JPS6229201A - 大きな高周波出力用の導波管分岐サ−キユレ−タ - Google Patents

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、大きな高周波出力用に設計された導波管分岐
サーキュレータであって、共振空胴内部に相互間隔を置
いて保持されていて、しかも冷却されるようになってい
る、フェライト板で被覆された多数の金属プレートが上
下に配置されており、かつ共振空胴外部に磁石系が配置
されており、該磁石系がフェライト板に対して垂直の方
向の磁界を発生するようになっている形式のものに関す
る。

従来技術 上記形式の導波管分岐サーキュレータは”ＩＥＥＥ・ト
ランスアクションズ・オン・マグネチックス（ＩＥＥＥ
　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇ−ｎｅｔｉ
ｃｓ　）　’　（Ｖ６１．　Ｍａｇ−１７、Ｎ００６．
１９８１年１１月、２９５７〜２９６０頁〕から知られ
ている。このサーキュレータは動作周波数５００ＭＨｚ
′１％最大２５０にＷの高周波出力用に設計されたもの
であり、かつ通過減衰量約０．２〜Ｑ、４　ｄＢ”と比
較的狭い帯域幅約Ｑ、６４％とを有しており、そのため
にこのサーキュレータはきわめて敏感に出力変動に応答
する。その他この公知の導波管分岐サーキュレータの寸
法はきわめて大きい。したがってこのサーキュレータは
きわめて高い磁気エネルギーを必要とし、かかる磁気エ
ネルギーは費用の高い、大容積の電磁石を用いてのみ取
出すことができる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、１きる限り小形の構造を持ち、かつ余
り費用の高くない、小容積の磁石系を必要とする、大き
な高周波出力用に設計された導波管分岐サーキュレータ
を提供することである。

問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するための本発明の手段は、冒頭に記
載の形式の導波管分岐サーキュレータにおいて、この導
波管分岐サーキュレータの高さが磁界：二よって貫通さ
れる範囲内において分岐アームと結合される、動作周波
数用に設計された接続導波管よりも少なくとも２０％減
少せしめられており、かつ高さを減少せしめられた導波
管分岐サーキュレータから接続導波管への移行部におけ
る横断面の段差が導波管内（ユ装置された他のリアクタ
ンス素子とともに多回路フィルタを形成していることで
ある。

発明の効果 本発明によりサーキュレータの高さが減少せしめられた
ことによってフェライト板で張り合わされた金属プレー
トの必要とする数が比較的僅かであるのが有利１あり、
かつ比較的僅かな磁化エネルギー！足り、したがってま
た必要とする磁石系も従来技術よりも費用のかからない
、しかも容積のより小さなもので足りる。必要な磁化エ
ネルギーが僅かであるため、電磁石とは異なりエネルギ
ーを消費しない永久磁石を使用することもできる。

実施例 図示の導波管分岐サーキュレータは３００ＫＷを上回る
高周波出力、５００〜＋Ｈｚ　の動作周波数用に設計さ
れており、例えば加速器の共振器にきわめて高い高周波
エネルギーを供給するために用いられる。サーキュレー
タはこの高周波出力を発生する高周波クライストロンを
負荷から切り離すので、クライストロンは反射される出
力部分によって破壊されることはない。

かかる導波管分岐サーキュレータは第１図から判るよう
にそれぞれ１２０°互いにずらされた３つの分岐アーム
１，２．３を備えており、これらの分岐アームはそれぞ
れ接続導波管牛、５．６と接続される。

サーキュレータの磁石系の内部構造および構成は、分岐
アーム１の縦軸線を通った断面図である第２図から明ら
かである。

分岐アーム１，２．３の始点である共振空胴７内には相
互間隔を置いて保持された４つの金属プレート８が上下
に配置されている。これらの金属プレート８は上面と下
面にフェライト板９を張り付けるための支持体として働
く。すなわちサーキュレータの非相反な作用を行なうフ
ェライト材料内の温度勾配をできる限り小さく保つよう
にされている。フェライト材料を多数のフェライト板に
分割したことによって、”有効占積率″（フェライト板
の厚さの総計対総高さの割合）は、代表的な占積率０．
６〜１．０が使用される従来の小出力用の導波管サーキ
ュレータの場合よりも小さい。占積率と帯域幅とは互い
に比例的であるので、この高周波出力サーキュレータ用
で達成可能な帯域幅は一般に小信号サーキュレータより
も小さい。以下マ詳説す゛る手段は帯域幅を高める働き
をする。フェライト板内に発生した熱を排出するために
は金属プレート８は冷却液（二よって貫流される空間を
有している。好適なフェライト板（５００ＭＨｚｒ○、
Ｑ４ｄＢのきわめて小さな減衰量を特徴とする）は例え
ばヰπＭｓ　＝約１０００Ｇ　　の飽和磁化と半値幅△
Ｈ約２００ｅを有している。フェライト板９は金屑プレ
ート８上に接着された３角形のセグメントから構成され
ており、セグメント間には小さな間隙（約５０μｍ）が
存在している。

この導波管分岐サーキュレータの高さは動作周波数に関
して所定規格の寸法を持つ接続導波管４，５．６に対し
て例えばほぼ０．６対１の割合を持つが、ただし少なく
とも２０％減少せしめられている。サーキュレータのこ
の高さの減少によって、共振空胴７内に取付けられる、
フェライト板９を張った金属プレート８の数は規格高さ
の共振空胴の場合よりも少なくてよく、また少数のフェ
ライト板９が装荷された小容積の共振空胴７に対しては
適用すべき磁化エネルギーも小さくてよい。

適用すべき磁化エネルギーが小さければ小さい程、必要
な磁石系も小容積フ費用も低い。この理由から本サーキ
ュレータｔは永久磁石を用いるだけでも十分！あり永久
磁石が磁化エネルギーの主要部分を発生する。第２図か
ら判るように永久磁石は共振空胴７の上方と下方に配置
された２つの磁心１０．１１から成っており、その磁界
はヨーク１２を介して閉じられる。２つの磁心１０．１
１はそれぞれ電気的な巻線１３．１４によって取巻かれ
ている。巻線１３゜１４は第１に磁心１０，１１をサー
キュレータに組付けた後に該磁心１０．１１を磁化する
ために用いられる、それというのも磁化された後の磁心
を組付けることは磁力が大きいためにきわめて困難であ
るからである。また巻線１３゜１４は磁心１０，１１と
一緒に電磁石を構成しており、その磁界は巻線を流れる
電流に関連して制御可能である。電磁石は永久磁石から
生じる磁化エネルギーに付加的に小さな磁化エネルギー
分を発生するにすぎず、この磁化エネルギー分は電力の
変動に起因する、サーキュレータのストラグリングＡラ
メータの変化が補償されるように調節される。

最適なデータを得るため（＝はサーキュレータの設計時
に一方で伝送すべき高周波出力（電圧強度）、他方で減
衰が考慮されなければならない。共振器範囲における導
波管の高さの減少は電圧強度とは逆の関係にある、それ
というのも高さ単位当りの磁界の強さが増大するからで
あない。

負荷時のＱの減少にしたがってトランスミッション共振
器の損失、したがってまた共振の高まりが小さくなりζ
このことはまた電圧強度を高める。これらの性質が本発
明で利用されている、すなわち高さを減少せしめられた
サーキュレータは広幅変成を採用した場合に狭帯域用に
設計された、規格横断面を有するサーキュレー夕と等し
い出力を伝送することができる。

高さを減少せしめられたサーキュレータ分岐アーム１，
２．３から接続導波管４，５．６への移行部における横
断面段差と分岐アーム内に設けられた数個のリアクタン
ス素子と１多回路フィルタが形成され、この多回路フィ
ルタは接続導波管への導波管分岐のきわめて広帯域な整
合を行なう。導波管の広幅側の側面間に延びた誘導作用
をする支柱１５，１６．１７がリアクタンス素子として
きわめて好適であると示された。それというのもこれら
は容易に調節可能であり、かつきわめて高い磁界の強さ
に耐えるから！ある。誘導性の支柱の最適な配置（これ
によってきわめて高い帯域幅（２ＱｄＢ、約６％）と減
衰量〈○、ｌ　ｄＢが達成された）は第１図に示されて
いるように、横断面の段差からｌ□／λ約０．４６の距
離（−並べて配置された２つの支柱１５．１６と横断面
の段差から１１／λ約０．１１の距離に位置する支柱１
７から構成されている。

これらのデータが示すように、このサーキュレータの帯
域幅は公知の技術に対して係数１０上昇し、かつ０．２
〜０．４ｄＢの減衰量は０．１　ｄＢ（−低下せしめら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による導波管分岐サーキュレータの１実
施例の平面図、第２図は第１図の八−Ａ線に沿った断面
図である。 １．２．３・・・分岐アーム、４．５．６・・・接続導
波管、７・・・共振空胴、８・・金属プレート、９・・
・フェライト板、１０．１１・・磁心、１２・・・ヨー
ク、１３．１４・・・巻線、１５，１６．１７・・・支
柱

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、大きな高周波出力用に設計された導波管分岐サーキ
   ユレータであつて、共振空胴内部に相互間隔を置いて保
   持されていて、しかも冷却されるようになつている、フ
   ェライト板で被覆された多数の金属プレートが上下に配
   置されており、かつ共振空胴外部に磁石系が配置されて
   おり、該磁石系がフェライト板に対して垂直の方向の磁
   界を発生するようになつている形式のものにおいて、こ
   の導波管分岐サーキユレータの高さが磁界によつて貫通
   される範囲内において分岐アーム（１、２、３）と結合
   される、動作周波数用に設計された接続導波管（４、５
   、６）よりも少なくとも２０％減少せしめられており、
   かつこの高さを減少せしめられた導波管分岐サーキユレ
   ータから接続導波管（４、５、６）への移行部における
   横断面の段差が導波管内に配置された別のリアクタンス
   素子（１５、１６、１７）とともに多回路フィルタを形
   成していることを特徴とする、大きな高周波出力用の導
   波管分岐サーキユレータ。 ２、導波管分岐サーキユレータの高さが動作周波数用に
   設計された接続導波管（４、５、６）の高さの０．６倍
   に減少せしめられている、特許請求の範囲第１項記載の
   導波管分岐サーキユレータ。 ３、分岐アーム内のリアクタンス素子として誘導作用を
   持つ支柱（１５、１６、１７）が少なくとも１つ導波管
   の広幅側の側面間に延びている、特許請求の範囲第１項
   記載の導波管分岐サーキユレータ。 ４、磁界が永久磁石と電磁石とを有する磁石系（１０、
   １１、１３、１４）によつて生ぜしめられるようになつ
   ており、永久磁石が所要磁気エネルギーの大部分を発生
   するように構成されている、特許請求の範囲第１項記載
   の導波管分岐サーキユレータ。 ５、電磁石が制御可能であり、かつ導波管分岐サーキユ
   レータのストラグリングパラメータの、電力に関連した
   変動を補償するように構成されている、特許請求の範囲
   第４項記載の導波管分岐サーキユレータ。