JPH0729565Y2 - 高周波増幅器用電磁結合器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば高周波四重極加速器に対して高周波
電力を供給する高周波増幅器に高周波入力信号を与える
ための高周波増幅器用電磁結合器に関するものである。

〔従来の技術〕

高周波四重極加速器でイオンの加速を行うには、数KWの
高周波電力を必要とする。このように大きな高周波電力
を高周波増幅器から得るには、高周波増幅器に対して略
100W程度の電力を有する高周波信号を入力する必要があ
る。また、イオンの加速用のために用いる高周波増幅器
は、Ｑが高く、かつ機械的に頑丈な構造が望まれるた
め、同軸共振器（例えば同軸型λ/4キャビティ）の構成
を採るのが一般的である。

そして、高周波信号源（図示せず）から同軸共振器構成
の高周波増幅器へ入力信号を供給するための高周波増幅
器用電磁結合器の構成として、例えば１ターンのループ
回路が用いられる。高周波信号源から高周波電力が効率
良く高周波増幅器へ供給されるためには、高周波増幅器
と高周波信号源とのインピーダンス整合をとる必要があ
る。このために、ループ回路に可変コンデンサを直列に
設け、可変コンデンサの容量を調整することにより、結
合の大きさを変化させるように構成されている。

第２図はそのような従来の高周波増幅器の構成の一例を
示す概略断面図である。

第２図において、１は金属製の第１の空胴、２は第１の
空胴１と同軸に設けられた金属製の第２の空胴である。
３は、第１の空胴１および第２の空胴２を仕切る金属製
の仕切板で、第１および第２の空胴1,2と同軸の開口3a
を有している。

４は、金属製のキャップからなるアノードで、第１の空
胴１内において、第１の空胴１と同軸に配置されかつ開
口を仕切板３の開口3aに望ませている。５および６は、
それぞれ金属製のリングからなる第１グリッドおよび第
２グリッドで、第１の空胴１内においてアノード４と仕
切板３との間において、第１の空胴１と同軸に配置され
ている。７および８は、それぞれ第１グリッド５および
第２グリッド６間、ならびに第２グリッド６およびアノ
ード４間に配置され、第１グリッド5,第２グリッド６お
よびアノード４を相互に絶縁する絶縁リングである。

９は、金属製の筒体からなるカソードで、第２の空胴２
内において、第２の空胴２と同軸に設けられて、かつ一
端が仕切板３の開口3aを通してアノード４の内部まで挿
入されている。10は、カソード９の内部に挿入されたフ
ィラメントで、一端がカソード９の一端と接続されてい
る。11は、カソード９の他端とフィラメント10の他端と
の間に接続されたフィラメント電源であり、フィラメン
ト10を発熱させてカソード９から熱電子を発生させる。

12はアノード４の筒状延長部で、アノード４の周壁を仕
切板３と反対の方向へ延長している。13は、第１の空胴
１内において、アノード４と同軸に配置した有底筒型の
中心導体である。14は中心導体13の開口縁に設けたドー
ナツ形の金属板であり、15は筒状延長部12の端縁部に設
けたドーナツ形の金属板であり、両金属板14,15が互い
に対向して筒状延長部12と中心導体13とを容量結合させ
ている。なお、高電圧は、アノード電圧として筒状延長
部12へ印加される。

16は、第１グリッド５と仕切板３と容量結合する容量結
合部で、高耐圧の高周波コンデンサが用いられる。17は
第２グリッド６と仕切板３とを容量結合する容量結合部
で、上記と同様に高耐圧の高周波コンデンサが用いられ
る。

18は、第１の空胴１を塞ぐドーナツ形の金属製のショー
ト板で、外周縁が第１の空胴１の内周面に摺動接触し、
内周縁が中心導体13の外周面に摺動接触する。19は、第
２の空胴２を塞ぐドーナツ形の金属製のショート板で、
外周縁が第２の空胴２の内周面に摺動接触し、内周縁が
カソード９の外周面に摺動接触する。

20は、第２の空胴２の周壁に設けた高周波信号入力用の
電磁結合器であり、第２の空胴２の周壁に、第２の空胴
２の内部に連通する分岐筒部21を設け、信号入力用のケ
ーブル22を分岐筒部21から第２の空胴２の内部に挿入
し、第２の空胴２内でケーブル22によってループ回路23
を形成した後先端を可変コンデンサ24を介して分岐筒部
21の内面に接続している。

25は、第１の空胴１に設けた出力用の電磁結合器であ
り、第１の空胴１の周壁に、第１の空胴１の内部に連通
する分岐筒部26を設け、分岐筒部26を通して第１の空胴
１の内部に出力用のケーブル27を挿入し、第１の空胴１
内で、ケーブル27によってループ回路28を構成してい
る。

以上に述べた高周波増幅器では、ケーブル22を通して伝
送された高周波入力信号がループ回路23から第２の空胴
２内に結合される。そして、カソード9,第１グリッド5,
第２グリッド６およびアノード４による高周波増幅作用
によって増幅信号が第１の空胴１内に発生し、この増幅
された高周波エネルギがループ回路28を通して取り出さ
れることになる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記したような高周波増幅器において、その増幅すべき
信号の周波数が固定であれば、可変コンデンサ24を調整
することで、ループ回路23と第２の空胴２との結合の大
きさを変化させて信号源と高周波増幅器とのインピーダ
ンス整合をとることができる。しかしながら、可変コン
デンサ24による結合の調整範囲は狭く、高周波増幅器の
周波数の可変範囲が広い場合には、可変コンデンサ24の
調整だけでは十分に調整しきれず、何か別の結合調整手
段が必要となる。

上記のように、高周波増幅器の周波数の可変範囲が広
く、可変コンデンサ24の調整のみでは、調整しきれない
場合には、従来はカットアンドトライによって、ループ
回路23の大きさを調節するようにしていた。

しかし、このループ回路23の調整はきわめて面倒であっ
た。

したがって、この考案の目的は、インピーダンス整合範
囲を広くとることができ、しかもそのための結合の調整
を容易に行うことができる高周波増幅器用電磁結合器を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）の高周波増幅器用電磁結合器は、同軸共振
器の外部導体を構成する空胴の周壁に空胴内に連通する
分岐筒部を設け、この分岐筒部に対して電気的接触を保
った状態で分岐筒部に金属製のパイプを進退自在に挿入
してパイプの先端を空胴内に臨ませている。

また、このパイプ内に一端がパイプの基端に位置し他端
がパイプの先端まで達する中空導体を挿入し、この中空
導体の内部に中心導体を配している。

さらに、中空導体の他端において中心導体にループ回路
の一端を接続し、パイプ内に可変コンデンサを配すると
ともに、操作部をパイプの外部に露出させ、可変コンデ
ンサの一端をループ回路の他端に接続するとともに可変
コンデンサの他端をパイプに接続している。

また、パイプの基端において中空導体および中心導体に
同軸コネクタを接続している。

請求項（２）の高周波増幅器用電磁結合器は、パイプが
円筒形であって、円筒形の分岐筒部に対して回動自在に
挿入される構成になっている。

〔作用〕

請求項（１）の構成によれば、パイプを分岐筒部に対し
て進退させると、パイプの先端に位置するループ回路の
空胴内における位置関係が変更されることになる。この
結果、ループ回路の結合が変化する。したがって、可変
コンデンサの容量値の変更による結合変化と合わせて結
合の変化範囲が広がることになる。

請求項（２）の構成によれば、パイプを回動させること
によっても、空胴内におけるループ回路の位置関係が変
更されることになる。この結果、上記と同様にループ回
路の結合が変化する。したがって、結合の変化変位が一
層広がる。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図はこの考案の一実施例の高周波増幅器用電磁結合
器の構成を示す概略断面図であり、第２図における電磁
結合器20に相当する箇所の構成を示すものであり、高周
波増幅器用電磁結合器以外の高周波増幅器の全体構成に
ついては、従来例と同様であるので、図示は省略してい
る。

第１図において、２は第２の空胴、３は仕切板、９はカ
ソードで、これらは従来例と同様であり、同軸共振器を
構成している。

上記の同軸共振器を構成する第２の空胴２の周壁には、
第２の空胴２内に連通する円筒状の分岐筒部31を設けて
いる。この分岐筒部31の先端にはフランジ31aが一体形
成されている。

また、両端にフランジ32a,32bを一体形成した金属製の
円筒状の延長筒部32を分岐筒部31の先端に接続してい
る。この際、延長筒部32と分岐筒部31との接続は、例え
ばフランジ32aとフランジ31aとを対面させた状態で両者
をねじ止めすることにより行う。

上記の延長筒部32の内径は、分岐筒部31の内径よりもや
や小さく設定され、フランジ32a,31aの間に挾持された
弾性を有する金属製のコンタクトフィンガ33の先端湾曲
部が分岐筒部31内において延長筒部32の内面より内側に
突出するように構成されている。

そして、上記の延長筒部32および分岐筒部31に金属製の
円形のパイプ34を進退自在でかつ回動自在に挿通してパ
イプ34の先端を第２の空胴２内に臨ませている。

上記パイプ34は、外径が延長筒部32の内径と略同じ（や
や小さい）に設定され、パイプ34をがたつきなくかつ滑
らかに、進退および回動させることができるようにして
いる。また、このとき、前記したコンタクトフィンガ33
の先端湾曲部が分岐筒部31の内側においてパイプ34の外
面に弾接して分岐筒部31とパイプ34との電気的接続を保
つようになっている。

また、上記パイプ34には、円筒状の中空導体35が内臓さ
れ、この中空導体35の内部には、中心導体36が中空導体
35と同軸に収容されている。中空導体35は、一端がパイ
プ34の基端に位置し、他端がパイプ34の略先端まで達す
る。そして、中空導体35の先端において、中心導体36に
ループ回路37の一端が接続され、ループ回路37の他端が
可変コンデンサ38を介してパイプ34に接続されている。

上記した中空導体35および中心導体36は、パイプ34の基
端部を塞ぐ絶縁性の蓋39の内側に固定され、蓋39の外側
において中空導体35および中心導体36のちょうど反対側
の位置に信号入力用の同軸コネクタ40が固定され、この
同軸コネクタ40と中空導体35および中心導体36とが相互
に接続されている。

また、可変コンデンサ38は、パイプ34の内側に固定さ
れ、容量値の調整用の回転軸38aがパイプ34の周壁を通
して外部に突出しており、回転軸38aに設けたつまみ41
を回転操作することにより、可変コンデンサ38の容量調
整を行うことができる。

また、パイプ34の外面には、ストッパ42をを設け、この
ストッパ42が延長筒部32のフランジ32bに当ることでル
ープ回路37が第２の空胴２内の中心導体であるカソード
９に接触するのを防止する構成にしている。

また、ループ回路37は、ループ径をパイプ34の外径より
も小さく設定してパイプ34を分岐筒部31および延長筒部
32から完全に抜き取ることができるようにしている。

この実施例の高周波増幅器用電磁結合器によれば、ルー
プ回路37および可変コンデンサ38を有するパイプ34を分
岐筒部31および延長筒部32に対して進退自在でかつ回動
自在に構成したので、第２の空胴２内におけるループ回
路37の位置関係を２つの自由度で変更することができ、
これによって結合を調整することができ、可変コンデン
サ38の容量値の変更による結合調整と合わせて結合の調
整範囲を広げることができ、したがってインピーダンス
整合範囲を広くとることができる。

また、パイプ34を進退させるだけで結合調整が可能であ
り、結合の調整を容易に行うことができる。

また、ループ回路37のループ径をパイプ34の外径よりも
小さく設定したので、パイプ34をループ回路37および可
変コンデンサ38等をすべて組み込んだ状態で抜き取るこ
とができ、部品交換，補修なども簡単に行うことができ
る。また、増幅すべき周波数の大きな変更時において、
パイプ34,ループ回路37および可変コンデンサ38等をま
るごと交換することができ、仕様変更に容易に対処する
ことができる。

パイプ34の外面にストッパ42を設けているので、ループ
回路37が空胴２内の中心導体であるカソード９に接触す
るのを防止することができ、したがって信号源等の故障
を防止することができる。

なお、上記実施例では、パイプ34を進退自在でかつ回動
自在に構成したが、回動は特にしなくてもよい。また、
パイプ34を抜き取ることが不要であれば、ループ回路37
の径についての制限もなくなる。

〔考案の効果〕

請求項（１）の高周波増幅器用電磁結合器によれば、ル
ープ回路および可変コンデンサを有するパイプを分岐筒
部に対して進退自在に構成したので、空胴内におけるル
ープ回路の位置関係を変更することができ、これによっ
て結合を調整することができ、可変コンデンサの容量値
の変更による結合調整と合わせて結合の調整範囲を広げ
ることができ、したがってインピーダンス整合範囲を広
くとることができる。

また、パイプを進退させるだけで結合調整が可能であ
り、結合の調整を容易に行うことができる。

請求項（２）の高周波増幅器用電磁結合器によれば、パ
イプを回動させることによっても、空胴内におけるルー
プ回路の位置関係を変更することができ、これによって
も結合を調整することができ、請求項（１）のものよ
り、結合調整の自由度を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の構成を示す概略断面図、
第２図は従来の高周波増幅器の一例の構成を示す概略断
面図である。 ２……空胴、９……カソード、31……分岐筒部、32……
延長筒部、33……コンタクトフィンガ、34……パイプ、
35……中空導体、36……中心導体、37……ループ回路、
38……可変コンデンサ、40……同軸コネクタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸共振器の外部導体を構成する空胴の周
   壁に設けられて前記空胴内に連通する分岐筒部と、この
   分岐筒部に対して電気的接触を保った状態で前記分岐筒
   部に進退自在に挿入されて先端が前記空胴内に臨む金属
   製のパイプと、このパイプ内に挿入され一端が前記パイ
   プの基端に位置し他端が前記パイプの先端まで達する中
   空導体と、この中空導体の内部に配した中心導体と、前
   記中空導体の他端において前記中心導体に一端が接続さ
   れたループ回路と、前記パイプ内に配し一端を前記ルー
   プ回路の他端に接続し他端を前記パイプに接続し操作部
   を前記パイプの外部に露出させた可変コンデンサと、前
   記パイプの基端において前記中空導体および中心導体に
   接続された同軸コネクタとを備えた高周波増幅器用電磁
   結合器。
2. 【請求項２】前記パイプは円筒形で前記分岐筒部に対し
   て回動自在に挿入されている請求項（１）記載の高周波
   増幅器用電磁結合器。