JP5055872B2 - Magnetron - Google Patents
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Description
本発明は、高周波利用装置等に用いられるノイズの低減が図られたマグネトロンに関するものである。 The present invention relates to a magnetron with reduced noise used in a high frequency utilization device or the like.
従来のマグネトロンについて図面を用いて説明する。 A conventional magnetron will be described with reference to the drawings.
図10は、従来品におけるマグネトロンの電子が運動する作用空間部分を示した縦断面図である。このマグネトロンは、陽極筒体1の内側に複数の板状ベイン2(この図では2枚のみ見えている)が放射状に配置され、これら板状ベイン2は均圧リング9,10,11,12によって1枚おきに連結されている。均圧リング9,10,11,12を1枚おきに連結することにより、マグネトロンがπモードで安定して発振するようになる。そして、陽極筒体1の軸心に沿って、コイル状のフィラメント3と一対のエンドハット6,7および陰極支持棒8からなる陰極13が装備されている。このフィラメント3はトリウムを1〜2%含有するタングステンで形成され、表面を浸炭することによって仕事関数を下げ電子が放出しやすくなる工夫が施されている。さらに一対のエンドハット6,7は、フィラメント3の管軸方向両端部に電子が管軸方向に漏洩するのを抑制するために配置され、フィラメント3の端部3a,3bと固着されている。ここで、エンドハット6,7に固着されているフィラメント3の端部3a,3bは浸炭されていないため仕事関数が高く、ほとんど電子放出を行わず、実際に電子放出を行う電子放出部はフィラメント3における浸炭されておりエンドハット6,7に固着されていない軸方向自由長領域である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a working space portion in which electrons of a magnetron in a conventional product move. In this magnetron, a plurality of plate-like vanes 2 (only two are visible in this figure) are arranged radially inside the
このようなマグネトロンにおいて、従来、マグネトロンで発生したノイズを低減させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In such a magnetron, a technique for reducing noise generated in the magnetron has been conventionally proposed (for example, see Patent Document 1).
図11は、上記特許文献1で開示されたマグネトロンの陽極筒体内の一部分を示した縦断面図である。このマグネトロンは、図10の構成に加え、陰極13の両端部に金属製の円筒体4,5が配置されている。陰極13の入力側の円筒体4は入力側のエンドハット6に固着されており、陰極13の出力側の円筒体5は出力側のエンドハット7に固着されている。これらの円筒体4,5は、フィラメント3から放射された電子の広がりを抑制するものであり、マグネトロンがこれらの円筒体4,5を装備していることにより、30MHz〜200MHz帯のノイズを著しく低減することができる。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a part of the anode cylinder of the magnetron disclosed in
なお、図12は、本願発明者等が実測した、図10に示すこれらの円筒体4,5を全く設けていない従来品での1GHz以下のノイズレベルを示す波形図である。確かに、円筒体を全く設けていない従来品にあっては、ノイズが200MHz以下でとりわけ大きく、その点で特許文献1に記載されるように、30MHz〜200MHz帯のノイズの低減は
有意義であることが分かる。
一般にマグネトロンは、陰極の電子放出部から放出された電子が、陰極と陽極の間に加えられた静電界による力と、管軸方向に加えられた静磁界によるローレンツ力により、陰極の周りを旋回しながら周回している。そして、板状ベインと陽極筒体および均圧リングにより形成される複数個の共振器の固有振動により、電子はバンチングされ電子束を形成する。すると、この電子束の回転により板状ベインに誘導電流が流れ、共振し、マイクロ波エネルギーに変換される。 In general, a magnetron swirls around the cathode by the force generated by the electrostatic field applied between the cathode and the anode and the Lorentz force generated by the static magnetic field applied in the tube axis direction. I am circling around. The electrons are bunched by the natural vibration of the plurality of resonators formed by the plate-shaped vane, the anode cylinder, and the pressure equalizing ring to form an electron bundle. Then, an induced current flows through the plate-shaped vane by the rotation of the electron bundle, resonates, and is converted into microwave energy.
この電子束の形状は、マグネトロンに結合された負荷によって決定されるマイクロ波電界の強度に依存し、発振周波数に大きな影響を与える。さらには、マイクロ波電界の強度が強く、その影響を受け電子束が鋭い形状になると、押し込められた電子の相互作用により、ノイズのレベルは上がる。図13は、位相を変化させたときのノイズレベルを表示したものである。 The shape of the electron flux depends on the intensity of the microwave electric field determined by the load coupled to the magnetron, and has a great influence on the oscillation frequency. Furthermore, if the intensity of the microwave electric field is strong and the electron bundle becomes sharp due to the influence, the noise level increases due to the interaction of the pushed-in electrons. FIG. 13 shows the noise level when the phase is changed.
また、電源線を伝搬するノイズや空間に放射されるノイズは、電界や磁界に歪みが生じ直交電磁界が保てない作用空間の管軸方向端部において主に発生していると考えられている。 In addition, noise propagating through power lines and noise radiated into space are thought to be mainly generated at the end of the working space in the tube axis direction where the electric field and magnetic field are distorted and the orthogonal electromagnetic field cannot be maintained. Yes.
それらの事実に鑑み、特許文献1で開示された技術では、管軸方向端部において放出された電子が運動できないよう、円筒体を設けている。
In view of these facts, in the technique disclosed in
ところが、特許文献1に開示された技術では、30MHz〜200MHz帯のノイズは低減させることができたものの、従来のマグネトロンに付属しているコイルやコンデンサ等で構成されるノイズフィルター(図示せず)では抑制が困難な30MHz以下の帯域については着目されていなかった。また特許文献1に開示された技術をもとに本願発明者等が行った実験では、作用空間内に円筒体4,5を配置することにより、作用空間内の静電界分布が変化してしまい、位相による負荷安定度が著しく劣化する傾向にあった。また、マグネトロンの発振効率も低下する傾向にあった。さらに、上記の特許文献1に開示された技術では、各円筒体4,5はエンドハット6,7に固着されていたものの、エンドハット6,7とはそれぞれ別体品であることから、部品点数を増加させると共に、組立寸法の精度確保が困難になるという問題があった。
However, in the technique disclosed in
本発明は、前述した問題点を解決するべく、上記知見に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相による負荷安定度を劣化させることなく、1GHz以下の低い周波数帯におけるノイズを低減でき、かつ発振効率の低下を抑制でき、しかも、部品点数を増加することなく組立寸法の精度も確保することができるマグネトロンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned knowledge in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to reduce noise in a low frequency band of 1 GHz or less without deteriorating load stability due to phase. Another object of the present invention is to provide a magnetron capable of suppressing a decrease in oscillation efficiency and ensuring the accuracy of assembly dimensions without increasing the number of parts.
上記目的は下記構成により達成される。 The above object is achieved by the following configuration.
(1)本発明のマグネトロンは、複数枚の板状ベインが中心軸に向かって放射状に配設されてなる円筒状の陽極筒体と、前記陽極筒体の中心軸上に陰極支持棒によって配設されるフィラメントと、前記フィラメントを軸線方向に挟持する前記陰極支持棒上の位置に設けられた一対のエンドハットとを具備し、前記フィラメントの電子放出部の管軸方向寸法を対向して配置された板状ベインの管軸方向寸法より短く設定するとともに、前記フィラメントの電子放出部が管軸方向に偏倚して配置されていて、かつ前記電子放出部に相対す
る板状ベイン近傍における管軸方向磁界強度がほぼ均一に形成されていることを特徴とする。
(1) A magnetron according to the present invention includes a cylindrical anode cylinder in which a plurality of plate-shaped vanes are arranged radially toward the central axis, and a cathode support rod disposed on the central axis of the anode cylinder. a filament is set, includes a pair of end hats provided in a position on the cathode supporting rod to sandwich the filament in the axial direction, disposed opposite the tube axis direction dimension of the electron emission portion of said filament The tube axis in the vicinity of the plate-shaped vane is set to be shorter than the dimension of the plate-shaped vane in the tube axis direction, and the electron emission portion of the filament is biased in the tube axis direction and is opposed to the electron emission portion The directional magnetic field strength is substantially uniform.
(2)上記(1)に記載のマグネトロンにおいて、電子放出部に相対する板状ベイン近傍における前記管軸方向磁界強度の最大値を(Bmax)、最小値を(Bmin)とするとき、(Bmin)/(Bmax)の比が0.9〜1.0であることが好ましい。 (2) In the magnetron described in (1) above, when the maximum value of the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped vane facing the electron emission portion is (Bmax) and the minimum value is (Bmin), (Bmin ) / (Bmax) is preferably 0.9 to 1.0.
(3)上記(1)または(2)に記載のマグネトロンにおいて、前記管軸方向磁界強度を形成するため、前記陽極筒体の両側開口端部に配設されている一対のポールピースの形状を異ならしめていてもよい。 (3) In the magnetron according to the above (1) or (2), the shape of the pair of pole pieces disposed at both side opening ends of the anode cylinder is formed in order to form the tube axis direction magnetic field strength. It may be different.
(4)上記(3)に記載のマグネトロンにおいて、前記ポールピースの径小平坦部の中央に形成される貫通孔が、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方が大きく形成されていてもよい。 (4) In the magnetron described in (3) above, a through hole formed in the center of the small-diameter flat portion of the pole piece is formed larger on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction. May be.
(5)上記(3)に記載のマグネトロンにおいて、前記ポールピースの径小平坦部の径が、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方が大きく形成されていてもよい。 (5) In the magnetron according to the above (3), the diameter of the small flat portion of the pole piece may be formed larger on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction.
(6)上記(3)に記載のマグネトロンにおいて、前記ポールピースの管軸方向高さが、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方が高く形成されていてもよい。 (6) In the magnetron described in (3) above, the height of the pole piece in the tube axis direction may be higher on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction.
(7)上記(1)または(2)に記載のマグネトロンにおいて、前記ポールピースと前記板状ベインとの距離を、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方が大きく形成されていてもよい。 (7) In the magnetron according to the above (1) or (2), the distance between the pole piece and the plate-shaped vane is formed larger on the electron emission side of the cathode biased in the tube axis direction. It may be.
(8)高周波利用装置において、上記(1)から(7)のいずれかに記載のマグネトロンを具備することを特徴とする。 (8) The high-frequency utilization apparatus includes the magnetron described in any one of (1) to (7) above.
係る構成によれば、位相による負荷安定度を劣化させることなく、1GHz以下の低い周波数帯におけるノイズを低減でき、かつ発振効率の低下を抑制でき、しかも、部品点数を増加することなく組立寸法の精度も確保することができる。 According to such a configuration, noise in a low frequency band of 1 GHz or less can be reduced without deteriorating load stability due to phase, and a decrease in oscillation efficiency can be suppressed, and the assembly dimensions can be reduced without increasing the number of components. Accuracy can be secured.
上記(1)に記載のマグネトロンによれば、浸炭されたフィラメントが管軸方向に対し偏倚して配置されているため、陰極のフィラメントが板状ベインと対向しない部分からは電子放出されず、ノイズに起因する不要電子の放出が抑制される。さらに、マイクロ波電界強度は、共振器の管軸方向中央部すなわち板状ベインの管軸方向中央部がもっとも強いと考えられるが、電子放出分布を偏倚させているため、電子が放出される位置でのマイクロ波電界の強度は、偏倚させていない場合より弱められ、マイクロ波電界から電子が受ける影響は小さくなる。さらに、電子放出部に対向する板状ベイン近傍の管軸方向磁界強度をほぼ均一に形成することにより、静電界と静磁界の作用による電子のドリフト速度が、ほぼ一定に保たれ、電子束もほぼ均一に収束される。これらのことから、1GHz以下の低い周波数帯におけるノイズを低減でき、かつ発振効率の低下を抑制することができる。 According to the magnetron described in (1) above, since the carburized filaments are arranged to be deviated with respect to the tube axis direction, electrons are not emitted from the portion where the cathode filaments do not face the plate-shaped vane, and noise is generated. The emission of unwanted electrons due to the is suppressed. Furthermore, the microwave electric field strength is considered to be strongest at the tube axial center of the resonator, that is, the center of the plate-shaped vane in the tube axial direction. However, since the electron emission distribution is biased , the position where electrons are emitted The intensity of the microwave electric field at is weaker than when it is not biased , and the influence of electrons from the microwave electric field is reduced. Furthermore, by forming the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped vane facing the electron emitting portion almost uniformly, the electron drift velocity due to the action of the electrostatic field and the static magnetic field is kept almost constant, and the electron flux is also It converges almost uniformly. For these reasons, noise in a low frequency band of 1 GHz or less can be reduced, and a decrease in oscillation efficiency can be suppressed.
また、陰極の両端各々に円筒体を設ける従来のマグネトロンと異なり、電子放出部自体の配置を偏倚させるだけであるので、部品点数の増加を防ぐとともに、組立は従来と同様に行え、組立寸法の精度を十分に確保することができる。さらに、電子が運動できる作用空間寸法は従来と何ら変わりないため、位相による負荷安定度は劣化しない。 In addition, unlike conventional magnetrons in which a cylindrical body is provided at each end of the cathode, only the arrangement of the electron emission section itself is deviated , so that an increase in the number of parts can be prevented and assembly can be performed in the same manner as in the past. Sufficient accuracy can be secured. Further, since the working space dimension in which the electrons can move is not different from the conventional one, the load stability due to the phase does not deteriorate.
上記(2)に記載のマグネトロンによれば、電子放出部に相対する板状ベイン近傍にお
ける前記管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)との比(Bmax)/(Bmin)を0.9〜1.0の範囲に設定したことで、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。
According to the magnetron described in (2) above, the ratio (Bmax) / (Bmin) between the maximum value (Bmax) and the minimum value (Bmin) of the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped vane facing the electron emission portion. ) In the range of 0.9 to 1.0, it is possible to significantly reduce noise in a wide band while suppressing a decrease in the oscillation efficiency of the magnetron.
上記(3)に記載のマグネトロンによれば、陽極筒体の両側開口端部に配設されている一対のポールピースの形状を異ならしめることで、電子放出部に相対する板状ベイン近傍における管軸方向磁界強度を、ほぼ均一に形成することができ、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。 According to the magnetron described in the above (3), the tube in the vicinity of the plate-shaped vane facing the electron emission portion is made different by making the shapes of the pair of pole pieces arranged at the opening ends on both sides of the anode cylinder. The magnetic field strength in the axial direction can be formed almost uniformly, and noise in a wide band can be greatly reduced while suppressing a decrease in the oscillation efficiency of the magnetron.
上記(4)に記載のマグネトロンによれば、前記ポールピースの径小平坦部の中央に形成される貫通孔が、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方を大きく形成することにより、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。 According to the magnetron described in (4) above, the through hole formed in the center of the small-diameter flat portion of the pole piece is formed larger on the electron emission portion side of the cathode that is biased in the tube axis direction. As a result, it is possible to significantly reduce noise in a wide band while suppressing a decrease in the oscillation efficiency of the magnetron.
上記(5)に記載のマグネトロンによれば、前記ポールピースの径小平坦部の径が、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方を大きく形成することにより、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。 According to the magnetron described in the above (5), the diameter of the small flat portion of the pole piece is formed larger on the side of the electron emitting portion of the cathode that is biased in the tube axis direction, thereby oscillating the magnetron. Noise in a wide band can be greatly reduced while suppressing a decrease in efficiency.
上記(6)に記載のマグネトロンによれば、前記ポールピースの管軸方向高さについて、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方を高く形成することにより、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。 According to the magnetron described in (6) above, the height of the pole piece in the tube axis direction is formed higher on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction. The noise in the wide band can be greatly reduced while suppressing the decrease in the noise.
上記(7)に記載のマグネトロンによれば、前記ポールピースと前記板状ベインとの距離を、管軸方向に偏倚された前記陰極の電子放出部側の方を大きく形成することにより、電子放出部に対向する板状ベイン近傍における磁界強度を、ほぼ均一に形成することができ、マグネトロンの発振効率の低下を抑制しつつ、広帯域におけるノイズを大幅に低減することができる。 According to the magnetron described in (7) above, the distance between the pole piece and the plate-shaped vane is formed larger on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction. The magnetic field intensity in the vicinity of the plate-shaped vane facing the portion can be formed substantially uniformly, and noise in a wide band can be greatly reduced while suppressing a decrease in the oscillation efficiency of the magnetron.
上記(8)に記載の高周波利用装置によれば、1GHz以下の周波数帯におけるノイズの低ノイズ化が図れるので、コイルやコンデンサ等のノイズ対策部品が小容量のもので済み、その分、コストダウンが図れる。 According to the high-frequency utilization device described in (8) above, noise can be reduced in a frequency band of 1 GHz or less, so that noise countermeasure parts such as coils and capacitors need only have a small capacity, and the cost is reduced accordingly. Can be planned.
以下、本発明の好適な実施の形態に係るマグネトロンを図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a magnetron according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るマグネトロンの電子が運動する作用空間部分を示す縦方向の部分断面図である。なお、この図において図10と共通する構成には同一の符号を付けている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a vertical partial sectional view showing an action space portion in which electrons of a magnetron according to
図1において、本実施の形態のマグネトロンは、陰極支持棒8で支持された入力側エンドハット61と出力側エンドハット7の間にコイル状のフィラメント3が配置されている。特に、本実施の形態では、入力側のエンドハット61は図10における形状に対し径の太いボス部61aが作用空間内まで伸びており、径の細いボス部61bとフィラメント3の端部3aが固着されている。出力側のエンドハット7は従来と同形状であり、ボス部7aとフィラメント3の端部3bが固着されている。ここで、フィラメント3のエンドハット61およびエンドハット7に固着されていない、すなわち電子放出を行うことのできる
管軸方向自由長部の寸法は、管軸方向寸法Hを9.5mmに設定してある板状ベイン2の約75%に設定されるとともに、電子放出部を成す管軸方向自由長部Fの位置が出力側に偏倚して配置されている。さらに、出力側に配置されたポールピース14の、中央に形成された貫通孔の径14aはφ11.5mm、入力側に配置されたポールピース15の、中央に形成された貫通孔の径15aはφ9.0mmに設定されている。
1, in the magnetron of the present embodiment, a
このように電子放出部を、管軸方向に短小化し、かつ作用空間に対し管軸方向に偏倚させることで、直交電磁界が保てない作用空間の管軸方向端部における電子放出が片側で抑制される。これにより、主に電源線を伝搬するノイズや空間に放射されるノイズの原因となる作用空間の管軸方向端部での電子運動を最小限に抑制しつつ、総電子放出量を調整することにより、位相による負荷安定度を劣化させることなく、従来技術に示された円筒体を陰極の両側に設ける場合よりも、広帯域に亘るノイズの低減が図れる。さらに、ポールピースの中央に形成された貫通孔の径を、入力側と出力側で異ならしめることにより、電子が運動を行う作用空間における磁界強度がほぼ均一となり、また、円筒体を陰極の両側に設ける場合よりも部品点数が削減でき、かつ、組立寸法の精度を十分に確保することが可能となる。 In this way, by shortening the electron emitting portion in the tube axis direction and biasing it in the tube axis direction with respect to the working space, electron emission at the end portion in the tube axis direction of the working space where the orthogonal electromagnetic field cannot be maintained is on one side. It is suppressed. As a result, the amount of electron emission can be adjusted while minimizing the electron movement at the end of the working space in the tube axis direction, which mainly causes noise propagating through the power line and noise radiated into the space. Thus, noise over a wide band can be reduced as compared with the case where the cylindrical bodies shown in the prior art are provided on both sides of the cathode without degrading the load stability due to the phase. Furthermore, by making the diameter of the through-hole formed in the center of the pole piece different between the input side and the output side, the magnetic field strength in the working space where the electrons move is almost uniform, and the cylindrical body is placed on both sides of the cathode. Therefore, the number of parts can be reduced as compared with the case of providing the assembly dimension, and the accuracy of the assembly dimension can be sufficiently secured.
ここで、本願発明者等が実証のため行った、マイクロ波発振信号を測定した実験結果を示す。 Here, an experimental result of measuring a microwave oscillation signal performed by the inventors of the present application for verification is shown.
図2は、本実施の形態である、マグネトロンの電子放出部を成す管軸方向自由長部Fの寸法を板状ベイン2の管軸方向寸法Hの約75%に設定し、かつ、出力側に偏倚させ、さらに、出力側のポールピース中央貫通孔の径14aをφ11.5mm、入力側のポールピース中央貫通孔の径15aをφ9.0mmとした場合の1GHz以下のノイズレベルを示す波形図であり、図3は、電圧定在波比(VSWR)をVSWR≒1.5として位相を変化させたときの、各位相におけるノイズレベルを示す図である。図3において、横軸は測定に用いたスラグチューナの挿入位置を示している。実験に用いた導波管(図示せず)の管内波長は約140mmであるので、半波長の約70mmで同じ位置に戻る。図4は、このときの板状ベイン2近傍における磁界強度を示す図である。また、図5は電子放出部に対向する板状ベイン2近傍における管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)の比(Bmin)/(Bmax)と発振効率との関係を示す図である。
FIG. 2 shows that the dimension of the tube axis direction free length F constituting the electron emission portion of the magnetron, which is the present embodiment, is set to about 75% of the dimension H of the
図2から明らかなように、本実施の形態の場合、図12に示した円筒体を全く設けていない従来品と比較して、1GHz以下特に30MHz以下のノイズレベルが低減している。 As is apparent from FIG. 2, in the case of the present embodiment, the noise level of 1 GHz or less, particularly 30 MHz or less, is reduced as compared with the conventional product not provided with the cylindrical body shown in FIG.
また、図3から明らかなように、本実施の形態の場合、図13に示した円筒体を陰極の両端に全く設けていない従来品と比較して、位相によるノイズ変動が低く抑えられている。 Further, as is apparent from FIG. 3, in the case of the present embodiment, the noise fluctuation due to the phase is suppressed as compared with the conventional product in which the cylindrical body shown in FIG. 13 is not provided at both ends of the cathode. .
また、図4を見ると、図14に示した円筒体を全く設けていない従来品と比較して、管軸方向磁界強度の最小値を取る管軸方向位置が出力側に偏倚していることが分かる。図14より円筒体を全く設けていない従来品の電子放出部に対向する板状ベイン2近傍位置における管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)=0.200[T]、最小値(Bmin)=0.166[T]で比(Bmin)/(Bmax)=0.83となっているが、図4から明らかなように、本実施の形態の場合、電子放出部に対向する板状ベイン2近傍位置における管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)=0.173[T]、最小値(Bmin)=0.165[T]で比(Bmin)/(Bmax)=0.95となっており電子が運動する空間において、電界強度と磁界強度で決定される電子のドリフト速度がほぼ一定となり、1GHz以下のノイズレベルを抑制することが可能となる。
In addition, as shown in FIG. 4, the position in the tube axis direction that takes the minimum value of the magnetic field strength in the tube axis direction is biased toward the output side as compared with the conventional product that does not have the cylindrical body shown in FIG. I understand. As shown in FIG. 14, the maximum value (Bmax) = 0.200 [T] and the minimum value (Bmin) of the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped
また、図5から明らかなように、電子放出部に対向する板状ベイン2近傍位置における管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)の比(Bmin)/(Bmax)を0.9〜1.0とすることで、発振効率の低下を抑制することが可能となる。これは、電子放出部位置における磁界強度をほぼ一定とすることで、管軸方向で発振に寄与する運動空間が広がるためである。
Further, as is clear from FIG. 5, the ratio (Bmin) / (Bmax) of the maximum value (Bmax) and the minimum value (Bmin) of the magnetic field strength in the tube axis direction at the position in the vicinity of the plate-shaped
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係るマグネトロンの電子が運動する作用空間部分を示す縦方向の部分断面図である。なお、この図において図1と共通する構成には同一の符号を付けている。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a vertical partial sectional view showing an action space portion in which electrons of the magnetron according to the second embodiment of the present invention move. In this figure, the same reference numerals are assigned to components common to those in FIG.
図6において、本実施の形態のマグネトロンは、陰極支持棒8で支持された入力側エンドハット61と出力側エンドハット7の間にコイル状のフィラメント3が配置されている。特に、本実施の形態では、入力側のエンドハット61は図10における形状に対し径の太いボス部61aが作用空間内まで伸びており、径の細いボス部61bとフィラメント3の端部3aが固着されている。出力側のエンドハット7は従来と同形状であり、ボス部7aとフィラメント3の端部3bが固着されている。ここで、フィラメント3のエンドハット61およびエンドハット7に固着されていない、すなわち電子放出を行うことのできる管軸方向自由長部Fの寸法は、管軸方向寸法Hを9.5mmに設定してある板状ベイン2の約75%に設定されるとともに、電子放出部を成す管軸方向自由長部Fの位置が出力側に偏倚して配置されている。さらに、出力側に配置されたポールピース24の、径小平坦部の径24aはφ18.0mm、入力側に配置されたポールピース25の、径小平坦部の径25aはφ14.0mmに設定されている。
6, in the magnetron of the present embodiment, a
このように電子放出部を、管軸方向に短小化し、かつ作用空間に対し管軸方向に偏倚させることで、直交電磁界が保てない作用空間の管軸方向端部における電子放出が片側で抑制される。これにより、主にノイズの原因となる作用空間の管軸方向端部での電子運動を最小限に抑制しつつ、総電子放出量を調整することにより、位相による負荷安定度を劣化させることなく、従来技術に示された円筒体を陰極の両側に設ける場合よりも、広帯域に亘るノイズの低減が図れる。さらに、ポールピースの中央に形成された径小平坦部を、入力側と出力側で異ならしめることにより、電子が運動を行う作用空間における管軸方向磁界強度がほぼ均一となり、図7に示すように実施形態1と同様に、電子放出部に対向する板状ベイン2近傍位置における管軸方向磁界強度の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)の比(Bmin)/(Bmax)が0.95となり、円筒体を全く設けていない従来品と比較して、発振効率の低下を抑制しながら、1GHz以下のノイズレベルが低減し、位相によるノイズ変動が低く抑えられている。
In this way, by shortening the electron emitting portion in the tube axis direction and biasing it in the tube axis direction with respect to the working space, electron emission at the end portion in the tube axis direction of the working space where the orthogonal electromagnetic field cannot be maintained is on one side. It is suppressed. This minimizes electron motion at the tube axis direction end of the working space, which mainly causes noise, while adjusting the total electron emission amount without degrading the load stability due to phase. The noise over a wide band can be reduced as compared with the case where the cylindrical bodies shown in the prior art are provided on both sides of the cathode. Further, by making the small-diameter flat portion formed in the center of the pole piece different between the input side and the output side, the magnetic field strength in the tube axis direction in the working space in which electrons move is substantially uniform, as shown in FIG. As in the first embodiment, the ratio (Bmin) / (Bmax) of the maximum value (Bmax) and the minimum value (Bmin) of the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped
(実施の形態3)
図8は、本実施の形態3に係るマグネトロンの電子が運動する作用空間部分を示す縦方向の部分断面図である。なお、この図において図1と共通する構成には同一の符号をつけている。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a partial cross-sectional view in the vertical direction showing an action space where the electrons of the magnetron according to the third embodiment move. In this figure, the same reference numerals are assigned to components common to FIG.
図8において、本実施の形態のマグネトロンは、板状ベイン2と陰極23及びポールピース34,35の径小平坦部との位置関係は実施の形態1と同一であるが、陽極筒体1の管軸方向に沿って陽極筒体1の端部と板状ベイン2との距離を出力側の距離L1が入力側の距離L2より大きくなるように偏倚させている。
In FIG. 8, the magnetron of the present embodiment has the same positional relationship between the plate-shaped
このように構成することでも、実施の形態1及び2と同様に電子が運動を行う作用空間における管軸方向磁界強度がほぼ均一となり、電子放出部に対向する板状ベイン2近傍位
置における管軸方向磁界の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)の比(Bmin)/(Bmax)を0.9〜1.0にすることができる。
Even with this configuration, the tube axis direction magnetic field strength in the working space in which electrons move is substantially uniform as in the first and second embodiments, and the tube axis in the vicinity of the plate-shaped
(実施の形態4)
図9は、本実施の形態4に係るマグネトロンの電子が運動する作用空間部分を示す縦方向の部分断面図である。なお、この図において図1と共通する構成には同一の符号をつけている。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a partial cross-sectional view in the vertical direction showing an action space where the electrons of the magnetron according to the fourth embodiment move. In this figure, the same reference numerals are assigned to components common to FIG.
図9において、本実施の形態のマグネトロンは、板状ベイン2と陰極23との位置関係は実施の形態1と同一であるが、出力側のポールピース44と板状ベイン2との距離L3を入力側のポールピース45と板状ベイン2との距離L4より大きくなるように構成している。
In FIG. 9, the magnetron of the present embodiment has the same positional relationship between the plate-shaped
このように構成することでも、実施の形態1及び2,3と同様に電子が運動を行う作用空間における管軸方向磁界強度がほぼ均一となり、電子放出部に対向する板状ベイン近傍位置における管軸方向磁界の最大値(Bmax)と最小値(Bmin)の比(Bmin)/(Bmax)を0.9〜1.0にすることができる。 Even with this configuration, the tube axial direction magnetic field strength in the working space in which electrons move is substantially uniform as in the first, second, and third embodiments, and the tube in the vicinity of the plate-shaped vane facing the electron emitting portion is provided. The ratio (Bmin) / (Bmax) of the maximum value (Bmax) and the minimum value (Bmin) of the axial magnetic field can be set to 0.9 to 1.0.
本発明にかかるマグネトロンは、電子レンジやマイクロ波発生装置、及びその装置を用いた高周波利用装置等のマグネトロンを使用する用途への適用が可能である。 The magnetron according to the present invention can be applied to uses that use a magnetron, such as a microwave oven, a microwave generator, and a high-frequency utilization device using the device.
1 陽極筒体
2 板状ベイン
3 フィラメント
3a,3b フィラメントの端部
6,61 入力側のエンドハット
61a,61b ボス部
7 出力側のエンドハット
7a ボス部
8 陰極支持棒
13,23 陰極
14,15,24,25,34,35,44,45 ポールピース
14a,15a 中央に形成される貫通孔の径
24a,25a 径小平坦部の径
F 電子放出部を成す管軸方向自由長部
H 板状ベインの管軸方向の寸法
L1 出力側の陽極筒体の端部から板状ベインの距離
L2 入力側の陽極筒体の端部から板状ベインの距離
L3 出力側のポールピースから板状ベインの距離
L4 入力側のポールピースから板状ベインの距離
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記フィラメントの電子放出部の管軸方向寸法を対向して配置された前記板状ベインの管軸方向寸法より短く設定するとともに、前記フィラメントの前記電子放出部が管軸方向に偏倚して配置されていて、かつ前記電子放出部に相対する板状ベイン近傍における管軸方向磁界強度がほぼ均一に形成されていることを特徴とするマグネトロン。 A cylindrical anode cylinder in which a plurality of plate-shaped vanes are radially arranged toward the central axis, a filament disposed by a cathode support rod on the central axis of the anode cylinder, and the filament A pair of end hats provided at positions on the cathode support rod sandwiched in the axial direction;
The tube-axis direction dimension of the electron emission portion of the filament is set to be shorter than the tube-axis direction dimension of the plate-shaped vane disposed so as to face each other, and the electron emission portion of the filament is disposed offset in the tube axis direction. The magnetron is characterized in that the magnetic field strength in the tube axis direction in the vicinity of the plate-shaped vane opposite to the electron emission portion is substantially uniform.
グネトロン。 The distance between the pole piece and the plate-shaped vane is formed larger on the electron emission portion side of the cathode biased in the tube axis direction. Magnetron.
A high-frequency utilization apparatus comprising the magnetron according to any one of claims 1 to 7.
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