(57)【要約】【課題】動作パラメータに関する適切な情報を電子管のユーザーに提供することができ、且つ、ノウハウの漏洩を抑制することができるユーザーインターフェース、および電子管の設計・選定支援システムを提供することである。【解決手段】実施形態に係るユーザーインターフェースは、アプリケーションソフトを用いて演算部により作成され、入出力部に表示されるユーザーインターフェースである。ユーザーインターフェースは、動作パラメータの入出力欄を含み、前記動作パラメータの入出力欄に入力された情報を前記演算部に転送し、前記演算部により演算され前記入出力部に転送された情報を前記動作パラメータの入出力欄に表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アプリケーションソフトを用いて演算部により作成され、入出力部に表示されるユーザーインターフェースであって、
動作パラメータの入出力欄を含み、
前記動作パラメータの入出力欄に入力された情報を前記演算部に転送し、前記演算部により演算され前記入出力部に転送された情報を前記動作パラメータの入出力欄に表示するユーザーインターフェース。
【請求項２】
前記動作パラメータの入出力欄は、グリッド電流、グリッド負荷、グリッドロス、およびグリッドロスの余裕度を含む請求項１記載のユーザーインターフェース。
【請求項３】
前記動作パラメータの入出力欄は、フィラメント電圧、およびフィラメント電流をさらに含む請求項２記載のユーザーインターフェース。
【請求項４】
基本仕様欄をさらに含み、
前記基本仕様欄は、負荷抵抗、出力、周波数、および冷却方法を含み、
前記基本仕様欄に入力された情報を前記演算部に転送する請求項１〜３のいずれか１つに記載のユーザーインターフェース。
【請求項５】
前記動作パラメータの入出力欄は、プレート負荷の余裕度をさらに含み、
前記基本仕様欄および前記動作パラメータの入出力欄に入力された情報に基づいて、前記演算部により演算された前記グリッドロスの余裕度および前記プレート負荷の余裕度を前記動作パラメータの入出力欄に表示する請求項４記載のユーザーインターフェース。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のユーザーインターフェースを作成する演算部と、
前記演算部と通信回線を介して接続され、前記ユーザーインターフェースを表示する入出力部と、
を備えた電子管の設計・選定支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ユーザーインターフェース、および電子管の設計・選定支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子管を用いた装置から出力される電力、出力インピーダンス、および周波数などは、電子管に直接あるいは間接的に接続される電源、配線、抵抗、コイル、コンデンサ、電子管を冷却する気体や液体を流すパイプ、および気体や液体の種類や温度などによって変動する。  
そのため、電子管を用いた装置を新たに設計する場合や、電子管を用いた既存の装置の改良やメンテナンスなどを行う場合には、電子管のユーザーは、電子管の複数種類の動作パラメータの値を求め、複数種類の動作パラメータの値の組み合わせが適切か否かを検討する必要がある。
【０００３】
複数種類の動作パラメータのうち重要なものは、電子管のメーカによりその値が公表されている。しかしながら、動作パラメータの値は、電子管の用途などにより変動する。そのため、電子管のユーザーは、電子管のメーカが提供しているデータシートなどの資料、あるいは電子管に関する技術文献などを参考にして複数種類の動作パラメータの値を求める必要がある。
ところが、電子管は、１ｋＨｚ〜１ＴＧＨｚ程度の高周波高電圧のスイッチング素子として用いられることが多い。そのため、電子管のユーザーが、一般的な測定器を用いて複数種類の動作パラメータの実際の値を測定することは困難である。複数種類の動作パラメータの実際の値を測定することができなければ、求められた複数種類の動作パラメータの値や、その組み合わせが適切であるか否かを判断することは困難である。  
また、電子管のユーザーが正確な動作状況を把握できていなかったり、データシートなどの資料、および技術文献などを用いたのでは正確な動作パラメータの値が求められなかったりすることもある。
【０００４】
一方、電子管のメーカは、収集されたデータや技術などに基づいて、複数種類の動作パラメータの値や、その適切な組み合わせを容易に求めることができる。しかしながら、電子管のメーカが行う演算作業には電子管のメーカが蓄えたノウハウが多数含まれている。そのため、動作パラメータの演算式自体を電子管のユーザーに公開することは難しい。  
そこで、動作パラメータに関する適切な情報を電子管のユーザーに提供することができ、且つ、ノウハウの漏洩を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８６４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、動作パラメータに関する適切な情報を電子管のユーザーに提供することができ、且つ、ノウハウの漏洩を抑制することができるユーザーインターフェース、および電子管の設計・選定支援システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係るユーザーインターフェースは、アプリケーションソフトを用いて演算部により作成され、入出力部に表示されるユーザーインターフェースである。  
ユーザーインターフェースは、動作パラメータの入出力欄を含み、前記動作パラメータの入出力欄に入力された情報を前記演算部に転送し、前記演算部により演算され前記入出力部に転送された情報を前記動作パラメータの入出力欄に表示する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る電子管の設計・選定支援システムを例示するためのブロック図である。
【図２】本実施の形態に係るユーザーインターフェースを例示するための模式図である。
【図３】２つの電子管を用いた回路を例示するための回路図である。
【図４】設計・選定支援システムの作用を例示するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本実施の形態に係る電子管の設計・選定支援システム１を例示するためのブロック図である。  
図１に示すように、設計・選定支援システム１には、演算部２、格納部３、入出力部４、および通信回線５が設けられている。
【００１０】
演算部２は、格納部３と通信回線５に接続されている。なお、接続は有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。  
演算部２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを備えたコンピュータなどとすることができる。演算部２は、格納部３に格納されているアプリケーションソフトを読み出し、読み出されたアプリケーションソフトをメモリに記憶する。演算部２は、アプリケーションソフトを用いてユーザーインターフェース１０を作成し、入出力部４に転送する。入出力部４は、転送されたユーザーインターフェース１０を表示する。演算部２は、ユーザーインターフェース１０から入力された情報と、アプリケーションソフトとを用いて電子管の複数種類の動作パラメータを演算する。この場合、演算部２は、演算された複数種類の動作パラメータの適切な組み合わせを演算することもできる。
【００１１】
対象となる電子管は、２つ以上の電極を有するものとすることができる。電子管の種類は、例えば、二極管、三極管、四極管、五極管などとすることができる。電子管の用途は、マイクロ波管、送信管などとすることができる。ただし、電子管の種類や用途は、例示をしたものに限定されるわけではない。  
なお、動作パラメータに関する詳細は後述する。
【００１２】
格納部３は、アプリケーションソフトを格納する。また、格納部３は、電子管の仕様、製品名、型番、および電子管の用途毎の動作パラメータなどの製品情報も格納することができる。格納部３は、例えば、磁気記録装置、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、および不揮発性メモリなどとすることができる。ただし、格納部３は、例示をしたものに限定されるわけではなく、アプリケーションソフトの格納ができるものであればよい。
【００１３】
電子管のメーカは、電子管の用途や用途毎の動作パラメータなどのデータを収集し、収集されたデータ、技術、およびノウハウなどに基づいてアプリケーションソフトを作成する。そのため、アプリケーションソフトには電子管のメーカが蓄えたノウハウが多数含まれている。作成されたアプリケーションソフトは格納部３に格納され、電子管のメーカにより管理される。そのため、一般的には、格納部３は、電子管を製造、販売するメーカの工場、研究所、および営業所など、あるいは電子管を販売する商社の本社や営業所などに設けられる。また、一般的には、演算部２も電子管のメーカにより管理される。演算部２は格納部３と同じ場所に設けることもできるし、格納部３と離隔した場所に設けることもできる。
【００１４】
入出力部４は、通信回線５に接続されている。なお、接続は有線によるものであってもよいし、無線によるものであってもよい。入出力部４は、例えば、表示装置４ａと入力装置４ｂを備えたものとすることができる。表示装置４ａは、例えば、フラットパネルディスプレイなどとすることができる。入力装置４ｂは、例えば、キーボードやマウスなどとすることができる。入出力部４は、例えば、タッチパネルなどであってもよいし、携帯情報端末などであってもよい。  
入出力部４の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。図１に例示をした設計・選定支援システム１には、複数の入出力部４が設けられている。入出力部４は、電子管のユーザーが使用する。そのため、一般的には、入出力部４は、演算部２および格納部３から離隔した場所に設けられる。
【００１５】
通信回線５は、有線通信の伝送路であってもよいし、無線通信の伝送路であってもよい。通信回線５は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ(Wide Area Network),
ＰＡＮ(Personal Area Network)、インターネットなどとすることができる。前述したように、入出力部４は、電子管のユーザーが使用する。そのため、電子管のユーザーの利便性を考慮すると、通信回線５は、誰でも利用できる開かれたネットワークであるインターネットとすることが好ましい。
【００１６】
ユーザーインターフェース１０は、アプリケーションソフトを用いて演算部２により作成され、入出力部４（表示装置４ａ）に表示される。  
図２は、本実施の形態に係るユーザーインターフェース１０を例示するための模式図である。  
なお、図２は、電子管が三極管である場合のユーザーインターフェース１０を例示するための模式図である。  
図３は、２つの電子管を用いた回路を例示するための回路図である。  
図２に示すように、ユーザーインターフェース１０は、電子管を用いた装置の回路図面欄１１、動作パラメータに関するグラフ図面欄１２、電子管の基本仕様欄１３、および動作パラメータの入出力欄１４などを含むことができる。
後述するように、ユーザーインターフェース１０は、電子管の基本仕様欄１３および動作パラメータの入出力欄１４に入力された情報を演算部２に転送し、演算部２により演算され入出力部４に転送された情報を動作パラメータの入出力欄１４に表示する。
【００１７】
電子管を用いた装置の回路図面欄１１は、動作パラメータに用いられる符号の意味をわかりやすくするために表示される。回路図面欄１１は、電子管のユーザーが選択した電子管の種類に応じて切り替えられるようにすることができる。
【００１８】
動作パラメータに関するグラフ図面欄１２は、演算部２により演算された複数種類の動作パラメータの関係をわかりやすくするために表示される。図２に例示をしたグラフ図面欄１２は、プレート電圧とグリッド電圧との関係を表したものである。
【００１９】
電子管の基本仕様欄１３は、負荷抵抗（Load Resistance)Ｒ１、出力(Output)、周波数(Frequency)、冷却方法（空冷と水冷の選択）、該当製品名(Products name)、および回路（Circuit）の種類などを含むことができる。  
負荷抵抗Ｒ１の欄には所望の負荷抵抗Ｒ１の値が入力される。出力の欄には電子管の所望の出力値が入力される。周波数の欄には電子管の所望の周波数値が入力される。この場合、負荷抵抗や出力に比べて周波数は変更の余地が少ないので、デフォルト(default)欄を設けることができる。例えば、電子管のユーザーがデフォルト欄にチェックを入れると、演算部２の演算においては、入力された負荷抵抗、出力および冷却方法に応じて予め定められた周波数が採用される。ユーザーインターフェース１０は、採用された周波数を周波数の欄に表示させることもできる。
【００２０】
冷却方法の欄においては、空冷または水冷が選択される。  
該当製品名の欄には、演算部２により演算された動作パラメータに適合する既存の電子管の製品名、型番などが表示される。  
回路方式の欄には、演算部２により採用された回路方式が表示される。回路方式は、例えば、電子管が１つ設けられる場合(Single)、プッシュプル回路の場合(Push Pull)、ブリッジ回路の場合(Brige)、並列回路(Parallel)の場合、および直列回路(Series)の場合などとすることができる。  
また、該当製品名の欄および回路方式の欄には、プルダウンメニュー(Pull down menu)を設け、複数の項目が表示できるようにすることができる。
【００２１】
動作パラメータの入出力欄１４は、プレート電圧(Plate bias voltage)Ｅｂ、プレート電流(Plate current)Ｉｂ、グリッド電流(Grid currentt)Ｉｂ、変圧比(Transformer)ｎ２/ｎ１、帰還率(Feedback Ratio)ｎ３／ｎ１、グリッド負荷Ｒｇ、負荷抵抗（Load Resistance)Ｒ１、フィラメント電圧（Filament voltage）Ｅｆ、フィラメント電流（Filament current）Ｉｆ、プレートの最小冷却条件(Minimum Cooling Rate)、および、規定値を用いた演算（Auto)と入力値を用いた演算(Fix)の選択欄などを含むことができる。プレートの最小冷却条件は、例えば、冷却媒体の温度および冷却媒体の流量などとすることができる。
例えば、電子管のユーザーが「Auto」欄にチェックを入れると、演算部２は、格納部３に格納されている該当する動作パラメータの値を用いて演算を行う。ユーザーが「Fix」欄にチェックを入れると、演算部２は、入力された動作パラメータの値を用いて演算を行う。
【００２２】
また、動作パラメータの入出力欄１４は、グリッドロス(Gurid Loss)、グリッドロスの余裕度(Margin)、プレート負荷(Plate Loss)、およびプレート負荷の余裕度(Margin)を含むことができる。  
なお、電子管が三極管の場合には、グリッドに関する動作パラメータが寿命に大きな影響を与える。そのため、電子管が三極管の場合には、動作パラメータの入出力欄１４は、グリッド電流、グリッド負荷、グリッドロス、およびグリッドロスの余裕度を含むことが好ましい。
【００２３】
この場合、動作パラメータの入出力欄１４に、グリッド電流、グリッド負荷、グリッドロス、およびグリッドロスの余裕度に加えて、フィラメント電圧およびフィラメント電流がさらに含まれていれば、グリットロスの抑制、フィラメント電力の抑制、およびアノードロスの抑制を考慮した最適条件を求めることができる。
【００２４】
次に、ユーザーインターフェース１０の作用、効果についてさらに説明する。  
電子管のユーザーは、まず、希望する負荷抵抗、出力、周波数、および冷却方法を電子管の基本仕様欄１３に入力する。動作パラメータの入出力欄１４において、全ての動作パラメータに対して「Auto」欄にチェックが入っている場合には、該当製品名の欄に条件に適した電子管の型番などが表示される。また、動作パラメータの入出力欄１４に最も理想的な動作パラメータが表示される。すなわち、複数種類の動作パラメータの適切な組み合わせが表示される。  
全く新規に電子管を用いた装置を設計する場合には、電子管のユーザーは、表示された値に基づいて、電源や回路を設計したり調達したりすることができる。この様にすれば、電子管の能力を最も効率良く引き出すことができる。
【００２５】
しかしながら、電子管のユーザーが、全く新規に装置や回路を設計するケースは少なく、既存装置の電子管を新しい電子管に置き換えたり、設計済みの装置をベースに装置を改造したり変更したりすることの方が多い。この様な場合、動作パラメータや冷却能力などの値は、変更が可能であるが制限範囲もある。  
本実施の形態に係るユーザーインターフェース１０においては、電子管のユーザーがユーザーインターフェース１０の入出力欄１４に所望の値を入力すれば、演算部２が制限範囲内で電子管を動作させた場合の結果を演算し、最も理想的な動作パラメータが入出力欄１４に表示される。
【００２６】
電子管のユーザーが独自に動作パラメータを求める場合には、ほとんどの電子管のユーザーは制限範囲を外れる危険を避けるため、電子管のメーカーが保証するプレートやグリッドなどの耐電圧値の絶対最大定格値、耐電流値の絶対最大定格値を超えないように余裕を持った動作パラメータを採用している。一般的に、この余裕は、余裕度や設計マージンなどと称される。  
ユーザーインターフェース１０には、グリッドロスの余裕度やプレート負荷の余裕度が表示されるので、入出力欄１４に表示された動作パラメータを用いた場合の余裕度を容易に知ることができる。ユーザーインターフェース１０に表示される余裕度は、例えば、０％〜１００％の数値で表すこともできるし、色の違いや濃さなどで表すこともできる。
【００２７】
広い制限範囲を有する動作パラメータが多い場合には、複数種類の動作パラメータの値の適切な組み合わせを容易に求めることができる。  
しかしながら、狭い制限範囲を有する動作パラメータが多い場合には、各動作パラメータの余裕度にアンバランスが生じる。例えば、ある動作パラメータの値は十分な余裕度を有しているが、他の動作パラメータの値は絶対最大定格値を超えてしまいバランスの悪い組み合わせとなる場合がある。すなわち、狭い制限範囲を有する動作パラメータが多い場合には、電子管のユーザーが独自に適切な各動作パラメータの値を求めるのが難しくなる。
【００２８】
複数種類の動作パラメータの値がバランスの悪い組み合わせとなっていると、プレートやグリッドなどに生じる電力、電圧、電流、温度などが大きくなり、これらが絶対最大定格値を超えることでプレートやグリッドなどが破損したり、寿命が著しく低下したりするおそれがある。  
本実施の形態に係るユーザーインターフェース１０によれば、電子管のユーザーは、各動作パラメータの入力値を適宜変更することで、所望の余裕度を有する動作パラメータの組み合わせを容易に得ることができる。
【００２９】
また、ユーザーインターフェース１０においては、絶対最大定格値を超えず制限範囲内で動作させることができる既存の電子管の型番などが該当製品名の欄に表示される。また、絶対最大定格値を超えず制限範囲内で動作させることができる回路方式が回路方式の欄に表示される。そのため、ユーザは、代替え製品や別の回路方式が選択できることを簡単に認識することができるので、装置の改造やメンテナンスを円滑に行うことができる。  
電子管の場合には、複数の電子管を組み合わせて用いることで、絶対最大定格値を超えず、一般的な余裕度で動作させることができる場合がある。そのため、複数の電子管を組み合わせて用いることが適切な場合には、その回路方式（例えば、プッシュプル回路、ブリッジ回路、並列回路、直列回路など）が回路方式の欄に表示される。  
例えば、図３に示すように、２つの電子管を用いたブリッジ回路などとすることができる。
【００３０】
また、電子管のユーザーによっては、電圧印加時間を短時間にしたり、電子管の動作時間を断続的にしたりすることで、絶対最大定格値を超えた条件で意図的に電子管を動作させる場合がある。  
ユーザーインターフェース１０においては、絶対最大定格値を超えた条件で電子管を動作させることを示すために、グリッドロスの余裕度やプレート負荷の余裕度の欄に所定の表示がされる。例えば、１２０％などの１００％を超えた値が表示されたり、赤色の表示がされたりすることができる。  
そのため、電子管のユーザーは、絶対最大定格値を超えているか否か、あるいはどの程度超えているのかを数値や色で簡単に把握することができるので、設計検討を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、絶対最大定格値を超えた条件で電子管を動作させる可能性がある場合には、電子管のメーカの保障範囲が記載された宣言書を併せて表示することができる。例えば、グラフ図面欄１２に代えて宣言書を表示させることができる。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る設計・選定支援システム１の作用について説明する。  
図４は、設計・選定支援システム１の作用を例示するためのフローチャートである。  
まず、演算部２は、アプリケーションソフトを用いてユーザーインターフェース１０を作成する。
次に、演算部２は、アプリケーションソフトを用いて入出力部４にユーザーインターフェース１０を表示させる。（ステップＳ１）  
次に、電子管のユーザーは、入出力部４に表示されたユーザーインターフェース１０の各欄に所望の値を入力する。（ステップＳ２）  
動作パラメータに制限値がない場合には、電子管のユーザーは、「Auto」欄にチェックを入れる。「Auto」欄にチェックが入れられた情報は、通信回線５を介して演算部２に転送される。  
動作パラメータに制限値がある場合には、電子管のユーザーは、「Fix」欄にチェックを入れ、制限範囲内の数値、最大値、最小値などを入力する。「Fix」欄にチェックが入れられた情報および入力された数値は、通信回線５を介して演算部２に転送される。
【００３３】
演算部２は、アプリケーションソフトを用いて電子管の複数種類の動作パラメータを演算する。（ステップＳ３）
この際、演算部２は、演算された複数種類の動作パラメータの適切な組み合わせを演算することもできる。  
演算された動作パラメータの値、グリッドロスの余裕度、プレート負荷の余裕度は、ユーザーインターフェース１０に転送される。（ステップＳ４）
電子管のユーザーは、ユーザーインターフェース１０に表示された余裕度に基づいて、入力した値が適切であったか否かを知ることができる。  
入力した値が適切であった場合には、電子管のユーザーは、入力した値を採用することができる。  
入力した値が不適切であった場合には、電子管のユーザーは、適切と思われる値を再入力することができる。再入力された値は、前述した手順により再度演算され、余裕度がユーザーインターフェース１０に再度表示される。
【００３４】
ここで、一例として、電子管が送信管である場合の各動作パラメータの演算についてさらに説明する。  
送信管の重要な定数には、相互コンダクタンスＧｍと増幅率μがある。相互コンダクタンスＧｍと増幅率μは電子管のユーザーに公開されているが、プレート電圧Ｅｂやグリッド電圧Ｅｇにより変化するので一定とはならない。また、プレート電流通角φｐや電子分流係数δもプレート電圧Ｅｂやグリッド電圧Ｅｇにより変化する。  
そのため、電子管のメーカは、相互コンダクタンスＧｍ、増幅率μ、プレート電流通角φｐ、および電子分流係数δと、プレート電圧Ｅｂおよびグリッド電圧Ｅｇと、の関係を実験やシミュレーションにより取得している。そのため、各動作パラメータの値を演算する演算式には、電子管のメーカが保有する多数のノウハウが含まれている。
【００３５】
相互コンダクタンスＧｍなどが変動するため、電子管のユーザーは、各動作パラメータの精密な計算を行うことは難しい。従来は熟練した技術者が、独自の経験に基づいた「感」を頼りに調整していたが、電子管に精通した技術者の減少が進むことで、各動作パラメータの精密な計算を行うことがさらに困難となってきている。電子管のメーカが各動作パラメータの値を演算する演算式を公開すれば、電子管のユーザーが各動作パラメータの精密な計算を行うことができる。しかしながら、演算式には電子管のメーカが保有する多数のノウハウが含まれているので、公開することは難しい。
【００３６】
本実施の形態に係る設計・選定支援システム１によれば、電子管のユーザーは、ユーザーインターフェース１０に所望の値を入力するだけであり、動作パラメータに関する演算は電子管のメーカが管理している演算部２において行われる。そのため、格納部３からアプリケーションソフトが流出しなければ、電子管のユーザーが、演算方法、演算手順、演算に必要な電子管に関する特性などを知ることはない。すなわち、動作パラメータに関する適切な情報を電子管のユーザーに提供することができ、且つ、ノウハウの漏洩を抑制することができる。
【００３７】
なお、電力制御に用いる素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体デバイス）の電極においても電力、電圧、電流、温度などが大きくなり、これらが絶対最大定格値を超える場合がある。そのため、本実施の形態に係るユーザーインターフェース１０は、電力制御に用いる素子に対しても適用することができる。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  電子管の設計・選定支援システム、２  演算部、３  格納部、４  入出力部、４ａ  表示装置、４ｂ  入力装置、５  通信回線
【図１】
2019032696.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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