JPH029202A - マイクロ波電力伝送回路用モード変換器 - Google Patents

マイクロ波電力伝送回路用モード変換器

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JPH029202A
JPH029202A JP1045028A JP4502889A JPH029202A JP H029202 A JPH029202 A JP H029202A JP 1045028 A JP1045028 A JP 1045028A JP 4502889 A JP4502889 A JP 4502889A JP H029202 A JPH029202 A JP H029202A
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JP
Japan
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waveguide
mode
circular
piece
rectangular
Prior art date
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Pending
Application number
JP1045028A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Bergero
ジャン―ピエール、ベルジェロ
Claude Couasnard
クロード、カスナール
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H—ELECTRICITY
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
    • H01P1/163—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion specifically adapted for selection or promotion of the TE01 circular-electric mode

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波電力伝送回路用モード変換器に関
する。
（従来の技術） 高電力のミリメータおよびセンチメータ波に関連した技
術は、ジャイラトロン等のようなゼネレータ兼増幅器の
ため現在のところ急速に開発されている。導波管は、必
要な電力を伝送し、伝送ロスを低減できるよう過大な寸
法になっている。電界は、伝送される電力の平方根に比
例し、導波管の平行板に反比例する。
更に導波管の寸法が所定の作動周波数に対して大きくな
り過ぎると、い（つかの伝播モードが生じ得る。所望し
ないモート変換によるロスによりかかることは許容でき
ない。そこで導波管の寸法と伝送される電力との間で妥
協を図らなければならない。
今日のマイクロ波電力伝送回路は、一般に各々が異なる
伝送モードで作動する要素から成る。例えば、これらの
要素としては、Ｔ　Ｅ　Ｏ２モードのゼネレータ、ＴＥ
０１モードの伝送ライン、およびＴ　Ｅ　ｔ　ｌモード
の励振アンテナがある。
よってこれら要素を接続するには、一つの要素の出力モ
ードを次の要素のモードに変換しなければならない。
これまでにも多数のモード変換器があるが、これら変換
器は伝送すべき電力レベルに応じた異なるタイプのもの
となっている。
（発明が解決しようとする課題） 低電力レベル用の変換器は、一般に矩形Ｔ　Ｅ　１゜モ
ードから円形Ｔ　Ｅ　ｏ　ｔモードへの変換に使用され
、伝送すべき電力は小さいので、導波管は過大なもので
はない。第１の技術によれば、円形出力導波管内で所望
のモードを励振させるよう矩形導波管の短辺に設けられ
た孔により、矩形人力導波管に円形出力導波管を結合す
る。これらの装置は、高電力で使用できない。
変換を行う別の方法として、Ｔ　Ｅ　ｏ　ｔモードを伝
送する円形導波管を得るよう矩形導波管の形状を徐々に
変える方法がある。
円形導波管がＴＥ０１モードに対して過大になり、極め
て長い場合にはこれら装置は使用できない。
高電力用の従来のタイプのモード変換装置はいくつかの
要素をカスケード接続することにより製造されている。
Ｔ　Ｅ　ｏ　ｔモードを伝える矩形断面の導波管の形状
は、Ｔ　Ｅ　１　ｔモードを伝える単一モードの円形断
面の導波管を得るよう徐々に変えられる。円形導波管の
径は、必要な電力の伝送を可能にするように徐々に増加
される。ＴＥ　　モードからＴ　Ｅ　ｏ　ｉモードへの
灸換は、導波管の壁の形状を周期的に変えることにより
なされる。形状の変化の周期性は、円形導波管の人力モ
ードと出力モードの間のビート波長に等しい。これらの
変換器は、数メータと長く、形状をこのように変化させ
ることが困難であるのでコスト高になるという欠点を有
する。これら変換器は、通過バンドが極めて狭いという
欠点も有する。
本発明は、マイクロ波電力伝送回路用のモード変換器を
製造するための特に簡単な解決法を提供するものである
。この装置は、矩形ＴＥ１０モードから円形Ｔ　Ｅ　ｏ
　１モードへの変換を可能とする。この変換器は、大電
力を伝送するのに使用でき、出刃端で得られるモードは
高純度である。その長さは、求めていた目的のように短
縮される。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、電磁波発生器と円形Ｔ　Ｅｏ　ｔモー
ドを伝える円形の出力導波管との間に配置され高電力で
作動するマイクロ波電力伝送回路用モード変換器におい
て、端部のうちの一つが電磁波発生器に接続され、他端
が閉じている、基本モードＴ　Ｅ　ｔｏて作動する矩形
導波管と、２つの導波管の軸が垂直となるように閉端部
の近くで矩形導波管の長辺に設けられた側方開口部によ
り矩形導波管に接続された第１端部を有するＴ　Ｍ　ｏ
　ｔモードを伝える円形導波管と、円形導波管の第２端
部の前方にリング状に分布された一群の中間導波管とか
ら成り、これら中間導波管の各々は矩形のＴ　Ｅ　１０
モトで作動する一連の導波管部分（ピースとも称す）か
ら成り、各中間導波管の第１ピースが円形導波管の径に
より実質的に垂直方向に切断された長辺のうちの少なく
とも一つを有し、かつ同一中間導波管のうちの第１ピー
スと最終ピースとの間の全オフセットが９０°となるよ
う、前記ピースの横断面の長辺は同一方向に互いに回転
しながら徐々にオフセットされる高電力で作動すること
を特徴とするマイクロ波電力伝送回路用モード変換器が
提案される。
第１の実施態様によれば、各中間導波管は、端部から端
部へ設置した３つの導波管ピースから成り、第１ピース
に対する第１ピースの回転角は４５°であり、第１ピー
スに対する第３ピースの回転角は９０°である。別の実
施態様によれば、各中間導波管は軸まわりに連続して９
０°ねじ−）た一つの導波管から成り、すべての中間導
波管は同一ピッチ同一方向にねじられる。
（実施例） 添附図面を参照して次の説明を読めば、本発明の上記以
外の特徴が明らかとなろう。
図中同一番号は同一要素を示し、明瞭にするため異なる
要素間の比率は維持していない。
第１図は、本発明に係るモード変換器の断面図を示す。
このモード変換器は、異なる要素を重ね合わせることに
より形成される。これら要素のうちの第１要素は、基本
モード、すなわちＴＥ、ｏモードで作動する矩形断面を
備えた導波管１である。
この導波管１は、ブロック１２で示されると共に矩形断
面導波管の第１端部に設けられた電磁波発生器により励
起される。この導波管１の他端部３は閉じている。
矩形断面導波管１には、この閉端部の近くでこの導波管
１の長辺に設けられた開口部１０により円形断面の導波
管４が接続されている。こうして２つの導波管の軸は互
いに垂直になっている。
開口部１０の高さにおける矩形導波管１内の磁界の分布
が円形断面導波管４内のＴＭ０１モードの磁界分量に対
応するのてこの導波管４は、ＴＭｏ。
モードを伝播する。矩形導波管１内の開口部１０は、寸
法が大きいので、高電力での作動を可能とする。作動バ
ンドを広げるのに、補正要素、例えば誘導性ロッド、容
量性素子、アイリスまたは他の金属性または誘電性障害
を使用する。これら要素は好ましくは、矩形導波管１内
に介在されるが、円形導波管４内にも介在される。
このような構造体は、矩形Ｔ　Ｅ　Ｉ　Ｏモードの円形
Ｔ　Ｍ　ｏ　ｔモードへの変換を可能にする。
円形導波管４の他端部９には一群の中間導波管１５が設
けられている。これらの中間導波管１５は、円形導波管
４の周辺にリング状に分布されている。
本例では、４つの中間導波管１５が設けられている。こ
れら導波管の数は任意の数にてきるが、この数は２以上
にしなければならない。この数が多きくなればなるほど
多くの電力を伝送でき、出力端で得られるモードも純粋
となる。各中間導波管１５は、円形導波管４の長手方向
軸を延びる輔こ沿って端から端まで置かれた一連のｎ個
の導波管ピース５．　５’　、　　５’・・・５°−１
から成る。円形導波管４に接続されているのは各中間導
波管１５のうちの第１ピース５である。
導波管ピース５．　５’　、　　５’・・・５ｎ−１の
横断面は、矩形または類似の形状、例えばコーナーを丸
くした台形、楕円等になっている。
すべての導波管ピース５．５’５’・・・５°−１は単
一モードに選択されており、位相供給される。
一つおよび同一ランクのピースはすべて同一長さを有す
る。
これらの横断面の長辺は、交互に同一方向に徐々にオフ
セットしている。
各第１ピースの少なくとも一つの長辺は、円形導波管４
の径により実質的に垂直方向に切断されている。
同一中間導波管１５の第１ピース５と最終ピース５ｎ−
１との間の全オフセットは９０°である。
中間導波管の各々に対して回転方向は同じである。
一つのおよび同じ中間導波管１５では、第２ビス５は、
第１ピース５に対して４５°だけオフセットしており、
最終ピース５′はピース５′に対し４５″オフセツトし
、第１ピース５に対して９０°オフセツトしている。中
間導波管１５群の後には円形出力導波管８が固定されて
いる。
第２図は、第１導波管ピース５をＡＡ’軸に沿う断面図
にして示している。各ピース内の電界分布が示されてい
る。第１導波管ピース５の断面は円形導波管４に向けて
形成されているので、円形導波管４内の電界分布も示さ
れている。
これらピース５の各々内では矩形ＴＥ１０モードが伝播
するので、開口部９における円形導波管４内の電界の分
布は、その横断面の径に沿っている。
第１導波管ピース５内では、この分布は矩形Ｔ　Ｅ　＋
　ｏモードの分布に対応する。
作動を最適にするには、第１導波管ピース５の寸法と円
形導波管４の寸法との間で妥協を図るたけでなく、第１
導波管ピース５の軸の各々と円形導波管４の軸との間で
も妥協を図らなければならない。
中間導波管１５を形成する第１ピース５との接合点での
円形導波管の径は、先の変換、すなわち矩形Ｔ　Ｅ　ｉ
ｏモードから円形ＴＭｏｌモードへの変換で用いられた
円形導波管４の最適径とは違うようにできる。
この場合、径の変更は円形導波管４と、中間導波管１５
を含む第１ピースとの間で行なわなければならない。こ
のような変更は、第１図の６で示すような１回のステッ
プで行うことが可能である。
またこのような変更は、一連のステップによってまたは
徐々に行うこともできる。後者の場合には、徐々に変化
する接続要素が導入される。
第２ｂ図は、中間導波管１５の第２導波管ピース５′の
ＢＢ’軸に沿う断面図を示す。この断面は、円形導波管
４に向っている。
これらのピース５′は、ピース５の長辺に対して４５°
だけオフセットした長辺を有し、同一方向にいずれもオ
フセットしている。
電界の分布も示されており、これら第２導波管ピース５
′内では矩形Ｔ　Ｅ　ｔ　ｏも伝播される。
第２ｃ図は、中間導波管１５を含む最終の導波管ピース
５′のＣＣ′軸に沿う断面図を示す。
これらの導波管ピース５′は、第２図に示すビス５′に
対しては４５６だけオフセットし、第２ａ図および第２
ｂ図に示す第１ピース５に対しては９０°オフセツトさ
れている。
各導波管ピース５′内の電界分布も示しである。
中間導波管１５を形成する最終導波管ピース５′の後方
には円形断面の出力導波管８が固定されている。
先に述べたように、円形出力導波管８の出力端１１の周
辺にリング状に分布されているのは中間導波管ピース１
５を形成する最終導波管ピース５′である。しかしなが
ら、このとき導波管５′の長辺は、円形導波管８の径に
平行である。
第２ｃ図で、円形出力導波管８は、断面が出力端に向う
よう示されている。
円形導波管８内の接合点で各導波管ピース５″内の電場
は円形出力導波管８の径に垂直であるので円形Ｔ　Ｅ　
ｏ　ｔモードが伝播される。
作動を最適にするには、最終導波管ピース５′と円形出
力導波管８との間のみならず最終導波管ピース５′の軸
の各々と円形出力導波管８の軸との間で妥協を図らなけ
ればならない。
第３ａ〜３ｆ図は、中間導波管を形成する導波管５．　
５′、　　５″・・・５°−１に対する矩形横断面以外
の種々のｉ−Ｊ能な横断面を示す。
第３ａ図は、リングセクター断面を示す。
第３ｂ図は、台形断面を示す。
第３ｃ図は、コーナーを丸くした台形断面を示す。
第３ｄ図は、楕円断面を示す。
第３ｅ図は、４つの凸状辺を備えた矩形断面を示す。
第３ｆ図は、４つの凸状辺を備えた台形断面を示す。
他の形状も使用できる。
これらの図に示した形状は、第１導波管ピース５を製造
するのに特に適す。
第３ａ〜３０図および第３ｆ図に示す断面は、若干台形
であるので、円形導波管４の周辺に最大数の導波管ピー
ス５を設置できるようにする。
第３ｄ〜３ｆ図に示した断面は、これらの凸状の辺のた
めより大きな電力の伝送を可能とする。
第４ａ〜４ｄ図は、最終導波管５°−１の横断面に特に
適した矩形以外の種々の可能な形状を示す。
この場合、これら導波管ピースの長辺は、円形の出力導
波管８の径に平行である。
これらの断面としては、台形（第４ａ図）、コーナーを
丸くした台形（第４ｂ図）、４つの凸状辺を備えた台形
（第４Ｃ図）、楕円（第４ｄ図）があるが、他の形状も
使用できる。
１つのおよび同一中間導波管１５を形成する異なる導波
管ピース５，５’　、５’・・・５ｎ−１は必すしも同
じ横断面を有しない。
中間導波管１５と円形導波管８とのマツチングを改良す
るため最終導波管ピース５°−１の横断面を改善するこ
とにより補正を行なわなければならないことがある。
第１図中の参照番号７の要素は、一つの導波管を他の導
波管に接続できるようにするためのクランプである。
一つの変形例に従えば、各中間導波管１５は輔まわりに
９０″ねじられた一つの導波管により形成される。この
ねじりは連続的である。
中間導波管１５は、すべて同一ピッチで同一方向にねじ
られることになる。
第５図は、連続的に９０°ねじられた中間導波管１５を
示す。
３、　６ＧＩＩｚ　〜３．　８ＧＩｌｚの周波数で作動
する本発明に係るモード変換器は、次の性能上の特性を
有する。
最大定圧波比：１．０５ 変換モートドの純度＝９８％ これらは満足できる結果をもたらす。
この変換器は、次の要素により形成される。
矩形ＴＥ１０導波管：この内部寸法は ７２、　１４ｍｍＸ　３４．　０４ｍ＋ｓ内径６９ｍｍ
を有する円形導波管Ｔ　Ｍ　ｏ　ｔ　：８５ｍｍの内径
を有する変更接続要素：矩形Ｔ　Ｅ　ｔｏモードで作動
する各々が３つの同−矩形導波管ピースから構成される
４つの中間導波管：これらの内部寸法は４７．５５ｍｍ
Ｘ２２．１５ｍｍである。
このモード変換器の出力端は、モードＴ　Ｅ　ｏ　ｔで
作動しかつ内径が１２０ｍｍの円形導波管により形成さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係るモード変換器の長手方向断面図
、第２ａ〜２Ｃ図は本発明に係るモード変換器の種々の
要素の横断面図、第３ａ〜３ｆ図は中間導波管ピースに
対する種々の可能な断面を示す図、第４ａ〜４ｄ図は最
終中間導波管ピースに対する種々の可能な断面を示す図
、第５図は連続的にねじられた中間導波管を示す図であ
る。 １．４・・・導波管、３・・・閉端部、８・・・円形出
力導波管、１０・・・開口部、１５・・・中間導波管。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. １．電磁波発生器と円形ＴＥ＿０＿１モードを伝える円
    形の出力導波管との間に配置され高電力で作動するマイ
    クロ波電力伝送回路用モード変換器において、 端部のうちの一つが電磁波発生器に接続され、他端が閉
    じている、基本モードＴＥ＿１＿０で作動する矩形導波
    管と、 ２つの導波管の軸が垂直となるように閉端部の近くで矩
    形導波管の長辺に設けられた側方開口部により矩形導波
    管に接続された第１端部を有するＴＭ＿０＿１モードを
    伝える円形導波管と、円形導波管の第２端部の前方にリ
    ング状に分布された一群の中間導波管とから成り、これ
    ら中間導波管の各々は矩形のＴＥ＿１＿０モードで作動
    する一連の導波管部分（ピースとも称す）から成り、各
    中間導波管の第１ピースが円形導波管の径により実質的
    に垂直方向に切断された長辺のうちの少なくとも一つを
    有し、かつ同一中間導波管のうちの第１ピースと最終ピ
    ースとの間の全オフセットが９０°となるよう、前記ピ
    ースの横断面の長辺は同一方向に互いに回転しながら徐
    々にオフセットされる高電力で作動することを特徴とす
    るマイクロ波電力伝送回路用モード変換器。
  2. ２．各中間導波管は端部から端部へと置いた３つの導波
    管ピースから形成され、第１ピースに対する第２ピース
    の回転角は４５°であり、第２ピースに対する最終ピー
    スの回転角は４５°であることを特徴とする請求項１記
    載のマイクロ波電力伝送用モード変換器。
  3. ３．各中間導波管は、矩形ＴＥ＿１＿０モードで作動し
    、軸を中心にして連続して９０°ねじられた一つの導波
    管から形成されたことを特徴とする請求項１記載のマイ
    クロ波電力伝送回路用モード変換器。
  4. ４．中間導波管（１５）の各々は同一ピッチで同一方向
    にねじられていることを特徴とする請求項３記載のマイ
    クロ波電力伝送回路用モード変換器。
  5. ５．導波管ピースの横断面は矩形または同様な形状であ
    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
    電力伝送回路用モード変換器。
  6. ６．ねじられた中間導波管の横断面は矩形または同様な
    形状であることを特徴とする請求項３または４のいずれ
    かに記載のマイクロ波電力伝送回路用モード変換器。
  7. ７．一つの同じ中間導波管を形成する導波管部分の横断
    面の形状は異なることを特徴とする請求項１記載のマイ
    クロ波電力伝送回路用モード変換器。
JP1045028A 1988-02-23 1989-02-23 マイクロ波電力伝送回路用モード変換器 Pending JPH029202A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8802126 1988-02-23
FR8802126A FR2627633B1 (fr) 1988-02-23 1988-02-23 Transformateur de mode pour circuit de transmission d'energie hyperfrequence

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JPH029202A true JPH029202A (ja) 1990-01-12

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ID=9363498

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US (1) US4973924A (ja)
EP (1) EP0330539A1 (ja)
JP (1) JPH029202A (ja)
FR (1) FR2627633B1 (ja)

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