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JP7531418B2 - Electromagnetic wave amplifier and radar device equipped with electromagnetic wave amplifier - Google Patents
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JP7531418B2 - Electromagnetic wave amplifier and radar device equipped with electromagnetic wave amplifier - Google Patents

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Description

本開示技術は、電磁波となる高周波信号を増幅する電磁波増幅器に関する。 The disclosed technology relates to an electromagnetic wave amplifier that amplifies high-frequency signals that become electromagnetic waves.

従来、ギガヘルツ若しくはテラヘルツ領域の高周波信号、又は電磁波を増幅する装置には、ジャイロトロン、クライストロン、及び進行波菅(以下、「ジャイロトロン等」という)が用いられてきた。 Traditionally, gyrotrons, klystrons, and traveling wave tubes (hereinafter referred to as "gyrotrons, etc.") have been used in devices to amplify high-frequency signals or electromagnetic waves in the gigahertz or terahertz range.

従来技術においては、内部が真空状態の筒状の発振管を備え、低電力或いは小型で高出力のミリ波を発生可能なジャイロトロンが開示されている(例えば特許文献1)。当該ジャイロトロンの増幅動作を含めた従来技術による電磁波増幅動作が、真空中を流れる電子ビーム中の電子の所作によるものであるのに対し、本開示技術に係る電磁波増幅器の増幅動作は斬新な発想に基づいた三様に生成される3つの磁界の所作によるものであり、近い先行技術は存在しない。ここでは便宜上、ジャイロトロンに係る特許文献1を示す。 Prior art discloses a gyrotron that has a cylindrical oscillator tube with a vacuum inside and is capable of generating low-power or small-sized, high-output millimeter waves (for example, Patent Document 1). The electromagnetic wave amplification operation of prior art, including the amplification operation of the gyrotron, is based on the action of electrons in an electron beam flowing through a vacuum, whereas the amplification operation of the electromagnetic wave amplifier according to the disclosed technology is based on the action of three magnetic fields that are generated in three different ways based on a novel idea, and there is no similar prior art. For convenience, Patent Document 1 relating to the gyrotron is shown here.

特開2006-278285号公報JP 2006-278285 A

電磁波増幅器の内部に真空を保つ容器を備えるということは、電磁波増幅器の小型化及び低廉化を行う上での妨げとなってきた。例えば車載レーダ装置用の電磁波増幅器を設計する場合、内部に真空を保つ容器を備える必要がない構成の電磁波増幅器が望まれている。 Providing a container that maintains a vacuum inside an electromagnetic wave amplifier has been an obstacle to making electromagnetic wave amplifiers smaller and less expensive. For example, when designing an electromagnetic wave amplifier for an in-vehicle radar device, there is a demand for an electromagnetic wave amplifier that does not require a container that maintains a vacuum inside.

本開示技術は上記課題を解決し、従来のジャイロトロン等の信号増幅部において必須であった内部を真空に保つ容器を必要としない電磁波増幅器を提供することを目的とする。 The disclosed technology aims to solve the above problems and provide an electromagnetic wave amplifier that does not require a container to keep the inside vacuum, which was essential in the signal amplification section of conventional gyrotrons and other devices.

本開示技術に係る電磁波増幅器は、内側から順に、中央導体、管状導体、磁界発生部、を含み、中央導体は、軸状の形状を有し、管状導体の中央部に配置され、管状導体の軸の長手方向に電流を通電し、管状導体は、外周に配置される磁界発生部によって、軸の長手方向に磁界が印加され、管状導体の外側には、螺旋状に旋回する第1合成磁界が生成され、第1合成磁界の中を、順次極性が交替する交流の信号電流が管状導体を経路として進行し、第1合成磁界の中を、信号電流が発する回転方向に交互に交替する信号磁界が進行し、第1合成磁界と信号磁界とが合わさり、第2合成磁界が生成され、第2合成磁界が、管状導体の軸の長手方向に起電力を発生させ、信号電流を増大させるように作用する、というものである。 The electromagnetic wave amplifier of the disclosed technology includes, from the inside, a central conductor, a tubular conductor, and a magnetic field generating unit, wherein the central conductor has an axial shape and is arranged in the center of the tubular conductor and passes a current in the longitudinal direction of the axis of the tubular conductor , a magnetic field is applied to the tubular conductor in the longitudinal direction of the axis by the magnetic field generating unit arranged on the outer periphery, a first resultant magnetic field swirling in a spiral shape is generated outside the tubular conductor, an AC signal current whose polarity alternates sequentially proceeds through the tubular conductor as a path through the first resultant magnetic field, a signal magnetic field whose polarity alternates alternately in the rotational direction emitted by the signal current proceeds through the first resultant magnetic field, the first resultant magnetic field and the signal magnetic field are combined to generate a second resultant magnetic field, and the second resultant magnetic field generates an electromotive force in the longitudinal direction of the axis of the tubular conductor, acting to increase the signal current.

本開示技術に係る電磁波増幅器は上記構成を備えるため、内部を真空に保つ容器を必要とせずに電磁波となる高周波信号を増幅することができる。 The electromagnetic wave amplifier according to the disclosed technology has the above configuration, and is therefore capable of amplifying high-frequency signals that become electromagnetic waves without requiring a container that maintains a vacuum inside.

図1は、従来のジャイロトロンの仕組みを示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the mechanism of a conventional gyrotron. 図2は、従来のジャイロトロンの導波管を伝搬する信号電流と磁界とを示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a signal current and a magnetic field propagating through a waveguide of a conventional gyrotron. 図3は、従来のジャイロトロンの信号増幅部の合成磁界を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a composite magnetic field in a signal amplifier of a conventional gyrotron. 図4は、実施の形態1に係る電磁波増幅器の概略構成と動作原理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration and an operation principle of the electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図5は、永久磁石式の電磁波増幅器の構成を補足する説明図である。FIG. 5 is a diagram supplementing the configuration of the permanent magnet type electromagnetic wave amplifier. 図6は、複数磁石式の電磁波増幅器の構成を補足する説明図である。FIG. 6 is a diagram supplementing the configuration of a multiple magnet type electromagnetic wave amplifier. 図7は、電磁石式の電磁波増幅器の構成を補足する説明図である。FIG. 7 is a diagram supplementing the configuration of the electromagnet type electromagnetic wave amplifier. 図8は、実施の形態1に係る電磁波増幅器に同軸ケーブルを接続した構成例その1を示した説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a first example of a configuration in which a coaxial cable is connected to the electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図9は、実施の形態1に係る電磁波増幅器に同軸ケーブルを接続した構成例その2を示した説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a second configuration example in which a coaxial cable is connected to the electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図10は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器のベーシックな構成を示した概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a basic configuration of an electromagnet-type electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図11は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器の変形例その1を示した概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a first modified example of the electromagnet type electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図12は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器の変形例その2を示した概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a second modified example of the electromagnet type electromagnetic wave amplifier according to the first embodiment. 図13は、実施の形態2に係る電磁波増幅器の構成例その1を示した説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a first example of the configuration of the electromagnetic wave amplifier according to the second embodiment. 図14は、実施の形態2に係る電磁波増幅器の構成例その2を示した説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a second configuration example of the electromagnetic wave amplifier according to the second embodiment. 図15は、実施の形態3に係る電磁波増幅器の構成例を示した説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a configuration example of an electromagnetic wave amplifier according to the third embodiment. 図16は、実施の形態3に係る電磁波増幅器に同軸ケーブルを接続した構成例を示した説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a configuration example in which a coaxial cable is connected to an electromagnetic wave amplifier according to the third embodiment. 図17は、実施の形態4に係る微細構造の電磁波増幅器の構成例を示した説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a configuration example of a microstructure electromagnetic wave amplifier according to the fourth embodiment. 図18は、実施の形態4に係る増幅用導波管の構成を示した構成図である。FIG. 18 is a diagram showing the configuration of an amplification waveguide according to the fourth embodiment. 図19は、実施の形態4に係る増幅用導波管の変形例を示した構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram showing a modified example of the amplification waveguide according to the fourth embodiment. 図20は、微細構造の増幅用導波管を複数使用する電磁波増幅器の概略図である。FIG. 20 is a schematic diagram of an electromagnetic wave amplifier using multiple microstructured amplification waveguides. 図21は、複数の微細構造の増幅用導波管の接続方法を例示した説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating a method for connecting a plurality of amplification waveguides having a microstructure.

本開示技術に係る電磁波増幅器100は、以下の実施の形態ごとに分けた説明により明らかにされる。なお、実施の形態の説明の前に設けた以下記載により、従来のジャイロトロンの動作について簡単に説明がなされ、従来技術に係るジャイロトロンと本開示技術に係る電磁波増幅器100との差異が明らかにされる。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology will be explained below by dividing it into the following embodiments. The following description provided before the explanation of the embodiments provides a brief explanation of the operation of a conventional gyrotron, and makes clear the differences between the gyrotron according to the conventional technology and the electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology.

従来技術の説明.
一般的にみられるジャイロトロン等の動作原理の説明は、例えば特許文献1の段落0009~0011、及び0028に記載されるように、空洞部の中央には電子ビームがあることが前提である。その空洞部の電子ビームが集群(以下、「バンチング」)し、信号電流との「相互作用」が発生して、信号電流を増幅する、といったあいまいなものが多い。
本開示技術は、この中央の電子ビームがなす「相互作用」を改めて考え直し、電子ビームはその周囲に磁界を生成する電流の経路である、という従来技術とは全く異なる斬新な観点から発想されたものである。この斬新な発想によれば、後述するように、中央に流す電流が生成する磁界を含めた3つの磁界の挙動によって、信号電流が増幅される様子を説明でき、信号電流に加わる起電力の存在と、エネルギが中央の電流から信号電流に伝わる様子も説明できる。
Description of the Prior Art
A typical explanation of the operating principle of a gyrotron or the like is premised on the presence of an electron beam in the center of the cavity, as described in, for example, paragraphs 0009-0011 and 0028 of Patent Document 1. Most explanations are vague, such as saying that the electron beam in the cavity bunches (hereinafter, "bunching"), and an "interaction" occurs with the signal current, amplifying the signal current.
The disclosed technology is based on a novel perspective that is completely different from conventional technology, in that the electron beam is a path for a current that generates a magnetic field around it, by reconsidering the "interaction" of the central electron beam. This novel concept, as described below, makes it possible to explain how the signal current is amplified by the behavior of three magnetic fields, including the magnetic field generated by the current flowing in the center, and also to explain the existence of an electromotive force added to the signal current and how energy is transferred from the central current to the signal current.

図1は、従来のジャイロトロンの仕組みを本開示技術の考え方による磁界を生成する電流(電子ビームの流れとは逆方向)に着目して示した説明図であり、信号増幅部の磁界の様子を示している。図2は、従来のジャイロトロンの導波管を伝搬する信号電流と磁界とを示した説明図である。図3は、従来のジャイロトロンの信号増幅部の合成磁界を示した説明図である。なお従来技術と本開示技術とを区別するため、従来技術の説明における構成要素の符号は、数字の後ろに従来技術のジャイロトロンであることを示すアルファベットのGを付加する。 Figure 1 is an explanatory diagram showing the mechanism of a conventional gyrotron, focusing on the current (opposite the flow of the electron beam) that generates a magnetic field based on the concept of the disclosed technology, and shows the state of the magnetic field in the signal amplifier section. Figure 2 is an explanatory diagram showing the signal current and magnetic field propagating through the waveguide of a conventional gyrotron. Figure 3 is an explanatory diagram showing the composite magnetic field in the signal amplifier section of a conventional gyrotron. Note that in order to distinguish the conventional technology from the disclosed technology, the reference numbers for the components in the explanation of the conventional technology have the letter G added after the number to indicate that it is a conventional technology gyrotron.

図1が示すように従来のジャイロトロンは、信号電流が流れる管状の管状導体110Gと、管状導体110Gの外周に軸方向の磁界を加える周囲磁石と、を備える。従来のジャイロトロン(発振管ともいう)は、内部は真空に保たれる。発振管の内部は、電子銃部分(図示しない)と、キャビティ部分(信号増幅部)と、コレクタ部分(図示しない)と、から構成される。電子銃は、フィラメント等により陰極を加熱するように構成され、熱電子を放出する。放出された熱電子は、陽極と陰極との間の電界により陽極方向へ加速する。加速した熱電子は、外周の周囲磁石が発生する磁界により、収束された電子ビームとなってキャビティ部の中央を流れる。 As shown in FIG. 1, a conventional gyrotron includes a tubular conductor 110G through which a signal current flows, and a surrounding magnet that applies an axial magnetic field to the outer circumference of the tubular conductor 110G. A conventional gyrotron (also called an oscillator tube) is maintained in a vacuum inside. The inside of the oscillator tube is composed of an electron gun portion (not shown), a cavity portion (signal amplifier portion), and a collector portion (not shown). The electron gun is configured to heat the cathode with a filament or the like, and emits thermoelectrons. The emitted thermoelectrons are accelerated toward the anode by the electric field between the anode and the cathode. The accelerated thermoelectrons are focused into an electron beam by the magnetic field generated by the outer circumference surrounding magnet, and flow through the center of the cavity portion.

図2が示すようにジャイロトロンの管状導体110Gは、信号電流を伝搬させる導波管とも解釈できる。 As shown in Figure 2, the tubular conductor 110G of the gyrotron can also be interpreted as a waveguide that propagates the signal current.

図3が示すように、管状導体110Gに信号電流が流れていないときは、周囲磁石が生成する軸方向磁界と電子ビームが生成する回転方向磁界とによって、螺旋状に旋回する合成磁界その1が生成される。この生成された合成磁界その1は、管状導体110Gに流れる信号電流を増幅させる。 As shown in FIG. 3, when no signal current flows through the tubular conductor 110G, a spirally rotating composite magnetic field No. 1 is generated by the axial magnetic field generated by the surrounding magnet and the rotational magnetic field generated by the electron beam. This generated composite magnetic field No. 1 amplifies the signal current flowing through the tubular conductor 110G.

信号電流が増幅される原理は、以下の説明により明らかにされる。前述のとおり螺旋状に旋回する合成磁界その1が生成されるが、この螺旋状の合成磁界その1の中を、順次極性が交替する交流の信号電流が進行する。すなわち、螺旋状の合成磁界その1の中を、信号電流が発する回転方向が交互に交替する信号磁界が進行する。 The principle by which the signal current is amplified will be explained below. As mentioned above, a spirally rotating composite magnetic field No. 1 is generated, and an AC signal current with sequentially alternating polarity travels through this spiral composite magnetic field No. 1. In other words, a signal magnetic field in which the direction of rotation emitted by the signal current alternates travels through the spiral composite magnetic field No. 1.

軸方向磁界と回転方向磁界とに、さらにこの信号磁界とが加わることにより、図1で示すように螺旋状の合成磁界その1は、管状導体110Gの内側表面部を中心とした波状に起伏する合成磁界その2へと合成される。ここで合成磁界その2は、進行する交流の信号電流に同期している。信号電流の極性が交替するタイミングにおいて合成磁界その2は、管状導体110Gを貫く。このタイミングにおける合成磁界その2は、管状導体110Gの表面に対して法線方向の磁界成分があり、信号電流が管状導体110Gに流れるときの実質的な導体に対して直交する磁界となる。 By adding this signal magnetic field to the axial magnetic field and the rotational magnetic field, as shown in FIG. 1, the spiral composite magnetic field #1 is combined into a wavy composite magnetic field #2 centered on the inner surface of the tubular conductor 110G. Here, the composite magnetic field #2 is synchronized with the progressing AC signal current. At the timing when the polarity of the signal current changes, the composite magnetic field #2 penetrates the tubular conductor 110G. At this timing, the composite magnetic field #2 has a magnetic field component normal to the surface of the tubular conductor 110G, and becomes a magnetic field perpendicular to the actual conductor when the signal current flows through the tubular conductor 110G.

一般に、管状導体110Gに高周波の信号電流が流れるときは、表皮効果によって管状導体110Gの内側表面部に集中する。すなわち信号電流の実質的な流通経路は、管状導体110Gの内側表面部である。この理由により、管状導体110Gの内側表面部を中心とした波状に起伏する合成磁界その2に着目することが、重要となる。 In general, when a high-frequency signal current flows through the tubular conductor 110G, it is concentrated on the inner surface of the tubular conductor 110G due to the skin effect. In other words, the actual flow path of the signal current is the inner surface of the tubular conductor 110G. For this reason, it is important to pay attention to the second composite magnetic field that undulates in a wave-like manner centered on the inner surface of the tubular conductor 110G.

合成磁界その1は螺旋状に旋回しているため、合成磁界その2が管状導体110Gの表面を貫く部位は、信号電流の進行に伴ってその進行方向を横切って移動する。別の言い方をすれば、合成磁界その2が管状導体110Gの表面に対して法線方向となる部位は、管状導体110Gの周方向に回転する。つまり、信号電流の進行方向(導線の配策方向)と、合成磁力その2の法線方向成分(磁界の印加方向)と、合成磁力その2の法線方向部が動く方向(印加磁界の移動方向)と、の3者は、フレミングの法則のように互いに直交する。 Since the composite magnetic field #1 rotates in a spiral shape, the portion where the composite magnetic field #2 penetrates the surface of the tubular conductor 110G moves across the direction of the signal current as it travels. In other words, the portion where the composite magnetic field #2 is normal to the surface of the tubular conductor 110G rotates in the circumferential direction of the tubular conductor 110G. In other words, the direction of the signal current (the direction in which the conductor is arranged), the normal component of the composite magnetic force #2 (the direction in which the magnetic field is applied), and the direction in which the normal portion of the composite magnetic force #2 moves (the direction in which the applied magnetic field moves) are all perpendicular to each other, as per Fleming's rule.

合成磁界その2の管状導体110Gの表面を貫く部位(法線方向成分がある部位)が管状導体110Gの周方向に回転すると、管状導体110Gの軸方向に起電力が発生する。発生した起電力は、管状導体110Gを流れる信号電流を増大させるように作用する(信号電流に加算される)。この現象は、管状導体110Gを導波管ととらえ、交流信号が軸方向に流れる磁界と周方向に回転する磁界とを印加した導波管の中を進行することによって増幅される増幅効果、といえる。 When the portion of the composite magnetic field #2 that penetrates the surface of the tubular conductor 110G (the portion with a normal component) rotates in the circumferential direction of the tubular conductor 110G, an electromotive force is generated in the axial direction of the tubular conductor 110G. The generated electromotive force acts to increase the signal current flowing through the tubular conductor 110G (is added to the signal current). This phenomenon can be said to be an amplification effect in which the AC signal is amplified by traveling through a waveguide to which the tubular conductor 110G is treated as a waveguide and a magnetic field that flows axially and a magnetic field that rotates circumferentially is applied.

合成磁界その2の管状導体110Gの表面を貫く部位が管状導体110Gの周方向に回転して信号電流にエネルギを与えるときは、回転方向の磁界のエネルギが使用される。この回転方向の磁界は、中央の電子ビームが発生する。信号電流にエネルギを与える代償は、電子ビームの中の電子の速度が遅くなることである。つまり信号電流は、電子ビームを形成する電子の運動エネルギを受け取って増幅される。 When the part of the composite magnetic field #2 that penetrates the surface of the tubular conductor 110G rotates in the circumferential direction of the tubular conductor 110G to provide energy to the signal current, the energy of the magnetic field in the rotating direction is used. This magnetic field in the rotating direction is generated by the central electron beam. The price of providing energy to the signal current is that the speed of the electrons in the electron beam slows down. In other words, the signal current is amplified by receiving the kinetic energy of the electrons that form the electron beam.

電子ビームの中で一部の電子が減速すると、減速した電子が集まり電子ビームの中に電子密度が異なる斑が発生する。従来技術に係るジャイロトロン等おいて、電子ビームの中での一部の電子の集りは、集群、バンチ、又はbunchと呼ばれる。 When some of the electrons in an electron beam slow down, the slowed-down electrons gather together and create spots of different electron densities in the electron beam. In conventional gyrotrons and the like, the collection of some of the electrons in an electron beam is called a bunch.

まとめると従来技術に係るジャイロトロンの信号増幅部は、本開示技術の考え方によれば、中央に流した電子ビーム中の電子のエネルギを利用して信号電流を増幅するという原理に基づく。この電子ビームを得るために、ジャイロトロンには電子を発生する電子銃のフィラメントを加熱する電源と、発生した電子を加速する高圧電源と、電子の流れをビームに絞るための磁界発生部120Gと、内部を真空に保つ容器と、が必要であった。 In summary, according to the concept of the disclosed technology, the signal amplifier section of a gyrotron according to the prior art is based on the principle of amplifying a signal current by utilizing the energy of electrons in an electron beam flowing through the center. To obtain this electron beam, the gyrotron required a power supply to heat the filament of the electron gun that generates the electrons, a high-voltage power supply to accelerate the generated electrons, a magnetic field generating section 120G to narrow the flow of electrons into a beam, and a container that maintains a vacuum inside.

従来技術に係るジャイロトロンは、電子ビーム中の電子のエネルギのすべてを利用できていない。電子ビーム中の電子のうちで信号電流の増幅に寄与していないものは、コレクタ部に衝突してそのエネルギが消失する。理想的には電子ビームのエネルギをすべて利用したいが、実際にはいくらかの電子のエネルギを無駄にしており、増幅器としての電源効率が高いとは言い難かった。 Conventional gyrotrons are unable to utilize all of the energy of the electrons in the electron beam. Electrons in the electron beam that do not contribute to the amplification of the signal current collide with the collector and lose their energy. Ideally, all of the energy of the electron beam would be utilized, but in reality, some of the electron energy is wasted, and it is difficult to say that the power supply efficiency as an amplifier is high.

従来技術に係るジャイロトロンは、信号電流を増幅する信号増幅部(キャビティ部)のほか、信号電流を発生するマグネトロン部、余剰となったエネルギを廃棄するコレクタ等を備える。前記した電子銃は、マグネトロン部に含まれる。本開示技術は信号電流の増幅に係る技術であるため、マグネトロン部及びコレクタ部等の説明については省略する。 The gyrotron according to the prior art includes a signal amplifier section (cavity section) that amplifies the signal current, a magnetron section that generates the signal current, a collector that discards excess energy, etc. The electron gun described above is included in the magnetron section. Since the technology disclosed here is a technology related to the amplification of the signal current, a description of the magnetron section and collector section, etc. will be omitted.

実施の形態1.
本開示技術に係る電磁波増幅器100は上記のように斬新な発想に基づいたものであり、近い先行技術は存在しない。また、本開示技術は、真空管を半導体に置き換えた固体電磁波増幅器とも異なる。
図4は、実施の形態1に係る電磁波増幅器100の概略構成と動作原理を示す説明図である。また図5から図7は、実施の形態1に係る電磁波増幅器100の構成の変形例を示す説明図である。図5は、永久磁石式の電磁波増幅器100の構成を補足する説明図である。図6は、複数磁石式の電磁波増幅器100の構成を補足する説明図である。図7は、電磁石式の電磁波増幅器100の構成を補足する説明図である。
Embodiment 1.
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology is based on a novel idea as described above, and there is no similar prior art. The disclosed technology is also different from solid-state electromagnetic wave amplifiers that replace vacuum tubes with semiconductors.
Fig. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration and an operating principle of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figs. 5 to 7 are explanatory diagrams showing modified examples of the configuration of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Fig. 5 is an explanatory diagram supplementing the configuration of the permanent magnet type electromagnetic wave amplifier 100. Fig. 6 is an explanatory diagram supplementing the configuration of the multiple magnet type electromagnetic wave amplifier 100. Fig. 7 is an explanatory diagram supplementing the configuration of the electromagnet type electromagnetic wave amplifier 100.

図5に示されているように実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、信号電流を流すための管状導体110と、管状導体110の外周に配置された永久磁石からなる磁界発生部120と、管状導体110の中央部に配置されている中央導体130と、を備える。 As shown in FIG. 5, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment includes a tubular conductor 110 for passing a signal current, a magnetic field generating unit 120 consisting of a permanent magnet arranged on the outer periphery of the tubular conductor 110, and a central conductor 130 arranged in the center of the tubular conductor 110.

管状導体110は、外周に配置された磁界発生部120によって軸方向の磁界が印加される。中央導体130は、増幅用電力を供給する増幅用電源140が接続されている。増幅用電源140によって通電された中央導体130は、管状導体110の軸を中心にして回転する回転方向磁界を発生する。中央導体130の入力側端部と出力側端部とには、それぞれフィルタ用コイル150が直列に接続されている。フィルタ用コイル150は、高周波の交流電流が増幅用電源140へ漏洩しないようにする目的で設ける。図5が示すように電磁波増幅器100へは、管状導体110に設けられた信号導入部111と入力端子112とを介して、信号電流が導かれている。磁界発生部120は、棒状の磁石を組み合わせて構成してもよい。管状導体110の出力側は、増幅信号を取り出す線が接続されている。入力端子112と同じ構造を備えるものが、出力端子115として設けられ、増幅信号を取り出す線がここにも接続されている。 The tubular conductor 110 is applied with an axial magnetic field by the magnetic field generating unit 120 arranged on the outer periphery. The central conductor 130 is connected to the amplification power supply 140 that supplies amplification power. The central conductor 130, energized by the amplification power supply 140, generates a rotational magnetic field that rotates around the axis of the tubular conductor 110. Filter coils 150 are connected in series to the input side end and the output side end of the central conductor 130. The filter coils 150 are provided for the purpose of preventing high-frequency AC current from leaking to the amplification power supply 140. As shown in FIG. 5, a signal current is introduced to the electromagnetic wave amplifier 100 through a signal introduction section 111 and an input terminal 112 provided on the tubular conductor 110. The magnetic field generating unit 120 may be configured by combining rod-shaped magnets. A wire for extracting an amplified signal is connected to the output side of the tubular conductor 110. An output terminal 115 has the same structure as the input terminal 112, and a line for extracting the amplified signal is also connected here.

実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、従来のジャイロトロンが電子ビームにして通電していた増幅用の電流の代わりに、中央に中央導体130を設けて電流を通電するように構成したものである(図5参照)。実施の形態1に係る電磁波増幅器100はこの構成を備えるため、フィラメントも、フィラメント加熱用の電源も、電子を加速する高電圧電源も、電子をビームに絞るための強力な磁界を発生させる機構も、すべて不要となる。
なお、中央に中央導体130を設けて電流を流す構成は、従来技術が動作のよりどころとする「電子ビーム中の電子と信号電流との相互作用」を改めた観点から発想されたもので、中央に電子ビームがあることを前提とする従来技術からは発想できない斬新な構成である。
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment is configured to pass a current through a central conductor 130 provided in the center, instead of the current for amplification that conventional gyrotrons pass as an electron beam (see FIG. 5). Because the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment has this configuration, it does not require a filament, a power source for heating the filament, a high-voltage power source for accelerating electrons, or a mechanism for generating a strong magnetic field for constricting the electrons into a beam.
The configuration of providing a central conductor 130 in the center to pass current through was conceived from a different perspective of the "interaction between the electrons in the electron beam and the signal current" on which the conventional technology relies for its operation, and is a novel configuration that could not be conceived of from the conventional technology that assumes the existence of an electron beam in the center.

中央導体130は、銅のように抵抗値が低い金属を用いれば容易に大電流を流すことができる。本開示技術に係る電磁波増幅器100は、高価な高電圧電源に代替して廉価な低電圧電源を使用するため、コストの削減が図れる。中央導体130を流れる自由電子の挙動は、従来技術に係るジャイロトロンの電子ビームの中の電子の挙動と同じであり、従来技術と同様に信号電流を増幅するように作用する。 The central conductor 130 can easily pass a large current if a metal with low resistance, such as copper, is used. The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology uses an inexpensive low-voltage power supply instead of an expensive high-voltage power supply, thereby reducing costs. The behavior of the free electrons flowing through the central conductor 130 is the same as the behavior of electrons in the electron beam of a gyrotron according to the conventional technology, and acts to amplify the signal current in the same way as the conventional technology.

本開示技術に係る電磁波増幅器100は出力窓の付いた真空容器を使用する必要がないため、簡素な構造で信号電流を増幅する電磁波増幅器100を実現することができる。電磁波増幅器100はフィラメント加熱用の電力も高電圧を印加する電力も必要がないため、省電力化を図ることもできる。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology does not require the use of a vacuum vessel with an output window, so that an electromagnetic wave amplifier 100 that amplifies a signal current can be realized with a simple structure. The electromagnetic wave amplifier 100 does not require power for heating a filament or power for applying a high voltage, so that power saving can also be achieved.

従来技術に係るジャイロトロンにおいて管状導体110Gと電子ビームとを真空空間によって絶縁していたように、電磁波増幅器100においても管状導体110と中央導体130とを絶縁する必要がある。管状導体110と中央導体130との絶縁は、気体を含む絶縁体又は誘電体を使用してもよい。この絶縁は、例えば発泡樹脂のように絶縁体に気泡を封入した構成としてもよい。またこの絶縁には、中央導体130を支える部材に樹脂製などの絶縁体の部品を使ってもよい。 Just as the tubular conductor 110G and the electron beam are insulated by a vacuum space in the prior art gyrotron, the electromagnetic wave amplifier 100 also needs to insulate the tubular conductor 110 and the central conductor 130. The insulation between the tubular conductor 110 and the central conductor 130 may be achieved using an insulator or dielectric material containing gas. This insulation may be achieved by sealing air bubbles in an insulator, such as foamed resin. For this insulation, an insulating part such as a resin may be used as the member supporting the central conductor 130.

従来技術に係るジャイロトロンにおいて生じていた電子の集群は、電磁波増幅器100の中央導体130にも生じる。実施の形態1に係る電磁波増幅器100が備えるフィルタ用コイル150はこれに対応したものであり、中央導体130において重畳された高周波の電流が増幅用電源140へ漏洩しないためのものである。フィルタ用コイル150は、高周波電流を漏洩しなければフェライトビーズ等の貫通型の磁性部品を用いてもよい。詳しくは後述により明らかにされるが、さらに高い周波数の信号電流を増幅する構成においては、接続する導線自身が有する磁気特性により漏洩を防止できるため、フィルタ用コイル150を備えなくてもよい場合がある。 The clustering of electrons that occurs in the gyrotron according to the prior art also occurs in the central conductor 130 of the electromagnetic wave amplifier 100. The filter coil 150 provided in the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment corresponds to this, and is provided to prevent the high-frequency current superimposed in the central conductor 130 from leaking to the amplification power supply 140. The filter coil 150 may be a through-type magnetic component such as a ferrite bead, as long as it does not leak high-frequency current. As will be explained in more detail later, in a configuration that amplifies a signal current of even higher frequency, leakage can be prevented by the magnetic properties of the connecting conductor itself, so that the filter coil 150 may not be provided.

中央導体130を流れる電子が減速すると、抵抗値が小さく本来はわずかしかない中央導体130の電圧降下が大きくなる。中央導体130で生じた電圧降下の増加分と通電する電流との積は、中央導体130へ投入した電力に相当する。中央導体130へ投入された電力は、上記のように磁界を介在して信号電流の増幅に費やされる。 When the electrons flowing through the central conductor 130 slow down, the voltage drop in the central conductor 130, which has a small resistance and is actually small, increases. The product of the increase in voltage drop in the central conductor 130 and the current passing through it corresponds to the power input to the central conductor 130. The power input to the central conductor 130 is used to amplify the signal current through the magnetic field as described above.

図8は、実施の形態1に係る電磁波増幅器100に同軸ケーブル160を接続した構成例その1を示した説明図である。図9は、実施の形態1に係る電磁波増幅器100に同軸ケーブル160を接続した構成例その2を示した説明図である。 Figure 8 is an explanatory diagram showing a first configuration example in which a coaxial cable 160 is connected to the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figure 9 is an explanatory diagram showing a second configuration example in which a coaxial cable 160 is connected to the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment.

図8が示す構成例は、同軸ケーブル160と、内側導体171と外側導体172とからなる同軸管170と、を含む。図8における外側導体172の右側端は、直径が次第に増大する円錐状とし、管状導体110と接続できるようにする。この円錐状の部分は、接続部174と呼ぶ。図8における内側導体171の右側端は、入力端子112を備える。
図8が示すように実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、高周波の電流を流通する同軸ケーブル160と入力端子112とを接続し、同軸管170の内側導体171をパイプ状にしてその中に中央導体130を配置する構成としてもよい。
The configuration example shown in Fig. 8 includes a coaxial cable 160 and a coaxial tube 170 consisting of an inner conductor 171 and an outer conductor 172. The right end of the outer conductor 172 in Fig. 8 is conical with a gradually increasing diameter so as to be connectable with the tubular conductor 110. This conical portion is called a connection portion 174. The right end of the inner conductor 171 in Fig. 8 is provided with an input terminal 112.
As shown in FIG. 8, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment may be configured such that a coaxial cable 160 carrying a high-frequency current is connected to an input terminal 112, and the inner conductor 171 of a coaxial tube 170 is shaped like a pipe, with a central conductor 130 disposed therein.

同軸ケーブル160を使って信号電流を電磁波増幅器100へ導くときは、同軸ケーブル160が接続される同軸管170の部位のインピーダンスを、同軸ケーブル160のインピーダンスと同等にするこが望ましい。よって同軸管170の当該部位は、インピーダンスが同等になる形状を採用する。汎用同軸ケーブルのインピーダンスは75[Ω]又は50[Ω]であるため、接続はインピーダンスを調整するコネクタを使用してもよい。 When using the coaxial cable 160 to guide the signal current to the electromagnetic wave amplifier 100, it is desirable to make the impedance of the part of the coaxial tube 170 to which the coaxial cable 160 is connected equal to the impedance of the coaxial cable 160. Therefore, the part of the coaxial tube 170 adopts a shape that makes the impedance equal. Since the impedance of a general-purpose coaxial cable is 75 [Ω] or 50 [Ω], a connector that adjusts the impedance may be used for the connection.

図8が示すように同軸管170は、前述のとおり外側導体172の右側端は円錐状の接続部174としており、内側導体171の右側端は好適な長さに調整された入力端子112を備える。接続部174の内部では、外側導体172を流れる信号電流の様相は直径の拡大に伴って導波管に流れる電流の様相に近づき、内側導体171を流れる信号電流は進行するに従い次第に減少しやがて消滅する。すなわち、接続部174の中を進行する信号電流の様相は、同軸管170の中の様相から導波管の中の様相へと移行する。信号電流が導波管の中の様相に移行する箇所では内側導体171を流れる信号電流は消滅するため、当該箇所までを入力端子112として設けている。なお他の図においては省略している場合もあるが、図8以外に示されている入力端子112も同様の箇所までの長さを有する。 As shown in FIG. 8, the right end of the outer conductor 172 of the coaxial tube 170 is a cone-shaped connection 174, as described above, and the right end of the inner conductor 171 is provided with an input terminal 112 adjusted to a suitable length. Inside the connection 174, the state of the signal current flowing through the outer conductor 172 approaches the state of the current flowing through the waveguide as the diameter increases, and the signal current flowing through the inner conductor 171 gradually decreases as it progresses and eventually disappears. In other words, the state of the signal current traveling through the connection 174 transitions from the state in the coaxial tube 170 to the state in the waveguide. At the point where the signal current transitions to the state in the waveguide, the signal current flowing through the inner conductor 171 disappears, so the input terminal 112 is provided up to that point. Although it may be omitted in other figures, the input terminal 112 shown in other figures also has a length up to the same point.

同軸ケーブル160又は同軸管170の外側導体172の内径と内側導体171の外径との比率は、外側導体172と内側導体171とを隔絶する絶縁体又は誘電体を設定すれば、一意に算出できる。ただし、同軸ケーブル160又は同軸管170の直径は、大きすぎてはならない。直径が大きすぎると、高周波の信号電流を通電するときに導波管の挙動が混じり、好適なインピーダンスとならない、という現象が生じる。高周波用途において同軸ケーブル160又は同軸管170は、直径が小さいものが使用される。反対に直径が小さすぎると、同軸ケーブル160又は同軸管170は導体の断面積が小さくなるため、特に大電流のときに損失が増大するという現象が生じる。高周波の信号電流を増幅する電磁波増幅器100においては、小電力の入力側に細い同軸ケーブル160を用い、出力側には損失が小さい導波管を用いてもよい。 The ratio of the inner diameter of the outer conductor 172 of the coaxial cable 160 or the coaxial tube 170 to the outer diameter of the inner conductor 171 can be uniquely calculated by setting an insulator or dielectric that separates the outer conductor 172 from the inner conductor 171. However, the diameter of the coaxial cable 160 or the coaxial tube 170 must not be too large. If the diameter is too large, the behavior of the waveguide is mixed when a high-frequency signal current is passed through, and the impedance is not suitable. For high-frequency applications, a coaxial cable 160 or a coaxial tube 170 with a small diameter is used. On the other hand, if the diameter is too small, the cross-sectional area of the conductor of the coaxial cable 160 or the coaxial tube 170 becomes small, and the loss increases especially when a large current is passed through it. In the electromagnetic wave amplifier 100 that amplifies a high-frequency signal current, a thin coaxial cable 160 may be used on the input side of a low power, and a waveguide with low loss may be used on the output side.

図9は、実施の形態1に係る電磁波増幅器100に同軸ケーブル160を接続した構成例その2を示した説明図である。図9が示すように実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、高周波交流の信号電流を通す同軸管170の内側導体171と、直流の電磁波増幅用電流を通す中央導体130と、兼用する構成としてもよい。 Figure 9 is an explanatory diagram showing a second example of a configuration in which a coaxial cable 160 is connected to the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. As shown in Figure 9, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment may be configured to share the inner conductor 171 of the coaxial tube 170, which passes a high-frequency AC signal current, with the central conductor 130, which passes a DC electromagnetic wave amplification current.

内側導体171と中央導体130とを兼用したため、図9に示す電磁波増幅器100は、2種類のフィルタを備える。1種類目のフィルタはローカットフィルタであり、交流の信号電流を入力する部位に備える。2種類目のフィルタはハイカットフィルタであり、直流の電磁波増幅用電流を入力する部位に備える。
ローカットフィルタは、フィルタ用コンデンサ155を直列に挿入して実現してもよい。ローカットフィルタは、フィルタ用コンデンサ155に限定するものではなく、等価的な構成を含めたトランスを使用してもよい。ローカットフィルタの部分は、アンテナとして機能する形状にしてもよい。
ハイカットフィルタは、フィルタ用コイル150を直列に挿入して実現してもよい。ハイカットフィルタは、導線を巻回したコイルに限定するものではなく、例えばフェライトビーズのような貫通型の磁性部品を使用してもよい。フェライトビーズは、信号電流の周波数が高いときに効果的である。
ローカットフィルタ及びハイカットフィルタは、上記の構成に限定するものではなく、電磁波増幅器100の仕様に応じて適宜決めればよい。
Since the inner conductor 171 and the central conductor 130 are combined, the electromagnetic wave amplifier 100 shown in Fig. 9 includes two types of filters. The first type of filter is a low-cut filter, which is provided at a portion where an AC signal current is input. The second type of filter is a high-cut filter, which is provided at a portion where a DC electromagnetic wave amplification current is input.
The low-cut filter may be realized by inserting in series a filter capacitor 155. The low-cut filter is not limited to the filter capacitor 155, and a transformer including an equivalent configuration may be used. The low-cut filter portion may be shaped to function as an antenna.
The high-cut filter may be realized by inserting a filter coil 150 in series. The high-cut filter is not limited to a coil made of wound conductor wire, and may use a through-type magnetic component such as a ferrite bead. Ferrite beads are effective when the frequency of the signal current is high.
The low-cut filter and the high-cut filter are not limited to the above configuration, but may be appropriately determined depending on the specifications of the electromagnetic wave amplifier 100 .

実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、構成においていくつかの変形が考えられる。図6はその1つを表したものであり、複数磁石式の電磁波増幅器100の構成を補足する説明図である。図6に示された電磁波増幅器100は、図5で示された磁界発生部120を、1つの永久磁石に代えて複数の永久磁石で実現したものである。具体的に図6に示された電磁波増幅器100は、個々の永久磁石の極性を対向させて直列に並べて磁界発生部120が構成されている。もちろん、個々の永久磁石の磁性を同じ方向にそろえても構わない。
磁界発生部120を複数の永久磁石で実現することは、入手しやすい小さな磁石を利用できること、及び任意に強力な磁界を局所的に形成できること、等の効果を奏する。
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment may have a number of possible modifications in configuration. Fig. 6 shows one of these modifications, and is an explanatory diagram supplementing the configuration of the electromagnetic wave amplifier 100 of a multiple magnet type. In the electromagnetic wave amplifier 100 shown in Fig. 6, the magnetic field generating unit 120 shown in Fig. 5 is realized by using multiple permanent magnets instead of one permanent magnet. Specifically, in the electromagnetic wave amplifier 100 shown in Fig. 6, the magnetic field generating unit 120 is configured by arranging the individual permanent magnets in series with their polarities facing each other. Of course, the magnetism of each permanent magnet may be aligned in the same direction.
Realizing the magnetic field generating unit 120 using a plurality of permanent magnets has the advantages of being able to use small magnets that are easily available, and being able to locally generate an arbitrarily strong magnetic field.

実施の形態1に係る電磁波増幅器100は、上記とは別の構成の変形も考えられる。図7は、電磁石式の電磁波増幅器100の構成を補足する説明図である。図7に示された電磁波増幅器100は、図5で示された磁界発生部120を、永久磁石に代えて電磁石で実現したものである。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment may be modified in a configuration different from that described above. FIG. 7 is an explanatory diagram supplementing the configuration of the electromagnetic wave amplifier 100 of the electromagnet type. The electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 7 is realized by using an electromagnet instead of a permanent magnet for the magnetic field generating unit 120 shown in FIG. 5.

実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100は、さらにいくつかの変形が考えられる。図10から図12は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100の変形例を示した概略図である。図10は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100のベーシックな構成を示した概略図である。図11は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100の変形例その1を示した概略図である。図12は、実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100の変形例その2を示した概略図である。 There are several possible modifications of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figures 10 to 12 are schematic diagrams showing modifications of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figure 10 is a schematic diagram showing the basic configuration of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figure 11 is a schematic diagram showing a first modification of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment. Figure 12 is a schematic diagram showing a second modification of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment.

図10から図12に示された電磁石式の電磁波増幅器100は、電磁石のコイルに流す電流を適宜設定することで、仕様に合わせた信号電流の増幅に好適な磁界を印加することができるという効果を奏する。 The electromagnet-type electromagnetic wave amplifier 100 shown in Figures 10 to 12 has the effect of applying a magnetic field suitable for amplifying a signal current according to specifications by appropriately setting the current flowing through the electromagnet coil.

図11及び図12が示すように実施の形態1に係る電磁石式の電磁波増幅器100は、円環状とすることもできる。電磁石式の電磁波増幅器100を円環状とすることは、長手方向のサイズが小さく扱いやすい、という効果を奏する。図11及び図12が示す円環状の電磁石は、トロイダルコイルから構成されている。トロイダルコイルを採用することは、漏洩磁界を少なくし周囲環境に与える磁気的な影響を軽減する、という効果を奏する。 As shown in Figures 11 and 12, the electromagnet type electromagnetic wave amplifier 100 according to embodiment 1 can also be made to have a circular ring shape. Making the electromagnet type electromagnetic wave amplifier 100 into a circular ring shape has the advantage that the longitudinal size is small and easy to handle. The circular electromagnet shown in Figures 11 and 12 is composed of a toroidal coil. The use of a toroidal coil has the advantage of reducing leakage magnetic fields and mitigating the magnetic effects on the surrounding environment.

図12が示す電磁石式の電磁波増幅器100は、図11の構成に加え、コイルの両端の開口部を磁気的に接続する磁性部材を備える。この磁性部材は、磁気ヨーク230とも呼ばれる。磁気ヨーク230を備えることは、さらに磁界の漏洩を抑制する、という効果を奏する。 The electromagnet-type electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 12 includes, in addition to the configuration of FIG. 11, a magnetic member that magnetically connects the openings at both ends of the coil. This magnetic member is also called a magnetic yoke 230. The inclusion of the magnetic yoke 230 has the effect of further suppressing leakage of the magnetic field.

図11及び図12は電磁石式の電磁波増幅器100を円環状に屈曲できることを示したが、図6が示す複数磁石式の電磁波増幅器100も管状導体110を適宜屈曲させてもよい。 Figures 11 and 12 show that the electromagnet type electromagnetic wave amplifier 100 can be bent into a circular shape, but the multiple magnet type electromagnetic wave amplifier 100 shown in Figure 6 may also have the tubular conductor 110 bent as appropriate.

以上のように実施の形態1に係る電磁波増幅器100は上記構成を備えるため、出力用の窓を有した真空容器、フィラメントを有した電子銃、フィラメント加熱用の電源、電子をビームに絞る強力な磁石、及び電子を加速する高電圧の電源を使用しない。このように本開示技術に係る電磁波増幅器100は、簡素な構成の電磁波増幅器100を実現でき、低電圧の増幅用電源140を用いることで高効率化及び省電力化を図る、という効果を奏する。 As described above, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the first embodiment has the above configuration, and therefore does not use a vacuum vessel with an output window, an electron gun with a filament, a power supply for heating the filament, a strong magnet for focusing the electrons into a beam, or a high-voltage power supply for accelerating the electrons. In this way, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology can realize an electromagnetic wave amplifier 100 with a simple configuration, and achieves the effect of achieving high efficiency and power saving by using a low-voltage amplification power supply 140.

実施の形態2.
実施の形態2に係る電磁波増幅器100は、実施の形態1で示した構成と同じではあるが、管状導体110の形態に工夫を施したものである。図13は、実施の形態2に係る電磁波増幅器100の構成例その1を示した説明図である。また図14は、実施の形態2に係る電磁波増幅器100の構成例その2を示した説明図である。本開示技術に係る管状導体110は、導波管とみなすことができる。
実施の形態2に係る電磁波増幅器100は、実施の形態1で用いたものと同じ符号を用いる。また、重複する説明は、適宜省略する。
Embodiment 2.
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the second embodiment has the same configuration as that shown in the first embodiment, but is modified in the shape of the tubular conductor 110. Fig. 13 is an explanatory diagram showing a first configuration example of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the second embodiment. Fig. 14 is an explanatory diagram showing a second configuration example of the electromagnetic wave amplifier 100 according to the second embodiment. The tubular conductor 110 according to the disclosed technology can be regarded as a waveguide.
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the second embodiment uses the same reference numerals as those used in the first embodiment, and duplicated explanations will be omitted as appropriate.

図13が示す電磁波増幅器100は、導波管とみなすことのできる管状導体110の一部に共振空洞部180を備える。共振空洞部180は、信号電流を所望の周波数で共振させる機能を有する。共振空洞部180を備える電磁波増幅器100は、設計周波数の信号を通過させ、設計周波数以外の信号を抑制する、という効果を奏する。なお共振空洞部180を備える構成は、従来技術でいえばクライストロンに対応する。
共振空洞部180は、例えば管状導体110の内壁に設けた周方向に延伸する溝状の凹部で実現できる。共振空洞部180の内壁部表面の信号電流が流れる経路の長さは、信号電流の波長の整数倍に設計する。このように経路の長さを設計することで信号電流は、共振空洞部180の入口部を通過する位相と、共振空洞部180の内壁部をめぐって出口部を通過する位相と、が揃い、共振が生じる。
The electromagnetic wave amplifier 100 shown in Fig. 13 includes a resonant cavity 180 in a part of a tubular conductor 110 that can be regarded as a waveguide. The resonant cavity 180 has a function of resonating a signal current at a desired frequency. The electromagnetic wave amplifier 100 including the resonant cavity 180 has an effect of passing signals of a design frequency and suppressing signals other than the design frequency. The configuration including the resonant cavity 180 corresponds to a klystron in terms of conventional technology.
The resonant cavity 180 can be realized, for example, by a groove-shaped recess extending in the circumferential direction provided on the inner wall of the tubular conductor 110. The length of the path through which the signal current flows on the inner wall surface of the resonant cavity 180 is designed to be an integer multiple of the wavelength of the signal current. By designing the path length in this manner, the phase of the signal current passing through the inlet of the resonant cavity 180 is aligned with the phase of the signal current passing through the outlet of the resonant cavity 180 around the inner wall of the resonant cavity 180, causing resonance.

以上のように図13が示す電磁波増幅器100は、実施の形態1で示した効果に加え、設計周波数を通過させるバンドパスフィルタ特性を備える。
また、図13に示す電磁波増幅器100は上記フィルタ特性を備えるため、出力の一部を入力に戻せば、マグネトロンのように或る特定の周波数を有する電磁波を発する発振器を実現できる。
As described above, electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 13 has the effects shown in the first embodiment, as well as a bandpass filter characteristic that passes the design frequency.
Furthermore, since the electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 13 has the above-mentioned filter characteristics, if a portion of the output is returned to the input, it is possible to realize an oscillator that emits an electromagnetic wave having a specific frequency, like a magnetron.

図14が示す電磁波増幅器100は、導波管とみなすことのできる管状導体110の一部に遅波回路190を備える。遅波回路190は、実質的な経路を伸ばすことにより信号電流が増幅される時間を増やす機能を有する。遅波回路190を備える電磁波増幅器100は、信号電流の増幅が大きいという特徴を有する。なお遅波回路190を備える構成は、従来技術でいえば進行波菅に対応する。また、信号電流の通過経路が蛇行していることからこの進行波菅は、ミアンダ状である、ミアンダ型である、又はミアンダ形状を有する、と表現される。
遅波回路190は、例えば管状導体110の内壁に設けた周方向に延伸する襞(ひだ)状の凸部を設けて実現できる。遅波回路190が備わったことにより信号電流が流れる経路は長くなり、信号電流の軸方向の見かけ上の進行速度は遅くなる。
The electromagnetic wave amplifier 100 shown in Fig. 14 includes a slow wave circuit 190 in a portion of a tubular conductor 110 that can be considered as a waveguide. The slow wave circuit 190 has the function of increasing the time during which the signal current is amplified by extending the effective path. The electromagnetic wave amplifier 100 including the slow wave circuit 190 is characterized by a large amplification of the signal current. The configuration including the slow wave circuit 190 corresponds to a traveling wave tube in the prior art. In addition, because the path through which the signal current passes is meandering, this traveling wave tube is expressed as being meander-shaped, being of a meander type, or having a meander shape.
The slow wave circuit 190 can be realized, for example, by providing a pleated protrusion extending in the circumferential direction on the inner wall of the tubular conductor 110. By providing the slow wave circuit 190, the path through which the signal current flows becomes longer, and the apparent traveling speed of the signal current in the axial direction becomes slower.

以上のように図14が示す電磁波増幅器100は、同じ長さの管状導体110を持つ実施の形態1の構成のものと比べて、信号電流の増幅量を増やすことができる、という効果を奏する。別の観点からいえば、図14が示す電磁波増幅器100は、同じ増幅量の能力を有する実施の形態1の構成のものと比べて、管状導体110を短くすることができる、という効果を奏する。 As described above, the electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 14 has the effect of being able to increase the amount of amplification of the signal current compared to the configuration of embodiment 1 having the same length of tubular conductor 110. From another perspective, the electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 14 has the effect of being able to shorten the tubular conductor 110 compared to the configuration of embodiment 1 having the same amplification capacity.

実施の形態2で示した構成はいずれも本開示技術を具現化した例示であり、これに限定する意図はなく、言うまでもないが実施の形態1に示した変形と自由に組み合すことができる。 The configurations shown in the second embodiment are examples that embody the technology disclosed herein, and are not intended to be limiting. Needless to say, they can be freely combined with the modifications shown in the first embodiment.

実施の形態3.
実施の形態2は、本開示技術に係る電磁波増幅器100について、導波管とみなすことのできる管状導体110の形態の変形例について示した。特に実施の形態2に係る図14は、遅波回路190を備えたものであって従来技術でいえば進行波菅に対応する構成を示した。
実施の形態3に係る電磁波増幅器100は、実施の形態1で示した構成と同じではあるが、入力端子112と出力端子115との間に工夫を施したものである。実施の形態3に係る電磁波増幅器100は、実施の形態1及び実施の形態2で用いたものと同じ符号を用いる。また、重複する説明は、適宜省略する。
Embodiment 3.
The second embodiment shows a modified form of the tubular conductor 110 that can be regarded as a waveguide for the electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology. In particular, Fig. 14 relating to the second embodiment shows a configuration including a slow wave circuit 190, which corresponds to a traveling wave tube in the prior art.
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the third embodiment has the same configuration as that shown in the first embodiment, but is modified between the input terminal 112 and the output terminal 115. The electromagnetic wave amplifier 100 according to the third embodiment uses the same reference numerals as those used in the first and second embodiments. Also, duplicated explanations will be omitted as appropriate.

図15は、実施の形態3に係る電磁波増幅器100の構成例を示した説明図である。図15が示す電磁波増幅器100は、入力端子112と出力端子115との間に、導体によって形成されたコイル状遅波回路195を備える。コイル状遅波回路195を備える構成は、従来技術でいえばヘリックス型の進行波菅に対応する。 Figure 15 is an explanatory diagram showing a configuration example of an electromagnetic wave amplifier 100 according to embodiment 3. The electromagnetic wave amplifier 100 shown in Figure 15 includes a coiled slow-wave circuit 195 formed of a conductor between the input terminal 112 and the output terminal 115. The configuration including the coiled slow-wave circuit 195 corresponds to a helix-type traveling wave tube in the prior art.

図15が示す電磁波増幅器100はコイル状遅波回路195を備えるため、コイル状遅波回路195が有するインダクタンスにより、或る周波数以上の交流である信号電流が流れることを防止する。その結果信号電流は、管状導体110の内側にあるコイル状遅波回路195には流れず、管状導体110だけを流れる。 The electromagnetic wave amplifier 100 shown in FIG. 15 includes a coiled slow-wave circuit 195, and the inductance of the coiled slow-wave circuit 195 prevents the flow of signal current, which is an alternating current above a certain frequency. As a result, the signal current does not flow through the coiled slow-wave circuit 195 inside the tubular conductor 110, but only through the tubular conductor 110.

上記の構成を備える実施の形態3に係る電磁波増幅器100は、管状導体110だけを信号電流が流れる様相となり、あたかも信号電流を流す導波管とみなすことができる。コイル状遅波回路195を備えることで管状導体110を細くしても、その中を流れる信号電流の挙動が導波管を流れる信号電流の挙動と同等になるので、管状導体110の直径を小さくでき、電磁波増幅器100を小型化できる。 In the electromagnetic wave amplifier 100 according to the third embodiment having the above configuration, the signal current flows only through the tubular conductor 110, and it can be regarded as a waveguide through which the signal current flows. By providing the coiled slow-wave circuit 195, even if the tubular conductor 110 is made thin, the behavior of the signal current flowing therein is equivalent to the behavior of the signal current flowing through a waveguide, so that the diameter of the tubular conductor 110 can be reduced, and the electromagnetic wave amplifier 100 can be made smaller.

図16は、実施の形態3に係る電磁波増幅器100に同軸ケーブル160を接続した構成例を示した説明図である。図16は、コイル状遅波回路195を用いることで図8及び図9で示した接続部174の長さを短くできることを示している。 Figure 16 is an explanatory diagram showing a configuration example in which a coaxial cable 160 is connected to an electromagnetic wave amplifier 100 according to embodiment 3. Figure 16 shows that the length of the connection part 174 shown in Figures 8 and 9 can be shortened by using a coiled slow wave circuit 195.

以上のように実施の形態3に係る電磁波増幅器100は上記の構成を備えるため、実施の形態1で示した効果に加え、電磁波増幅器100を小型化できるという効果を奏する。 As described above, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the third embodiment has the above-mentioned configuration, and therefore, in addition to the effects shown in the first embodiment, it has the effect of being able to miniaturize the electromagnetic wave amplifier 100.

実施の形態3で示した構成はいずれも本開示技術を具現化した例示であり、これに限定する意図はなく、言うまでもないが実施の形態1及び実施の形態2に示したそれぞれの変形と自由に組み合すことができる。 The configurations shown in embodiment 3 are all examples that embody the disclosed technology, and are not intended to be limiting. Needless to say, they can be freely combined with the respective modifications shown in embodiment 1 and embodiment 2.

実施の形態4.
実施の形態4に係る電磁波増幅器100は、実施の形態1で示した構成と同じではあるが、全体を微細化したものである。図17は、実施の形態4に係る微細構造の電磁波増幅器100の構成例を示した説明図である。図18は、実施の形態4に係る増幅用導波管200の構成を示した構成図である。図19は、実施の形態4に係る増幅用導波管200の変形例を示した構成図である。図20は、微細構造の増幅用導波管200を複数使用する電磁波増幅器100の概略図である。図21は、複数の微細構造の増幅用導波管200の接続方法を例示した説明図である。
実施の形態4に係る電磁波増幅器100は、意図して別名称を付している場合を除き、実施の形態1から実施の形態3で用いたものと同じ符号を用いる。また、重複する説明は、適宜省略する。
Embodiment 4.
The electromagnetic wave amplifier 100 according to the fourth embodiment has the same configuration as that shown in the first embodiment, but is miniaturized as a whole. FIG. 17 is an explanatory diagram showing a configuration example of the electromagnetic wave amplifier 100 having a microstructure according to the fourth embodiment. FIG. 18 is a configuration diagram showing the configuration of an amplification waveguide 200 according to the fourth embodiment. FIG. 19 is a configuration diagram showing a modified example of the amplification waveguide 200 according to the fourth embodiment. FIG. 20 is a schematic diagram of the electromagnetic wave amplifier 100 using a plurality of amplification waveguides 200 having a microstructure. FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of a method of connecting a plurality of amplification waveguides 200 having a microstructure.
Except where a different name is intentionally given, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the fourth embodiment uses the same reference numerals as those used in the first to third embodiments, and duplicated explanations will be omitted as appropriate.

図17が示すように実施の形態4に係る電磁波増幅器100は、信号電流を反射するための入力側反射板210及び出力側反射板212と、増幅用導波管200と、磁気ヨーク230とを備える。 As shown in FIG. 17, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the fourth embodiment includes an input side reflector 210 and an output side reflector 212 for reflecting the signal current, an amplification waveguide 200, and a magnetic yoke 230.

図18が示すように実施の形態4に係る増幅用導波管200は、内側から順に中央導体130、絶縁体部240、管状導体110を含む。これら3つの構成要素から成る細い円柱状の構成要素は、総称して増幅用導波管200と呼ぶ。絶縁体部240は、誘電体であってもよい。また、絶縁体部240は、気体液体固体の相を問わず、絶縁体又は誘電体として機能すればよい。実施の形態4に係る管状導体110は、例えば絶縁体部240の外側に銀メッキ等の金属皮膜を形成して実現してもよい。さらに管状導体110は固体である必要もなく、例えば電解質等の導電性を有した液体であってもよい。つまり管状導体110は、絶縁体部240を導電性の液体に浸したときの液体側界面を導体の管として実現してもよい。 As shown in FIG. 18, the amplification waveguide 200 according to the fourth embodiment includes, from the inside, a central conductor 130, an insulator section 240, and a tubular conductor 110. The thin cylindrical component consisting of these three components is collectively called the amplification waveguide 200. The insulator section 240 may be a dielectric. Furthermore, the insulator section 240 may function as an insulator or a dielectric, regardless of the phase of gas, liquid, or solid. The tubular conductor 110 according to the fourth embodiment may be realized by forming a metal coating such as silver plating on the outside of the insulator section 240. Furthermore, the tubular conductor 110 does not need to be solid, and may be a conductive liquid such as an electrolyte. In other words, the tubular conductor 110 may be realized as a conductor tube with the liquid side interface when the insulator section 240 is immersed in a conductive liquid.

増幅用導波管200は、例えば直径を30[μm]程度とすることで、波長が30[μm]である電磁波の一種の赤外線を扱える。絶縁体部240は、使用する周波数領域において誘電損失が少なく、当該周波数領域の電磁波を通過する素材を選定する必要がある。赤外線を扱う場合に絶縁体部240は、樹脂又はガラス等の素材を用いることが考えられる。扱う電磁波が可視光の場合に絶縁体部240は、透明な素材を用いるとよい。 The amplification waveguide 200 can handle infrared rays, a type of electromagnetic wave with a wavelength of 30 μm, by having a diameter of, for example, about 30 μm. For the insulator section 240, a material must be selected that has low dielectric loss in the frequency range to be used and that passes electromagnetic waves in that frequency range. When handling infrared rays, the insulator section 240 may be made of a material such as resin or glass. When the electromagnetic waves to be handled are visible light, it is recommended that the insulator section 240 be made of a transparent material.

図19が示すように実施の形態4に係る増幅用導波管200は、微細加工された溝部とその溝を覆う蓋部とから構成し、角柱の形状をなしてもよい。図19が示す中央導体130の断面は、可能なかぎり幅と高さとを同じにし、円柱状の導波管の特性に近づけることが望ましい。 As shown in Figure 19, the amplification waveguide 200 according to the fourth embodiment may be configured with a microfabricated groove and a lid that covers the groove, and may have a prismatic shape. It is desirable that the cross section of the central conductor 130 shown in Figure 19 has the same width and height as much as possible, so as to approximate the characteristics of a cylindrical waveguide.

実施の形態4に係る電磁波増幅器100は実施の形態1から実施の形態3に係る構成のものよりも高い周波数の信号電流を扱うため、これについて言及する。実施の形態1から実施の形態3で示したフィルタ用コイル150は、高い周波数の信号電流を扱う場合、インダクタンスが小さくてもよい。特に、扱う信号電流の周波数が光の周波数に近づけば、増幅用電源電流を通すための導線自身が持つインダクタンスだけでも当該周波数の交流電流を抑制することができる。すなわち、実施の形態4の構成においては、独立した構成要素としてのフィルタ用コイル150は、省略することができる。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to embodiment 4 is mentioned because it handles a signal current of a higher frequency than those in the configurations according to embodiments 1 to 3. The filter coil 150 shown in embodiments 1 to 3 may have a small inductance when handling a high-frequency signal current. In particular, if the frequency of the signal current being handled approaches the frequency of light, the AC current of that frequency can be suppressed only by the inductance of the conductor itself for passing the amplification power supply current. That is, in the configuration of embodiment 4, the filter coil 150 as an independent component can be omitted.

増幅用電源電流を通すための導線が管状導体110へ貫入する部位は、実施の形態1から実施の形態3で示した入力端子112に相当する。また当該部位の増幅用電源側は、電磁波を受信するアンテナの役割を担い、図9に示すとおり増幅用電流に信号電流を重畳する。管状導体110の中にある中央導体130はあたかも図15が示すコイル状遅波回路195のようにふるまい、管状導体110の中にある中央導体130には信号電流が流れない。 The portion where the conductor for passing the amplification power supply current penetrates into the tubular conductor 110 corresponds to the input terminal 112 shown in the first to third embodiments. The amplification power supply side of this portion acts as an antenna for receiving electromagnetic waves, and superimposes a signal current on the amplification current as shown in FIG. 9. The central conductor 130 inside the tubular conductor 110 behaves as if it were the coiled slow wave circuit 195 shown in FIG. 15, and no signal current flows through the central conductor 130 inside the tubular conductor 110.

図20は、微細構造の増幅用導波管200を複数使用する電磁波増幅器100の概略図である。すなわち図20は、1つの増幅用導波管200を1つのユニットと考えて、複数使用するものを示している。図20においては、図17で示した増幅用電源140と個々の管状導体110へ接続する電源導線とは割愛している。
図21は、複数の微細構造の増幅用導波管200の接続方法を例示した説明図である。図21に示すように、増幅用導波管200の接続方法は、並列でも、直列でも、並列と直列とを組み合わせたものでもよい。前記したように信号電流は増幅用導波管200の内側表面部にだけ流れ、外側には流れないため、増幅用導波管200を配置する際に隣接する増幅用導波管200の外側が互いに接触しても問題とならない。
Fig. 20 is a schematic diagram of an electromagnetic wave amplifier 100 that uses a plurality of microstructure amplification waveguides 200. That is, Fig. 20 shows the use of a plurality of amplification waveguides 200, each of which is considered as a single unit. In Fig. 20, the amplification power supply 140 and the power supply conductors connected to the individual tubular conductors 110 shown in Fig. 17 are omitted.
Fig. 21 is an explanatory diagram illustrating a method of connecting a plurality of amplification waveguides 200 having a microstructure. As shown in Fig. 21, the method of connecting the amplification waveguides 200 may be parallel, series, or a combination of parallel and series. As described above, the signal current flows only in the inner surface portion of the amplification waveguide 200 and does not flow to the outside, so that when arranging the amplification waveguides 200, it does not matter if the outsides of adjacent amplification waveguides 200 come into contact with each other.

本開示技術に係る電磁波増幅器100は、複数の管状導体110を束ね、その外側に図7に示す電磁石式の磁界発生部120を備えることも考えられる。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology may be configured by bundling a plurality of tubular conductors 110 together and providing an electromagnetic magnetic field generating unit 120 on the outside thereof, as shown in FIG. 7.

上記のとおり実施の形態4に係る電磁波増幅器100は管状導体110を微細化したため、実施の形態1から実施の形態3で示した構成のものと比べてさらに高周波の信号電流を増幅できる。実施の形態4に係る電磁波増幅器100へ入力する高周波信号は、マグネトロンが出力するもの(電波)、及びLEDが出力するもの(光)も対象となる。 As described above, the electromagnetic wave amplifier 100 according to the fourth embodiment has a miniaturized tubular conductor 110, and therefore can amplify a high-frequency signal current in comparison with the configurations shown in the first to third embodiments. The high-frequency signals input to the electromagnetic wave amplifier 100 according to the fourth embodiment include those output by a magnetron (radio waves) and those output by an LED (light).

上記のとおり実施の形態4に係る電磁波増幅器100は、増幅用導波管200をユニットと考えて複数使用することで、大きな電磁波を出力できる. As described above, the electromagnetic wave amplifier 100 according to embodiment 4 can output a large electromagnetic wave by using multiple amplification waveguides 200 as a unit.

本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 Within the scope of the present invention, any combination of the embodiments, any modification of any component of each embodiment, or any omission of any component of each embodiment are possible.

本開示技術に係る電磁波増幅器100は、各種レーダ装置の電磁波増幅器や、各種通信装置の電磁波増幅器に応用することができ、産業上の利用可能性を有する。 The electromagnetic wave amplifier 100 according to the disclosed technology can be applied to electromagnetic wave amplifiers in various radar devices and electromagnetic wave amplifiers in various communication devices, and has industrial applicability.

100 電磁波増幅器、 110 管状導体、 111 信号導入部、 112 入力端子、 115 出力端子、 120 磁界発生部、 130 中央導体、 140 増幅用電源、 150 フィルタ用コイル、 155 フィルタ用コンデンサ、 160 同軸ケーブル、 170 同軸管、 171 内側導体、 172 外側導体、 174 接続部、 180 共振空洞部、 190 遅波回路、 195 コイル状遅波回路、 200 増幅用導波管、 210 入力側反射板、 212 出力側反射板、 230 磁気ヨーク、 240 絶縁体部。 100 Electromagnetic wave amplifier, 110 Tubular conductor, 111 Signal introduction section, 112 Input terminal, 115 Output terminal, 120 Magnetic field generating section, 130 Central conductor, 140 Amplification power supply, 150 Filter coil, 155 Filter capacitor, 160 Coaxial cable, 170 Coaxial tube, 171 Inner conductor, 172 Outer conductor, 174 Connection section, 180 Resonant cavity section, 190 Slow wave circuit, 195 Coil-shaped slow wave circuit, 200 Amplification waveguide, 210 Input side reflector, 212 Output side reflector, 230 Magnetic yoke, 240 Insulator section.

Claims (12)

内側から順に、中央導体、管状導体、磁界発生部、を含み、
前記中央導体は、軸状の形状を有し、前記管状導体の中央部に配置され、前記管状導体の軸の長手方向に電流を通電し、
前記管状導体は、外周に配置される前記磁界発生部によって、軸の長手方向に磁界が印加され、
前記管状導体の外側には、螺旋状に旋回する第1合成磁界が生成され、
前記第1合成磁界の中を、順次極性が交替する交流の信号電流が前記管状導体を経路として進行し、
前記第1合成磁界の中を、前記信号電流が発する回転方向に交互に交替する信号磁界が進行し、
前記第1合成磁界と前記信号磁界とが合わさり、第2合成磁界が生成され、
前記第2合成磁界が、前記管状導体の軸の長手方向に起電力を発生させ、前記信号電流を増大させるように作用する、
電磁波増幅器。
The magnetic field generating unit includes a central conductor, a tubular conductor, and a magnetic field generating unit, in that order from the inside.
the central conductor has an axial shape, is disposed at the center of the tubular conductor, and passes a current in the longitudinal direction of the axis of the tubular conductor;
A magnetic field is applied to the tubular conductor in the longitudinal direction of the axis by the magnetic field generating unit disposed on the outer periphery of the tubular conductor,
A first resultant magnetic field is generated around the outside of the tubular conductor, the first resultant magnetic field rotating in a spiral shape.
An AC signal current whose polarity alternates sequentially travels through the first resultant magnetic field through the tubular conductor ;
A signal magnetic field that alternates in the direction of rotation generated by the signal current travels through the first composite magnetic field,
the first resultant magnetic field and the signal magnetic field are combined to generate a second resultant magnetic field;
The second resultant magnetic field generates an electromotive force in the longitudinal direction of the axis of the tubular conductor, and acts to increase the signal current.
Electromagnetic wave amplifier.
前記管状導体と前記中央導体との間に配置され、半導体ではなく、気体液体固体の相を問わず絶縁体又は誘電体として機能する絶縁体部をさらに含む請求項1に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 1, further comprising an insulating portion disposed between the tubular conductor and the central conductor, which is not a semiconductor and functions as an insulator or dielectric regardless of the phase of gas, liquid, or solid. 前記磁界発生部は、複数の永久磁石を組み合わせてある請求項1に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 1, wherein the magnetic field generating unit is a combination of multiple permanent magnets. 前記管状導体の内壁には、前記管状導体の周方向に延伸する溝状の凹部又は襞状の凸部を有する請求項1に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 1, wherein the inner wall of the tubular conductor has a groove-shaped recess or a pleated protrusion extending in the circumferential direction of the tubular conductor. 前記中央導体に直列に接続されたハイカットフィルタをさらに含む請求項1に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier of claim 1 further comprising a high-cut filter connected in series to the central conductor. 前記管状導体の内側に配置され、前記管状導体を流れる前記信号電流を導入する接続部と対になる位置に配置される入力端子をさらに含む請求項1に記載の電磁波増幅器。 2. The electromagnetic wave amplifier according to claim 1, further comprising an input terminal disposed inside the tubular conductor at a position that pairs with a connection portion that introduces the signal current flowing through the tubular conductor. 前記管状導体の内側に配置され、前記入力端子に接続するコイル状遅波回路をさらに含む請求項6に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 6, further comprising a coiled slow wave circuit disposed inside the tubular conductor and connected to the input terminal. 前記中央導体が前記入力端子の機能を兼ねている請求項6に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 6, wherein the central conductor also functions as the input terminal. 前記管状導体が湾曲又は屈曲している請求項1に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 1, wherein the tubular conductor is curved or bent. 前記管状導体が前記絶縁体部の表面に形成した導電性の部材である請求項2に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 2, wherein the tubular conductor is a conductive member formed on the surface of the insulating body. 前記中央導体と前記絶縁体部と前記管状導体とからなる増幅用導波管を、複数並べて配置されている請求項2に記載の電磁波増幅器。 The electromagnetic wave amplifier according to claim 2, in which a plurality of amplification waveguides each consisting of the central conductor, the insulating portion, and the tubular conductor are arranged side by side. 請求項1に記載の電磁波増幅器を搭載したレーダ装置。 A radar device equipped with the electromagnetic wave amplifier according to claim 1.
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