电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统的制作方法_3

文档序号:8386329阅读:来源:国知局
进行放大的情况下,或者能够在末级HPA模块23的移相器25中实施由初级HPA模块21的移相器25进行校正和调节等的相位校正等的情况下,可以省略初级HPA模块21或初级HPA模块21内的HPA26或移相器25。
[0037]此外,通过由天线控制单元35等来实施控制电路30所实施的处理,也可以省略控制电路30。反之,也可以像专利文献4那样将具备发射器的RFIC等内置于微波发送部I或初级HPA模块21,并通过天线控制单元35实现同步,从而也可以省略信号发生器34。
[0038]另外,通过与各微波发送部I的切换同步地切换从信号发生器34输出的源振信号27的通过路径,能够降低信号发生器34生成的源振信号的功率。
[0039]实施方式I中举例示出了不同发送时刻的微波发送部I有3台的情况,但也可以是2台或是4台以上。这种情况下,只要使发送时刻错开(依次延迟)I/(微波发送部I的台数)的周期反复进行发送即可。即,规定的发送占空比变为1/(微波发送部I的台数)。另外还包括了同一组的微波发送部I彼此的发送时刻互不相同(各不相同),其它组的微波发送部I彼此的发送时刻相同,由2个微波发送部I向被照射体12照射(发送)电磁波(发送微波11)的情况。通过这样的解释,如上所述,只要使发送时刻错开(依次延迟)1/(作为分别在不同的发送时刻进行脉冲驱动的对象的微波发送部I的数量)的周期来反复进行发送即可。即,规定的发送占空比为1/(分别在不同的发送时刻进行脉冲驱动的对象的微波发送部I的数量)。
[0040]实施方式2
首先,对实施方式2与实施方式I的不同之处进行说明。实施方式I中,如图2和图4所示,以具有多个末级HPA模块23的微波发送部I为一个单位,具有多个这样的单位,并调节波束的照射时刻,从而在材料12附近产生相当于大功率连续波的发送微波11。而在实施方式2中,在末级HPA模块23内具有多个HPA26,通过在末级HPA模块23内进行切换并输出,从而在末级HPA模块23的输出部中获得相当于大功率连续波的发送微波11。末级HPA模块23相当于实施方式2所涉及的功率放大装置(功率放大装置23)。
[0041]因此,实施方式2所涉及的功率放大装置是实施方式2所涉及的电磁波发送装置的电磁波发送部I中用于放大电磁波的功率放大装置。实施方式2所涉及的电磁波发送系统除了具有实施方式2所涉及的电磁波发送装置的电磁波发送部I (微波发送部I)以外,还具有被照射体保持部,以对被照射来自电磁波发送部I的电磁波的被照射体进行保持。
[0042]图5是实施方式2所涉及的功率放大装置的末级HPA模块23的结构框图。图5中,前置放大器36将微波放大至某一程度。分配电路22(分配器22)将经过前置放大器36放大后的微波进行分配。HPA26将分配电路22分配来的微波放大至高输出。切换电路37 (输出侧切换器37)对HPA26的输出进行切换并输出,这些构件封装而成为末级HPA模块23。图中,同一标号表示相同或相当的部分,省略对其的详细说明。
[0043]向该末级HPA模块23输入源振信号27,利用移相器25进行相位调整,以实现波束方向控制、波束形成、HPA26间的相位校正,并利用前置放大器36和HPA26进行放大,通过切换电路37对HPA26的输出进行切换并输出至天线24。天线24发送连续波的发送微波
11。对移相器25、HPA26、切换电路37进行控制的控制信号从末级HPA模块23的外部直接提供,或由末级HPA模块23内的控制部39提供。在外部的情况下,存在相当于实施方式I中说明的天线控制单元35的天线控制单元。图中,同一标号表示相同或相当的部分,省略对其的详细说明。
[0044]图6是实施方式2所涉及的功率放大装置的输出功率示意图。即,图6是图5那样的末级HPA模块23中的各HPA26的输出与作为末级HPA模块的输出的发送微波11的示意图。在图6中,图6(a) (b) (c) (d)的纵轴表示HPA26的通/断,横轴表示时间。即,图6(a) (b) (c) (d)指出HPA26的发送时刻。自上而下,0 6(a)示出HPA26(#1)的输出,是表示HPA26(#1)的发送微波波形的示意图。图6(b)示出HPA26(#2)的输出,是表示HPA26 (#2)的发送微波波形的示意图。图6(c)示出HPA26(#3)的输出,是表示HPA26 (#3)的发送微波波形的示意图。图6(d)示出HPA26(#4)的输出,是表示HPA26(#4)的发送微波波形的示意图。最下面的图6(p)是表示末级HPA模块23 (功率放大装置23)输出的发送微波的合成波的功率(微波功率)的示意图。另外,图6(p)的纵轴表示微波功率,横轴表示时间。
[0045]本例中,假设各HPA26以25%的发送占空比反复进行脉冲输出。S卩,各HPA26照射脉冲微波的发送时刻错开(依次延迟)1/4周期从而,从末级HPA模块23 (功率放大装置23)输出的微波能够得到图6最下方的图6(p)那样的连续波输出。另外,切换电路37每隔1/4周期同步地切换HPA26的时刻,以选择导通状态的HPA26。
[0046]实施方式2所涉及的功率放大装置是对向被照射体12照射微波的微波发射部I中的电磁波进行放大的功率放大装置。详细而言,功率放大装置包括:以规定的发送占空比反复进行脉冲驱动并对电磁波进行放大的多个HPA26、设置于多个HPA26的前级侧并向多个HPA26分配电磁波的分配电路22、设置于该分配电路22的前级侧并使输入的电磁波的相位发生变化而输出到分配电路22侧的移相器、设置于多个HPA26的后级侧并选择任一个HPA26进行输出的切换电路37、以及对多个HPA26的发送时刻和移相器25和切换电路37进行控制的控制部39 (控制装置39)。
[0047]实施方式2所涉及的功率放大装置的控制部39 (控制装置39)使各个HPA26的发送时刻依次延迟与规定的发送占空比相对应的发送时间,并在切换电路37中进行切换,以选择与各个发送时刻相对应的HPA26,还控制移相器25以使在每个发送时刻从切换电路37输出的电磁波达到规定相位。
[0048]S卩,图5和图6中,假设不同发送时刻的HPA26 (功率放大部26)有4台来说明实施方式2,但也可以是2?3台或者5台以上。这种情况下,只要使发送时刻错开(依次延迟)1/(HPA26的台数)的周期反复进行发送即可。从而,规定的发送占空比变为1/(HPA26的台数)。
[0049]如上所述,根据实施方式2,在焦点部4需要有高功率通量密度的发送微波11的微波加热炉(微波冶炼炉)等中,将多个进行脉冲输出的HPA26 (功率放大部26)搭载到微波发送部I的末级HPA模块23 (功率放大装置23)中。然后,通过使发送脉冲的发送时刻错开来切换各HPA26从而发送出发送微波11,能够照射相当于大功率连续波的发送微波11。另外,通过将实施方式2所涉及的电磁波发送系统应用到实施方式I的说明中使用的图1所记载的微波加热炉(微波冶炼炉)中,利用APAA的波束方向控制、波束形成、以及反射板2,能够高效地向焦点部4附近照射连续波的发送微波11,并能够控制提高功率通量密度。
[0050]而且,根据实施方式2,无需像实施方式I那样以微波发送部I (电磁发送部I)这样大的构件为单位来切换通/断进行发送,而是切换微波发送部I中的几个末级HPA模块23(功率放大装置23)内的多个HPA26(功率放大部26)的输出来使用。从而,起到以下效果:在通过调整从各天线元件24发送来的发送微波11的相位和振幅来进行波束方向和波束形成的控制的情况下,能够更加自由地形成会在焦点部4附近进行合成的发送微波束。
[0051]图5所例示的实施方式2的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统的切换电路37 (输出侧切换器37)可以由例如使用PIN 二极管或MOS-FET的开关等来构成,从而能够实现高速的切换。
[0052]实施方式3
首先,对实施方式3与实施方式2的不同之处进行说明。实施方式2所涉及的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统中使用了分配电路22 (分配器22),但实施方式3所涉及的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统中使用切换电路37a(输入侧切换器37a)来代替分配电路22 (分配器22)。实施方式3的说明将以与实施方式2的不同之处为中心来进行。
[0053]图7是实施方式3所涉及的功率放大装置的末级HPA模块23的结构框图。图7中,切换电路37a (输入侧切换器37a)对经过前置放大器36放大后的微波进行切换并传输。HPA26将从切换电路37a (输入侧切换器37a)传输来的微波放大至高输出。切换电路37b (输出侧切换器37b)对HPA26的输出进行切换并输出,这些构件封装而成为末级HPA模块23。切换电路37b (输出侧切换器37b)相当于实施方式2中的切换电路37(输出侧切换器37)。图中,同一标号表示相同或相当的部分,省略对其的详细说明。
[0054]向该末级HPA模块23输入源振信号27,利用移相器25进行相位调整,以实现波束方向控制、波束形成、HPA26间的相位校正,利用切换电路37a对经过前置放大器36放大后的微波进行切换并传输,然后在HPA26中进行放大,通过切换电路37b对HPA26的输出进行切换并输出至天线24。天线24发送连续波的发送微波11。对移相器25、HPA26、切换电路37a、切换电路37b进行控制的控制信号从末级HPA模块23的外部直接提供,或由末级HPA模块23内的控制部39提供。图中,同一标号表不相同或相当的部分,省略对其的详细说明。
[0055]图8是实施方式3所涉及的功率放大装置的输出功率示意图。即,图8是图7那样的末级HPA模块23中的各HPA26的输出与作为末级HPA模块的输出的发送微波11的示意图。在图8中,图8(a) (b) (c) (d)的纵轴表示HPA26的通/断,横轴表示时间。即,图8(a) (b) (c) (d)指出HPA26的发送时刻。自上而下,0 8(a)示出HPA26(#1)的输出,是表示HPA26(#1)的发送微波波形的示意图。图8(b)示出HPA26(#2)的输出,是表示HPA26 (#2)的发送微波波形的示意图。图8(c)示出HPA26(#3)的输出,是表示HPA26 (#3)的发送微波波形的示意图。图8(d)示出HPA26(#4
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