、静電容量が、必要に応じて調整されることを可能とする。この特徴は、ユーザが、π−１モードを、異なった周波数範囲に再同調することを可能とする。
【００１１】
原理的な作動は、１つのストラップ・リングの歪または突起(protuberances)が、局所的な静電容量の変動を引き起こすことである。局所化された部分(localised portions)における、或いは、ストラップ・リングとアノード・ベーンの間の、ストラップ・リングの間の静電容量が、増大される。この効果は、リングの間において、或いは、ストラップとアノード・ベーン(これは異なったストラップに接続される)の間において、達成される。
【００１２】
一般的に突出部は、周期的に配置(arranged)されるが、以下に説明されるように他の配置も可能である。この配置は、発振の所望の及び不所望のモードに対するＲＦ電圧の分配に異なった影響を与え得る、及び／又は、この配置は、高調波レベル及び／又はカソード構造へのＲＦカップリングを削減し得る。
【００１３】
複数のストラップが提供され得、そのうちのいくつか、或いは全ては、少なくとも１つの突出部を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
添付の図面を参照した例示によって、本発明の実施例の説明が為される。
本発明を実施するための最良の形態”の説明中、類似の参照番号は、類似の部分に与えられる。
【００１５】
図１および２を参照する。ここで、従来の一般的なアノードの配置が示される。アノードの配置は、参照番号１によって一般的に示される円筒形のアノード壁、および、複数のアノード・ベーン(２から５の４つが図１と２の双方に示される)、を備える。アノード・ベーンは、円筒形のアノード１の内部壁から、放射状に内向きに延びる。ベーンのための複数のストラップ６,７,８もまた、示される。ストラップ６は、ベーン３および５のような交互の(alternate)アノード・ベーンに接触し、ベーン２および４のような他のベーンから間隔を空けられる。ベーン２および４内の切り抜き(cut-out)領域２',２''および４',４''のそれぞれは、ストラップ６が、これらのベーンに接触しないことを保証することを助ける。ストラップ７は、ストラップ６によって接触されないアノード・ベーンに接触する。即ちそれは、ベーン２および４に接触する。このストラップもまた、ベーン３および５のような、他の交互のベーンから間隔を空けられる。ベーン３および５の中の類似の切り抜き３'および５'のそれぞれが、ストラップ７がそれらと接触しないことを保証することを助ける。この第３のストラップ８は、ストラップ６が接触するのと同じベーンと接触する。この特別のストラップの目的は、カソードにおけるπモードｒｆフィールドをバランスさせることである。これは、英国特許第２０５４２５６号に記載されている。
【００１６】
ストラップ６,７,８は、一般的に銀メッキされた銅から作られる、同心(concentric)のリングを備える。図１および２に示されるリングは、オープン・リングである。即ちそれらは、いわゆる、ストラップ断絶(break)９から１１のそれぞれを持つ。一般的に、断絶９から１１は、ベーンの幅より少し長い(これは、そうである必要は無いが)。この図示においては、ストラップ断絶９から１１は、複数のアノード・ベーンに亘って配置されるが、他の配置も可能である。ストラップ断絶９から１１は、ベーンの間の電流の流れを防ぐ必要があるが、それらは、作動における、πモードとπ−１モードの間の、より大きな周波数分離を引き起こす傾向がある。更に、ストラップは、不所望の周波数における発振を引き起こし得る。
【００１７】
図３のグラフは、図１および２に示されるもののような、従来のマグネトロンの、周波数の範囲(Ｘバンド)に亘る出力を表す。主な出力ピークは、大体９．４ＧＨｚに起こる。これは、πモード、即ち、所望の作動モードを表す。しかし、大体９．９ＧＨｚにおいて発生する第２のピークが存在する。これは、作動における不所望のπ−１モードを表す。より高い周波数においても出力が放射されている。
【００１８】
図４は、本発明にしたがって構築されたマグネトロンの構成要素を示す。アノード配置が示される。この配置は、円筒形のアノード１２と、複数のアノード・ベーン１３から３０(円筒形のアノードの内部壁から放射状に内側に延びる)を備える。２つのストラップ３１，３２もまた提供される。内側ストラップ３１は、ベーンの交互のもの(alternative ones)、例えばベーン１３，１５，１７，１９，２１，２３，２５，２７および２９に接触されたリングを備える。外側のストラップ３２(ストラップ３１と同心状)は、他のベーン(この例では、ベーン１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８および３０)に接触される。
【００１９】
本発明にしたがって、外側のストラップ３２は、複数の突出部３４から４０を含む。この実施例において、突出部３３から４０は、リングから内側に突出し、これもまた、リングの周りに周期的に間隔が空けられる。これの例外は、ストラップ断絶４１を含む部分である。この部分は、突出領域を持たない。突出部は、アノード・ベーンに接触されたリングの部分の間に配置される。言い替えれば、突出部は、外側のストラップに接触されていないベーンに隣接して配置される。
【００２０】
突出部３３から４０は、内側ストラップ３１と外側ストラップ３２の間の静電容量の変動をもたらす。突出部の周期的な間隔空けによって、内側ストラップの静電容量における周期的な変化が存在する。突出部は、静電容量の「集中した(lumped)」変化を生成する。これは、πモードの安定性を増大させるという効果をもたらす。本発明は、π−１モードでの発振を制限することに加えて、πモードの高調波コンテント(content)をも削減させる。
【００２１】
図５のプロットは、図３に示されたのと同じ周波数範囲に亘って、本発明によって実現可能な出力パワーを示す。本発明は、大体９．４ＧＨｚにおける所望のπモードのよりきれいなスペクトラムを与え、π−１モードを表す図３の第２のピークはもはや、存在しない。より高い周波数における出力は、図３に示されるものに比べて、明白により少ないことも分かる。
【００２２】
図４に示される実施例において、突出部は、リング・タイプのストラップの、内側に窪まされた領域の形状を持つ。ストラップ自身の直径は、リングの周りで実質的に一定に維持されるので、ストラップの外側エッジは内側に突出して、ストラップの内側向きの窪みと対応する。或いは、図６に示されるように、リングの外側の直径が、実質的に一定に維持され得、それによって、ストラップ４２の外側のエッジが円状とされる。本実施例において、内向きの突出部４３から５０は、突出領域において、ストラップの直径の厚みを増す作用をもたらす。突出領域の提供は、内側ストラップと外側ストラップの間の分離(separation)の変化をもたらすことによって、静電容量における変化を引き起こし、これが、マグネトロンを安定化させる効果を持つ。
【００２３】
図４および６に示される実施例は、ストラップの平面における突出部を示す。更に、或いは代替的に、突出部は、ストラップの平面(plane)の外側に配置され得る。その例が、図７および８に示される。これら双方は、ベーン５１から５５のグループ、内側ストラップ５６を示すが、異なった外側ストラップを持つ。
【００２４】
更なる実施例が、図６Ａに示される。ここでは、突出部は、突出部の分配(distribution)が、ストラップ・リングの周りで均等でないという意味で、非対称的に提供される。この場合には突出部は、ストラップ・リングの半分の上にのみ配置される。この配置において、６から１６のナンバーが振られた空洞はπモードをカップルし、７から１５のナンバーが振られた空洞は、π−１モードのカップリングを制御する。
【００２５】
図７において突出部は、外側ストラップ５９の内側エッジに接触されたタブ(tabs)５７，５８の形式を持つ。タブ５７および５８は、ストラップ５９の平面に交差する平面において、下側に垂下するように配置される。タブ５７および５８は、ベーン５２および５４に近接して配置される。このベーン５２および５４に、ストラップは接触しない。タブ５７，５８は、接触点の中間に配置される必要が無い。そしてタブは、ベーンにも配置され得る。このベーンに、ストラップ５９が接触されるか、或いは、いかなる所望の位置にも接触され得る。
【００２６】
図８は、突出部が１つ以上の平面に延びる実施例を示す。この図においては、突出部は、窪んだ領域６０，６１，および６２の形状を持つ。突出部６０および６２は、ストラップ６３の一部を占有し、ベーン５１，５３，および５５における接触点の間に入る(intermediate)。ストラップ６３は、突出部６０，および６１が、ベーン５２および５４の切り抜き部分に向かって下方向に延びるように配置され得る。ベーン５３(これにストラップ６３が接触される)に近接して配置された突出部６２は、内側に延びるように、即ちカソードに向かって、配置される。
【００２７】
以上のいずれの例においても、静電容量の変化は、突出の方向と同じ向き(sense)を持つ。
特に静電容量は、他のストラップか、アノード・ベーンかのいずれかに、より近いように突出する突出部分において増加させられる。
【００２８】
これらの図面においてストラップは、ストラップの本体から、内側に、または、下側に延びる突出部とともに示されてきた。突出は、ストラップから、外側に、または、上側に延びるように配置され得る。突出部は、ストラップの平面内にのみ、或いは、それと垂直に、存在する必要は無い。突出部は、ストラップから斜めに延び得る。
【００２９】
或いは、または、追加的に、内側ストラップが、突出部を持ち得る。そして、それらは、同じ方向に延びる必要がないし、或いは、外側ストラップの上の突出部と同じ平面内に存在する必要さえ無い。複数のストラップが、採用され得、そのいくつか、或いは、全ては、突出部を持ち得る。
【００３０】
ストラップは、リジッド(rigid)である必要が無く、突出部の１つ或いは全ての程度(extent)が、調整され得るように、フレキシブルなストラップも採用され得る。このやり方(arrangement)は、内側ストラップ、または、ストラップからベーンへの静電容量の調整を可能とする。可変静電容量の提供は、不所望のπ−１モードが、異なった周波数範囲に戻されることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のマグネトロンのアノードおよびストラップの配置の平面図である。
【図２】図１のアノード配置のベーンの斜視図である。
【図３】従来のマグネトロンについての、周波数に対するマグネトロン出力パワーを説明するグラフである。
【図４】本発明にしたがって構築されたマグネトロンのアノードおよびストラップの配置の平面図である。
【図５】図４のマグネトロンについての、周波数に対するマグネトロン出力パワーを説明するグラフである。
【図６】本発明にしたがって構築された代替的なマグネトロンの、アノードおよびストラップの配置の平面図である。
【図６Ａ】本発明にしたがって構築された更なる代替例のマグネトロンのアノードおよびストラップ配置の平面図である。
【図７】本発明の他の実施例にしたがって構築されたマグネトロンのアノード・ベーンおよびストラップの配置の斜視図である。
【図８】本発明の更なる代替的な実施例にしたがって構築されたマグネトロンのアノードおよびベーンおよびストラップ配置の斜視図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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