JPS59123191A - マイクロ波発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロ波エネルギを利用して高周波加熱を行
なう加熱装置のマイクロ波発生装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の高周波加熱装置の代表例として電子レンジがある
。この電子レンジはマイクロ波発生装置としてマグネト
ロンが使用されている。このマグネトロンは駆動電源と
して数千ボルトの高圧が必要なこと、また真空管式発振
器であるため寿命が短かい等の技術的な面や信頼性の面
における短所を有する。

このような点に鑑み、本発明はマグネトロンの固体化を
提案し、提供するものである。

ところで高周波加熱を実行するためには、マイクロ波エ
ネルギの絶対量が必要である。このためマグネトロンの
固体化に対し、少なくともマイクロ波発生装置の最終段
に用いられる固体素子は大出力動作をするものでなけれ
ばならない。

まだ大出力動作をする固体素子に対して必然的に素子が
取り扱う電力量は大きいことから素子内部での電力損失
も犬きぐなり素子を熱的破壊から保護すべくそれなりの
放熱手段が不可欠となる。

しかしこの放熱手段が放熱可能な量は無限では々く、そ
の機構の大きさに制約されたり、コストの面に制約され
るため、固体素子の発熱量はおる程度抑制する必要があ
る。

一方、この大出力動作の固体素子を用いて増幅器を構成
する場合を考えると、出力電力量の絶対量が必要なこと
から、増幅器入出力特性のＩＪ　＝アリティは考慮する
必要がなく、素子特性に照らして所定の駆動電源電圧と
所望の入力電力に対して増幅特性の最適調整すなわち所
望の出力を得るとともに素子発熱量をある程度抑制した
調整がなされ増幅回路が決定される。

以上のことはマイクロ波発生装置の最終段に用いられる
増幅器に限らず、該増幅器の前段に構成される増幅器に
対しても適用される。

このようにして決定された増幅回路を用いて、マイクロ
波発生装置を構成する場合、使用する固体素子の特性バ
ラツキを吸収する手段が必要である。なぜなら、同一人
力に対する増幅器の出力電力が変化することから今、特
に大きな電力を取り扱う最終段増幅器を考えると、前段
増幅器の出力電力すなわち最終段増幅器の入力電力が変
化するため、該増幅器に用いられる固体素子の発熱量は
予じめ得ていた発熱量から変化し、その量が放熱手段の
放熱量以上になる危険性を未然に防止する必要があるか
ら。

増幅器出力電力は、増幅器駆動電源電圧と増幅器入力電
力に依存することから、この両者を制御すれば出力電力
を制御できろ。制御基準は、荊虚ろの増幅器の出力電力
すなわち後続増幅器の入力電力に基づいて行なえばよい
が該入力電力を検出する手段としては、直接法である方
向性結合器を用いる法と、増幅動作時の駆動電流より間
接的に検出する法が従来法として考えられる。前者の直
接法は反射電力の影響を受けない様工夫した方向性の良
好な１方向性績合器を用いる場合、反射電力検知がない
ため実質的に固体素子に入力されている電力量との相関
がとりにくい。

また２方向性績合器を用いて実質的彦入力電力を検出す
る方法は、検出機構が複雑になるし、高価になる。さら
にこの直接法は、マイクロ波回路系に検出系が挿入され
る欠点を有する。

−劣後者の方法は、増幅動作をさせ々ければ検出できず
、さらに入力電力を制御する中で、増幅素子を破壊に至
らしめる危険性がある。

発明の目的 本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、少なく
とも２段の固体電力増幅器を有するマイクロ波発生装置
において、固体素子の特性バラツキにより生ずる固体電
力増幅器出力電力すなわち後続固体電力増幅器の入力電
力の変化を所望の電力量に制御し、後続固体電力増幅器
の増幅特性の変化、増幅素子の発熱量の変化を抑制して
固体素子を熱的破壊から保護したりマイクロ波発生装置
全体の信頼性を維持させることを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成させるために、本発明は対象とする固体
電力増幅器の駆動電源に並列に電流制限機構付電源を付
設し、該固体電力増幅器に入力電力が供給された時、該
電流制限機構付電源を作動させて、該固体電力増幅器を
１駆動する電流の上限を固定し、この上限電流値に対応
する電圧値から入力電力量を逆算し、前段の固体電力増
幅器の駆動電源電圧を可変制御して前段固体電力増幅器
の出力電力すなわち該固体電力増幅器の入力電力を可変
させ所望の入力電力を得た後肢固体電力増幅器の駆動電
源を作動させるように入力電力検出系および入力電力制
御系を構成したものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すマイクロ波発生装置の
主要構成図である。

第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図の主増幅器に対
して駆動電源および電流制限機構付電源を作動させた時
の一特性である。

第１図においては、固体電力増幅器である前置増幅器１
と主増幅器２の縦段接続を示しており、駆動電源はそれ
ぞれ３，４である。

主増幅器２の入力電力ＰのレベルＰ１．Ｐ２゜Ｐ３に対
する駆動電圧Ｖｃｃと駆動電流Ｉｃとの特性を示すのが
第２図（−）である。主増幅器２に用いる素子の最適動
作がＰ　＝　Ｐ　２で調整された場合を考えろと、入力
電力レベルの低いＰ＝Ｐ３に対しては主増幅器２の出力
電力は所望の出力が得られ力いため、マイクロ波エネル
ギの絶対量が少なくなり効果的な高周波加熱を行ない難
くなる。

一方、Ｐ２よりレベルの高いＰ＝Ｐ１に対しては、出力
電力の絶対量は満足されるが、駆動電源電力量の増加分
の方が出力電力の増加分より太きいため素子自体の電力
損失が増加し、発熱量の増加を生じ素子の熱的破壊の危
険を生ずる。

このように主増幅器２はその出力電力の絶対量も必要で
あるし、かつ素子の発熱量を抑制する必要もある。これ
らに対し本実施例は入力電力をＰ２に出来る限り近づけ
る制御を行なうものである。

この入力電力Ｐの絶対量を検出するのが電流制限機構付
電源６である。またこの電流制限機構付電源６を主増幅
器２に対して作動させた時の特性を第２図１ｂ）に示す
。

電流制限機構付電源６は最大出力電流が制限された電圧
発生器であり、Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３なる電力量に対してＩ
ｓなる電流値にて電流制限を受け、Ｉｓ７るｔ流に対応
シテ夫ｋ　ＶＳｊ、ＶＳ２．ＶＳ３なる電圧Ｖｓを制御
器６に伝送する。この制御器６は、内部に基準電圧を有
しており、今の場合この基準電圧はＶＳ２である。この
基準電圧と電流制限機構付電源６の出力信号Ｖｓ　とを
比較し、この比較出力に基づいて前置増幅器１の出力電
力すなわち主増幅器２の入力電力Ｐを前置増幅器１の駆
動電源電圧を制御することによって可変させ所望の入力
電力値（今の場合Ｐ＝Ｐ２）を得ると、主増幅器２の駆
動電源を動作させるものである。

なお前置増幅器１も主増幅器２と同様に入力電力量の検
出を電流制限機構付電源６を用いて行なうことができる
。ただ制御方式は前段が固体電力増幅器であれば上述の
制御方式が流用されるが、前段が発振器の場合には異な
る制御方式になり得る。

また実施例のマイクロ波発生装置は、マイクロ波発生装
置の初期製造工程において流用する場合、駆動電源電圧
の制御を電流制限機構付電源の出力電圧を目視しながら
マニュアルで行なうことができ、固体素子特性のばらつ
き吸収に大きな効果がある。

発明の効果 以上のように本発明は量産化されるマイクロ波発生装置
において用いられる固体素子の特性ばらつきの吸収を各
段の固体電力増幅器入力電力を所望の値に制御すること
により達成したものであり、基準となる制御信号は出力
電流の上限を固定した電流制限機構付電源を固体素子に
対して作動させた時の出力電圧を用いたところが特徴で
あり、次の効果を有する。

（１）固体素子を過入力から保護するとともに、素子の
熱的破壊を未然に防止することができる。

（２）入力電力検出系およびその制御系にはマイクロ波
が介在してい々いため系の信頼性が高い。

（３）固体素子自体の動作特性から入力電力を間接的に
検出するため、検出内容の確度が高い。

（４）入力電力の制御時、対象となる固体電力増幅器は
正常増幅動作をしていないことおよび駆動電流の制限が
なされていることから入力電力制御ｏ／ 御中の素子破壊の危険性がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマイクロ波発生装置の
主要構成図、第２図＋２Ｌ）、　（ｂ）はそれぞれ第１
図の主増幅器に対して駆動電源および電流制限機構付電
源を作用させた時の特性図である。 １・・・・・・前置増幅器（固体電力増幅器）、２・・
・・・・主増幅器（後続の固体電力増幅器）、３．４・
・・・・・駆動電源、６・・・・・・電流制限機構付電
源、６・・・・・・制御器、Ｖｃｃ・・・・・・主増幅
器の正常駆動電圧、Ｉｓ・・・・・・電流制限機構付電
源電流の上限値、Ｖｓ＋、Ｖｓ２．Ｖｓ３゜ｖ３　・・
・・・・電流制限機構付電源の出力電圧、Ｐｌ、Ｐ２゜
Ｐ３．　Ｐ・・・・・・主増幅器の入力電力。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名νＣ
ＣＶｃｃｃ■〕 −５０４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも２段の固体電力増幅器を有する構成とし、少
   なくとも後続の前記固体電力増幅器の駆動電源に並列に
   電流制限機構付電源を付設し、前記固体電力増幅器に入
   力電力が供給された時、前記固体電力増幅器を正常１駆
   動させる前に前記電流制限機構付電源を用いて前記固体
   電力増幅器を駆動させ前記電流制限機構付電源の出力電
   圧値に基づいて、前記固体電力増幅器の入力電力を制御
   する構成としたマイクロ波発生装置。