(57)【要約】  立ち上がり時間が早いビデオパルス発生器と、発生したＵＷＢパルスを磁気回転作用によって修正して前記ＵＷＢパルスエネルギーの一部を低周波数からＲＦ又はマイクロ波の範囲の周波数に移し、それによって結果として生じる放射できるＲＦ又はマイクロ波の波形を生じさせる変調器とを備える、高出力無線周波数（ＲＦ）信号又はマイクロ波信号を発生させるための装置。【選択図】      図３
2008537456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオパルス発生器と、発生したビデオパルスをインパルス励起磁気回転作用によって修正して前記ビデオパルスのエネルギーの一部分を低周波数からＲＦ又はマイクロ波の範囲の周波数を有する周波数出力に移し、それによって結果として生じるＲＦ又はマイクロ波の波形を生成するように構成された伝送線路変調器とを備える無線周波数（ＲＦ）信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項２】
磁場が前記伝送線路に加えられる、請求項１に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項３】
前記磁場は前記伝送線路の軸に沿った向きに向けられている成分を有する、請求項２に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項４】
前記伝送線路は磁気回転減衰が低い磁性材料を備える、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項５】
前記磁性材料はガーネット構造フェライト材である、請求項４に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項６】
前記磁性材料はイットリウム鉄ガーネットである、請求項４又は請求項５に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項７】
前記伝送線路は低誘電損失の絶縁体を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項８】
前記伝送線路は、銅、銀又は金から作られた導体を有する、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項９】
前記インパルス発生器はポンピングインパルスを生成する、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項１０】
前記ビデオパルスが変調される周波数を調整するための周波数出力チューナをさらに備える、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項１１】
前記ポンピングインパルスの立ち上がり時間は、結果として生じるＲＦ又はマイクロ波の波形の期間のほんの一部分である、請求項９に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項１２】
添付図面を参照して本明細書に実質的に説明されたようなＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項１３】
アンテナと組み合わされる、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器。
【請求項１４】
無線周波数（ＲＦ）信号又はマイクロ波信号を生成する方法であって、
高出力ビデオインパルスを生成するステップと、
低周波数からＲＦ又はマイクロ波の範囲の周波数に前記ビデオパルスのエネルギーを修正するステップと、を含み、
それにより、結果として生じる、ＲＦ成分又はマイクロ波成分を有する波形を生成する方法。
【請求項１５】
前記ビデオパルスのエネルギーを修正するステップは、磁気回転減衰が低い磁性材料を備える伝送線路を通して、前記ビデオインパルスを通過させることを備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
磁性材料に磁場を加えるステップをさらに備え、前記磁場は前記伝送線路を基準にして軸に沿った向きに向けられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記磁性材料は、前記磁性材料の磁気モーメントの９９％を超える位置合わせを引き起こすほど強力である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
添付図面を参照して本明細書に実質的に説明されたようなＲＦ信号又はマイクロ波信号を生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線周波数（ＲＦ）信号及びマイクロ波信号に関し、特に高分解能レーダ適用例で使用するための高出力マイクロ波信号の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力マイクロ波技術の分野では２種類の波形が周知である。第１に、一般的に超広帯域（ＵＷＢ）パルスと呼ばれている短期間単極電気インパルスを生成できる。ＵＷＢパルスは大きな瞬間フーリエ帯域幅を有する。つまり、この種の波形のエネルギーは広範囲の周波数全体に分散され、いかなる１つの特定の周波数においてもエネルギー密度は小さい。ＵＷＢパルスは通信システム及びレーダシステムに適用される。従来、ＵＷＢパルスはアンテナに配信され、広範囲の周波数成分を有する信号が放射される。
【０００３】
第２に、大きな数の（１０より大きい）放射のサイクルからなる高出力マイクロ波の波形を生成できる。従来、この種の波形は高圧パルス電源、カソード、電子ドリフト管、電子変調領域及びアンテナからなる大型電子ビーム機械によって生成される。この種の高出力マイクロ波信号は、材料又はプラズマの加熱のために、及びエネルギー輸送のために使用することができる。
【０００４】
高出力マイクロ波信号を生成する上記方法の両方とも、技術の性能、又は技術の適用を制限する不利な点を有する。ＵＷＢ波形の場合は、放射されたパルスのスペクトルエネルギー容量は単極電気インパルス、及びＵＷＢインパルスを発するために使用されるアンテナの特性によって規定される。例えば、図１に示されているビデオパルス１は、０．１ナノ秒の立ち上がり時間と５ｎｓパルス持続時間の単極電気インパルスである。このビデオパルスの対応するフーリエ変換は図２に３として示されている。大部分のエネルギーが低周波スペクトル成分に含まれているのに対し、高周波成分には相対的にほとんどエネルギーが含まれていないことは明らかである。ＵＷＢパルス発生器は高出力マイクロ波放射線を生成できるが、スペクトルのマイクロ波領域のいかなる所与の周波数においても、スペクトルエネルギー密度が小さいことは明確である。
【０００５】
高出力電子ビームに基づく高出力マイクロ波ソースの第２のタイプも動作の制限を有する。この種のマイクロ波ソースはスペクトルのマイクロ波領域で非常に高いエネルギー密度を生じさせることができる。しかしながら、これらのソースは通常は非常に大きく、補助的な真空極低温システムを必要とすることが多く、Ｘ線を生じさせることがある。したがって、該ソースは実験室の環境外での使用には実用的ではない。
【０００６】
Ｓｈａｗ．Ｈ．Ｊ．、Ｅｌｌｉｏｔｔ，Ｂ．Ｊ．、Ｈａｒｋｅｒ  Ｋ．Ｊ．、及びＫａｒｐ  Ａ．、パルス状のフェライトでのマイクロ波発生（Microwave generation in pulsed ferrites）、応用物理学会ジャーナル（J.App.Phys.）、第３７巻、第３号、１９６６年は、パルス状の磁場から、導波管内のマイクロ波信号にエネルギーを変換するための方法を詳説している。Ｓｈａｗの「パルス状の磁気マイクロ波発生器（Pulsed Magnetic Microwave Generator）」は、「ポンプパルス」からマイクロ波信号にエネルギーを変換するためにイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）の小さな球体内でインパルスにより駆動される磁気回転歳差運動（gyromagnetic precession）を用いている。磁性材料の小さな球体（直径約１ｍｍ）の試験片はマイクロ波導波管空洞内に置かれる。磁性材料の中の磁気モーメントを合わせるために、強力で一定のバイアス磁界が磁性球に与えられる。続いて、強力なパルス磁場が該一定のバイアス磁場に対していくらかの角度をもって該球体に与えられる。パルス磁場は、パルス磁場の立ち上がり時間と同様の時間スケールで球体内の磁化ベクトルの再編成を引き起こす。該立ち上がり時間が十分に短い場合には、磁化ベクトルは単にパルス磁場に沿うのではなく、与えられた場の方向を回るように前進する。この磁気回転歳差運動は、磁性材料内での減衰プロセスに関連する時間、持続する。磁性材料内で前進する磁化ベクトルは磁気回転歳差運動周波数で発振器を構成する。磁性球は、磁気回転発振器からのエネルギーが電磁信号として導波管の中に結合されるように導波管空洞に位置する。結果的に、磁性球は、パルス磁場から導波管内のマイクロ波信号にエネルギーを変換するインパルス励起トランスデューサとして使用される。
【０００７】
マイクロ波信号を生成するこの方法の不利な点には、マイクロ波信号に変換できるエネルギー及び出力の量が、通常はＹＩＧである磁性材料の小さな球体の試験片が、十分に時間的に及び空間的にコヒーレントな歳差運動を達成するための要件によって制限されること、及び、外部コイルを通して大きなパルス電流を通過させることによってパルス磁場が生成されるため、球体の体積と比較して大きな体積にパルス磁場が与えられると、コイル内に蓄えられるエネルギーに対する生成されるマイクロ波エネルギーの割合が本質的に低いことが含まれる。
【発明の開示】
【０００８】
したがって、現在公知のソースよりさらに効率的に高出力信号を生成できる新しいマイクロ波及びＲＦ放射のソースに対するニーズがある。
【０００９】
従って、パルス状のＲＦ信号又はマイクロ波信号を生成する代替方法及び装置を提供することが本発明の目的である。
【００１０】
大まかに見ると、本発明は電気インパルスの振幅を変調することによってＲＦ信号又はマイクロ波を生成する方法である。さらに、大まかに見ると、本発明は、ＲＦ信号又はマイクロ波信号を生成するように構成された適切な電気要素及び磁気要素を備える信号発生器にもある。低損失の磁気回転特性を有する磁性材料を含む伝送線路が使用される。電気インパルスは、磁性材料で低損失の磁気回転歳差運動を誘発するためにこの伝送線路に注入され、次に、該磁気回転歳差運動が、磁気回転歳差運動周波数における電気インパルスの振幅を変調する。歳差運動(precession)周波数における電気インパルスの変調は、この周波数においてかなりのエネルギーを生じさせ、その結果、該エネルギーを抽出し、適切なアンテナを使用して放射することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様によると、ビデオパルス発生器と、発生したビデオパルスをインパルス励起磁気回転歳差運動(gyromagnetic precession)によって修正するように構成された伝送線路変調器とを備えるＲＦ信号又はマイクロ波信号発生器が提供される。これは前記ビデオパルスエネルギーの一部分を低周波数からＲＦ又はマイクロ波周波数に移し、それによって結果として生じるＲＦ及び／又はマイクロ波の成分のある波形を生成する。前記ビデオパルスは、前記伝送線路の一部分を形成する磁性材料において低損失の磁気回転歳差運動を誘発するために前記伝送線路に注入される電気インパルスである。前記歳差運動は、次に前記磁気回転歳差運動周波数における電気インパルスの振幅を変調する。電気インパルスが前記伝送線路に沿って伝搬する際に、前記電気インパルスが磁性材料との間に拡張された相互作用を有するように、磁性材料は前記伝送線路の全長にわたって分散されてもよい。軸に沿った向きに又はそれ以外の場合前記伝送線路に向けられた成分を有する前記伝送線路に、外部磁場を加えることができる。前記磁気回転歳差運動周波数における電気インパルスの変調は前記磁気回転歳差運動周波数において大きなエネルギーを生じさせる。
【００１２】
この関連における、ビデオパルスは、パルス幅を基準にして立ち上がり時間が短く、及びパルス持続時間において振幅が実質的に一定の電気パルスと定められる。ビデオパルスが適切なアンテナに送り込まれると、超広帯域（ＵＷＢ）パルスを放射することができる。ＵＷＢ波形は、その波形の短いパルス持続時間が優れたターゲット分解能を提供するため、高分解能レーダ適用にとっては重要であり、非常に広いスペクトルのエネルギー容量はターゲットに関する広範囲な特長と結合される可能性を有する。しかしながら、ビデオパルス波形の中のエネルギーの大半は１００ＭＨｚ領域より低いスペクトル成分に含まれているため、該エネルギーは該ＵＷＢ波形では放射されない。
【００１３】
適切な周波数で該ビデオパルスを変調すると、大きなエネルギー容量が無線周波数及び／又はマイクロ波周波数にシフトされた変調パルスが生成されることがわかっており、これはアンテナが放射できるエネルギーの大きな増加を意味する。したがって、波形に対する該変調は、放射信号をより大きな程度まで集中できるようにし、該放射界を拡大し、該放射界はソースからかなり離れて生成され得る。
【００１４】
該変調器は、磁性材料を含む非線形伝送線路を含むことが好ましく、該磁性材料は強力な磁気回転特性を有することがさらに好ましい。ＲＦ及び／又はマイクロ波変調は進行波のように生じるので、これは従来の技術の弱点であった磁性材料体積に対する制限をほとんど取り除き、より大きな電力レベルを生成できるようにする。
【００１５】
この設計により、電気インパルスと磁性材料との間で物理的且つ電気的に拡張された相互作用を達成できる。この手法の優位点は、磁性材料のかなり大きな体積を伝送線路における進行波により励起することが可能で、電気インパルスのエネルギーがさらに効果的に使用されるという点である。その結果、この装置のエネルギー変換効率はＳｈａｗらによって開示された装置等の従来の公知の装置によって達成される効率よりかなり高くなる。磁性材料における磁気回転歳差運動によって発生するマイクロ波信号は伝送線路によってサポートされ、電気インパルスパルスでの変調として出現する。その結果、ＲＦ信号及び／又はマイクロ波信号を抽出するために別個の導波管は必要とされない。
【００１６】
Ｋａｔａｙｅｖ，Ｉ．Ｇ．、「電磁的衝撃波（Electromagnetic shock waves）」、アイリフブックス社（Iliffe Books,Ltd.）１９６６年、及び、Ｗｅｉｎｅｒ  Ｍ．及びＳｉｌｂｅｒ  Ｌ．「フェライトにおけるパルス先鋭化効果（Pulse sharpening effects in ferrites）」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ  Ｍａｇｎ１９８１年、ＭＡＧ−１７、１４７２から１４７７ページにも概略されるように、例えば同軸伝送線路である伝送線路において電磁的衝撃波を形成するために、非線形材料が使用できる。伝送線路は飽和可能な磁性材料を含み、短いパルス立ち上がり時間の電気インパルスを生成するために使用されることができる。これらの装置は、伝送線路の中の電場と磁場における非常に急速な変化である「電磁的衝撃波」を形成するために磁性材料の磁気的非線形性を利用する。これらの場の変化速度は、強力な加えられた場に対する磁性材料の制限的な動的応答によって決定される。これらの装置の実際的な実施形態では、電気インパルスは磁性材料を含む同軸伝送線路に注入される。電気パルスが該伝送線路に沿って伝搬するにつれて、入力パルスの前縁は磁気的非線形性によって修正され、立ち上がり時間パルスは、制限的な応答時間が達成されるまで漸次的に短くなる。いったん制限的応答時間が達成されると、該パルスはこの立ち上がり時間で伝搬し続ける。この種の電磁衝撃線路は、サブナノ秒の立ち上がり時間のビデオパルスを形成するために使用できる。
【００１７】
本発明の伝送線路の実施形態は、パルス状のＲＦソース又はマイクロ波ソースの波形及び周波数特性を示すように高出力ビデオパルスソースを修正することを可能にする。
【００１８】
非線形伝送線路の電気的及び磁気的な特性及び構造用の材料は、電気インパルスが伝送線路に注入されると、磁気成分の中で磁化の強力な磁気回転歳差運動を生じさせるように選択される。誘発される磁気回転歳差運動は、注入された電気インパルスの伝搬に影響を及ぼし、ＲＦ周波数及び／又はマイクロ波周波数においてインパルスを変調する。変調の特性は非線形伝送線路の設計によって、及び適切な磁性材料の選択によって決定される。適切な磁性材料は、強力な低損失磁気回転挙動を示すことが予想される。
【００１９】
前記伝送線路は低い磁気回転減衰を有する磁性材料を備えてもよい。前記磁性材料はイットリウム鉄ガーネットのようなガーネット構造フェライト材であってもよい。
【００２０】
前記インパルス発生器はポンピングインパルスを生成してもよい。前記ポンピングインパルスの立ち上がり時間は、結果として生じるＲＦ又はマイクロ波の波形の期間のほんの一部分である。この設計により、ポンピング信号と磁性材料の間で物理的且つ電気的に拡張された相互作用を達成できる。この手法の優位点は、磁性材料のかなり大きな体積を伝送線路における進行波によって励起することが可能で、ポンピングパルスのエネルギーがさらに効果的に使用されるという点である。その結果、この装置のエネルギー変換効率は、従来の技術により達成される効率よりかなり高くなる。磁性材料における磁気回転歳差運動によって発生するＲＦ信号及び／又はマイクロ波信号は、伝送線路によってサポートされ、ポンピングビデオパルスの変調として出現する。その結果、ＲＦ信号及び／又はマイクロ波信号を抽出するために別個の導波管は必要とされない。
【００２１】
結果として生じる出力パルスのスペクトルプロファイルは、周波数出力をチューニングすることによって決定される。該チューニングは、軸に沿った定磁場Ｈａｘの振幅及び／又はポンピングインパルスの振幅及び／又は磁性材料の、及び同軸構造の寸法を変えることにより、ビデオパルスが変調される周波数を調整することで行うことができる。
【００２２】
外部磁場が伝送線路に加えられてもよい。この磁場は軸に沿って、又はそれ以外の場合該伝送線路に向けられた成分を有してもよい。好ましくは、前記伝送線路はポリテトラフルオロエチレン（PTFE）又はポリプロピレン等の低誘電損失の絶縁体を備える。伝送線路は、抵抗散逸を最小限に抑えるために、銅、銀又は金又は他の高い導電率の材料から作られる導体を有してもよい。
【００２３】
本発明の第２の態様によると、前述されたようなマイクロ波信号発生器を有するアンテナが提供されている。
【００２４】
本発明の第３の態様によると、  
短い立ち上がり時間のビデオパルスを生成するステップと、  
ＲＦ又はマイクロ波の範囲よりも下の周波数から前記ＲＦ又はマイクロ波の範囲内の周波数に前記ビデオパルスのエネルギーを修正するステップとを含み、  
それにより、結果として生じるＲＦ成分又はマイクロ波成分を有する波形を生成する、マイクロ波信号を生成するための方法が提供される。
【００２５】
前記ビデオパルスは、低い磁気回転減衰を有する磁性材料を備える伝送線路を通過させられてもよい。該方法は、前記磁性材料に磁場を加えるステップをさらに備えてもよく、前記磁場は伝送線路を基準にして軸に沿って向けられる。前記磁場は、好ましくは前記磁性材料の磁気運動の９９％を超える位置合わせを引き起こすほど十分に強力である。
【００２６】
本発明は、ここでほんの一例として、及び添付図面に関してさらに説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、立ち上がり時間０．１ｎｓ、及びパルス持続時間１．５ｎｓの典型的な電気ビデオインパルス１の時間波形と、マイクロ波変調パルス２の時間波形とを比較している。該電気ビデオパルスが、典型的に、ＵＷＢアンテナを直接的に駆動するために使用される可能性がある。図２は、変調されていないビデオパルス波形３のフーリエスペクトルと、マイクロ波変調波形４を示している。図２から、ビデオパルス１のエネルギーの大半が１００ＭＨｚ領域より低いのスペクトル成分に含まれていること、及び、より高い周波数成分にはほとんどエネルギーがないことが分かる。したがって、成分の大部分がアンテナのカットオフより低い周波数を有するため、ビデオパルスの成分の大部分はアンテナによって放射されないこととなる。
【００２８】
しかしながら、変調波形４のフーリエスペクトルは、該変調周波数において大きなピーク２０を示す。これは、ビデオ周波数からマイクロ波周波数にまでシフトされるエネルギーと、変調パルスの成分のより大きな部分がアンテナのカットオフを超える周波数を有するために、実際にアンテナによって放射されることができるエネルギーの大きな増加とを表す。
【００２９】
図３の装置は高出力ビデオパルス発生器５を含む。パルス発生器５はポンピングインパルス（pumping impulse）を生成する。ポンピングインパルスは、通常、持続時間が１から１０ｓ、及びパルス立ち上がり時間が約０．１ｎｓの高出力ビデオ信号である。ポンピングインパルスの電圧振幅は適用例に依存し、１０ｋＶ未満から数１００ｋＶとなり得る。このようなパルス発生器は、通常、水素サイラトロン又は高出力半導体によって切り替えられ、ケンテック社（Kentech Ltd）及びＦＩＤテクノロジーズ社（FID Technologies GmbH）を含む専門企業により製造されている。パルス発生器は、パルス先鋭化（pulse sharpening）のためのなんらかの形の電磁衝撃線路を含んでもよい。ポンピングインパルスは、強力な磁気回転特性（gyromagnetic characteristics）をサポートするために選択される磁性材料１０（図４を参照）を含む非線形伝送線路６（例えば、同軸伝送線路）の中に注入される。磁性材料１０にバイアスをかけるために、伝送線路６の外部の回りに磁化構造７が設けられる。非線形伝送線路６の出力はアンテナ等の適切な負荷構造８に送り込まれる。
【００３０】
図４は、同軸伝送線路６の構造を示す。この実施形態では、磁気トロイド９が該伝送線路６の中心の導体１３の回りに同軸で設置されている。磁性材料１０が磁気トロイド９を取り囲む。磁気トロイド９は、同様に、ポリテトラフルオロエチエレン（ＰＴＦＥ）等の高圧絶縁誘電体１１によって取り囲まれ、これは伝送線路６の帰路導体１２で囲まれる。
【００３１】
図５を参照すると、磁化構造７によって定磁場Ｈａｘが生成され、この磁場が軸に沿った向きで、又は他の向きで該非線形伝送線路６に与えられる。定磁場Ｈａｘの目的は、磁性材料１０の磁化ベクトルを、特定の軸、通常は伝送線路６の軸、に沿った方向に合わせることである。磁化ベクトルの初期の位置合わせは、磁気回転歳差運動（gyromagnetic precession）の刺激に対する前提条件である。Ｈａｘは、磁化ベクトルの９９．９％の位置合わせを生じさせるのに十分であることが好ましいが、より低いレベルの位置合わせであっても、大きなマイクロ波出力を得られる場合がある。磁場７の外部ソースは、伝送線路６又は適切に配列された永久磁石の集合体の回りに巻かれているソレノイドであってもよい。
【００３２】
ポンピングインパルスは、材料１０の磁化ベクトルを初期方向から離れて円周上の方向に向かって回転させる、円周のＩ／２πｒの磁場Ｈｃを生成する。ここで、Ｉは伝送回路６におけるパルス電流であり、ｒは伝送回路６における磁性材料の平均半径である。磁性材料１０の磁化ベクトルが回転する速度はポンピングインパルスの立ち上がり時間に依存するため、ポンピングパルスの立ち上がり時間は可能な限り短くなくてはならない。立ち上がり時間は、結果として生じるマイクロ波波形の期間のほんの一部分であることが好ましい。したがって、立ち上がり時間は本実施形態では１から５０ｐｓのオーダーとなる。ポンピングインパルスまでの立ち上がり時間が十分に短いと、磁性材料１０の磁化ベクトルは、以下の式によって定められる速度で正味加えられた磁場の方向の回りを磁気回転的に（gyromagnetically）前進する。
【数１】
2008537456.tif 000003
【００３３】
ここで、  
【数２】
2008537456.tif 000004
【００３４】
は磁性材料１０の磁化の変化速度であり、  
γは磁気回転比であり、  
μ０は自由空間の透磁率であり、  
Ｍは磁性材料１０の磁化であり、  
Ｈは加えられた磁場であり、  
αは減衰係数であり、  
Ｍｓは磁性材料１０の飽和磁化である。
【００３５】
磁性材料１０の磁化ベクトルの歳差運動は、伝送線路６において振動磁場成分を提供する。磁性材料におけるこの前進する磁場成分は、ポンピングインパルスの場と結合してポンピングパルスの振幅の変調を生じさせる。変調された信号が信号の定常状態振幅まで増加するために必要とされる非線形伝送線路６の長さは、通常５から５０ｃｍである。実際問題として作成され得るマイクロ波変調の持続時間は、単一のインパルスに対して、通常、１ｎｓから５ｎｓの領域内である。
【００３６】
ポンピングインパルスの変調の深度及び持続時間は、磁性材料１０（通常はフェライト、又はイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ））の磁気回転歳差運動特性、及び伝送線路６における誘電損失と導電性損失の作用にも依存している。磁気回転歳差運動は、ポンピングインパルスの前縁によって励起され、磁性材料１０内と伝送線路構造６内の両方における減衰と損失の作用によって決定される時間、持続する。損失率が低いほど高い変調深度、及び長い減衰寿命が生じる。歳差運動の減衰に主に貢献するのは、磁性材料１０の磁気回転減衰（gyromagnetic damping）である。したがって、最長マイクロ波信号を生成するためには、単結晶形又は多結晶形のガーネット構造フェライト材等の低い磁気回転損失の材料を使用することが好ましい。ＰＴＦＥ又はポリプロピレン等の低い誘電損失の絶縁体１１を使用することによって伝送線路６の構造における高周波損失を削減すること、及び、銅、銀又は金等の高導電率材料を使用することによって伝送線路６導体における抵抗散逸を最小限に抑えることも好ましい。
【００３７】
周波数出力を調整することが可能である。磁気回転歳差運動の周波数は、使用される磁性材料１０の特性と、軸に沿った定磁場Ｈａｘの振幅と、ポンピングインパルスの振幅と、磁性材料の寸法と、同軸構造の寸法とに依存している。したがって、軸に沿った磁場Ｈａｘの振幅及び／又はポンピングインパルスの振幅は、マイクロ波変調の周波数を調整するため、したがって結果として生じる出力パルスのスペクトルプロファイルを決定するために使用することができる。
【００３８】
該装置は、超高速繰り返し速度モードで適用されてもよい。放射電力は、パルスエネルギーとパルス繰返し速度との積によって決定される。したがって、放射電力はパルス繰返し速度を増加させることによって増大させることができる。最大電力及び繰返し速度は熱及び冷却の問題によって制限される。単一の順方向パルスの後の回復時間は５ｎｓのオーダーである。これは、１００から２００ＭＨｚのオーダーあるいはそれより高いオーダーまで、きわめて高いパルス繰返し速度のバーストモードで、伝送線路を動作させることが可能であることを意味する。このようなパルスバーストを生成するための技法には、特殊化された半導体の切り替え又はパルス形成ネットワーク（pulse forming networ, PFN）の使用が含まれ得る。
【００３９】
したがって、同じ極性又は交互の極性のどちらかのビデオパルスの高速な連続が、マイクロ波信号の高速な連続を生成するために使用できる、つまり準連続マイクロ波バーストの列を作成するために使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ビデオ波形と、マイクロ波周波数への大きなエネルギー容量のシフトを引き起こすために、適切に変調されたビデオ波形との時間波形のグラフィックによる比較を示す。
【図２】図１のビデオ波形及び変調されたビデオ波形に関連するフーリエスペクトルを示す。
【図３】本発明によるマイクロ波信号を生成するための装置の概略図を示す。
【図４】同軸伝送線路構造及び図３の装置で使用される磁性材料の幾何学的な配置を詳細に示す。
【図５】図４の非線形伝送線路に加えられる磁場の概略表記である。
【図１】
2008537456.tif 000005
【図２】
2008537456.tif 000006
【図３】
2008537456.tif 000007
【図４】
2008537456.tif 000008
【図５】
2008537456.tif 000009
【国際調査報告】
2008537456.tif 000010
2008537456.tif 000011
2008537456.tif 000012