JP2021524684A - マイクロ波連結／結合装置及びそれに関連したマイクロ波発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つのマイクロ波源を連結及び結合するためのマイクロ波連結／結合装置（1）であって、主軸（X）に沿って長手方向に延び、短絡要素（23）が設けられた第１の端部（21）と第２の開放端部（22）とを含む２つの反対側の端部を有するスリーブ（20）と、主軸（X）に直交する横軸（Y）に沿ってスリーブ（20）内で延びる少なくとも１つの横棒（3a,3b）とを備えた導波管（2）を備え、マイクロ波連結／結合装置（1）は、マイクロ波源にそれぞれ接続されるように提供された少なくとも２つの同軸コネクタ（4a,4b）をさらに備え、各同軸コネクタは、スリーブに外部から取り付けられ、スリーブ内で横軸及び主軸に直交する方向に延びて横棒に取り付けられた端部で終了する導電性アンテナ（42）に接続されて延びる導電性中心コア（41）を有するマイクロ波連結／結合装置に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも２つのマイクロ波源を連結／結合するためのマイクロ波連結／結合装置、及びこのようなマイクロ波連結／結合装置によってパワー（出力）が連結及び結合されるマイクロ波源を備えたマイクロ波発生装置に関するものである。

本発明は、とりわけ、複数のマイクロ波源から来るマイクロ波パワーを結合するためのマイクロ波連結／結合装置に関し、特に、同軸／導波管遷移を有し、ソリッドステートマイクロ波源（又はトランジスタマイクロ波発生装置）に適したマイクロ波連結／結合装置に関する。

従来、マイクロ波を発生させるためにマグネトロンを用いることが知られており、このマグネトロンは、高いマイクロ波パワーを提供するという利点がある。これらのマグネトロンは、固定された所定の周波数、固定されたパワー、及び固定された温度（又は冷却）でマイクロ波を放出する。しかし、このような周波数は、一般に、例えば、パワー、周囲の空気温度、冷却水の温度等の変動に依存し、あまり安定しておらず、したがって、不十分に制御される。

また、制御された周波数でマイクロ波を放出することと、さらには、周波数調整システムによりそれらを制御する発振器の周波数を変化させることによって正確に周波数を変化させることとを可能にすることにより、マグネトロンの主な欠点を克服したソリッドステートマイクロ波発生装置（又はトランジスタマイクロ波発生装置）を用いることも知られている。

しかし、同軸ケーブルを介してパワーを出力可能なソリッドステートマイクロ波発生装置は、マイクロ波領域における特に数百ワットの範囲において、かなりのパワー制限がある。しかも、ソリッドステートマイクロ波発生装置のパワーは、同軸出力自体がその設計上、パワー制限を有するという意味で自己制限的である。

したがって、ソリッドステート技術で利用可能なパワーを増加させるためには、同軸出力を有する複数のソリッドステートマイクロ波発生装置のパワーを結合させることが適切である。

このように、導波管と、導波管に外部から取り付けられた複数の同軸コネクタを備えるマイクロ波連結／結合装置を、導波管と各同軸コネクタとの間の連結の実施形態についての詳細な説明なしに使用することは、中国実用新案第２０５４０６６９５号明細書から知られている。

その技術の状態はまた、中国実用新案第２０２９７７６８１号明細書の教示によっても説明され得、中国実用新案第２０２９７７６８１号明細書は、導波管と、導波管に外部から取り付けられた複数の同軸コネクタとを備え、同軸コネクタから来るマイクロ波パワーの連結を実行するために使用される同軸プローブを備えたマイクロ波連結／結合装置を開示している。このような同軸プローブでは、２つの対向する同軸コネクタから来るマイクロ波パワーの伝播及び結合は、これらの同軸コネクタ及びその関係する同軸プローブに共通の軸で行われ、したがって、結合され得るパワー値（出力値）を損なう非効率な熱放散をもたらす。

従って、本発明の目的は、複数のマイクロ波源、及び特に複数のソリッドステートマイクロ波源のパワーを結合することを可能にするマイクロ波連結／結合装置を提案することである。

本発明の別の目的は、小さな嵩を提供し、したがって、コンパクトでありながら（マイクロ波連結／結合装置の出力で）大きなマイクロ波パワーを提供することを可能にするマイクロ波連結／結合装置を提案することである。

本発明の別の目的は、複数のマイクロ波源のパワーを結合することを可能にしつつ、このパワーの結合で必然的に生じる放熱を改善するマイクロ波連結／結合装置を提案することにある。

本発明の別の目的は、国際電気通信連合（ITU:International Telecommunication Union）によって割り当てられた産業用、科学用、及び医療用（ISM:industrial,scientific and medical）のマイクロ波周波数帯、及び特に２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚ、５．８００ＧＨｚ±７５．０ＭＨｚ、４３３．９２ＭＨｚ±０．８７ＭＨｚ、８９６ＭＨｚ±１０ＭＨｚ、及び９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚのマイクロ波周波数帯のマイクロ波に適したマイクロ波連結／結合装置を提案することにある。

このために、少なくとも２つのマイクロ波源を連結及び結合するためのマイクロ波連結／結合装置であって、
主軸に沿って長手方向に延び、短絡要素が設けられた第１の端部と第２の開放端部とを含む２つの反対側の端部を有するスリーブと、
主軸に直交する横軸に沿って前記スリーブ内で延びる少なくとも１つの横棒とを備えた導波管を備え、
前記マイクロ波連結／結合装置は、マイクロ波源にそれぞれ接続されるように提供された少なくとも２つの同軸コネクタをさらに備え、
各同軸コネクタは、前記スリーブに外部から取り付けられ、前記導電性スリーブ内で延びて横棒に取り付けられた端部で終了する導電性アンテナに接続されて延びる導電性中心コアを有し、前記導電性中心コアと前記導電性アンテナとが一直線にされ、前記横軸及び前記主軸に直交する方向に延びている装置を提案する。

したがって、本発明は、コンパクトな構成を提供しながら、増加したマイクロ波出力パワーを生成するために、複数のマイクロ波源、特に同軸出力を有する複数のソリッドステートマイクロ波源のパワーを結合することを提案する。

第１の実施形態では、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、導電性アンテナが同じ横棒に固定された２つの隣接する同軸コネクタを含み、これらの隣接する同軸コネクタは、前記横棒の前記横軸に平行な方向に並んで配置され、前記対称面はまた、前記主軸と横棒の前記横軸との両方に直交する二次軸を含む。

１つの特徴によれば、前記２つの隣接する同軸コネクタは、前記主軸を含む前記スリーブの対称面の両側に対称に配置されている。

第２の実施形態では、前記導波管は、平行で前記主軸に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの近位横棒と遠位横棒とを備え、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、導電性アンテナが前記近位横棒に固定された少なくとも１つの近位同軸コネクタと、導電性アンテナが前記遠位横棒に固定された少なくとも１つの遠位同軸コネクタとを含む。

１つの特徴によれば、前記近位同軸コネクタと前記遠位同軸コネクタとは、前記主軸に平行な方向に互いにオフセットされている。

第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた特定の実施形態では、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、
導電性アンテナが前記近位横棒に固定された２つの近位隣接同軸コネクタと、
導電性アンテナが前記遠位横棒に固定された２つの遠位隣接同軸コネクタとを含む。

第３の実施形態では、前記導波管は、平行であり、前記主軸、及び前記横棒の前記横軸の両方に直交する二次軸に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの上側横棒と１つの下側横棒とを備え、そのため、前記上側横棒と前記下側横棒とは、前記主軸に直交する共通平面内で延び、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、前記スリーブの上面に取り付けられ、導電性アンテナが前記上側横棒に固定された少なくとも１つの上側同軸コネクタと、前記スリーブの下面に取り付けられ、導電性アンテナが前記下側横棒に固定された少なくとも１つの下側同軸コネクタとを含み、前記下側同軸コネクタと前記上側同軸コネクタとは前記共通平面内で延びている。

１つの特徴によれば、前記下側同軸コネクタの前記導電性アンテナと前記上側同軸コネクタの前記導電性アンテナとは一直線にされている。

第１の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた特定の実施形態では、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、
導電性アンテナが前記上側横棒に固定された２つの上側隣接同軸コネクタと、
導電性アンテナが前記下側横棒に固定された２つの下側隣接同軸コネクタとを含む。

有利には、前記少なくとも１つの横棒は、少なくとも１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する材料で作られる。

特定の実施形態では、前記少なくとも１つの横棒は、銅、真鍮、アルミニウム、金及び銀のうちの少なくとも１つの金属に基づく材料で作られる。

本発明の１つの可能性によれば、前記少なくとも１つの横棒は中空である。

本発明の別の可能性によれば、前記少なくとも１つの中空の横棒の内部で冷却液が循環する。

本発明の別の有利な特徴に従って、同じ所定の周波数ｆ₀及び同じ波長λ₀でマイクロ波を放射するマイクロ波源を考慮すると、前記少なくとも１つの横棒は、前記主軸に沿って、前記短絡要素から所定の長さＬに配置され、ここで、
Ｌ＝Ｌｃ＋ｋ.Ｌｇ／２であり、
この中で、ｋは０又は正の整数であり、
Ｌｃ＝ｐ．λｇ／４であり、
Ｌｇ＝λｇ±１０％であり、
λgは前記導波管内での前記マイクロ波の導かれる波長に相当し、それは前記導波管の寸法に依存し、
ｐは、１未満の補正係数である。

確かに、前記マイクロ波発生装置は、周波数ｆ₀、波長λ₀のマイクロ波を放射する。前記導波管内では、前記マイクロ波は前記周波数ｆ₀を保つが、前記波長は前記導波管内に導かれる波長λgとなり、これは前記導波管の寸法に依存する。

次に、理論的には、前記導電性アンテナ及び前記横棒の直径がゼロであれば、Ｌｃ＝λｇ／４、Ｌｇ＝λｇとなる。しかし、前記導電性アンテナ及び前記棒は、直径がゼロではなく、カロリーを伝達するのに十分な大きさであるため、長さＬｃはλｇ／４よりも小さく、より正確にはＬｃ＝ｐ．λｇ／４となり、ここでｐは前記導電性アンテナの外乱による補正を考慮した補正係数である。さらに、長さＬｇは、前記導電性アンテナ及び前記横棒によって誘起される外乱に応じて、λｇの周りで可変であり、したがって、Ｌｇ＝λｇ±１０％となる。

第２の実施形態の状況では、前記近位横棒及び前記遠位横棒が、前記短絡要素から所定のそれぞれの長さＬｐｒｏｘ及びＬｄｉｓｔで、主軸に沿って配置され、
Ｌｐｒｏｘ＝Ｌｃ＋ｋｐｒｏｘ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｐｒｏｘはゼロ又は正の整数であり、
Ｌｄｉｓｔ＝Ｌｃ＋ｋｄｉｓｔ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｄｉｓｔはｋｐｒｏｘよりも大きい正の整数であり、
そのため、前記近位横棒及び前記遠位横棒が、間隔ＥＣによって、前記主軸に沿って互いにオフセットされ、
ＥＣ＝Ｌｄｉｓｔ-Ｌｐｒｏｘ＝（ｋｄｉｓｔ-ｋｐｒｏｘ）．Ｌｇ／２＝Ｎ．Ｌｇ／２が成立し、ここでＮは正の整数であることが有利である。

特定の実施形態では、ＥＣ＝Ｌｇ／２となり、ここで、
ｋｐｒｏｘ＝０でかつｋｄｉｓｔ＝１となるか、
又はｋｐｒｏｘ＝１でかつｋｄｉｓｔ＝２となるかのいずれかである。

本発明はまた、各同軸コネクタについて、前記導電性アンテナの端部が、それが固定される前記横棒の直径を下回るか、上回るか、又は等しい直径を有するという特徴にも関係する。

特定かつ非限定的な実施形態では、各同軸コネクタについて、前記導電性アンテナの端部は、それが固定されている横棒の直径と１５％以内で同等の直径を有する。

１つの特徴によれば、各同軸コネクタについて、前記中心コアは、対応する前記横棒の直径より小さいか、又は逆に大きい直径を有し、前記導電性アンテナは、前記横棒の直径と１５％以内で同等の直径に達するまで、前記中心コアから徐々に増加するか、又は逆に減少する直径を有する。

また、本発明は、
前記同じ所定の周波数ｆ₀及び前記同じ所定の波長λ₀でマイクロ波を放射する少なくとも２つのマイクロ波源と、
上述したマイクロ波連結／結合装置とを備え、
前記マイクロ波源がそれぞれ前記マイクロ波連結／結合装置の前記同軸コネクタに接続されているマイクロ波発生装置に関するものである。

１つの可能性によれば、前記マイクロ波連結／結合装置は、導電性アンテナが前記同じ横棒に固定された２つの隣接する同軸コネクタを備え、これらの隣接する同軸コネクタは、前記横棒の前記横軸に沿って並んで配置され、前記隣接する同軸コネクタは、位相同期で動作するマイクロ波源に接続される。

別の可能性によれば、前記マイクロ波連結／結合装置は、平行であり、かつＮが正の整数であるときの間隔ＥＣ＝Ｎ．Ｌｇ／２によって前記主軸に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの近位横棒及び１つの遠位横棒を備え、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、導電性アンテナが前記近位横棒に固定された少なくとも１つの近位同軸コネクタと、導電性アンテナが前記遠位横棒に固定された少なくとも１つの遠位同軸コネクタとを含み、
前記近位同軸コネクタ及び前記遠位同軸コネクタは、
Ｎが偶数の場合のプラスマイナス１０度の位相同期、又は
Ｎが奇数の場合のプラスマイナス１０度の１８０度の位相シフトで動作するマイクロ波源に接続されている。

有利には、前記周波数ｆ₀の周りの所定の周波数帯域内で前記周波数は調節可能であるため、前記導波管内で導かれる波長は、前記導かれる波長λgの周りの所定の波長帯域内で調節可能であり、
前記マイクロ波発生装置は、所定の波長の帯域内での前記波長の調整に応じて前記マイクロ波源の位相を個別に調整するために前記マイクロ波源の位相を制御するモジュールをさらに備えている。

有利な特徴によれば、前記マイクロ波源はソリッドステートマイクロ波源である。

別の有利な特徴によれば、前記周波数は
２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、
５．８００ＧＨｚ±７５．０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、５．８００ＧＨｚ±７５．０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、
４３３．９２ＭＨｚ±０．８７の周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、４３３．９２ＭＨｚ±０．８７の周波数帯で調整可能であるか、
８９６ＭＨｚ±１０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、８９６ＭＨｚ±１０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、又は
９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚの周波数帯で調整可能である。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図を参照して作られる非限定的な実施例の以下の詳細な説明を読むと明らかになるであろう。
図１は、本発明に係るマイクロ波連結／結合装置の概略斜視図である。 図２は、本発明に係るマイクロ波連結／結合装置の概略斜視図である。 図３は、環状連結フランジを含まず、導波管スリーブの内部を透過的に表現したマイクロ波連結／結合装置の概略図である。 図４は、マイクロ波連結／結合装置の第１の例の図である。 図５は、マイクロ波連結／結合装置の第２の例の図である。 図６は、図４及び図５の例における同軸コネクタ／導電性中心コア／導電性アンテナ／横棒の概略拡大図である。 図７は、マイクロ波連結／結合装置の第３の例の一例の図である。 図８は、図７の第３の例における同軸コネクタ／導電性中心コア／導電性アンテナ／横棒の概略拡大図である。 図９は、マイクロ波連結／結合装置の第４の例の一例を示す図である。 図１０は、ソリッドステートマイクロ波源が連結された図１及び図２のマイクロ波連結／結合装置を備えたマイクロ波アセンブリの概略斜視図である。 図１１は、ソリッドステートマイクロ波源が連結された図１及び図２のマイクロ波連結／結合装置を備えたマイクロ波アセンブリの概略斜視図である。 図１２は、図１０及び図１１のマイクロ波アセンブリを組み込んだマイクロ波発生装置を、ケーシング無しで正面から見た場合の概略斜視図である。 図１３は、図１０及び図１１のマイクロ波アセンブリを組み込んだマイクロ波発生装置を、ケーシング有りで背面から見た場合の概略斜視図である。

図１から図９を参照すると、本発明に係るマイクロ波連結／結合装置１は、主軸Ｘに沿って長手方向に延び、２つの反対側の端部２１，２２を有する導電性スリーブ２０を備えた導波管２を含み、前記端部２１，２２は、
例えば、第１の端部２１を閉じる短絡板又は壁の形で短絡要素２３が設けられた第１の端部２１、及び
導波管２のスリーブ２０を出力ガイド９０（図１２及び１３で見える）に連結するために設けられた例えば環状連結フランジ２４を有する第２の開放端部２２を含む。

ここで、スリーブ２０は長方形断面のものであるから、スリーブ２０は、互いに平行で対向する上面２５及び下面２６と、また互いに平行で対向する２つの側面２７とを有する。もちろん、本発明は、スリーブ２０のこの長方形の形状に限定されるものではない。

また、導波管２は、主軸Ｘに直交する横軸Ｙに沿ってスリーブ２０内を延びる少なくとも１つの横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを備える。

図１〜図５及び図７に示された例では、導波管２は、２つの横棒を備え、より具体的には、近位横棒３ａ及び遠位横棒３ｂを備える。近位横棒３ａ及び遠位横棒３ｂは平行であり、主軸Ｘに沿って互いにオフセットしており、近位横棒３ａは遠位横棒３ｂよりも短絡要素２３に近い位置にある。

図９に図示された例では、導波管２は、２つの横棒を備え、より具体的には、平行であり、主軸Ｘ、及びこれらの横棒３ｃ，３ｄの横軸Ｙの両方に直交する二次軸Ｚに沿って互いにオフセットされた上側横棒３ｃ及び下側横棒３ｄを備え、そのため、上側横棒３ｃ及び下側横棒３ｄは、主軸Ｘに直交する共通平面内で延びている。上側横棒３ｃは、下側横棒３ｄよりも上面２５に近い位置にある。より詳細には、二次軸Ｚは、上面２５と下面２６とに直交している。

一般に、前記又はそれぞれの横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、上面２５と下面２６とに平行に、２つの側面２７の間を、上面２５から（又は下面２６から）所定の距離をおいて延びている。このように、前記又はそれぞれの横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、特にネジ３１によって、又は溶接によって、それぞれが側面２７に固定された２つの反対側の端部を有している。

また、前記又はそれぞれの横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、少なくとも１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する導電性材料で作られており、特に、良好な放熱性を目的として、銅、真鍮、アルミニウム、金又は銀で作られている。

前記又はそれぞれの横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、この形状に限定されるものではないが、所定の直径を有する円形断面のものであってもよい。

なお良好な放熱性の目的で、特に冷却液が中空の横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの内部で循環できるように、前記又はそれぞれの横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを中空とすることもさらに考えられる。

本発明に係るマイクロ波連結／結合装置１はまた、マイクロ波源５、及び特にソリッドステートマイクロ波源５（図１０〜図１３で見える）にそれぞれ接続されるように設計された少なくとも２つの同軸コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備える。

一般に、各同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、スリーブ２０に外部から、及び特に上面２５又は下面２６に取り付けられており、マイクロ波源５を直接連結する連結手段か、又はマイクロ波源５と同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間のリンクを確保する同軸ケーブルを備えている。損失を制限するためには、直接連結することが好ましい。

連結手段は、雄型又は雌型の連結手段であってもよく、ネジ止め又はバヨネット式又はスナップフィット式の連結手段であってもよく、同軸ケーブルを介してもよい。

各同軸コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、したがって、スリーブ２０上に、特にネジ止め又は溶接によって固定されており、それは、スリーブ２０内で延びて横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に特に溶接又はネジ止めによって固定された端部で終了する導電性アンテナ４２に接続されて延びる導電性中心コア４１を有する。

各同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄについては、導電性中心コア４１と導電性アンテナ４２とが、一直線にされており（又は同軸であり）、導電性アンテナ４２と横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとが直交するように、横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの横軸Ｙに直交する方向に延びている。より具体的には、導電性中心コア４１と導電性アンテナ４２とは、前記二次軸Ｚと平行な方向に延びており、したがって、上面２５と下面２６とに直交している。

図示の例では、マイクロ波連結／結合装置１は、１つの横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して２つの同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備えている。このように、前記又はそれぞれの横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄには、一対（又は一組）の同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、すなわち、導電性アンテナ４２が同じ横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに固定されている２つの隣接する同軸コネクタが連結され、これら２つの隣接する同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの横軸Ｙに平行な方向に並んで配置されている。

より詳細には、２つの隣接する同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、主軸Ｘを含むスリーブ２０の対称面の両側に対称に配置されている。したがって、２つの隣接する同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのうちの１つは、２つの側面２７の一方から所定の距離だけ離れた位置に配置され、２つの隣接する同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのうちの他方は、２つの側面２７の他方から同じ前記所定の距離だけ離れた位置に配置されている。

図１〜図５及び図７に示す例では、導波管２は、
導電性アンテナ４２が近位横棒３ａに固定された２つの近位隣接同軸コネクタ４ａと、
導電性アンテナ４２が遠位横棒３ｂに固定された２つの遠位隣接同軸コネクタ４ｂとを備える。

近位隣接同軸コネクタ４ａと遠位隣接同軸コネクタ４ｂとは、主軸Ｘに平行な方向に２つずつ整列してオフセットされている。

図９に示す例では、導波管２は、
スリーブ２０の上面２５に取り付けられ、導電性アンテナ４２が上側横棒３ｃに固定された２つの上側隣接同軸コネクタ４ｃと、
スリーブ２０の下面２６に取り付けられ、導電性アンテナ４２が下側横棒３ｄに固定された２つの下側隣接同軸コネクタ４ｄとを備える。

上側隣接同軸コネクタ４ｃの導電性アンテナと下側隣接同軸コネクタ４ｄの導電性アンテナとは、２つずつ一直線にされている。さらに、これらの隣接同軸コネクタ４ｃ，４ｄは、上側横棒３ｃと下側横棒３ｄの共通平面内で延びている。

さらに、ソリッドステートマイクロ波源５は、例えば周波数帯が２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚである状態で、同じ周波数ｆ₀と同じ所定の波長λ₀でマイクロ波を放射するか、又はｆ₀がその周波数帯の中心周波数である状態で、前記周波数が２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚのこの周波数帯で特に調整可能であることに留意すべきである。

もちろん、国際電気通信連合（ITU）によって割り当てられた産業用、化学用、及び医療用（ISM）の他のマイクロ波周波数帯も考えられる。

一般的に、前記又はそれぞれの横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、短絡要素２３から所定の長さＬで、主軸に沿って配置され、
Ｌｃ＋ｋ.Ｌｇ／２であり、
この中で、ｋは０または正の整数であり、
Ｌｃ＝ｐ．λｇ／４であり、
Ｌｇ＝λｇ±１０％であり、
λgは導波管内でのマイクロ波の導かれる波長（ガイド波長）に相当し、それは導波管の寸法に依存し、
ｐは、１未満の補正係数である。

図１から図７の例では、近位横棒３ａ及び遠位横棒３ｂは、短絡要素２３から所定のそれぞれの長さＬｐｒｏｘ及びＬｄｉｓｔで、主軸Ｘに沿って配置され、
Ｌｐｒｏｘ＝Ｌｃ＋ｋｐｒｏｘ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｐｒｏｘはゼロ又は正の整数であり、
Ｌｄｉｓｔ＝Ｌｃ＋ｋｄｉｓｔ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｄｉｓｔはｋｐｒｏｘよりも大きい正の整数である。

このように、近位横棒３ａ及び遠位横棒３ｂは、例えば、間隔ＥＣによって、主軸に沿って互いにオフセットされ、例えば、
ＥＣ＝Ｌｄｉｓｔ−Ｌｐｒｏｘ＝（ｋｄｉｓｔ−ｋｐｒｏｘ）．Ｌｇ／２＝Ｎ．Ｌｇ／２が成立し、ここでＮは正の整数である。

特にコンパクトにされた構成に対応する図１〜図４及び図７の例では、ｋｐｒｏｘ＝０でかつｋｄｉｓｔ＝１となり、
言い換えれば、Ｌｐｒｏｘ＝Ｌｃ、Ｌｄｉｓｔ＝Ｌｃ＋Ｌｇ／２、かつＥＣ＝Ｌｇ／２となる。

コンパクトにされていない構成に対応するが、結合されたマイクロ波の帯域幅に有利な場合もある図５の例では、ｋｐｒｏｘ＝１でかつｋｄｉｓｔ＝２となり、言い換えれば、Ｌｐｒｏｘ＝Ｌｃ＋Ｌｇ／２、Ｌｄｉｓｔ＝Ｌｃ＋Ｌｇ、かつＥＣ＝Ｌｃ／２となる。

特にコンパクトにされた構成にも対応する図９の例では、上側横棒３ｃ及び下側横棒３ｄは、両方とも、主軸に沿って、短絡要素２３から同じ所定の長さＬに配置され、
Ｌ＝Ｌｃとなる。

さらに、各同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄについて、導電性アンテナ４２の端部は、それが固定される横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径を下回るか、上回るか又は等しい直径を有する。

非限定的な例によって与えられる特定の実施形態では、各同軸コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄについて、導電性アンテナ４２の端部は、それが固定されている横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの直径と１５％以内で同等の直径を有しており、したがって、３つのケースが生じる。

３つのケースとは、導電性中心コア４１が横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径と１５％以内で同等の直径を有する場合に、導電性中心コア４１と導電性アンテナ４２とが同じ一定の直径を有する図５に示す第１のケースと、
導電性中心コア４１が横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径よりも小さい直径を有する場合に、導電性アンテナ４２が、横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径と１５％以内で同等の直径に達するまで、導電性中心コア４１から徐々に増加する直径を有する図８に示す第２のケースと、
導電性中心コア４１が横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径よりも大きい直径を有する場合に、導電性アンテナ４２が、横棒３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直径と１５％以内で同等の直径に達するまで、導電性中心コア４１から徐々に減少する直径を有する図示しない第３のケースとである。

図１２及び図１３を参照すると、本発明に係るマイクロ波発生装置６は、ケーシング６０の内部に、
マイクロ波連結／結合装置１と、
マイクロ波連結／結合装置１の同軸コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにそれぞれ接続された複数のソリッドステートマイクロ波源５と、
ソリッドステートマイクロ波源５の位相を個別に調整するために、ソリッドステートマイクロ波源５の位相を制御する制御モジュール７とを備えている。

導電性アンテナ４２が同じ横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、又は３ｄに固定された２つの隣接する同軸コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃ、又は４ｄを考慮すると、これらの２つの隣接する同軸コネクタは、プラス又はマイナス１０度の位相同期で動作するソリッドステートマイクロ波源５に接続されており、これら２つのソリッドステートマイクロ波源５のこの位相同期は制御モジュール７によって制御される。

一方で、導電性アンテナ４２が近位横棒３ａに固定され、近位ソースと呼ばれるソリッドステートマイクロ波源５に連結された２つの隣接する近位同軸コネクタ４ａを考慮し、他方で、導電性アンテナ４２が遠位横棒３ｂに固定され、遠位ソースと呼ばれるソリッドステートマイクロ波源５に連結された２つの隣接する遠位同軸コネクタ４ｂを考慮し、さらに、Ｎが正の整数である場合、この近位横棒３ａとこの遠位横棒３ｂが主軸Ｘに沿って互いに間隔ＥＣ＝Ｎ．Ｌｇ／２でオフセットされていることを考慮すると、
Ｎが偶数の場合、近位ソースは遠位ソースとプラスマイナス１０度の位相同期をとり、
Ｎが奇数の場合、近位ソースは遠位のソースに対し、プラスマイナス１０度の１８０度の位相シフトとなる。

図１〜図５及び図７の例では、ＥＣ＝Ｌｇ／２、つまりＮ＝１であるから、近位ソースは遠位ソースに対して１８０度のプラスマイナス１０度の位相ずれとなる。

したがって、制御モジュール７は、同じ横棒３ａ、３ｂ、３ｃ、又は３ｄに関連付けられたソリッドステートマイクロ波源５を一緒に同期させ、第１のものに対して他のものを１８０°（間隔ＥＣ＝Ｌｇ／２の場合）位相シフトさせるために、好ましくは自動の位相管理カードを実装する。

さらに、上述したように、周波数ｆ₀の周りの所定の周波数帯域内で周波数が調整可能であるため、導かれる波長も波長λｇの周りの所定の波長帯域内で調整可能である。

このように、ソリッドステートマイクロ波源５の位相制御モジュール７は、ソリッドステートマイクロ波源５の位相を、この所定の波長帯域内で導かれる波長の調整に応じて個別に制御し、パワー伝送を最適化する。

この制御モジュール７はまた、同軸コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ自体の間で、寸法上の公差、各ソリッドステートマイクロ波源５の公差等のために現れる可能性のある任意の位相シフトを考慮して、各ソリッドステートマイクロ波源５の位相を個別に管理することを可能にする。この位相管理は、放出されるマイクロ波の周波数に応じて自動的に運用することもできる。

Claims (24)

1. 少なくとも２つのマイクロ波源（5）を連結及び結合するためのマイクロ波連結／結合装置（1）であって、
   主軸（X）に沿って長手方向に延び、短絡要素（23）が設けられた第１の端部（21）と第２の開放端部（22）とを含む２つの反対側の端部を有するスリーブ（20）と、
   前記主軸（X）に直交する横軸（Y）に沿って前記スリーブ（20）内で延びる少なくとも１つの横棒（3a,3b,3c,3d）とを備えた導波管（2）を備え、
   前記マイクロ波連結／結合装置（1）は、マイクロ波源（5）にそれぞれ接続されるように提供された少なくとも２つの同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）をさらに備え、
   各同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、前記スリーブ（20）に外部から取り付けられ、前記スリーブ（20）内で延びて横棒（3a,3b,3c,3d）に取り付けられた端部で終了する導電性アンテナ（42）に接続されて延びる導電性中心コア（41）を有し、前記導電性中心コア（41）及び前記導電性アンテナ（42）は、一直線にされ、前記横軸（Y）及び前記主軸（X）に直交する方向に延びているマイクロ波連結／結合装置。
2. 請求項１に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記少なくとも２つの同軸コネクタは、導電性アンテナ（42）が同じ横棒（3a,3b,3c,3d）に固定された２つの隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）を含み、前記隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、前記横棒（3a,3b,3c,3d）の前記横軸（Y）に平行な方向に並んで配置されているマイクロ波連結／結合装置。
3. 請求項２に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記２つの隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、前記主軸（X）を含むスリーブ（20）の対称面の両側に対称に配置され、前記対称面はまた、前記主軸（X）と横棒（3a,3b,3c,3d）の前記横軸（Y）との両方に直交する二次軸（Z）を含むマイクロ波連結／結合装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記導波管（2）は、平行で前記主軸（X）に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの近位横棒（3a）と遠位横棒（3b）とを備え、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、導電性アンテナ（42）が前記近位横棒（3a）に固定された少なくとも１つの近位同軸コネクタ（4a）と、導電性アンテナ（42）が前記遠位横棒（3b）に固定された少なくとも１つの遠位同軸コネクタ（4b）とを含むマイクロ波連結／結合装置。
5. 請求項４に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記近位同軸コネクタ（4a）と前記遠位同軸コネクタ（4b）とは、前記主軸（X）に平行な方向に互いにオフセットされているマイクロ波連結／結合装置。
6. 請求項２及び４に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記少なくとも２つの同軸コネクタは、
   導電性アンテナ（42）が前記近位横棒（3a）に固定された２つの近位隣接同軸コネクタ（4a）と、
   導電性アンテナ（42）が前記遠位横棒（3b）に固定された２つの遠位隣接同軸コネクタ（4b）とを含むマイクロ波連結／結合装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記導波管（2）は、平行であり、前記主軸（X）、及び前記横棒（3c,3d）の前記横軸（Y）の両方に直交する二次軸（Z）に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの上側横棒（3c）と１つの下側横棒（3d）とを備え、そのため、前記上側横棒（3c）と前記下側横棒（3d）とは、前記主軸（X）に直交する共通平面内で延び、前記少なくとも２つの同軸コネクタは、前記スリーブ（20）の上面（25）に取り付けられ、導電性アンテナ（42）が前記上側横棒（3c）に固定された少なくとも１つの上側同軸コネクタ（4c）と、前記スリーブ（20）の下面（26）に取り付けられ、導電性アンテナ（42）が前記下側横棒（3d）に固定された少なくとも１つの下側同軸コネクタ（4d）とを含み、前記下側同軸コネクタ（4d）と前記上側同軸コネクタ（4c）とは前記共通平面内で延びているマイクロ波連結／結合装置。
8. 請求項７に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記下側同軸コネクタ（4d）の前記導電性アンテナ（42）と前記上側同軸コネクタ（4c）の前記導電性アンテナ（42）とが一直線にされているマイクロ波連結／結合装置。
9. 請求項２及び６に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
   前記少なくとも２つの同軸コネクタは、
   導電性アンテナ（42）が前記上側横棒（3c）に固定された２つの上側隣接同軸コネクタ（4c）と、
   導電性アンテナ（42）が前記下側横棒（3d）に固定された２つの下側隣接同軸コネクタ（4d）とを含むマイクロ波連結／結合装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    前記少なくとも１つの横棒（3a,3b,3c,3d）が、少なくとも１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有する材料で作られているマイクロ波連結／結合装置。
11. 請求項１０に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    前記少なくとも１つの横棒（3a,3b,3c,3d）が、銅、真鍮、アルミニウム、金及び銀のうちの少なくとも１つの金属に基づく材料で作られているマイクロ波連結／結合装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    前記少なくとも１つの横棒（3a,3b,3c,3d）が、中空であるマイクロ波連結／結合装置。
13. 請求項１２に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    前記少なくとも１つの中空の横棒（3a,3b,3c,3d）の内部で冷却液が循環するマイクロ波連結／結合装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    同じ周波数ｆ₀及び同じ所定の波長λ₀でマイクロ波を放射するマイクロ波源（5）を考慮することで、前記少なくとも１つの横棒（3a,3b,3c,3d）は、前記主軸（X）に沿って、前記短絡要素（23）から所定の長さＬに配置され、ここで、
    Ｌ＝Ｌｃ＋ｋ.Ｌｇ／２であり、
    この中で、ｋは０又は正の整数であり、
    Ｌｃ＝ｐ．λｇ／４であり、
    Ｌｇ＝λｇ±１０％であり、
    λgは前記導波管（2）内での前記マイクロ波の導かれる波長に相当し、それは前記導波管（2）の寸法に依存し、
    ｐは、１未満の補正係数であるマイクロ波連結／結合装置。
15. 請求項４及び１４に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    前記近位横棒（3a）及び前記遠位横棒（3b）が、前記短絡要素（23）から所定のそれぞれの長さＬｐｒｏｘ及びＬｄｉｓｔで、主軸（X）に沿って配置され、
    Ｌｐｒｏｘ＝Ｌｃ＋ｋｐｒｏｘ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｐｒｏｘはゼロ又は正の整数であり、
    Ｌｄｉｓｔ＝Ｌｃ＋ｋｄｉｓｔ.Ｌｇ／２が成立し、ここで、ｋｄｉｓｔはｋｐｒｏｘよりも大きい正の整数であり、
    そのため、前記近位横棒及び前記遠位横棒が、間隔ＥＣによって、前記主軸に沿って互いにオフセットされ、
    ＥＣ＝Ｌｄｉｓｔ-Ｌｐｒｏｘ＝（ｋｄｉｓｔ-ｋｐｒｏｘ）．Ｌｇ／２＝Ｎ．Ｌｇ／２が成立し、ここでＮは正の整数であるマイクロ波連結／結合装置。
16. 請求項１５に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    ＥＣ＝Ｌｇ／２となり、ここで、
    ｋｐｒｏｘ＝０でかつｋｄｉｓｔ＝１となるか、
    又はｋｐｒｏｘ＝１でかつｋｄｉｓｔ＝２となるかのいずれかであるマイクロ波連結／結合装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    各同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）について、前記導電性アンテナ（42）の端部は、それが固定されている横棒（3a,3b,3c,3d）の直径と１５％以内で同等の直径を有するマイクロ波連結／結合装置。
18. 請求項１７に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）において、
    各同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）について、導電性中心コア（41）は、対応する前記横棒（3a,3b,3c,3d）の直径より小さいか、又は逆に大きい直径を有し、前記導電性アンテナ（42）は、前記横棒（3a,3b,3c,3d）の直径と１５％以内で同等の直径に達するまで、前記導電性中心コア（41）から徐々に増加するか、又は逆に減少する直径を有するマイクロ波連結／結合装置。
19. 同じ周波数ｆ₀及び同じ所定の波長λ₀でマイクロ波を放射する少なくとも２つのマイクロ波源（5）と、
    請求項１〜１８のいずれか１項に記載のマイクロ波連結／結合装置（1）とを備え、
    前記マイクロ波源（5）がそれぞれ前記マイクロ波連結／結合装置（1）の前記同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）に接続されているマイクロ波発生装置。
20. 請求項１９に記載のマイクロ波発生装置において、
    前記マイクロ波連結／結合装置（1）は、導電性アンテナ（42）が同じ前記横棒（3a,3b,3c,3d）に固定された２つの隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）を備え、前記隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、前記横棒（3a,3b,3c,3d）の前記横軸（Y）に沿って並んで配置され、前記隣接する同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、位相同期で動作するマイクロ波源（5）に接続されたマイクロ波発生装置。
21. 請求項１９又は２０にマイクロ波発生装置において、
    前記マイクロ波連結／結合装置（1）は、平行であり、かつＮが正の整数であるときの間隔ＥＣ＝Ｎ．Ｌｇ／２によって前記主軸（X）に沿って互いにオフセットされた少なくとも１つの近位横棒（3a）及び１つの遠位横棒（3b）を備え、前記少なくとも２つの同軸コネクタ（4a,4b,4c,4d）は、導電性アンテナ（42）が前記近位横棒（3a）に固定された少なくとも１つの近位同軸コネクタ（4a）と、導電性アンテナ（42）が前記遠位横棒（3b）に固定された少なくとも１つの遠位同軸コネクタ（4b）とを含み、
    前記近位同軸コネクタ（4a）及び前記遠位同軸コネクタ（4b）は、
    Ｎが偶数の場合のプラスマイナス１０度の位相同期、又は
    Ｎが奇数の場合のプラスマイナス１０度の１８０度の位相シフトで動作するマイクロ波源（5）に接続されているマイクロ波発生装置。
22. 請求項２０又は２１に記載のマイクロ波発生装置において、
    前記周波数ｆ₀の周りの所定の周波数帯域内で前記周波数は調節可能であるため、前記導波管内で導かれる波長は、前記波長λgの周りの所定の波長帯域内で調節可能であり、
    前記マイクロ波発生装置は、前記所定の波長帯域内での前記波長の調整に応じて前記マイクロ波源（5）の位相を個別に調整するために前記マイクロ波源（5）の位相を制御するモジュールをさらに備えているマイクロ波発生装置。
23. 請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置において、
    前記マイクロ波源（5）はソリッドステートマイクロ波源（5）であるマイクロ波発生装置。
24. 請求項１９〜２３のいずれか１項に記載のマイクロ波発生装置において、
    前記周波数は
    ２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、２．４５０ＧＨｚ±５０．０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、
    ５．８００ＧＨｚ±７５．０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、５．８００ＧＨｚ±７５．０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、
    ４３３．９２ＭＨｚ±０．８７の周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、４３３．９２ＭＨｚ±０．８７の周波数帯で調整可能であるか、
    ８９６ＭＨｚ±１０ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、８９６ＭＨｚ±１０ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるか、又は
    ９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚの周波数帯で構成され、例えば、前記周波数は、９１５ＭＨｚ±１３ＭＨｚの周波数帯で調整可能であるマイクロ波発生装置。

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