JPH0431202B2

JPH0431202B2 -

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Publication number: JPH0431202B2
Application number: JP59153302A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1992-05-25
Also published as: CA1222292A; GB2144275A; FR2550017A1; GB2144275B; FR2550017B1; JPS6043902A; US4593259A; DE3427288A1; GB8418738D0

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、導波管内におけるマイクロ波エネル
ギーの吸収のための高出力熱量ロードに関する。
このようなロードは、部品及び装置の試験におい
て、マイクロ波出力を計測するのに用いられる。
また、いくつかの回路の応用において、波減衰器
又は完全に一致した成端が必要とされる。

従来の技術熱量ロードは、常に無線周波数rf出力機器の有
益な要素であつた。それらは、rf波エネルギーを
循環液体（通常は水）を熱することに変換する。
出力は液体の流量の生成、その温度上昇、その比
熱として計測される。低周波数でのロードはその
波エネルギーを液体によつて順次冷却される抵抗
性物質によつて吸収した。非常に高い出力密度に
ついては、抵抗性物質から液体への表面伝熱は限
界になる。

マイクロ波周波数での純水における減衰は、電
磁波が水中で誘電損失によつて概して直接吸収さ
れるのに十分なほど高い。そのときロードは、入
力導波管、循環液体で満たされた電波伝搬チエン
バ、液体と導波管を分けている低損誘電窓、液体
の流量及び温度上昇を計測するための機器から成
る。

多くの幾何学的配列が用いられてきたが、いく
つかの問題は液体の適切な体積上にパワー消散を
分配することと高誘電率液体中に電波の広帯域の
一致を与えることである。

発明の概要本発明の目的は円形電場をもつ電波のための導
波管熱量ロードを提供することである。

もう１つの目的は、非常に高い周波数で非常に
高い出力を扱うロードを提供することである。

更にもう１つの目的は、コンパクトで丈夫なロ
ードを提供することである。

更にもう１つの目的は、広い帯域の周波数に亘
つてその導波管とよく一致したロードを提供する
ことである。

更にもう１つの目的は、容易に製造できるロー
ドを提供することである。

これらの目的は、ウオータージヤケツトによつ
て囲まれた導波管の外側に円筒状窓を有するロー
ドによつて現実される。導波管に広まる電波エネ
ルギーは、円形導波管と同軸の円錐形の金属反射
部材によつて窓を通して外部へ反射される。

好適実施例第１図の先行術のロードにおいて、電源と接続
するためのフランジ１２の所からはじまる導波管
１０は、誘電窓１４によつて密閉されており、そ
の後ろの導波管１０は水１６で満されている。導
波管１０の端部は金属製バツフア（baffle）１８
が備わつており、そこを通り入力管２０、出力管
２２を経由して水が循環させられている。水の温
度上昇と流量を計測する装置（図示せず）が用い
られている。1969年５月20日発行の米国特許第
3445789号（発明者G.D.Rossini）に記載されてい
るように水チエンバは水が窓１４の上を流れるよ
うに方向づけるバツフル隔壁を有してもよい。導
波管１０は円形でも矩形でもよい。

空気で満たされた導波管１０と水１６との間に
はぎ合わされた広帯域導波管に対しては、窓１４
は好適にはそれら空気及び水の幾何学的手段であ
る比誘電率であり、厚さがガイド波長の1/4であ
る。高アルミナ質セラミツクは好適な比誘電率
（約９）を有し、優秀な物理的及び誘電的特性を
有する。

別の先行技術の導波管ロードの軸線方向の断面
が第２図に示されている。ここで導波管１０′は
円筒状であり、窓２４は中空の細長い円錐形であ
る。水は円錐２４の先端近くの注入口２０′を通
り、窓２４の表面上を通り、円錐２４の底面近く
の放水口２２′を通つて循環する。第２図のロー
ドは、セラミツクと水の界面のより大きな領域上
にパワーを分配するので、第１図の簡単なロード
よりもより大きなパワーを取り扱うことが可能で
ある。しかし、セラミツクの円錐２４は高価な部
分であり、所望の許容誤差で製造することは困難
である。細長い円錐の内側をみがくことは特に難
しい。

現在、非常に高いマイクロ波周波数での非常に
高いパワーを発生することにおける、急速な進歩
がなされている。第１級のジエネレータは“ジヤ
イロトロン”交差界磁電子管である。このような
電子管の出力は、典型的には円形導波管において
横断する円形電場TE_0oをもつモードを伝える。
パワー及び周波数のレベルは、従来技術の水ロー
ドのほとんどのものに対して非常に高くなつてい
る。ロードは導波管の長い長さの部分から徐々に
パワーが漏れ出るところに用いられてきた。しか
し、自由空間波長に比べて大きな大きさの導波管
において、高次のモードは順方向（“ビーム”に
対して）に連続的に大きくなる傾向がある。故
に、このようなロードはかさばるとともに高価で
ある。

第３図は、先行技術のロードの有する問題のほ
とんどを解決した本発明のロードの実施例の軸線
方向の断面図である。それはコンパクトであり、
容易に製造され、また、パワー消散のいかなる適
切な密度に対しても設計することができる。電波
は断面が矩形又は好適には円形の導波管３０を通
つて入る。ロードの吸収体は閉じた金属製の円筒
状殻３２であり、それは典型的には（しかし、必
要ではないが）入力導波管３０よりもいくぶん大
きい。シリンダー３２は、金属製エンドプレート
３４，３６によつて両端が閉じられている。シリ
ンダー３２の内側でそれと同軸である絶縁体窓３
８は、中空シリンダーであり、好適にはセラミツ
クであり、その端部はエンドプレート３４，３６
で閉じられている。吸収液体４０は、円筒状径路
４１内で殻３２と窓３８との間を循環させられ
る。その円筒状径路４１は実質的に外側の１つの
径路内で波を吸収し、内側で反射される放射状の
厚さである。

高次円形電場モードは、概して、液体４０中に
そのエネルギーの大部分を向けるに足る拡散をす
ることなく、窓３８の長手方向を通つて発する。
所望の長さに亘つて所望の拡散を与えるために
（出力密度を所望の限度内に保つため）、導伝性円
錐４２（例えば銅）が窓３８内で同軸上に配置さ
れ、その底部はエンドプレート３６で閉じられ、
その先端は入つてくる電波の方に向いている。円
錐４２の頂角αは、パワー消散領域の所望の軸線
方向の長さを提供するように選ばれる。入力波は
円錐４２の外側表面によつて外側に反射され、窓
３８を通つて吸収液体４０に入る。とりわけ電場
が円錐４２の表面に平行であるTE_0oモードは、
電波の反射が全く鏡のようである。矢４４は波の
エネルギー流の方向を示す。反射体４２内のrf流
によつて発生した熱を除去するために、液体４０
は注入口パイプ４８、放水口パイプ５０を経由し
てその中空内部４６を通つて循環させられる。こ
の液体流は出口パイプ５２を通つて出て主吸収径
路４１を通る流れと一連となつてもよい。他のも
のとして、２つの流路が平行となつてもよい。こ
の冷却に関して、反射体４２はパワーのいく分か
の吸収を助けるためにオーステナイトステンレス
鋼のような高抵抗導電体で作られてもよい。

反射体４２は真の円錐形である必要はない。実
際、もし吸収されるモードのパターンが分かるな
ら、形状は散逸の最も一様な分配を提供するよう
に、ゆえに、ロードの最も短い長さを計算でき
る。第４図にはTE₀₁モードに使用される形状が
略示的に図示されている。軸線上に電場はなく、
それゆえ、電力潮流もない。低い近軸場を反射す
る反射体４２′の頭部５４は、このパワーを短い
距離で反射するように示したような無骨なもので
もよい。無骨な形状は、ハイドロフオーミング
（hydroforming）によつて反射体４２′を作るの
に都合が良い。

本発明のロードの利点は、エネルギー分配のコ
ントロールのための短い軸線方向の長さ、丈夫
さ、製造の容易さ、特に、プレシジヨン−グラン
ドセラミツク（precision−ground ceramic）か
ら容易に作れる円筒状誘電窓及び到来波に対する
良好な一致を有する。

上記実施例は喩えとするものであり限定してい
るのではない。当業者には他の多くの実施例が明
らかである。本発明は記載した特許請求の範囲及
びそれらと法的同等なものによつてのみ限定され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術のロードの軸線方向断面図で
ある。第２図は広がつた吸収領域を有する別の先
行技術のロードの軸線方向断面図である。第３図
は本発明の１つのロードの実施例の軸線方向断面
図である。第４図は異なる実施例の軸線方向断面
図である。主要符号の説明、１０，１０′，３０……導波
管、１４，２４，３８……誘電窓、１８……金属
性バツフル、３２……円筒、３４，３６……エン
ドプレート、４０……吸収液体、４１……円筒流
路、４２……導電性円錐、５４……頭部。

Claims

【特許請求の範囲】１マイクロ波ロードであつて、ａ概して導電性の壁をもつ中空チエンバと、ｂ該チエンバ内で該チエンバの両端に密閉され
ている誘電性円筒と、ｃ該誘電性円筒と前記チエンバとの間で電波吸
収液体を循環させるための手段と、ｄ前記円筒の内側に開いた導波管と、ｅ前記円筒内部にあつて、前記開口に向つてテ
ーパー状に小さくなつた導電性波反射部材から成り、それによつて、前記開口を通つて前記
チエンバへ入る電磁波が少なくとも部分的には前
記反射部材によつて外側に反射され、前記誘電性
円筒を通つて前記液体中に入るところのマイクロ
波ロード。２特許請求の範囲第１項に記載されたロードで
あつて、前記反射部材が金属性の円錐であるところのロ
ード。３特許請求の範囲第１項に記載されたロードで
あつて、前記反射部材が前記導波管の開口と向い合つた
前記チエンバの端部と連結されているところのロ
ード。４特許請求の範囲第１項に記載されたロードで
あつて、更に、冷却液の循環のために前記反射部材の内
部に流路を有するところのロード。５特許請求の範囲第４項に記載されたロードで
あつて、前記冷却液が前記電波吸収液体であるところの
ロード。６特許請求の範囲第５項に記載されたロードで
あつて、前記反射部材の外側表面が高電気抵抗をもつ物
質であるところのロード。７特許請求の範囲第１項に記載されたロードで
あつて、前記導波管が円形であるところのロード。８特許請求の範囲第７項に記載されたロードで
あつて、前記導波管が円形の横断電場を有するモードに
おいて電波を伝えるのに適しているところのロー
ド。９特許請求の範囲第１項に記載されたロードで
あつて、前記反射部材が前記円筒の軸線の回りで回転す
るテーパ状になつているところのロード。１０特許請求の範囲第９項に記載されたロード
であつて、前記回転する形状が、円形横断電場を有する選
ばれたモードにおいて電波の消滅の一様性を改善
する形状であるところのロード。