JP6275404B2

JP6275404B2 - 合成器

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Publication number: JP6275404B2
Application number: JP2013143719A
Authority: JP
Inventors: 中村　学; 学中村; 太造伊藤; 友一郎末永; 山村　英穂; 英穂山村; 秀康町井
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: JP2015019153A; WO2015005232A1

Description

本発明は、高周波電力を合成するための合成器に関するものである。

大電力を出力する高周波電源は、複数の電力増幅器の出力を合成することによって所望の電力を出力する。電力を合成するのに必要なユニットが合成器である。図４に、２つの同じ大きさの電力を合成するための合成器の等価回路を示す。図４は、背景技術における合成器の等価回路図である。

図４の等価回路において、合成器の入力端子１３１ａから入力された高周波電力は、インピーダンス変換器１４０ａを通り、合成点１３２に到達する。もう一つの入力端子１３１ｂから入力された高周波電力は、インピーダンス変換器１４０ｂを通り、合成点１３２に到達する。こうして、入力端子１３１ａ，１３１ｂから入力された高周波電力は、合成点１３２で合成され、出力端子１３３に出力される。

入力端子１３１ａと入力端子１３１ｂの間に接続された抵抗器１５０は、入力端子１３１ａと入力端子１３１ｂの間のアイソレーションを確保するために接続されるもので、アイソレーション抵抗と呼ばれる。入力端子１３１ａ,１３１ｂと出力端子１３３に接続されるインピーダンスが５０Ωである場合、抵抗器１５０は１００Ωの抵抗で、インピーダンス変換器１４０ａ,１４０ｂは、７０．７Ωの特性インピーダンスを持つλ／４伝送線路である。

インピーダンス変換器１４０ａ,１４０ｂを集中定数回路で実現する場合の回路は、コンデンサとインダクタで実現できる。コンデンサ１４４ａとコンデンサ１４５ａは、２個のコンデンサで構成しているが、コンデンサ容量の合計が同じであれば３個以上のコンデンサに分けてもよく、１個のコンデンサとしてもよい。ただし、高出力の電力合成器では、コンデンサの損失による発熱の熱源を分散するため、複数のコンデンサに分けたほうが熱設計としては有利になる。これは、コンデンサ１４１ａとコンデンサ１４２ａ、コンデンサ１４４ｂとコンデンサ１４５ｂ、コンデンサ１４１ｂとコンデンサ１４２ｂについても同様のことが言える。

入力端子１３１ａと入力端子１３１ｂに入力される２つの高周波電圧の位相と振幅に差が無く、合成器を構成するインピーダンス変換器１４０ａ,１４０ｂに特性差が無い場合は、抵抗器１５０の両端にかかる電圧は同じであるため、抵抗器１５０に流れる電流は０（ゼロ）であり、電力を消費しない。この状態が理想的であるが、実際に電力合成器を製作すると、部品や製造による特性ばらつきによって、２つの入力端子に入力される高周波電圧の位相と振幅には差が生じ、２つのインピーダンス変換器にも特性差が発生する。これらの差によって、抵抗器１５０の両端には電位差が生じ、電力が消費される。

高周波電源では、この特性差が僅かであっても、出力電力が大きいため、抵抗器１５０で電力が消費され発熱する。そのため冷却が必要となるが、抵抗器１５０にはヒートシンクに熱を逃がす為のフランジを有するものを使うのが一般的である。

図５に、背景技術におけるフランジつき抵抗器の外観と等価回路を示す。図５（ａ）はフランジつき抵抗器の外観であり、図５（ｂ）はフランジつき抵抗器の等価回路である。
図５（ａ）に示すように、冷却するためのフランジ１１３の上に抵抗体１１１が置かれ、抵抗体１１１の両側から抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂが接続される構造となっている。フランジ１１３には、ヒートシンク（不図示）にねじ止めで固定するための固定穴１１８があけられている。図５（ｂ）に示すように、このフランジ１１３は、電気的には抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂや抵抗体１１１とは繋がっておらず、浮いている状態である。

図５の抵抗体１１１を冷却するためにヒートシンクに取り付けた場合の構成を図６に示す。図６は、背景技術における電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造の一例である。図６（ａ）は電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造上面図であり、図６（ｂ）は電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造側面図である。
抵抗体端子１１２ａは、入力端子配線１１４ａを介して合成器の入力端子１３１ａと接続されている。抵抗体端子１１２ｂは、入力端子配線１１４ｂを介して合成器の入力端子１３１ｂと接続されている。フランジ１１３は、冷却するためヒートシンク１１７に接続される。ヒートシンク１１７は、筐体（不図示）と接続されており、電気的には接地されている。入力端子配線１１４ａ,１１４ｂは銅板などで構成される。

ここで問題となるのは、抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂとフランジ１１３間の耐圧である。フランジ１１３は、ヒートシンク１１７を通して筐体と接続されることによって、電気的には接地となるが、抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂには、入力端子１３１ａ,１３１ｂに入力される高周波電圧とほぼ同じ電圧がかかる。つまり、抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂとフランジ１１３との電位差は、入力端子１３１ａ,１３１ｂに入力される高周波電圧となる。この抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂとフランジ１１３間の距離は数ｍｍと短いため、ここに高電圧がかかると絶縁破壊を起こし放電してしまう。よって、高周波電源のように高出力の電源装置にこのようなアイソレーション抵抗の冷却構造をした合成器を使うと、抵抗体１１１の端子１１２ａ,１１２ｂとフランジ１１３間に放電がおき、電源装置が破損する可能性がある。

この問題を解決するために、フランジ１１３とヒートシンク１１７の間に、窒化アルミニウムのような熱抵抗が小さく電気的に絶縁する絶縁部材１１６を挟むということも考えられ、この場合の構成を図７に示す。図７は、背景技術における電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造の他の例である。図７（ａ）は電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造上面図であり、図７（ｂ）は電力合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造側面図である。
図７に示すように、絶縁部材１１６によって、ヒートシンク１１７とフランジ１１３間は絶縁されるが、フランジ１１３は電気的に浮いている状態となる。このため、電気的に浮いているフランジ１１３は、帯電することによって高電圧となり、抵抗体端子１１２ａ,１１２ｂなどに放電する危険性がある。結局、図７の構成によっても耐圧の問題は解決されていない。

下記の特許文献１には、電力損失を低減し電力合成を高効率に行う電力合成器が記載されている。

特開２０１１−１３５２３２公報

本発明の目的は、合成器のアイソレーション抵抗の耐圧を改善することにある。

上記課題を解決するための、本願発明の合成器の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
第１の入力端子と、
入力が前記第１の入力端子と電気的に接続される第１のインピーダンス変換器と、
第２の入力端子と、
入力が前記第２の入力端子と電気的に接続される第２のインピーダンス変換器と、
前記第１及び第２のインピーダンス変換器の合成出力を出力する出力端子と、
一方の端子が前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の抵抗体と、
一方の端子が前記第２の入力端子に電気的に接続され、他方の端子が前記第１の抵抗体の他方の端子に電気的に接続される第２の抵抗体と、
前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子との間に設けられ、前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子とを電気的に接続する第１の接続部材と、
前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子との間に、前記第１の接続部材と分離されて設けられ、前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子とを電気的に接続する第２の接続部材と、
熱を放熱する放熱部材と、
前記第１の接続部材と前記放熱部材との間、及び前記第２の接続部材と前記放熱部材との間に設けられ、前記第１及び第２の抵抗体から発生する熱を前記放熱部材へ伝える絶縁部材と、
を備えることを特徴とする合成器。

上記構成によれば、合成器のアイソレーション抵抗の耐圧を改善することができる。

本発明の実施形態に係る合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造図である。本発明の実施形態に係る終端器の外観図と等価回路図である。本発明の実施形態に係る合成器の等価回路図である。背景技術に係る合成器の等価回路図である。背景技術に係るフランジつき抵抗器の外観図と等価回路図である。背景技術に係る合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造の一例である。背景技術に係る合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造の他の例である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る合成器のアイソレーション抵抗冷却部構造図である。
図１に示すように、本実施形態では、アイソレーション抵抗として、互いに直列接続された２つの終端器１１ａ，１１ｂを用いる。そして、一方の終端器１１ａの外殻（導体）を、フランジ１３ａを介して、合成器の入力端子３１ａに繋がる入力端子配線１４ａに連結する。また、他方の終端器１１ｂの外殻（導体）を、フランジ１３ｂを介して、合成器の入力端子３１ｂに繋がる入力端子配線１４ｂに連結する。そして、フランジ１３ａとヒートシンク１７の間、フランジ１３ｂとヒートシンク１７の間を、熱抵抗の小さい絶縁部材１６で絶縁する。

フランジ１３ａ，１３ｂは、それぞれ、終端器１１ａ，１１ｂとブロック１９ａ，１９ｂが取り付けられ、互いに分離して設けられている。フランジ１３ａ，１３ｂとブロック１９ａ，１９ｂとヒートシンク１７は、例えば銅等の電気伝導率が高く（つまり導体）、かつ熱伝導率の高い材料で構成され、絶縁部材１６は、例えば窒化アルミニウムのような熱伝導率が高く（つまり熱抵抗が小さく）、電気的に絶縁体である絶縁材料で構成される。
また、絶縁部材１６は、例えば窒化アルミニウムのような熱伝導率が高く硬い絶縁材料と、例えば薄いシリコーンゴムのような耐熱性と電気絶縁性と熱伝導性とを兼ね備えた薄く柔軟な絶縁材料との積層構造でも良い。絶縁部材１６を熱伝導率が高く硬い絶縁材料と薄く柔軟な絶縁材料との積層構造にすれば、熱伝導率が高く硬い絶縁材料の脆性を補うことができる。さらに、絶縁部材１６の難燃性が維持できるように、薄く柔軟な絶縁材料は、難燃性の特性も兼ね備えることが好ましい。
以上のように構成することにより、終端器１１ａの端子１２ａとフランジ１３ａとの間で放電することを防止し、また、終端器１１ｂの端子１２ｂとフランジ１３ｂとの間で放電することを防止する。

図２は、本発明の実施形態に係る終端器の外観図と等価回路図である。図２（ａ）は、終端器の外観図であり、図２（ｂ）は、終端器の等価回路図である。図２では、図１の終端器１１ａを示す。終端器１１ｂは、終端器１１ａと同様の構造であるので説明を省略する。
終端器とは、抵抗器を導体（例えばステンレス等の金属）のコネクタ内に組み込んだものであり、抵抗器の一方の端子を当該終端器の一方の端子とし、抵抗器の他方の端子を当該終端器の他方の端子であるコネクタ外殻と電気的に接続したものである。一般的に、終端器を使う場合は、その外殻を電気的に接地し、入力端子に高周波を入力する。図２の例では、終端器１１ａの一方の端子が、終端器１１ａを構成する抵抗体５１ａの端子１２ａであり、終端器１１ａの他方の端子が、終端器１１ａのコネクタ外殻である。図２（ｂ）に示すように、終端器１１ａのコネクタ外殻は、導体であるフランジ１３ａと電気的に接続される。１８は、フランジ１３を、ヒートシンク（不図示）にねじ止めで固定するための固定穴である。

このように、本実施形態では、終端器１１ａ（１１ｂ）を構成する抵抗体５１ａ（５１ｂ）の一方の端子が終端器端子１２ａ（１２ｂ）に繋がり、抵抗体５１ａ（５１ｂ）の他方の端子が終端器１１ａ（１１ｂ）の外殻に繋がり、終端器１１ａ（１１ｂ）の外殻が、フランジ１３ａ（１３ｂ）の上に接触するように載置されている。そして、フランジ１３ａ（１３ｂ）は、合成器の入力端子３１ａ（３１ｂ）に繋がる入力端子配線１４ａ（１４ｂ）に、電気的に接続されている。また、フランジ１３ａ（１３ｂ）は、電気的に接地してあるヒートシンク１７とは、絶縁部材１６により絶縁されている。

本実施形態の構成を、図１を用いて詳しく説明する。図１の構成では、アイソレーション抵抗として、５０Ωの終端器１１ａ，１１ｂを２個用い、終端器１１ａの終端器端子１２ａと終端器１１ｂの終端器端子１２ｂとを、終端器間配線１５で電気的に接続する。終端器間配線１５は、終端器１１ａの抵抗体５１ａと終端器１１ｂの抵抗体５１ｂとを電気的に接続する抵抗間配線であり、例えば銅等の導体で構成される。アイソレーション抵抗は、２個の５０Ω抵抗器を直列に接続するので、合わせて１００Ωの抵抗器となる。

終端器１１ａが取り付けられるフランジ１３ａは、ブロック１９ａを介して、合成器の入力端子３１ａに繋がる入力端子配線１４ａに電気的に接続される。終端器１１ｂが取り付けられるフランジ１３ｂは、ブロック１９ｂを介して、合成器の入力端子３１ｂに繋がる入力端子配線１４ｂに電気的に接続される。
こうして、入力端子３１ａと終端器１１ａの抵抗体５１ａとが電気的に接続され、入力端子３１ｂと終端器１１ｂの抵抗体５１ｂとが電気的に接続される。つまり、フランジ１３ａと、ブロック１９ａと、入力端子配線１４ａとは、終端器１１ａの抵抗体５１ａの一方の端子と入力端子３１ａとを電気的に接続する第１の接続部材を構成し、フランジ１３ｂと、ブロック１９ｂと、入力端子配線１４ｂとは、終端器１１ｂの抵抗体５１ｂの一方の端子と入力端子３１ｂとを電気的に接続する第２の接続部材を構成する。
換言すると、第１の接続部材は、終端器１１ａを構成する抵抗体５１ａの一方の端子と合成器の入力端子３１ａとの間に設けられ、終端器１１ａの抵抗体５１ａの一方の端子と入力端子３１ａとを電気的に接続する。第２の接続部材は、終端器１１ｂを構成する抵抗体５１ｂの一方の端子と合成器の入力端子３１ｂとの間に、第１の接続部材と分離されて設けられ、終端器１１ｂの抵抗体５１ｂの一方の端子と入力端子３１ｂとを電気的に接続する。

ブロック１９ａ,１９ｂは、それぞれ、フランジ１３ａ,１３ｂと入力端子配線１４ａ,１４ｂとが取り付けられ、フランジ１３ａ,１３ｂと入力端子配線１４ａ,１４ｂとを電気的に接続するための接続部材である。入力端子配線１４ａ,１４ｂは、例えば銅等の導体で構成される。また、図１では図示を割愛しているが、例えばねじ止めにより、フランジ１３ａ（１３ｂ）と入力端子配線１４ａ（１４ｂ）が、それぞれブロック１９ａ（１９ｂ）に固定され、ブロック１９ａ（１９ｂ）が、絶縁部材１６を介して、ヒートシンク１７に固定される。ヒートシンク１７は、終端器１１ａ，１１ｂから発生する熱を放熱する放熱部材である。
ヒートシンク１７は、本実施形態では、合成器の含まれる高周波電源装置の筺体（導体、例えばアルミニウム等の金属製）と別に、筺体に密着するように設けられるが、筺体と別に設けず、筺体をヒートシンク１７として構成してもよい。

絶縁部材１６は、直接的には、ブロック１９ａとヒートシンク１７との間、及びブロック１９ｂとヒートシンク１７との間に設けられる。つまり、絶縁部材１６は、第１の接続部材とヒートシンク１７との間、第２の接続部材とヒートシンク１７との間に設けられ、第１の接続部材とヒートシンク１７との間、及び第２の接続部材とヒートシンク１７との間を電気的に絶縁するとともに、抵抗体５１ａ,５１ｂから発生する熱をヒートシンク１７へ伝える。
なお、絶縁部材１６は、ブロック１９ａとヒートシンク１７との間用の絶縁部材と、ブロック１９ｂとヒートシンク１７との間用の絶縁部材とに、分離して設けてもよい。同様に、ヒートシンク１７も、ブロック１９ａに対応するヒートシンクとブロック１９ｂに対応するヒートシンクとに、分離して設けてもよい。

放電防止作用について説明する。
入力端子配線１４ａ,１４ｂは、それぞれ、合成器の入力端子３１ａ,３１ｂに繋がるため、入力される高周波電圧がかかり高電圧となる。フランジ１３ａ,１３ｂは、それぞれ、ブロック１９ａ,１９ｂを介して入力端子配線１４ａ,１４ｂと繋がるため、高周波電圧がかかり高電圧となる。終端器端子１２ａ,１２ｂと終端器間配線１５は、終端器１１ａの抵抗体５１ａを介しフランジ１３ａと繋がり、終端器１１ｂの抵抗体５１ｂを介しフランジ１３ｂと繋がっている。

フランジ１３ａとフランジ１３ｂとが同じ電圧である場合は、終端器１１ａ,１１ｂに電流が流れないため、終端器１１ａ,１１ｂによる電圧降下は発生しない。よって、終端器端子１２ａ,１２ｂと終端器間配線１５は、高周波電圧がかかり高電圧となる。
フランジ１３ａとフランジ１３ｂとが同じ電圧でない場合は、終端器１１ａ,１１ｂに電流が流れるので、フランジ１３ａとフランジ１３ｂにかかる電圧よりは低い電圧となるが、やはり、終端器端子１２ａ,１２ｂと終端器間配線１５は、高周波電圧がかかり高電圧となる。
つまり、絶縁部材１６の上に実装されているものは全て、合成器に入力される高周波電圧の影響を受けた高電圧となる（厳密には配線による抵抗や寄生容量により若干の電圧降下がある）。

詳しくは、入力端子３１ａ,３１ｂが互いに同電位である場合は、入力端子配線１４ａ,１４ｂとブロック１９ａ,１９ｂとフランジ１３ａ,１３ｂと終端器１１ａ,１１ｂの外殻と終端器端子１２ａ,１２ｂと終端器間配線１５は、すべて互いに同電位となる。

また、入力端子３１ａ,３１ｂが互いに同電位でない場合は、入力端子配線１４ａとブロック１９ａとフランジ１３ａと終端器１１ａの外殻は互いに同電位となり、入力端子配線１４ｂとブロック１９ｂとフランジ１３ｂと終端器１１ｂの外殻は互いに同電位となる。そして、フランジ１３ａ（終端器１１ａの外殻）と終端器端子１２ａとの間の電位差は、終端器１１ａの抵抗体５１ａの電圧降下分となり、フランジ１３ｂ（終端器１１ｂの外殻）と終端器端子１２ｂとの間の電位差は、終端器１１ｂの抵抗体５１ｂの電圧降下分となる。

このように、本実施形態では、アイソレーション抵抗が２つに分割されているので、フランジ１３ａ（１３ｂ）と抵抗体端子１２ａ（１２ｂ）との間の電位差は、背景技術におけるフランジと抵抗体端子との間の電位差よりも、小さくなる。したがって、フランジと抵抗体端子との間の放電を、背景技術よりも防止できる。なお、２つに分割されたアイソレーション抵抗の値が同じでなくても、この効果を得ることができる。

また、絶縁部材１６の下のヒートシンク１７は、電気的に接地されているので電圧は零である。つまり、絶縁部材１６の上には高周波電圧がかかる部品があり、絶縁部材１６の下は電圧が零のヒートシンク１７があるが、その間に絶縁部材１６があるため放電することはない。

次に、冷却作用について説明する。
合成器の２つの入力端子３１ａ，３１ｂに入力される高周波電圧の位相や振幅に差がある場合は、アイソレーション抵抗の両端に電位差が発生し、電流が流れ、電力を消費する。この消費電力により熱が発生するが、終端器１１ａ,１１ｂの抵抗体５１ａ,５１ｂが発熱すると、フランジ１３ａ,１３ｂ、ブロック１９ａ,１９ｂ、絶縁部材１６を介してヒートシンク１７で放熱する。
このように、絶縁部材１６は、第１の接続部材とヒートシンク１７との間、及び第２の接続部材とヒートシンク１７との間に設けられ、抵抗体５１ａ,５１ｂから発生する熱をヒートシンク１７へ伝える。

本例では、絶縁部材１６として、電気的に絶縁され、熱抵抗の低い材料として窒化アルミニウムを用いているが、必ずしも窒化アルミニウムである必要はなく、同等の特性であれば別の材料でもよい。使用する状況によっては、窒化アルミニウム（熱伝導率＝１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも熱伝導率の低い絶縁材料で間に合う場合もある。要するに、絶縁部材１６は、終端器１１ａ,１１ｂの温度を所定値以下に抑えることのできる熱伝導性を有するものであればよい。

図１で示した構成のアイソレーション抵抗を、図４に示す合成器の等価回路に組み込んだときの等価回路を図３に示す。つまり、図３は、本発明の実施形態に係る合成器の等価回路図である。
図３において、合成器は、入力端子３１ａ（第１の入力端子）と、その入力が入力端子３１ａと電気的に接続されるインピーダンス変換器４０ａ（第１のインピーダンス変換器）と、入力端子３１ｂ（第２の入力端子）と、その入力が入力端子３１ｂと電気的に接続されるインピーダンス変換器４０ｂ（第２のインピーダンス変換器）と、一方の端子が入力端子３１ａに電気的に接続される抵抗体５１ａ（第１の抵抗体）と、一方の端子が入力端子３１ｂに電気的に接続され、他方の端子が抵抗体５１ａの他方の端子に電気的に接続される抵抗体５１ｂ（第２の抵抗体）と、を備えている。

合成器の入力端子３１ａから入力された高周波電力は、インピーダンス変換器４０ａを通り、合成点３２に到達する。合成器の他の入力端子３１ｂから入力された高周波電力は、インピーダンス変換器４０ｂを通り、合成点３２に到達する。インピーダンス変換器４０ａ，４０ｂは、それぞれ、入力端子３１ａ，３１ｂから出力端子３３を見た場合の入力インピーダンスの値を、変換するものである。こうして、入力端子３１ａ，３１ｂから入力された高周波電力は、合成点３２で合成され、出力端子３３に出力される。

図３において、５０が図１のアイソレーション抵抗の等価回路である。アイソレーション抵抗５０は、入力端子３１ａと入力端子３１ｂの間に接続され、２つの抵抗体、つまり抵抗体５１ａと抵抗体５１ｂで構成される。抵抗体５１ａと抵抗体５１ｂは、それぞれ、図１に示す２つの終端器１１ａ，１１ｂの抵抗体である。抵抗体５１ａの一方の端子は、入力端子３１ａに電気的に接続され、抵抗体５１ｂの一方の端子は、入力端子３１ｂに電気的に接続され、抵抗体５１ａの他方の端子は、抵抗体５１ｂの他方の端子に電気的に接続されている。

コンデンサ５２ａとコンデンサ５２ｂは、ブロック１９ａ,１９ｂとヒートシンク１７間に絶縁部材１６を挟むことで増える寄生容量である。ブロック１９ａ,１９ｂとフランジ１３ａ，１３ｂの間は、電気的に繋がっており、これらの間の抵抗値は極めて小さいため、図３に示すように、直列接続された抵抗体５１ａ,５１ｂの入力端子３１ａ，３１ｂ側に、コンデンサ５２ａ,５２ｂの一端が繋がり、コンデンサ５２ａ,５２ｂの他端が接地される回路となる。なお、図３の等価回路において、その他の配線による抵抗や寄生容量は小さいため記載していない。

この寄生容量５２ａ,５２ｂは、図４のコンデンサ１４５ａ,１４５ｂの代わりになり、削除することが可能なので、コスト低減を図ることができる。これは、寄生容量である５２ａ,５２ｂの容量がコンデンサ１４５ａ,１４５ｂと同じであることを前提にしているが、容量が異なったとしてもインダクタンス４３ａ,４３ｂやその他のコンデンサの定数を調整することで、コンデンサの個数を減らし、コスト低減を図ることができる。

本実施形態によれば、少なくとも次の効果を奏する。
（ａ）合成器のアイソレーション抵抗を２つの抵抗で構成し、該２つの抵抗の第１の端子間を接続するとともに、該２つの抵抗の第２の端子を、それぞれ合成器の２つの入力端子に接続するように構成したので、合成器において耐圧強化と冷却とを両立することが可能となり、高出力の高周波電源の合成器を実現することができる。
（ｂ）２つの抵抗を、それぞれ、第１及び第２の接続部材（フランジ）に取り付け、２つの抵抗の第２の端子を、それぞれ、第１及び第２の接続部材（フランジ）を介して、合成器の２つの入力端子に接続するように構成したので、２つの抵抗の第２の端子をそれぞれ合成器の２つの入力端子に接続することが容易になるとともに、２つの抵抗の第２の端子と接続部材（フランジ）との間で放電することを防止することができる。
（ｃ）合成器のアイソレーション抵抗を２つの終端器で構成したので、２つの抵抗の第２の端子を、それぞれ、第１及び第２の接続部材（フランジ）に取り付けることが容易になる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
上記実施形態では、アイソレーション抵抗を２つの終端器で構成したが、アイソレーション抵抗を終端器以外の抵抗器で構成することも可能である。また、上記実施形態では、２つのアイソレーション抵抗の抵抗値を同じ値にしたが、必ずしも同じ値でなくてもよい。

また、アイソレーション抵抗を構成する２つの抵抗器の少なくとも一方を、並列接続した複数の抵抗器で構成することも可能である。例えば、図３において、抵抗体５１ａ,５１ｂの少なくとも一方を、並列接続した複数の抵抗器で構成することも可能である。

また、上記実施形態では、ブロック１９ａ,１９ｂをフランジ１３ａ,１３ｂと別体で構成したが、ブロック１９ａ,１９ｂをフランジ１３ａ,１３ｂと別体で構成するのではなく、ブロック１９ａ,１９ｂをフランジ１３ａ,１３ｂと一体で構成する、つまり、ブロック１９ａ,１９ｂを設けず、ブロック１９ａ,１９ｂを含む形状にフランジ１３ａ,１３ｂを構成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、フランジ１３ａ,１３ｂを入力端子配線１４ａ,１４ｂと別体で構成したが、フランジ１３ａ,１３ｂを入力端子配線１４ａ,１４ｂと別体で構成するのではなく、フランジ１３ａ,１３ｂを入力端子配線１４ａ,１４ｂと一体で構成する、つまり、フランジ１３ａ,１３ｂを設けず、フランジ１３ａ,１３ｂを含む形状に入力端子配線１４ａ,１４ｂを構成するようにしてもよい。換言すれば、入力端子配線１４ａ,１４ｂをそれぞれフランジ１３ａ,１３ｂとして構成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、入力端子が２つの合成器の構成を示したが、３つ、あるいはそれ以上の入力を合成する合成器でもよい。
また、上記実施形態では、合成器に入力する電力が等しい場合の例を示したが、異なる電力を合成する合成器でもよい。

本明細書には、本発明に関する少なくとも次の構成が含まれる。
第１の構成は、
第１の入力端子と、
入力が前記第１の入力端子と電気的に接続される第１のインピーダンス変換器と、
第２の入力端子と、
入力が前記第２の入力端子と電気的に接続される第２のインピーダンス変換器と、
前記第１及び第２のインピーダンス変換器の合成出力を出力する出力端子と、
一方の端子が前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の抵抗体と、
一方の端子が前記第２の入力端子に電気的に接続され、他方の端子が前記第１の抵抗体の他方の端子に電気的に接続される第２の抵抗体と、
前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子との間に設けられ、前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子とを電気的に接続する第１の接続部材と、
前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子との間に、前記第１の接続部材と分離されて設けられ、前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子とを電気的に接続する第２の接続部材と、
熱を放熱する放熱部材と、
前記第１の接続部材と前記放熱部材との間、及び前記第２の接続部材と前記放熱部材との間に設けられ、前記第１及び第２の抵抗体から発生する熱を前記放熱部材へ伝える絶縁部材と、
を備えることを特徴とする合成器。
なお、第１の構成において、第１の抵抗体と第２の抵抗体の少なくとも一方を、並列接続した複数の抵抗器で構成することが可能である。

第２の構成は、第１の構成の合成器であって、
前記第１及び第２の抵抗体は、それぞれ、導体の外殻を有する第１及び第２の終端器であり、前記第１及び第２の抵抗体の前記一方の端子は、それぞれ、前記第１及び第２の抵抗体の前記外殻であることを特徴とする合成器。

第３の構成は、第１の構成又は第２の構成の合成器であって、
前記第１の接続部材と前記絶縁部材との間、及び前記第２の接続部材と前記絶縁部材との間に空間が設けられていることを特徴とする合成器。

第４の構成は、第１の構成ないし第３の構成の合成器であって、
前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の接続部材とが同電位であり、前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の接続部材とが同電位であることを特徴とする合成器。

第５の構成は、第１の構成ないし第４の構成の合成器であって、
前記絶縁部材は、前記第１及び第２の抵抗体の温度が所定値以下になるように、前記第１及び第２の抵抗体から発生する熱を前記放熱部材へ伝えることを特徴とする合成器。

第６の構成は、第１の構成ないし第５の構成の合成器であって、
前記絶縁部材は、窒化アルミニウムを含むように構成されることを特徴とする合成器。

第７の構成は、第１の構成ないし第６の構成の合成器であって、
前記第１の接続部材は、前記第１の入力端子に取り付けられる第１の入力端子配線と、前記第１の抵抗体に取り付けられる第１のフランジを含み、前記第２の接続部材は、前記第２の入力端子に取り付けられる第２の入力端子配線と、前記第２の抵抗体に取り付けられる第２のフランジを含むことを特徴とする合成器。

第８の構成は、
第１の入力端子と、
入力が前記第１の入力端子と電気的に接続される第１のインピーダンス変換器と、
第２の入力端子と、
入力が前記第２の入力端子と電気的に接続される第２のインピーダンス変換器と、
前記第１及び第２のインピーダンス変換器の合成出力を出力する出力端子と、
一方の端子が前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の抵抗体と、
一方の端子が前記第２の入力端子に電気的に接続され、他方の端子が前記第１の抵抗体の他方の端子に接続される第２の抵抗体と、
を備えることを特徴とする合成器。

第９の構成は、第８の構成の合成器であって、さらに、
前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子との間に設けられ、前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子とを電気的に接続する第１の接続部材と、
前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子との間に、前記第１の接続部材と分離されて設けられ、前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子とを電気的に接続する第２の接続部材と、
熱を放熱する放熱部材と、
前記第１の接続部材と前記放熱部材との間、及び前記第２の接続部材と前記放熱部材との間に設けられ、前記第１及び第２の抵抗体から発生する熱を前記放熱部材へ伝える絶縁部材と、
を備えることを特徴とする合成器。

１１ａ，１１ｂ…抵抗体、１２ａ，１２ｂ…終端器端子、１３ａ，１３ｂ…フランジ、１４ａ，１４ｂ…入力端子配線、１５…終端器間配線、１６…絶縁部材、１７…ヒートシンク（放熱部材）、１８…固定穴、１９ａ，１９ｂ…ブロック、３１ａ，３１ｂ…入力端子、３２…合成点、３３…出力端子、４０ａ，４０ｂ…インピーダンス変換器、４１ａ〜４４ａ，４１ｂ〜４４ｂ…コンデンサ、５０…アイソレーション抵抗等価回路、５１ａ，５１ｂ…抵抗体、５２ａ，５２ｂ…コンデンサ、１１１…抵抗体、１１２ａ，１１２ｂ…抵抗体端子、１１３ａ，１１３ｂ…フランジ、１１４ａ，１１４ｂ…入力端子配線、１１６…絶縁部材、１１７…ヒートシンク、１１８…固定穴、１３１ａ，１３１ｂ…入力端子、１３２…合成点、１３３…出力端子、１４０ａ，１４０ｂ…インピーダンス変換器、１４１ａ〜１４５ａ，１４１ｂ〜１４５ｂ…コンデンサ、１５０…アイソレーション抵抗。

Claims

第１の入力端子と、
入力が前記第１の入力端子と電気的に接続される第１のインピーダンス変換器と、
第２の入力端子と、
入力が前記第２の入力端子と電気的に接続される第２のインピーダンス変換器と、
前記第１及び第２のインピーダンス変換器の合成出力を出力する出力端子と、
一方の端子が前記第１の入力端子に電気的に接続される第１の抵抗体と、
一方の端子が前記第２の入力端子に電気的に接続され、他方の端子が前記第１の抵抗体の他方の端子に電気的に接続される第２の抵抗体と、
前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子との間に設けられ、前記第１の抵抗体の前記一方の端子と前記第１の入力端子とを電気的に接続する第１の接続部材と、
前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子との間に、前記第１の接続部材と分離されて設けられ、前記第２の抵抗体の前記一方の端子と前記第２の入力端子とを電気的に接続する第２の接続部材と、
熱を放熱する放熱部材と、
前記第１の接続部材と前記放熱部材との間、及び前記第２の接続部材と前記放熱部材との間に設けられ、前記第１及び第２の抵抗体から発生する熱を前記放熱部材へ伝える絶縁部材と、
を備えることを特徴とする合成器。
請求項１に記載された合成器であって、
前記第１及び第２の抵抗体は、それぞれ、導体の外殻を有する第１及び第２の終端器であり、前記第１及び第２の抵抗体の前記一方の端子は、それぞれ、前記第１及び第２の抵抗体の前記外殻であることを特徴とする合成器。