(57)【要約】【課題】マグネトロンの入力電圧の歪みを抑制して、送信周波数の安定を図るレーダ装置を提供する。【解決手段】マグネトロン１０と、マグネトロン１０が出力するマイクロ波をアンテナに導く導波管７０と、マグネトロン１０を駆動する電源部３０を備えたレーダ装置１であって、導波管７０に流れる電流を検出する電流センサ４０と、電流センサ４０により得られた信号のレベルと、予め設定された基準レベルとを比較し、比較結果に基づいて電源部３０とマグネトロン１０との間の電流の導通を制御する制御部５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンと、
前記マグネトロンが出力するマイクロ波をアンテナに導く導波管と、
前記マグネトロンを駆動する電源部を備えたレーダ装置であって、
前記導波管に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電流センサにより得られた信号のレベルと、予め設定された基準レベルとを比較し、比較結果に基づいて前記電源部と前記マグネトロンとの間の電流の導通を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記マグネトロンと前記マグネトロンが放射するマイクロ波をアンテナに導く筐体とは、絶縁部材により電気的に絶縁されるとともに、前記マグネトロンのアノード端子は開放状態とされ、前記導波管が接地されることを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記比較結果に基づいて、前記電源部と前記マグネトロンのカソード端子との間に流れる電流の導通を遮断することを特徴とする請求項１または請求項２いずれか一項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンを備えたレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パルス状のマイクロ波を発生させるマグネトロンは、レーダなどに利用されている。マグネトロンにおいては、陽極と陰極との間の作用空間と呼ばれる領域に高電界が印加されると、陰極より発生した電子が、電界、及び磁極から与えられる磁界によりサイクロイド運動する。陽極には複数の空洞（キャビティ）があり、キャビティをサイクロイド運動している電子が通過すると、空洞の共振周波数で空洞と電子が共振を起こし、マイクロ波が発生する。こうして空洞に発生したマイクロ波は、導波管を介してアンテナに接続され、そのアンテナから空間へと放射される。
【０００３】
マグネトロンを駆動するため、マグネトロンの陽極端子（アノード端子）と陰極端子（カソード端子）の間にパルス高電圧を印加する駆動電源（電源部）が設けられる。また、例えば、アノード端子、及びカソード端子間の短絡などによる異常時に、電源部によるマグネトロンへのパルス高電圧の印加を停止する制御部が設けられる。例えば、特許文献１、及び特許文献２には、マグネトロンにパルス高電圧を印加する電源部、この電源部を制御する制御部が開示されている。
【０００４】
まず、従来における電源部、及び制御部を備えたレーダ装置の構成について図面を参照しながら説明する。図３は、レーダ装置９０の構成の一例を示す図である。なお、図３は、本願発明者が従来の駆動部、及び制御部を説明するため、作成した図面である。図３に示すように、レーダ装置９０は、マグネトロン１０、筐体２０、導波管７０、電源部９３、電流センサＳ１、電流センサＳ２、及び制御部９５を含んで構成される。電源部９３は、直流電源９６、及び高耐圧スイッチＳＷ９を含んで構成される。
【０００５】
直流電源９６は、不図示の商用電源を整流して得られた直流電圧を、マグネトロン１０の駆動時に、導通状態、非導通状態を繰り返す高耐圧スイッチＳＷ９を介して直流電圧からパルス電圧を生成し、パルストランス９７の一次コイル側へ供給する。パルストランス９７は、供給されたパルス電圧を昇圧し、マグネトロン１０のカソード端子ＴＫとアノード端子ＴＡとの間にパルス高電圧を印加する。筐体２０には、マグネトロン１０、直流電源９６、パルストランス９７が取り付けられており、マグネトロン１０のアノード端子ＴＡはマグネトロン１０の筐体そのものであり、筐体２０に固定されることにより、接地され、導波管７０はマグネトロン１０と接続されることにより、接地される。
【０００６】
また、パルストランス９７の２次側、すなわち、マグネトロン１０の入力側には、電流センサＳ１、または電流センサＳ２が、図３に示す位置に設けられる。電流センサＳ１、または電流センサＳ２は、マグネトロン１０の陽極電流を検出し、検出された陽極電流を制御部９５へフィードバックする。
【０００７】
制御部９５は、陽極電流と、予め設定された基準電流とを比較する。また、制御部９５は、陽極電流が基準電流より大きい場合、例えばマグネトロン１０のアノード電極とカソード電極とが短絡していると判定し、或いは高耐圧スイッチＳＷ９そのものが短絡していると判定する。制御部９５は、高耐圧スイッチＳＷ９の導通を停止する制御信号、或いは直流電源９６の直流電圧供給を停止する制御信号を、高耐圧スイッチＳＷ９、直流電源９６に対して、それぞれ出力する。これにより、マグネトロン１０へのパルス高電圧の印加が停止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２７５３７７号公報
【特許文献２】特開平９−３５８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような、パルストランスを用いて電流センサをマグネトロンの入力側に設ける構成では、パルストランスの性能に左右され、マグネトロンの入力側の浮遊容量（Stray Capacitance）が増大する。そのため、マグネトロンの入力電圧に歪みが生じ、マグネトロンが出力するマイクロ波の送信周波数が安定しない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレーダ装置は、パルストランスを用いず、マグネトロンと、前記マグネトロンが出力するマイクロ波をアンテナに導く導波管と、前記マグネトロンを駆動する電源部を備えたレーダ装置であって、前記導波管に流れる電流を検出する電流センサと、前記電流センサにより得られた信号のレベルと、予め設定された基準レベルとを比較し、比較結果に基づいて前記電源部と前記マグネトロンとの間の電流の導通を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のレーダ装置において、前記マグネトロンと前記筐体とは、絶縁部材により電気的に絶縁されるとともに、前記マグネトロンのアノード端子は開放状態とされ、前記導波管が接地されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のレーダ装置において、前記制御部は、前記比較結果に基づいて、前記電源部と前記マグネトロンのカソード端子との間に流れる電流の導通を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パルストランスを用いず、電流センサをマグネトロンの入力側に設けず、マグネトロンの出力側の導波管に設ける構成とした。そのため、パルストランスの性能に左右されず、マグネトロンの入力側の浮遊容量の増大を抑制することができる。これにより、マグネトロンの入力電圧の歪みを抑制して、マグネトロンが出力するマイクロ波の送信周波数の安定を図るレーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のレーダ装置１の構成の一例を示す図である。
【図２】マグネトロン１０の筐体２０への取り付け位置を示す模式図である。
【図３】レーダ装置９０の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態のレーダ装置１の構成の一例を示す図である。なお、図１において、図３と同一の部分には同一の符号を付している。図１に示すレーダ装置１は、マグネトロン１０、筐体２０、電源部３０、電流センサ４０、及び制御部５０を含んで構成される。電源部３０は、直流電源６０及び高耐圧スイッチＳＷを含んで構成される。直流電源６０は、不図示の商用電源を整流して得られた直流電圧を導通状態、非導通状態を繰り返す高耐圧スイッチＳＷを介して直流電圧からパルス電圧を生成して、マグネトロン１０のカソード端子ＴＫに印加する。本実施形態では、図３を用いて説明した従来例とは相違し、パルストランスを使用しない。そのため、このパルス電圧は、図３に示すマグネトロン１０のカソード端子ＴＫに印加される電圧と同じレベルである。
また、マグネトロン１０は、アノード端子ＴＡがフローティング状態（開放状態）とされ、導波管７０を介して接地される。これにより、図１に破線で示すように、陽極電流が、筐体２０の接地から導波管７０、及びマグネトロン１０を介して、直流電源６０へと流れる。
【００１６】
図２は、マグネトロン１０の筐体２０への取り付け位置を示す模式図である。図２は、マグネトロン１０を筐体２０と絶縁させ、マグネトロン１０のアノード端子ＴＡとカソード端子ＴＫ間にパルス高電圧を印加すると、マグネトロン１０に接続された導波管７０からマイクロ波が出力されることを示している。図２のマグネトロンの絶縁部分１１はマグネトロン１０の一部であり、内部にカソード端子ＴＫを通し、カソード端子ＴＫがアノード端子ＴＡ、または筐体２０と短絡してしまうことを防いでいる。
【００１７】
図２に示すように、マグネトロン１０と筐体２０を絶縁するため絶縁部材１５を設ける。絶縁部材としては、ガラスエポキシ樹脂などが好適であるが、これに限定されるものではなく、高電圧に耐えて変形せず、また、燃えにくいものであれば良く、プリント基板などで使われている紙フェノール、紙エポキシ、ガラス・コンポジットや、ベーク板、プラスチック、ゴム、アクリル、陶器、ガラスやその他のセラミック類などでも良い。これは、本実施形態ではマグネトロン１０のアノード端子を接地せず、フローティング状態とし、一方、マグネトロン１０に接続された導波管７０を接地するためである。すなわち、マグネトロン１０のアノード端子から筐体２０へ直接電流が流れることを防ぎ、導波管７０を介して筐体２０へ電流を流すことを目的としている。加えて、導波管７０はパルス電流に対するインピーダンスが低いため、絶縁部材１５の耐電圧を低く設定することが可能である。
【００１８】
電流センサ４０（電流センサ）は、導波管７０に対して非接触に、導波管７０の外周を取り囲むように設けられる。電流センサ４０は、例えばリング状の導体で構成され、そのリング面が導波管７０の管軸方向に対して垂直となるように設けられる。また、電流センサ４０は、導波管７０が接地される場所の近傍に設けられ、接地から導波管７０を介してマグネトロン１０へ流れる陽極電流を電圧に変換して制御部５０に出力する。
【００１９】
制御部５０は、図１において不図示の入力部からマグネトロン１０の発振を指示する制御開始信号が入力されると、所定周期でハイ（Ｈ）レベルとロウ（Ｌ）レベルの間を繰り返す制御信号を高耐圧スイッチＳＷに対して出力する。これにより、マグネトロン１０のカソード端子ＴＫと直流電源６０との間の導通が、制御信号がＨレベルのときに導通され、Ｌレベルのときの非導通となるように、断続的に制御され、図１に破線で示す経路で陽極電流が流れる。なお、制御信号がＨレベルのときに導通し、Ｌレベルのときに非道通としたが、これに限定されるものではなく、Ｈレベルのときに非導通とし、Ｌレベルのときに導通するように制御しても良い。
【００２０】
マグネトロン１０は、アノード端子ＴＡとカソード端子ＴＫとの間に高電圧が印可され、陽極電流が流れることにより、所定周期のマイクロ波を導波管７０を通して図１に不図示であるアンテナへと出力する。なお、制御部５０が高耐圧スイッチＳＷに対して出力する制御信号の周期は、マグネトロン１０が出力するマイクロ波の周期に応じて、予め制御部５０の内部回路、例えば記憶回路に設定されている。
【００２１】
また、制御部５０は、電流センサ４０から得られた信号のレベルと、予め設定された基準レベルとを比較し、比較結果に基づいて電源部３０とマグネトロン１０との間の電流の導通を制御する。具体的には、制御部５０は、電流センサ４０の出力電圧と、予め設定された基準電圧とを比較する。制御部５０は、電流センサ４０の出力電圧が基準電圧より大きい場合、例えばマグネトロン１０のアノード電極とカソード電極とが短絡している、或いは高耐圧スイッチＳＷそのものが短絡していると判定する。
【００２２】
制御部５０は、高耐圧スイッチＳＷの導通を遮断するＬレベルの制御信号を、高耐圧スイッチＳＷに対して出力する。また、制御部５０は、直流電源６０による直流電圧の出力そのものを停止する制御信号を、直流電源６０に対して出力する。これにより、高耐圧スイッチＳＷが導通状態と非道通状態を繰り返してもパルス電圧が生成されないため、マグネトロン１０へのパルス高電圧の印加、すなわち、マグネトロン１０と電源部との間の電流の導通が遮断される。
【００２３】
このように、本発明のレーダ装置１は、マグネトロン１０と、マグネトロン１０が出力するマイクロ波をアンテナに導く導波管７０と、マグネトロン１０を駆動する電源部３０を備えたレーダ装置である。また、レーダ装置１は、導波管７０に流れる電流を検出する電流センサ４０と、制御部５０と、を備える。制御部５０は、電流センサ４０により得られた信号のレベルと、予め設定された基準レベルとを比較し、比較結果に基づいて電源部３０とマグネトロン１０との間の電流の導通を制御する。
【００２４】
また、マグネトロン１０と筐体２０とは、絶縁部材１５により電気的に絶縁されるとともに、マグネトロン１０のアノード端子ＴＡは開放状態とされ、マグネトロン１０に接続された導波管７０が接地される。
制御部５０は、上記比較結果に基づいて、電源部３０とマグネトロン１０のカソード端子ＴＫとの間に流れる電流の導通を遮断する。
【００２５】
なお、図１の制御部５０と図３の制御部９５を筐体２０の外部に設置してあるが、この限りではなく、筐体２０の内部に設置してもよい。
【００２６】
本発明によれば、パルストランスを用いず、電流センサ４０をマグネトロン１０の入力側に設けず、マグネトロン１０の出力側の導波管７０に設ける構成とした。そのため、パルストランスの性能に左右されず、マグネトロン１０の入力側の浮遊容量の増大を抑制することができる。これにより、マグネトロン１０の入力電圧の歪みを抑制して、マグネトロン１０が出力するマイクロ波の送信周波数の安定を図るレーダ装置１を提供することができる。
【００２７】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１，９０…レーダ装置、１０…マグネトロン、２０…筐体、３０，９３…電源部、４０、Ｓ１、Ｓ２…電流センサ、５０，９５…制御部、６０，９６…直流電源、７０…導波管、９７…パルストランス、ＳＷ，ＳＷ９…高耐圧スイッチ、ＴＡ…アノード端子、ＴＫ…カソード端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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