JP4305382B2

JP4305382B2 - 高出力増幅器

Info

Publication number: JP4305382B2
Application number: JP2004378196A
Authority: JP
Inventors: 聡泰角田; 清春清野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006186678A

Description

本発明は主に通信、レーダ等に使用するマイクロ波帯の高出力増幅器に関するものである。

一般にマイクロ波帯の高出力増幅器に使用するトランジスタ、ＦＥＴ等の出力には限界がある。このため、より出力の高い増幅器を実現するには、複数の単位増幅器を並列に配置し、これらの単位増幅器の出力を合成する方法が一般的である。
このような高出力増幅器は入力電力を分配する分配器、信号を増幅する複数の単位増幅器、及び各単位増幅器から出力された信号を合成するための合成器とから構成され、これらは同一平面に配置した実装となっている(例えば、特許文献1参照。)。

特開２００１−２４４７１１号公報(第1図)

特に衛星搭載用高出力増幅器には底面積が小さいことが要求されている。しかしながら、従来の高出力増幅器は単位増幅器、分配器及び合成器とが同一平面上に形成されており、しかも合成器の低損失化を図るため方形同軸線路や導波管で形成した合成器を用いる場合はさらに高出力増幅器の底面積が大きくなってしまう課題があった。

この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、大きな底面積をしめる合成器を増幅部に対して直角方向に設けることで合成器の底面積は分配器と同等の大きさにでき、高出力増幅器の底面積を小さくすることを目的とする。

この発明の高出力増幅器は、増幅部の隣に幅広面が互いに直角になるように合成器を立てて配置し、増幅部と合成器とを接続端子を介して電気的に接続した構成のものであり、上記増幅部は増幅器シャーシ内に配置した１個の分配器と少なくとも２個の単位増幅器、増幅部カバーからなり、上記単位増幅器は並べて配置し、上記増幅器シャーシの側面には側面を貫通する穴が設けられており、この穴には同軸線路からなる接続端子が取り付けられ、上記単位増幅器と上記接続端子間はそれぞれ金属リボンで接続し、上記合成器は外導体と、その内部空間に配置して外導体とともに方形同軸線路を構成する内導体と、出力端子と、終端器及び合成器カバーからなり、上記内導体と上記終端器とは金属リボンで接続し、上記内導体と上記接続端子、及び上記内導体と上記出力端子とは、それぞれ上記内導体の一部にあけられた穴に垂直になるように、当該穴に挿入され接続されたものである。
また、増幅部の上面に幅広面が互いに直角になるように合成器を立てて配置し、増幅部と合成器とを合成器入力端子を介して電気的に接続した構成のものであり、上記増幅部は増幅器シャーシ内に配置した１個の分配器と少なくとも２個の単位増幅器、増幅部カバーからなり、上記単位増幅器は並べて配置し、上記増幅器シャーシの上面には当該上面を貫通する穴が設けられており、この穴には同軸線路からなる合成器入力端子が取り付けられ、上記単位増幅器と上記合成器入力端子間はそれぞれ金属リボンで接続し、上記合成器は、外導体と、外導体の内部空間に配置して外導体とともに方形同軸線路を構成する内導体と、出力端子と、終端器及び合成器カバーからなり、上記内導体と上記終端器、及び上記内導体と合成器入力端子とは、それぞれ金属リボンで接続し、上記内導体と上記出力端子とは、上記内導体の一部にあけられた穴に垂直になるように、当該穴に挿入され接続されたものであっても良い。

この発明は、大きな底面積をしめる合成器を増幅部に対して直角方向に設けることで、高出力増幅器の底面積を小さくすることができるという効果がある。

実施の形態１．
図１、図２はこの発明の実施の形態１における高出力増幅器の斜視図である。図１は組立状態の斜視図、図２は分解した状態での上方斜視図である。この高出力増幅器は増幅部１の隣に合成器２を直角に立てて配置し、増幅部１と合成器２とは接続端子７を介して電気的に接続した構成のものである。

増幅部１は増幅器シャーシ３と、その増幅器シャーシ３内に配置した１個の分配器５と２個の単位増幅器６からなり、これらの単位増幅器６は並べて配置している。また、増幅器シャーシ３の側面には側面を貫通する穴が設けられており、この穴には同軸線路などからなる入力端子４、接続端子７が取り付けられている。さらに入力端子４と分配器５間、単位増幅器６と接続端子７はそれぞれ金属リボン等で接続し、増幅器シャーシ３の上面にはネジでカバー８が取り付けられている。

合成器２は外導体９と、その内部に配置した内導体１０、出力端子１１、終端器１２及び合成器カバー１３とからなり、内導体１０と終端器１２とは金属リボン等で接続されている。内導体１０と接続端子７、内導体１０と出力端子１１とは図３のように内導体１０の一部にあけられた穴にこれらの接続端子７及び出力端子１１がそれぞれ内導体１０に対して垂直になるように挿入されており、お互いを半田付けすることにより接続されている。すなわち、内導体１０と接続端子７間、内導体１０と出力端子１１間との接続部には垂直給電部を採用している。
この内導体１０と接続端子７、内導体１０と出力端子１１の接続部においてはインピーダンス整合を考慮した設計になっており、インピーダンス不整合による損失が最小になるようになっている。更に外導体９の側面にはネジ等で合成器カバー１３が取り付けられている。

このような構造になっているため内導体１０、外導体９、合成器カバー１３とからなる方形同軸線路形のハイブリッドとして機能するような設計になっている。

次にこの実施の形態１に係る高出力増幅器の動作について、図面を参照しながら説明する。

入力端子４から入力された信号は分配器５によって分配され、それぞれ単位増幅器６に入力される。単位増幅器６に入力された信号は単位増幅器６でそれぞれ信号が増幅され、また、それぞれの単位増幅器６から出力された信号は接続端子７を介して内導体１０の各端子に入力される。

更に接続端子７を介して内導体１０に入力されたそれぞれの信号は内導体１０と外導体９と分配器カバー１３で構成される方形同軸線路形の合成器２によって電力合成され、合成された信号は出力端子１１を介して出力される。

以上のようにこの発明の高出力増幅器では接続端子７と内導体１０間の接続部には垂直給電部を用いることにより、電気性能を損なうことなく増幅部１と合成器２を互いに直角に配置することが可能となる。

この実施例の合成器２は低損失化の為、方形同軸線路を用いているが、出力端子１１側の表面積の大きさに比べてそれと垂直をなす側面積は小さいため、合成器２の方向を増幅部１に対して直角に配置することで合成器２の底面積を分配器５と同等の大きさに削減できる。なお、合成器２の方向を変えることによる電気性能の違いはない。

このように大きな底面積をしめる合成器２を増幅部１に対して直角方向に設けることで合成器２の底面積は分配器５と同等の大きさにでき、高出力増幅器の底面積が小さくなるという効果がある。

更に、増幅部１と合成器２を別々に組み立てることが可能であるため、組み立て作業が容易になるという効果がある。

さらに単位増幅器６からの出力が接続端子７を介してそれぞれ出力されているため、単位増幅器６それぞれの電気特性の確認が容易になる効果がある。

また、合成器２は図２に示すような方形同軸線路で実現する他にマイクロストリップ線路、ストリップ線路、導波管回路で構成しても同じように実現可能である。この場合、方形同軸線路に対して、合成器２のさらなる小型化や耐電力性能の向上を得ることができる効果がある。

また、図４に示すように内導体１０と接続端子７、内導体１０と出力端子１１の接続は、半田付けによる接続の他に、インピーダンス整合をとりインピーダンス不整合による損失が最小となるように金属リボン１４で接続しても同じように実現可能である。この図では内導体１０と出力端子１１の接続を示しているが、内導体１０と接続端子７の接続についても同様である。
この場合は図３の接続方法に比べ、金属リボン１４が振動、衝撃に対してストレスリリーフの役割をするために振動、衝撃に強くなるという効果がある。

さらに図５に示すように内導体１０の一部を垂直方向に曲げ、この部分を出力端子１１として使用することにより出力端子１１と内導体１０を一体形成することが可能で、図３に示すように内導体１０と出力端子１１とを個別に製作し、これらを半田付けで接続する方法とほぼ同じ機能を持たせることが可能である。

なお、この図では内導体１０と出力端子１１の接続を示しているが、内導体１０と接続端子７の接続についても同様である。このため、図３の場合に比べ、部品点数が少なくなる効果がある。

実施の形態２．
図６は実施の形態２における高出力増幅器の分解した状態で斜視図である。増幅部１については実施の形態１と同じであるが、合成器２と増幅部１とのその接続には直角に曲げたケーブル１５でを用いる点が実施の形態１と異なる。

ここで使用する合成器２の基本的な構成は図２と同じであるが、図２のものでは合成器２と増幅部１とを接続する接続端子７は合成器２に対して垂直方向に設けられているのに対し、この発明のものでは合成器２と増幅部１とを接続する合成器入力端子１６は同一面上に設けている点が異なる。

内導体１０と合成器入力端子１６とは図７に示すようにこれらは同一平面上になるように半田付けにより接続されている。このような接続においても接続部でのインピーダンス不整合による損失を低減するように設計されている。

従って、この実施の形態２のように直角に曲げたケーブル１５を用いることにより実施の形態１と同じように増幅部１に対して合成器２を直角に配置することが可能である。

次にこの実施の形態２に係る高出力増幅器の動作について、図面を参照しながら説明する。

ここで示した増幅部１は実施の形態１と同じ機能を有しており、増幅部１で各接続端子７から出力された信号は直角に曲げられたケーブル１５、合成器入力端子１６を介して合成器２に入力される。さらに合成器２で電力合成され、合成された信号は出力端子１１を介して出力される。

以上のように実施の形態２においても高出力増幅器の電気性能を劣化させることなく、合成器２を垂直に配置することができ、高出力増幅器の底面積を小さくすることが可能となる。なお、実施の形態１では増幅部１の接続端子７と合成器入力端子１６とを１個の接続端子７で併用する構成になっているため、それぞれの電気性能を把握する事が難しかったが、実施の形態２では合成器入力端子１６を設けているため、増幅部１と合成器２の電気特性をそれぞれ別々に確認できる効果がある。

なお、内導体１０と合成器入力端子１６との接続は図８に示すように金属リボン１４で接続することにより図７と同様の効果が得られ、金属リボン１４が振動、衝撃に対してストレスリリーフの役割をするために図７の接続方法に比べ、振動、衝撃に強くなるという効果がある。

また、合成器入力端子１６は図９に示すように内導体１０と一体形成しても図７と同様の効果を得られる。
この場合、内導体１０の一体形成のため、合成器入力端子１６と内導体１０の組立作業が不要になる効果がある。

なお、この実施の形態２では方形同軸線路で形成した合成器２を用いた場合について説明したが、マイクロストリップ線路やストリップ線路で形成した場合であっても同じである。

実施の形態３．
図１０は実施の形態３の高出力増幅器の分離した状態での下方斜視図であり、図１１は実施の形態３の分離した状態での上方斜視図である。合成器２は実施の形態２と同じ構成である。

増幅部１の基本的な構成は図２と同じであるが図２では増幅部１に接続端子７を設けてあったが、本発明では接続端子７が設けられていない点と、図２のカバー８にはネジ止め用の穴のみ設けてあったのに対し、本発明ではカバー８に合成器入力端子１６と貫通するための、合成器入力端子１６の外形より大きな穴を追加して設けている点が異なる。

また、増幅部１と合成器２の配置は図２では増幅部１の隣に合成器２を直角に配置しているが、本発明では合成器入力端子１６がカバー８に追加した穴を貫通するように増幅部１の上に合成器２を直角配置している点が異なる。

カバー８を通した合成器入力端子１６と増幅部１内の単位増幅器６の出力はインピーダンス整合を考慮して設計されており、インピーダンス不整合による損失が最小となるように接続する。接続後、カバー８をネジ等で増幅器シャーシ３に固定する。

次にこの実施の形態３に係る高出力増幅器の動作について、図面を参照しながら説明する。

入力端子４から入力された信号は分配器５によって分配され、分配された信号がそれぞれ単位増幅器６に入力される。それぞれの単位増幅器６により信号が増幅され、単位増幅器６から出力される。ここまでは実施の形態１と同じである。単位増幅器６から出力された信号は電気的に接続された合成器入力端子１６を介して合成器２に信号が入力される。合成器２で信号が電力合成され、合成された信号が出力端子１１から出力される。

実施の形態１では増幅部１の隣に合成器２を配置しているが、本発明については増幅部１の上に合成器２を配置する。このため実施の形態１より合成器２の底面積の分だけ更に高出力増幅器の底面積が小さくなる効果がある。

なお、実施の形態１から実施の形態３では単位増幅器６を２個以上並列に配置した場合について示したが、この発明はそれ以上並列配置しても同じである。

この発明の実施の形態１にかかる高出力増幅器の上方斜影面を示す図である。この発明の実施の形態１にかかる高出力増幅器の分離状態の上方斜影面を示す図である。この発明の実施の形態１にかかる内導体１０と出力端子１１の拡大図を示す図である。この発明の実施の形態１にかかる内導体１０と出力端子１１の拡大図を示す図である。この発明の実施の形態１にかかる内導体１０拡大図を示す図である。この発明の実施の形態２にかかる高出力増幅器の出力側からの下方斜影面を示す図である。この発明の実施の形態２にかかる内導体１０と合成器入力端子１６接続部分の拡大図である。この発明の実施の形態２にかかる内導体１０と合成器入力端子１６接続部分の拡大図である。この発明の実施の形態２にかかる内導体１０と合成器入力端子１６接続部分の拡大図である。この発明の実施の形態３にかかる高出力増幅器の出力側からの下方斜影面を示す図である。この発明の実施の形態３にかかる高出力増幅器の出力側からの上方斜影面を示す図である。

符号の説明

１増幅部、２合成器、３増幅器シャーシ、４入力端子、５分配器、６単位増幅器、７接続端子、８増幅部カバー、９外導体、１０内導体、１１出力端子、１２終端器、１３合成器カバー、１４金属リボン、１５ケーブル、１６合成器入力端子。

Claims

増幅部の隣に幅広面が互いに直角になるように合成器を立てて配置し、増幅部と合成器とを接続端子を介して電気的に接続した構成のものであり、
上記増幅部は増幅器シャーシ内に配置した１個の分配器と少なくとも２個の単位増幅器、増幅部カバーからなり、
上記単位増幅器は並べて配置し、上記増幅器シャーシの側面には側面を貫通する穴が設けられており、この穴には同軸線路からなる接続端子が取り付けられ、上記単位増幅器と上記接続端子間はそれぞれ金属リボンで接続し、
上記合成器は外導体と、その内部空間に配置して外導体とともに方形同軸線路を構成する内導体と、出力端子と、終端器及び合成器カバーからなり、
上記内導体と上記終端器とは金属リボンで接続し、
上記内導体と上記接続端子、及び上記内導体と上記出力端子とは、それぞれ上記内導体の一部にあけられた穴に垂直になるように、当該穴に挿入され接続された、
ことを特徴とする高出力増幅器。
上記合成器と上記増幅部とを接続する合成器入力端子は上記合成器の底面上に設けて、上記内導体と上記合成器とが同一平面上に在るように接続し、
上記増幅部の上記接続端子と上記合成器の上記合成器入力端子は直角に曲げたケーブルで接続する
ことを特徴とする請求項１記載の高出力増幅器。
増幅部の上面に幅広面が互いに直角になるように合成器を立てて配置し、増幅部と合成器とを合成器入力端子を介して電気的に接続した構成のものであり、
上記増幅部は増幅器シャーシ内に配置した１個の分配器と少なくとも２個の単位増幅器、増幅部カバーからなり、
上記単位増幅器は並べて配置し、上記増幅器シャーシの上面には当該上面を貫通する穴が設けられており、この穴には同軸線路からなる合成器入力端子が取り付けられ、上記単位増幅器と上記合成器入力端子間はそれぞれ金属リボンで接続し、
上記合成器は、外導体と、外導体の内部空間に配置して外導体とともに方形同軸線路を構成する内導体と、出力端子と、終端器及び合成器カバーからなり、
上記内導体と上記終端器、及び上記内導体と合成器入力端子とは、それぞれ金属リボンで接続し、
上記内導体と上記出力端子とは、上記内導体の一部にあけられた穴に垂直になるように、当該穴に挿入され接続された、
ことを特徴とする高出力増幅器。
シャーシと、当該シャーシの内部に収容され並列に配置された複数の増幅器と分配器とを有した増幅部と、
外導体と、外導体の内部空間内に収容され外導体とともに方形同軸線路形のハイブリットを構成する内導体とを有し、端部が上記増幅部のシャーシ端部に接続され、内導体が上記増幅器の実装面に対し直角に立設した合成器と、
上記シャーシ及び上記合成器の接続部に設けられた穴を介して、上記増幅部のそれぞれの増幅器と上記合成器の内導体とを接続する同軸線路からなる接続端子と、
上記合成器の内導体に接続された外部出力端子と、
を備えた高出力増幅器。