CN117796144A - Rf能量辐射装置 - Google Patents

Abstract

在RF能量辐射装置中，控制部根据从辐射元件返回并被检测器检测出的反射波功率来控制振荡器和功率放大器，将动作模式设定为第一控制模式或第二控制模式。在第一控制模式下，振荡器振荡出具有第一脉冲宽度和第一脉冲周期的脉冲状的RF信号。在第一控制模式下，保护电路不切断行波功率。在第二控制模式下，振荡器振荡出具有与第一脉冲宽度不同的第二脉冲宽度以及与第一脉冲周期不同的第二脉冲周期的脉冲状的RF信号。或者，振荡器连续地振荡出RF信号。在第二控制模式下，当反射波功率超过规定阈值时，保护电路将行波功率切断。

Description

RF能量辐射装置

技术领域

本发明涉及提高RF能量辐射装置的可靠性。

背景技术

以往的RF(无线频率)能量辐射装置检测反射波功率，根据反射波功率的电平来抑制输出功率。以往的RF能量辐射装置以使反射波功率不超过允许值的方式将输出信号供给为突发脉冲波。将输出功率供给为突发脉冲波是指一边交替地设置持续输出功率的接通时间和停止输出功率的断开时间一边辐射RF能量(例如，参照专利文献1)。

专利文献2记载了用于通过基于反射波功率的检测值和RF功率元件的温度检测值的硬件控制以及软件控制来高精度地保护装置的RF能量辐射装置。

专利文献2所记载的RF能量辐射装置具备用于收容被加热物的腔室、RF信号产生部、RF放大部、辐射元件、温度传感器以及控制部。RF功率元件例如是对RF信号进行放大的RF功率放大器所包含的晶体管、构成供电部的RF功率连接器。在RF能量辐射装置具备循环器的情况下，RF功率元件还包括用于消耗反射波的终止器等。

以往的RF能量辐射装置在该装置与被加热物之间的负载阻抗的匹配达到某种程度的状态下连续地进行加热动作。因此，为了保护RF功率元件免受反射波的影响，当满足规定条件时，降低输出功率或停止加热动作。其结果，根据被加热物的不同，有时无法充分地加热。上述规定条件是指检测到规定大小的反射波功率的情况、或者RF功率元件的周边温度上升到规定值以上的情况等。

另外，在将RF功率供给为突发脉冲波时，以使反射波功率的电平收敛于RF功率元件的容许范围的方式设定接通时间。在等离子体点火那样的操作中，有时在动作开始时负载阻抗成为引起RF能量的全反射的状态。

因此，在外部设置匹配器，或者在动作开始时降低输出电平之后使输出电平逐渐上升到规定值。在配置匹配器的情况下，用于匹配器的空间和匹配器的成本成为开发的障碍。

在使输出电平逐渐上升至规定值的控制的情况下，无法得到用于向电介质表面辐射RF能量而产生等离子体的充分的能量。如果为了得到足以产生等离子体的RF能量而提高RF输出的功率电平，则难以进行装置的保护。

通过在不改变峰值功率的情况下改变接通时间，同时将输出功率供给为突发脉冲波，能够进行加热动作。在RF功率不足的情况下连续地供给输出功率，而代替将输出功率供给为突发脉冲波。即使在这种情况下，也难以保护装置。

RF功率元件是指例如用于放大RF信号的RF功率放大器所包含的晶体管、构成供电部的RF功率连接器。在RF能量辐射装置包含循环器的情况下，用于吸收反射波的终止器也是RF功率元件之一。

匹配器不仅是包括调整负载阻抗的分布常数以及集中常数的装置，还包括使用于辐射微波的辐射部的角度、旋转角度变化的单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-142452号公报

专利文献2：日本特开2018-167408号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种相对于作为负载的被加热物的可靠度高的RF能量辐射装置。

本公开的一个方式所涉及的RF能量辐射装置具备振荡器、功率放大器、辐射元件、检测器、控制部以及保护电路。

振荡器振荡出具有可变的脉冲宽度和可变的脉冲周期的RF信号。功率放大器对RF信号进行放大而输出行波功率。辐射元件辐射行波功率。检测器检测从辐射元件返回的反射波功率。控制部根据反射波功率对振荡器和所述功率放大器进行控制，将动作模式设定为第一控制模式或第二控制模式。

在第一控制模式中，控制部进行将脉冲宽度和脉冲周期分别设定为第一脉冲宽度和第一脉冲周期而断续地输出行波功率的脉冲宽度控制。控制部使振荡器振荡出具有第一脉冲宽度和第一脉冲周期的脉冲状的RF信号。在第一控制模式下，保护电路不切断功率放大器。

在第二控制模式中，控制部进行将脉冲宽度和脉冲周期分别设定为第二脉冲宽度和第二脉冲周期而断续地输出行波功率的脉冲宽度控制。第二脉冲宽度与第一脉冲宽度不同，第二脉冲周期与第一脉冲周期不同。控制部使振荡器振荡出具有第二脉冲宽度和第二脉冲周期的脉冲状的RF信号，或者使振荡器连续地振荡RF信号。

在第二控制模式下，当反射波功率超过规定阈值时，保护电路将功率放大器切断。

在本公开中，通过在动作开始时的第一控制模式下进行脉冲宽度控制，使振荡器不被损坏。RF能量辐射装置继续其动作，直到被加热物的负载阻抗稳定为止。在脉冲宽度控制中，根据振荡器的温度来改变用于不破坏振荡器的脉冲时间。根据本公开，能够提高RF能量辐射装置的可靠性。

附图说明

图1是本公开的实施方式1的RF辐射能量装置的概略结构图。

图2是表示实施方式1的RF辐射能量装置中的保护电路及其周边的构成要素的框图。

图3是表示实施方式1的RF辐射能量装置的动作顺序的图。

图4是表示实施方式1的RF辐射能量装置的动作顺序的图。

图5是表示实施方式1的RF辐射能量装置的动作顺序的图。

图6是表示实施方式1的RF辐射能量装置的动作的流程图。

图7是表示本公开的实施方式2的RF辐射能量装置的动作顺序的图。

图8是实施方式2的RF辐射能量装置的动作流程图。

图9是表示实施方式2的RF辐射能量装置的通过频率扫描得到的反射率的频率特性的图。

具体实施方式

本公开的第一方式的RF能量辐射装置具备振荡器、功率放大器、辐射元件、检测器、控制部以及保护电路。

振荡器振荡出具有可变的脉冲宽度和可变的脉冲周期的RF信号。功率放大器对RF信号进行放大而输出行波功率。辐射元件辐射行波功率。检测器检测从辐射元件返回的反射波功率。控制部根据反射波功率对振荡器和所述功率放大器进行控制，将动作模式设定为第一控制模式或第二控制模式。

在第一控制模式下，控制部进行将脉冲宽度和脉冲周期分别设定为第一脉冲宽度和第一脉冲周期而断续地输出行波功率的脉冲宽度控制。控制部使振荡器振荡出具有第一脉冲宽度和第一脉冲周期的脉冲状的RF信号。在第一控制模式下，保护电路不切断功率放大器。

在第二控制模式下，控制部进行将脉冲宽度和脉冲周期分别设定为第二脉冲宽度和第二脉冲周期而断续地输出行波功率的脉冲宽度控制。第二脉冲宽度与第一脉冲宽度不同，第二脉冲周期与第一脉冲周期不同。控制部使振荡器振荡出具有第二脉冲宽度和第二脉冲周期的脉冲状的RF信号，或者使振荡器连续地振荡出RF信号。

在第二控制模式下，当反射波功率超过规定阈值时，保护电路将功率放大器切断。

本方式的RF能量辐射装置即使在动作开始时行波功率几乎被全反射的情况下也能够继续其动作。由此，能够提高RF能量辐射装置的可靠性。

本公开的第二方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，在第一控制模式下，控制部使振荡器振荡出具有第一脉冲速度的脉冲状的RF信号。控制部使功率放大器输出具有第一脉冲速度的脉冲状的行波功率。

在第二控制模式下，控制部使振荡器振荡出具有比第一脉冲速度低的第二脉冲速度的脉冲状的RF信号。或者，控制部使振荡器连续地振荡出RF信号。控制部使功率放大器输出具有第二脉冲速度的脉冲状的行波功率或连续波的行波功率。

保护电路包括转换部和栅极控制部。转换部将具有第一脉冲速度的脉冲状的反射波功率切断，而不切断具有第二脉冲速度的脉冲状的反射波功率以及连续波的反射波功率。栅极控制部根据来自转换部的输出信号将行波功率切断。

根据本方式，在第一控制模式下，即使反射波功率超过规定阈值，行波功率也不被切断。即，在第一控制模式下，无论反射波功率如何，保护电路都不发挥功能。在第二控制模式中，保护电路根据反射波功率发挥功能。

本公开的第三方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，在第一控制模式下，在从负载状态稳定起经过规定期间后，控制部使动作模式从第一控制模式转移到所述第二控制模式。在使动作模式从第一控制模式转移到第二控制模式之后，控制部根据负载状态，使动作模式从第二控制模式转移到第一控制模式。

根据本方式，当在负载状态稳定之后负载状态变得不稳定时，能够再次将动作模式设定为第一控制模式。

本公开的第四方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，控制部基于反射波功率来判定负载状态的稳定性，使振荡器改变RF信号的脉冲宽度和脉冲周期。控制部根据脉冲宽度以及脉冲周期来变更用于判定负载状态的稳定性的阈值电压。

转换部基于反射波功率来判定负载状态的稳定性。根据被脉冲宽度控制的行波功率的脉冲宽度和脉冲周期、以及RF功率元件的周边温度，RF功率元件对于反射波功率的容许范围不同。根据本方式，能够根据这些条件来变更阈值电压。

在脉冲状的反射波功率的脉冲时间比处理器的A/D转换器的响应时间短的情况下，转换部将脉冲状的反射波功率转换为电压。由此，能够判定负载状态的稳定性。

本公开的第五方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，还具备存储器，该存储器将负载状态的不稳定时间以及稳定时间预先作为查找表存储起来。控制部基于查找表和动作时间的经过，来改变振荡器振荡出的脉冲状的RF信号的脉冲宽度或脉冲周期。

具体而言，存储器作为将预先通过实验求出的各种数据设为设定条件的查找表而具备第一控制模式和第二控制模式下的负载状态的稳定时及不稳定时的处理。由此，能够使RF能量的辐射结束而不判定负载状态的稳定性。

在反射波功率的脉冲时间比处理器的A/D转换器的响应时间短的情况下，难以判定负载状态的稳定性，因此，本方式作为该情况下的控制方法是有效的。以下是作为查找表存储在存储器中的各种数据的例子。

为了第一控制模式，根据RF功率元件的周边温度将以下的设定条件存储在查找表中：1.输出功率、2.频率、3.频率扫描的间隔、4.动作时间、5.脉冲时间、6.脉冲周期、7.脉冲的占空比。

为了第二控制模式，根据RF功率元件的周边温度将以下的设定条件存储在查找表中：1.输出功率、2.频率、3.动作时间、4.脉冲时间、5.脉冲周期、6.脉冲的占空比、7.用于负载的稳定性判定的阈值。此外，第二控制模式下的脉冲时间比第一控制模式下的脉冲时间长。进而，第二控制模式除了具有供给脉冲状的行波功率的脉冲宽度控制以外，还包括供给连续波的行波功率的控制。

本公开的第六方式所涉及的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，还具备存储器，该存储器将能够实现负载状态的稳定化的RF信号的频率与动作时间的经过建立关联而预先作为查找表存储起来。

振荡器能够改变所振荡出的RF信号的频率。控制部基于查找表和动作时间的经过使振荡器改变频率。根据本方式，能够促进负载状态的稳定化。

本公开的第七方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，振荡器能够改变振荡出的RF信号的频率。控制部基于来自检测器的输出信号来判定负载状态的稳定性。控制部随着动作时间的经过使振荡器改变RF信号的频率。根据本方式，通过进行频率扫描，能够促进负载状态的稳定化。

本公开的第八方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，还具备：终止器，其用于终止反射波功率；以及温度传感器，其用于检测功率放大器和终止器的温度。振荡器能够改变所振荡出的RF信号的频率。

在第一控制模式下，控制部基于功率放大器和终止器的温度，使振荡器改变脉冲宽度或脉冲周期。由此，提供功率放大器以及终止器不会被反射波功率破坏的安全区域。根据本方式，能够提高RF能量辐射装置的可靠性。

本发明的第九方式的RF能量辐射装置在第一方式的基础上，控制部使功率放大器在脉冲宽度控制中将接通时间的行波功率设定为第一功率电平，将断开时间的行波功率设定为第二功率电平。第二功率电平不是零，是比第一功率电平小的功率电平。

根据本方式，在脉冲宽度控制中的断开时间，能够在向功率放大器2a供给电源的输出电路中持续流过某种程度的无功电流。由此，能够使向功率放大器供给电源的输出电压稳定化。

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的RF能量辐射装置100的概略结构图。

如图1所示，RF能量辐射装置100具有振荡器1、功率放大器2、检测器3、循环器4、终止器5、温度传感器6、辐射元件7、处理器9、保护电路20、存储器30。

振荡器1包含两个振荡器(1a、1b)。功率放大器2包括两个功率放大器(2a、2b)。检测器3包括两个检测器(3a、3b)。循环器4包括两个循环器(4a、4b)。

终止器5包括两个终止器(5a、5b)。温度传感器6包括四个温度传感器(6a、6b、6c、6d)。辐射元件7包括两个辐射元件(7a、7b)。

振荡器1a、振荡器1b分别振荡并输出RF信号。功率放大器2a、2b分别对由振荡器1a、1b放大后的RF信号进行放大而作为行波功率输出。检测器3a、检测器3b均对行波功率和反射波功率进行检测。

行波功率是指从功率放大器2a、2b分别经由循环器4a、4b朝向辐射元件7a、7b的RF能量。反射波功率是指行波功率中的从辐射元件7a、7b分别返回循环器4a、4b的RF能量。

循环器4a、4b配置于行波功率的路径和反射波功率的路径中。循环器4a、4b分别保护功率放大器2a、2b不受根据被加热物的负载变动而变动的反射波功率的影响。终止器5a、终止器5b分别具有相对于来自循环器4a、4b的反射波功率成为负载的特定的阻抗。

辐射元件7a将从功率放大器2a经由循环器4a传输的RF能量辐射到腔室8内。辐射元件7b将从功率放大器2b经由循环器4b传输的RF能量辐射到腔室8内。利用RF能量对载置于腔室8内的被加热物进行加热。

温度传感器6a、温度传感器6b分别配置于功率放大器2a、2b的附近，对功率放大器2a、2b的温度进行检测。温度传感器6c、温度传感器6d分别配置于终止器5a、5b的附近，对终止器5a、5b的温度进行检测。

存储器30是存储处理器9使用的软件和数据的例如半导体存储器。存储在存储器30中的数据包括为了设定适合于由温度传感器6a～6d检测出的温度的RF能量而预先准备的查找表。

处理器9是作为用于控制RF能量辐射装置100的控制部发挥功能的通用的微处理器。处理器9根据由温度传感器6a～6d分别检测出的温度，对振荡器1a、1b和功率放大器2a、2b进行控制。

具体而言，处理器9使振荡器1a、1b振荡出具有规定频带内的任意频率的RF信号。此外，处理器9通过使振荡器1a、1b振荡出具有可变的脉冲宽度和可变脉冲周期的RF信号来进行脉冲宽度控制。后面对脉冲宽度控制、脉冲宽度和脉冲周期进行说明。

在本实施方式中，处理器9能够参照例如由温度传感器6a～6d分别以1秒50次的频率检测出的温度。处理器9例如能够根据1秒钟50次的这些温度，向振荡器1a、1b和功率放大器2a、2b输出指示。即，处理器9中的软件控制的周期(以下称为控制周期)为20ms。

保护电路20以基于由检测器3a、3b检测出的行波功率和反射波功率、温度传感器6a～6d的温度来保护装置内的电路的方式发挥功能。

如上所述，因负载变动而变动的反射波功率经由循环器4到达终止器5，被终止器5消耗。由此，缓和了反射波功率对功率放大器2的影响，减轻了由负载变动引起的功率放大器2中的特性变化。这样，循环器4对功率放大器2进行保护。

但是，随着反射波功率的消耗，在终止器5中产生发热，通过该发热，RF能量辐射装置100的动作被限制。考虑终止器5的寿命，终止器5以使发热引起的温度上升值在使用环境中处于安全区域内的方式进行使用。因此，在反射波功率的电平大的状态下，始终限制RF能量辐射装置100的连续使用。

如图1所示，RF能量辐射装置100包括具有相同结构的两个系统的RF能量辐射装置。两个系统中的一方设置于辐射元件7a侧，另一方设置于辐射元件7b侧。处理器9、保护电路20和存储器30在两个系统的RF能量辐射装置中是共通的。

以下，仅对辐射元件7a侧的系统的RF能量辐射装置100a进行说明，省略对辐射元件7b侧的系统的RF能量辐射装置100b的说明。

图2是表示本实施方式的RF能量辐射装置100a的保护电路20的详细情况和保护电路20的周边的构成要素的框图。

如图2所示，RF能量辐射装置100a具备振荡器1a、功率放大器2a、检测器3a、循环器4a、终止器5a、辐射元件7a、反射波功率反馈24、行波功率反馈25、第二F-V转换部26、第一定向耦合器27以及第二定向耦合器28。检测器3a包括第一检测器3a1和第二检测器3a2。

第一定向耦合器27配置在功率放大器2a与循环器4a之间。第一定向耦合器27将从功率放大器2a朝向循环器4a的行波功率的一部分发送至第一检测器3a1。第一检测器3a1检测行波功率的一部分，将检测出的信号发送至行波功率反馈25。行波功率反馈25接收来自第一检测器3a1的信号，基于该信号检测行波功率的电平。

第二定向耦合器28配置在循环器4a与终止器5a之间。第二定向耦合器28将从循环器4a朝向终止器5a的反射波信号的一部分发送至第二检测器3a2。第二检测器3a2检测反射波功率的一部分，将检测出的信号发送至第二F-V转换部26。

第二F-V转换部26是接收来自第二检测器3a2的信号而输出将该信号平滑化后的信号的低通滤波器。即，第二F-V转换部26将由第二检测器3a2检测出的反射波功率的一部分转换为与反射波功率的电平对应的电压电平。反射波功率反馈24基于来自第二F-V转换部26的电压电平，检测反射波功率的电平。

RF能量辐射装置100a还具备作为与RF能量辐射装置100b共同的构成要素的处理器9、保护电路20和存储器30。保护电路20包括第一F-V转换部21、反射波功率切断反馈22以及栅极控制部23。

第一F-V转换部21也与第二F-V转换部26同样，是接收来自第二检测器3a2的信号而输出将该信号平滑化后的信号的低通滤波器。即，第一F-V转换部21将由第二检测器3a2检测出的反射波功率的一部分转换为与反射波功率的电平对应的电压电平。

第一F-V转换部21的电路常数被设定为使具有第一控制模式下的第一脉冲速度(后述)的脉冲状的反射波功率不通过。第一F-V转换部21的电路常数被设定为使具有第二控制模式下的第二脉冲速度(后述)的脉冲状的反射波功率以及连续波的反射波功率通过。因此，在第一控制模式下，来自第一F-V转换部21的输出功率电平始终为零。另一方面，在第二控制模式中，第一F-V转换部21输出与反射波功率对应的电压电平(参照图3的波形(c))。

即，在第一控制模式下，反射波功率切断反馈22不切断功率放大器2a，行波功率不被切断。在第二控制模式下，反射波功率切断反馈22根据来自第一F-V转换部21的电压电平将功率放大器2a切断，切断行波功率。

使用图3～图5，对如以上那样构成的RF能量辐射装置100的动作及作用进行说明。

图3示出动作模式从第一控制模式转移到第二控制模式时的动作顺序的一例。如图3所示，在时刻T31，处理器9将动作模式设定为第一控制模式，开始RF能量辐射装置100a的动作。

处理器9使振荡器1a振荡出期望的频率的RF信号，并且交替地接通/断开向振荡器1a的供给电源。由此，振荡器1a一边交替地设置使RF信号连续振荡的接通时间和使RF信号的振荡停止的断开时间，一边振荡RF信号。处理器9以使RF能量成为期望的输出值的方式使功率放大器2a放大该RF信号。

其结果，在第一控制模式下，脉冲状的微波作为行波功率被供给到腔室8。

此外，供给脉冲状的微波(行波功率)是指功率放大器2a一边交替地设置接通时间和断开时间一边输出微波(行波功率)。接通时间是指功率放大器2a连续地输出行波功率的时间。断开时间是指功率放大器2a停止行波功率的输出的时间。

在本实施方式中，将一边进行RF信号的放大率的调整、接通时间以及断开时间的调整一边供给脉冲状的微波(行波功率)的控制称为脉冲宽度控制。在脉冲宽度控制中，脉冲宽度(脉冲时间)是接通时间的长度，脉冲周期是接通时间与断开时间的合计。

换言之，脉冲宽度控制是指输出脉冲状的微波(行波功率)即断续地输出微波(行波功率)。

另一方面，将不进行脉冲宽度控制而连续地供给微波(行波功率)称为供给连续波的微波(行波功率)。

处理器9基于由温度传感器6c(参照图1)测定出的终止器5a的温度和与温度相关的终止器5a的安全使用区域，计算出脉冲宽度以及脉冲周期。与温度相关的终止器5a的安全使用区域预先存储于存储器30。

在RF能量辐射装置100a不具备循环器4a的情况下，功率放大器2a的安全使用区域被考虑为用于设定脉冲宽度以及脉冲周期的条件。即，在第一控制模式下，可以基于功率放大器2a以及终止器5a的温度，以提供功率放大器2a以及终止器5a不会被反射波功率破坏的安全区域的方式对脉冲宽度和脉冲周期进行控制。

如图3的波形(a)所示，在第一控制模式下，RF能量作为具有规定的脉冲宽度和规定的脉冲周期中的两者或一者的脉冲状的微波(行波功率)进行输出。

图3的波形(b)是第二检测器3a2的输出信号，表示与由第二检测器3a2检测出的反射波功率对应的电压。图3的波形(c)是第一F-V转换部21的输出信号，表示与通过了第一F-V转换部21的反射波功率对应的电压。图3的波形(d)是反射波功率反馈24的输出信号。该信号是表示由反射波功率反馈24检测出的反射波功率的电平的电压，被输入到处理器9的A/D(模拟/数字)转换器。

通常，在反射波功率反馈24的前级配置第二F-V转换部26。第二F-V转换部26作为用于去除电源的纹波等噪声的低通滤波器(LPF)发挥功能。图3的波形(d)是通过LPF后的微分波形。

能够调整脉冲宽度控制中的脉冲宽度以及脉冲周期。例如，脉冲周期能够根据终止器5a的环境温度以及负载状态，设定为10μs～2ms的范围内的任意的值。用于判定负载状态的稳定性的阈值电压能够通过脉冲宽度以及脉冲周期中的双方或者一方来变更。还需要考虑向振荡器1a的供给电源的负载响应特性，有时选择最适合于用于电源供给的导线的电容器电容的周期。

在以第一控制模式启动之后，如图3的波形(b)所示，若脉冲状的行波功率几乎以全反射的方式被反射，则产生脉冲状的反射波功率。

第一F-V转换部21根据其电路常数，不传递第一控制模式下的脉冲状的反射波功率。第一F-V转换部21在第二控制模式下传递具有比第一控制模式低的脉冲速度的脉冲状的反射波功率以及连续波的反射波功率。

在本实施方式中，脉冲速度是指微波的脉冲宽度控制中的脉冲周期的倒数。将第一控制模式中的脉冲速度称为第一脉冲速度，将第二控制模式中的脉冲速度称为第二脉冲速度。第二脉冲速度比第一脉冲速度低。

在第二控制模式下，处理器9使振荡器1a振荡出具有比第一控制模式的第一脉冲速度低的第二脉冲速度的脉冲状的RF信号、或连续地振荡出RF信号。其结果，在第二控制模式下，辐射元件7a辐射出具有比第一控制模式的第一脉冲速度低的第二脉冲速度的脉冲状的行波功率或连续波的行波功率。

另外，将第一控制模式下的脉冲宽度以及脉冲周期分别称为第一脉冲宽度以及第一脉冲周期。将第二控制模式下的脉冲宽度以及脉冲周期分别称为第二脉冲宽度以及第二脉冲周期。第一脉冲宽度以及第一脉冲周期分别与第二脉冲宽度以及第二脉冲周期不同。

第一F-V转换部21是使用无源元件(电阻、电容器、电感器)的滤波电路。第一F-V转换部21可以是通过无源元件、运算放大器以及数字电位器适宜地变更时间常数的有源滤波器。

在第一控制模式下，第一F-V转换部21不向反射波功率切断反馈22传递与针对反射波功率的保护阈值相当的电压。其结果，即使在成为全反射这样的负载状态下，处理器9也不切断振荡器1a。即，在第一控制模式下，即使由第二检测器3a2检测出的反射波功率的电平超过规定的阈值，振荡器1a也不切断RF能量。

由此，即使在负载状态不稳定的情况下，RF能量辐射装置100a也能够继续动作而不停止。

在第一控制模式下，当图3的波形(d)所示的反射波功率反馈24的输出信号为第一阈值以下时，处理器9判定为负载状态稳定(时刻T32)。第一阈值是用于通过软件判定负载状态的规定的阈值。基于软件的负载状态的判定是指基于图3的波形(d)所示的反射波功率反馈24的输出信号的基于处理器9的负载状态的稳定性的判定。

当负载状态稳定时，处理器9使动作模式从辐射脉冲状的微波的第一控制模式转移到辐射连续波的行波功率的第二控制模式。在第二控制模式中，输出脉冲状的行波功率或连续波的行波功率。第二控制模式中的脉冲状的微波的脉冲宽度和脉冲周期与第一控制模式不同，具有比第一控制模式低的脉冲速度。

在连续波的微波的情况下，由第二检测器3a2检测出的反射波功率经由第一F-V转换部21传递到反射波功率切断反馈22。

在第二控制模式中，有时负载状态变得不稳定而反射波功率增大。因此，反射波功率切断反馈22判定反射波功率的电平是否超过由硬件设定的规定的阈值。在反射波功率超过该阈值的情况下(参照图3的波形(c))，栅极控制部23将功率放大器2a切断(参照图3的波形(a))。

这样，保护电路20工作，保护RF功率元件免受反射波功率的影响。之后，不进行用于保护电路20的工作的判定。

在第一控制模式中，为了维持负载状态的稳定性，可以在使第一控制模式持续负载状态稳定后的规定期间之后，将动作模式从第一控制模式切换为第二控制模式。

在第二控制模式中，第一F-V转换部21直接输出所输入的反射波功率。当反射波功率切断反馈22检测到反射波功率的电平超过规定的阈值时，栅极控制部23将功率放大器2a切断(时刻T33)。由此，RF能量的辐射停止，保护终止器5a免受过大的反射波功率的影响。

反射波功率切断反馈22的硬件结构的一例是比较器。终止器5a的安全使用区域根据环境温度而变化。因此，处理器9通过D/A(数字/模拟)转换器来改变比较器的阈值电压。

在动作模式转移到第二控制模式之后反射波功率增大的情况下，处理器9可以使动作模式从第二控制模式再次返回到第一控制模式。图4表示该情况下的动作顺序。图4的波形(a)～波形(d)分别是与图3的波形(a)～波形(d)对应的信号。图4的波形(a)～波形(d)的纵轴和横轴分别与图3的波形(a)～波形(d)相同。

在图4中，从时刻T41到时刻T43紧前为止的图4的波形(a)～波形(d)所示的信号的情况与图3的波形(a)～波形(d)相同。因此，对时刻T43以后进行说明。

如图4的波形(d)所示，在时刻T43，反射波功率反馈24判定为第一F-V转换部21的输出信号超过了第二阈值。第二阈值是用于通过软件判定负载状态的、比第一阈值高的规定的阈值。在该情况下，动作模式从第二控制模式转移到第一控制模式。

处理器9继续第一控制模式下的运转，直到通过能够使终止器5a在其安全使用区域动作的脉冲宽度控制而负载稳定为止。如上所述，负载状态稳定是指图4的波形(d)所示的反射波功率反馈24的输出信号成为第一阈值以下。

在时刻T44，若图4的波形(d)所示的反射波功率反馈24的输出信号为第一阈值以下，则处理器9判定为负载状态稳定。当负载状态稳定时，处理器9再次使动作模式从第一控制模式转移到第二控制模式。

在第一控制模式中，通过缩短脉冲周期，能够在RF功率元件对于反射波功率的安全使用区域中继续动作。依赖于供给电源的负载响应特性，在脉冲宽度控制中的行波功率的上升时电流急剧增加。由此，有时向功率放大器2a供给电源的输出电压被过渡性地抑制。在该情况下，在行波功率未达到期望的值时将行波功率断开。

图5表示用于解决该问题的脉冲宽度控制的动作密封壳体的一例。图5的波形(a)～波形(d)分别是与图3的波形(a)～波形(d)对应的信号。图5的波形(a)～波形(d)的纵轴和横轴分别与图3的波形(a)～波形(d)相同。

如图5所示，在时刻T51～时刻T52，脉冲宽度控制中的接通时间的行波功率的电平被设定为与图3的情况相同的第一功率电平。另一方面，断开时间的行波功率被设定为不为零且比第一功率电平小的第二功率电平。第二功率电平是不影响被加热物的程度的功率电平。

这样，在脉冲宽度控制中的断开时间，能够在向功率放大器2a供给电源的输出电路中持续流过某种程度的电流。由此，能够使向功率放大器2a供给电源的输出电压稳定化。

在图5中，动作模式转移到第二控制模式以后与图3相同。当反射波功率切断反馈22检测到反射波功率的电平超过规定的阈值时，栅极控制部23将功率放大器2a切断(时刻T53)。

在图5所示的例子中，接通/断开比、即行波功率的第一功率电平与第二功率电平之比能够在20dB～30dB的范围内调整。因此，在250W的行波功率的情况下，在断开时间输出0.25W～2.5W的行波功率。该接通/断开比根据行波功率的电平而适当地设定。

在图5所示的例子中，检测器3a包含具有20dB的输入范围的对数放大器，相对于输入功率能够转换为电压的范围为20dB左右。

即使0.25W～2.5W的行波功率被全反射而作为反射波功率输入到第二检测器3a2，第二检测器3a2的输出电压也不会对第一控制模式造成影响。

温度传感器6c(参照图1)对终止器5a的温度进行监视。在负载状态不稳定的情况下，当检测到终止器5a的安全使用区域外的温度时，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转。

图6是表示本实施方式的RF能量辐射装置100a的动作的流程图的一例。

在RF能量辐射装置100a开始动作时，在步骤S61中，处理器9将动作模式设定为第一控制模式。处理器9使振荡器1a振荡出具有期望的频率的RF信号。同时，处理器9以使期望的输出电平的RF能量输出的方式使功率放大器2a放大RF信号。

在第一控制模式下，处理器9通过脉冲宽度控制，输出RF能量。脉冲宽度控制中的占空比被设定为50％。占空比是接通时间相对于连续地输出RF能量的接通时间与停止RF能量的输出的断开时间的合计的比例。

在第一控制模式下，处理器9在根据反射波功率反馈24的输出信号基于软件确认出负载状态稳定时(步骤S62的判定为“稳定”)，使动作模式转移到第二控制模式。在第二控制模式下，处理器9以辐射连续波的行波功率的方式对振荡器1a和功率放大器2a进行控制。处理器9开始动作时间的计时器计数而进行第二控制模式的动作(步骤S63)。

在第一控制模式下，如果基于软件未确认到负载状态稳定(步骤S62的判定为“不稳定”)，则处理器9参考终止器5a的温度(步骤S64)。当检测到终止器5a的安全使用区域外的温度时(步骤S64的判定为“规定值以上”)，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S65)。

如上所述，在步骤S63中，当进行第二控制模式的动作时，反射波功率切断反馈22监视第一F-V转换部21的输出电压(步骤S66)。当第一F-V转换部21的输出信号的电平超过规定的阈值时(步骤S66的判定为“不稳定”)，处理器9将该状态视为突然负载变动，监视终止器5a的温度(步骤S68)。当检测到终止器5a的安全使用区域外的温度时(步骤S68的判定为“规定值以上”)，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S69)。

另外，当第二控制模式中的动作时间的计时器计数成为零时(步骤S66的判定为“计数为零”)，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S67)。

在步骤S64中，当检测到终止器5的安全使用区域内的温度时(步骤S64的判定为“小于规定值”)，处理器9使处理返回步骤S61。在步骤S68中也同样，当检测到终止器5的安全使用区域内的温度时(步骤S68的判定为“小于规定值”)，处理器9使处理返回步骤S61。

存储器30也可将负载状态的不稳定时间以及稳定时间与动作时间的经过建立关联而预先存储为查找表。处理器9可以根据查找表和动作时间的经过，使振荡器1a改变脉冲状的RF信号的脉冲宽度或脉冲周期。

负载状态的不稳定时间是负载状态不稳定的期间的长度，预先通过实验求出。负载状态的稳定时间是负载状态稳定的期间的长度，预先通过实验求出。即，处理器9能够通过基于查找表的前馈控制来切换动作模式，而不基于反射波功率的反馈控制。

RF能量辐射装置100a通过硬件和软件来执行第一控制模式和第二控制模式。

在第一控制模式下进行脉冲宽度控制。在脉冲宽度控制中，脉冲时间被设定为在行波功率被全反射的情况下反射波功率成为RF功率元件的容许范围内。在本实施方式中，RF功率元件包括振荡器1a、功率放大器2a、终止器5a。此外，脉冲时间被设定为使RF能量辐射装置100a的动作时的RF功率元件的温度上升处于RF功率元件的安全使用区域内。

RF能量辐射装置100a具备用于使保护电路20停止的构成要素，该保护电路20用于在第一控制模式下保护RF功率元件免受反射波功率的影响。该构成要素包括第一F-V转换部21、第二F-V转换部26。

在第二控制模式下，辐射出具有比第一控制模式低的脉冲速度的脉冲状的行波功率或连续波的行波功率。由此，能够保护RF能量辐射装置100a不受反射波功率的电平以及温度传感器的温度上升的影响。

其结果是，在第一控制模式下，对于具有引起全反射的负载特性的被加热物，能够持续动作直至负载阻抗变得稳定为止。

在负载阻抗稳定后，动作模式转移到第二控制模式。在第二控制模式中，能够使RF能量持续辐射所需的时间。也能够根据RF功率元件的周边温度，适宜地改变RF功率元件的安全使用区域。另外，负载阻抗稳定是指负载阻抗处于接近RF能量辐射装置100a的输出阻抗的区域。

(实施方式2)

以下，对本发明的实施方式2的RF能量辐射装置100a进行说明。本实施方式的RF能量辐射装置100a具有与实施方式1同样的结构。本实施方式与实施方式1的不同之处在于，当RF能量辐射装置100a开始动作时，处理器9首先进行频率扫描。

图7表示本发明的实施方式2的RF能量辐射装置100a的动作顺序。如图7的波形(a)所示，当RF能量辐射装置100a开始动作时，在第一控制模式下，处理器9进行频率扫描(时刻T71)。

在频率扫描中，处理器9使振荡器1a一边在规定的频带(例如2.4GHz～2.5GHz)内使频率以规定的频率间隔依次变化一边振荡出RF信号。

具体而言，如图7的波形(a)所示，首先，振荡器1a使频率F1的微波振荡规定的接通时间，当经过该时间时停止动作。在规定的断开时间之后，振荡器1a使频率F2的微波振荡规定的接通时间，当经过该时间时停止动作。这样，振荡器1a以规定的脉冲宽度和脉冲周期依次振荡出具有频率F1～频率F8的RF信号(时刻T71～时刻T72)。

此外，若将n设为1以上且7以下的自然数，则频率Fn+1大于频率Fn，频率Fn+1与频率Fn的频率间隔恒定。

振荡器1a可以由VCO(voltage-controlled oscillator：电压控制振荡器)和PLL(phase locked loop：锁相环)构成，也可以由频移时间快的DDS(direct digitalsynthesizer：直接数字合成器)构成。选择哪一个依赖于所使用的脉冲宽度控制的脉冲周期。另外，频率扫描中的频率的变更的周期依赖于处理器9的控制周期。

第二检测器3a2在控制周期内检测反射波功率相对于频率F1～频率F8中的任一个的电平。该信息经由反射波功率反馈24输入到处理器9的A/D(模拟/数字)转换器。

处理器9选择在频率扫描中测定出的反射波功率中的带来最小的反射波功率的频率或其附近的频率作为应使用的频率(时刻T72)。处理器9使用具有被选择为要使用的频率的频率的微波来进行第一控制模式中的脉冲宽度控制。在图7的波形(a)中，选择频率F5作为应使用的频率。

当负载状态稳定而反射波功率成为用于基于软件判定的规定的阈值以下时，处理器9将动作模式从第一控制模式转移到第二控制模式(时刻T73)。如上所述，负载状态稳定是指图7的波形(d)所示的反射波功率反馈24的输出信号为第一阈值以下。

通过对频率进行可变控制来促进负载状态的稳定化，由此能够使动作模式更快地从第一控制模式转移到第二控制模式。由此，提高了对于负载状态的稳定化的可靠性。其结果，在等离子体点火等RF能量辐射时，能够从全反射的状态更快地搜索容易点火的频率，提高其点火概率。

在本实施方式中，与实施方式1(参照图4)同样地，当在转移到第二控制模式后负载状态变得不稳定时，处理器9使动作模式转移到第一控制模式而再次进行频率扫描。由此，能够再次搜索能够实现负载状态的稳定化的频率。

图8是本实施方式的RF能量辐射装置100a的动作流程图。

在RF能量辐射装置100a的动作开始时，在步骤S81中，处理器9将动作模式设定为第一控制模式，使振荡器1a振荡出用于进行频率扫描的RF信号。同时，处理器9使功率放大器2a放大RF信号而输出期望的输出电平的RF能量。

在本实施方式中，在第一控制模式中，脉冲宽度控制中的脉冲宽度被设定为脉冲周期的一半。即，脉冲宽度控制中的占空比被设定为50％。

在步骤S82中，处理器9通过频率扫描来选择应使用的频率。处理器9使用具有被选择为应使用的频率的频率的微波，来继续脉冲宽度控制。

在第一控制模式中，处理器9在根据反射波功率反馈24的输出信号基于软件确认出负载状态稳定时(步骤S83的判定为“稳定”)，使动作模式转移到第二控制模式。在第二控制模式中，处理器9以辐射连续波的行波功率的方式对振荡器1a和功率放大器2a进行控制。处理器9开始动作时间的计时器计数而进行第二控制模式的动作(步骤S84)。

在第一控制模式中，如果基于软件未确认到负载状态稳定(步骤S83的判定为“不稳定”)，则处理器9参考终止器5a的温度(步骤S85)。当检测到终止器5a的安全使用区域外的温度时(步骤S85的判定为“规定值以上”)，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S86)。

如上所述，当在步骤S84中进行第二控制模式的动作时，反射波功率切断反馈22监视第一F-V转换部21的输出电压(步骤S87)。若第一F-V转换部21的输出信号的电平未超过规定的阈值(步骤S87的判定为“稳定”)，则处理器9使处理返回到步骤S84。

当第一F-V转换部21的输出信号的电平超过规定的阈值时(步骤S87的判定为“不稳定”)，处理器9将该状态视为突然负载变动，对终止器5a的温度进行监视(步骤S89)。若检测到终止器5a的安全使用区域外的温度(步骤S89的判定为“规定值以上”)，则处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S90)。

另外，当第二控制模式中的动作时间的计时器计数成为零时(步骤S87的判定为“计数为零”)，处理器9停止RF能量辐射装置100a的运转(步骤S88)。

在步骤S85中，当检测到终止器5的安全使用区域内的温度时(步骤S85的判定为“小于规定值”)，处理器9使处理返回步骤S81。在步骤S89中也同样，当检测到终止器5的安全使用区域内的温度时(步骤S89的判定为“小于规定值”)，处理器9使处理返回步骤S81。

另外，处理器9也可以再次进行频率扫描而选择应使用的频率，再次进行同样的动作。

在本实施方式中，如图7所示，处理器9进行频率扫描而选择频率F5作为使用的频率。然而，本公开不限于此。处理器9可以基于在频率扫描期间得到的反射率来选择要使用的频率。

图9表示通过频率扫描得到的反射率的频率特性。在图9中，横轴表示行波功率的频率，纵轴表示反射率。反射率是指反射波功率(Pr)相对于行波功率(Pf)的比例，成为负载的稳定度的指标。如图9所示，处理器9例如选择带来最小反射率的2.42GHz附近的频率作为应使用的频率。

存储器30可以将第一控制模式中的脉冲宽度控制的动作条件(脉冲宽度、频率、动作时间等)作为与被加热物的种类对应的菜单而预先存储。

存储器30可以将能够实现负载状态的稳定化的频率与动作时间的经过建立关联而预先存储为查找表。处理器9可以根据动作时间的经过和查找表，使振荡器1a改变频率。

处理器9可以取得来自检测器3a的信号，判定能够实现负载状态的稳定化的频率，使振荡器1a根据动作时间的经过来改变频率。

产业上的利用可能性

如上所述，本公开的RF能量辐射装置能够应用于例如商业用的加热装置等在RF能量的输出控制中要求高精度的加热装置。

附图标记说明

1、1a、1b：振荡器；2、a、2b：功率放大器；3、3a、3b：检测器；3a1：第一检测器；3a2：第二检测器；4、4a、4b：循环器；5、5a、5b：终止器；6、6a、6b、6c、6d：温度传感器；7、7a、7b：辐射元件；8：腔室；9：处理器(控制部)；20：保护电路；21：第一F-V转换部；22：反射波功率切断反馈；23：栅极控制部；24：反射波功率反馈；25：行波功率反馈；26：第二F-V转换部；27：第一定向耦合器；28：第二定向耦合器；30：存储器；100、100a、100b：RF能量辐射装置。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种RF能量辐射装置，其中，所述RF能量辐射装置具备：

振荡器，其构成为振荡出具有可变的脉冲宽度以及可变的脉冲周期的RF信号；

功率放大器，其构成为将所述RF信号放大而输出行波功率；

辐射元件，其构成为辐射出所述行波功率；

检测器，其构成为检测从所述辐射元件返回的反射波功率；以及

控制部，其构成为根据所述反射波功率对所述振荡器和所述功率放大器进行控制，

所述控制部构成为：将动作模式设定为第一控制模式或第二控制模式，

所述第一控制模式包含进行如下脉冲宽度控制：进行将所述脉冲宽度设定为规定的脉冲宽度、以及将所述脉冲周期设定为规定的脉冲周期的设定中的双方或一方而输出所述行波功率，

所述第二控制模式包含进行如下所述脉冲宽度控制：进行将所述脉冲宽度设定为与所述第一控制模式不同的脉冲宽度、以及将所述脉冲周期设定为与所述第一控制模式不同的脉冲周期的设定中的双方或一方而输出所述行波功率，

在所述第一控制模式下，不切断所述行波功率，在所述第二控制模式下，在所述反射波功率超过规定阈值时将所述行波功率切断。

2.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备保护电路，

在所述第一控制模式下，所述控制部构成为：进行将所述脉冲宽度和所述脉冲周期分别设定为第一脉冲宽度和第一脉冲周期而断续地输出所述行波功率的脉冲宽度控制，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有所述第一脉冲宽度以及所述第一脉冲周期的脉冲状的RF信号，

在所述第一控制模式下，所述保护电路构成为：不切断所述行波功率，

在所述第二控制模式下，所述控制部构成为：进行将所述脉冲宽度和所述脉冲周期分别设定为第二脉冲宽度和第二脉冲周期而断续地输出所述行波功率的所述脉冲宽度控制，所述第二脉冲宽度与所述第一脉冲宽度不同，所述第二脉冲周期与所述第一脉冲周期不同，

所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有所述第二脉冲宽度以及所述第二脉冲周期的脉冲状的RF信号，或者使所述振荡器连续地振荡出所述RF信号，

在所述第二控制模式下，所述保护电路构成为：在所述反射波功率超过规定阈值时将所述行波功率切断。

3.(修改后)根据权利要求2所述的RF能量辐射装置，其中，

在所述第一控制模式下，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有第一脉冲速度的所述脉冲状的RF信号，所述控制部构成为：使所述功率放大器输出具有所述第一脉冲速度的脉冲状的行波功率，

在所述第二控制模式下，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有比所述第一脉冲速度低的第二脉冲速度的所述脉冲状的RF信号，或者使所述振荡器连续地振荡出所述RF信号，所述控制部构成为：使所述功率放大器输出具有所述第二脉冲速度的脉冲状的行波功率或者连续波的行波功率，

所述保护电路包括转换部和栅极控制部，

所述转换部构成为：将具有所述第一脉冲速度的脉冲状的反射波功率切断，而不切断具有所述第二脉冲速度的脉冲状的反射波功率以及连续波的反射波功率，

所述栅极控制部构成为：根据来自所述转换部的输出信号，将所述行波功率切断。

4.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部在所述第一控制模式下从负载状态稳定起经过规定期间后，使所述动作模式转移到所述第二控制模式，

所述控制部构成为：在使所述动作模式从所述第一控制模式转移到所述第二控制模式之后，根据所述负载状态，使所述动作模式从所述第二控制模式转移到所述第一控制模式。

5.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部构成为：基于所述反射波功率，对负载状态的稳定性进行判定，使所述振荡器改变所述RF信号的所述脉冲宽度以及所述脉冲周期，

所述控制部构成为：根据所述脉冲宽度以及所述脉冲周期，对用于判定所述负载状态的稳定性的阈值电压进行变更。

6.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备存储器，该存储器将负载状态的不稳定时间以及稳定时间与动作时间的经过相关联而预先作为查找表存储起来，

所述控制部构成为：基于所述查找表和所述动作时间的经过，改变所述振荡器振荡出的所述脉冲状的RF信号的所述脉冲宽度或所述脉冲周期。

7.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备存储器，该存储器将能够实现负载状态的稳定化的所述RF信号的频率与动作时间的经过相关联而预先作为查找表存储起来，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的所述频率，

所述控制部构成为：基于所述查找表和所述动作时间的经过，使所述振荡器改变所述频率。

8.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的频率，

所述控制部基于来自所述检测器的输出信号，对负载状态的稳定性进行判定，

所述控制部构成为：随着动作时间的经过，使所述振荡器改变所述RF信号的所述频率。

9.(修改后)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备：

终端器，其构成为将所述反射波功率终止；以及

温度传感器，其构成为检测所述功率放大器以及所述终端器的温度，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的频率，

所述控制部构成为：在所述第一控制模式下，基于所述功率放大器以及所述终端器的所述温度，以提供所述功率放大器以及所述终端器不被所述反射波功率破坏的安全区域的方式使所述振荡器改变所述脉冲宽度或所述脉冲周期。

10.(追加)根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部构成为：在所述脉冲宽度控制中，使所述功率放大器将接通时间的所述行波功率设定为第一功率电平，将断开时间的所述行波功率设定为非零且比所述第一功率电平小的第二功率电平。

Claims (9)

1.一种RF能量辐射装置，其中，所述RF能量辐射装置具备：

振荡器，其构成为振荡出具有可变的脉冲宽度以及可变的脉冲周期的RF信号；

功率放大器，其构成为将所述RF信号放大而输出行波功率；

辐射元件，其构成为辐射出所述行波功率；

检测器，其构成为检测从所述辐射元件返回的反射波功率；

控制部，其构成为根据所述反射波功率对所述振荡器和所述功率放大器进行控制；以及

保护电路，

所述控制部构成为：将动作模式设定为第一控制模式或第二控制模式，

在所述第一控制模式下，所述控制部构成为：进行将所述脉冲宽度和所述脉冲周期分别设定为第一脉冲宽度和第一脉冲周期而断续地输出所述行波功率的脉冲宽度控制，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有所述第一脉冲宽度以及所述第一脉冲周期的脉冲状的RF信号，

在所述第一控制模式下，所述保护电路构成为不切断所述行波功率，

在所述第二控制模式下，所述控制部构成为：进行将所述脉冲宽度和所述脉冲周期分别设定为第二脉冲宽度和第二脉冲周期而断续地输出所述行波功率的所述脉冲宽度控制，所述第二脉冲宽度与所述第一脉冲宽度不同，所述第二脉冲周期与所述第一脉冲周期不同，

所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有所述第二脉冲宽度以及所述第二脉冲周期的脉冲状的RF信号，或者使所述振荡器连续地振荡出所述RF信号，

在所述第二控制模式下，所述保护电路构成为：当所述反射波功率超过规定阈值时将所述行波功率切断。

2.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

在所述第一控制模式下，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有第一脉冲速度的所述脉冲状的RF信号，所述控制部构成为：使所述功率放大器输出具有所述第一脉冲速度的脉冲状的行波功率，

在所述第二控制模式下，所述控制部构成为：使所述振荡器振荡出具有比所述第一脉冲速度低的第二脉冲速度的所述脉冲状的RF信号，或者使所述振荡器连续地振荡出所述RF信号，所述控制部构成为：使所述功率放大器输出具有所述第二脉冲速度的脉冲状的行波功率或者连续波的行波功率，

所述保护电路包括转换部和栅极控制部，

所述转换部构成为：将具有所述第一脉冲速度的脉冲状的反射波功率切断，而不切断具有所述第二脉冲速度的脉冲状的反射波功率以及连续波的反射波功率，

所述栅极控制部构成为：根据来自所述转换部的输出信号，将所述行波功率切断。

3.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部在所述第一控制模式下从负载状态稳定起经过规定期间后，使所述动作模式转移到所述第二控制模式，

所述控制部构成为：在使所述动作模式从所述第一控制模式转移到所述第二控制模式之后，根据所述负载状态，使所述动作模式从所述第二控制模式转移到所述第一控制模式。

4.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部构成为：基于所述反射波功率，对负载状态的稳定性进行判定，使所述振荡器改变所述RF信号的所述脉冲宽度以及所述脉冲周期，

所述控制部构成为：根据所述脉冲宽度以及所述脉冲周期，对用于判定所述负载状态的稳定性的阈值电压进行变更。

5.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备存储器，该存储器将负载状态的不稳定时间以及稳定时间与动作时间的经过相关联而预先作为查找表存储起来，

所述控制部构成为：基于所述查找表和所述动作时间的经过，改变所述振荡器振荡出的所述脉冲状的RF信号的所述脉冲宽度或所述脉冲周期。

6.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备存储器，该存储器将能够实现负载状态的稳定化的所述RF信号的频率与动作时间的经过相关联而预先作为查找表存储起来，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的所述频率，

所述控制部构成为：基于所述查找表和所述动作时间的经过，使所述振荡器改变所述频率。

7.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的频率，

所述控制部基于来自所述检测器的输出信号，对负载状态的稳定性进行判定，

所述控制部构成为：随着动作时间的经过，使所述振荡器改变所述RF信号的所述频率。

8.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述RF能量辐射装置还具备：

终止器，其构成为将所述反射波功率终止；以及

温度传感器，其构成为检测所述功率放大器以及所述终止器的温度，

所述振荡器能够改变所振荡出的所述RF信号的频率，

所述控制部构成为：在所述第一控制模式下，基于所述功率放大器以及所述终止器的所述温度，以提供所述功率放大器以及所述终止器不被所述反射波功率破坏的安全区域的方式使所述振荡器改变所述脉冲宽度或所述脉冲周期。

9.根据权利要求1所述的RF能量辐射装置，其中，

所述控制部构成为：在所述脉冲宽度控制中，使所述功率放大器将接通时间的所述行波功率设定为第一功率电平，将断开时间的所述行波功率设定为非零且比所述第一功率电平小的第二功率电平。