[发明专利]电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统

说明书

技术领域

本发明涉及发送微波等电磁波并集中向规定部位照射电磁波以进行加热或化学变化、功率传输的系统所使用的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统。

背景技术

电磁波发送装置及电磁波发送系统被用于微波加热炉(包括微波反应炉、微波冶炼炉、微波精炼炉、微波熔解炉、微波熔矿炉、微波烧结炉等)或微波电力传输系统。例如，在微波加热或宇宙太阳能发电系统的实验装置等的微波功率传输系统中，电磁波发送装置要求大功率的微波输出。因此，这些系统的微波发送装置使用的是以往具有高输出特征的磁控管或速调管等电子管放大器。

另一方面，近年来，半导体放大器在雷达或通信设备等领域中的技术日益发展，例如在C带中输出数十W～200W左右的高输出微波半导体放大器正在研发中。将这些放大器搭载到有源相控阵天线(Active Phased Array Antenna：APAA)等微波发送装置中，可以实现大规模及高输出的系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2010/087464

专利文献2：日本专利特开2001-308649号公报

专利文献3：日本专利特开平2-104103号公报

专利文献4：日本专利特开2010-272913号公报

非专利文献

非专利文献1：佐藤元泰等，第5次日本电磁波能源应用学会论坛，讲座摘要集2B07(2011)PP.98-99

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1所记载的微波加热冶炼炉(微波加热炉)在炉上设置了多个微波照射窗，并从设置在外部的通过控制微波的波面和相位使得波束的方向以电学方式可变的微波照射装置照射微波。专利文献1的记载表示，利用所照射的微波，使投入到微波照射室内的铁矿石等材料在高功率通量密度的微波下熔解，从而能够进行冶铁等。另一方面，该专利文献1中并没有记载为了在微波照射室内得到高功率通量密度的微波照射装置的具体结构和设计等，从而存在微波照射室内难以得到高功率通量密度的问题。另外，也没有提出为了使微波加热或卫星太阳能发电系统的实验装置等的微波功率传输系统实现大规模化而增大微波的输出和照射功率的方法，例如在一个系统中设置更多个微波发送装置等具体的大规模且高输出的方法，从而还存在系统规模难以扩张的问题。

非专利文献1中，提出了在炉的外周排布相控阵天线并经由多个反射镜向配置有材料的微波照射室照射微波的系统。这些系统需要向相控阵天线的各元件输出数百W连续波的高输出微波照射装置。但是，非专利文献1中并没有公开具体的输出连续波的高输出微波照射装置的实现方法。因此，非专利文献1所记载的内容中，例如使用GaN(氮化镓)元件的半导体放大器存在如下问题。即，在以连续波的方式输出数百W程度以上的高输出时，半导体放大器无法实现充分的散热，温度上升导致增益下降或者烧毁，从而难以稳定地照射功率。

专利文献2中，公开了时分多路连接方式(Time Division Multiple Access：TDMA)的通信使用的功率放大器。其记载了如下高频功率放大器，在该功率放大器中，为了抑制发送期间内输出级放大部的输出级晶体管的Tj上升，使多个输出级放大部每隔占空比为输出级放大部的倒数的脉冲宽度依次进行动作，并使该功率放大器在规定的发送期间内进行动作。但是，对于输出连续波的高频功率放大器并没有任何记载。

本发明的目的是为了解决上述问题。即，得到一种用于稳定地向材料或受电装置等的被照射部照射连续波且高输出的微波的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统。该电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统适合用于需要照射高输出的微波等电磁波的电磁波加热系统或电磁波功率传输系统。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明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将以规定的发送占空比反复进行脉冲驱动的电磁波、或者以规定的发送占空比反复进行脉冲驱动并放大后的电磁波照射到被照射体上。脉冲驱动分别在不同的发送时刻进行，且相邻的所述不同的发送时刻之间的时间为对应于所述规定的发送占空比的发送时间。

发明效果

本发明具有能够稳定且高效地向所期望的部位照射连续波且高输出的微波的效果。另外，本发明还具有能够实现大规模、高输出、且高扩张性的电磁波发送装置、功率放大装置及电磁波发送系统的效果。

附图说明