JPS6111002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には無線周波発振器に関し、更
に具体的には、複数の固体装置からの出力を結合
するようになつているそのような型の発振器で用
いるダイオード発振器に関する。

長年前から複数の発振器回路の各々からの無線
周波信号をいわゆる「結合装置」内で実効上加え
合わせて大きな振幅の単一の無線周波信号を発生
することができることが知られている。発振回路
内の能動素子としてのインパツトダイオードなど
の固体装置の発達と共に、結合回路への関心は増
している。これらの装置の平均レベルおよびピー
クレベルは充分に高く、実用的な数の装置を適当
な結合回路内で結合することによつて有効な送信
装置出力レベルが達成される。固体装置を用いる
例示的結合回路は米国特許第3627171号（クロカ
ワ他）の明細書および米国特許第3931587号（ハ
ープ（Harp）他）明細書に示されている。

これらの米国特許明細書の両方は連続波
（CW）発振器として動作させられる複数のイン
パツトダイオードを備えかつこれらのダイオード
の各１つが共通の空胴に結合される１つの発振回
路内にあるようになつている結合回路を示す。異
なる連続波発振器の無線周波発振間に必要な周波
数および位相関係は動作においてその共通空胴の
特性によつて定められる。

上記２つの米国特許明細書に示された結合回路
のいずれも「定常状態」すなわち連続波発振を生
ぜしめているときは満足であるけれども、いずれ
も無線周波エネルギーのパルスを発生するのに用
いられたときは幾分異なる状況が得られる。パル
ス発生用の設計は動作の安定性、結合効率および
スペクトルの純粋性を同時に達成するように最適
化することができる。

パルス動作インパツトダイオード発振器に関す
るもう１つの問題であつて上記２つの米国特許明
細書のいずれでも述べられていないものは、この
ような装置は最良の動作を行うためには特定の方
法で有効に電流制御される電源を必要とするとい
うことである。特にこの電源は各パルスのスペク
トルの純粋さが維持されるべき場合は各パルス発
生期間中インパツトダイオードの接合の温度増加
を補償するようになつていなければならない。更
に、パルスの周波数スペクトルの幅はそのパルス
の立上り時間及び立下り時間によつて変化するの
で、パルス動作が希望されるときは、各パルスの
立上り時間及び立下り時間を制御して無線周波パ
ルスの周波数スペクトルの幅を希望するように制
御しなければならない。

上記の米国特許第3628171号に係る発明者であ
るクロカワ他によつて、TE_01Nモード（Ｎは結合
される装置の数の半分に対応する整数）以外のモ
ードで動作する共通の長方形空胴を備える結合回
路をつくりうることが述べられている。クロカワ
他によつて与えられる特定の例はTE_02Nモードで
動作する共通の長方形空胴である。クロカワ他は
またこの共通空胴がTE_02Nモードまたはそれより
も高次のモードを維持するように寸法づけられた
ときは従来のモード抑制器を用いうることを述べ
ている。上記の米国特許第3931587号に係る発明
者であるハープ他によつて示される共通の円筒形
空胴はTM₀₁₀モードで動作させられるが、但しお
そらくは例えばTM₀₂₀モードなどのより高次のモ
ードを維持するのを可能ならしめるためにモード
抑制器を合体しようと思えば合体できる。いずれ
の場合であれ、ダイオード発振器の縦軸およびハ
ープ他によつて示される空胴は互に平行であると
いう事実のために、与えられた１つの環境につい
て共通の１つの円筒形空胴に結合され得るダイオ
ード発振器の最大数はその寸法の１つのダイオー
ド発振器の外径に対する比によつて定められる。
ダイオード発振器の最大数に対するこのような制
限は、代つて、結合され得る無線周波エネルギー
の量に対し不所望な上限を与える。

従つて、本発明の主要な目的は１つの結合回路
内で結合される出力を有する複数のパルス動作イ
ンパツトダイオード（または他のそのような装
置）を用いる改良された「固体」送信装置を提供
することである。

本発明の他の目的は、インパツトダイオードに
対する結合回路であつて、このようなダイオード
が動作する周波数が「挿入ロツク（injection
lock）技術によつて定められ、これによりその周
波数が水晶発振器によつて制御されるようになつ
た改良された結合回路を提供することである。

本発明の他の目的は、インパツトダイオードに
対する結合回路であつてこのようなダイオードの
数が従来技術により配列されるインパツトダイオ
ードの数の少くとも２倍にされるようになつた改
良された結合回路を提供することである。

本発明の他の目的は、インパツトダイオードに
対する結合回路であつて動作周波数がこれらのダ
イオードの接合における温度の変化によつて実質
上影響を受けないような仕方でこれらのダイオー
ドが動作中バイアスされるようになつた結合回路
を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的は、概略的に云
えば、固体送信装置内に、１つの円筒形空胴に結
合される複数のパルス動作ダイオード発振器を用
いる結合回路を設け、この空胴内の無線周波エネ
ルギーが各パルスの期間中に水晶制御発振器（こ
れは連続的に動作させられる）からの無線周波エ
ネルギーに挿入ロツクされるようにすることによ
つて達成される。これらのパルス動作ダイオード
発振器からの無線周波エネルギーパルスは各パル
ス動作ダイオード発振器内のインパツトダイオー
ドに直流信号を加えることによつて周期的に発生
され、これらの信号はインパツトダイオードを適
当にバイアスするようになつている変調器から得
られる。本発明は更にパルス動作ダイオード発振
器の数を最大にしうるような結合回路をも提供す
る。

以下図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図を参照すれば、本発明に従う固体送信装
置１１は従来の構成の一対のサーキユレータ１
３，１５の１つとそれぞれ概略的に関連づけられ
ている２つの段（参照番号はつけず）を有するの
が知られる。サーキユレータ１３と関連づけられ
ている第１の段すなわち低出力段は空胴１７を有
し、この空胴１７に対して同軸発振器１９が磁気
的に結合されている（破線で示されている）。サ
ーキユレータ１５と関連づけられている第２の段
すなわち高出力段は空胴２１を有し、この空胴２
１に対し複数（ここでは９つ）の同軸発振器２３
の各１つが磁気的に結合されている（破線で示さ
れている）。同軸発振器１９および同軸発振器２
３（第２図に詳細に示されている）は変調器２５
からの出力信号によつて作動され、これらの変調
器２５は同期装置２９からの作動信号が供給され
たときにはいつでも同軸発振器１９および同軸発
振器２３に対し直流電源２７からのバイアス電圧
を加えるようになつている。

空胴１７および２１はここでは円筒形空胴であ
り、これは後により詳しく説明される。ここでは
これらの空胴は伝播させられるべき無線周波数に
おいてTM₀₁₀発振モードを維持するように寸法づ
けられるのが好ましいということを述べれば充分
である。更に、これらの空胴は最適のＱを有する
ように調和させられており、それらの内壁は高伝
導性材料で被覆されるか或いはオーム損失を減ら
すようにみがかれる。

図示した送信装置を完成するために、水晶制御
発振器３１は図示されたようにサーキユレータ１
３に接続され、アンテナ組立体３３は図示された
ようにサーキユレータ１５に接続されている。水
晶制御発振器３１は空胴１７および２１のロツキ
ング帯域幅の範囲内の周波数にある連続的発振を
生じさせる任意のありふれた構成のものにしう
る。アンテナ組立体３３もありふれた構成のもの
としうる。しかしながら、アンテナ組立体３３を
モノパルス・アレイ・アンテナとするのが好まし
く、その場合サーキユレータ１５の出力はアイソ
レータ（図示せず）を介してそのアレイ・アンテ
ナの演算装置（図示せず）の和端子に接続され
る。このときにはその演算装置の差端子はモノパ
ルス受信機（図示せず）の差チヤンネルに接続さ
れ、アイソレータの適当な端子はモノパルス受信
機の和チヤンネルに接続されることになろう。

動作において水晶制御発振器３１の出力はサー
キユレータ１３を介して空胴１７に連続的に供給
されるのが認められよう。従つて、水晶制御発振
器３１の周波数にある発振が空胴１７内に連続的
に誘起される。従つて、同軸発振器１９がパルス
動作するときにはいつでも、結果的に生ずるパル
ス動作発振は水晶制御発振器３１によつて生ぜし
められるものにロツクされるということになる。
すなわち、同軸発振器１９のパルス動作のスペク
トルの中心線は水晶制御発振器３１によつて定め
られる周波数にロツクされる。空胴１７の出力は
サーキユレータ１３，１５を介して空胴２１に送
られる。同軸発振器２３は空胴２１の共振周波数
において互に同位相で強制的に共振させられる。
従つて、同軸発振器２３の出力エネルギーは空胴
２１において結合される。空胴１７からのこれら
のパルス動作発振が存在するときは、これが「挿
入ロツキング」（injection locking）信号として
作用するので、空胴２１からの高エネルギースペ
クトルはこれらの発振のスペクトルと自動的に揃
えられる。このときには空胴２１からのパルス動
作発振は近似的には空胴１７からのパルス動作発
振を増幅した複製の形にある。

当業者には、固体送信装置１１で用いられる空
胴１７，２１の共振周波数は最良の動作に対して
は水晶制御発振器３１の出力の周波数と同じにな
るべきであることは明白であろう。更に、任意の
実際的場合において経験されるいかなる不揃いも
空胴１７の同軸発振器１９との組合せおよび空胴
２１の同軸発振器２３との組合せのロツキング帯
域幅よりも小さくなければならないことは明白で
ある。ロツキング周波数はロツキング利得に逆比
例する。固体送信装置１１で用いられる典型的利
得（１段あたり10−15デシベル）に対しては空胴
１７の同軸発振器１９との組合せの帯域幅は数十
分の一％であり、空胴２１の同軸発振器２３との
組合せのそれは３％以下である。

当業者には広範囲の周囲温度の変化および最大
温度は送信装置に影響を及ぼす２つの要因である
ことは明らかであろう。ターンオンしたとき同軸
発振器１９，２３の各々内のインパツトダイオー
ドの接合の温度は数分の一秒内に200℃だけ周囲
よりも高く上昇する。220℃よりも高い接合の温
度においてはこのインパツトダイオードの信頼性
は温度の10℃の増加毎に約２分の１だけ減少させ
られる。前述のことは或る型の温度制御装置が用
いられるべきことを示唆するけれども、単に空胴
１７および２１を並置させそして冷却剤（水な
ど）が同軸発振器１９，２３内のインパツトダイ
オードの接合で発生される熱を消散させるように
ありふれた型の冷却コイル（第１図には示さず）
を設けるのが適当であることが見出された。

ここで第２図を参照すれば、第１図の同軸発振
器１９，２３の各１つは一区分の同軸線路（参照
番号をつけず）内に装着されたインパツトダイオ
ード４０を含むことが知られる。この同軸線路の
各々はここではアルミニウムブロツク（参照番号
をつけず）内に実質上円筒形の開口を形成して外
部側導体４２内に中心導体４４が後述するような
仕方で支えられる状態にて外部側導体４２をつく
ることによつてつくられる。インパツトダイオー
ド４０はヒートシンク４６（これは図示されたよ
うに外部側導体４２によつて支えられる）と中心
導体４４上に摺動可能に支えられている金属キヤ
ツプ４８との間に装着されている。インパツトダ
イオード４０は金属キヤツプ４８のくぼみ（図示
せず）内に導電性エポキシを用いて接着しそして
ヒートシンク４６の開口（参照番号をつけず）内
にはんだ付けすることによつてあるべき位置に維
持するのが好ましい。

絶縁スリーブ５０が図示されたように配置され
ていて金属キヤツプ４８を外部側導体４２および
ヒートシンク４６から隔離する。スプリング５４
が金属キヤツプ４８と中心導体４４との間に配置
される。ここでは金属キヤツプ４８からつくりあ
げられる第１のインピーダンス変成器（参照番号
をつけず）、絶縁スリーブ５０およびスリーブ
（ここではベリリウム銅からなる）が図示された
ようにインパツトダイオード４０に隣接して配置
される。ここでは中心導体４４に接着させられた
任意の適当な誘電材料からなりかつ外部側導体４
２内に摺動可能に配置されているスリーブ５６か
らなる第２のインピーダンス変成器（参照番号を
つけず）も図示されたように配置されている。こ
れら２つのインピーダンス変成器の目的は後に詳
細に説明される。ここではテーパをつけられかつ
図示されたように外部側導体４２の相応肩部（参
照番号をつけず）によりかかるように配置されて
いる終端用負荷５８が中心導体４４上に摺動可能
に装着されている。この終端用負荷５８は絶縁キ
ヤツプ６０によつて相応肩部によりかかるように
あるべき位置に維持され、この絶縁キヤツプ６０
はねじ山つき金属部材６２によつて終端用負荷５
８によりかかるようにさせられている。終端用負
荷５８の材料はここでは「エツコソーブ
（ECCOSORB）」（マサチユーセツツ州カントン
のマイクロウエーブ・プロダクト・デビジヨンの
エマーソン・アンド・カミング・インコーポレイ
テツドの商標である）として知られている材料で
ある。ねじ山つき金属部材６２のねじ山は中心導
体の対応するねじ山部分（参照番号をつけず）と
組をなすようにされている。絶縁隣接部材６４は
中心導体４４に形成された端部（参照番号をつけ
ず）に配置されている。バイアス用電線６６が図
示されたように外部側導体４２を通して通過する
フイードスルー（feedthrough）６８に支えられ
ている。バイアス用電線６６の内端は任意のあり
ふれた方法（例えば、はんだ付け）でねじ山つき
金属部材６２に接続されている。外部側導体４２
は空胴７０中へと開放している。

前述したことから、(イ)バイアス用電線６６が電
源（第１図の変調器２５の１つなど）に接続され
た場合は電圧がねじ山つき金属部材６２を通して
中心導体４４、スプリング５４、およびインパツ
トダイオード４０の１つの電極に対する金属キヤ
ツプ４８を加えること、および(ロ)スリーブ５６と
スリーブ５５との間の距離は絶縁隣接部材６４を
回転することによつて変えられること、が知られ
よう。

この場合バイアス用電線６６を通して最終的に
インパツトダイオード４０に加えられる電圧は後
述するような仕方で変調器２５（第１図）の１つ
から得られる。ここではこの要素は(イ)インパツト
ダイオード４０をなだれ降服に必要なレベルより
も幾分低いレベルにバイアスするためのペデスタ
ル電圧（一定の直流電圧を意味する）、および(ロ)
或る選択されたパルス繰返し周波数において、こ
のペデスタル電圧に加算されたインパツトダイオ
ード４０両端間のバイアスのレベルをなだれ降服
が生ずるレベルよりも高いレベルにまで周期的に
上昇させる電圧を発生することを述べれば充分で
ある。典型的には、カルフオルニヤ州パロアルト
のヒユーレツト・パツカード・カンパニーによる
“パート・ナンバー5082−0710（Ｘ帯ダブル・ド
リフト・インパツト・ダイオード）という名称の
ものなどのインパツト・ダイオードを用いたとき
は、このペデスタル電圧は125ボルト（直流）の
程度であり、パルスは30％の衝撃係数をもち100
ないし100ナノ秒の期間に対し25ボルトの程度で
ある。変調器２５（第１図）から引き出される電
流は各パルスの期間中におけるインパツトダイオ
ードの接合の加熱によるインパツトダイオードの
出力の周波数変化を補償するように制御される。
このようにして、現在の場合（そこでは９つの同
軸発振器を用いる結合回路からの無線周波出力の
レベルは最小の周波数掃引をもつて100ワツトの
程度のはずである）同軸発振器の各１つに対する
各パルスにおける電流は各電圧パルスがペデスタ
ル電圧に加えられるとき増加させられる（第３図
に関連して説明される）。任意のパルス動作発振
回路からの無線周波信号のスペクトルの純粋さは
このような回路内の変調信号の前縁および後縁の
形状によつて影響を受けるので、変調器２５（第
１図）は可調整の立上り時間および立下り時間を
有する前縁および後縁をもつパルスを提供するよ
うに構成されている（第３図に関連して説明され
る）。

第１および第２のインピーダンス変成器の目的
は希望する動作周波数において、空胴７０の比較
的に高いインピーダンスに対する各パルスの期間
中にインパツトダイオード４０の比較的に低いイ
ンピーダンスと整合することである。このような
インピーダンス整合が行われる方法の基礎となる
原理は1971年10月のアイ・イー・イー・イー・ト
ランズアクシヨンズ・オン・マイクロウエーブ・
シオリイ・アンド・テクニツクスMTT−19巻第
10号に示されているカネユキ・クロカワによる
「ザ・シングル・キヤビテイ・マルチプル・デバ
イス・オシレータ」という表題の文献に明確に示
されている。今述べた文献の要旨は、各インパツ
トダイオードに対する明確に定められたアドミツ
タンスを仮定すれば、単一段のインピーダンス変
成器のパラメータは発振に対し必要な条件を満た
すように定められる。すなわち、この発振に必要
な条件とは、(i)希望する動作周波数におけるダイ
オードのインピーダンスの負の数に等しい負荷を
与えること、(ii)負荷およびダイオードのインピー
ダンス特性間に正しい位相角を与えること、およ
び(iii)不所望周波数における発振を防止すること、
である。上述した文献でとられている技術は複数
の同軸発振器の出力を結合するための空胴を用い
るワーキング結合回路を設計するのを可能ならし
めるけれども、そのような設計は実際上実施する
のが困難である。

１つの単一段インピーダンス変成器（これは本
来的に狭帯域の装置である）の使用はそれの限ら
れた融通性のために満足な動作を行うのに必要な
基準の全てを同時に満足するのを困難ならしめ
る。この困難は複数のインパツトダイオードが複
数の同軸発振器内でパルス動作モードで動作させ
られるときは混合させられて大きくなる。すなわ
ち、複数のインパツトダイオード（各々は無線周
波出力および直流バイアス電流と共に非線形に変
化する種々のアドミツタンスを有する）の各１つ
からの出力が周期的に結合させられるべきときは
（ここでのように）、不満足な動作を生じさせる諸
条件を避けるのは殆んど不可能である。

発振に対するクロカワが挙げた基準を満足させ
かつ個々のダイオードの同調の調整を行うのを可
能ならしめるため扱われるべき付加的同調手段を
提供するために、１つの可動変成器を含んだ一組
の縦続接続された同軸変成器が各ダイオード線路
に用いられる。

インパツトダイオード４０および第１のインピ
ーダンス変成器は同軸発振器内に配置されたとき
単一サブアツセンブリの部分であるということが
思い起こされる。この第１のインピーダンス変成
器に対する第２のインピーダンス変成器の位置は
調整可能であるということが思い起こされる。こ
のような構成では、インパツトダイオード４０の
実際のインピーダンスの公称値からの偏差が第１
のインピーダンス変成器の出力におけるインピー
ダンスに対応する変化を含むとしても、第１のイ
ンピーダンス変成器に対する第２のインピーダン
ス変成器の位置を調整することによつて補償が行
われる。このような調整は勿論第２のインピーダ
ンス変成器に対する入力インピーダンスを変える
ように作用し、これにより最終的にはこのインピ
ーダンス変成器の出力インピーダンスと空胴７０
の入力インピーダンスとの間に正しい整合を生じ
させる。ここで、第１のインピーダンス変成器に
対する第２のインピーダンス変成器の位置の調整
は簡単に調整部材６４を回転することによつて行
われることが注目される。これはスリーブ５６へ
の接近のために外側４２に開口を設けることを必
要としないことを意味する。仮にこのような開口
が必要だとしたら、その開口は同軸発振器の内側
の電界を乱す不連続部を構成してしまうであろ
う。

ここで第３図を参照すれば、変調器２５（第１
図）の例示的な１つは、同期装置２９（第１図）
からの制御パルスに応答して電流源“Ａ”および
電流源“Ｂ”を駆動する電圧増幅器VAを含むの
が知られる。電圧増幅器VAはその内部に能動素
子として２つのトランジスタＱ１およびＱ２（こ
こではそれぞれタイプ2N3866およびタイプ
2N222Aである）を有する温度補償された縦続接
続増幅器である。これらの制御パルス（これはこ
こでは典型的には365KHzと435KHzとの間の繰
返し周波数において長さが800ナノ秒の程度にあ
る）は結合抵抗R1Aを介してトランジスタＱ１の
ベースに供給される。トランジスタＱ１のエミツ
タはバイアス抵抗R1BならびにコンデンサＣ５と
ダイオードＤ５との並列組合せを介して大地に接
続されている。ダイオードＤ５はここではタイプ
1N3611のダイオードであつて希望する温度補償
が行われるようにする。トランジスタＱ１のコレ
クタは結合抵抗R2Bを介してトランジスタＱ２の
エミツタに接続されている。トランジスタＱ２の
ベースはダイオードＤ３（ここではタイプ
1N4148のダイオード）に接続され、電圧降下抵
抗Ｒ３は直流電源２７（第１図）内の40ボルトの
タツプ（図示せず）に接続されている。ダイオー
ドＤ３と抵抗Ｒ３との接続点はツエナーダイオー
ドＤ１およびＤ２を介して大地に接続されてい
る。ダイオードＤ１およびＤ２はここではタイプ
1N751Aのツエナーダイオードである。側路コン
デンサＣ１がダイオードＤ２の両端間に接続され
ている。ダイオードＤ１とＤ２の接続点はスイツ
チングダイオードＤ４を介してトランジスタＱ１
のコレクタと結合抵抗Ｒ２Ｂとの間の接続点に接
続されている。加うるに、抵抗Ｒ２Ａとコンデン
サＣ３との並列組合せがダイオードＤ３とトラン
ジスタＱ２のベースとの接続点から大地までの間
に接続されているトランジスタＱ２のコレクタは
直流電源２７（第１図）の40ボルトのタツプに戻
るポテンシヨメータＲ５Ａ，Ｒ５Ｂおよび抵抗Ｒ
６の並列組合せに接続されている。トランジスタ
Ｑ２のコレクタはコンデンサＣ６に接続されると
共に直流電源２７（第１図）の40ボルトのタツプ
に戻るコンデンサＣ７とポテンシヨメータＲ７と
の直列組合せに接続されている。ポテンシヨメー
タＲ５ＡおよびＲ５Ｂのタツプは図示されたよう
にそれぞれ抵抗Ｒ８ＡおよびＲ８Ｂを介して電流
源“Ａ”および電流源“Ｂ”に接続されている。
これらの電流源は構成が同じなので、一方のみに
ついて説明する。抵抗Ｒ８Ａの第２のリード線は
ここではタイプ2N3468のトランジスタであるト
ランジスタＱ３Ａのベースに接続されている。ト
ランジスタＱ３Ａのエミツタは電圧降下抵抗Ｒ
（３EA）を介して直流電源２７（第１図）の40ボ
ルトのタツプに接続されると共に直接にトランジ
スタＱ４Ａのベースに接続されている。トランジ
スタＱ４Ａはここではタイプ2N5161のトランジ
スタである。トランジスタＱ４Ａのエミツタは電
圧降下抵抗Ｒ（４EA）を介して直流電源２７
（第１図）の40ボルトのタツプに接続されると共
にここではタイプ2N5162のトランジスタである
トランジスタＱ５Ａのベースに直接に接続されて
いる。トランジスタＱ５Ａのエミツタは電圧降下
抵抗Ｒ（５EA）を介して直流電源２７（第１
図）の40ボルトのタツプに接続されると共に図示
されたような極性のツエナーダイオードＤ（Ａ）
に接続されている。ツエナーダイオードＤ（Ａ）
はここではタイプ1N4757のツエナーダイオード
である。トランジスタＱ３Ａ，Ｑ４Ａ，Ｑ５Ａの
コレクタおよびツエナーダイオードＤ（Ａ）の第
２の電極は１：１の巻線比を有するパルス変成器
Ｔ（Ａ）の入力端子に図示されたように一緒に接
続されている。パルス変成器Ｔ（Ａ）の第２の入
力端子は大地に接続されている。抵抗Ｒ（FA）
とダイオードＤ（FA）との直列組合せが逆極性
を有するようにされたダイオードＤ（PA）およ
びＤ（LA）と共にパルス変成器Ｔ（Ａ）の二次
巻線端子両端間に接続されている。すぐ上に述べ
たダイオードは全てタイプ1N4454のダイオード
である。抵抗Ｒ（FA）とダイオードＤ（LA）と
の接続点は以後120ボルトタツプ」と称する直流
電源２７（第１図）の１タツプ（図示せず）に接
続されている。最後に、電流源“Ａ”の出力（記
号を付された出力“Ａ”）はダイオードＤ（PA）
およびＤ（LA）間の接続点で取り出される。

すぐ上に述べた回路の説明を行う前に、或る簡
略化が行われていることを述べる。特に、電流源
“Ａ”および電流源“Ｂ”を保護するためのヒユ
ーズ、試験を行うための装置および素子の並列組
合せは省略されている。

トランジスタＱ１への信号はトランジスタＱ２
を通る電流をポテンシヨメータＲ７の設定に従つ
て変えるように作用する。このポテンシヨメータ
Ｒ７の設定はコンデンサＣ７およびポテンシヨメ
ータＲ７の組合せの時定数を制御する。このトラ
ンジスタＱ２を通る電流の変化はポテンシヨメー
タＲ５Ａの設定のお蔭でトランジスタＱ３Ａのベ
ースに対する駆動の変化として反映される。トラ
ンジスタＱ３Ａ，Ｑ４ＡおよびＱ５Ａの組合せは
実際上その動作においてありふれたダーリントン
回路と同様である。トランジスタＱ３Ａのベース
に対する駆動はこのような回路によつて最終的に
達成される電流レベルを決定する。ダイオードＤ
（PA）およびＤ（LA）は２方向クランプを構成
し、これにより、出力“Ａ”の電圧は同期装置２
９（第１図）からの制御パルスが存在するときを
除き全ての時間において直流電源２７（第１図）
の120ボルトタツプのレベルに維持される。抵抗
Ｒ（FA）とダイオードＤ（FA）との直列組合せ
は同期装置２９（第１図）からの各制御パルスの
終りに生ずるかも知れないいかなる過度信号をも
抑えつけるように作用する。

ここで第４図を参照すれば、同軸発振器１９
（第１図）はここでは第２図に示された同軸発振
器と実質上同じなので、同軸発振器１９を構成す
る素子の詳細な説明は本発明の理解には不必要で
あることが知られる。更に、空胴１７（第１図）
は空胴７０と対応することが知られる。

上記のことを心に留めて、空胴７０はここでは
上側本体ブロツク７１および下側本体ブロツク７
３（これら２つのブロツクは図示されたようにフ
ランジ付きにされかつアルミニウムからつくられ
るのが好ましい）をボルトによりとめ合わせるこ
とによつて形成されることが知られる。空胴７０
の下面は上側本体ブロツク７１内に示された中央
に位置する対抗孔（参照番号はつけず）によつて
規定される下側本体ブロツク７３の部分（参照番
号はつけず）である。説明しつつある本発明のこ
の実施例においては、上側本体ブロツク７１内の
この対抗孔は問題とする周波数においてTM₀₁₀モ
ードを維持するように寸法づけられる。上側本体
ブロツク７１および下側本体ブロツク７３の縦軸
に平行である円筒形孔（参照番号はつけず）はこ
れらのブロツクを通して孔あけされ、この円筒形
孔の軸は円Ｃと交差する。円Ｃの半径はここでは
上側本体ブロツク７１の対抗孔の半径と同じであ
る。上側本体ブロツク７１および下側本体ブロツ
ク７３を通る円筒形孔を取囲む上側本体ブロツク
７１および下側本体ブロツク７３の部分および空
胴７０を規定する表面は高度にみがくか、或いは
オーム損を減らすために高度に導電性の銅或いは
銀などの材料を用いて任意のありふれた仕方でめ
つきするのがよい。

下側本体ブロツク７３は図示されたように伸長
させられて環状スロツト７５に対する余地を与え
る。次いでカバー板７５Ａが環状スロツト７５の
開放した側上に配置され任意のありふれた仕方で
固定される。入口管７７および出力管７９が図示
されたように任意のありふれた仕方で接続されて
冷却材（水など）をポンプ（図示せず）の圧力側
から環状スロツト７５を通り同ポンプの吸引側へ
と送られるようにする。当業者には、今述べた図
示冷却装置の目的はインパツトダイオード４０内
で発生される熱を除去することであることが理解
されよう。これに関連して、中心導体４４および
ヒートシンク４６はインパツトダイオード４０の
近傍にある。この理由で、両者は酸素のない高伝
導性（OFHC）銅からつくられる。知られている
ように、OFHC銅は熱によるひび割れに対抗する
のに特によく適している。

プローブおよび同調装置８０がここでは上側本
体ブロツク７１の縦軸に沿つて配置される。この
ような装置はここでは同調区分８４内にプローブ
区分８２を含み、これら２つの区分は後述する方
法で調整可能なように（一緒にまたは独立に）取
り付けられる。

プローブ区分８２は一区分のありふれた同軸線
路すなわち空胴７０の縦軸上に回転可能かつ摺動
可能に支えられた中心導体８３と誘電体スペーサ
８５と外被８７とを有する同軸線路を含む。プロ
ーブ区分８０をそのように支えるために（そして
また同調区分８４に対しての同様の支持を行うた
めに）ここでは図示された形状に機械加工された
金属体からなるプローブ調整部材８９が同調調整
部材９１にある相当となるねじ山にねじ込まれ
る。同調調整部材９１も図示されたように機械加
工された金属体であつて、上側本体ブロツク７１
にある対応するねじ山にねじ込まれそして上側本
体ブロツク７１に形成された軸受（参照番号はつ
けず）にジヤーナル軸受される。ここで、チヨー
ク区分９３は同調調整部材９１に形成されるのが
好ましいことが理解される。図示されたように同
調調整部材９１にある相応するねじ山にねじ込ま
れるロツキングねじ９５が希望するように配置さ
れてプローブ調整部材８９および同調調整部材９
１を一緒に固定するか或いはこれらの部材が互い
に独立に移動させられるようにする。

中心導体８３の下端は同調区分８４から電気的
に絶縁されていなければならないことが知られよ
う。このような絶縁は図示されたように誘電体ス
ペーサ８５の下部によつて与えられ、この誘電体
スペーサ８５は外被８７の下部が取外されるとき
取外されない。また、プローブ調整部材８９内の
同軸線路（図参照番号はつけず）は例えばロツキ
ング信号を空胴７０中に入れかつ無線周波エネル
ギーを空胴７０から取り出すのを可能ならしめる
ために伝送線路（図示せず）に接続されねばなら
ないことも理解される。これを果すため、中心導
体８３の上端は露出されそしてありふれた同軸コ
ネクタ９７が図示されたようにプローブ調整部材
に装着される。このときにはありふれた２重雌ア
ダプタ（図示せず）が用いられて同軸コネクタ９
７と類似する同軸コネクタで終端される伝送線路
への必要な接続を完成する。

今述べたロツキング空胴およびロツキング発振
器構成体の３つの調整点は全て頂部から接近し得
ることは明らかである。従つて、空胴が貴重であ
る応用において、装着の問題は解決する困難さが
少なくなる。

第４図に示されたものと同様の複数の同軸発振
器を円Ｃの円周のまわりに配置することもできる
ことが理解されよう。このような発振の合計数は
勿論円Ｃの円周に対する同軸発振器の最大直径の
比によつて制限される。これらの同軸発振器がＸ
帯で動作しかつ空胴がTM₀₁₀モードを維持する状
態では第１図に示されたように１５ないし１６ま
でもの同軸共振器を配置することができることが
見出された。

第５Ａ図を参照すれば、円筒形空胴の周辺のま
わりに結合関係で配置されるダイオード（または
同軸）発振器の数の希望する増加はここでは各ダ
イオード発振器の形状を変えかつ円筒形空胴が形
成される方法を変更することによつて行われるこ
とが知られる。このようにして、第５Ａ図におい
て、一対のダイオード発振器Ｕ，Ｌの各１つのも
のの中心導体は、任意のありふれた方法で接続さ
れかつ上側本体ブロツク７１Ｕまたは下側本体ブ
ロツク７１Ｌのいずれかにある直交関係に設けら
れた孔（参照番号はつけず）内の中央に支持され
る２つの直交関係に配置される区分、例えばダイ
オード発振器Ｕに対する中心導体４４AUおよび
中心導体４４BUならびにダイオード発振器Ｌに
対する中心導体４４ALおよび中心導体４４BLか
ら構成されるのが知られる。中心導体４４AUお
よび４４ALを支える孔は空胴７０Ａの縦軸に対
し平行であり、そして空胴７０Ａの周囲上の共通
の一点に中心づけられるのが好ましい。中心導体
４４BUおよび４４BLを装着する孔は空胴７０Ａ
に対し半径方向にありそしてそれぞれ中心導体４
４AUおよび４４ALに対する孔と交差するように
図示されたように中心づけられている。空胴７０
Ａはここでは上側ブロツク７１Ｕおよび下側ブロ
ツク７１Ｌに向い合う対抗孔を形成することによ
つて形成されている。空胴７０Ａの半径を空胴７
０（第４図）の半径と同じにしかつダイオード発
振器Ｕ，Ｌの直径を第４図に示された同軸発振器
の直径と同じにすれば、空胴７０とではなくて空
胴７０Ａと結合関係に２倍の数のこのような発振
器を配置し得ることは明らかである。

説明しつつあるダイオード発振器の中心導体は
曲つているので、このような発振器の各々を構成
する要素が装着される仕方は第４図に関連して説
明される同軸発振器の対応要素が装着される仕方
と必然的に異なるものでなければならない。

前述のことを心に留めて、ダイオード発振器Ｕ
では中心導体４４BUは終端６０′に設けた適当な
大きさの孔（参照番号はつけず）を通過させられ
るだけであることが知られる。このような負荷は
図示されたような形にされそして上側本体ブロツ
ク７１Ｕにある半径方向の孔にセメント固定され
る。このときには中心導体４４BUの自由端はバ
イアス電線６６（第４図）と同じ目的を果す。

中心導体４４AUは構成および目的の点でスリ
ーブ５６（第４図）と類似するスリーブ５６′を
通過させられる。しかしながら、この場合中心導
体４４AUとスリーブ５６′との間には摺動関係
の取付けが与えられる。また、スリーブ５６′に
隣接して上側本体ブロツク７１Ｕの壁部を通る孔
（参照番号はつけず）が形成される。従つて、中
心導体４４AUの長さに沿うスリーブ５６′の位
置はこのような導体および空胴７０Ａの相対位置
を変えることなしに調整できることが知られる。

インパツトダイオード４０の一端子を収容する
ために中心導体４４AUの自由端にはくぼみ（図
示せず）が形成される。このときには中心導体４
４AUとインパツトダイオード４０との間に低抵
抗の接触を与えるために導電性エポキシを用いる
ことができる。インパツトダイオード４０の第２
の電極は第２図に示されたのと同じ仕方で接続さ
れ、この第２の電極はヒートシンク４６にある開
口（参照番号はつけず）にはんだ付けされ、これ
はねじ山つき部材５２によつてあるべき位置に維
持される。ヒートシンク４６に接着されかつ中心
導体４４AUのまわりに取付けられている絶縁ス
リーブ５０′は図示したダイオード発振器を完成
する。

絶縁スリーブ５０′、スリーブ５６′および終端
負荷６０はバイアス電圧がインパツトダイオード
４０に加えられるように中心導体４４AU，４４
BUを支える役目をすることが認められる。加う
るに、絶縁スリーブ５０′およびスリーブ５６′は
第２図に関連して説明した２つのインピーダンス
変成器と同じ機能を果す。しかしながら、現在の
場合スリーブ５６′の位置は調整部材６４（第２
図）を回転させることによつてではなくて上側本
体ブロツク７１Ｕの開口により調整される。

ダイオード発振器Ｌはダイオード発振器Ｕと同
じ方法でつくられる。

中心導体４４AUおよび４４ALを装着する孔は
同一線上にあるものとして示されているけれど
も、このような構成は変更し得ることは明らかで
ある。すなわち、ここでの要件とは孔が空胴７０
Ａの縦軸に平行でありかつ中心導体４４AUが中
心導体４４ALからずれているようにそれらの中
心線が円と交差しているというだけである。

特に第５Ａ，５Ｂおよび５Ｃ図に参照する前
に、冷却装置は示されていないということおよび
第２図と第４図に示された要素と同じである同軸
発軸器内の要素は第２図におけるのと同じ参照番
号で示されていることが注目される。

ここで第５Ｂおよび５Ｃ図を参照すれば、与え
られた１つの大きさの円筒形空胴に結合し得るダ
イオード発振器の数を増すためのもう１つの変形
が示されている。この場合ダイオード発振器の数
は空胴の円周２πＲよりも大きな円の円周２π
R′に対する各ダイオード発振器の直径ｄの比に
よつて御限される。

前述のことを行うために、１つの同軸線路の寸
法（内部側導体および外部側導体の半径を意味す
る）を該同軸線路の特性インピーダンスに影響を
及ぼすことなしに変えることができるというよく
知られた事実を利用する。すなわち、外部側導体
の内径と内部側導体の半径との間の比が一定であ
る限り、同軸線路の特性インピーダンスは一定で
ある。従つて、同軸線路の一部（ここでは終端負
荷から空胴を越えて延びる部分）が比較的に小さ
くかつ第２の部分（ここではインパツトダイオー
ドを含む部分）がこのようなダイオードを発振回
路内に収容するように寸法づけられるように同軸
線路の内部側および外部側導体の半径を調和させ
ることが可能である。

前述のことを心に留め、第５Ｂおよび５Ｃ図に
おいて上側本体ブロツク７１U′はプローブおよ
び同調装置８０（これは前述したのと同じものに
しうる）を支えるように機械加工されそして複数
の孔（参照番号はつけず）が半径Ｒの円上に中心
づけされ上側本体ブロツク７１U′の縦軸に平行
であるのが知られる。これらの孔は示されている
ように下側本体ブロツク７１L′中にまで延びる。
各孔の半径はインパツトダイオード４０の直径に
よつて定められる直径ｄの２分の１よりも小さ
い。

空胴７０Ｂの壁部および底部側は下側本体ブロ
ツク７１L′にある半径Ｒの対抗孔によつて形成さ
れる。このブロツクはそれの縦軸に対して或る好
都合な角度例えば45゜の角度をもつてフレアをつ
けられている。下側本体ブロツク７１L′のこのフ
レアをつけた部分には複数の整形された孔（参照
番号はつけず）が形成され、これらの整形された
孔の各１つは上側本体ブロツク７１U′および下
側本体ブロツク７１L′の一部を通してこれらの複
数の孔の対応する１つと交差する。ここで、これ
らの整形された孔の各々の孔およびそれに対応す
る孔の表面は同軸線路の外部側導体をつくり上げ
ていることは明らかである。

各整形された孔の外方部分は第５Ａ図に関連し
て説明したのと同じ方法でインパツトダイオード
４０ならびに第１および第２のインピーダンス変
成器を収容するように機械加工されている。

各整形された孔の内方部分はそれと仲間をなす
孔と同じ大きさである。各整形された孔の内方部
分と外方部分との間には截頭円錐形をなす遷移部
がある。

第５Ｃ図に示された断面形状を有する中心導体
４４Ｂは各対の孔および整形された孔内に空胴７
０Ｂと結合関係に支えられる。中心導体４４Ｂの
上端は終端負荷６０′によつて支えられそして中
心導体４４Ｂの下端はスリーブ５８′および絶縁
スリーブ５６′によつて支えられる。中心導体４
４Ｂは、それの長さの任意の点において、整形さ
れた孔（またはその孔）の半径に対するそれの半
径の比が一定となるように整形される。

ここでは、インパツトダイオード４０および１
つの与えられた円周の空胴７０Ｂによつて定めら
れる１つの与えられた直径ｄについて、仮にダイ
オード発振器が第２図および第４図に示すような
形状にされたと仮定したならば結合しうるであろ
うものよりも多くの数のダイオード発振器を空胴
７０Ｂに結合できることは明らかである。

本発明の好ましい実施例について説明したが、
当業者には本発明の範囲内で種々の変形をなしう
ることが理解されよう。例えば、能動素子として
インパツトダイオードだけが述べられたが、説明
した発振回路は他の既知の型の固体ダイオード発
振装置に用いるようにもしうる。更に、第１図に
示された水晶制御ロツキング発振器はここでは連
続波装置であるけれども、このような発振器をパ
ルス発振器で置き換え得ることは明らかである。
また、第１図の固体送信装置は２つの発振器段か
らの出力を結合するものとして示されているが、
３段以上からの出力を結合することもできること
は明らかである。更には、第５Ａ図終端負荷およ
びインパツトダイオードの位置を交換することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う固体送信装置を幾分簡単
化して示すブロツク図、第２図は第１図に示され
た送信装置に用いられるダイオード発振器の例示
的な１つのものの断面図、第３図は第１図に示さ
れた送信装置に用いられる変調器の例示的な１つ
のものの回路図、第４図は第１図に示された出力
結合装置および同軸発振器間の物理的関係を示す
幾分簡単化された斜視図、第５Ａ，５Ｂおよび５
Ｃ図は第２図および第４図に示されたダイオード
発振器が第１図に示されたもののような出力空胴
と関連して用いられるべきインパツトダイオード
の数を増すためにどのようにして変更しうるかを
示す図である。 １１：固体送信装置、１３，１５：サーキユレ
ータ、１７，２１：空胴、１９，２３：同軸発振
器、２５：変調器、２７：直流電源、２９：同期
装置、３１：水晶制御発振器、３３：アンテナ組
立体、４０：インパツトダイオード、４２：外部
側導体、４４：中心導体、４６：ヒートシンク、
４８：金属キヤツプ、５０：絶縁スリーブ、５
２：ねじ山つき部材、５５，５６：スリーブ、５
８：終端負荷、６０：絶縁キヤツプ、６２：ねじ
山つき金属部材、６４：絶縁性調整部材、６６：
バイアス電線、６８：フイードスルー、７０：空
胴、７１：上側本体ブロツク、７３：上側本体ブ
ロツク、７５：環状スロツト、７７：入口管、７
９：出口管、８０：プローブおよび同調装置、８
２：プローブ区分、８４：同調区分、８５：誘電
体スペーサ、８７：外被、８９：プローブ調整部
材、９１：同調調整部材、９３：チヨーク区分、
９５：ロツキングねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インパツトダイオードが或る長さの同軸線路
   の第１の端部において中心導体と外部側導体との
   間に電気的に接続されて前記中心導体を通してバ
   イアスされ、終端負荷が前記中心導体と外部側導
   体との間に第２の端部に隣接して配置され、出力
   口が前記インパツトダイオードと終端負荷との間
   の外部側導体により形成されるダイオード発振器
   において、 (イ) 前記インパツトダイオードと一体に装着され
   る第１のインピーダンス変成器と、 (ロ) 前記インパツトダイオード及び出力口間にお
   いて前記中心導体に固定され、前記外部側導体
   と摺動可能に係合する第２のインピーダンス変
   成器と、 (ハ) 前記中心導体を介してバイアス電圧を印加す
   ると同時に前記第１のインピーダンス変成器及
   び出力口に対する前記第２のインピーダンス変
   成器の位置を調整するバイアス電圧印加及び変
   成器位置調整装置と、 を具備するダイオード発振器。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のダイオード発
   振器において、前記バイアス電圧印加及び変成器
   位置調整装置が、 (イ) インパツトダイオードの１つの電極と電気的
   に接触し、中心導体の一端と摺動的に係合する
   金属キヤツプと、 (ロ) 前記金属キヤツプ内に設けられる導電性スプ
   リングであつて、該スプリングの一端が金属キ
   ヤツプを押圧しその他端が中心導体の一端を押
   圧するスプリングと、 (ハ) 外部側導体に絶縁キヤツプにより固定されそ
   の第２の端部に隣接する中心導体とねじで係合
   して、中心導体及び第２のインピーダンス変成
   器を回転させて並進運動させる金属部材と、 (ニ) 外部側導体を貫通して、バイアス電圧を前記
   金属部材、中心導体及び金属キヤツプを介して
   インパツトダイオードに印加する電線と、 から成るダイオード発振器。