(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンの出力部に不要輻射抑制のフィルタを取り付けた出力構造において、前記フィルタの減衰特性が最も急峻となる周波数の部分においても、減衰量３ｄＢ当たりの周波数変化幅が前記マグネトロンのメイン周波数での共振の半値幅の１／４より大きな値をもつことを特徴とするマグネトロンの出力構造。
【請求項２】
請求項１記載のフィルタが帯域阻止フィルタ又は低域通過フィルタであり、当該フィルタの通過域にマグネトロンのメイン周波数が存在し、かつ当該フィルタの阻止域にマグネトロンのＮ／２−１モードが存在することを特徴とした請求項１記載のマグネトロンの出力構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置等に用いられるマグネトロンに関し、特に不要輻射低減の為のフィルタ機能を持った出力構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンはマイクロ波を発振する電子管であり、低価格で比較的大きな電力を発振させることが可能であるので、レーダ装置等に広く用いられている。
【０００３】
しかし近年、マイクロ波の需要が増加し、周波数資源の有効利用の観点から、マグネトロンの不要輻射抑制に対する要求が強まっている。
【０００４】
マグネトロンは２倍波、３倍波等の高次モード及びマグネトロン特有のＮ／２−１モードに起因する不要輻射が放射される。これらの不要輻射はマグネトロンの構造に起因しており、これらを低減させることは非常に困難である。
【０００５】
そこで従来これら不要輻射が問題となる場合には、マグネトロンを用いた装置例えばレーダ装置等のマイクロ波電力伝送回路系に不要輻射を低減させる為のフィルタを装着していた。
【０００６】
このフィルタ装着は図４の様な回路構成で行われるのが一般的であった。フィルタは伝送回路の反射特性の影響を受けフィルタの特性が十分に発揮できない場合、すなわち、不要輻射の抑圧が十分に行えない場合がある。そこでマグネトロンとフィルタを組み合わせる場合はその間にアイソレータを装着することが通例であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにマイクロ波電力伝送回路にアイソレータを組み込むことは、レーダ装置等を構成しようとした場合コスト上昇の要因となり問題があった。
そこで、マグネトロンにアイソレータを装着せずに図５の回路構成でレーダ装置を考案し各種実験を行った。この結果、フィルタで減衰されるマグネトロンのＮ／２−１モードに起因する不要輻射のレベルは、マグネトロンとフィルタの取付の位置関係すなわち位相により変化するが、フィルタとしての特性を十分発揮させられる最適な位相が存在することが分かった。
【０００８】
図６にマグネトロンとバンドパスフィルタの取り付け間隔とＮ／２−１モードの不要輻射レベル及び送信電力の関係を示す。このデータは９．４GHｚ帯ピーク出力３ｋＷのマグネトロンを用いたもので、このマグネトロンはＮ／２−１モードが１０．４GHｚに存在する。またバンドパスフィルタの帯域は約３０ＭＨｚで、１０．４GHｚにおける阻止能力は約１５ｄＢである。
【０００９】
この様にマグネトロンとフィルタの最適な位置関係は判明したが新たに他の問題が発生した。それは、フィルタでＮ／２−１モードの不要輻射は抑制出来たが、フィルタの通過域と阻止域の境すなわちバンドエッジでマグネトロンの発振が引き込まれ、その周波数で不要輻射が大きくなるという問題である。
【００１０】
本発明は上記問題点を解消し、フィルタのバンドエッジ発振を生じないマグネトロンを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のマグネトロンの出力構造は、マグネトロンの出力部に不要輻射抑制のフィルタを取り付けた出力構造において、前記フィルタの減衰特性が最も急峻となる周波数の部分においても、減衰量３ｄＢ当たりの周波数変化幅が前記マグネトロンのメイン周波数での共振の半値幅の１／４より大きな値をもつことを特徴とする。
【００１２】
また、前記フィルタは帯域阻止フィルタ又は低域通過フィルタであり、該フィルタの通過域にマグネトロンのメイン周波数が存在し、かつ該フィルタの阻止域にマグネトロンのＮ／２−１モードが存在することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例で、１はマグネトロン本体、２は低域通過フィルタである。マグネトロン本体１の出力部（低域通過フィルタ２を取り付けていない状態）からマグネトロンの反射特性を観察するとメインモードに対応する周波数に共振波形が得られる。その波形を図２に示す。この共振波形がマグネトロンの特性を規定し、本波形の半値幅から得られるＱ値は発振の安定度に関係する重要なパラメータである。定性的には半値幅が狭く波形が急峻であれば発振の安定度は高く、逆に半値幅が狭く波形が緩やかであれば安定度は悪くなる。本実施例のマグネトロンでは半値幅は７５ＭＨｚであり、Ｑ値は１２６である。
【００１４】
一方、低域通過フィルタ２単体での減衰特性を図３に示す。本フィルタはマグネトロンのメイン周波数である９４５０ＭＨｚが通過域でありマグネトロンのＮ／２−１モードの周波数１０４００ＭＨｚが阻止域である。減衰特性は傾斜の最も急峻な部分で１ＭＨｚ当たりの変化量は0.027dBであり、３ｄＢでは１１１ＭＨｚの周波数変化量である。
【００１５】
すなわち、マグネトロンの半値幅とフィルタの減衰特性の３ｄＢ当たりの周波数変化幅の比は１：１．４８である。この比１：ｋのｋ値がバンドエッジ発振の目安になることが実験的に判明した。ｋ値が大きければバンドエッジ発振は発生せず、ｋ値が小さければバンドエッジ発振が生じやすい。実験結果によれば、ｋ値が１程度でバンドエッジ発振が発生する位相が存在するようになり、ｋ値が1/4で全ての位相でバンドエッジ発振が生じる。ここでの位相とはマグネトロン本体とフィルタの取り付け間隔を表し、ｋ値が１程度ではマグネトロンとフィルタの間隔を最適にすればバンドエッジ発振は発生せず、ｋ値が１／４以下では取り付け間隔をどの様にしてもバンドエッジ発振は抑えられない。
【００１６】
マグネトロンの不要輻射を十分に抑制するためにはフィルタの減衰特性を急峻にする必要があるが、これはｋ値を下げる事になりフィルタのバンドエッジ発振が発生しその輻射レベルが大きくなり問題である。従って、使用するマグネトロン毎に最適なフィルタ特性が存在し、本発明はそのフィルタ特性設定の基準を与えるものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、フィルタの３ｄＢ当たりの減衰量変化幅をマグネトロンの半値幅の１／４以上にすることでバンドエッジ発振を発生せず、不要輻射を抑制したマグネトロンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】図１のマグネトロン単体での反射特性を示す図である。
【図３】図１のマグネトロンの低域通過フィルタの減衰特性を示す図である。
【図４】従来のレーダ装置の回路構成を示す図である。
【図５】従来のレーダ装置の回路構成を示す図である。
【図６】図５に示したレーダ装置のマグネトロンとフィルタの間隔を変化させたときの送信電力及びスプリアスレベルの変化を示す図である。
【符号の説明】
１：マグネトロン本体、２：低域通過フィルタ
【図１】
0004169874.tif 000002
【図２】
0004169874.tif 000003
【図３】
0004169874.tif 000004
【図４】
0004169874.tif 000005
【図５】
0004169874.tif 000006
【図６】
0004169874.tif 000007