JP5842043B1

JP5842043B1 - マイクロ波出力装置

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Publication number: JP5842043B1
Application number: JP2014193953A
Authority: JP
Inventors: 隆偉峯岸; 古川　実; 実古川
Original assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2034-09-24
Also published as: JP2016066464A

Abstract

【課題】たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制するマイクロ波出力装置を提供すること。【解決手段】電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源と、前記マイクロ波発振源の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段と、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器と、前記発振開始時から前記不安定時間の経過後に、前記可変減衰器の減衰量を減少させる制御手段とを備えるマイクロ波出力装置。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波出力装置に関する。

マイクロ波出力装置のマイクロ波発振源として、マグネトロンを用いたものが一般によく知られている。マグネトロンとは、強力な磁場を発生させた電子管の一種である。マグネトロンでは、陰極から発生した熱電子が磁場の作用により周回運動し、その際に発生するマイクロ波を出力に用いられている。例えば電子レンジでは、マグネトロンで発生させたマイクロ波を食物等の加熱対象物に照射し、マイクロ波を加熱対象物中の水分子に吸収させることにより、加熱対象物を加熱している。

一方、近年では、非接触電力伝送においてもマイクロ波が用いられている。マイクロ波を用いた非接触電力伝送の送電系では、マイクロ波出力装置で電力をマイクロ波に変換し、当該マイクロ波を送電アンテナによって空中へ放射する。一方、非接触電力伝送の受電系では、受電アンテナによってマイクロ波を受信し、整流回路等を用いてマイクロ波を直流へ変換する（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２６７５７７号公報

ところで、マグネトロンをマイクロ波発振源として用いた非接触電力伝送においては、マグネトロンの発振開始時に瞬間的に高強度のマイクロ波が出力されることにより、受電系の回路等に損傷を与えてしまうことがある。この発振開始時における高強度のマイクロ波は、数マイクロ秒から数百マイクロ秒の短時間の現象であるといえども、非接触電力伝送において大きな問題となる。

発振開始時のマイクロ波の瞬間的なピークに合わせて、受電系の耐電性能を設計することも可能であるが、その場合、短時間的減少にも拘らず、定常伝送における電力の何倍もの耐電性能で受電系を構成しなければいけないという問題がある。逆に、発振開始時におけるマイクロ波の瞬間的なピークに受電系が耐え得るように送電系の出力を抑制した場合、所望電力量を伝送するために時間が掛かるという問題がある。したがって、たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができるマイクロ波出力装置が求められる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができるマイクロ波出力装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマイクロ波出力装置は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源と、前記マイクロ波発振源の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段と、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器と、前記発振開始時から前記不安定時間の経過後に、前記可変減衰器の減衰量を減少させる制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記不安定時間検出手段は、マイクロ波発振源の後段に設けられた方向性結合器と、前記方向性結合器を用いて分岐させたマイクロ波を検出する検波器とを備えていることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記不安定時間検出手段は、前記マイクロ波発振源の起動時から所定の定数時間を計測するタイマー遅延回路を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記不安定時間検出手段は、前記マイクロ波発振源の陰極電流停止時から所定の定数時間を計測するタイマー遅延回路を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記マイクロ波発振源の陰極電流停止は、前記マイクロ波発振源の起動時から所定の定数時間後に行われることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記マイクロ波発振源の陰極電流停止は、前記マイクロ波発振源が出力したマイクロ波が所定の閾値以下に低下したタイミングで行われることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記可変減衰器は、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管において、抵抗体で構成した抵抗板を前記導波管の中央と壁面との間で平行移動させることにより、減衰量を可変とするものであることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記可変減衰器は、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管において、抵抗体で構成した抵抗板を前記導波管の壁面から中央へ向かって挿抜させることにより、減衰量を可変とするものであることを特徴とする。

また、本発明に係るマイクロ波出力装置は、上記発明において、前記マイクロ波発振源は、マグネトロンであることを特徴とする。

本発明に係るマイクロ波出力装置は、たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係るマイクロ波出力装置の概略構成を示す図である。図２は、マイクロ波発振源が発振するマイクロ波の出力の時間変化を示すグラフである。図３は、平行移動型可変減衰器の部分破断図である。図４は、フラップ型可変減衰器の部分破断図である。図５は、第２実施形態に係るマイクロ波出力装置の概略構成を示す図である。図６は、第３実施形態に係るマイクロ波出力装置の概略構成を示す図である。図７は、第４実施形態に係るマイクロ波出力装置の概略構成を示す図である。図８は、マイクロ波発振源の例であるマグネトロンの模式図である。図９は、第５実施形態に係るマイクロ波出力装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明に係るマイクロ波出力装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るマイクロ波出力装置１００の概略構成を示す図である。第１実施形態は、後に説明する他の実施形態を総括した実施形態となっている。

図１に示されるように、第１実施形態に係るマイクロ波出力装置１００は、マイクロ波発生部１１０と可変減衰器１４０と制御手段１５０とを備えている。また、マイクロ波発生部１１０は、マイクロ波発振源１２０と不安定時間検出手段１３０とを備えている。

マイクロ波発振源１２０は、マイクロ波出力装置１００の内部または外部から供給された電力をマイクロ波に変換するための装置であり、例えばマグネトロンが用いられる。不安定時間検出手段１３０は、マイクロ波発振源１２０の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定となる不安定時間を検出するための手段である。これらマイクロ波発振源１２０および不安定時間検出手段１３０の具体的態様は、様々な構成を考えることができ、その具体的な構成が後の実施形態に例示される。

可変減衰器１４０は、マイクロ波発振源１２０から出力されるマイクロ波を減衰するためのものであり、マイクロ波発振源１２０から出力されるマイクロ波が伝搬する導波管の途中に設けられている。制御手段１５０は、不安定時間検出手段１３０の検出結果に基づいて、可変減衰器１４０の減衰量を変更するためのものである。制御手段１５０は、マイクロ波発振源１２０の発振開始時から不安定時間検出手段１３０が検出する不安定時間の経過後に、可変減衰器１４０の減衰量を減少させる。なお、可変減衰器の減衰量は、マイクロ波発生源１２０の発振前から所定量に増加させておく方法でも、発振開始時に所定量に増加する方法でもよい。

可変減衰器１４０で減衰されたマイクロ波は、例えば送電アンテナＴＸによって空中伝搬される。空中伝搬されたマイクロ波は、レクテナ１０１によって受電され、電力として負荷１０３に利用される。負荷１０３はバッテリをも含む。ここでレクテナ１０１とは、受電アンテナＲＸと整流器１０２とを備え、空中を伝搬している電波のエネルギーを直流電力に変換することができる装置である。なお、図１に示される構成は、受信系としてレクテナ１０１を用いたものであるが、マイクロ波出力装置１００の利用はこの受信系に対するものに限定されるものではない。図１に示される構成は、発振開始時におけるマイクロ波の瞬間的な高出力が抑制されるというマイクロ波出力装置１００の効果を説明するための例に過ぎない。

図２は、マイクロ波発振源１２０が発振するマイクロ波の出力の時間変化を示すグラフである。図２に示されるグラフにおいて、縦軸はマイクロ波発振源１２０が発振するマイクロ波を電力（Ｗ）で示したものであり、横軸は、マイクロ波発振源１２０の発振開始時からの経過時間（ｔ）を示している。

図２に示されるように、マイクロ波発振源１２０が発振するマイクロ波は、発振開始時から所定の時間は出力が不安定であり、出力は大きなピークを有している。マイクロ波が安定する時刻ｔ_０以降の出力と比較した場合、ピーク時の出力は数倍の大きさとなっている。例えば、マイクロ波を受電するレクテナ１０１の耐電力限界値がＷ_０の場合、発振開始時の出力がＷ_０を超えてしまい、レクテナ１０１に損傷を与えてしまうことがある。

そこで、第１実施形態の不安定時間検出手段１３０は、マイクロ波の出力が安定するグラフ中に示される時刻（不安定時間の終了時刻）ｔ_０を検出し、この時刻ｔ_０に制御手段１５０が可変減衰器１４０におけるマイクロ波の減衰量を低減させる。ここでいうマイクロ波の出力が安定する時刻ｔ_０とは、当該時刻以降は瞬間的な高強度のマイクロ波が出力されないと考えられる時刻である。つまり、ここでいうマイクロ波の出力の安定とは、ある程度の変動が残っていたとしても、受電系に影響を及ぼすような出力のピークが含まれない変動を許容するものである。

図３および図４は、代表的な可変減衰器１４０の構成を示す図である。図３は、平行移動型可変減衰器１４１の部分破断図であり、図４は、フラップ型可変減衰器１４６の部分破断図である。平行移動型可変減衰器１４１およびフラップ型可変減衰器１４６は共に、導波管の中心では電界が最大になることを利用し、その部分に抵抗板１４３もしくは抵抗板１４８を挿入することでマイクロ波を減衰させたものである。可変減衰器１４０では、マイクロ波発振源１２０の発振開始時からマイクロ波が安定する時刻ｔ_０まで減衰量を最大化し、発振開始時の出力を抑制する。

図３に示されるように、平行移動型可変減衰器１４１は、導波管１４２の内部に抵抗体で構成された抵抗板１４３が挿入されている。抵抗板１４３は、導波管１４２の内部で中央と壁面との間で平行移動が可能となるよう構成されている。導波管１４２内部の電界は、中央部分が最大となるため、この部分に抵抗板１４３を挿入することで導波管１４２を伝搬するマイクロ波も大きく減衰される。一方、導波管１４２内部の電界は、壁面で最小となり、壁面に抵抗板１４３を移動させた場合、導波管１４２を伝搬するマイクロ波はほとんど減衰されない。

図４に示されるように、フラップ型可変減衰器１４６は、導波管１４７の壁面にスリット１４７ａが設けられており、導波管１４７の壁面から中央へ向かって抵抗板１４８を挿抜させることが可能に構成されている。上記説明と同様の原理により、電界が最大となる導波管１４７の中央に抵抗板１４８を挿入した場合、導波管１４７を伝搬するマイクロ波は大きく減衰される。一方、導波管１４７から抵抗板１４８を抜き出した場合、導波管１４７を伝搬するマイクロ波はほとんど減衰されない。

平行移動型可変減衰器１４１における抵抗板１４３の平行移動、および、フラップ型可変減衰器１４６における抵抗板１４８の挿抜は、例えば電磁石またはモータ等を用いて行われる。制御手段１５０は、電磁石またはモータ等に対する通電を制御することにより、平行移動型可変減衰器１４１における抵抗板１４３の平行移動、および、フラップ型可変減衰器１４６における抵抗板１４８の挿抜を実行する。

以上説明した構成により、第１実施形態のマイクロ波出力装置１００は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源１２０と、マイクロ波発振源１２０の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段１３０と、マイクロ波発振源１２０から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器１４０と、マイクロ波発振源１２０の発振開始時から不安定時間の経過後に、可変減衰器１４０の減衰量を減少させる制御手段１５０とを備えているので、たとえ発振開始時にマイクロ波発振源２２１から高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係るマイクロ波出力装置２００の概略構成を示す図である。

図５に示されるように、第２実施形態に係るマイクロ波出力装置２００は、マイクロ波発生部２１０と可変減衰器２４０と制御手段２５０とを備えている。また、マイクロ波発生部２１０は、マイクロ波発振源２２１と方向性結合器２３１と検波器２３２とを備えている。

第２実施形態に係るマイクロ波出力装置２００は、不安定時間検出手段として、マイクロ波発振源２２１の後段に設けられた方向性結合器２３１と、方向性結合器２３１を用いて分岐させたマイクロ波を検出する検波器２３２とを備えた構成である。

マイクロ波発振源２２１は、供給された電力をマイクロ波に変換するための装置であり、例えばマグネトロンが用いられる。方向性結合器２３１は、マイクロ波発振源２２１が出力するマイクロ波の一部を分岐するための導波管である。方向性結合器２３１を用いて分岐させたマイクロ波は、検波器２３２へ導かれ、マイクロ波の電力の大きさが検出される。

上記構成により、方向性結合器２３１および検波器２３２は、マイクロ波発振源２２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定となる不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する。すなわち、方向性結合器２３１および検波器２３２は、マイクロ波発振源２２１が出力するマイクロ波の電力を監視することができ、図２に示したようなマイクロ波が安定する時刻ｔ_０を検出することが可能となる。例えば、マイクロ波が安定する時刻ｔ_０として、検出されたマイクロ波の電力が所定の閾値以下になった時刻、または、マイクロ波の電力の変動が所定の閾値以下になった時刻を採用することが可能である。

可変減衰器２４０は、マイクロ波発振源２２１から出力されるマイクロ波を減衰するためのものであり、マイクロ波発振源２２１から出力されるマイクロ波が伝搬する導波管の途中に設けられている。具体的構成としては、先述の平行移動型可変減衰器１４１またはフラップ型可変減衰器１４６を用いることが可能である。

制御手段２５０は、検波器２３２の検出結果に基づいて、可変減衰器２４０の減衰量を変更するためのものである。制御手段２５０は、検波器２３２が検出したマイクロ波が安定する時刻ｔ_０の経過後に、可変減衰器２４０の減衰量を減少させる。

可変減衰器２４０で減衰されたマイクロ波は、例えば送電アンテナＴＸによって空中伝搬される。その後のマイクロ波の利用方法は、第１実施形態と同様である。

以上説明した構成により、第２実施形態のマイクロ波出力装置２００は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源２２１と、マイクロ波発振源２２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する方向性結合器２３１および検波器２３２と、マイクロ波発振源２２１から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器２４０と、マイクロ波発振源２２１の発振開始時から不安定時間の経過後に、可変減衰器２４０の減衰量を減少させる制御手段２５０とを備えているので、たとえ発振開始時にマイクロ波発振源２２１から高強度のマイクロ波が出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができる。なお、本実施形態では検波器２３２によってマイクロ波の電力の大きさを検出するとしたが、検出の対象は電力に限らず、電流や電圧であってもよい。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係るマイクロ波出力装置３００の概略構成を示す図である。

図６に示されるように、第３実施形態に係るマイクロ波出力装置３００は、マイクロ波発生部３１０とスイッチ３１１と可変減衰器３４０と制御手段３５０とを備えている。また、マイクロ波発生部３１０は、マイクロ波発振源３２１と遅延回路３３１とを備えている。

マイクロ波発振源３２１は、供給された電力をマイクロ波に変換するための装置であり、例えばマグネトロンが用いられる。遅延回路３３１は、マイクロ波発振源３２１の起動スイッチ３１１からマイクロ波発振源３２１への起動信号を分岐し、マイクロ波発振源３２１の起動時から所定の定数時間後に制御手段３５０を起動させるためのタイミング制御を行う回路である。第３実施形態に係るマイクロ波出力装置３００は、不安定時間検出手段として、遅延回路３３１を備えた構成である。

遅延回路３３１は、マイクロ波発振源３２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定となる不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する。例えば事前実験等によって、図２に示したようなマイクロ波発振源３２１が出力するマイクロ波が安定する時刻ｔ_０を求めておき、この時刻ｔ_０を遅延回路３３１の遅延定数に設定すれば、制御手段３５０は、マイクロ波の出力が不安定である不安定時間の経過後に可変減衰器３４０における減衰量を減少させる構成となる。

なお、第１実施形態と同様に、可変減衰器３４０は、マイクロ波発振源３２１から出力されるマイクロ波を減衰するためのものであり、マイクロ波発振源３２１から出力されるマイクロ波が伝搬する導波管の途中に設けられている。具体的構成としては、先述の平行移動型可変減衰器１４１またはフラップ型可変減衰器１４６を用いることが可能である。

また、可変減衰器３４０で減衰されたマイクロ波は、例えば送電アンテナＴＸによって空中伝搬される。その後のマイクロ波の利用方法は、第１実施形態と同様である。

以上説明した構成により、第３実施形態のマイクロ波出力装置３００は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源３２１と、マイクロ波発振源３２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する遅延回路３３１と、マイクロ波発振源３２１から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器３４０と、マイクロ波発振源３２１の発振開始時から不安定時間の経過後に、可変減衰器３４０の減衰量を減少させる制御手段３５０とを備えているので、たとえ発振開始時にマイクロ波発振源２２１から高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係るマイクロ波出力装置４００の概略構成を示す図である。

図７に示されるように、第４実施形態に係るマイクロ波出力装置４００は、マイクロ波発生部４１０とスイッチ４１１と可変減衰器４４０と制御手段４５０とを備えている。また、マイクロ波発生部４１０は、マイクロ波発振源４２１と第１の遅延回路４３１と第２の遅延回路４３２とを備えている。

マイクロ波発振源４２１は、供給された電力をマイクロ波に変換するための装置であり、例えばマグネトロンが用いられる。第１の遅延回路４３１は、マイクロ波発振源４２１の起動スイッチ４１１からマイクロ波発振源４２１への起動信号を分岐し、マイクロ波発振源４２１の起動時から第１の所定の定数時間後にマイクロ波発振源４２１の陰極電流を切るためのタイミング制御を行う回路である。

図８は、マイクロ波発振源４２１の例であるマグネトロンの模式図である。図８に示されるように、マイクロ波発振源４２１は、Ｎ極４２２ｎとＳ極４２２ｓとの間に発生した磁場の中で電子の運動を制御する電子管である。陰極４２３ｎと陽極４２３ｐとの間には高電圧が印加されており、陰極４２３ｎから放出された熱電子は、陽極４２３ｐへ向かって移動するものの、磁場の作用によって陰極４２３ｎと陽極４２３ｐとの間の空間で回転運動をすることになる。この電子の回転運動は、陽極４２３ｐに設けられた空洞共振器４２５の構造によって定まる周波数となり、当該周波数がマイクロ波発振源４２１が発振するマイクロ波の周波数となっている。なお、図８において、陽極４２３ｐは、構造を見やすくするために部分破断図となっている。

ここで、陰極４２３ｎには、熱電子を放出するために、導入線４２４が設けられている。この導入線４２４に電流が流れることによって陰極４２３ｎが加熱され、陰極４２３ｎから熱電子が放出される。この陰極４２３ｎを加熱するための電流が陰極電流である。

ここで図７の参照に戻る。ところで、マイクロ波の発振が開始された後は、自励発振が継続するので、陰極電流を切断してもよい。そこで、第４実施形態に係るマイクロ波出力装置４００では、第１の遅延回路４３１がマイクロ波発振源４２１の起動時から所定の定数時間後にマイクロ波発振源４２１の陰極電流を切断するためのタイミング制御を行うように構成されている。

一方、第２の遅延回路４３２は、第１の遅延回路４３１からマイクロ波発振源４２１への陰極電流を切断する信号を分岐し、マイクロ波発振源４２１の陰極電流切断時から第２の所定の定数時間後に制御手段４５０を起動させるためのタイミング制御を行う回路である。すなわち、自励発振が開始した後はマイクロ波の出力が安定していることを意味しているので、第２の遅延回路４３２は、陰極電流を切断するタイミングから所定の余裕を取って制御手段４５０を起動させていることになる。言い換えると、第４実施形態に係るマイクロ波出力装置４００は、不安定時間検出手段として、第１の遅延回路４３１と第２の遅延回路４３２とを備えた構成である。

第１の遅延回路４３１と第２の遅延回路４３２とは、マイクロ波発振源４２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定となる不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する。例えば事前実験等によって、マイクロ波発振源３２１が出力するマイクロ波が安定する時刻ｔ_０を求めておき、第１の遅延回路４３１に対する第１の遅延定数と第２の遅延回路４３２に対する第２の遅延定数との和が、この時刻ｔ_０となるように設定すれば、制御手段４５０は、マイクロ波の出力が不安定である不安定時間の経過後に可変減衰器４４０における減衰量を減少させる構成となる。

なお、第１実施形態と同様に、可変減衰器４４０は、マイクロ波発振源４２１から出力されるマイクロ波を減衰するためのものであり、マイクロ波発振源４２１から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管の途中に設けられている。具体的構成としては、先述の平行移動型可変減衰器１４１またはフラップ型可変減衰器１４６を用いることが可能である。

また、可変減衰器４４０で減衰されたマイクロ波は、例えば送電アンテナＴＸによって空中伝搬される。その後のマイクロ波の利用方法は、第１実施形態と同様である。

以上説明した構成により、第４実施形態のマイクロ波出力装置４００は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源４２１と、マイクロ波発振源４２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する第１の遅延回路４３１および第２の遅延回路４３２と、マイクロ波発振源４２１から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器４４０と、マイクロ波発振源４２１の発振開始時から不安定時間の経過後に、可変減衰器４４０の減衰量を減少させる制御手段４５０とを備えているので、たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができる。

（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係るマイクロ波出力装置５００の概略構成を示す図である。

図９に示されるように、第５実施形態に係るマイクロ波出力装置５００は、マイクロ波発生部５１０と可変減衰器５４０と制御手段５５０とを備えている。また、マイクロ波発生部５１０は、マイクロ波発振源５２１と方向性結合器５３１と検波器５３２と遅延回路５３３を備えている。

第５実施形態に係るマイクロ波出力装置５００は、不安定時間検出手段として、マイクロ波発振源５２１の後段に設けられた方向性結合器５３１と、方向性結合器５３１を用いて分岐させたマイクロ波を検出する検波器５３２と、検波器５３２が検出したマイクロ波の電力によって、マイクロ波発振源５２１への陰極電流を切断するタイミングの信号を発し、マイクロ波発振源５２１の陰極電流切断時から所定の定数時間後に制御手段５５０を起動させるための遅延回路５３３と、を備えた構成である。

すなわち、第４実施形態ではマイクロ波発振源４２１の陰極電流を切断するタイミングを第１の遅延回路４３１で定めていたものを、第５実施形態に係るマイクロ波出力装置５００では、方向性結合器５３１と検波器５３２とを用いてマイクロ波発振源５２１の陰極電流を切断するタイミングを定めるように変更した構成となっている。

以上の構成によっても、方向性結合器５３１、検波器５３２、および遅延回路５３３は、マイクロ波発振源５２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定となる不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する。

可変減衰器５４０は、マイクロ波発振源５２１から出力されるマイクロ波を減衰するためのものであり、マイクロ波発振源５２１から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管の途中に設けられている。具体的構成としては、先述の平行移動型可変減衰器１４１またはフラップ型可変減衰器１４６を用いることが可能である。

可変減衰器５４０で減衰されたマイクロ波は、例えば送電アンテナＴＸによって空中伝搬される。その後のマイクロ波の利用方法は、第１実施形態と同様である。

以上説明した構成により、第５実施形態のマイクロ波出力装置５００は、電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源５２１と、マイクロ波発振源５２１の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段として機能する方向性結合器５３１、検波器５３２、および遅延回路５３３と、マイクロ波発振源５２１から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器５４０と、マイクロ波発振源５２１の発振開始時から不安定時間の経過後に、可変減衰器５４０の減衰量を減少させる制御手段５５０とを備えているので、たとえ発振開始時に高強度のマイクロ波が瞬間的に出力されたとしても、受電系における影響を抑制することができる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明してきたが、本発明の実施は上記説明した実施形態に制限されるものではない。例えば、上記実施形態ではマイクロ波発振源としてマグネトロンを用いたが、クライストロン等のマイクロ波を発生させる電子管をマイクロ波発振源として用いることも可能である。その他、本発明の実施には、上記実施形態の種々の変形例が含み得る。

１００，２００，３００，４００，５００マイクロ波出力装置
１０１レクテナ
１０２整流器
１０３負荷
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０マイクロ波発生部
１２０，２２１，３２１，４２１，５２１マイクロ波発振源
１３０不安定時間検出手段
１４０，２４０，３４０，４４０，５４０可変減衰器
１４１平行移動型可変減衰器
１４２導波管
１４３抵抗体
１４６フラップ型可変減衰器
１４７導波管
１４７ａスリット
１４８抵抗体
１５０，２５０，３５０，４５０，５５０制御手段
２３１，５３１方向性結合器
２３２，５３２検波器
３１１，４１１起動スイッチ
３３１，５３３遅延回路
４２２ｎＮ極
４２２ｓＳ極
４２３ｎ陰極
４２３ｐ陽極
４２４導入線
４２５空洞共振器
４３１第１の遅延回路
４３２第２の遅延回路
ＲＸ受電アンテナ
ＴＸ送電アンテナ

Claims

電力をマイクロ波に変換するマイクロ波発振源と、
前記マイクロ波発振源の発振開始時においてマイクロ波の出力が不安定である不安定時間を検出する不安定時間検出手段と、
前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を減衰する可変減衰器と、
前記発振開始時から前記不安定時間の経過後に、前記可変減衰器の減衰量を減少させる制御手段と、
を備えることを特徴とするマイクロ波出力装置。
前記不安定時間検出手段は、マイクロ波発振源の後段に設けられた方向性結合器と、前記方向性結合器を用いて分岐させたマイクロ波を検出する検波器とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波出力装置。
前記不安定時間検出手段は、前記マイクロ波発振源の起動時から所定の定数時間を計測するタイマー遅延回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波出力装置。
前記不安定時間検出手段は、前記マイクロ波発振源の陰極電流停止時から所定の定数時間を計測するタイマー遅延回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波出力装置。
前記マイクロ波発振源の陰極電流停止は、前記マイクロ波発振源の起動時から所定の定数時間後に行われることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波出力装置。
前記マイクロ波発振源の陰極電流停止は、前記マイクロ波発振源が出力したマイクロ波が所定の閾値以下に低下したタイミングで行われることを特徴とする請求項２もしくは４に記載のマイクロ波出力装置。
前記可変減衰器は、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管において、抵抗体で構成した抵抗板を前記導波管の中央と壁面との間で平行移動させることにより、減衰量を可変とするものであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のマイクロ波出力装置。
前記可変減衰器は、前記マイクロ波発振源から出力されるマイクロ波を伝搬する導波管において、抵抗体で構成した抵抗板を前記導波管の壁面と中央とを結ぶ平面上で挿抜させることにより、減衰量を可変とするものであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のマイクロ波出力装置。
前記マイクロ波発振源は、マグネトロンであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載のマイクロ波出力装置。