JPH0134486B2 - - Google Patents
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- JPH0134486B2 JPH0134486B2 JP58143115A JP14311583A JPH0134486B2 JP H0134486 B2 JPH0134486 B2 JP H0134486B2 JP 58143115 A JP58143115 A JP 58143115A JP 14311583 A JP14311583 A JP 14311583A JP H0134486 B2 JPH0134486 B2 JP H0134486B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- mode
- tube
- rectangular
- cylindrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
- H01P5/082—Transitions between hollow waveguides of different shape, e.g. between a rectangular and a circular waveguide
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、導波管を伝搬する電磁波の伝搬モー
ドを円形導波管モードから方形導波管モードを介
し自由空間平面波に変換して放射するモード変換
放射器に関し、特に、大電力のマイクロ波やミリ
波の伝搬モードを効率よく変換して放射し得るよ
うにしたものである。
ドを円形導波管モードから方形導波管モードを介
し自由空間平面波に変換して放射するモード変換
放射器に関し、特に、大電力のマイクロ波やミリ
波の伝搬モードを効率よく変換して放射し得るよ
うにしたものである。
（従来の技術）
マイクロ波やミリ波の導波管伝搬モードを変換
する従来のモード変換器は、専ら、低電力電磁波
に対する通信用のものに限られており、近来開発
が進められている核融合トカマク装置におけるプ
ラズマの極超高温加熱に用いる大電力ミリ波など
の大電力電磁波の伝搬に使用し得るオーバーサイ
ズの導波管における伝搬モードの変換に使用し得
るモード変換器は、少なくとも本発明者の知る限
りにおいては未だ開発の途上にある。
する従来のモード変換器は、専ら、低電力電磁波
に対する通信用のものに限られており、近来開発
が進められている核融合トカマク装置におけるプ
ラズマの極超高温加熱に用いる大電力ミリ波など
の大電力電磁波の伝搬に使用し得るオーバーサイ
ズの導波管における伝搬モードの変換に使用し得
るモード変換器は、少なくとも本発明者の知る限
りにおいては未だ開発の途上にある。
（発明が解決しようとする課題）
特に、上述した核融合トカマク装置における加
熱用大電力ミリ波の発生については、最近開発さ
れつつある大電力ミリ波の発生源としての大電力
電子管ジヤイロトロンにおいては、磁界により電
子を回転させて大電力ミリ波を発生させる関係
上、その発振出力ミリ波を円形導波管モードにて
取出さざるを得ず、一方、核融合トカマク装置に
てプラズマをミリ波により集中照射して加熱する
際には直線偏波の伝搬モードにてミリ波を放射す
る必要がある。したがつて、この種大電力用モー
ド変換放射器に用いるモード変換器については、
円形導波管モードから直線偏波伝搬モード乃至方
形導波管モードに変換する大電力用の円形モード
−直線偏波モード変換器の開発が切望されるよう
になつた。
熱用大電力ミリ波の発生については、最近開発さ
れつつある大電力ミリ波の発生源としての大電力
電子管ジヤイロトロンにおいては、磁界により電
子を回転させて大電力ミリ波を発生させる関係
上、その発振出力ミリ波を円形導波管モードにて
取出さざるを得ず、一方、核融合トカマク装置に
てプラズマをミリ波により集中照射して加熱する
際には直線偏波の伝搬モードにてミリ波を放射す
る必要がある。したがつて、この種大電力用モー
ド変換放射器に用いるモード変換器については、
円形導波管モードから直線偏波伝搬モード乃至方
形導波管モードに変換する大電力用の円形モード
−直線偏波モード変換器の開発が切望されるよう
になつた。
しかも、大電力ミリ波伝送系において、上述し
たように、必然的に使用せざるを得ないオーバー
サイズの導波管は、異なる複数種類の伝搬モード
が混在し得るが故に通信用には適さず、また、耐
電力特性の面からも、従来の低電力通信用モード
変換器は大電力用には全く使用し得ない、という
問題もあつた。
たように、必然的に使用せざるを得ないオーバー
サイズの導波管は、異なる複数種類の伝搬モード
が混在し得るが故に通信用には適さず、また、耐
電力特性の面からも、従来の低電力通信用モード
変換器は大電力用には全く使用し得ない、という
問題もあつた。
（課題を解決するための手段）
本発明の目的は、上述した従来の要望に応えて
その課題を解決し、大電力電磁波の伝送に耐え
て、円形導波管モードから直線偏波伝搬モード乃
至方形導波管モードへのモード変換および放射を
効率よく行ない得る大電力用のモード変換放射
器、特に、大電力ミリ波源としてのジヤイロトロ
ンの出力における円形導波管TEpnモード（ｍ＝
１、２、…）を直線偏波のTEMモード乃至方形
導波管TE10モードに変換して放射する大電力の
モード変換放射器を提供すること、すなわち、大
電力ミリ波による核融合プラズマの加熱、計測、
制御やその他のマイクロ波加熱に必要な大電力用
のモード変換放射器を提供することにある。
その課題を解決し、大電力電磁波の伝送に耐え
て、円形導波管モードから直線偏波伝搬モード乃
至方形導波管モードへのモード変換および放射を
効率よく行ない得る大電力用のモード変換放射
器、特に、大電力ミリ波源としてのジヤイロトロ
ンの出力における円形導波管TEpnモード（ｍ＝
１、２、…）を直線偏波のTEMモード乃至方形
導波管TE10モードに変換して放射する大電力の
モード変換放射器を提供すること、すなわち、大
電力ミリ波による核融合プラズマの加熱、計測、
制御やその他のマイクロ波加熱に必要な大電力用
のモード変換放射器を提供することにある。
すなわち、本発明モード変換放射器は、順次に
内包する大きさの断面をそれぞれ有する円筒導波
管、その円筒導波管における内径と電磁波伝搬角
の余切との積にほぼ等しい長さの放物筒導波管お
よび位相を揃えた電磁波を放射するようにして開
口を他端に設けた方形導波管を、それぞれの中心
軸、共焦点軸および中心軸を一致させて順次に接
続配置することにより、円形導波管モードの電磁
波を自由空間平面波に変換して放射するように構
成したことを特徴とするものである。
内包する大きさの断面をそれぞれ有する円筒導波
管、その円筒導波管における内径と電磁波伝搬角
の余切との積にほぼ等しい長さの放物筒導波管お
よび位相を揃えた電磁波を放射するようにして開
口を他端に設けた方形導波管を、それぞれの中心
軸、共焦点軸および中心軸を一致させて順次に接
続配置することにより、円形導波管モードの電磁
波を自由空間平面波に変換して放射するように構
成したことを特徴とするものである。
（実施例）
以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
まず、本発明モード変換放射器の要部をなす円
形−方形モード変換器の基本的構成の例を第１図
ａ〜ｃに示す。なお、第１図ａは上面図、同図ｂ
は側面図、同図ｃは正面図である。図示の基本的
構成による円形−方形モード変換器は、内径ａの
円筒導波管１と、短軸内径ｂおよび長軸内径２ｂ
の放物筒導波管２と、内面短辺ｃおよび内面長辺
ｄの方形導波管３との縦属接続による円形TEpn
→方形TE2n,pのモード変換を行なうようにしたも
のである。かかる基本的構成の要部をなす放物筒
導波管２は、焦点軸が一致して共通になるように
２枚の放物面鏡を対向させて組合わせた形態のも
のであり、その共通焦点軸は円筒導波管１の中心
軸と一致させる。一般に、かかる放物筒導波管２
の横幅すなわち短軸内径ｂは、円筒導波管１の内
径ａより大きく選定すればよいのであるが、簡単
のために、以下の説明においてはａ＝ｂとした場
合の例について述べる。
形−方形モード変換器の基本的構成の例を第１図
ａ〜ｃに示す。なお、第１図ａは上面図、同図ｂ
は側面図、同図ｃは正面図である。図示の基本的
構成による円形−方形モード変換器は、内径ａの
円筒導波管１と、短軸内径ｂおよび長軸内径２ｂ
の放物筒導波管２と、内面短辺ｃおよび内面長辺
ｄの方形導波管３との縦属接続による円形TEpn
→方形TE2n,pのモード変換を行なうようにしたも
のである。かかる基本的構成の要部をなす放物筒
導波管２は、焦点軸が一致して共通になるように
２枚の放物面鏡を対向させて組合わせた形態のも
のであり、その共通焦点軸は円筒導波管１の中心
軸と一致させる。一般に、かかる放物筒導波管２
の横幅すなわち短軸内径ｂは、円筒導波管１の内
径ａより大きく選定すればよいのであるが、簡単
のために、以下の説明においてはａ＝ｂとした場
合の例について述べる。
しかして、放物筒導波管２の軸方向の長さｌ
は、 ｌ＝ａ cot α となるように設定する。なお、上式中のαは、円
筒導波管１内における電磁波の伝搬角であり、 α＝sin-1（ρ′pnVc／πf・ａ）ラジアン によつて与えられる。ここに、ρ′pnはベツセル関
数Jp′（ρ）＝０のｍ番目の根であり、Vcは光の速
度、ｆは光の周波数である。
は、 ｌ＝ａ cot α となるように設定する。なお、上式中のαは、円
筒導波管１内における電磁波の伝搬角であり、 α＝sin-1（ρ′pnVc／πf・ａ）ラジアン によつて与えられる。ここに、ρ′pnはベツセル関
数Jp′（ρ）＝０のｍ番目の根であり、Vcは光の速
度、ｆは光の周波数である。
一方、方形導波管３の第１図ｃに示す断面の大
きさは、基本的には放物筒導波管２に外接するよ
うに選定してｂ≒ｃとする。
きさは、基本的には放物筒導波管２に外接するよ
うに選定してｂ≒ｃとする。
また、円筒導波管１内におけるTE01モードの
電界の姿態を第２図に示し、放物筒導波管２の横
断面内における電磁波モードの素平面波の進行方
向を第３図に示しておく。
電界の姿態を第２図に示し、放物筒導波管２の横
断面内における電磁波モードの素平面波の進行方
向を第３図に示しておく。
上述したところが本発明の要部をなす円形−方
形モード変換器の基本的構成であり、必要に応
じ、つぎに述べるような種々の変更を施して構成
することができる。
形モード変換器の基本的構成であり、必要に応
じ、つぎに述べるような種々の変更を施して構成
することができる。
例えば、上述した基本的構成における円筒導波
管１と放物筒導波管２との直接接続による放物筒
導波管２の尖り部近傍における多重反射の発生を
抑えて出力モードの純度を向上させる作用をなす
ために、円筒導波管１と放物筒導波管２との間に
介挿して用いる楔入り円筒導波管の全体構成を第
４図ａに示し、同図中、線Ａ−A′における横断
面の構成を同部ｂに示すとともに、線Ｂ−B′に
おける横断面の構成を同図ｃに示す。図示の全体
構成においては、円筒導波管６と放物筒導波管９
との間に楔入り円筒導波管７を介挿して接続して
あり、その円筒導波管７内には、管軸から側壁に
向つて開いた楔状の２個の導体片８と８′とを互
いに対向させて挿入してあり、その楔状の開き角
Ｖは、第４図ｂとｃとにそれぞれ示したように、
円筒導波管６に接続する入力端における最小値0゜
から放物筒導波管９に接続する出力端における最
大値２（90゜−φ0）まで連続して徐々に変化させて
ある。
管１と放物筒導波管２との直接接続による放物筒
導波管２の尖り部近傍における多重反射の発生を
抑えて出力モードの純度を向上させる作用をなす
ために、円筒導波管１と放物筒導波管２との間に
介挿して用いる楔入り円筒導波管の全体構成を第
４図ａに示し、同図中、線Ａ−A′における横断
面の構成を同部ｂに示すとともに、線Ｂ−B′に
おける横断面の構成を同図ｃに示す。図示の全体
構成においては、円筒導波管６と放物筒導波管９
との間に楔入り円筒導波管７を介挿して接続して
あり、その円筒導波管７内には、管軸から側壁に
向つて開いた楔状の２個の導体片８と８′とを互
いに対向させて挿入してあり、その楔状の開き角
Ｖは、第４図ｂとｃとにそれぞれ示したように、
円筒導波管６に接続する入力端における最小値0゜
から放物筒導波管９に接続する出力端における最
大値２（90゜−φ0）まで連続して徐々に変化させて
ある。
つぎに、本発明モード変換放射器は、第１図示
の基本的構成による円形−方形モード変換器にお
ける方形導波管３の他端に開口を設けて自由空間
平面波を放射するようにしたものであり、第１図
示の基本的構成における方形導波管３は、出力端
を、第５図ａに上面図を示し、同図ｂに側面図を
示し、同図ｃに正面図を示すように、傾き角θを
もつて斜めに切断して開口５を設けた形態の方形
導波管４をもつて構成し、オーバーサイズの方形
導波管内をジグザグに伝搬する電磁波を斜めに切
断した開口面にて直線偏波のTEMモードに変換
して放射し得るようにするのが、例えば前述した
プラズマ加熱の際の電磁波照射に好適である。な
お、上述した開口の傾き角θは、 θ＝sin-1（ｍ Vc／ｆ・ｃ）ラジアン に設定する。ここに、θは方形導波管内における
素平面波法線が管軸となす角である。
の基本的構成による円形−方形モード変換器にお
ける方形導波管３の他端に開口を設けて自由空間
平面波を放射するようにしたものであり、第１図
示の基本的構成における方形導波管３は、出力端
を、第５図ａに上面図を示し、同図ｂに側面図を
示し、同図ｃに正面図を示すように、傾き角θを
もつて斜めに切断して開口５を設けた形態の方形
導波管４をもつて構成し、オーバーサイズの方形
導波管内をジグザグに伝搬する電磁波を斜めに切
断した開口面にて直線偏波のTEMモードに変換
して放射し得るようにするのが、例えば前述した
プラズマ加熱の際の電磁波照射に好適である。な
お、上述した開口の傾き角θは、 θ＝sin-1（ｍ Vc／ｆ・ｃ）ラジアン に設定する。ここに、θは方形導波管内における
素平面波法線が管軸となす角である。
つぎに、第１図示の基本的構成における方形導
波管３に設ける出力開口面を第５図ａに示したよ
うに斜めに傾斜させる替わりに使用し、方形
TE20モードをTE10モードに変換するようにして
開口を設けた折れ曲り方形導波管の構成例を第６
図ａ〜ｃに示す。なお、同図ａはその上面を示
し、同図ｂおよびｃは折れ曲りの前後における横
断面を示している。図示の構成による折れ曲り方
形導波管は、内面辺長ｃの方形導波管１２と開口
１５を有する内面辺長c′の方形導波管１３とを管
軸が角度βにて交差するように折り曲げて接続面
１４にて接続したものであり、各方形導波管１２
および１３における素平面波法線がそれぞれの管
軸となす角をそれぞれθおよびθ′としたときに、
折れ曲り角βを、ほぼ β＝θ−θ′＝１／２cos-1（sin2θ／ｍ＋cos2θ）ラ
ジアン となるように設定する。ここに、ｍは、円筒導波
管１における円形TEpnの伝搬モード次数である。
なお、最適の折れ曲り角βは、例えば実験的に定
める。
波管３に設ける出力開口面を第５図ａに示したよ
うに斜めに傾斜させる替わりに使用し、方形
TE20モードをTE10モードに変換するようにして
開口を設けた折れ曲り方形導波管の構成例を第６
図ａ〜ｃに示す。なお、同図ａはその上面を示
し、同図ｂおよびｃは折れ曲りの前後における横
断面を示している。図示の構成による折れ曲り方
形導波管は、内面辺長ｃの方形導波管１２と開口
１５を有する内面辺長c′の方形導波管１３とを管
軸が角度βにて交差するように折り曲げて接続面
１４にて接続したものであり、各方形導波管１２
および１３における素平面波法線がそれぞれの管
軸となす角をそれぞれθおよびθ′としたときに、
折れ曲り角βを、ほぼ β＝θ−θ′＝１／２cos-1（sin2θ／ｍ＋cos2θ）ラ
ジアン となるように設定する。ここに、ｍは、円筒導波
管１における円形TEpnの伝搬モード次数である。
なお、最適の折れ曲り角βは、例えば実験的に定
める。
つぎに、第１図示の基本的構成における方形導
波管３に設けた出力開口面を斜めに傾斜させて管
内における方形TE20モードを直線偏波のTEMモ
ードに変換する替わりに用いるに適した円形曲り
方形導波管の構成例を第７図ａ，ｂに示す。な
お、同図ａはその上面を示し、同図ｂは側面を示
している。図示の構成による円形曲り方形導波管
１０においては、管内の中央部にＥ面に平行に仕
切板１１を挿入するとともに、Ｈ面内にて円形の
一部をなして彎曲させてあり、円筒導波管１にお
ける円形TEpnモードのｍ＝１とした方形TE20モ
ードの電磁波を入射させると、その入力電磁波は
仕切板１１によつて２分され、仕切板１１の左右
に構成される横幅ａ／２の方形導波管内をそれぞ
れTE10モードにて互いに独立に伝搬する。しか
して、入射時のTE20モードにおいては、方形導
波管１０の仕切板１１の左右に構成されたａ／２
幅の両方形導波管内における双方の電界の向きが
逆になり、電磁波は互いに逆位相にて伝搬する
が、円形曲り方形導波管１０の曲り角δを δ＝１／√（2 2 c 2）−１ラジアン に選定すると、方形導波管１０の他端に設けた出
力開口面においては、曲りの内側と外側とにて導
波管内の伝搬行路長差が生ずるために、仕切板１
１の左右に構成された両方形導波管内の電界の向
きが揃うことになる。したがつて、この出力端開
口から放射する電磁波は、仕切板１１に平行な偏
波面を有する準TEM波となる。
波管３に設けた出力開口面を斜めに傾斜させて管
内における方形TE20モードを直線偏波のTEMモ
ードに変換する替わりに用いるに適した円形曲り
方形導波管の構成例を第７図ａ，ｂに示す。な
お、同図ａはその上面を示し、同図ｂは側面を示
している。図示の構成による円形曲り方形導波管
１０においては、管内の中央部にＥ面に平行に仕
切板１１を挿入するとともに、Ｈ面内にて円形の
一部をなして彎曲させてあり、円筒導波管１にお
ける円形TEpnモードのｍ＝１とした方形TE20モ
ードの電磁波を入射させると、その入力電磁波は
仕切板１１によつて２分され、仕切板１１の左右
に構成される横幅ａ／２の方形導波管内をそれぞ
れTE10モードにて互いに独立に伝搬する。しか
して、入射時のTE20モードにおいては、方形導
波管１０の仕切板１１の左右に構成されたａ／２
幅の両方形導波管内における双方の電界の向きが
逆になり、電磁波は互いに逆位相にて伝搬する
が、円形曲り方形導波管１０の曲り角δを δ＝１／√（2 2 c 2）−１ラジアン に選定すると、方形導波管１０の他端に設けた出
力開口面においては、曲りの内側と外側とにて導
波管内の伝搬行路長差が生ずるために、仕切板１
１の左右に構成された両方形導波管内の電界の向
きが揃うことになる。したがつて、この出力端開
口から放射する電磁波は、仕切板１１に平行な偏
波面を有する準TEM波となる。
以上に詳述したように構成する本発明モード変
換放射器においては、前述した大電力ミリ波発振
管ジヤイロトロンから発生した円形TEpnモード
の大電力ミリ波を円筒導波管１から入射させる
と、方形TE2n,0モードに変換された電磁波が、例
えば方形導波管３の傾斜開口面から平面波となつ
て放射されるので、かかる平面波の大電力ミリ波
によつて核融合トカマク装置内のプラズマを直接
に照射することができ、あるいは、傾斜させて接
続した次段の方形導波管、例えば第６図示の方形
導波管１３から放射されるTE10モードの大電力
ミリ波によつてそのプラズマを直接に照射するこ
ともできる。なお、かかる平面波あるいは方形
TE10モードを用いると、一定の偏波面を有する
電磁波によつてプラズマを照射することができ
る。
換放射器においては、前述した大電力ミリ波発振
管ジヤイロトロンから発生した円形TEpnモード
の大電力ミリ波を円筒導波管１から入射させる
と、方形TE2n,0モードに変換された電磁波が、例
えば方形導波管３の傾斜開口面から平面波となつ
て放射されるので、かかる平面波の大電力ミリ波
によつて核融合トカマク装置内のプラズマを直接
に照射することができ、あるいは、傾斜させて接
続した次段の方形導波管、例えば第６図示の方形
導波管１３から放射されるTE10モードの大電力
ミリ波によつてそのプラズマを直接に照射するこ
ともできる。なお、かかる平面波あるいは方形
TE10モードを用いると、一定の偏波面を有する
電磁波によつてプラズマを照射することができ
る。
かかる作用をなす本発明モード変換放射器を例
えば周波数35.5GHzにて動作させるようにした場
合における主要部の具体的構成例を第８図に示
す。図示の構成例においては、内径32.5mmの円筒
導波管１６に長さ97mmの放物筒導波管１７を外接
させて縦続接続し、さらに、その放物筒導波管１
７に内面寸法32.5mm×65.0mmの方形導波管１８を
外接させて縦続接続してある。かかる構成の本発
明モード変換放射器においては、周波数35.5GHz
の電磁波を円形TE01モードにて円筒導波管１６
に入射させるとともに、方形導波管１８の出力端
を角度θ＝10.6゜をもつて切断して傾斜面開口を
設けると、管軸に対し10.6゜の角度をなす方向に
平面電磁波が放射される。
えば周波数35.5GHzにて動作させるようにした場
合における主要部の具体的構成例を第８図に示
す。図示の構成例においては、内径32.5mmの円筒
導波管１６に長さ97mmの放物筒導波管１７を外接
させて縦続接続し、さらに、その放物筒導波管１
７に内面寸法32.5mm×65.0mmの方形導波管１８を
外接させて縦続接続してある。かかる構成の本発
明モード変換放射器においては、周波数35.5GHz
の電磁波を円形TE01モードにて円筒導波管１６
に入射させるとともに、方形導波管１８の出力端
を角度θ＝10.6゜をもつて切断して傾斜面開口を
設けると、管軸に対し10.6゜の角度をなす方向に
平面電磁波が放射される。
また、第４図示の構成による楔入り円筒導波管
を上述した内径32.5mmの円筒導波管１６と放物筒
導波管１７との間に介挿して接続し、楔状導体片
の開き角Ｖ（＝２（90゜−φ0））をφ0＝60゜として60
゜
に選定すると、本発明モード変換放射器の変換効
率を、円筒導波端１６を放物筒導波管１７に直接
に縦続接続したときの70％程度から90％程度にま
で向上させることができる。
を上述した内径32.5mmの円筒導波管１６と放物筒
導波管１７との間に介挿して接続し、楔状導体片
の開き角Ｖ（＝２（90゜−φ0））をφ0＝60゜として60
゜
に選定すると、本発明モード変換放射器の変換効
率を、円筒導波端１６を放物筒導波管１７に直接
に縦続接続したときの70％程度から90％程度にま
で向上させることができる。
さらに、第７図示の構成による円形曲り二重方
形導波管を上述した方形導波管１８に縦続接続し
て方形導波管１８における方形TE20モードを準
TEMモードに変換する場合には、周波数35.5G
Hzに対して方形導波管１８の内面横幅ａを32.5mm
とし、曲り角δを15.4゜とし、曲率半径ｄを20cm
程度に選定したときに、所望の平面電磁波が得ら
れた。
形導波管を上述した方形導波管１８に縦続接続し
て方形導波管１８における方形TE20モードを準
TEMモードに変換する場合には、周波数35.5G
Hzに対して方形導波管１８の内面横幅ａを32.5mm
とし、曲り角δを15.4゜とし、曲率半径ｄを20cm
程度に選定したときに、所望の平面電磁波が得ら
れた。
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、つぎのような顕著な効果を得ることができ
る。
ば、つぎのような顕著な効果を得ることができ
る。
(1) 導波管内電磁波伝搬モードの変換器として、
構成が極めて簡単となるので、変換損失が少な
く、また、極端な不連続部が存在しないので、
大電力電磁波の伝搬時に放電が生じ難く、大電
力ミリ波の伝送に使用するに好適である。
構成が極めて簡単となるので、変換損失が少な
く、また、極端な不連続部が存在しないので、
大電力電磁波の伝搬時に放電が生じ難く、大電
力ミリ波の伝送に使用するに好適である。
(2) モード変換部は、完全密閉型に構成し得るの
で、外部に不用電磁波が放射されず、大電力ミ
リ波の伝送に使用しても安全である。
で、外部に不用電磁波が放射されず、大電力ミ
リ波の伝送に使用しても安全である。
(3) 大電力電磁波の伝送・放射に使用するモード
変換放射器を小型に構成し得るので、核融合ト
カマク装置のように装置全体の構成が複雑であ
つて、各部の形状自体も複雑な装置に対しても
容易に使用することができる。
変換放射器を小型に構成し得るので、核融合ト
カマク装置のように装置全体の構成が複雑であ
つて、各部の形状自体も複雑な装置に対しても
容易に使用することができる。
第１図ａ，ｂおよびｃは本発明の要部をなす円
形−方形モード変換器の基本的構成の例をそれぞ
れ示す上面図、側面図および正面図、第２図は同
じくその基本的構成における円筒導波管内の電界
の姿態を示す横断面図、第３図は同じくその基本
的構成における放物筒導波管内の素平面波伝搬方
向を示す横断面図、第４図ａ並びにｂおよびｃは
同じくその基本的構成における円筒導波管と放物
筒導波管との間に介挿する楔入り円筒導波管の構
成例を示す斜視図、並びに、同図の線Ａ−A′お
よび線Ｂ−B′における断面形状をそれぞれ示す
横断面図、第５図ａ，ｂおよびｃは本発明モード
変換放射器における方形導波管の構成例をそれぞ
れ示す上面図、側面図および正面図、第６図ａ並
びにｂおよびｃは本発明モード変換放射器におけ
る方形導波管として使用する折れ曲り方形導波管
の構成例をそれぞれ示す上面図、並びに、折れ曲
りの前後における線Ａ−A′および線Ｂ−B′の断
面形状をそれぞれ示す横断面図、第７図ａおよび
ｂは第１図示の基本的構成における方形導波管に
代替して使用する円形曲り方形導波管の構成例を
それぞれ示す上面図および側面図、第８図は本発
明モード変換放射器の具体的構成の例を示す横断
面図である。 １，６，１６…円筒導波管、２，９，１７…放
物筒導波管、３，４，１２，１３，１８…方形導
波管、５，１５…開口、７…楔入り円筒導波管、
８，８′…楔状導体片、１０…円形曲り方形導波
管、１１…仕切板、１４…接続面。
形−方形モード変換器の基本的構成の例をそれぞ
れ示す上面図、側面図および正面図、第２図は同
じくその基本的構成における円筒導波管内の電界
の姿態を示す横断面図、第３図は同じくその基本
的構成における放物筒導波管内の素平面波伝搬方
向を示す横断面図、第４図ａ並びにｂおよびｃは
同じくその基本的構成における円筒導波管と放物
筒導波管との間に介挿する楔入り円筒導波管の構
成例を示す斜視図、並びに、同図の線Ａ−A′お
よび線Ｂ−B′における断面形状をそれぞれ示す
横断面図、第５図ａ，ｂおよびｃは本発明モード
変換放射器における方形導波管の構成例をそれぞ
れ示す上面図、側面図および正面図、第６図ａ並
びにｂおよびｃは本発明モード変換放射器におけ
る方形導波管として使用する折れ曲り方形導波管
の構成例をそれぞれ示す上面図、並びに、折れ曲
りの前後における線Ａ−A′および線Ｂ−B′の断
面形状をそれぞれ示す横断面図、第７図ａおよび
ｂは第１図示の基本的構成における方形導波管に
代替して使用する円形曲り方形導波管の構成例を
それぞれ示す上面図および側面図、第８図は本発
明モード変換放射器の具体的構成の例を示す横断
面図である。 １，６，１６…円筒導波管、２，９，１７…放
物筒導波管、３，４，１２，１３，１８…方形導
波管、５，１５…開口、７…楔入り円筒導波管、
８，８′…楔状導体片、１０…円形曲り方形導波
管、１１…仕切板、１４…接続面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 順次に内包する大きさの断面をそれぞれ有す
る円筒導波管、その円筒導波管における内径と電
磁波伝搬角の余切との積にほぼ等しい長さの放物
筒導波管および位相を揃えた電磁波を放射するよ
うにして開口を他端に設けた方形導波管を、それ
ぞれの中心軸、共焦点軸および中心軸を一致させ
て順次に接続配置することにより、円形導波管モ
ードの電磁波を自由空間平面波に変換して放射す
るように構成したことを特徴とするモード変換放
射器。 ２ 管軸より管壁に向つて開くとともに開き角が
管軸に沿つて順次に増大した楔状をなす２個の導
体を互いに対向させて挿入した円筒導波管を介し
て前記円筒導波管と前記放物筒導波管とを接続し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
モード変換放射器。 ３ 前記方形導波管の開口面が、管軸に対して、
当該方形導波管の管内素平面波法線が管軸となす
角度にほぼ等しい角度をなすことを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載のモード変
換放射器。 ４ ２個の方形導波管を、それぞれの管内素平面
波法線がそれぞれの管軸となす角度の差にほぼ等
しい角度をもつてそれぞれの管軸が交叉するよう
に斜めに接続することにより、前記方形導波管を
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載のモード変換放射器。 ５ 順次に内包する大きさの断面をそれぞれ有す
る円筒導波管、その円筒導波管における内径と電
磁波伝搬角の余切との積にほぼ等しい長さの放物
筒導波管および管内のほぼ中央にＥ面に平行にし
て仕切板を挿入するとともにＨ面内にて円形の一
部をなして湾曲させて位相を揃えた電磁波を放射
する開口を他端に設けた方形導波管を、それぞれ
の中心軸、共焦点軸および中心軸を一致させて順
次に接続配置することにより、円形導波管モード
の電磁波を自由空間平面波に変換して放射するよ
うに構成したことを特徴とするモード変換放射
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143115A JPS6035802A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 放物筒導波管型モード変換放射器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58143115A JPS6035802A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 放物筒導波管型モード変換放射器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6035802A JPS6035802A (ja) | 1985-02-23 |
| JPH0134486B2 true JPH0134486B2 (ja) | 1989-07-19 |
Family
ID=15331259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58143115A Granted JPS6035802A (ja) | 1983-08-06 | 1983-08-06 | 放物筒導波管型モード変換放射器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6035802A (ja) |
-
1983
- 1983-08-06 JP JP58143115A patent/JPS6035802A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6035802A (ja) | 1985-02-23 |
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