(57)【要約】【課題】通信装置の構成に依存せずに、通信装置全体の小型化、軽量化に寄与する通信用電子管を提供する。【解決手段】高周波信号の取り出し口に直結された出力用導波管を備えた通信用電子管であって、出力用導波管内に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを有する構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の取り出し口に直結された出力用導波管を備えた通信用電子管であって、
前記出力用導波管内に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを有する通信用電子管。
【請求項２】
前記ローパスフィルタは、
前記出力用導波管の伝搬方向、及び該伝搬方向と直交する導波管断面の長辺方向に、所定の間隔を有して突起が格子状に配置されたワッフル−アイアンフィルタである請求項１記載の通信用電子管。
【請求項３】
前記ハイパスフィルタは、
前記出力用導波管内に、幅の狭い領域を作り込むことで形成された請求項１記載の通信用電子管。
【請求項４】
前記バンドパスフィルタは、
前記出力用導波管の伝搬方向、及び該伝搬方向と直交する導波管断面の長辺方向に、所定の間隔を有して突起が格子状に配置されたワッフル−アイアンフィルタから成るローパスフィルタと、
前記出力用導波管内に、幅の狭い領域を作り込むことで形成されたハイパスフィルタと、
を有する請求項１記載の通信用電子管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信装置で用いられる進行波管やクライストロン等の通信用電子管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
進行波管やクライストロン等の通信用電子管は、電子銃から放出される電子ビームと高周波回路との相互作用によりマイクロ波の増幅や発振を行う高周波デバイスであり、例えば、図４に示すように、電子ビーム２を放出する電子銃３と、電子銃３から放出された電子ビーム２と高周波信号（マイクロ波）とを相互作用させる高周波回路４と、高周波回路４から出力された電子ビーム２を捕捉するコレクタ５と、電子銃３から放出された電子ビーム２を高周波回路４内に導くアノード電極６とを有する構成である。なお、図４は、通信用電子管の例として進行波管の構成を示している。
【０００３】
電子銃３から放出された電子ビーム２は、アノード電極６により高周波回路４内に導入され、高周波回路４に入力された高周波信号と相互作用しながら内部を進行する。高周波回路４から出力された電子ビーム２はコレクタ５に入力され、コレクタ５が備えるコレクタ電極で捕捉される。このとき、高周波回路４からは電子ビーム２との相互作用により増幅された高周波信号が出力される。
【０００４】
図５に示すように、進行波管の高周波回路４内には入力用同軸部７から高周波信号が入力され、増幅後の高周波信号は出力用同軸線路８から進行波管１の側壁に設けられた出力用導波管９内に放射される。
【０００５】
出力用導波管９は高周波信号の取り出し口に直結され、出力用同軸線路８は高周波回路４内を真空封止するためのセラミック窓１０により出力用導波管９内の封止端側の所定位置で固定される。
【０００６】
出力用導波管９の封止端と反対側の端部には、他の導波管と接続するためのフランジ部１１が設けられ、出力用導波管９には、例えば、図６に示すように、導波管を用いて構成されたアイソレータ２０、低域通過フィルタ３０、高域通過フィルタ４０等が取り付けられる。進行波管１から出力用導波管９内に導入された高周波信号（電磁波）は、それらを経由することでシステムにとって不要な高周波成分である帯域外ノイズが除去された後、不図示の送信用アンテナから放射される。なお、図６に示した構成は、特許文献１で開示された構造である。
【０００７】
特許文献１では、進行波管を含むアンテナ装置全体の小型化、軽量化を図るために、反射鏡に対して所定の焦点位置で固定される一次放射器を、導波管から成る上記アイソレータ、低域通過フィルタ、及び高域通過フィルタ等で支持固定する構成を提案している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−５８５４３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
進行波管やクライストロン等の通信用電子管を備えた通信装置は、例えば人口衛星や航空機等にも搭載されるため、小型化、軽量化が厳しく求められている。
【００１０】
しかしながら、進行波管自体の大きさは、送信周波数や送信電力、あるいは消費電力等の、通信装置の仕様でほぼ決まってしまうため、小型化、軽量化が困難であった。
【００１１】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、通信装置の構成に依存せずに、通信装置全体の小型化、軽量化に寄与する通信用電子管を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
一般に、進行波管やクライストロン等の通信用電子管には高周波信号の取り出し口に直結される出力用導波管を備えている。出力用導波管は、通信用電子管で増幅された高周波信号を外部へ送出するために必要な構成要素であり、その長さは通信用電子管を含む通信装置のレイアウトに応じてある程度必要となる。本発明では、この出力用導波管に着目し、該出力用導波管内に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを設けた構成とする。
【００１３】
なお、前記ローパスフィルタには、
前記出力用導波管の伝搬方向、及び該伝搬方向と直交する導波管断面の長辺方向に、所定の間隔を有して突起が格子状に配置されたワッフル−アイアンフィルタを用いてもよく、
前記ハイパスフィルタは、
前記出力用導波管内に、幅の狭い領域を作り込むことで形成されていてもよい。
【００１４】
また、前記バンドパスフィルタは、
前記出力用導波管の伝搬方向、及び該伝搬方向と直交する導波管断面の長辺方向に、所定の間隔を有して突起が格子状に配置されたワッフル−アイアンフィルタから成るローパスフィルタと、
前記出力用導波管内に、幅の狭い領域を作り込むことで形成されたハイパスフィルタと、
を有する構成であってもよい。
【００１５】
上記のように構成された通信用電子管では、高周波信号の取り出し口に直結される出力用導波管内に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを有することで、通信用電子管に外付けする構成部品の低減が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の通信用電子管の構造を示す側断面図であり、図２は出力用導波管の構造例を示す図１のＡ−Ａ’線断面図である。また、図３は図１に示した出力用導波管の他の構造例を示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の通信用電子管は、高周波信号の取り出し口に直結された出力用導波管１２内にローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、あるいはバンドパスフィルタ等の高周波用のフィルタ回路１３を設けた構成である。その他の構成は従来の構成と同様であるため、その説明は省略する。なお、図１は図５に示した従来の通信用電子管と同様に進行波管の構成を示している。また、図１では出力用導波管１２を除く他の構成要素は図５に示した従来の構成と同様であるため、図５と同様の符号を付与している。
【００１９】
出力用導波管１２は、高周波回路４によって増幅された高周波信号を外部へ送出するために用いられる、進行波管やクライストロン等の通信用電子管にとって不可欠な構成要素であり、その長さ、及び他の導波管との結合方向（フランジ部の向き）は、該進行波管１を含む通信装置のレイアウトに応じて適宜設定される。本発明では、従来、単に高周波信号を外部へ送出するためだけに用いられてきた出力用導波管の内部にフィルタ回路１３を設けることで、通信用電子管に外付けする部品点数の低減を実現している。
【００２０】
図１では、出力用導波管１２内のフィルタ回路１３としてローパスフィルタが形成された構成を示しているが、フィルタ回路１３としてはハイパスフィルタやバンドパスフィルタが形成されていてもよい。また、図１ではフランジ部１１に対する他の導波管の結合方向が電子ビームの進行方向と平行な構成を示しているが、電子ビームの進行方向と直交する方向に他の導波管が結合される構成であってもよい。
【００２１】
出力用導波管内に設けるローパスフィルタ１４には、例えば、図２に示すようにワッフル−アイアンフィルタと呼ばれるフィルタ回路が用いられる。
【００２２】
ワッフルーアイアンフィルタは、ストップバンド周波数と呼ばれる伝搬可能な上限周波数によって決まる所定の間隔を有する突起を、導波管の伝搬方向、及びそれと直交する導波管断面の長辺方向に格子状に配置することで、方形導波管の基本モードであるＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ）１０モードで伝搬してきたストップバンド周波数以下の電磁波をＴＥＭモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｎｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）にモード変換して伝搬させる。このとき、ストップバンド周波数よりも高い周波数の電磁波はＴＥ１０モードのまま進行するため、伝搬方向の突起によって反射される。したがって、ＴＥＭモードにモード変換されたストップバンド周波数以下の電磁波のみ通過するため、ローパスフィルタとして動作させることができる。
【００２３】
また、出力用導波管内に設けるバンドパスフィルタ１５は、例えば、図３に示すように、ハイパスフィルタ１６と図２に示したローパスフィルタ１４とを組み合わせた構成にすればよい。
【００２４】
ハイパスフィルタ１６は、図３に示すように導波管内に幅の狭い領域を作り込むことで実現可能であり、そのカットオフ周波数ｆｃは、導波管の伝搬方向と直交する導波管断面の長辺をａ、光速をｃとすると、ｆｃ＝ｃ／２ａで表される。但し、このときのカットオフ周波数ｆｃはＴＥ１０モードの電磁波に対するカットオフ周波数となる。
【００２５】
このようなハイパスフィルタ１６と図２に示したローパスフィルタ１４とを組み合わせれば、所望の帯域内の電磁波のみを通過させるバンドパスフィルタ１５を形成することができる。なお、図３に示した構成からローパスフィルタ１４を除けば、単にハイパスフィルタ１６として動作するのは言うまでもない。
【００２６】
以上説明したように、本発明の通信用電子管では、高周波信号の取り出し口に直結される出力用導波管に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを有する構成とすることで、通信用電子管に外付けする構成部品の低減が可能になる。また、出力用導波管にフィルタ回路を設けることで、通信用電子管から出力される、通信装置で不要な帯域外ノイズが低減される。
【００２７】
したがって、通信装置の構成に依存することなく、通信装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【００２９】
高周波信号の取り出し口に直結される出力用導波管内に、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及びバンドパスフィルタのうち、少なくともいずれか１つを有することで、通信用電子管に外付けする構成部品の低減が可能になる。また、出力用導波管にフィルタ回路を設けることで、通信用電子管から出力される、通信装置で不要な帯域外ノイズが低減される。したがって、通信装置の構成に依存することなく、通信装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信用電子管の構造を示す側断面図である。
【図２】出力用導波管の構造例を示す図１のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図１に示した出力用導波管の他の構造例を示す断面図である。
【図４】進行波管の一構成例を示す模式図である。
【図５】図４に示した進行波管の従来の構造を示す側断面図である。
【図６】図５に示した出力用導波管に接続される回路の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    進行波管
２    電子ビーム
３    電子銃
４    高周波回路
５    コレクタ
６    アノード電極
７    入力用同軸部
８    出力用同軸線路
９、１２    出力用導波管
１０    セラミック窓
１１    フランジ部
１３    フィルタ回路
１４    ローパスフィルタ
１５    バンドパスフィルタ
１６    ハイパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004164904.tif 000006
【図５】
2004164904.tif 000007
【図６】
2004164904.tif 000008