(57)【要約】【課題】  関連する進行波管においては、複数の送信源用増幅器を用いる場合において、複数の進行波管を並べて配置することで場所をとってしまっていた。  【解決手段】  本発明の進行波管は、同一のミアンダピッチで形成された２つのミアンダ状導波管を備え、ミアンダ状導波管の一方のビームホールと、もう一方のビームホールとが同一軸上に配置され、ミアンダ状導波管の一方が、もう一方に対して進行方向に１／４周期ずれて組み合わされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のミアンダピッチで形成された２つのミアンダ状導波管を備え、
前記ミアンダ状導波管の一方のビームホールと、もう一方のビームホールとが同一軸上に配置され、
前記ミアンダ状導波管の一方が、もう一方に対して進行方向に１／４周期ずれて組み合わされている
進行波管。
【請求項２】
前記ミアンダ状導波管の一方が、もう一方に対してビームホールを中心に９０度回転して組み合わされている
請求項１に記載した進行波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は進行波管に関し、特に導波管に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信、レーダなどの無線システムにおける送信源用増幅器として、進行波管が主に用いられている。進行波管は半導体素子を用いた増幅器に比して、耐圧が高く、大電力の増幅が可能である。つまり、進行波管は大電力を必要とする衛星通信、レーダなどの無線システムにおける送信源用増幅器として有利である。このため、電気回路の小型集積化が進む近年においても、電気回路と比較して大型な進行波管が用いられている。
【０００３】
進行波管は、送信用の高周波を、エネルギー源となる電子ビームと相互作用させることにより増幅させる。相互作用させる際、高周波と電子ビームとを同程度の速度とするために、高周波を迂回させる。このことを遅波と呼ぶことがある。迂回させる方法としては、主として、らせん状の導波路に高周波に伝搬させ、その中央に電子ビームを通すヘリックス型と言われる方法がある。
【０００４】
現在、無線周波数の高周波化が進められており、テラヘルツ領域の無線装置の開発が進められている。また、テラヘルツ領域においては、各種センシング技術の開発等も近年進められている。これに伴い、テラヘルツ領域における送信源用増幅器の開発が求められている。
【０００５】
マイクロ波からテラヘルツ波へ高周波化が進むことより、波長が小さくなる。これに伴い、導波路のらせん状配線を微細化しなければならないことから、ヘリックス型は製造が困難になる。テラヘルツ領域においては、ヘリックス型に替わって折り畳み導波管型が有望とされている。これは、ミアンダ状導波管に高周波を通過させて遅波させ、その中央を電子ビームが貫く構成となっている。非特許文献１には、このような折り畳み導波管型の進行波管に関する研究成果が記載されている。ミアンダ状導波管は、テラヘルツ領域の特に高周波側ではオンチップＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術で製造されることがある。
【０００６】
また、衛星通信、レーダなどの無線システムにおいては、同時に複数の場所に無線通信を行ったり、複数の場所のセンシングを行ったり、等するために大きな出力が必要になる場合がある。このとき、１台の送信源用増幅器の出力では足りず、複数の送信源用増幅器を用いる場合がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＳＣＩＥＮＣＥ，  ＶＯＬ．  ３９，  ＮＯ．  ８，  ＡＵＧＵＳＴ  ２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した複数の送信源用増幅器を用いる場合において、複数の進行波管を並べて配置することで場所をとってしまっていた。
【０００９】
本発明の目的は、上述した複数の進行波管を並べて配置することで場所をとってしまうという課題を解決する進行波管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の進行波管は、同一のミアンダピッチで形成された２つのミアンダ状導波管を備え、ミアンダ状導波管の一方のビームホールと、もう一方のビームホールとが同一軸上に配置され、ミアンダ状導波管の一方が、もう一方に対して進行方向に１／４周期ずれて組み合わされている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の進行波管を並べて配置することで場所をとってしまうという課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例にかかる進行波管の内部構造を示す全体図である。
【図２】本発明の実施例にかかる進行波管の内部構造を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の実施例にかかるミアンダ状導波管の１周期分の構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例にかかる入力電磁波の波形を示す図である。
【図５】本発明の実施例にかかるミアンダ状導波管の出力電磁波の波形を示す図である。
【図６】本発明の実施例にかかる別のミアンダ状導波管の出力電磁波の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。
【００１４】
（構成）
図１は本発明の実施例にかかる進行波管の内部構造の一例を示す全体図である。図２は本発明の実施例にかかる進行波管の内部構造の一例を示す部分拡大図である。図２においては、１つのミアンダ状導波管１に別のミアンダ状導波管３が、ビームホール２の中心を中心に９０度回転され、進行方向に１／４周期ずれて、ビームホール２が同一軸上となるように組み合わされている。ミアンダ状導波管１は高周波の通り道、ビームホール２は電子ビームの通り道である。回転の角度は必ずしも９０度でなくてもよく、例えば４５度であってもよいし、６０度であってもよいし、その他任意の角度であってもよい。また、例えば、ミアンダ状導波管３は、ミアンダ状導波管１のビームホール２を同一軸に、この軸に対して垂直平面上に０より大きく１８０より小さい角度で回転させた状態で、ミアンダ状導波管１と組み合わされていても良い。さらに、例えば、ミアンダ状導波管３は、ミアンダ状導波管１のビームホール２を同一軸に、ビームの進行方向に対し０より大きく１／２周期より小さい周期でずれた状態で、ミアンダ状導波管１と組み合わされていても良い。
【００１５】
図３は本発明の実施例にかかるミアンダ状導波管の１周期分の構造の一例を示す図である。図３において、１周期分の管路長はＬ×２＝６．６４ｍｍ、１周期分の長さはＰ×２＝１．４８ｍｍである。長さＰはミアンダピッチと呼ばれることがある。本実施例では７３周期分並ぶことで１つのミアンダ状導波管が形成されている。そして、本実施例では同一のミアンダピッチで形成された２つのミアンダ状導波管を組み合わせて１つの折り畳み導波管型進行波管が形成される。他の実施形態として、２つのミアンダ状導波管は、ミアンダピッチが同一でなくてもよい。例えば、１つの導波管のミアンダピッチは、他の導波管のミアンダピッチの倍数であってもよい。つまり、２つの導波管のミアンダピッチは、互いの導波管を組み合わせられるようなピッチであれば良い。
【００１６】
図１、図２、図３は、進行波管内部の構造を示す図であり、実際の進行波管は、周りがＣｕ等の導体で覆われる。
【００１７】
（作用）
図４は本発明の実施例にかかる入力電磁波の波形を示す図である。図５は本発明の実施例にかかるミアンダ状導波管の出力電磁波の波形を示す図である。図６は本発明の実施例にかかる別のミアンダ状導波管の出力電磁波の波形を示す図である。いずれも横軸は測定開始からの時間である。
【００１８】
図４に示されているように、入力振幅は０．０５である。図５、図６に示されているように両者とも出力振幅は０．２５程度である。つまり、１４ｄＢ程度のゲインが得られている。この値は組み合わせる前の1本のときの特性と変わらないものとなっている。つまり、本実施例の進行波管１本で、組み合わせる前の２本分の出力が得られる。
【００１９】
測定条件としては、電子ビームの電圧は１２．５ｋＶ、電流は３０ｍＡである。十分な長さのミアンダ状導波管に電磁波を通過させて遅波させているために入力から出力まで時間がかかっている。また、出力が安定するまで時間がかかっている。また、ゲインは測定開始から１．６ｎｓの時点において算出した。
【００２０】
（効果）
本発明の実施例によれば、複数の進行波管を並べて配置することで場所をとってしまうという課題を解決する。
【００２１】
また、１本の電子ビームで２本の導波管を駆動できるので、電子ビームのエネルギー効率を高めることができる。
【００２２】
製造方法としては、２つのミアンダ状導波管を別々に作製し組み合わせる方法がある。この方法においては、例えば、ビームホール用の穴の開いたミアンダ状導波管を２つ作製し、ダミーのビームホールの金属円柱を前記穴に差し込み２つのミアンダ状導波管を接着し、ダミーを除去する。また、２つのミアンダ状導波管を組み合わせた形を一気に作製する方法がある。この方法としては例えば、外壁の金属を順次積層していく方法や、芯の部分を先に形成し金属膜を蒸着させ、その後芯を取り除く方法が考えられる。オンチップＭＥＭＳや３Ｄプリンタの利用も考えられる。
【００２３】
本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２４】
１    ミアンダ状導波管
２    ビームホール
３    ミアンダ状導波管
【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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