JP7766232B2 - 電波放射装置 - Google Patents

Description

本開示は、電波放射装置に関する。

特許文献１は、電波放射装置の一種であるマイクロ波加熱調理器を開示する。特許文献１に開示されるように、マイクロ波加熱調理器は、キャビティの前面開口を覆うドアと、高周波電波を提供するための高周波電源と、を備える。高周波電源は、高周波発振回路と、少なくとも一つの半導体アンプと、ドアスイッチ（開閉検知部）と、制御部と、を備える。

高周波発振回路は、所定周波数帯域内の指定された周波数の高周波信号を発生する。少なくとも一つの半導体アンプは、高周波発振回路からの高周波信号を増幅する。ドアスイッチはドアの開閉を検知する。制御部は、電波の放射中にドアが開くと高周波発振回路を停止させて高周波電波の放射を停止させる。

国際公開第２０１８／７８８９８号

この種の電波放射装置では、ドアを開けてから電波の放射が停止するまでにかかる時間をさらに短縮することが求められる。本開示は、電波の放射中にキャビティのドアが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる電波放射装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様の電波放射装置は、キャビティと、信号発生部と、信号増幅部と、電波放射部と、制御部と、開閉検知部と、ゲート電圧制御回路と、を備える。信号発生部は高周波信号を発生させる。信号増幅部は、トランジスタを有する少なくとも一つの増幅器を有し、高周波信号を増幅する。電波放射部は、信号増幅部で増幅された高周波信号に応じた電波を物体に放射する。

制御部は、信号発生部および信号増幅部を制御する。開閉検知部は、ドアの開状態および閉状態を検知し通知する。ゲート電圧制御回路は、開閉検知部からドアの開状態が通知されると、信号増幅部の少なくとも一つの増幅器に含まれるトランジスタのゲート電圧を制御して電波の放射を停止させる。

本態様は、電波の放射中にキャビティのドアが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる電波放射装置を提供する。

図１は、本開示の実施の形態１に係る電波放射装置の一例を示す回路図である。 図２は、実施の形態１に係る電波放射装置における信号増幅部の増幅器の一例を示す回路図である。 図３は、実施の形態１に係る電波放射装置における電波の放射の停止動作の一例を示す波形図である。 図４は、実施の形態２に係る電波放射装置の一例を示す回路図である。

以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。ただし、既知の事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る電波放射装置１の一例を示す回路図である。図１に示すように、電波放射装置１は、キャビティ２０内に電波を放射することによってキャビティ内に収容された、食品などの物体２１を誘電加熱する、例えば電子レンジである。

キャビティ２０は、直方体形状を有する加熱室であり、本体部２０ａと、ドア２０ｂと、を備える。本体部２０ａは、例えば、電波を遮蔽する材料からなる壁面（左壁面、右壁面、底壁面、上壁面、奥壁面）を備える。ドア２０ｂは、本体部２０ａの前面開口を覆うように取り付けられる。

本開示において、遮蔽とは、吸収などによって電波のエネルギーを滅衰させたり、反射、多重反射などによって電波をキャビティ２０内に閉じ込めたりすることを意味する。電波を遮蔽するために、金属材料などの電波を反射する材料、および、フェライトゴムなどの電波を吸収する材料が用いられる。

図１に示すように、電波放射装置１は、信号発生部２と、信号増幅部３と、電波放射部４と、制御部５と、開閉検知部６と、ゲート電圧制御回路７と、バイアス電圧制御回路８と、直流電源９と、可変増幅器１０と、アイソレータ１１と、を備える。

信号発生部２は、制御部５の指示に従って、所定周波数帯域のうちの任意の周波数を有する高周波信号を発生する。高周波信号の周波数帯域は、例えば、１ＭＨｚ～１０ＧＨｚである。電波放射装置１は、この周波数帯域の高周波信号に応じた電波を放射することで、物体２１を加熱する。

信号発生部２は電圧制御発振器を含み、高周波信号を生成する。より広帯域で複数の高周波信号を生成する場合、信号発生部２はＰＬＬ（phase lock loop）周波数シンセサイザを含んでもよい。

図１において、信号発生部２は、可変増幅器１０を介して、信号増幅部３に接続される。可変増幅器１０は、信号発生部２からの高周波信号の電力を調整する、例えばデジタル減衰器である。

信号増幅部３は、信号発生部２からの高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号を提供する。信号増幅部３は、少なくとも一つの増幅器を有する。本実施の形態において、信号増幅部３は、複数の増幅器（増幅器３０ａ、３０ｂ）を有する。以下、増幅器３０ａ、３０ｂを総称して増幅器３０と呼ぶことがある。

図２は、電波放射装置１における信号増幅部３の増幅器３０の一例を示す回路図である。図２に示すように、増幅器３０は、トランジスタ３１と、入力整合回路３２と、出力整合回路３３と、チョーク回路３４、３５と、キャパシタＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１と、を備える。

増幅器３０は、入力端子ＲＦｉｎと、出力端子ＲＦｏｕｔと、ゲートバイアス端子Ｖｉｎと、電源端子Ｖｄｄと、を備える。入力端子ＲＦｉｎは、可変増幅器１０を介して信号発生部２に接続される。出力端子ＲＦｏｕｔは、アイソレータ１１を介して電波放射部４に接続される。

トランジスタ３１は、例えば、電界効果トランジスタである。トランジスタ３１は、例えば、ノーマリーオンタイプのトランジスタである。トランジスタ３１のソース端子は接地される。従って、増幅器３０はソース接地回路である。トランジスタ３１は、ゲート端子に入力された高周波信号を増幅し、増幅した高周波信号をドレイン端子から出力する。

増幅器３０は、高周波信号の入力経路、出力経路にそれぞれ配置された、入力整合回路３２と出力整合回路３３とを備える。より詳細には、トランジスタ３１のゲート端子と入力端子ＲＦｉｎとの間に、入力整合回路３２が接続される。トランジスタ３１のドレイン端子と出力端子ＲＦｏｕｔとの間に、出力整合回路３３が接続される。

入力整合回路３２は、トランジスタ３１のインピーダンスと可変増幅器１０側のインピーダンスとを整合させて、高周波信号を効率よく通過させる。出力整合回路３３は、トランジスタ３１のインピーダンスとアイソレータ１１側のインピーダンスとを整合させて、高周波信号を効率よく通過させる。

増幅器３０は、ゲートバイアス経路に配置された、キャパシタＣ１と、チョーク回路３４と、抵抗Ｒ１で構成される回路と、を備える。より詳細には、ゲートバイアス端子Ｖｉｎとトランジスタ３１のゲート端子との間に、チョーク回路３４と抵抗Ｒ１との直列回路が接続される。ゲートバイアス端子Ｖｉｎとチョーク回路３４との間とグランドとの間にキャパシタＣ１が接続される。

キャパシタＣ１は、電源ノイズを低減するバイパスコンデンサとして機能する。チョーク回路３４は、高周波信号がバイアス回路に漏れ出すことを防ぐ。抵抗Ｒ１は、ゲートバイアスのノイズに起因する異常発振を抑制する。

増幅器３０は、給電経路に配置された、キャパシタＣ２と、チョーク回路３５とで構成される回路を備える。より詳細には、電源端子Ｖｄｄとトランジスタ３１のドレイン端子との間に、チョーク回路３５が接続される。電源端子Ｖｄｄとチョーク回路３５との間とグランドとの間にキャパシタＣ２が接続される。

キャパシタＣ２は、電源ノイズを低減するバイパスコンデンサとして機能する。チョーク回路３５は、高周波信号がバイアス回路に漏れ出すことを防ぐ。

図１に示すように、信号増幅部３は、増幅器３０ａと増幅器３０ｂとを直列接続して構成された多段増幅器である。増幅器３０ａはドライバ段（入力段）の増幅器であり、増幅器３０ｂは最終段（出力段）の増幅器である。

増幅器３０は、信号発生部２により発生された微小な高周波信号を受信し、その高周波信号を多段増幅器により複数回増幅することで、所望の大きさの高周波信号を出力する。例えば、増幅器３０ａは、０．１ｍＷの高周波信号を増幅して１０Ｗの高周波信号を生成する。増幅器３０ｂは、１０Ｗの高周波信号を増幅して２５０Ｗの高周波信号を生成する。この構成により、信号増幅部３は良好な広帯域特性を備える。信号増幅部３は、増幅器一つ当たりの増幅率が小さいため発熱量の抑制も可能である。

図１において、信号増幅部３は、アイソレータ１１を介して電波放射部４に接続される。これにより、信号増幅部３を外部からの高周波信号から保護することができる。

電波放射部４は、信号増幅部３で増幅された高周波信号に応じた電波をキャビティ２０内に放射する、例えばアンテナである。図１に示すように、電波放射部４は、例えば、キャビティ２０内に配置されてキャビティ２０内に電波を放射する。

開閉検知部６は、ドア２０ｂの開状態および閉状態を検知し、その結果を制御部５に通知する。開閉検知部６は、例えば、ドア２０ｂが閉まるとオンされ、ドア２０ｂが開くとオフされる検知スイッチを備える。

例えば、検知スイッチは、キャビティ２０の本体部２０ａに配置される。ドア２０ｂが閉まると、ドア２０ｂの表面の突起により検知スイッチが操作される。開閉検知部６は、検知スイッチのオンまたはオフの状態に基づいて、ドア２０ｂの開状態および閉状態を検知することができる。

開閉検知部６は、ドア２０ｂが開くと、ロウ（Ｌ）レベルの検知信号Ｓ１を出力し、ドア２０ｂが閉まると、ハイ（Ｈ）レベルの検知信号Ｓ１を出力する（後述する図３参照）。

Ｌレベルの検知信号Ｓ１は、ドア２０ｂの開状態を通知するための信号である。Ｈレベルの検知信号Ｓ１は、ドア２０ｂの閉状態を通知するための信号である。開閉検知部６は、周知の構成により実現可能である。例えば、近接スイッチを利用してドア２０ｂの開状態および閉状態を検知することが可能である。

ゲート電圧制御回路７は、信号増幅部３の少なくとも一つの増幅器３０に含まれるトランジスタ３１のゲート電圧を制御する。本実施の形態において、ゲート電圧制御回路７は、信号増幅部３の増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１のゲート電圧を制御する。

特に、ゲート電圧制御回路７は、開閉検知部６からＬレベルの検知信号Ｓ１を受信してドア２０ｂの開状態を認識すると、信号増幅部３の増幅器３０ａおよび３０ｂの少なくとも一方に含まれるトランジスタ３１のゲート電圧を制御して電波の放射を停止させる。

図１に示すように、ゲート電圧制御回路７は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ７０ａ、７０ｂと、電圧シフト回路７１ａ、７１ｂと、緩衝増幅器７２ａ、７２ｂと、スイッチ素子７３ａ、７３ｂと、基準電源７４と、ラッチ回路７５と、を備える。

Ｄ／Ａコンバータ７０ａは、増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に接続されて、ゲート電圧を提供するゲートバイアス回路である。Ｄ／Ａコンバータ７０ｂは、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に接続されて、ゲート電圧を提供するゲートバイアス回路である。より詳細には、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子は、図２に示すゲートバイアス端子Ｖｉｎである。

ゲートバイアス回路は、トランジスタ３１を駆動領域で動作させるためにトランジスタ３１のゲート電圧を提供する。Ｄ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂは、制御部５からのデジタル信号を直流電圧に変換して出力することによって、トランジスタ３１のゲート電圧を提供する。

Ｄ／Ａコンバータ７０ａの出力電圧は、電圧シフト回路７１ａおよび緩衝増幅器７２ａを介して増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に入力される。Ｄ／Ａコンバータ７０ｂの出力電圧は、電圧シフト回路７１ｂおよび緩衝増幅器７２ｂを介して増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に入力される。

電圧シフト回路７１ａは、Ｄ／Ａコンバータ７０ａの出力電圧が正電圧であるためその出力電圧を負電圧にシフトして、増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に供給する。

図１に示す構成は、増幅器３０ａが、窒化ガリウムのＨＥＭＴ（high electron mobility transistor）構造などに代表される、負電圧を印加して電流量を制御するノーマリーオンタイプのトランジスタを含むことを前提とする。ゲート端子の動作状態は電位差比較され、制御部５に出力される。

電圧シフト回路７１ｂは、Ｄ／Ａコンバータ７０ｂの出力電圧が正電圧であるためその出力電力を負電圧にシフトして、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に供給する。図１に示す構成は、増幅器３０ｂがノーマリーオンタイプのトランジスタを含むことを前提とする。ゲート端子の動作状態は電位差比較され、制御部５に出力される。

スイッチ素子７３ａは、増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子と基準電源７４との間に接続される。より詳細には、スイッチ素子７３ａの一端は、電圧シフト回路７１ａと緩衝増幅器７２ａとの間に接続されて、増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に接続される。

スイッチ素子７３ｂは、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子と基準電源７４との間に接続される。より詳細には、スイッチ素子７３ｂの一端は、電圧シフト回路７１ｂと緩衝増幅器７２ｂとの間に接続されて、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に接続される。スイッチ素子７３ａ、７３ｂは、例えばトランジスタである。

基準電源７４は、増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１をオフにするための基準電圧を提供する。トランジスタ３１は、例えばノーマリーオンタイプであり、基準電圧は負電圧（例えば－５Ｖ）である。基準電源７４は、直流電源９からの出力電圧に基づいて基準電圧を生成する。トランジスタ３１がノーマリーオフタイプである場合、基準電圧を接地電圧としてもよい。

ラッチ回路７５は、スイッチ素子７３ａ、７３ｂを制御する。ラッチ回路７５は、開閉検知部６からＬレベルの検知信号Ｓ１を受信して、ドア２０ｂの開状態が通知されると、スイッチ素子７３ａ、７３ｂをオン状態に維持する。ラッチ回路７５は、制御部５からリセット信号Ｓ２を受信すると、スイッチ素子７３ａ、７３ｂをオフする。

ゲート電圧制御回路７では、ラッチ回路７５がＬレベルの検知信号Ｓ１を受信するまではスイッチ素子７３ａ、７３ｂはオフ状態である。Ｄ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂの出力電圧は、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に入力されて、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のゲート電圧を提供する。

ラッチ回路７５は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、スイッチ素子７３ａ、７３ｂをオンする。増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子には、基準電源７４から基準電圧が入力されて、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１がオフされる。

これにより、増幅器３０ａ、３０ｂの動作を停止させて、電波放射部４からの電波の放射を停止させる。この時、制御部５はＤ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂの出力電圧をスタンバイ状態（基準電圧）に移行する。

ラッチ回路７５は、スイッチ素子７３ａ、７３ｂに対してアナログ制御を行う。後述するように、制御部５は、スイッチ素子７３ａ、７３ｂに対してデジタル制御を行うより早くスイッチ素子７３ａ、７３ｂをオンすることができる。スイッチ素子のデジタル制御については後述する。

ラッチ回路７５は、制御部５からリセット信号Ｓ２を受信すると、スイッチ素子７３ａ、７３ｂをオフする。従って、制御部５は、Ｄ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂの出力電圧を制御することにより、電波放射部４からの電波の放射を再開可能とする。

バイアス電圧制御回路８は、直流電源９から、信号増幅部３の少なくとも一つの増幅器に含まれるトランジスタ３１のドレイン端子に供給されるバイアス電圧を制御する。本実施の形態において、バイアス電圧制御回路８は、直流電源９から、信号増幅部３の増幅器３０ａ、３０ｂの各々に含まれるトランジスタ３１のドレイン端子に供給されるバイアス電圧を制御する。

なお、増幅器３０ａと増幅器３０ｂとの出力電力レベルおよびトランジスタ３１の種類に応じて、増幅器３０ａに供給するバイアス電圧が増幅器３０ｂへのそれと異なってもよい。例えば、電力レベルの比較的低い増幅器３０ａに供給するバイアス電圧を３０Ｖとし、電力レベルの高い増幅器３０ｂに供給するバイアス電圧を４８Ｖとしてもよい。

図１に示すように、バイアス電圧制御回路８は、スイッチ素子８０ａ、８０ｂと、ラッチ回路８１と、を有する。

スイッチ素子８０ａは、直流電源９と、増幅器３０ａのトランジスタ３１のドレイン端子との間に接続される。スイッチ素子８０ｂは、直流電源９と、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のドレイン端子との間に接続される。スイッチ素子８０ａ、８０ｂは、例えばトランジスタである。より詳細には、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のドレイン端子は、図２に示す電源端子Ｖｄｄである。

ラッチ回路８１は、スイッチ素子８０ａ、８０ｂを制御する。ラッチ回路８１は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオフ状態に維持する。すなわち、ラッチ回路８１は、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオフ状態に維持する。ラッチ回路８１は、制御部５からリセット信号Ｓ２を受信すると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオンする。

バイアス電圧制御回路８では、ラッチ回路８１がＬレベルの検知信号Ｓ１を受信するまでは、スイッチ素子８０ａ、８０ｂはオン状態である。直流電源９は、増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１のドレイン端子にドレイン電圧を提供する。

ラッチ回路８１は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオフする。その結果、直流電源９は、増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１のドレイン端子から切り離される。これにより、増幅器３０ａ、３０ｂの各々の動作を停止させて、電波放射部４からの電波の放射を停止させる。

ラッチ回路８１は、スイッチ素子８０ａ、８０ｂに対してアナログ制御を行う。一方、後述するように、制御部５はプロセッサを含む。制御部５がスイッチ素子８０ａ、８０ｂに対してデジタル制御を行う場合、制御の応答は、プロセッサにおけるソフトウェア制御の周期に依存する。従って、ラッチ回路８１によるアナログ制御により、制御部５によるデジタル制御より早くスイッチ素子８０ａ、８０ｂをオフすることができる。

ラッチ回路８１は、制御部５からリセット信号Ｓ２を受信すると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオンする。これにより、電波放射部４からの電波の放射が再開可能になる。

直流電源９は、一つ以上の所定直流電圧を発生する。この直流電圧は、例えば、信号増幅部３の増幅器３０ａおよび３０ｂのバイアス電圧、ならびに、信号発生部２、制御部５、ゲート電圧制御回路７、およびバイアス電圧制御回路８の駆動用電源に利用される。そのために、直流電源９は商用交流電源に接続され、周知の整流回路を備える。

図１に示すように、信号増幅部３が増幅器３０ａ、３０ｂを含む場合、信号増幅部３は、信号発生部２からの電力レベルの低い高周波信号を、二段階で最終的な出力電力レベルに増幅する。増幅器３０ａおよび３０ｂの各々には、出力するべき高周波信号の電力レベルに応じた種類のトランジスタ３１を使用してもよい。

入出力のインピーダンスは、トランジスタ３１の種類に依存する。このため、入力整合回路３２および出力整合回路３３の回路構成をトランジスタ３１の種類に応じて調整してもよい。ゲートバイアス経路（チョーク回路３４、抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ１の回路構成）、給電経路（チョーク回路３５およびキャパシタＣ２）も同様に、トランジスタ３１の種類に応じて調整してもよい。

制御部５は、キャビティ２０内の物体２１に電波放射部４からの電波を放射するために、信号発生部２および信号増幅部３を制御する。制御部５は、例えば、一つ以上のプロセッサおよび一つ以上の半導体メモリを含む。制御部５は、例えば、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、またはＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）を含んでもよい。

制御部５は、信号増幅部３の制御のために、ゲート電圧制御回路７に増幅器３０ａ、３０ｂの各々のゲート電圧を設定させる。

より詳細には、制御部５は、ゲート端子の目標電圧に対応するデジタル信号をゲート電圧制御回路７のＤ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂに出力する。Ｄ／Ａコンバータ７０ａ、７０ｂは、そのデジタル信号を直流電圧に変換して出力する。これにより、制御部５は、増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１のゲート電圧を目標電圧に設定する。

制御部５は、増幅器３０（３０ａまたは３０ｂ）のトランジスタ３１のゲート電圧が基準電圧であり、開閉検知部６から閉状態を通知するＨレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、ラッチ回路７５にリセット信号Ｓ２を出力する。同様に、制御部５は、増幅器３０（３０ａまたは３０ｂ）のトランジスタ３１のゲート電圧が基準電圧であり、Ｈレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、ラッチ回路８１にリセット信号Ｓ２を出力する。

より詳細には、制御部５は、増幅器３０のトランジスタ３１のゲート電圧が基準電圧かどうかを判定する。制御部５は、この判定に基づいてドア２０ｂが開いたために電波の放射が停止しているのかどうかを判定する。制御部５は、増幅器３０のトランジスタ３１のゲート電圧が基準電圧であれば電波の放射が停止していると判定し、そうでなければ電波の放射が停止していないと判断する。

制御部５は、ドア２０ｂが開いて電波の放射が停止している場合、Ｈレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、ラッチ回路７５、８１にリセット信号Ｓ２を出力する。これにより、電波放射装置１はスタンバイ状態となり、電波の放射の再開が可能となる。

制御部５は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、信号発生部２および信号増幅部３の制御状態を記憶する。信号発生部２および信号増幅部３の制御状態には、例えば、電波放射部４からの電波の周波数および出力を規定するためのパラメータ、ならびに、電波放射部４からの電波の放射の経過時間が含まれてもよい。信号発生部２および信号増幅部３の制御状態は、例えば、制御部５の半導体メモリに記憶されてもよい。

制御部５は、Ｈレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、記憶した制御状態に基づいて信号発生部２および信号増幅部３の制御を再開する。これにより、制御部５は、ドア２０ｂの開閉後に信号発生部２および信号増幅部３の制御を継続することができる。

以上述べたように、電波放射装置１では、ゲート電圧制御回路７は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、電波の放射を停止させるようにバイアス電圧を制御する。バイアス電圧制御回路８は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、電波の放射を停止させるようにバイアス電圧を制御する。

従って、ゲート電圧制御回路７またはバイアス電圧制御回路８に不具合が生じても、電波の放射を停止させることができる。これにより、ドア２０ｂを開けた場合における電波の放射停止に関する堅牢性が向上する。

ゲート電圧制御回路７とバイアス電圧制御回路８とを併用する場合、ゲート電圧制御回路７による制御を行って電波放射部４からの電波の放射を停止させた後、バイアス電圧制御回路８による制御を行ってもよい。

特に、ゲート電圧制御回路７による電波の放射の停止は、バイアス電圧制御回路８による電波の放射の停止より早い。この点について図３を参照して説明する。

図３は、図１の電波放射装置１における電波の放射の停止動作の一例を示す波形図である。図３において、Ｖｏは直流電源９の出力電圧であり、増幅器３０に供給されるバイアス電圧に相当する。Ｗは高周波信号の出力電力であり、電波放射部４からの電波の強さに相当する。Ｖｇは、増幅器３０のゲート端子の電圧（ゲート電圧）を示す。

Ｓ１は開閉検知部６の検知信号である。検知信号Ｓ１において、Ｈレベル、Ｌレベルは、それぞれドア２０ｂの閉状態、ドア２０ｂの開状態に対応する。

図３において、時刻ｔ１まではドア２０ｂが閉状態であり、電波放射部４から電波が放射される。検知信号Ｓ１は、時刻ｔ１まではＨレベルである。

ゲート電圧制御回路７では、スイッチ素子７３ａ、７３ｂはオフ状態であり、ゲート電圧Ｖｇが提供されてトランジスタ３１はオン状態である。バイアス電圧制御回路８では、スイッチ素子８０ａ、８０ｂはオン状態であり、直流電源９はバイアス電圧Ｖｏを提供する。これにより、信号増幅部３からの増幅された高周波信号に応じて、電波放射部４から電波が放射される。

図３において、時刻ｔ１においてドア２０ｂが開くと、検知信号Ｓ１はＨレベルからＬレベルに変化する。すなわち、開閉検知部６は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を、ゲート電圧制御回路７のラッチ回路７５およびバイアス電圧制御回路８のラッチ回路８１に提供する。

ゲート電圧制御回路７では、ラッチ回路７５は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、スイッチ素子７３ａ、７３ｂをオンする。これにより、増幅器３０のトランジスタ３１のゲート端子に、基準電源７４から基準電圧Ｖｒが提供される（時刻ｔ２）。

この場合、ゲートバイアス経路のキャパシタＣ１からの放電などの影響により、電圧値が変動するのに時刻ｔ１から時刻ｔ２の時間を要する。増幅器３０のトランジスタ３１がオフして増幅器３０の動作が停止すると、高周波信号の出力電力Ｗはゼロになる（時刻ｔ３）。これにより、電波放射部４からの電波の放射が停止する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｐ１は、例えば数ｎｓ～数μｓである。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｐ２は、例えば数ｎｓ～数μｓである。

バイアス電圧制御回路８では、ラッチ回路８１は、Ｌレベルの検知信号Ｓ１を受信すると、スイッチ素子８０ａ、８０ｂをオフする。これにより、増幅器３０のトランジスタ３１のドレイン端子が直流電源９から切り離される。

しかし、トランジスタ３１の給電経路のキャパシタＣ２からの放電などの影響により、バイアス電圧Ｖｏは徐々に低下し、やがてゼロになる（時刻ｔ４）。バイアス電圧Ｖｏは、ゲート電圧Ｖｇに対して高い電圧を有し、供給する電力容量も大きい。このため、バイアス電圧Ｖｏは、ゲート電圧Ｖｇより変動するのに時間を要する。

時刻ｔ２においてトランジスタ３１がオフされるため、信号増幅部３は、信号発生部２からの高周波信号を増幅しない。その結果、バイアス電圧Ｖｏがゼロでなくても、電波放射部４からの電波の放射が停止する。

一方、時刻ｔ２においてトランジスタ３１がオフされていない場合、バイアス電圧Ｖｏがゼロになると、時刻ｔ４において電波放射部４からの電波の放射が停止する。時刻ｔ２から時刻ｔ４までの時間Ｐ３は、例えば数ｍｓ～数十ｍｓである。

このように、バイアス電圧制御回路８により電波の放射を停止させる場合、バイアス電圧Ｖｏは徐々に低下するため、電波の放射の停止までにある程度の時間がかかる。一方、ゲート電圧制御回路７が電波の放射を停止させる場合、トランジスタ３１をオフするとすぐに電波の放射が停止する。

従って、ゲート電圧制御回路７による電波の放射の停止は、バイアス電圧制御回路８による電波の放射の停止より早い。すなわち、トランジスタ３１のバイアス電圧Ｖｏがゼロになるより先に、電波の放射が停止する。

トランジスタ３１に電流が流れない状態で、スイッチ素子８０ａ、８０ｂがオフされるため、スイッチ素子８０ａ、８０ｂが機械接点であっても接点溶着などの不具合が生じる可能性が低減される。

（実施の形態２）
図４は、本開示の実施の形態２に係る電波放射装置１Ａの一例を示す回路図である。図４に示すように、電波放射装置１Ａは、信号発生部２と、信号増幅部３と、電波放射部４と、制御部５と、開閉検知部６と、ゲート電圧制御回路７Ａと、バイアス電圧制御回路８と、直流電源９と、可変増幅器１０と、アイソレータ１１と、を備える。

ゲート電圧制御回路７Ａは、積分回路７６ａ、７６ｂと、電圧シフト回路７１ａ、７１ｂと、緩衝増幅器７２ａ、７２ｂと、スイッチ素子７３ａ、７３ｂと、基準電源７４と、ラッチ回路７５と、を備える。

積分回路７６ａは、増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に接続されてゲート電圧を提供するゲートバイアス回路である。積分回路７６ｂは、増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に接続されてゲート電圧を提供するゲートバイアス回路である。より詳細には、増幅器３０ａ、３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子は、図２に示すゲートバイアス端子Ｖｉｎである。

ゲートバイアス回路は、トランジスタ３１を駆動領域で動作させるためにトランジスタ３１のゲート電圧を提供する。積分回路７６ａ、７６ｂは、ＰＷＭ（pulse width modulation）信号を受信し、受信したＰＷＭ信号に応じた直流電圧を出力する。

本実施の形態において、制御部５は、ＰＷＭ信号を積分回路７６ａ、７６ｂに提供する。積分回路７６ａ、７６ｂは、制御部５からのＰＷＭ信号に応じた直流電圧を、トランジスタ３１のゲート電圧として提供する。

より詳細には、積分回路７６ａの出力電圧は、電圧シフト回路７１ａおよび緩衝増幅器７２ａを介して増幅器３０ａのトランジスタ３１のゲート端子に提供される。積分回路７６ｂの出力電圧は、電圧シフト回路７１ｂおよび緩衝増幅器７２ｂを介して増幅器３０ｂのトランジスタ３１のゲート端子に提供される。

制御部５は、信号増幅部３の制御において、ゲート電圧制御回路７Ａに増幅器３０（３０ａ、３０ｂの各々）が有するトランジスタ３１のゲート電圧を設定させる。より詳細には、制御部５は、ゲート目標電圧に対応するデューティ比のＰＷＭ信号をゲート電圧制御回路７の積分回路７６ａ、７６ｂの各々に提供する。これにより、制御部５は、増幅器３０ａ、３０ｂの各々のトランジスタ３１のゲート電圧を目標電圧に設定する。

（変形例）
本開示は、上記実施の形態に限定されない。以下、上記実施の形態の変形例を記載する。下記変形例の各々は、上記実施の形態および他の変形例と適宜組み合わせることも可能である。

変形例の一つにおいて、増幅器３０のトランジスタ３１はノーマリーオフタイプであってもよい。この場合、基準電源７４の基準電圧は必ずしも負電圧である必要はない。この場合、電圧シフト回路７１ａ、７１ｂは不要である。

変形例の一つにおいて、信号増幅部３に含まれる増幅器の数は、上記実施の形態のように二つに限定されず、一つでもよく三つ以上でもよい。ゲート電圧制御回路７および７Ａの各々に含まれるゲートバイアス回路の数は、信号増幅部３に含まれる増幅器の数に応じて設定すればよい。ゲート電圧制御回路７および７Ａの各々に含まれるスイッチ素子の数、バイアス電圧制御回路８に含まれるスイッチ素子の数も同様に、信号増幅部３に含まれる増幅器の数に応じて設定すればよい。

ただし、ゲート電圧制御回路７および７Ａに含まれるゲートバイアス回路の数は、増幅器３０の数に必ずしも一致する必要はない。ゲート電圧制御回路７および７Ａのスイッチ素子の数、バイアス電圧制御回路８に含まれるスイッチ素子の数も同様に、増幅器３０の数に必ずしも一致する必要はない。

例えば、ゲートバイアス回路は、複数の増幅器に共用されてもよい。例えば、スイッチ素子７３ａまたはスイッチ素子７３ｂは、複数の増幅器に共用されてもよい。例えば、スイッチ素子８０ａまたはスイッチ素子８０ｂは、複数の増幅器に共用されてもよい。

変形例の一つにおいて、信号増幅部３が複数の増幅器３０を有する場合、ゲート電圧制御回路７および７Ａは、複数の増幅器のうちの少なくとも出力段の増幅器のトランジスタ３１のゲート電圧を制御して電波の放射を停止させてもよい。

変形例の一つにおいて、ゲート電圧制御回路７および７Ａは、増幅器３０のトランジスタ３１のゲート電圧を、トランジスタ３１をオフする電圧ではなく、十分低い電圧に設定して、実質的に電波の放射を停止させてもよい。

変形例の一つにおいて、ゲート電圧制御回路７および７Ａにおいて、スイッチ素子７３ａ、７３ｂはトランジスタに限定されず、トランジスタ以外の半導体スイッチ、リレーなどの機械接点であってもよい。

変形例の一つにおいて、バイアス電圧制御回路８は、直流電源９を増幅器３０から切り離す代わりに、バイアス電圧を十分低くすることで実質的に電波の放射が停止するようにしてもよい。

変形例の一つにおいて、バイアス電圧制御回路８に含まれるスイッチ素子８０ａ、８０ｂはトランジスタに限定されず、トランジスタ以外の半導体スイッチ、または、リレーなどの機械接点であってもよい。

変形例の一つにおいて、制御部５は、Ｈレベルの検知信号Ｓ１を受信するだけでなく、追加の条件が満たされた場合に、リセット信号Ｓ２を出力してもよい。追加の条件とは、電波を放射しても問題ないことが確認されることである。例えば、制御部５は、トランジスタ３１をオンしても電波放射装置１の回路に問題が生じないことが確認された場合、電波を放射しても問題ないと認識する。

変形例の一つにおいて、バイアス電圧制御回路８、可変増幅器１０およびアイソレータ１１は任意の構成要素である。

変形例の一つにおいて、検知信号Ｓ１は、ドア２０ｂの開状態および閉状態においてそれぞれＨレベルおよびＬレベルに設定されてもよい。

（態様と効果）
本開示の第１の態様の電波放射装置１（１Ａ）は、キャビティ２０と、信号発生部２と、信号増幅部３と、電波放射部４と、制御部５と、開閉検知部６と、ゲート電圧制御回路７（７Ａ）と、を備える。

信号発生部２は高周波信号を発生させる。信号増幅部３は、トランジスタ３１を含む少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）を有し、高周波信号を増幅する。電波放射部４は、信号増幅部３で増幅された高周波信号に応じた電波を物体２１に放射する。

制御部５は、信号発生部２および信号増幅部３を制御する。開閉検知部６は、ドア２０ｂの開状態および閉状態を検知し通知する。ゲート電圧制御回路７および７Ａは、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、信号増幅部３の少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のゲート電圧を制御して電波の放射を停止させる。

本態様によれば、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様に基づく電波放射装置１および１Ａである。第２の態様において、信号増幅部３は、複数の増幅器３０を有する。複数の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）は、出力段の増幅器３０ｂを含む。

ゲート電圧制御回路７および７Ａは、複数の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）のうち少なくとも出力段の増幅器３０ｂに含まれるトランジスタ３１のゲート電圧を制御して電波の放射を停止させる。

本態様によれば、簡単な構造で、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる。

本開示の第３の態様は、第１の態様に基づく電波放射装置１および１Ａである。第３の態様において、信号増幅部３は、複数の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）を有する。複数の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）は、出力段の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）を含む。ゲート電圧制御回路７および７Ａは、複数の増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれる全てのトランジスタ３１のゲート電圧を制御して電波の放射を停止させる。

本態様によれば、簡単な構造で、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる。

本開示の第４の態様は、第３の態様に基づく電波放射装置１である。第４の態様において、ゲート電圧制御回路７および７Ａは、少なくとも一つのゲートバイアス回路（Ｄ／Ａコンバータ７０ａおよび７０ｂ、積分回路７６ａおよび７６ｂ）と、少なくとも一つのスイッチ素子（７３ａ、７３ｂ）と、ラッチ回路７５と、を備える。

少なくとも一つのゲートバイアス回路は、少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のゲート電圧を提供する。

少なくとも一つのスイッチ素子（７３ａ、７３ｂ）は、少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のゲート端子と、トランジスタ３１をオフにするための基準電圧を提供する基準電源７４との間に接続される。

ラッチ回路７５は、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、少なくとも一つのスイッチ素子（７３ａ、７３ｂ）をオン状態に維持する。

制御部５は、少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のゲート電圧が基準電圧であり、開閉検知部６からドア２０ｂの閉状態が通知されると、ラッチ回路７５にリセット信号を出力する。ラッチ回路７５は、制御部５からリセット信号を受信すると、少なくとも一つのスイッチ素子（７３ａ、７３ｂ）をオフする。

本態様によれば、ドア２０ｂが開いた状態で電波が放射されることを防止することができる。

本開示の第５の態様は、第４の態様に基づく電波放射装置１および１Ａである。第５の態様において、少なくとも一つのゲートバイアス回路は、Ｄ／Ａコンバータ７０ａおよび７０ｂ、または、積分回路７６ａおよび７６ｂを含む。本態様によれば、簡単な構造で、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる。

本開示の第６の態様は、第１～第５の態様のいずれか一つに基づく電波放射装置１および１Ａである。第６の態様において、電波放射装置１および１Ａは、直流電源９から、信号増幅部３の少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のドレイン端子に供給されるバイアス電圧を制御するバイアス電圧制御回路８を、さらに備える。

バイアス電圧制御回路８は、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、バイアス電圧を制御して電波の放射を停止させる。

ゲート電圧制御回路７および７Ａによる電波の放射の停止は、バイアス電圧制御回路８による電波の放射の停止より早い。

本態様によれば、ゲート電圧制御回路７とバイアス電圧制御回路８との一方に不具合が生じても、電波の放射を停止させることができる。その結果、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合における電波の放射停止に関する堅牢性が向上する。

本開示の第７の態様は、第６の態様に基づく電波放射装置１および１Ａである。第７の態様において、バイアス電圧制御回路８は、直流電源９と、信号増幅部３の少なくとも一つの増幅器３０（３０ａ、３０ｂ）に含まれるトランジスタ３１のドレイン端子との間に接続される一つ以上のスイッチ素子（８０ａ、８０ｂ）を有する。

バイアス電圧制御回路８は、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、少なくとも一つのスイッチ素子（８０ａ、８０ｂ）をオフにする。

本態様によれば、簡単な構造で、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に迅速に、電波の放射を停止させることができる。

本開示の第８の態様は、第７の態様に基づく電波放射装置１および１Ａである。第８の態様において、一つ以上のスイッチ素子（８０ａ、８０ｂ）は、半導体スイッチまたはリレーである。本態様は、簡単な構造で、電波の放射中にキャビティ２０のドア２０ｂが開いた場合に、迅速に電波の放射を停止させることができる。

第９の態様は、第１～第８の態様のいずれか一つに基づく電波放射装置１および１Ａである。第９の態様において、制御部５は、開閉検知部６からドア２０ｂの開状態が通知されると、開閉検知部６からドア２０ｂの閉状態が通知された時の信号発生部２および信号増幅部３の制御状態に基づいて、信号発生部２および信号増幅部３の制御を再開する。

本態様によれば、ドア２０ｂの開閉後に信号発生部２および信号増幅部３の制御を継続することができる。

本開示は、電子レンジなどの電波放射装置に適用可能である。

１、１Ａ 電波放射装置
２ 信号発生部
３ 信号増幅部
３０、３０ａ、３０ｂ 増幅器
３１ トランジスタ
４ 電波放射部
５ 制御部
６ 開閉検知部
７、７Ａ ゲート電圧制御回路
７０ａ、７０ｂ Ｄ／Ａコンバータ
７３ａ、７３ｂ スイッチ素子
７４ 基準電源
７５、８１ ラッチ回路
７６ａ、７６ｂ 積分回路
８ バイアス電圧制御回路
８０ａ、８０ｂ スイッチ素子
９ 直流電源
１０ 可変増幅器
１１ アイソレータ
２０ キャビティ
２０ａ 本体部
２０ｂ ドア
２１ 物体
３２ 入力整合回路
３３ 出力整合回路
３４、３５ チョーク回路

Claims (9)

1. ドアを有し、物体を収容するように構成されたキャビティと、
   所定周波数帯域内の任意の周波数を有する高周波信号を発生するように構成された信号発生部と、
   トランジスタを含む少なくとも一つの増幅器を有し、前記高周波信号を増幅するように構成された信号増幅部と、
   前記信号増幅部で増幅された前記高周波信号に応じた電波を前記物体に放射するように構成された電波放射部と、
   前記信号発生部および前記信号増幅部を制御するように構成された制御部と、
   前記ドアの開状態および閉状態を検知し通知するように構成された開閉検知部と、
   前記開閉検知部から前記ドアの前記開状態が通知されると、前記信号増幅部の少なくとも一つの増幅器に含まれるトランジスタのゲート電圧を制御して前記電波の放射を停止させるように構成されたゲート電圧制御回路と、
   を備える、
   電波放射装置。
2. 前記信号増幅部は、複数の増幅器を有し、
   前記複数の増幅器は、出力段の増幅器を含み、
   前記ゲート電圧制御回路は、前記複数の増幅器のうち少なくとも前記出力段の増幅器に含まれるトランジスタのゲート電圧を制御するように構成される、
   請求項１に記載の電波放射装置。
3. 前記信号増幅部は、複数の増幅器を有し、
   前記複数の増幅器は、出力段の増幅器を含み、
   前記ゲート電圧制御回路は、前記複数の増幅器に含まれる全てのトランジスタのゲート電圧を制御して前記電波の放射を停止させるように構成される、
   請求項１に記載の電波放射装置。
4. 前記ゲート電圧制御回路は、少なくとも一つのゲートバイアス回路と、少なくとも一つのスイッチ素子と、ラッチ回路と、を備え、
   前記少なくとも一つのゲートバイアス回路は、前記少なくとも一つの増幅器に含まれる前記トランジスタの前記ゲート電圧を提供するように構成され、
   前記少なくとも一つのスイッチ素子は、前記少なくとも一つの増幅器に含まれる前記トランジスタのゲート端子と、前記トランジスタをオフにするための基準電圧を提供する基準電源との間に接続され、
   前記ラッチ回路は、前記開閉検知部により前記ドアの開状態が通知されると、前記少なくとも一つのスイッチ素子をオン状態に維持するように構成され、
   前記制御部は、前記少なくとも一つの増幅器に含まれる前記トランジスタの前記ゲート電圧が前記基準電圧であり、前記開閉検知部から前記ドアの閉状態が通知されると、前記ラッチ回路にリセット信号を出力するように構成され、
   前記ラッチ回路は、前記制御部から前記リセット信号を受信すると、前記少なくとも一つのスイッチ素子をオフするように構成される、
   請求項１に記載の電波放射装置。
5. 前記少なくとも一つのゲートバイアス回路は、Ｄ／Ａコンバータまたは積分回路を含む、
   請求項４に記載の電波放射装置。
6. 直流電源から、前記信号増幅部の前記少なくとも一つの増幅器に含まれる前記トランジスタのドレイン端子に供給されるバイアス電圧を制御するように構成されたバイアス電圧制御回路を、さらに備え、
   前記バイアス電圧制御回路は、前記開閉検知部から前記ドアの開状態が通知されると、前記電波の放射を停止させるように前記バイアス電圧を制御するように構成され、
   前記ゲート電圧制御回路による前記電波の放射の停止は、前記バイアス電圧制御回路による前記電波の放射の停止より早い、
   請求項１に記載の電波放射装置。
7. 前記バイアス電圧制御回路は、前記直流電源と、前記信号増幅部の前記少なくとも一つの増幅器のトランジスタのドレイン端子との間に接続される少なくとも一つのスイッチ素子を有し、
   前記バイアス電圧制御回路は、前記開閉検知部から前記ドアの開状態が通知されると、前記少なくとも一つのスイッチ素子をオフにするように構成される、
   請求項６に記載の電波放射装置。
8. 前記少なくとも一つのスイッチ素子は、半導体スイッチまたはリレーである、
   請求項７に記載の電波放射装置。
9. 前記制御部は、前記開閉検知部から前記ドアの閉状態が通知されると、前記開閉検知部から前記ドアの開状態が通知された時の前記信号発生部および前記信号増幅部の制御状態に基づいて、前記信号発生部および前記信号増幅部の制御を再開するように構成される、
   請求項１に記載の電波放射装置。