JP2008028159A - 電子機器及び高周波発振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部環境の変化に左右されることなく安定して駆動する電子素子を備えた電子機器及び高周波発振装置を提供する。
【解決手段】発振器３１、レギュレータ３２を備えた発振ユニット１１を、カバー１４とケース本体１５とからなるケース１６に収容した。そして、ケース本体１５の左側板部１５ｂの略中央部にペルチェユニット５０を設け、カバー１４とケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃを加熱または冷却することによってケース１６内の雰囲気の温度を、発振素子が安定したパワーの電磁波を出力するときの温度になるように制御した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器及び高周波発振装置に関する。

近年、半導体技術や集積回路の進歩にともない、各種電子機器の高精度化・小型化・低電力化が進んでいる。
特に通信分野や衝突防止レーダ装置等の高周波等を扱う分野における発振器等では、ますます高い周波数帯における技術開発が行われてきている。ところが、各材料に半導体を使い、極めて微小な信号などを扱うことから、各デバイスの環境、特に温度変化によって、特性が変化する欠点が無視できなくなってきた。

この種の電子機器に用いられる装置としては、高周波の電磁波を発生する電子素子としてガンダイオードを使用した高周波発振装置がある。ガンダイオードは、小型で、かつ、動作電圧が比較的低いことから高周波発振装置の発振器として使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５０８３２号公報

ところで、上記ガンダイオードは、使用される外部環境（温度及び風の有無）によって発生する電磁波の出力パワーが変動することが知られている。例えば、一般的なガンダイオードでは、その周囲の雰囲気の温度が２５℃近傍のとき、安定した出力パワーを示すとともに、２５℃近傍から高温または低温にずれるに従い、その出力パワーが徐々に変化するとともに不安定となるという特性を有している。また、周囲の雰囲気の温度が２５℃で一定であっても、風にあたっている場合では、風にあたっていない場合に比べて出力パワーが不安定となってしまう問題があった。

本発明では、このような事情に鑑みてなされたものであって、外部環境の変化に左右されることなく安定して駆動する電子素子を備えた電子機器及び高周波発振装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明では、電気信号を出力する電子素子を備えた電子機器において、前記電子素子を収容するケースと、前記電子素子を前記ケース内に支持固定する支持部材と、前記ケース内に、前記ケース内の雰囲気の温度を測定する温度測定手段と、前記ケースの側壁に、前記温度測定手段によって測定された前記ケース内の雰囲気の温度に基づいて発熱または冷却して前記ケース内の雰囲気の温度を一定に制御する温度制御手段とを備えたことを要旨とする。

この発明によれば、電子素子には、ケースによってケース外からの風があたることはない。従って、電子素子から出力される電気信号の出力値が、風によって不安定になりにくくなる。また、温度制御手段によってケース内の雰囲気の温度が一定に制御される。従って、電子素子が作動して発熱した場合であっても、ケース内の雰囲気の内部温度の変動は抑えられる。この結果、安定した電気信号を出力する電子機器が実現される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電子機器において、前記ケース内には、前記電子素子に給電する電源装置が設けられ、前記電源装置は、前記支持部材によって支
持固定されていることを要旨とする。

この発明によれば、電子素子に加えて電源装置にもケース外からの風があたらない。従って、ケース内に電源装置を内蔵した電子機器において、ケース外からの風の有無によって出力される電力が不安定になることはない。また、温度制御手段によってケース内の雰囲気の温度が一定に制御される。従って、ケース内に電源装置を内蔵した電子機器において、電源装置が作動して発熱した場合であっても、ケース内の雰囲気の内部温度の変動は抑えられる。この結果、電子素子は、安定した電気信号を出力することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電子機器において、前記ケースと前記支持部材との間には、前記ケースと前記支持部材との間の熱の移動を遮断する断熱部材が設けられていることを要旨とする。

この発明によれば、ケース外の熱が支持部材を介して電子素子に直に伝達することはない。従って、外部温度の影響を受けた支持部材の温度の変動によって電子素子から出力される電気信号が不安定にならない。また、支持部材上に電子素子に加えて電源装置が配置された場合であっても、ケース外の熱が支持部材を介して電源装置に直に伝達することはない。従って、外部温度が変動した場合であっても、電源装置から出力される電力がその外部温度の変動によって変動しない。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電子機器において、前記支持部材は、前記断熱部材上に配置され、少なくとも前記電子素子は、前記ケースに接触しないように互いに隣接して配置されていることを要旨とする。

この発明によれば、ケース外の熱がケースを介して電子素子又は電源装置に直に伝達することはない。従って、電子素子又は電源装置は、温度制御手段からの熱的影響を片寄り無く周囲から空気媒体を通して均一に受けることができる。この結果、ケース内の雰囲気が一様に温度調整され、ケース外の温度変動による影響も受けにくくなり、電気信号が不安定になりにくくなる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子機器において、前記電子素子は、前記ケース内の雰囲気の温度によって出力される前記電気信号の出力特性が変動する素子であることを要旨とする。

この発明によれば、ケース内の雰囲気の温度は一定になるように制御されることから、電子素子は安定した電気信号を出力することができる。従って、例えば、発振素子や検波器はその周囲の雰囲気の温度や風の影響を受けてその出力特性が変動する場合があるが、この変動を小さくすることができる。従って、電子素子を発振素子や検波器に適用した場合では、発振素子から出力される電磁波や検波器によって検波される電磁波を高精度で制御することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子機器において、前記温度制御手段は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子にて生じる放熱、吸熱作用に対して、外部との熱交換を行う熱交換板フィン及び前記熱交換板フィンの熱交換の効果を促進させるためのファンとを備えていることを要旨とする。

この発明によれば、ケース内の温度が迅速に所望の温度になるように制御される。
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子機器において、前記ケースの外側面には前記ケース外の熱を前記ケース内の雰囲気に伝達しにくくする断熱シートが貼り付けられていることを要旨とする。

この発明によれば、さらに、ケース内の雰囲気の温度は、ケース外の熱が変動しても変動しにくくなる。従って、電子素子は、安定した電気信号を出力することができる。また、ケース内の雰囲気の温度が安定することから温度制御手段の駆動期間が短くなる。この結果、温度制御手段の長寿命化及び省エネルギー化を図ることができる。

請求項８に記載の発明では、高周波の電磁波を発生する発振素子を備えた発振器と、前記発振器に給電する電源装置と、前記発振器が発生した前記電磁波を伝送する導波管と、を備えた高周波発振装置において、前記発振器及び前記電源装置を収容するケースと、前記発振器及び前記電源装置を前記ケース内に支持固定する支持部材と、前記ケース内に、そのケース内の雰囲気の温度を測定する温度測定手段と、前記ケースの側壁に、前記温度測定手段によって測定された前記ケース内の雰囲気の温度に基づいて発熱または冷却して前記ケース内の雰囲気の温度を一定に制御する温度制御手段とを備えたことを要旨とする。

この発明によれば、発振器及び電源装置は、それぞれ、ケースによってケース外からの風があたることはない。この結果、発振器から発振される電磁波のパワーは、外気の風によって影響を受けないことから、風によって電磁波のパワーが不安定になることはない。また、温度制御手段によってケース内の雰囲気の温度が一定に制御される。従って、発振器及び電源装置が作動することによって加熱された場合であっても、ケース内の雰囲気の内部温度の変動を抑えられる。この結果、安定した電磁波を出力する高周波発振装置が実現される。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の高周波発振装置において、前記支持部材は、前記ケースの熱を伝達しにくい断熱部材上に配置され、前記発振器と前記電源装置は、前記ケースに接触しないように互いに隣接して配置されていることを要旨とする。

この発明によれば、発振器と電源装置は、ケースに接触しないように互いに隣接して配置されていることから、ケースの温度が直接発振器及び電源装置に伝達することはない。従って、発振器及び電源装置は、温度制御手段からの熱的影響を片寄り無く周囲から空気媒体を通して均一に受けることができる。この結果、ケース内の雰囲気が一様に温度調整され、ケース外の温度変動による影響も受けにくくなり、発振器から出力される電磁波のパワーが不安定になりにくくなる。

請求項１０に記載の発明では、請求項８または９に記載の高周波発振装置において、前記温度制御手段は、ペルチェ素子を備えていることを要旨とする。
この発明によれば、安価でかつ簡単な構造で温度制御手段を設けることができる。

請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の高周波発振装置において、前記温度制御手段は、さらに、前記ペルチェ素子にて生じる放熱、吸熱作用に対して、外部との熱交換を行う熱交換板フィン及び前記熱交換板フィンの熱交換の効果を促進させるためのファンを備えていることを要旨とする。
この発明によれば、ケース内の温度が迅速に所望の温度になるように制御される。

請求項１２に記載の発明では、請求項８〜１１のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、前記ケースの外側面には前記ケース外の熱を前記ケース内の雰囲気に伝達しにくくする断熱シートが貼り付けられていることを要旨とする。

この発明によれば、さらに、ケース内の雰囲気の温度は、ケース外の熱が変動しても変動しにくくなる。従って、電子素子は、安定した電気信号を出力することができる。また
、ケース内の雰囲気の温度が安定することから温度制御手段の駆動期間が短くなる。この結果、温度制御手段の長寿命化及び省エネルギー化を図ることができる。

請求項１３に記載の発明では、請求項８〜１２のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、前記発振器は、ガンダイオードであることを要旨とする。
この発明によれば、ミリ波またはマイクロ波を安定して発振させることが可能な高周波発信装置を実現することができる。

請求項１４に記載の発明では、請求項８〜１３のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、前記ケース内に配置された前記導波管には、アイソレータが設けられ、前記アイソレータは、前記支持部材によって支持固定されていることを要旨とする。

この発明によれば、導波管を介して外部へ伝送された電磁波は反射された後、発振器に再び照射することはない。この結果、導波管を介して外部へ伝送された電磁波の反射波によって発振器が破損することはない。

以下、本発明を電子機器として非破壊検査に使用する高周波発振装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る高周波発振装置１０は、発振ユニット１１及び温度コントローラ１２を備えている。発振ユニット１１は高周波の電磁波（ミリ波）を発生し、その電磁波を発振ユニット１１に連結された導波管１３を介して外部へ伝送するようになっている。

図２に示すように、発振ユニット１１は、左右及び下側が開口したコの字状のカバー１４と、前後及び上側が開口したコの字状のケース本体１５とからなるケース１６を備えている。カバー１４及びケース本体１５は、それぞれ熱伝導性の高い材料で構成されており、好ましくは、金属で構成されている。本実施形態においてはアルミニウムで構成されている。また、カバー１４の天板部１４ａ、前側及び後側板部１４ｂ，１４ｃの外側面には、断熱シート１７が貼り付けられている。同様に、ケース本体１５の底板部１５ａ、左側及び右側板部１５ｂ，１５ｃの外側面には、断熱シート１７が貼り付けられている。

ケース本体１５の底板部１５ａの内側面には、その中央よりやや左側寄りの位置に断熱部材としての断熱ボード１８が固着されている。断熱ボード１８は、たとえば、公知のセラミックス材料や、ベークライト、エポキシガラスシート等で構成されたものである。この底板部１５ａに対する断熱ボード１８の固定方法については、底板部１５ａ及び断熱ボード１８のそれぞれに対応した所定の位置に、底板部１５ａ及び断熱ボード１８を連通する図示しない孔が形成され、この各孔に雄ネジＮａを貫通させてナットＮｂを螺着させることによって底板部１５ａに対して断熱ボード１８を締結固定するようにしている。また、このナットＮｂと断熱ボード１８との接触位置には、断熱性を有した環状の治具１９が設けられている。この環状の治具１９は、例えば、ゴム製のパッキンである。従って、底板部１５ａの熱が雄ネジＮａを介して断熱ボード１８（発振ユニット１１の内部）に直接伝達することはない。

断熱ボード１８上には、直方体形状をした支持部材２０が上方向に向かって立設固定されている。断熱ボード１８と支持部材２０とは、Ｌ字状の固定治具２１によって固定連結されている。

支持部材２０の右側面２０ａには、Ｌ字状の固定治具２２が連結固定され、その固定治具２２の先端部２２ａが右方向に向かって延出している。その固定治具２２の先端部２２
ａには、平板状のステージ２５が連結固着されている。従って、ステージ２５は、底板部１５ａの上方であって該底板部１５ａから所定距離だけ離間して配置されている。また、ステージ２５は、ケース本体１５の左側及び右側板部１５ｂ，１５ｃ及びカバー１４の天板部１４ａ、前側板部１４ｂ、及び後側板部１４ｃに接触しないようにその配置位置が調整されている。即ち、ステージ２５は、ケース１６の内側面に対して直接接触していない。従って、ステージ２５には、カバー１４及びケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃの熱が、直接、ステージ２５に伝達することはない。この結果、ステージ２５の温度は、ケース１６内の雰囲気の温度とほぼ一致する。

図３に示すように、ステージ２５には、発振器３１、電源装置としてのレギュレータ３２及び放熱板３３，３４が設けられている。
放熱板３３は、ステージ２５の略中央に固着され、その放熱板３３に、ステージ２５に接触しないように発振器３１が密着して固着されている。発振器３１は、箱体Ｃを備え、その箱体Ｃ内に電子素子としての発振素子４０及び周波数設定器４１を備えている。発振素子４０は、本実施形態においては、公知のガンダイオードで構成されたものであって、５０ＧＨｚの電磁波（ミリ波）を発生するものである。また、本実施形態の発振素子４０は、その周囲の雰囲気の温度が２５℃近傍のとき、安定した出力パワーの電磁波（ミリ波）を発生するとともに、２５℃近傍から高温または低温にずれるに従い、出力パワーが徐々に変化するとともに不安定になる特性を有している。

周波数設定器４１は、箱体Ｃから上方に向かって突出したつまみ４１ａを備えている。周波数設定器４１は、発振素子４０にて発振される電磁波の周波数の微調整を行うものであって、そのつまみ４１ａを回動操作することによって、発振素子４０を駆動する駆動素子（図示略）の抵抗値等を変化させて発振素子４０の発振条件を調整可能にするものである。尚、本実施形態の周波数設定器４１は、つまみ４１ａを回動操作することによって、発振素子４０から発生される電磁波の発振周波数（５０ＧＨｚ）に対して±２．５ＧＨｚ程度ずらすことができる。つまり、発振器３１は、４７．５ＧＨｚ〜５２．５ＧＨｚの発振周波数を発生することができる。

このように、発振器３１は、放熱板３３を介してステージ２５に固着されていることから、発振器３１（発振素子４０）の温度は、その周囲のケース１６内の雰囲気の温度とほぼ同じ温度になろうとして影響を受ける。尚、発振器３１と放熱板３３との接触面の間には、公知の熱伝導に優れた材料を挟み込んで連結固定されていてもよい。このようにすることによって、発振器３１と放熱板３３との熱伝導性が向上されることから、発振素子４０から発せられる熱は放熱板３３に効率良く伝達される。従って、発振器３１（発振素子４０）の温度は、速やかに冷却されてケース１６内の雰囲気の温度との間で、ある均衡した温度に平衡して安定する。

レギュレータ３２は、ステージ２５に接触しないようにステージ２５に固着された放熱板３４に密着して固着されている。また、レギュレータ３２は、発振器３１に隣接した位置に配置されている。このレギュレータ３２は、公知の直流安定化電源であって、外部から供給された電圧信号をさらに高精度に安定した電圧信号に変換、整流し、図示しない配線を介して発振器３１の発振素子４０に給電するものである。

レギュレータ３２は、放熱板３４を介してステージ２５に固着されていることから、レギュレータ３２の温度は、そのケース１６内の雰囲気の温度になろうとして影響を受ける。尚、レギュレータ３２と放熱板３４との接触面の間に、公知の熱伝導に優れた材料を挟み込んで連結固定されていてもよい。このようにすることによって、レギュレータ３２と放熱板３４との熱伝導が向上されることから、レギュレータ３２から発せられる熱は放熱板３４に効率良く伝達される。従って、レギュレータ３２の温度は、速やかに冷却されて
ケース１６内の雰囲気の温度との間で、ある均衡した温度に平衡して安定する。

また、レギュレータ３２は、発振器３１に隣接して配置されていることから、レギュレータ３２にて生成された安定化電源を発振器３１へ給電する前記配線の配線長は短くてすむ。従って、この配線によって生じる電圧降下やノイズの発生が抑制される。

また、図２に示すように、発振器３１には発振素子４０（図３参照）にて発生した電磁波をケース１６の外部へ伝送するための前記導波管１３が連結されている。この導波管１３は、ケース本体１５の右側板部１５ｃ及び断熱シート１７に形成された貫通孔Ｈを介して貫通して外部へ突出している。この貫通孔Ｈの内周側には、導波管１３と右側板部１５ｃ及び断熱シート１７とを電気的に絶縁するための絶縁部材４２が設けられている。絶縁部材４２は、熱伝導性の低い材料で構成されている。本実施形態の絶縁部材４２は、ゴム等の樹脂で構成されている。従って、ケース本体１５の熱は、導波管１３を介して発振器３１（発振素子４０）に直接伝達することはない。

また、ケース１６内に配置される導波管１３には、アイソレータ４５が設けられている。このアイソレータ４５は、導波管１３を介して外部へ伝送された前記電磁波が反射しその反射波が再び発振器３１に照射されることを防止するためものである。

図２に示すように、前記支持部材２０の前側面２０ｂには、Ｌ字形状の取付治具４６の基端部が固着されている。この取付治具４６の先端部には温度検出手段としての白金測温抵抗体４７が取り付けられている。取付治具４６は、白金測温抵抗体４７がケース１６内の雰囲気の温度を検出する位置に取付られている。本実施形態の取付治具４６は、白金測温抵抗体４７が、ケース本体１５の底板部１５ａとカバー１４の天板部１４ａとの中間位置であって、かつ、発振器３１とカバー１４の前側板部１４ｂとの中間位置に配置されるように支持部材２０の前側面２０ｂに取り付けられている。従って、白金測温抵抗体４７は、ケース本体１５の底板部１５ａとカバー１４の天板部１４ａとの中間位置であって、かつ、発振器３１とカバー１４の前側板部１４ｂとの中間位置の雰囲気の温度を検出する。

また、白金測温抵抗体４７は、図１に示すように、配線Ｌａを介して発振ユニット１１の外部に配置された温度コントローラ１２に接続されている。白金測温抵抗体４７は、その配線Ｌａを介して、ケース本体１５の底板部１５ａとカバー１４の天板部１４ａとの中間位置であって、かつ、発振器３１とカバー１４の前側板部１４ｂとの中間位置の雰囲気の温度に応じた電気信号を温度コントローラ１２へ出力するようになっている。

また、図２に示すように、ケース本体１５の左側板部１５ｂの外側面の略中央部には、左側板部１５ｂの外側面に設けた断熱シート１７を貫通して温度制御手段としてのペルチェユニット５０が設けられている。

図４に示すように、ペルチェユニット５０は、収納ケース５２、熱交換板フィン５３、ファン５４を備え、ケース本体１５の左側板部１５ｂから左方向に向かって収納ケース５２→熱交換板フィン５３→ファン５４の順に互いに連結されている。

収納ケース５２は、公知のペルチェ素子５１を収納している。ペルチェ素子５１は、配線Ｌｂを介して温度コントローラ１２に接続され、該温度コントローラ１２から出力される制御信号に基づいて発熱及び冷却制御されるようになっている。

また、収納ケース５２は、その右側面５２ａに複数のネジ穴５５が形成されている。各ネジ穴５５は、ケース本体１５の左側板部１５ｂに形成された図示しない貫通穴と連通し
、ケース１６の内側から図示しないネジが前記貫通穴を貫通し、ネジ穴５５にて螺着されている。これにより、収納ケース５２の右側面５２ａがケース本体１５の左側板部１５ｂの外側面に密着して連結される。従って、ペルチェ素子５１にて発生した熱は収納ケース５２の右側面５２ａを介してケース本体１５の左側板部１５ｂに伝達される。尚、本実施形態においては、右側面５２ａと左側板部１５ｂの外側面との間には、図示しない公知の熱伝達剤が塗布されている。従って、ペルチェ素子５１にて発生した熱が効率良くケース本体１５の左側板部１５ｂに伝達されることとなる。

また、収納ケース５２の左側面５２ｂには、熱交換板フィン５３が密着して設けられている。この熱交換板フィン５３によって、収納ケース５２に生じた放熱、吸熱作用に対して、外部と効率よく熱交換を行うためである。熱交換板フィン５３と対向する位置には連結部材５６を介してファン５４が取り付けられている。

ファン５４は、配線Ｌｃを介して温度コントローラ１２に接続され、該温度コントローラ１２から出力される制御信号に基づいて回転することによって熱交換板フィン５３の熱交換を促進するものである。

温度コントローラ１２は、白金測温抵抗体４７から供給される電気信号に基づいてペルチェユニット５０を統括制御する。詳しくは、温度コントローラ１２は、制御回路及び記憶回路を備えている。前記記憶回路には、発振素子４０が安定したパワーの電磁波を出力するときの温度が設定温度として記憶されている。本実施形態では、発振素子４０は公知のガンダイオードであって、安定したパワーの電磁波を出力する時の一条件例として、ケース１６内の発振器３１周辺の雰囲気の温度を２５℃近傍とした時の発振器３１自体の温度を測定するとほぼ３４℃であった。従って、ケース１６内の発振器３１周辺の雰囲気の温度として白金測温抵抗体４７が設置された位置の温度が２５℃近傍となればよい。よって、本実施形態では、前記記憶回路には２５℃が設定温度として記憶されている。

温度コントローラ１２の制御回路は、白金測温抵抗体４７によって検出された温度検出信号を入力し、その温度検出信号から白金測温抵抗体４７が設置された位置のその時々の実際の温度（実温度）を算出する。そして、温度コントローラ１２の制御回路は、算出した白金測温抵抗体４７の実際の温度（実温度）と、前記記憶回路に記憶された設定温度（２５℃）との偏差を算出し、その偏差からペルチェ素子５１が自ら冷たくなったり発熱したりして、白金測温抵抗体４７の実際の検出温度（実温度）を設定温度（２５℃）にするための制御信号を生成するとともに、配線Ｌｂを介してペルチェ素子５１に出力する。この温度制御は、たとえばＰＩＤ制御によって行われるようにしてもよい。つまり、温度コントローラ１２の制御回路は、白金測温抵抗体４７によって検出された実温度と、前記記憶回路に記憶された設定温度（２５℃）との偏差を算出し、その算出結果に基づいて白金測温抵抗体４７が設定温度（２５℃）になるためのＰＩＤ定数を算出する。そして、そのＰＩＤ定数に応じた制御信号を生成し、配線Ｌｂを介してペルチェ素子５１に出力する。

さらに、温度コントローラ１２の制御回路は、ファン５４の回転駆動を制御する制御信号を生成し、配線Ｌｃを介してファン５４に供給する。本実施形態では、前記制御回路は、温度コントローラ１２の電源がオンされると配線Ｌｃを介してファン５４に給電して回転させ、温度コントローラ１２の電源がオフされると、給電を停止してファン５４の回転を停止させる。

従って、温度コントローラ１２は、白金測温抵抗体４７によって検出された白金測温抵抗体４７が設置された位置での実温度が設定温度（２５℃）よりも低いと判断した場合、ペルチェ素子５１を加熱する旨の制御信号を生成し、配線Ｌｂを介してペルチェ素子５１に出力する。この結果、ペルチェ素子５１が加熱され、その熱がケース本体１５の左側板
部１５ｂを介してカバー１４及びケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃに伝達される。すると、各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃが加熱されることから、ケース１６内の雰囲気の温度が上昇する。

また、温度コントローラ１２は、白金測温抵抗体４７によって検出された白金測温抵抗体４７が設置された位置での実温度が設定温度（２５℃）よりも高いと判断した場合、ペルチェ素子５１を冷却する旨の制御信号を生成し、配線Ｌｂを介してペルチェ素子５１に出力する。この結果、ペルチェ素子５１が冷却され、ケース本体１５の左側板部１５ｂを介してカバー１４及びケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃに伝達される。すると、各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃが冷却されることから、ケース１６内の雰囲気の温度が下降する。このようにして、温度コントローラ１２は、ケース１６内の雰囲気の温度が設定温度（２５℃）に一定になるようにペルチェ素子５１を制御する。

次に、前記のように構成された高周波発振装置１０の作用について図５〜図８に従って説明する。
図５（ａ）は、外部環境の変化として発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）を、０分〜３０分間では室温（１９℃）から３０℃になるように、続く３０分〜６０分間では３０℃から室温（１９℃）になるように、それぞれ温度調整を行った場合での発振器３１から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。図５（ｂ）において実線は、その時々の発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）、破線は、発振器３１の温度を示す。

図５（ｂ）に示すように、前記温度調整に伴って、０分〜３０分間では、発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）は室温（１９℃）から３０℃に徐々に高くなる。すると、ケース１６内の雰囲気の温度もその影響を受けて高くなろうとする傾向にあるが、前述したように、ケース本体１５の左側板部１５ｂの略中央部を除く各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃの外周囲には断熱シート１７が貼り付けられていることから、ケース１６内の雰囲気の温度は外気温度の変動に比べて緩慢に徐々に変動するようになっており、さらに、温度コントローラ１２によってペルチェ素子５１が制御されてケース１６内の雰囲気の温度が設定温度（２５℃）近傍に安定的に一定になるように制御され、結果的に発振器３１の温度も３４℃近傍に安定的に一定に保たれる。

また、図５（ｂ）に示すように、続く３０分〜６０分間では、発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）は３０℃から室温（１９℃）に徐々に低くなる。すると、ケース１６内の雰囲気の温度もその影響を受けて低くなろうとする傾向にあるが、前述したように、ケース本体１５の左側板部１５ｂの略中央部を除く各板部１４ａ〜１４ｃ、１５ａ〜１５ｃの外周囲には、断熱シート１７が貼り付けられていることから、ケース１６内の雰囲気の温度は外気温度の変動に比べて緩慢に徐々に変動するようになっており、さらに、温度コントローラ１２によってペルチェ素子５１が制御されてケース１６内の雰囲気の温度が設定温度（２５℃）近傍に安定的に一定になるように制御され、結果的に発振器３１の温度も３４℃近傍に安定的に一定に保たれる。この結果、図５（ａ）に示すように、発振器３１（発振素子４０）から出力される電磁波の出力パワーは発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）の変化に関係なく安定したものとなる。

尚、図６（ａ）は、温度コントローラ１２及びペルチェユニット５０を備えていない点で本実施形態に係る高周波発振装置１０とは異なった構成を有した高周波発振装置における、発振器から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。また、同図（ｂ）において実線は、その時々の発振ユニットの外側の温度（外気温度）、破線は、その発振器の温度を示す。

図６（ａ）は、前記と同じ条件で、即ち、外部環境の変化として発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）を、０分〜３０分間では３０℃になるように、続く３０分〜６０分間では室温（１９℃）になるように、それぞれ温度調整を行った場合での発振器から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、温度コントローラ１２及びペルチェユニット５０を備えていない高周波発振装置では、発振ユニットの外側の温度（外気温度）の変化に伴ってその発振器の温度も変動することがわかる。このことから、発振器（発振素子）から出力される電磁波の出力パワーはその発振ユニットの外側の温度（外気温度）の変化に応じて変化し不安定となる。

図７（ａ）は、外部環境の変化として外気温度を２１℃一定とし、かつ発振ユニット１１に対して外部から風を３分毎に強制的にあてた場合での発振器３１（発振素子４０）から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。図７（ｂ）において破線は、その時々の発振ユニット１１の外側の温度（外気温度）、実線は、発振器３１の温度を示す。

本実施形態に係る発振ユニット１１は、ケース１６を備え、発振素子４０を備えた発振器３１はそのケース１６によって収容されていることから、発振ユニット１１に対して外部から風を強制的にあてた場合であってもケース１６によって発振素子４０に風があたらない。また、図７（ｂ）に示すように、外部環境の変化として外気温度を２１℃一定とした状態である。このとき、ペルチェユニット５０によってケース１６内の雰囲気の温度が設定温度（２５℃）近傍に安定的に一定になるように制御されることから、図７（ｂ）に示すように、発振器３１の温度は３４℃近傍に安定的に一定に保たれる。この結果、図７（ａ）に示すように、発振器３１から出力される電磁波の出力パワーは風の有無に関係なく安定したものとなる。

図８（ａ）は、ケース１６を備えていない点で本実施形態に係る高周波発振装置１０とは異なった構成を有した高周波発振装置における、発振器から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。また、同図（ｂ）において破線は、その時々の発振ユニットの外側の温度（外気温度）、実線は、その発振器の温度を示す。

図８（ａ）は、前記と同じ条件で、即ち、外部環境の変化として外気温度を２１℃一定とし、かつ発振ユニットに対して外部から風を３分毎に強制的にあてた場合での発振器（発振素子）から出力される電磁波の出力パワーの時系列変化を示すグラフである。

図８（ａ），（ｂ）に示すように、ケース１６を備えていない高周波発振装置では、発振ユニットに風が３分毎にあたることによって、発振器から出力される電磁波の出力パワーは不安定となることがわかる。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、発振器３１、レギュレータ３２を備えた発振ユニット１１をケース１６に収容した。従って、発振ユニット１１に対して外部から風を強制的にあてた場合であっても、ケース１６によって発振素子４０には風があたらない。この結果、風の有無に関係なく安定した出力パワーの電磁波を出力することができる高周波発振装置１０を実現できる。

（２）本実施形態によれば、ケース本体１５の底板部１５ａの内側面に断熱ボード１８を設け、その断熱ボード１８上に支持部材２０を立設した。そして、その支持部材２０に
固定治具２２を介してステージ２５を連結固着し、そのステージ２５上に発振器３１を備えた。従って、ステージ２５には、ケース本体１５の底板部１５ａの熱が、直接、ステージ２５に伝達するのを抑制することができる。

（３）また、本実施形態によれば、ステージ２５を、ケース本体１５の左側及び右側板部１５ｂ，１５ｃ、及び、カバー１４の各板部１４ａ〜１４ｃに接触しないように配置した。従って、ステージ２５には、カバー１４及びケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃの熱が、ステージ２５上の発振器３１に直接、伝達することはないことから、カバー１４及びケース本体１５の温度の急激な変動があっても、ステージ２５上の発振器３１の温度変化は緩慢な反応となり、大きく変動するのが抑えられるので、電磁波の出力パワーを安定にすることができる。

（４）本実施形態によれば、ケース本体１５の左側板部１５ｂの略中央部を除く各板部１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃの外周囲に断熱シート１７を貼り付けた。従って、外気温度が急激に変化した場合であっても、ケース１６内の雰囲気の温度を外気温度の変動に比べて緩慢に変化させることができる。この結果、白金測温抵抗体４７の温度検出の感度を過度に高くなるのを抑えられるので、ペルチェユニット５０の温度制御性を向上させることができる。また、ケース１６内の雰囲気の温度の変動を緩慢にすることができることから、ペルチェユニット５０の駆動期間を短くすることができる。この結果、ペルチェユニット５０の長寿命化及び省エネルギー化を図ることができる。

（５）本実施形態によれば、ケース本体１５の底板部１５ａとカバー１４の天板部１４ａとの中間位置であって、かつ、発振器３１とカバー１４の前側板部１４ｂとの中間位置に白金測温抵抗体４７を設けた。従って、発振器３１の発熱した温度に影響を受けたケース１６内の雰囲気の温度を精度良く検出することができる。

（６）本実施形態によれば、ケース本体１５の左側板部１５ｂの略中央部にペルチェユニット５０を設けた。そして、カバー１４及びケース本体１５の各板部１４ａ〜１４ｃ，１５ａ〜１５ｃを加熱または冷却することによってケース１６内の雰囲気の温度を強制的に制御するようにした。この結果、発振素子４０の周囲の雰囲気の温度を、安定したパワーの電磁波を出力するときの温度にすることができる。

（７）本実施形態によれば、発振器３１とレギュレータ３２とを、隣接して配置した。従って、レギュレータ３２にて生成された安定化電源を発振器３１へ給電する配線の配線長が短くてすむので、この配線によって生じる電圧降下やノイズの発生を抑制することができる。この結果、レギュレータ３２から安定した電圧信号を発振器３１へ給電することができる。

（８）本実施形態によれば、発振素子４０をガンダイオードで構成した。従って、ケース１６内の雰囲気の温度を２５℃近傍にすることによって、発振器３１自体の温度が３４℃で平衡状態になって５０ＧＨｚの電磁波（ミリ波）を安定して発振させることができる。

（９）本実施形態によれば、ケース本体１５の左側板部１５ｂの外側面の略中央部に、ペルチェユニット５０を設けた。そして、ペルチェユニット５０によって、ケース１６内の雰囲気の温度を制御するようにした。この結果、安価でかつ簡単な構造でケース１６内の雰囲気の温度を制御することができる。

（１０）本実施形態によれば、ペルチェユニット５０は、熱交換板フィン５３及びファン５４を設けた。従って、ペルチェ素子５１にて発生した熱（発熱及び冷却）を効率よく
ケース本体１５の左側板部１５ｂに伝達することができることから、ケース１６内の温度が設定温度（２５℃）になるように迅速に制御される。

（１１）本実施形態によれば、ケース１６内に配置される導波管１３に、アイソレータ４５を設けた。従って、導波管１３を介して外部へ伝送された前記電磁波の反射波が再び発振器３１に照射されることはない。この結果、発振器３１が発生した電磁波の反射波によって発振器３１自体が破損することはない。

尚、本発明は、以下のように変更して具体化することもできる。
・ 上記実施形態では、高周波発振装置１０は、発振素子４０（ガンダイオード）を備えた発振器３１とレギュレータ３２と内蔵しているが、本発明はこれに限定されず、発振器３１を備え、レギュレータ３２を内蔵しないものに具体化してもよい。

・ 上記実施形態では、電子機器として、発振素子４０（ガンダイオード）を備えた発振器３１を具備した高周波発振装置１０に具体化したが、本発明はこれに限定されるものではない。発振素子４０（ガンダイオード）以外の電子素子を具備した電子機器に具体化してもよい。たとえば、ステージ２５上にスーパーへテロダイン検波ユニットやクワドラチャー検波ユニット等の公知の検波ユニットや、ネットワークアナライザやスペクトルアナライザ等の計測装置において計測及び検査される局所的空間や検査空間に具体化してもよい。

・ 上記実施形態の高周波発振装置１０は、ペルチェユニット５０を備えたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ペルチェユニット５０を備えていなくてもよい。要は、ケース１６内に設けられた支持部材２０によって発振素子４０及びレギュレータ３２がケース１６内に収容されていればよい。

・ 上記実施形態では、電源装置として直流安定化電源（レギュレータ３２）を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、給電する電子素子に応じて例えば出力値が可変する電源装置であってもよい。

・ 上記実施形態では、ケース本体１５の底板部１５ａの内側面に断熱ボード１８を設け、その断熱ボード１８上に支持部材２０を立設した。そして、その支持部材２０に固定治具２２を介して発振器３１を備えたステージ２５を連結固着したが、本発明はこれに限定されない。

たとえば、断熱ボード１８を設けず、底板部１５ａの内側面に支持部材２０を立設し、その支持部材２０に固定治具２２を介してステージ２５を連結固着してもよい。このようにすることによっても、ペルチェユニット５０によって、発振素子４０の周囲の雰囲気の温度を制御することで、発振素子４０を安定したパワーの電磁波を出力させることができる。

・ 本実施形態では、温度検出手段として白金測温抵抗体４７を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のものであってもよい。たとえば、サーミスタやサーモカップル（熱電対）であってもよい。

・ 上記実施形態では、カバー１４及びケース本体１５を、それぞれアルミニウムで構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。要は、熱伝導性の高い材料で構成されていればよく、たとえば、銅であってもよい。

・ 上記実施形態では、温度制御手段にペルチェユニット５０を適用したが、本発明は
これに限定されない。たとえば、誘導加熱や液体窒素による冷却を組み合わせた加熱・冷却装置を適用させてもよい。

高周波発振装置の構成を説明するための図。 本実施形態に係る発振ユニットの構成を説明するための図。 同じく、本実施形態に係る発振ユニットの構成を説明するための図。 本実施形態に係るペルチェユニットの斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る高周波発振装置の作用を説明するためのグラフ。 同じく、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る高周波発振装置の作用を説明するためのグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る高周波発振装置の作用を説明するためのグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る高周波発振装置の作用を説明するためのグラフ。

符号の説明

１０…高周波発振装置、１３…導波管、３１…電子素子としての発振器、３２…電源装置としてのレギュレータ、１６…ケース、１８…断熱部材としての断熱ボード、２０…支持部材、４０…発振素子、４７…温度測定手段としての白金測温抵抗体、５０…温度制御手段としてのペルチェユニット、５１…ペルチェ素子。

Claims (14)

1. 電気信号を出力する電子素子を備えた電子機器において、
   前記電子素子を収容するケースと、
   前記電子素子を前記ケース内に支持固定する支持部材と、
   前記ケース内に、前記ケース内の雰囲気の温度を測定する温度測定手段と、
   前記ケースの側壁に、前記温度測定手段によって測定された前記ケース内の雰囲気の温度に基づいて発熱または冷却して前記ケース内の雰囲気の温度を一定に制御する温度制御手段と
   を備えたことを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記ケース内には、前記電子素子に給電する電源装置が設けられ、
   前記電源装置は、前記支持部材によって支持固定されていることを特徴とする電子機器。
3. 請求項１または２に記載の電子機器において、
   前記ケースと前記支持部材との間には、前記ケースと前記支持部材との間の熱の移動を遮断する断熱部材が設けられていることを特徴とする電子機器。
4. 請求項３に記載の電子機器において、
   前記支持部材は、前記断熱部材上に配置され、
   少なくとも前記電子素子は、前記ケースに接触しないように互いに隣接して配置されていることを特徴とする電子機器。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子機器において、
   前記電子素子は、前記ケース内の雰囲気の温度によって出力される前記電気信号の出力特性が変動する素子であることを特徴とする電子機器。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子機器において、
   前記温度制御手段は、
   ペルチェ素子と、
   前記ペルチェ素子にて生じる放熱、吸熱作用に対して、外部との熱交換を行う熱交換板フィン及び前記熱交換板フィンの熱交換の効果を促進させるためのファンと
   を備えていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の電子機器において、
   前記ケースの外側面には前記ケース外の熱を前記ケース内の雰囲気に伝達しにくくする断熱シートが貼り付けられていることを特徴とする電子機器。
8. 高周波の電磁波を発生する発振素子を備えた発振器と、前記発振器に給電する電源装置と、前記発振器が発生した前記電磁波を伝送する導波管と、を備えた高周波発振装置において、
   前記発振器及び前記電源装置を収容するケースと、
   前記発振器及び前記電源装置を前記ケース内に支持固定する支持部材と、
   前記ケース内に、そのケース内の雰囲気の温度を測定する温度測定手段と、
   前記ケースの側壁に、前記温度測定手段によって測定された前記ケース内の雰囲気の温度に基づいて発熱または冷却して前記ケース内の雰囲気の温度を一定に制御する温度制御手段と
   を備えたことを特徴とする高周波発振装置。
9. 請求項８に記載の高周波発振装置において、
   前記支持部材は、前記ケースの熱を伝達しにくい断熱部材上に配置され、
   前記発振器と前記電源装置は、前記ケースに接触しないように互いに隣接して配置されていることを特徴とする高周波発振装置。
10. 請求項８または９に記載の高周波発振装置において、
    前記温度制御手段は、ペルチェ素子を備えていることを特徴とする高周波発振装置。
11. 請求項１０に記載の高周波発振装置において、
    前記温度制御手段は、さらに、前記ペルチェ素子にて生じる放熱、吸熱作用に対して、外部との熱交換を行う熱交換板フィン及び前記熱交換板フィンの熱交換の効果を促進させるためのファンを備えていることを特徴とする高周波発振装置。
12. 請求項８〜１１のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、
    前記ケースの外側面には前記ケース外の熱を前記ケース内の雰囲気に伝達しにくくする断熱シートが貼り付けられていることを特徴とする高周波発振装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、
    前記発振器は、ガンダイオードであることを特徴とする高周波発振装置。
14. 請求項８〜１３のいずれか一つに記載の高周波発振装置において、
    前記ケース内に配置された前記導波管には、アイソレータが設けられ、
    前記アイソレータは、前記支持部材によって支持固定されていることを特徴とする高周波発振装置。

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