WO2014054276A1 - 電磁波送信装置、電力増幅装置及び電磁波送信システム - Google Patents
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Definitions
- the heating furnace 3 is provided with a window 5 at the upper part where the transmission microwave 11 is incident so that the material 12, exhaust gas, heat, transmission microwave 11 and the like do not leak outside. Yes.
- the interior of the heating furnace 3 is indicated by a dotted line in order to show the structure of the focus section 4, the window 5 (part), the material 12, and the table (irradiated body holding section) disposed inside the heating furnace 3. ing.
- the electromagnetic wave transmission system according to the first embodiment is irradiated with electromagnetic waves from the electromagnetic wave transmission unit 1 in addition to the electromagnetic wave transmission unit 1 (microwave transmission unit 1) of the electromagnetic wave transmission device according to the first embodiment. It is assumed that an irradiated body holding unit for holding the irradiated body is provided.
- the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and detailed descriptions thereof are omitted.
- the microwave heating furnace (microwave smelting furnace) shown in FIG. A supplementary explanation will be given using.
- a material 12 that is an object to be irradiated is accommodated in a position corresponding to a focal point 4 of a heating furnace 3 of a microwave heating furnace (microwave smelting furnace).
- the control circuit 30 sends the first-stage HPA module control signal 32 and the last-stage HPA module control signal 33 to control the first-stage HPA module 21 and the last-stage HPA module 23 with the last-stage HPA module control signal 33.
- the transmission timing of each microwave transmission unit 1 can be sequentially delayed by a transmission time corresponding to a predetermined transmission duty. Therefore, the control circuit in the electromagnetic wave transmission device (electromagnetic wave transmission system) can be said not only to indicate each control circuit 30, but also includes a control circuit including the antenna control unit 35 in addition to each control circuit 30.
- the antenna control unit 35 may be a control circuit.
- the objects to be pulse-driven at different transmission timings in the microwave transmission unit 1 are # 1 microwave transmission unit 1, # 2 microwave transmission unit 1, # 3 microwave in order from the left in FIG. Since the group of the wave transmission unit 1 and the group of # 3 microwave transmission unit 1, # 2 microwave transmission unit 1 and # 1 microwave transmission unit 1 are three in order from the right in FIG.
- the predetermined transmission duty is 1/3.
- phase correction or the like for correction / adjustment or the like by the phase shifter 25 of the first stage HPA module 21 is performed by the phase shifter 25 of the last stage HPA module 23.
- the first-stage HPA module 21 or the HPA 26 and the phase shifter 25 in the first-stage HPA module 21 can be omitted.
- the transmission timing is repeatedly transmitted by shifting (sequentially delaying) by a period of 1 / (number of microwave transmission units 1 to be pulse-driven at different transmission timings).
- the predetermined transmission duty is 1 / (the number of microwave transmission units 1 that are pulse-driven at different transmission timings).
- the second embodiment is described with four HPAs 26 (power amplifying units 26) having different transmission timings, but may be two to three or five or more.
- the transmission timing may be repeatedly transmitted with a shift of 1 / (number of HPAs 26) (sequentially delayed). Therefore, the predetermined transmission duty is 1 / (the number of HPAs 26).
- the control unit 39 transmits at least a connection destination with a transmission time corresponding to a predetermined transmission duty.
- the transmission timing of each HPA 26 of the plurality of HPAs 26 that have become is sequentially delayed.
- the control unit 39 switches the switching circuit 37a and the switching circuit 37b so as to select a set of a plurality of HPAs 26 corresponding to the respective transmission timings, and outputs from the synthesis circuit 38 at each transmission timing.
- the phase shifter is controlled so that the electromagnetic wave to be transmitted has a predetermined phase.
- each HPA 26 is divided into a set of # 1 HPA 26 and # 2 HPA 26 and a set of # 3 HPA 26 and # 4 HPA 26 shown in FIG. Assumed. That is, the transmission timing of the microwave irradiation of pulses from each set of HPAs 26 is shifted (sequentially delayed) by 1 ⁇ 2 period. Thereby, the microwave output from the last-stage HPA module 23 (power amplification device 23) can obtain a continuous wave output as shown in the lowermost stage of FIG. 14 and FIG. 14 (p).
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る電磁波送信装置及び電磁波送信システムが適用可能なマイクロ波加熱炉(マイクロ波製錬炉)の構成説明図である。図1において、電磁波送信部1(マイクロ波送信部1)は、送信マイクロ波11を送信するAPAA等から構成される。反射板2は、送信マイクロ波11を反射するものである。加熱炉3は、焦点部4や材料12(被照射体12)を含み、鉄などを生成するものである。焦点部4は、マイクロ波送信部1が送信した送信マイクロ波11が集まる焦点に相当する部位である。窓5は、加熱炉3の上部に設置され送信マイクロ波11は透過するものである。材料12は、焦点部4に保持され送信マイクロ波11で加熱される対象である。焦点部4は、材料12を焦点付近に保持しておくためのテーブルやるつぼで構成される。なお、テーブルやるつぼは、被照射体である材料12を保持する被照射体保持部や被照射体である材料12を載置する被照射体載置部と称してもよい。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
まず、実施の形態2と実施の形態1の相違点を説明する。実施の形態1では、図2及び図4に示すように、複数の最終段HPAモジュール23が複数集まったマイクロ波送信部1の単位で、ビームの照射のタイミングを調整して材料12付近で大電力の連続波相当の送信マイクロ波11を生成している。一方、実施の形態2では、最終段HPAモジュール23内に複数のHPA26を有しており、最終段HPAモジュール23内で切り替えて出力することにより、最終段HPAモジュール23の出力部において、大電力の連続波相当の送信マイクロ波11を得るものである。最終段HPAモジュール23が実施の形態2に係る電力増幅装置(電力増幅装置23)に相当する。
まず、実施の形態3と実施の形態2の相違点を説明する。実施の形態2に係る電磁波送信装置、電力増幅装置及び電磁波送信システムにおいては、分配回路22(分配器22)を用いていたが、実施の形態3に係る電磁波送信装置、電力増幅装置及び電磁波送信システムにおいては、分配回路22(分配器22)に代えて、切り替え回路37a(入力側切替器37a)を用いる。実施の形態3の説明は、実施の形態2との相違点を中心に行う。
複数のHPA26の送信タイミングと移相器25と切り替え回路37aと切り替え回路37bとを制御する制御部39(制御装置39)を備えている。
まず、実施の形態4と実施の形態2の相違点を説明する。実施の形態2に係る電磁波送信装置、電力増幅装置及び電磁波送信システムにおいては、分配回路22(分配器22)を用いていたが、実施の形態4に係る電磁波送信装置、電力増幅装置及び電磁波送信システムにおいては、分配回路22(分配器22)に代えて、合成回路38(合成器38)を用いる。実施の形態4の説明は、実施の形態2との相違点を中心に行う。そのため、実施の形態4と実施の形態3の相違点も自明となる。
実施の形態5の説明は、実施の形態4との相違点を中心に行う。図11は、実施の形態5に係る電力増幅装置の最終段HPAモジュール23の構成ブロック図である。図11において、切り替え回路37a(入力側切替器37a)は、前置増幅器36で増幅されたマイクロ波を切り替えて伝送するものである。分配回路22(分配器22)は増幅されたマイクロ波を分配して伝送するものである。合成回路38(合成器38)は、HPA26の出力を合成するものである。切り替え回路37b(出力側切替器37b)は、切り替えてマイクロ波を出力するものであり、これらが最終段HPAモジュール23としてパッケージされている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
実施の形態6の説明は、実施の形態4との相違点を中心に行う。図13は、実施の形態6に係る電力増幅装置の最終段HPAモジュール23の構成ブロック図である。図13において、分配回路22(分配器22)は、前置増幅器36で増幅されたマイクロ波を分配するものである。切り替え回路37a(入力側切替器37a)は、マイクロ波を切り替えて伝送するものである。切り替え回路37b(出力側切替器37b)は、HPA26の出力を切り替えてマイクロ波を出力するものである。合成回路38(合成器38)は、マイクロ波を合成するものであり、これらが最終段HPAモジュール23としてパッケージされている。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
HPA26で増幅され、HPA26で増幅され、切り替え回路37bと合成回路38により切り替え・合成して、アンテナ24より連続波の送信マイクロ波11が送信される。なお、移相器25、HPA26、切り替え回路37a、切り替え回路37bを制御する制御信号は、最終段HPAモジュール23の外部から直接、若しくは終段HPAモジュール23内の制御部39から供給される。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。
2 反射板
3 加熱炉
4 焦点部
5 窓
11 送信マイクロ波
12 材料(被照射体)
21 初段HPAモジュール
22 分配回路(分配器)
23 最終段HPAモジュール(電力増幅装置)
24 アンテナ
25 移相器
26 HPA(電力増幅部)
27 源振信号
28 初段増幅されたマイクロ波
29 分配されたマイクロ波
30 制御回路(制御部)
31 マイクロ波送信部制御信号
32 初段HPAモジュール制御信号
33 最終段HPAモジュール制御信号
34 信号発生器
35 アンテナ制御ユニット
36 前置増幅器
37 切り替え回路(切替器)
38 合成回路(合成器)
39 制御部(制御装置)
Claims (15)
- 所定の送信デューティで繰り返しパルス駆動された電磁波を被照射体へ照射する複数の電磁波送信部を備え、
前記複数の電磁波送信部は、それぞれ異なる送信タイミングでパルス駆動され、隣接する前記異なる送信タイミング間の時間は前記所定の送信デューティに対応する送信時間である電磁波送信装置。 - 複数の前記電磁波送信部の送信タイミングを制御する制御装置を、さらに備え、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電磁波送信部の送信タイミングを順次遅延させている請求項1に記載の電磁波送信装置。 - 複数の電磁波送信ユニットを、さらに備え、
前記複数の電磁波送信ユニットごとにそれぞれ、前記複数の電磁波送信部、を有し、
前記電磁波送信ユニットが有する前記複数の電磁送信部のうち、いずれか1つが他の前記電磁波送信ユニットが有する前記複数の電磁送信部のうち、いずれか1つと同じ送信タイミングで動作する請求項1に記載の電磁波送信装置。 - 複数の電磁波送信ユニットと、
複数の前記電磁波送信部の送信タイミングを制御する制御装置とを、さらに備え、
前記複数の電磁波送信ユニットごとにそれぞれ、前記複数の電磁波送信部、を有し、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電磁波送信ユニット毎に前記電磁波送信ユニット内のそれぞれの前記電磁波送信部の送信タイミングを順次遅延させると共に、前記電磁波送信ユニットが有する前記複数の電磁送信部のうち、いずれか1つが他の前記電磁波送信ユニットが有する前記複数の電磁送信部のうち、いずれか1つと同じ送信タイミングで動作させている請求項1に記載の電磁波送信装置。 - 前記制御装置は、それぞれの前記電磁波送信ユニットからの電磁波の位相が前記被照射体で揃うように、それぞれの前記電磁波送信ユニット内のそれぞれの前記電磁波送信部の位相を制御する請求項4に記載の電磁波送信装置。
- 前記制御装置は、それぞれの前記電磁波送信ユニットからの電磁波が前記被照射体へ収束するようにそれぞれの前記電磁波送信ユニット内のそれぞれの前記電磁波送信部からの電磁波の指向性を制御する請求項4又は請求項5に記載の電磁波送信装置。
- 前記所定の送信デューティは、前記それぞれ異なる送信タイミングでパルス駆動される対象である前記電磁波送信部の数の逆数である請求項1から請求項6のいずれかに記載の電磁波送信装置。
- 電磁波を被照射体へ照射する電磁波送信部における電磁波を増幅する電力増幅装置であって、
所定の送信デューティで繰り返しパルス駆動され電磁波を増幅する複数の電力増幅部を備え、
前記複数の電力増幅部は、各々異なる送信タイミングでパルス駆動され、隣接する前記異なる送信タイミング間の時間は前記所定の送信デューティに対応する送信時間である電力増幅装置。 - 複数の前記電力増幅部の送信タイミングを制御する制御装置を、さらに備え、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電力増幅部の送信タイミングを順次遅延させている請求項8に記載の電力増幅装置。 - 複数の前記電力増幅部の前段側に設けられ、複数の前記電力増幅部へ電磁波を分配する分配器と、
この分配器の前段側に設けられ、入力した電磁波の位相を変化させて前記分配器側へ出力する移相器と、
複数の前記電力増幅部の後段側に設けられ、いずれかの前記電力増幅部を選択して出力する出力側切替器と、
複数の前記電力増幅部の送信タイミングと前記移相器と前記出力側切替器とを制御する制御装置とを、さらに備え、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電力増幅部の送信タイミングを順次遅延させ、それぞれの送信タイミングに対応した前記電力増幅部を選択するように前記出力側切替器を切り替え、それぞれの送信タイミング毎に前記出力側切替器から出力される電磁波が所定の位相となるように前記移相器を制御する請求項8に記載の電力増幅装置。 - 複数の前記電力増幅部の前段側に設けられ、いずれかの前記電力増幅部を選択して電磁波を前記電力増幅部へ出力する入力側切替器と、
この入力側切替器の前段側に設けられ、入力した電磁波の位相を変化させて前記入力側切替器側へ出力する移相器と、
複数の前記電力増幅部の後段側に設けられ、いずれかの前記電力増幅部を選択して電磁波を出力する出力側切替器と、
複数の前記電力増幅部の送信タイミングと前記移相器と前記入力側切替器と前記出力側切替器とを制御する制御装置とを、さらに備え、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電力増幅部の送信タイミングを順次遅延させ、それぞれの送信タイミングに対応した前記電力増幅部を選択するように前記入力側切替器及び前記出力側切替器を切り替え、それぞれの送信タイミング毎に前記出力側切替器から出力される電磁波が所定の位相となるように前記移相器を制御する請求項8に記載の電力増幅装置。 - 複数の前記電力増幅部の前段側に設けられ、複数の前記電力増幅部へ電磁波を分配する分配器と、
この分配器の前段側に設けられ、入力した電磁波の位相を変化させて前記分配器側へ出力する移相器と、
複数の前記電力増幅部の後段側に設けられ、複数の前記電力増幅部からの電磁波を合成し出力する合成器と、
複数の前記電力増幅部の送信タイミングと前記移相器とを制御する制御装置とを、さらに備え、
前記制御装置は、前記所定の送信デューティに対応する送信時間で、それぞれの前記電力増幅部の送信タイミングを順次遅延させ、それぞれの送信タイミング毎に前記合成器から出力される電磁波が所定の位相となるように前記移相器を制御する請求項8に記載の電力増幅装置。 - 前記移相器の後段であって、前記分配器の前段側又は後段側に設けられ、複数組の前記複数の電力増幅部及び前記複数の電力増幅部のいずれかを接続先として選択して電磁波を送る入力側切替器と、
前記入力側切替器が前記分配器の前段側に設けられている場合は前記合成器の後段側に設けられ、前記入力側切替器が前記分配器の後段側に設けられている場合は前記合成器の前段側に設けられ、前記入力側切替器が選択している前記接続先を選択して電磁波を受ける出力側切替器とを、さらに備え、
前記制御装置は、それぞれの送信タイミングに対応した前記複数の電力増幅部の組を選択するように前記入力側切替器及び前記出力側切替器を切り替える請求項12に記載の電力増幅装置。 - 前記所定の送信デューティは、前記それぞれ異なる送信タイミングでパルス駆動される対象である前記電力増幅部の数の逆数である請求項8から請求項13のいずれかに記載の電力増幅装置。
- 請求項1から請求項14のいずれかに記載の前記電磁波送信部と、
前記電磁波送信部からの電磁波が照射される前記被照射体を保持する被照射体保持部とを備えた電磁波送信システム。
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