(57)【要約】【課題】高周波出力部19から出力する高周波の出力電力を容易に調整できるマイクロ波管を提供する。【解決手段】出力空胴24に接続された高周波出力部19の導波管38に、出力電力を調整する出力電力調整機構44を設ける。出力電力調整機構44は、出力空胴24から１／８波長の距離、あるいは１／８波長の奇数倍の距離に設ける。出力電力調整機構44は、導波管38の管壁に出力管内外方向に変位可能に設けられた反射調整部46を有し、反射調整部46を変位させて出力電力を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力空胴に接続される高周波出力部を有するマイクロ波管であって、
前記高周波出力部は、
前記出力空胴に接続された出力管と、
この出力管の管壁に出力管内外方向に変位可能に設けられた反射調整部を有し、この反射調整部を変位させて出力電力を調整する出力電力調整機構とを具備している
ことを特徴とするマイクロ波管。
【請求項２】
高周波出力部は複数であり、これら複数の高周波出力部が出力空胴に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波管。
【請求項３】
出力電力調整機構は、出力空胴から１／８波長の距離および１／８波長の奇数倍の距離のいずれか一方に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波管。
【請求項４】
出力管は、長辺と短辺とを有する断面矩形に形成され、
出力電力調整機構は、前記出力管の長辺側に設けられた容量性調整用と前記出力管の短辺側に設けられた誘導性調整用との少なくともいずれか一方である
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のマイクロ波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力空胴に接続される高周波出力部を有するマイクロ波管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直線ビームを使用したマイクロ波管として、大電力クライストロンなどがある。このクライストロンは、電子ビームを発生する電子銃部、高周波電力を入力する入力部、電子ビームと高周波電界との相互作用により高周波電力を増幅する高周波相互作用部、高周波相互作用部から増幅された高周波電力を出力する高周波窓を有する高周波出力部、用済みの電子ビームを捕捉するコレクタ部を有するクライストロン本体と、このクライストロン本体の周囲に装着されて電子ビームを一定の径に集束する集束磁界装置とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなクライストロンでは、高周波窓の耐電力などの要因あるいは顧客の要求などで、出力空胴に複数の高周波出力部を接続して設けているものがある。
【０００４】
出力空胴に接続された例えば２つの高周波出力部からは、出力空胴との結合部、および高周波窓などが電気的に完全に同一であれば、まったく同じ高周波の出力電力が得られるが、出力空胴との結合部の機械的な寸法、高周波窓の機械的な寸法、および高周波窓内に気密材として設けられている誘電体の比誘電率などにばらつきがある場合や、導波管の変形などで、高周波の出力電力は微妙に差が出てくる。２つの高周波出力部からの高周波の出力電力がマッチングしていないと返ってくる高周波が生じ、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）が低くなる。
【０００５】
これら２つの出力電力の差は、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）が低い場合は通常は５％以内であり、使用上の問題はない。その差が問題になる場合には、図７に示すような高周波の電力合成分割器１が用いられる。この電力合成分割器１では、２つの高周波窓２を通って出力された高周波電力を各コーナー３などで方向を変えてマジック・ティー４などで一旦２つの出力電力を合成して、再度マジック・ティー４などで２分割した高周波電力を各コーナー５などで方向を変えて出力する方法が一般的である。
【特許文献１】特開平１１−１４９８７６号公報（第２−３頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電力合成分割器１を用いると、クライストロンの外形寸法が大きくなってしまう問題がある。また、電力合成分割器１を用いた場合でも、電気的に完全に対象であれば、２つの出力電力を同一にできるが、マジック・ティー４やその他の構成部品の製造時における寸法精度などで、出力電力の偏りはある程度は出てしまう問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、高周波出力部から出力する高周波の出力電力を容易に調整できるマイクロ波管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、出力空胴に接続される高周波出力部を有するマイクロ波管であって、前記高周波出力部は、前記出力空胴に接続された出力管と、この出力管の管壁に出力管内外方向に変位可能に設けられた反射調整部を有し、この反射調整部を変位させて出力電力を調整する出力電力調整機構とを具備しているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、出力電力調整機構によって出力管の管壁に設けられた反射調整部を出力管内外方向に変位させることにより、高周波出力部から出力する高周波の出力電力を容易に調整できる。
【００１０】
そのため、複数の高周波出力部がある場合には、各高周波出力部からの出力電力のマッチングを調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１ないし図４に第１の実施の形態を示す。
【００１３】
図４に示すように、マイクロ波管としてのクライストロン11は、クライストロン本体12および集束磁界装置13を備えている。
【００１４】
クライストロン本体12は、電子ビームを発生する電子銃部16、電子ビームと高周波電界との相互作用により高周波電力を増幅する高周波相互作用部17、高周波相互作用部17に高周波電力を入力する入力部18、高周波相互作用部17で増幅された高周波電力を出力する複数であって例えば２つの高周波出力部19、高周波相互作用部17を通過した用済みの電子ビームを捕集するコレクタ部20を備えている。
【００１５】
高周波相互作用部17は、電子ビームが通過するドリフト管21、入力部18が接続された入力空胴22、複数の中間空胴23、２つの高周波出力部19が接続された出力空胴24を有している。
【００１６】
集束磁界装置13は、高周波相互作用部17の周囲に配置される主磁界発生部27、この主磁界発生部27の一端側において電子銃部16の周囲に配置される図示しない電子銃部側磁界発生部を備えている場合もある。主磁界発生部27は、高周波相互作用部17の周囲に配置される主コイル28と、出力空胴24より外側に配置される出力コイル29を備えている。
【００１７】
また、図１はクライストロン11の出力空胴24および高周波出力部19の断面図、図２はクライストロン11の出力空胴24および高周波出力部19の平面図を示す。
【００１８】
出力空胴24を構成する空胴共振器32は、円筒状の空胴壁33および上下の面34を有し、これら空胴壁33および上下の面34が銅のような導電性が良い金属で構成されており、電子ビームが通過する中心軸部に上下面からドリフト管21が出力空胴24内に延びて半同軸空胴共振器を構成している。
【００１９】
空胴共振器32の側面には、周方向を幅Ｗの長辺とする矩形状のアイリス35と呼ばれる開口された２つの窓が形成され、これらアイリス35を通じて各高周波出力部19が接続されている。
【００２０】
各高周波出力部19は、矩形状のアイリス35に対応して長辺36と短辺37とを有していて空胴共振器32に接続される断面矩形状の出力管としての導波管38を有し、この導波管38には高周波窓39を経て出力フランジ40が設けられている。高周波窓39内には真空気密を保つためにセラミックなどで円板状に形成された誘電体41が配置されている。
【００２１】
また、各高周波出力部19の導波管38の一方の長辺36の中央部であって空胴共振器32から距離Ｌの場所に、局部的に導波管38の管壁を導波管内外方向に変位させて出力電力を調整する出力電力調整機構44が配設されている。空胴共振器32から距離Ｌは、空胴共振器32から電気的に１／８波長の距離、あるいは１／８波長の奇数倍の距離としている。
【００２２】
出力電力調整機構44では、導波管38の管壁に、円環状の薄肉部45が形成されているとともに、この円環状の薄肉部45の内側にこの薄肉部45を介して導波管内外方向に変位可能とする円形の反射調整部46が形成されている。反射調整部46の外面には、中央にねじ孔47を有する調整板48が固定されている。
【００２３】
導波管38の外面には反射調整部46の周囲に複数の支柱49が突設され、これら支柱49の先端に支持板50が固定されている。支持板50には調整ねじ51が回転可能に挿通され、この調整ねじ51の先端が調整板48のねじ孔47に螺合されている。
【００２４】
そして、調整ねじ51を一方または他方へ向けて回すことにより、導波管38および支持板50を基準に、調整板48とともに薄肉部45の内側の反射調整部46が導波管内方または外方に変位し、導波管38内で高周波の反射を調整する。この反射は、容量性、誘導性であり、虚数部の反射である。この反射調整部46は空胴共振器32までの距離が１／８波長であるから、１／８波長戻った空胴共振器32から見れば実数部の反射となり、負荷との結合量を変えることになり、空胴共振器32から見た負荷のインピーダンスを調整することになる。反射調整部46を導波管内方へ変位させて導波管38を狭くすれば容量性の反射となり、逆に導波管外方へ変異させて導波管38を広くすれば誘導性の反射となる。したがって、反射調整部46を導波管内方へ変位させて導波管38を狭くすれば容量性が大きくなって負荷インピーダンスが高く出力電力が低くなり、逆に、導波管外方へ変位させて導波管38を広くすれば負の容量性すなわち誘導性が大きくなって出力電力が高くなる。
【００２５】
空胴共振器32には２つの高周波出力部19が接続されているが、それぞれの出力電力調整機構44によってインピーダンスをそれぞれに調整でき、各導波管38に接続された出力フランジ40への出力電力を任意に調整できる。
【００２６】
空胴共振器32に設けられたアイリス35そのものにも容量性、誘導性があり、空胴共振器32からアイリス35により導波管38内へ電界が広がるため、導波管38の端面から出力電力調整機構44の中心までの距離Ｌは、単純に管内波長で１／８波長とはならないが、電気的に１／８波長に合わせれば、最も調整効果が高くなる。
【００２７】
１／８波長の奇数倍の場合は、１／８＋（１／４×ｎ）と置き換えて、ｎが偶数の場合は１／８波長の場合と同じ方向に作用するが、ｎが奇数の場合は１／８波長の場合とは逆方向に作用する。
【００２８】
このように、出力電力調整機構44によって導波管38の管壁に設けられた反射調整部46を導波管内外方向に変位させることにより、高周波出力部19から出力する高周波の出力電力を容易に調整できる。
【００２９】
そのため、複数の高周波出力部19がある場合には、各高周波出力部19からの出力電力のマッチングを調整できる。つまり、従来のように電力合成分割器などを使用することなく、微妙に差が出た出力電力の調整をすることができる。
【００３０】
なお、出力電力調整機構44は、導波管38の両方の長辺36に設けてもよいし、導波管38の一方または両方の短辺37に設けてもよく、あるいは導波管38の長辺36および短辺37の両方に設けてもよい。出力電力調整機構44を導波管38の短辺37に設けた場合には、導波管内方の変位で誘導性の調整ができる。
【００３１】
また、出力電力調整機構44の薄肉部45よび反射調整部46は、円環状および円形であるが、長円形や四角形などの他の形状であってもよい。
【００３２】
次に、図５および図６に第２の実施の形態を示す。
【００３３】
２つの高周波出力部19は、外軸61および内軸62を有する出力管としての同軸管63を備えている。同軸管63の外軸61は空胴共振器32の空胴壁33に接続され、内軸62は空胴共振器32の中に設けられた結合用のループ64に接続されている。同軸管63の真空機密は、内軸62が貫通する孔が開けられているセラミックなどの円板状の誘電体65で行っている。
【００３４】
各同軸管63には、空胴共振器32から電気的に１／８波長の距離、あるいは１／８波長の奇数倍の距離に、出力電力調整機構44がそれぞれ配設されている。各出力電力調整機構44では、同軸管63の外軸61の管壁に、同軸管63の軸方向に長い長円環状の薄肉部45が形成されているとともに、この長円環状の薄肉部45の内側にこの薄肉部45を介して同軸管内外方向に変位可能とする長円形の反射調整部46が形成されている。反射調整部46の外面には、中央にねじ孔47を有する調整板48が固定されている。
【００３５】
同軸管63の外軸61の外面には反射調整部46の周囲に複数の支柱49が突設され、これら支柱49の先端に支持板50が固定されている。支持板50には調整ねじ51が回転可能に挿通され、この調整ねじ51の先端が調整板48のねじ孔47に螺合されている。
【００３６】
そして、調整ねじ51を一方または他方へ向けて回すことにより、同軸管63および支持板50を基準に、調整板48とともに薄肉部45の内側の反射調整部46が同軸管内方または外方に変位し、同軸管63内で高周波の反射を調整する。
【００３７】
この反射は、虚数部の反射であり、１／８波長戻った空胴共振器32から見れば実数部の反射となり、空胴共振器32から見た負荷のインピーダンスを調整でき、２つの同軸管63に接続された出力端子66への出力電力を調整できる。
【００３８】
なお、前記各実施の形態において、導波管38や同軸管63の管壁の一部を別体に形成して気密に固定する構造とし、この別体部分に出力電力調整機構44の薄肉部45や反射調整部46を設けてもよい。
【００３９】
また、マイクロ波管としては、クライストロン11に限らず、線形加速器、進行波管などでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すクライストロンの出力空胴および高周波出力部の断面図である。
【図２】同上クライストロンの出力空胴および高周波出力部の平面図である。
【図３】同上クライストロンの出力電力調整機構の拡大断面図である。
【図４】同上クライストロンの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示すクライストロンの出力空胴および高周波出力部の断面図である。
【図６】同上クライストロンの出力空胴および高周波出力部の平面図である。
【図７】従来のクライストロンに用いられる電力合成分割器の斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
11    マイクロ波管としてのクライストロン
19    高周波出力部
24    出力空胴
36    長辺
37    短辺
38    出力管としての導波管
44    出力電力調整機構
46    反射調整部
63    出力管としての同軸管
【図１】
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【図２】
2007234344.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007234344.tif 000006
【図５】
2007234344.tif 000007
【図６】
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【図７】
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