(57)【要約】  本発明は、高出力マイクロ波発生器に関するものであり、電力合成器／分配器の回路設計に用いられる。無線周波数電力を合成するための装置は、例えば、矩形形状を有する空洞（１）と、比較的大きい半径の中央部分（３）を有する中心円筒形導体（２）と、無線周波数（ＲＦ）電力を供給源（５）から前記空洞に入力するための誘導結合要素（４）と、合成された電力を出力するための、前記中心円筒形導体（２）上に固定された可動出力要素（６）とを備えている。この装置は、周波数および位相の高い安定性を提供し、小型の設計である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数電力を合成するための装置であって、
中心円筒形導体（２）を有する空洞（１）と、
複数の供給源（５）からの無線周波数（ＲＦ）電力を前記空洞（１）に入力するための一組の誘導結合要素（４）と、
前記合成された電力を出力するための、前記中心円筒形導体（２）上に固定された可動出力要素（６）と
を備えている、装置。
【請求項２】
前記空洞（１）が、円筒形の空洞である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記空洞（１）が、多角形の断面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記空洞（１）が、波長の半分に等しい長さを有する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記中心円筒形導体（２）は可変の直径を有し、前記中心円筒形導体（２）の中央部分（３）は、比較的大きい直径を有する、請求項１から４のいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
無線周波数（ＲＦ）電力を入力するための前記誘導結合要素（４）は、前記空洞（１）内の磁界振幅が最大になる位置に配置される、請求項５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、高出力マイクロ波発生器に関するものであり、本発明は、電力合成器／分配器の回路の設計において使用される。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
強力なマイクロ波発生器は、現在、単一の高出力増幅器として、または、幾つかの個別の供給源からの電力を合成することに基づいて、という２つの基本的な方式のうちの１つによって構築されている。本出願は、第２の方式の発生器について考える。
【０００３】
様々な方式の電力合成器／分配器が当該分野で公知である。従来技術の電力合成器の多くは、電力の合成／分配についての２つの原理で動作する。第１の原理は、同軸ケーブルに実装された異なる伝送線路と、ストリップラインと、異なる種類の伝送線路間の変換のためのバランとを使用することによるものである。Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ方式に基づく、このような電力合成器の例が特許文献１および特許文献２に開示されており、複数の入力端子および１つの出力端子を有する複数の伝送線路と、各入力部からの無線周波数（ＲＦ）信号を供給する各接続部を開放／閉鎖するための複数の無線周波数（ＲＦ）スイッチとを使用する。例えば、特許文献３および特許文献４に開示されているような、Ｇｙｓｅｌ原理に基づくマルチチャネル電力合成器／分配器は、１つの共通出力／入力ポートと、複数の入力／出力ポートと、各ポートを相互に接続している、対応する複数の第１および第２の伝送線路とを備え、これらは、マイクロストリップ技術によって平面基板上に実装されるか、または、高い電力レベルのための同軸伝送線路と共に実装される。しかしながら、これらの２種類の方式は、伝送される電力レベルに制限があり、通常は、数ｋＷを超えない。
【０００４】
電力を合成／分配することについて良く知られている別の原理は、一組の導波管を単一の導波管に接続する原理を用いている、導波管結合器の使用によるものである。この場合、入力部と出力部とが同一の種類の導波管に設けられる（特許文献５、特許文献６）、あるいは、例えば、同軸−導波管変換（特許文献７）もしくは矩形−円形導波管変換（特許文献８）を用いた設計の特定の必要性を考慮に入れて、波の種類の変換部が、入力部と出力部とに設けられる。この種類の電力合成器は、高い電力レベルで動作可能であるが、この種類の電力合成器は、合成される電力供給源の数に対する制限があり、かつ、低無線周波数（ＲＦ）帯では大きなサイズを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，７６７，７５５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３３４，９５７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１６４，６８９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８８０，６４８号明細書
【特許文献５】米国特許第６，４１１，１７４号明細書
【特許文献６】米国特許第５，８９２，４１４号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１２／００２５９２８号明細書
【特許文献８】米国特許第７，４３２，７８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、周波数および位相の高い安定性を保証し、かつ、小さいサイズで低コストという特徴を有する、無線周波数（ＲＦ）電力を合成するための装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、無線周波数（ＲＦ）電力を合成するための装置において解決され、この装置には、中心（軸方向）円筒形導体を有する、例えば、矩形断面を有している空洞と、複数の供給源からの無線周波数（ＲＦ）電力を前記空洞に入力するための一組の誘導結合要素と、前記合成された電力を出力するための可動出力要素とが備えられている。
【０００８】
前記空洞は円筒形の空洞である、または、前記空洞は多角形の断面を有する。
【０００９】
前記軸方向円筒形導体は、可変の直径を有し、この軸方向円筒形導体の中央部分は、比較的大きな直径を有する。このことにより、空洞の側壁近傍の磁界の振幅を増加させることが可能になる。
【００１０】
前記空洞の長さは波長の半分にほぼ等しいが、前記中心導体の半径の変動が発振回路の導電率に寄与するため、前記空洞の長さは変動する。
【００１１】
無線周波数（ＲＦ）電力を入力するための（結合ループとして構成された）誘導結合要素は、磁界振幅が最大になる位置に配置される。このような配置は、最良の結合を提供する。
【００１２】
空洞の体積体において合成された電力を出力するための可動出力要素は、結合ループとして構成され、軸方向円筒形導体上に固定される。
【００１３】
考えられる１つの実施形態において、本発明に従う、無線周波数（ＲＦ）電力を合成する方法は、
中心導体を有する矩形空洞を準備するステップであって、前記中心導体は、前記空洞の長手方向軸に沿って配置される、ステップと、
前記空洞内の磁界振幅が最大になる位置に配置された各誘導結合要素を介して、複数の供給源から前記空洞まで無線周波数（ＲＦ）電力を入力するステップと、
前記複数の供給源から入力された無線周波数（ＲＦ）電力を、前記空洞内で合成するステップと、
前記合成された無線周波数（ＲＦ）電力を、前記空洞から、前記中心導体上に固定された可動結合要素を介して出力するステップと
を含む。
【００１４】
本発明は、添付の図面に示された例によって例示される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に従う、無線周波数（ＲＦ）電力を合成するための装置の実施形態を概略的に示している。
【図２ａ】図２ａは、可変の断面を伴う中心導体を有する空洞内の磁界分布を示している。
【図２ｂ】図２ｂは、空洞の長さ方向に沿った磁界振幅の分布を示すグラフである。
【図３ａ】図３ａは、可変の断面を伴う中心導体を有する空洞内の電界分布を示している。
【図３ｂ】図３ｂは、空洞の長さ方向に沿った電界振幅の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
好適な実施形態の説明
図１に示されているように、本発明に従う、無線周波数（ＲＦ）電力を合成するための装置は、導波管１と、比較的大きい半径の中央部分３を有する中心（軸方向）円筒形導体２と、供給源５からの無線周波数（ＲＦ）電力を入力するための、誘導結合ループとして構成されている要素４と、中心導体２の上に固定された、合成された無線周波数（ＲＦ）電力を出力するための可動出力要素６とを備えている。空洞１は、波長の半分にほぼ等しい長さを有する。
【００１７】
無線周波数（ＲＦ）電力合成装置は、以下のように動作する。供給源５からの無線周波数（ＲＦ）電力は、誘導無線周波数（ＲＦ）電力入力要素４を介して、空洞１に入力される。複数の供給源５から入力された電力は空洞１において合成され、電界分布および磁界分布は、それぞれ、図２ａおよび図３ａに示されるように設定されている。図２ｂおよび図３ｂは、それぞれ、空洞の長さ方向に沿った磁界の振幅および電界の振幅の対応する変化を示している。
【００１８】
合成された無線周波数（ＲＦ）電力は、中心導体２の上に固定された可動の合成無線周波数（ＲＦ）電力出力部材６を介して空洞１から出力される。
【００１９】
本発明の電力合成器は、６４個までの個別の供給源から電力を合成する。供給源の数は、解決すべき設計タスクに従って選択される。本発明の方式は、周波数および位相に対する高い安定性を提供し、かつ、小さいサイズおよび低コストを特徴とする。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【国際調査報告】
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