(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能であり、かつ故障検出の信頼性を向上させることができる高周波増幅装置を提供する。【解決手段】高周波増幅装置１は、高周波の電力を増幅する増幅器２を含む増幅回路３と、前記増幅器２に駆動電圧を供給する駆動回路４と、前記増幅回路３および前記駆動回路４から電気的に遮蔽されるように設けられた故障検出回路５と、を具備する。前記故障検出回路５は、前記増幅器２に熱的に接続される位置に配置され、前記増幅器の温度を検出する第１の温度センサ１１と、前記第１の温度センサ１１に電気的に接続され、前記第１の温度センサ１１により得られた第１の検出温度に基づいて前記増幅器２の故障を判定する判定回路１０と、を具備する。【選択図】図１
2016065797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波の電力を増幅する増幅器を含む増幅回路と、
前記増幅器に駆動電圧を供給する駆動回路と、
前記増幅回路および前記駆動回路から電気的に遮蔽されるように設けられた故障検出回路と、
を具備し、
前記故障検出回路は、前記増幅器に熱的に接続される位置に配置され、前記増幅器の温度を検出する第１の温度センサと、
前記第１の温度センサに電気的に接続され、前記第１の温度センサにより得られた第１の検出温度に基づいて前記増幅器の故障を判定する判定回路と、
を具備することを特徴とする高周波増幅装置。
【請求項２】
前記判定回路は、第１の閾値温度を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第１の閾値温度と、前記第１の検出温度と、の比較に基づいて前記増幅器の故障を判定する判定部と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記第１の検出温度が前記第１の閾値温度より高温から低温になったときと前記第１の閾値温度より低い場合に、前記増幅器の故障を判定することを特徴とする請求項２に記載の高周波増幅装置。
【請求項４】
前記故障検出回路は、前記第１の温度センサの周囲の温度を検出する第２の温度センサをさらに具備し、
前記判定部は、前記第１の閾値温度を、前記第２の温度センサによる第２の検出温度の変化に応じて変化させることを特徴とする請求項２または３に記載の高周波増幅装置。
【請求項５】
前記判定回路は、第１の閾値温度およびこの閾値温度より高い第２の閾値温度を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第２の閾値温度と、前記第１の検出温度と、の比較に基づいて前記増幅器の故障を判定する判定部と、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記第１の検出温度が前記第２の閾値温度より低温から高温になったときに、前記増幅器の故障を判定することを特徴とする請求項５に記載の高周波増幅装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記増幅器の故障を判定した後は、その判定結果を維持することを特徴とする請求項６に記載の高周波増幅装置。
【請求項８】
前記故障検出回路は、前記第１の温度センサの周囲の温度を検出する第２の温度センサをさらに具備し、
前記判定部は、前記第１の閾値温度および前記第２の閾値温度を、前記第２の温度センサによる第２の検出温度の変化に応じて変化させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の高周波増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高周波増幅装置は、内部にＦＥＴ等の高周波半導体増幅素子（以下、単に増幅素子と称する。）を含む増幅回路を実装することにより構成される。また、高周波増幅装置内部には、増幅素子に駆動電圧を供給する駆動回路、増幅器の故障を検出する故障検出回路等が、増幅回路とともに実装されている。
【０００３】
故障検出回路としては、増幅回路に接続し、増幅素子からの高周波出力レベルを検出して増幅素子の故障を判定する回路、または駆動回路に接続し、増幅素子に供給する電流を検出して増幅素子の故障を判定する回路、が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの故障検出回路は、増幅回路または駆動回路に電気的に接続して高周波増幅装置内部に配置するために、故障検出回路を配置するスペースが必要となる。この結果、ケースを大型化しなければならず、高周波増幅装置を小型化することは困難である、という問題がある。
【０００５】
さらに、上述した故障検出回路はいずれも、増幅回路または駆動回路に電気的に接続されるため、故障検出回路を、増幅回路および駆動回路から電気的に遮蔽することは極めて困難である。この結果、故障検出回路が誤作動して増幅器の故障を誤検出する場合があり、故障検出の信頼性が低い、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１４８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、小型化が可能であり、かつ故障検出の信頼性を向上させることができる高周波増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る高周波増幅装置は、高周波の電力を増幅する増幅器を含む増幅回路と、前記増幅器に駆動電圧を供給する駆動回路と、前記増幅回路および前記駆動回路から電気的に遮蔽されるように設けられた故障検出回路と、を具備する。前記故障検出回路は、前記増幅器に熱的に接続される位置に配置され、前記増幅器の温度を検出する第１の温度センサと、前記第１の温度センサに電気的に接続され、前記第１の温度センサにより得られた第１の検出温度に基づいて前記増幅器の故障を判定する判定回路と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る高周波増幅装置の基本概念を説明するための模式的な回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る高周波増幅装置を示す断面図である。
【図３】第１の実施形態の変形例に係る高周波増幅装置を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路を模式的に示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路の変形例を模式的に示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路を模式的に示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路の変形例を模式的に示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態に係る高周波増幅装置を示す断面図である。
【図１１】第３の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路を模式的に示すブロック図である。
【図１２】第３の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路の変形例を模式的に示すブロック図である。
【図１３】第３の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。
【図１４】第４の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路を模式的に示すブロック図である。
【図１５】第４の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路の変形例を模式的に示すブロック図である。
【図１６】第４の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施形態に係る高周波増幅装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る高周波増幅装置の基本概念を説明するための模式的な回路図である。図１に示す高周波増幅装置１は、増幅器２の故障を、増幅器２の温度に基づいて検出することができるものである。以下に説明する。
【００１２】
図１に示すように、実施形態に係る高周波増幅装置１は、増幅回路３、駆動回路４、および故障検出回路５により構成される。
【００１３】
増幅回路３は、増幅器２を有する。そして、増幅器２の入力端子は、高周波増幅装置１の外部から高周波（ＲＦ）が供給されるＲＦ入力端子６に電気的に接続されており、増幅器２の出力端子は、高周波増幅装置１の外部にＲＦを出力するＲＦ出力端子７に電気的に接続されている。
【００１４】
このような増幅回路３において、ＲＦ入力端子６と増幅器２の入力端子との間、およびＲＦ出力端子７と増幅器２の出力端子との間、にはそれぞれ、キャパシタ８ａ、８ｂが配置されている。これらのキャパシタ８ａ、８ｂは、直流カット用のキャパシタである。
【００１５】
駆動回路４は、増幅器２に対して駆動電圧を供給する回路である。増幅器２が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である場合、駆動回路４は、第１のバイアス供給回路４ａおよび第２のバイアス供給回路４ｂによって構成されるバイアス供給回路である。
【００１６】
第１のバイアス供給回路４ａは、ゲート・ソースバイアス電圧Ｆｇｓの供給源である第１の電圧源９ａと、増幅器２と、を電気的に接続する。そして、第２のバイアス供給回路４ｂは、ドレイン・ソースバイアス電圧Ｆｄｓの供給源である第２の電圧源９ｂと、増幅器２と、を電気的に接続する。
【００１７】
なお、第１のバイアス供給回路４ａおよび第２のバイアス供給回路４ｂにはそれぞれ、一端が接地されたキャパシタ８ｃ、８ｄの他端が接続されている。これらのキャパシタ８ｃ、８ｄは、高周波（ＲＦ）と直流回路を分離するためのキャパシタである。
【００１８】
故障検出回路５は、増幅回路３の近傍に配置されている。故障検出回路５は、この回路５の誤作動による増幅器２の故障の誤検出を抑制するために、増幅回路３から電気的に遮蔽されるように（増幅回路３と電気的に接続されないように）設けられている。故障検出回路５は、第１の温度センサ１１および判定回路１０によって構成されている。
【００１９】
第１の温度センサ１１は、増幅器２の温度を検出する。第１の温度センサ１１は、増幅器２の温度を検出可能な位置（増幅器２と熱的に接続される位置）に配置されており、例えば定期的に増幅器２の温度を検出する。
【００２０】
判定回路１０は、第１の温度センサ１１に接続されており、このセンサ１１から得られた第１の検出温度に基づいて増幅器２の故障判定を行う回路である。
【００２１】
以上に説明した高周波増幅装置１において、駆動回路４であるバイアス供給回路を介して、第１、第２の電圧源９ａ、９ｂから増幅器２にバイアス電圧が供給されると、増幅器２はＲＦ電力を増幅可能な状態となる。この状態の増幅器２にＲＦ入力端子６を介してＲＦが入力されると、そのＲＦは電力を増幅して出力される。増幅器２から出力されたＲＦは、ＲＦ出力端子７から高周波増幅装置１の外部に出力される。
【００２２】
このように増幅器２が駆動されると、増幅器２は発熱する。増幅器２が正常に動作していれば、増幅器２は所定の範囲内の温度（正常温度範囲内の温度）となるが、増幅器２に異常があるまたは増幅器２が故障していれば、増幅器２の温度は所定の範囲外の温度（異常温度範囲内の温度）となる。そこで、故障検出回路５の第１の温度センサ１１が増幅器２の温度を例えば定期的に検出し、第１の検出温度を得ると、得られた第1の検出温度は、判定回路１０に送られる。判定回路１０は、第１の検出温度が正常温度範囲内の温度であるか、または異常温度範囲内の温度であるか、を判定することによって、増幅器２の故障判定を行う。
【００２３】
以下に、実施形態として、このような高周波増幅装置１の具体的な構成について図面を参照して説明する。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０を示す断面図である。図２に示す高周波増幅装置２０は、ケース２１の内部に増幅回路２２、駆動回路２３、および故障検出回路２４が実装されることにより構成されている。
【００２５】
ケース２１は、所望の手段により接地された金属製の基体２５を有する。基体２５の表面には、増幅回路２２が配置される第１の凹部２５ａが設けられており、基体２５の裏面には、駆動回路２３が配置される第２の凹部２５ｂが設けられている。
【００２６】
また、ケース２１は、このような形状の基体２５の第１の凹部２５ａ上に設けられた平板状の第１の金属蓋２６ａ、および基体２５の第２の凹部２５ｂ上に設けられた平板状の第２の金属蓋２６ｂ、を有する。ケース２１は、基体２５の第１の凹部２５ａおよび第１の金属蓋２６ａによって第１の空間２７ａを形成し、基体２５の第２の凹部２５ｂおよび第２の金属蓋２６ｂによって第２の空間２７ｂを形成する。
【００２７】
なお、図示は省略するが、基体２５には、第１の凹部２５ａの底面と第２の凹部２５ｂの底面とを連通する貫通孔が設けられており、増幅回路２２と駆動回路２３とは、この貫通孔を介して電気的に接続される。
【００２８】
増幅回路２２は、基板２８の表面上に配置された複数の増幅器２９ａ、２９ｂ、２９ｃを有する。複数の増幅器２９ａ〜２９ｃの各々は、例えばＲＦ電力を増幅するＦＥＴ等の高周波半導体増幅素子である。複数の増幅器２９ａ〜２９ｃは、基板２８に設けられた配線（図示せず）によって直列に接続されている。このような増幅回路２２は、ケース２１の第１の空間２７ａ内に配置されている。そして、初段の増幅器２９ａの入力端子は、ケース２１のＲＦ入力端子３０に接続されている。また、最終段の増幅器２９ｃの出力端子は、ケース２１のＲＦ出力端子３１に接続されている。
【００２９】
なお、増幅回路２２には、図１を参照して説明したような直流カット用の複数のキャパシタ８ａ、８ｂも含まれる。図示は省略しているが、ケース２１のＲＦ入力端子３０と初段の増幅器２９ａの入力端子との間のキャパシタ、およびケース２１のＲＦ出力端子３１と最終段の増幅器２９ｃの出力端子との間のキャパシタ、はそれぞれ、例えば第１の空間２７ａ内に配置されかつ複数の増幅器２９ａ〜２９ｃが配置される基板２８に設けられている。
【００３０】
複数の増幅器２９ａ〜２９ｃの各々に対して駆動電圧を供給する駆動回路２３は、第１のバイアス供給回路（図示せず）および第２のバイアス供給回路（図示せず）によって構成されるバイアス供給回路である。第１のバイアス供給回路は、ゲート・ソースバイアス電圧Ｆｇｓの供給源であって、装置２０の外部に配置された第１の電圧源（図示せず）と、増幅器２９ａ〜２９ｃの各々と、を電気的に接続する。そして、第２のバイアス供給回路は、ドレイン・ソースバイアス電圧Ｆｄｓの供給源であって、装置２０の外部に配置された第２の電圧源（図示せず）と、増幅器２９ａ〜２９ｃの各々と、を電気的に接続する。
【００３１】
なお、ケース２１には、ケース２１の外部に配置される第１、第２の電圧源（図示せず）に接続することができる電源制御コネクタ３２が設けられており、第１、第２のバイアス供給回路（図示せず）はそれぞれ、電源制御コネクタ３２に電気的に接続されることにより、第１、第２の電圧源に電気的に接続される。
【００３２】
このような第１、第２のバイアス供給回路はそれぞれ、第２の空間２７ｂ内に配置された電源制御基板３３に設けられている。
【００３３】
なお、このような第１、第２のバイアス供給回路には、図１を参照して説明したような高周波（ＲＦ）と直流回路を分離するための複数のキャパシタ８ｃ、８ｄも含まれる。図示は省略されるが、第１のバイアス供給回路に接続されるキャパシタ、および第２のバイアス供給回路に接続されるキャパシタ、はそれぞれ、例えば電源制御基板３３に設けられている。
【００３４】
故障検出回路２４は、ケース２１の第２の空間２７ｂ内に配置される。ケース２１は接地されているため、故障検出回路２４を第２の空間２７ｂ内に配置することにより、この回路２４は、第１の空間２７ａ内に配置される増幅回路２２から電気的に遮蔽される。
【００３５】
さらに、故障検出回路２４は、この一部（後述の判定回路３６）が電源制御基板３３に設けられるが、第１、第２のバイアス供給回路（駆動回路２３）から電気的に遮蔽されるように設けられる。
【００３６】
なお、図３に変形例に係る高周波増幅装置２０´を示すように、故障検出回路２４´は、第１の空間２７ａ内に配置してもよい。ただしこの場合、回路２４´の全体を電磁シールド３４´で覆う必要があり、図２に示す高周波増幅装置２０と比較して、高価となる。
【００３７】
これに対して図２に示す高周波増幅装置２０においては、増幅回路２２から電気的に遮蔽されている第２の空間２７ｂ内に故障検出回路２４を配置しているため、回路２４全体を電磁シールドで覆う必要はなく、図３に示す高周波増幅装置２０´と比較して、安価となる。
【００３８】
図２を参照する。故障検出回路２４の第１の温度センサ３５は、第２の空間２７ｂ内において、基体２５に接触するように配置される。このように第１の温度センサ３５を配置することにより、第１の温度センサ３５は、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度を、基体２５を介して検出することができる。すなわち、第１の温度センサ３５は、増幅器２９ａ〜２９ｃのいずれかと熱的に接続される位置に配置される。このような第１の温度センサ３５としては、例えばサーミスタ、熱電対等の直接計測が可能な温度センサを適用することが好ましいが、例えば赤外線検知器等のような間接計測が可能な温度センサであっても適用することができる。
【００３９】
なお、増幅回路２２が複数の増幅器２９ａ〜２９ｃを直列に接続することによって構成される場合、第１の温度センサ３５は、最終段の増幅器２９ｃの直下に対応する位置に配置されることが好ましい。第１の温度センサ３５をこの位置に配置することにより、最終段の増幅器２９ｃの故障のみならず、最終段より前段の増幅器２９ａ、２９ｂの故障についても検出することができるためである。以下に、この理由について説明する。
【００４０】
後述するように、故障検出回路２４は、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度変化を検出し、この温度変化に基づいて増幅器２９ａ〜２９ｃの故障を判定するものである。第１の温度センサ３５を最終段の増幅器２９ｃの直下に対応する位置に配置した場合、最終段の増幅器２９ｃの温度変化を検出することができるため、最終段の増幅器２９ｃの故障判定を行うことができる。
【００４１】
他方、最終段より前段の増幅器２９ａ、２９ｂが故障した場合、故障した増幅器２９ａ、２９ｂより後段の増幅器２９ｃにＲＦが到達しなくなる。すなわち、最終段より前段の増幅器２９ａ、２９ｂが故障した場合、最終段の増幅器２９ｃにおいてはＲＦの増幅動作を行わず、最終段の増幅器２９ｃの温度は低下する。このように、最終段より前段の増幅器２９ａ、２９ｂが故障した場合であっても最終段の増幅器２９ｃの温度が変化するため、第１の温度センサ３５を最終段の増幅器２９ｃの直下に対応する位置に配置することにより、最終段の増幅器２９ｃの故障判定のみならず、最終段より前段の増幅器２９ａ、２９ｂの故障判定についても行うことができる。
【００４２】
このような第１の温度センサ３５に接続される判定回路３６は、第２の空間２７ｂ内において、電源制御基板３３上に配置される。判定回路３６は、電源制御基板３３を介してケース２１の外部から供給される電力によって動作する。
【００４３】
図４は、故障検出回路２４を模式的に示すブロック図である。図４に示すように故障検出回路２４は、第１の温度センサ３５および判定回路３６によって構成され、判定回路３６は、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定等を行う判定部３７、記憶部３８、および警告制御部３９、を有する。
【００４４】
判定部３７は、第１の温度センサ３５によって検出された第１の検出温度を受け取り、受け取った第１の検出温度に基づいて、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う。また、判定部３７は、その判定結果を、警告制御部３９に出力する。
【００４５】
記憶部３８は、判定部３７における故障判定の基準として用いられる第１の閾値温度を記憶する。
【００４６】
警告制御部３９は、判定部３７による判定結果に基づいて、故障警告手段１００に制御信号を送ってこの手段１００を制御する。故障警告手段１００がアラーム音を出力するアラーム出力部である場合、警告制御部３９は、アラーム出力部を制御してアラーム音を出力させる。また、故障警告手段１００が文字、ランプ等の表示部である場合、警告制御部３９は、表示部を制御して特定の文字列を表示したり、ランプを点灯させたりする、また、電気信号として故障情報を出力させることも可能である。
【００４７】
以上に説明した高周波増幅装置２０において、駆動回路２３であるバイアス供給回路を介して、第１、第２の電圧源から増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧が供給されると、増幅器２９ａ〜２９ｃはＲＦ電力を増幅可能な状態となる。この状態の増幅器２９ａ〜２９ｃにＲＦ入力端子３０を介してＲＦが入力されると、そのＲＦは電力を増幅して出力される。最終段の増幅器２９ｃから出力されたＲＦは、ＲＦ出力端子３１から高周波増幅装置２０の外部に出力される。
【００４８】
このように増幅器２９ａ〜２９ｃが駆動されると、増幅器２９ａ〜２９ｃは発熱する。増幅器２９ａ〜２９ｃが正常に動作していれば、増幅器２９ａ〜２９ｃは正常温度範囲内の温度となるが、増幅器２９ａ〜２９ｃに異常があるまたは増幅器２９ａ〜２９ｃが故障していれば、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は異常温度範囲内の温度となる。
【００４９】
そこで、まず、故障検出回路２４の第１の温度センサ３５は、例えば定期的に増幅器２９ｃの温度を検出し、第１の検出温度を取得する。取得した第１の検出温度は、判定回路３６の判定部３７に送られる。判定部３７が第１の検出温度を受け取ると、判定部３７は、記憶部３８から第１の閾値温度を読み出す。この後、判定部３７は、第１の検出温度と第１の閾値温度とを比較することにより、第１の検出温度が正常温度範囲内の温度であるか、または異常温度範囲内の温度であるか、を判定して、増幅器２９ｃの故障判定を行う。判定結果は、警告制御部３９に送られ、警告制御部３９は、判定結果に基づいて制御信号を送信し、故障警告手段１００を制御する。なお、判定回路３６による具体的な故障判定動作については後述する。
【００５０】
なお、図５に変形例を示すように、判定回路３６´は、判定部３７、記憶部３８、警告制御部３９に加えてさらに、判定部３７による判定結果に基づいて、増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧を供給する第１、第２の電圧源１０１を制御する電源制御部４０´を有してもよい。
【００５１】
このような判定回路３６´を有する場合、判定部３７による増幅器２９ｃの故障の判定結果は、警告制御部３９および電源制御部４０´に送られる。警告制御部３９は、判定結果に基づいて制御信号を送信し、故障警告手段１００を制御する。そして、電源制御部４０´は、判定結果に基づいて制御信号を送信し、増幅器２９ａ〜２９ｃを駆動させるための第１、第２の電圧源１０１を、例えば電圧供給をＯＦＦにする等のように制御する。
【００５２】
次に、以上に説明した高周波増幅装置２０による故障判定動作の一例について、図６を参照して説明する。図６は、第１の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。同図の横軸は時間を示し、縦軸は第1の温度センサによる検出温度を示す。
【００５３】
図６に示すように、時間ｔ０において増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧を供給し、またＲＦ入力端子３０を介して増幅器２９ａ〜２９ｃにＲＦを入力すると、増幅器２９ａ〜２９ｃはＲＦ電力の増幅動作を開始し、発熱する。したがって、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度が上昇する。
【００５４】
増幅器２９ａ〜２９ｃの温度が上昇し、時間ｔ１において、第１の温度センサ３５に最近接する増幅器２９ｃの温度が第１の閾値温度Ｔ１に達し、正常温度領域内の温度となると、判定回路３６は、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を開始する。
【００５５】
故障判定を開始した後も増幅器２９ａ〜２９ｃは増幅動作を行い続け、時間ｔ２において定常状態に達すると、それ以上の温度上昇はせず、一定の温度を保ったまま、増幅動作を続ける。
【００５６】
ここで、例えば時間ｔ３において増幅器２９ａ〜２９ｃのうち、少なくともいずれか一つが故障し、増幅動作を行わなくなったとする。この場合、時間ｔ３以降、増幅器２９ｃの温度は下降し、時間ｔ４において、増幅器２９ｃの温度は、第１の閾値温度Ｔ１に達して異常温度領域内の温度となる。このように、増幅器２９ｃの温度が第１の閾値温度Ｔ１より高温から低温になったときに、判定回路３６は、増幅器２９ａ〜２９ｃのうち、少なくともいずれか一つが故障した、と判定し、判定回路３６の判定部３７は判定結果として、故障したことを示す故障信号を、警告制御部３９に送信する。
【００５７】
このようにして判定回路３６は故障判定動作を行う。なお、判定回路３６´による故障判定動作についても、故障信号を、警告制御部３９および電源制御部４０´に送信する点において判定回路３６による故障判定動作と異なる他は、判定回路３６による故障判定動作と同様に行われる。
【００５８】
以上に説明した第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０によれば、故障検出回路２４は、増幅器２９ｃの温度を検出して増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う回路であるため、増幅回路２２または駆動回路２３に電気的に接続するように設ける必要がなく、第１の温度センサ３５が増幅器２９ａ〜２９ｃと熱的に接続される位置に配置されれば、ケース２１内の使用されていない空間に配置することができる。その結果、ケース２１を小型化することができ、高周波増幅装置２０を小型化することができる。
【００５９】
さらに、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０によれば、故障検出回路２４は、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度を検出して故障判定を行う回路であるため、故障検出回路２４を、増幅回路２２および駆動回路２３から電気的に遮蔽されるように設けることができる。この結果、ＲＦ大信号の回り込み、ＥＭＩノイズ等による故障検出回路２４の誤作動を抑制することができ、高周波増幅装置２０による故障検出の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係る高周波増幅装置が有する故障検出回路５１を模式的に示すブロック図である。図７に示す故障検出回路５１は、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０が有する故障検出回路２４と比較して、判定回路５２の記憶部５３が、故障判定の基準値として、第１の閾値温度に加えて、さらに第１の閾値温度より高い第２の閾値温度を記憶している点が異なっている。さらに、判定部５４は、第１の温度センサ３５から第１の検出温度を受け取ると、記憶部５３から第１、第２の閾値温度を読み出し、第１の検出温度と第１、第２の閾値温度とを比較することにより、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う点が異なっている。他の構成については、図４に示される故障検出回路２４と同様であるため、同一符号を付すとともに説明を省略する。
【００６１】
なお、図８に変形例を示すように、判定回路５２´は、判定部５４、記憶部５３、警告制御部３９に加えてさらに、判定部５４による判定結果に基づいて、増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧を供給する第１、第２の電圧源１０１を制御する電源制御部４０´を有してもよい。
【００６２】
次に、この高周波増幅装置による故障判定動作の一例について、図９を参照して説明する。図９は、第２の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。同図の横軸は時間を示し、縦軸は第1の温度センサによる検出温度を示す。
【００６３】
図９に示すように、時間ｔ０において増幅器２９ａ〜２９ｃに駆動電圧を供給し、またＲＦ入力端子３０を介して増幅器２９ａ〜２９ｃにＲＦを入力すると、増幅器２９ａ〜２９ｃの各々はＲＦ電力の増幅動作を開始し、発熱する。したがって、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は上昇する。
【００６４】
増幅器２９ａ〜２９ｃの温度が上昇し、時間ｔ１において、第１の温度センサ３５に最近接する増幅器２９ｃの温度が第１の閾値温度Ｔ１に達し、正常温度領域内の温度となると、判定回路５２は、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を開始する。
【００６５】
故障判定を開始した後も増幅器２９ａ〜２９ｃは増幅動作を行い続け、時間ｔ２において定常状態に達すると、増幅器２９ａ〜２９ｃが正常である場合には図中に点線で示すように、それ以上の温度上昇はせず、一定の温度を保ったまま、増幅動作を続ける。
【００６６】
しかしながら、増幅器２９ａ〜２９ｃのいずれかに異常があり、図中に実線で示すように、通常であれば定常状態になる時間ｔ２を過ぎても増幅器２９ｃが異常発熱して温度上昇を続けると、時間ｔ５において増幅器２９ｃが第２の閾値温度Ｔ２に達して、増幅器２９ｃの温度が異常温度領域内の温度となる。このように、増幅器２９ｃの温度が第２の閾値温度Ｔ２より低温から高温になったときに、増幅器２９Ｃは増幅動作を続けているにもかかわらず、その後故障すると判断し、判定回路５２は、増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障をした、と判定し、判定回路５２の判定部５４は判定結果として、故障したことを示す故障信号を、警告制御部３９に送信する。
【００６７】
このまま増幅器２９ａ〜２９ｃを使用し続けると少なくとも増幅器２９ｃは高温になり、例えば時間ｔ３において増幅器２９ｃが故障し、それ以降、増幅動作を行わなくなる。この場合、時間ｔ３以降、増幅器２９ｃの温度は下降し、時間ｔ６において第２の閾値温度に達して、増幅器２９ｃの温度は正常温度領域内の温度となり、さらに増幅器２９ｃの温度は下降し、時間ｔ４において第１の閾値温度に達して、増幅器２９ｃの温度は異常温度領域内の温度となる。
【００６８】
ここで、判定回路５２は、時間ｔ５において一旦増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障したことを判定しているため、その後、時間ｔ６〜ｔ４において増幅器２９ｃの温度が正常温度領域内の温度となっても、判定回路５２の判定部５４による故障判定として、増幅器２９ａ〜２９ｃが正常であることを示す正常信号を送信することはなく、故障信号を送信する。時間ｔ６〜ｔ４において増幅器２９ｃの温度が正常温度領域内の温度となったとき、判定回路５２の判定部５４は、故障信号に変えて正常信号を出力し、増幅器２９ｃの温度が異常温度領域内の温度となる時間ｔ４において、判定回路５２の判定部５４は、再度故障信号を出力するようにしてもよいが、判定部５４による故障判定の安定性の観点から、判定部５４が一旦故障判定をした後は、その判定を維持することが好ましい。
【００６９】
このようにして判定回路５２は故障検出動作を行う。なお、判定回路５２´による故障判定動作についても、故障信号を、警告制御部３９および電源制御部４０´に送信する点において判定回路５２による故障判定動作と異なる他は、判定回路５２による故障判定動作と同様に行われる。
【００７０】
以上に説明した第２の実施形態に係る高周波増幅装置においても、故障検出回路５１は、増幅器２９ｃの温度を検出して増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う回路であるため、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０と同様の理由により、ケース２１を小型化することができ、高周波増幅装置を小型化することができる。さらに、高周波増幅装置による故障検出の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
さらに、第２の実施形態に係る高周波増幅装置においては、増幅器２９ｃが異常発熱したことを検出することもできる（例えば図７の時間ｔ５）。したがって、この時点で増幅器２９ａ〜２９ｃの動作を停止させる等の対策が可能となり、高温状態が続くことによる増幅器２９ａ〜２９ｃの故障を抑制することもできる。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
図１０は、第３の実施形態に係る高周波増幅装置を示す、図２に対応する断面図である。また、図１１は、第３の実施形態に係る高周波増幅装置の故障検出回路を模式的に示すブロック図である。図１０および図１１に示す高周波増幅装置６０は、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０と比較して、故障検出回路６１に、第２の温度センサ６２が含まれる点が異なっている。そして、判定回路６３は、第１の温度センサ３５および第２の温度センサ６２に接続される点が異なっている。他の構成については、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０と同様であるため、同一符号を付すとともに説明を省略する。
【００７３】
第２の温度センサ６２は、ケース２１の第２の空間２７ｂ内において、第１の温度センサ３５の近傍に配置される。このように第２の温度センサ６２を配置することにより、第１の温度センサ３５の周囲の温度を検出することができる。このような第２の温度センサ６２としては、第１の温度センサ３５と同様に、例えばサーミスタ、熱電対等の直接計測が可能な温度センサを適用することが好ましいが、例えば赤外線検知器等のような間接計測が可能な温度センサであっても適用することができる。
【００７４】
また、図１１に示す判定回路６３の判定部６４は、第２の温度センサ６２から第２の検出温度を受け取ると、この検出された検出温度に基づいて、記憶部３８から受け取った第１の閾値温度を適宜変更して設定する。すなわち、第２の温度センサ６２は、故障判定の基準値となる第１閾値温度を、第１の温度センサ３５の周囲温度の変化に対応して設定するための温度センサであって、第２の温度センサ６２によって検出される第２の検出温度が経時的に変化する場合、この変化に応じて、記憶部３８から受け取った第１の閾値温度を変化させて設定する。そして、判定部６４は、第１の温度センサ３５から第１の検出温度を受け取ると、このときに設定された第１の閾値温度と第１の検出温度とを比較することにより、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う。
【００７５】
なお、図１２に変形例を示すように、判定回路６３´は、判定部６４、記憶部３８、警告制御部３９に加えてさらに、判定部６４による判定結果に基づいて、増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧を供給する第１、第２の電圧源１０１を制御する電源制御部４０´を有してもよい。
【００７６】
次に、この高周波増幅装置６０による故障判定動作の一例について、図１３を参照して説明する。図１３は、第３の実施形態に係る高周波増幅装置６０による故障判定動作を説明するための図である。同図の横軸は時間を示し、縦軸は第1の温度センサによる検出温度を示す。なお、図１３においては、第２の温度センサ６２によって経時的に第１の温度センサ３５の周囲の温度を検出し、時間の経過とともに第２の検出温度が上昇する場合を示している。
【００７７】
図１３に示すように、時間ｔ０において増幅器２９ａ〜２９ｃに駆動電圧を供給し、またＲＦ入力端子３０を介して増幅器２９ａ〜２９ｃにＲＦを入力すると、増幅器２９ａ〜２９ｃはＲＦ電力の増幅動作を開始し、発熱する。したがって、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は上昇する。
【００７８】
増幅器２９ａ〜２９ｃの温度が上昇し、時間ｔ１において、増幅器２９ｃの温度が、この時間ｔ１に検出された第２の温度センサ６２による第２の検出温度に基づいて設定された第１の閾値温度Ｔ１（ｔ１）に達して正常温度領域内の温度となると、判定回路６３は、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を開始する。
【００７９】
故障判定を開始した後も増幅器２９ａ〜２９ｃは増幅動作を行い続け、時間ｔ２において定常状態に達すると、増幅器２９ａ〜２９ｃの動作に伴う温度上昇はせず、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は、第２の検出温度の変化（第１の温度センサ３５の周囲温度の変化）と同様に変化しながら、増幅動作を続ける。
【００８０】
このように増幅器２９ａ〜２９ｃが周囲温度に応じて温度上昇した結果、時間ｔ７において増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つに異常発熱が生じて高温となり、例えば時間ｔ３において増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障し、増幅動作を行わなくなったとする。この場合、時間ｔ３以降、増幅器２９ｃの温度は下降し、時間ｔ４において、増幅器２９ｃの温度は、この時間ｔ４に検出された第２の検出温度に基づいて設定された第１の閾値温度Ｔ１（ｔ４）に達し、異常温度領域内の温度となる。このように、増幅器２９ｃの温度が適宜設定される第１の閾値温度Ｔ１より高温から低温になったときに、判定回路６３は、増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障をした、と判定し、判定回路６３の判定部６４は判定結果として、故障したことを示す故障信号を、警告制御部３９に送信する。
【００８１】
このようにして判定回路６３は故障判定動作を行う。なお、判定回路６３´による故障判定動作についても、故障信号を、警告制御部３９および電源制御部４０´に送信する点において判定回路６３による故障判定動作と異なる他は、判定回路６３による故障判定動作と同様に行われる。
【００８２】
以上に説明した第３の実施形態に係る高周波増幅装置６０においても、故障検出回路６１は、増幅器２９ｃの温度を検出して増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う回路であるため、第１の実施形態に係る高周波増幅装置２０と同様の理由により、ケース２１を小型化することができ、高周波増幅装置を小型化することができる。さらに、高周波増幅装置による故障検出の信頼性を向上させることができる。
【００８３】
さらに、第３の実施形態に係る高周波増幅装置６０においては、第１の温度センサ３５の周囲温度の変化に応じて第１の閾値温度Ｔ１を変化させて設定するため、第１の温度センサ３５の周囲温度が変化した場合であっても、故障判定の精度を低下させずに維持することができる。この結果、周囲温度の変化にかかわらず所望の精度で故障判定を行うことができるため、高周波増幅装置による故障検出の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
＜第４の実施形態＞
図１４は、第４の実施形態に係る高周波増幅装置が有する故障検出回路７１を模式的に示すブロック図である。図１４に示す故障検出回路７１は、第３の実施形態に係る高周波増幅装置６０が有する故障検出回路６１と比較して、判定回路７２の記憶部７３が、故障判定の基準値として、第１の閾値温度に加えて、さらに第１の閾値温度より高い第２の閾値温度を記憶している点が異なっている。さらに、判定部７４は、第１の温度センサ３５から第１の検出温度を受け取ると、記憶部７３から第１、第２の閾値温度を読み出し、第１の検出温度と第１、第２の閾値温度とを比較することにより、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う点が異なっている。他の構成については、図１１に示される故障検出回路６１と同様であるため、同一符号を付すとともに説明を省略する。
【００８５】
なお、図１５に変形例を示すように、判定回路７２´は、判定部７４、記憶部７３、警告制御部３９に加えてさらに、判定部７４による判定結果に基づいて、増幅器２９ａ〜２９ｃにバイアス電圧を供給する第１、第２の電圧源１０１を制御する電源制御部４０´を有してもよい。
【００８６】
次に、この高周波増幅装置による故障判定動作の一例について、図１６を参照して説明する。図１６は、第４の実施形態に係る高周波増幅装置による故障判定動作を説明するための図である。同図の横軸は時間を示し、縦軸は第1の温度センサによる検出温度を示す。なお、図１６においては、第２の温度センサ６２によって経時的に第１の温度センサ３５の周囲の温度を検出し、時間の経過とともに第２の検出温度が上昇する場合を示している。
【００８７】
図１６に示すように、時間ｔ０において増幅器２９ａ〜２９ｃに駆動電圧を供給し、またＲＦ入力端子３０を介して増幅器２９ａ〜２９ｃにＲＦを入力すると、増幅器２９ａ〜２９ｃはＲＦ電力の増幅動作を開始し、発熱する。したがって、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は上昇する。
【００８８】
増幅器２９ａ〜２９ｃの温度が上昇し、時間ｔ１において、増幅器２９ｃの温度が、この時間ｔ１に検出された第２の温度センサ６２による第２の検出温度に基づいて設定された第１の閾値温度Ｔ１（ｔ１）に達して正常温度領域内の温度となると、判定回路７２は、増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を開始する。
【００８９】
故障判定を開始した後も増幅器２９ａ〜２９ｃは増幅動作を行い続け、時間ｔ２において定常状態に達すると、増幅器２９ａ〜２９ｃの動作に伴う温度上昇はせず、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は、第２の検出温度の変化（第１の温度センサ３５の周囲温度の変化）と同様に変化しながら、増幅動作を続ける。
【００９０】
このように増幅器２９ａ〜２９ｃが第１の温度センサ３５の周囲温度に応じて温度上昇し、時間ｔ７において増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つに異常発熱が生じて高温となり、時間ｔ５において、増幅器２９ｃの温度が、この時間ｔ５に検出された第２の検出温度に基づいて設定された第２の閾値温度Ｔ２（ｔ５）に達し、増幅器２９ｃの温度が異常温度領域内の温度となる。このように、増幅器２９ｃの温度が第２の閾値温度Ｔ２（ｔ５）より低温から高温になったときに、増幅器２９ａ〜２９ｃは増幅動作を続けているにもかかわらず、その後故障すると判断し、判定回路７２は、増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障をした、と判定し、判定回路７２の判定部７４は判定結果として、故障したことを示す故障信号を、警告制御部３９に送信する。
【００９１】
このまま増幅器２９ａ〜２９ｃを使用し続けると増幅器２９ａ〜２９ｃは高温になり、例えば時間ｔ３において増幅器２９ａ〜２９ｃの少なくともいずれか一つが故障し、それ以降、増幅動作を行わなくなる。この場合、時間ｔ３以降、増幅器２９ａ〜２９ｃの温度は下降し、時間ｔ６において、増幅器２９ｃの温度は、この時間ｔ６に検出された第２の検出温度に基づいて設定された第２の閾値温度Ｔ２（ｔ６）に達して正常温度領域内の温度となり、時間ｔ４において、この時間ｔ４に検出された第２の検出温度に基づいて設定された第１の閾値温度Ｔ１（ｔ４）に達して異常温度領域内の温度となる。
【００９２】
ここで、判定回路７２は、時間ｔ５において一旦増幅器２９ａ〜２９ｃのいずれか一つが故障したことを判定しているため、その後、時間ｔ６〜ｔ４において増幅器２９ｃの温度が正常温度領域内の温度となっても、判定回路７２の判定部７４による故障判定として、増幅器２９ａ〜２９ｃが正常であることを示す正常信号を送信することはなく、故障信号を送信する。時間ｔ６〜ｔ４において増幅器２９ｃの温度が正常温度領域内の温度となったとき、判定回路７２の判定部７４は、故障信号に変えて正常信号を出力し、増幅器２９ｃの温度が異常温度領域内の温度となる時間ｔ４において、判定回路７２の判定部７４は、再度故障信号を出力するようにしてもよいが、判定部７４による故障判定の安定性の観点から、判定部７４が一旦故障判定をした後は、その判定を維持することが好ましい。
【００９３】
このようにして判定回路７２は故障検出動作を行う。なお、判定回路７２´による故障判定動作についても、故障信号を、警告制御部３９および電源制御部４０´に送信する点において判定回路７２による故障判定動作と異なる他は、判定回路７２による故障判定動作と同様に行われる。
【００９４】
以上に説明した第４の実施形態に係る高周波増幅装置においても、故障検出回路７１は、増幅器２９ｃの温度を検出して増幅器２９ａ〜２９ｃの故障判定を行う回路であるため、第３の実施形態に係る高周波増幅装置６０と同様の理由により、ケース２１を小型化することができ、高周波増幅装置を小型化することができ、高周波増幅装置による故障検出の信頼性を向上させることができる。さらに、第１の温度センサ３５の周囲温度の変化に応じて第１の閾値温度および第２の閾値温度を変化させているため、第１の温度センサ３５の周囲温度が変化した場合であっても、故障判定の精度を低下させずに維持することができ、高周波増幅装置による故障検出の信頼性を向上させることができる。
【００９５】
さらに、第４の実施形態に係る高周波増幅装置においては、増幅器２９ａ〜２９ｃが異常発熱したことを検出することもできる（例えば図１６の時間ｔ５）。したがって、この時点で増幅器２９ａ〜２９ｃの動作を停止させる等の対策が可能となり、高温状態が続くことによる増幅器２９ａ〜２９ｃの故障を抑制することもできる。
【００９６】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【００９７】
１、２０、２０´、６０・・・高周波増幅装置
２、２９ａ〜２９ｃ・・・増幅器
３、２２・・・増幅回路
４、２３・・・駆動回路
４ａ・・・第１のバイアス供給回路
４ｂ・・・第２のバイアス供給回路
５、２４、２４´、５１、６１、７１・・・故障検出回路
６、３０・・・ＲＦ入力端子
７、３１・・・ＲＦ出力端子
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・キャパシタ
９ａ・・・第１の電圧源
９ｂ・・・第２の電圧源
１１、３５・・・第１の温度センサ
１０、３６、３６´、５２、５２´、６３、６３´、７２、７２´・・・判定回路
２１・・・ケース
２５・・・基体
２５ａ・・・第１の凹部
２５ｂ・・・第２の凹部
２６ａ・・・第１の金属蓋
２６ｂ・・・第２の金属蓋
２７ａ・・・第１の空間
２７ｂ・・・第２の空間
２８・・・基板
３２・・・電源制御コネクタ
３３・・・電源制御基板
３４´・・・電磁シールド
３７、５４、６４、７４・・・判定部
３８、５３、７３・・・記憶部
３９・・・警告制御部
４０´・・・電源制御部
６２・・・第２の温度センサ
１００・・・故障警告手段
１０１・・・第１、第２の電圧源
【図１】
2016065797.tif 000003
【図２】
2016065797.tif 000004
【図３】
2016065797.tif 000005
【図４】
2016065797.tif 000006
【図５】
2016065797.tif 000007
【図６】
2016065797.tif 000008
【図７】
2016065797.tif 000009
【図８】
2016065797.tif 000010
【図９】
2016065797.tif 000011
【図１０】
2016065797.tif 000012
【図１１】
2016065797.tif 000013
【図１２】
2016065797.tif 000014
【図１３】
2016065797.tif 000015
【図１４】
2016065797.tif 000016
【図１５】
2016065797.tif 000017
【図１６】
2016065797.tif 000018