JP6962221B2 - 増幅装置及び電磁波照射装置 - Google Patents
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Description
本発明は、増幅装置及び電磁波照射装置に関する。
高周波を増幅する増幅装置の入出力のインピーダンス整合を容易にするための様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１から３）。また、増幅装置の高効率化のために、基本波のインピーダンス整合を行うことに加え、高調波のインピーダンス整合を行うことが知られている。
例えば、増幅部の出力電極に接続された伝送線路とこの伝送線路に一端が接続されたオープンスタブとを有する整合部によって基本波及び高調波のインピーダンス整合を行うことが考えられる。しかしながら、この場合、高調波の処理を良好に行えないことがある。
１つの側面では、高調波の処理を良好に行うことを目的とする。
１つの態様では、グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、増幅装置である。
１つの態様では、高周波を発振する発振器と、前記発振器の出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、前記増幅装置は、グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、電磁波照射装置である。
１つの側面として、高調波の処理を良好に行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係る増幅装置の斜視図である。図１のように、実施例１の増幅装置１００は、ベース金属板１２と側壁１４とを含む筐体１０内に、増幅部２０、入力側整合部３０、及び出力側整合部４０が設けられている。ベース金属板１２と側壁１４は、例えば銅などの金属で形成され、グランド電位となっている。筐体１０の内側から外側に延在して入力基板８０及び出力基板８５が設けられている。入力基板８０上には、入力側整合部３０にボンディングワイヤ８２で電気的に接続された入力電極８１が設けられている。出力基板８５上には、出力側整合部４０にボンディングワイヤ８７で電気的に接続された出力電極８６が設けられている。入力電極８１及び出力電極８６は、外部回路との接続に用いられる。入力電極８１及び出力電極８６と側壁１４との間には絶縁膜８９が介在していて、入力電極８１及び出力電極８６は筐体１０に接していない。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施例１における増幅部、入力側整合部、及び出力側整合部の斜視図である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）に対して金属部材６２、固定部材６８、及び接合部材６０の図示を省略した図となっている。図３（ａ）は、実施例１における増幅部、入力側整合部、及び出力側整合部の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、以下において、入力側整合部３０、増幅部２０、及び出力側整合部４０が並んだ方向を第１方向とし、ベース金属板１２の上面に平行であって第１方向に交差（例えば直交）する方向を第２方向とする。
図２（ａ）から図３（ｂ）のように、増幅部２０、入力側整合部３０、及び出力側整合部４０は、ベース金属板１２上に設けられている。増幅部２０は、複数のトランジスタ２１が第２方向に並んで集積されたトランジスタチップである。トランジスタ２１は、例えば電界効果トランジスタであるが、バイポーラトランジスタなど、その他のトランジスタであってもよい。
入力側整合部３０は、誘電体基板３２と、誘電体基板３２の上面に設けられた伝送線路３４と、を含む。伝送線路３４の一端は入力電極８１にボンディングワイヤ８２によって電気的に接続され（図１参照）、他端は増幅部２０の入力電極２２（ゲート電極）にボンディングワイヤ３６によって電気的に接続されている。誘電体基板３２の下面はベース金属板１２に接している。入力側整合部３０は、入力電極８１に接続される外部回路の出力インピーダンスと増幅部２０の入力インピーダンスとの間で、増幅装置１００で処理される高周波（例えばマイクロ波）の基本波に対してインピーダンス整合を行う。誘電体基板３２は、例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度のアルミナ基板である。伝送線路３４は、例えば金又は銅などの金属で形成された配線パターンである。ボンディングワイヤ３６は、例えば金ワイヤ又は銅ワイヤなどの金属ワイヤである。
出力側整合部４０は、整合回路基板４２と、整合回路基板４２の上面に交差して設けられた整合回路基板５２と、を含む。整合回路基板４２は、ベース金属板１２の上面に設けられた誘電体基板４４と、誘電体基板４４の上面に設けられた伝送線路４６と、を含む。整合回路基板５２は、誘電体基板５４と、誘電体基板５４を挟んで設けられた金属膜５６及び５８と、を含む。金属膜５６は、誘電体基板５４の一方の側面の全面に設けられている。金属膜５８は、伝送線路４６に接しないように、誘電体基板５４の他方の側面のうちの下側領域以外の領域に設けられている。誘電体基板４４及び５４は、同じ材料で形成されていて、例えば厚さが１００μｍ〜３００μｍ程度のアルミナ基板である。伝送線路４６と金属膜５６及び５８とは、例えば金又は銀などの金属で形成された金属パターンである。
伝送線路４６の一端は出力電極８６にボンディングワイヤ８７によって電気的に接続され（図１参照）、他端は増幅部２０の出力電極２４（ドレイン電極）にボンディングワイヤ４８によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４８は、例えば金ワイヤ又は銅ワイヤなどの金属ワイヤである。誘電体基板４４の下面はベース金属板１２に接している。伝送線路４６は、第２方向において増幅部２０の一端側から他端側にかけて延びて設けられている。すなわち、伝送線路４６は、第２方向に並んだ複数のトランジスタ２１の一端側のトランジスタ２１から他端側のトランジスタ２１にかけて延びて設けられている。
金属膜５６は、一端が伝送線路４６に接続し、他端が開放されている。金属膜５６の一端は、導電性ペースト（例えば銀ペースト）又は半田などの接合部材６０によって伝送線路４６に接合されている。金属膜５６は、第２方向において増幅部２０の一端側から他端側にかけて延びて設けられ、第２方向に並んだ複数のトランジスタ２１の一端側のトランジスタ２１から他端側のトランジスタ２１にかけて延びて設けられている。金属膜５６は、第２方向において、増幅部２０の一端側から他端側にかけて増幅部２０に略平行となって伝送線路４６に接続されている。
金属膜５８の誘電体基板５４とは反対側の面に、導電性ペースト又は半田などの接合部材によって金属部材６２が接合されている。金属部材６２は、例えば銅などで形成されている。金属部材６２は、例えばネジなどの固定部材６８によってベース金属板１２に固定されている。これにより、金属膜５８はグランド電位となっている。誘電体基板４４と５４は同じ材料で形成されていることから、金属膜５６は、一端が伝送線路４６に接続され且つ他端が開放された、オープンスタブとしての機能を有する。
金属部材６２は、金属膜５８に接合して誘電体基板５４に平行に設けられた第１部分６４と、第１部分６４の上面に接合し、第２方向で誘電体基板４４を跨ぐ橋状の第２部分６６と、を含む。第２部分６６には、ベース金属板１２に対向して孔７０が設けられている。孔７０は、固定部材６８よりも第１方向で大きな形状をしている。金属部材６２は、孔７０に固定部材６８が差し込まれることでベース金属板１２に固定されている。
出力側整合部４０は、出力電極８６に接続される外部回路の入力インピーダンスと増幅部２０の出力インピーダンスとの間で、増幅装置１００で処理される高周波の基本波に対してインピーダンス整合を行う。さらに、出力側整合部４０は、基本波の周波数の２倍の周波数を有する２倍高調波に対するインピーダンス整合も行う。
金属膜５６の伝送線路４６に接続されている一端と開放されている他端との間の長さＬは、例えば増幅部２０の出力の基本波における波長の１／８となっている。言い換えると、金属膜５６の長さＬは、例えば増幅部２０から発生する２倍高調波における波長の１／４となっている。
入力電極８１に入力された高周波信号は、入力側整合部３０で基本波のインピーダンスが整合された後に増幅部２０の入力電極２２に入力されて増幅部２０で増幅される。増幅部２０で増幅された高周波信号は、増幅部２０の出力電極２４から出力され、出力側整合部４０で基本波及び２倍高調波のインピーダンスが整合される。出力側整合部４０でインピーダンス整合された基本波は出力電極８６から出力される。
図４は、増幅部と出力側整合部を示す回路図である。図４のように、増幅部２０に含まれるトランジスタ２１のドレイン電極に、伝送線路４６を介して、出力側整合部４０に形成された整合回路４１が接続されている。伝送線路４６には、金属膜５６からなるオープンスタブ４３の一端が接続されている。金属膜５６の長さＬが増幅部２０から発生する２倍高調波における波長の１／４であることから、オープンスタブ４３の線路長は２倍高調波における波長の１／４となっている。
ここで、オープンスタブ４３の線路長を２倍高調波における波長の１／４とする理由を説明する。供給電力に対する高周波電力への変換効率が良好な増幅方法として逆Ｆ級増幅が知られている。逆Ｆ級増幅では、トランジスタの出力端でのドレイン電流が矩形波で、ドレイン電圧が半波整流波となるようにトランジスタを動作させる。矩形波のドレイン電流は奇数次高調波の重ね合わせであり、半波整流波のドレイン電圧は偶数次高調波の重ね合わせであることがフーリエ変換から導出される。したがって、偶数次高調波のインピーダンスを無限大に近づけ、奇数次高調波のインピーダンスを０に近づけることで、逆Ｆ級増幅を実現でき、効率を向上させることができる。偶数次高調波のインピーダンスと奇数次高調波のインピーダンスの両方を調整することが好ましいが、片方だけを調整することでも効率を向上させることができる。
オープンスタブ４３の線路長を２倍高調波における波長の１／４とすることで、オープンスタブ４３のインピーダンスは２倍高調波にとって０となる。このようなオープンスタブ４３がトランジスタ２１のドレイン電極から伝送線路４６を介して接続されていることで、トランジスタ２１から整合回路４１を見たときの２倍高調波のインピーダンスを大きく見せることができる。これにより、逆Ｆ級増幅に近づけることができ、増幅装置１００の効率を向上させることができる。
図５は、比較例１に係る増幅装置の上面図である。図５のように、比較例１の増幅装置５００では、出力側整合部４０は整合回路基板４２上に整合回路基板５２を有さない。整合回路基板４２は、誘電体基板４４上に伝送線路４６と一端が伝送線路４６に接続されたオープンスタブ４９とが設けられている。オープンスタブ４９は、伝送線路４６の外側に配置されている。オープンスタブ４９の線路長は、例えば増幅部２０から発生する２倍高調波における波長の１／４となっている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
比較例１の増幅装置５００では、オープンスタブ４９は、誘電体基板４４上であって伝送線路４６の外側に配置されている。このため、矢印のように、増幅部２０の複数のトランジスタ２１からオープンスタブ４９までの伝送線路長が異なり、位相差が生じてしまう。このため、高調波の処理を良好に行うのが難しく、効率が低下してしまう。
一方、実施例１によれば、図２（ｂ）のように、誘電体基板４４の上面に伝送線路４６が設けられた整合回路基板４２に交差して整合回路基板５２が設けられている。整合回路基板５２は、一端が伝送線路４６に接続され他端が開放された金属膜５６とグランド電位の金属膜５８とが誘電体基板５４を挟んで設けられた２倍高調波のインピーダンス整合用の整合回路基板である。金属膜５６は、第２方向において、増幅部２０の一端側から他端側にかけて増幅部２０に略平行となって伝送線路４６に接続されている。これにより、図２（ｂ）の矢印のように、増幅部２０の複数のトランジスタ２１から金属膜５６までの伝送線路長を同程度にすることができる。よって、高調波の処理を良好に行うことができ、効率を向上させることができる。例えば、比較例１の増幅装置５００の効率と実施例１の増幅装置１００の効率をシミュレーションで求めた所、実施例１の増幅装置１００は、比較例１の増幅装置５００に対して、効率が６．５％程度改善した結果となった。なお、略平行とは、製造誤差程度の違いを含むものであり、高調波処理を良好に行うことができる範囲であればよく、例えば金属膜５６の増幅部２０に対する傾きが１０°以下であり、５°以下が好ましく、３°以下が更に好ましい。
図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、出力側整合部４０は、金属膜５８に接合し且つグランド電位のベース金属板１２に固定部材６８で固定された金属部材６２を含むことが好ましい。これにより、整合回路基板４２及び５２を共通のグランドに接続させることができる。また、整合回路基板５２がベース金属板１２に金属部材６２によって固定されることで、整合回路基板５２の機械的強度を向上させることができる。整合回路基板５２の機械的強度などの点から、金属部材６２は、整合回路基板４２を第２方向で跨ぎ、整合回路基板４２の第２方向の両側で固定部材６８によってベース金属板１２に固定されることが好ましい。
図３（ａ）のように、金属部材６２は、固定部材６８が金属部材６２に形成された孔７０に差し込まれることでベース金属板１２に固定されていることが好ましい。孔７０は、固定部材６８よりも第１方向で大きな形状をしていることが好ましい。これにより、金属膜５６の伝送線路４６に対する位置を第１方向に移動させることができ、高調波処理の調整を容易に行うことができる。
図２（ａ）及び図３（ｂ）のように、金属膜５６は、伝送線路４６に例えば導電性ペースト又は半田などの接合部材６０によって接合されていることが好ましい。例えば、金属膜５６の伝送線路４６に対する位置を第１方向に移動させて調整を行った後に、金属部材６２を固定部材６８によってベース金属板１２に固定する、その後、金属膜５６を伝送線路４６に接合部材６０で接合する。これにより、金属膜５６と伝送線路４６の電気的な接続を良好にすることができる。
図４で説明したように、整合回路基板５２は、金属膜５６によって、増幅部２０から発生する２倍高調波における波長の１／４の長さの線路長を有するオープンスタブ４３が形成されていることが好ましい。言い換えると、整合回路基板５２は、金属膜５６によって、増幅部２０の出力の基本波における波長の１／８の長さの線路長を有するオープンスタブ４３が形成されていることが好ましい。これにより、トランジスタ２１から整合回路４１を見たときの２倍高調波のインピーダンスを大きく見せることができるため、逆Ｆ級増幅に近づけることができる。
図６は、実施例２における増幅部、入力整合部、及び出力整合部の斜視図である。なお、図６では、図の明瞭化のために、金属部材６２及び接合部材６０などの図示を省略している。図６のように、実施例２の増幅装置２００では、伝送線路４６のうちの増幅部２０と金属膜５６との間に位置する部分が第１方向に延在するスリット７２によって第２方向で複数の線路パターン４６ａ〜４６ｄに分割されている。金属膜５６も複数の金属パターン５６ａ〜５６ｄに分割されていて、複数の金属パターン５６ａ〜５６ｄは、複数の線路パターン４６ａ〜４６ｄに対応して接続されている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
実施例１では、複数のトランジスタ２１間で伝送線路４６を介して意図しないループが生じ、その結果、意図しない発振が起こることがあり得る。そこで、実施例２では、伝送線路４６のうちの増幅部２０と金属膜５６との間に位置する部分を、第１方向に延在するスリット７２によって複数の線路パターン４６ａ〜４６ｄに分割している。これにより、複数のトランジスタ２１間で伝送線路４６を介した意図しないループを抑制でき、意図しない発振を抑えることができる。
また、実施例２によれば、金属膜５６は、複数の線路パターン４６ａ〜４６ｄに対応して接続された複数の金属パターン５６ａ〜５６ｄに分割されている。これにより、複数のトランジスタ２１間で意図しないループが生じることを更に抑制できる。
実施例１及び実施例２において、逆Ｆ級増幅の場合を例に示したが、Ｆ級増幅の場合でもよい。Ｆ級増幅では、トランジスタの出力端でのドレイン電圧が矩形波でドレイン電流が半波整流波となるようにトランジスタを動作させる。したがって、偶数次高調波のインピーダンスを０に、奇数次高調波のインピーダンスを無限大に近づけることで、Ｆ級増幅を実現できる。この場合、整合回路基板５２は、金属膜５６によって、増幅部２０の出力の基本波における波長の１／１２の長さの線路長を有するオープンスタブ４３が形成されることが好ましい。これにより、トランジスタ２１から整合回路４１を見たときの３倍高調波のインピーダンスを大きく見せることができるため、Ｆ級増幅に近づけることができる。
実施例１及び実施例２では、誘電体基板４４及び５４が同じ材料で形成されている場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。誘電体基板５４は、誘電体基板４４よりも誘電率の高い材料で形成されていてもよい。例えば、誘電体基板４４がアルミナ基板であり、誘電体基板５４がジルコニア基板又はチタン酸バリウムストロンチウム基板である場合でもよい。この場合、整合回路基板５２は、金属膜５６及び５８で挟まれた誘電体基板５４によって、大きな容量が形成される。例えば、誘電体基板５４によって形成される容量は、２倍高調波又は３倍高調波に対して無視し得るインピーダンスとなるような十分に大きな容量であることが好ましい。言い換えると、誘電体基板５４によって形成される容量は、２倍高調波又は３倍高調波に対して十分に小さいインピーダンスとなる容量であることが好ましい。この場合、図４におけるオープンスタブ４３に代わって２倍高調波又は３倍高調波に対して十分に小さいインピーダンスとなる容量が接続され、トランジスタ２１から整合回路４１を見たときの２倍高調波又は３倍高調波のインピーダンスを大きく見せることができる。よって、逆Ｆ級増幅又はＦ級増幅に近づけることができる。
誘電体基板５４によって２倍高調波又は３倍高調波に対して十分に小さいインピーダンスとなる容量が形成される場合、金属膜５８は誘電体基板５４の高さ方向の中央よりも上側（伝送線路４６とは反対側）のみに位置して設けられていてもよい。これにより、金属膜５６のうちの金属膜５８に対向しない部分がインダクタとなるため、この対向しない部分の長さによってインダクタンスの調整を行うことができる。
図７は、実施例３に係る電磁波照射装置を示す図である。図７のように、実施例３の電磁波照射装置３００は、発振器９０と、ドライバアンプ９２と、実施例１の増幅装置１００と、アンテナ９４と、を備える。発振器９０は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振器であり、高周波（例えばマイクロ波）を発振する。ドライバアンプ９２は、発振器９０で発振した高周波を増幅する。ドライバアンプ９２は、高周波を増幅装置１００が駆動できる電力まで増幅する。増幅装置１００は、ドライバアンプ９２で増幅された高周波を所定の電力まで増幅する。アンテナ９４は、増幅装置１００で増幅された高周波を外部に放射する。
実施例３の電磁波照射装置３００は、実施例１の増幅装置１００を備えている。このため、効率が向上した電磁波照射装置３００が得られる。なお、実施例３では、実施例１の増幅装置１００を備える場合を例に示したが、実施例２の増幅装置２００を備える場合でもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、増幅装置。
（付記２）前記整合部は、前記第２金属膜に接合し且つ前記ベース金属板に固定部材で固定された金属部材を含む、付記１記載の増幅装置。
（付記３）前記金属部材は、前記第１整合回路基板を前記第２方向で跨ぎ、前記第１整合回路基板の前記第２方向の両側で前記固定部材によって前記ベース金属板に固定されている、付記２記載の増幅装置。
（付記４）前記金属部材は、前記固定部材が前記金属部材に形成された孔に差し込まれることで前記ベース金属板に固定されていて、前記孔は、前記固定部材よりも前記第１方向で大きな形状をしている、付記２または３記載の増幅装置。
（付記５）前記伝送線路のうちの前記増幅部と前記第１金属膜との間に位置する部分は、前記第１方向に延在するスリットによって複数の第１パターンに分割されている、付記１から４のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記６）前記第１金属膜は、前記複数の第１パターンに対応して接続された複数の第２パターンに分割されている、付記５記載の増幅装置。
（付記７）前記第１金属膜は、前記伝送線路に接合部材で接合されている、付記１から６のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記８）前記接合部材は、導電性ペースト又は半田である、付記７記載の増幅装置。
（付記９）前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜によって、基本波の波長の１／８又は１／１２の長さの線路長を有するオープンスタブが形成されている、付記１から８のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１０）前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板は同じ材料で形成されている、付記１から９のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１１）前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜と前記第２金属膜とで挟まれ且つ前記第１誘電体基板よりも高誘電率の材料で形成された前記第２誘電体基板によって容量が形成されている、付記１から８のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１２）前記第２整合回路基板は、前記第２誘電体基板によって、２倍高調波又は３倍高調波に対して十分に小さいインピーダンスとなる前記容量が形成されている、付記１１記載の増幅装置。
（付記１３）前記第２金属膜は、前記第２誘電体基板の高さ方向の中央よりも上側に位置して設けられている、付記１１又は１２記載の増幅装置。
（付記１４）前記複数のトランジスタは、電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタである、付記１から１３のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１５）高周波を発振する発振器と、前記発振器の出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、前記増幅装置は、グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、電磁波照射装置。
（付記１）グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、増幅装置。
（付記２）前記整合部は、前記第２金属膜に接合し且つ前記ベース金属板に固定部材で固定された金属部材を含む、付記１記載の増幅装置。
（付記３）前記金属部材は、前記第１整合回路基板を前記第２方向で跨ぎ、前記第１整合回路基板の前記第２方向の両側で前記固定部材によって前記ベース金属板に固定されている、付記２記載の増幅装置。
（付記４）前記金属部材は、前記固定部材が前記金属部材に形成された孔に差し込まれることで前記ベース金属板に固定されていて、前記孔は、前記固定部材よりも前記第１方向で大きな形状をしている、付記２または３記載の増幅装置。
（付記５）前記伝送線路のうちの前記増幅部と前記第１金属膜との間に位置する部分は、前記第１方向に延在するスリットによって複数の第１パターンに分割されている、付記１から４のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記６）前記第１金属膜は、前記複数の第１パターンに対応して接続された複数の第２パターンに分割されている、付記５記載の増幅装置。
（付記７）前記第１金属膜は、前記伝送線路に接合部材で接合されている、付記１から６のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記８）前記接合部材は、導電性ペースト又は半田である、付記７記載の増幅装置。
（付記９）前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜によって、基本波の波長の１／８又は１／１２の長さの線路長を有するオープンスタブが形成されている、付記１から８のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１０）前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板は同じ材料で形成されている、付記１から９のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１１）前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜と前記第２金属膜とで挟まれ且つ前記第１誘電体基板よりも高誘電率の材料で形成された前記第２誘電体基板によって容量が形成されている、付記１から８のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１２）前記第２整合回路基板は、前記第２誘電体基板によって、２倍高調波又は３倍高調波に対して十分に小さいインピーダンスとなる前記容量が形成されている、付記１１記載の増幅装置。
（付記１３）前記第２金属膜は、前記第２誘電体基板の高さ方向の中央よりも上側に位置して設けられている、付記１１又は１２記載の増幅装置。
（付記１４）前記複数のトランジスタは、電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタである、付記１から１３のいずれか一項記載の増幅装置。
（付記１５）高周波を発振する発振器と、前記発振器の出力を増幅するアンプと、前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、前記増幅装置は、グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、電磁波照射装置。
１０ 筐体
１２ ベース金属板
１４ 側壁
２０ 増幅部
２１ トランジスタ
２２ 入力電極
２４ 出力電極
３０ 入力側整合部
３２ 誘電体基板
３４ 伝送線路
３６ ボンディングワイヤ
４０ 出力側整合部
４１ 整合回路
４２ 整合回路基板
４３ オープンスタブ
４４ 誘電体基板
４６ 伝送線路
４６ａ〜４６ｄ 線路パターン
４８ ボンディングワイヤ
４９ オープンスタブ
５２ 整合回路基板
５４ 誘電体基板
５６ 金属膜
５６ａ〜５６ｄ 金属パターン
５８ 金属膜
６０ 接合部材
６２ 金属部材
６４ 第１部分
６６ 第２部分
６８ 固定部材
７０ 孔
７２ スリット
８０ 入力基板
８１ 入力電極
８２ ボンディングワイヤ
８５ 出力基板
８６ 出力電極
８７ ボンディングワイヤ
８９ 絶縁膜
９０ 発振器
９２ ドライバアンプ
９４ アンテナ
１００、２００ 増幅装置
３００ 電磁波照射装置
１２ ベース金属板
１４ 側壁
２０ 増幅部
２１ トランジスタ
２２ 入力電極
２４ 出力電極
３０ 入力側整合部
３２ 誘電体基板
３４ 伝送線路
３６ ボンディングワイヤ
４０ 出力側整合部
４１ 整合回路
４２ 整合回路基板
４３ オープンスタブ
４４ 誘電体基板
４６ 伝送線路
４６ａ〜４６ｄ 線路パターン
４８ ボンディングワイヤ
４９ オープンスタブ
５２ 整合回路基板
５４ 誘電体基板
５６ 金属膜
５６ａ〜５６ｄ 金属パターン
５８ 金属膜
６０ 接合部材
６２ 金属部材
６４ 第１部分
６６ 第２部分
６８ 固定部材
７０ 孔
７２ スリット
８０ 入力基板
８１ 入力電極
８２ ボンディングワイヤ
８５ 出力基板
８６ 出力電極
８７ ボンディングワイヤ
８９ 絶縁膜
９０ 発振器
９２ ドライバアンプ
９４ アンテナ
１００、２００ 増幅装置
３００ 電磁波照射装置
Claims (9)
- グランド電位のベース金属板と、
前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、
前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、
前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、
前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、増幅装置。 - 前記整合部は、前記第２金属膜に接合し且つ前記ベース金属板に固定部材で固定された金属部材を含む、請求項１記載の増幅装置。
- 前記金属部材は、前記固定部材が前記金属部材に形成された孔に差し込まれることで前記ベース金属板に固定されていて、
前記孔は、前記固定部材よりも前記第１方向で大きな形状をしている、請求項２記載の増幅装置。 - 前記伝送線路のうちの前記増幅部と前記第１金属膜との間に位置する部分は、前記第１方向に延在するスリットによって複数の第１パターンに分割されている、請求項１から３のいずれか一項記載の増幅装置。
- 前記第１金属膜は、前記複数の第１パターンに対応して接続された複数の第２パターンに分割されている、請求項４記載の増幅装置。
- 前記第１金属膜は、前記伝送線路に接合部材で接合されている、請求項１から５のいずれか一項記載の増幅装置。
- 前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜によって、基本波の波長の１／８又は１／１２の長さの線路長を有するオープンスタブが形成されている、請求項１から６のいずれか一項記載の増幅装置。
- 前記第２整合回路基板は、前記第１金属膜と前記第２金属膜とで挟まれ且つ前記第１誘電体基板よりも高誘電率の材料で形成された前記第２誘電体基板によって容量が形成されている、請求項１から６のいずれか一項記載の増幅装置。
- 高周波を発振する発振器と、
前記発振器の出力を増幅するアンプと、
前記アンプの出力を増幅する増幅装置と、
前記増幅装置の出力を放射するアンテナと、を備え、
前記増幅装置は、グランド電位のベース金属板と、前記ベース金属板上に設けられ、複数のトランジスタを含む増幅部と、前記ベース金属板上に前記増幅部に接続されて設けられ、前記増幅部の出力のインピーダンス整合を行う整合部と、を備え、前記整合部は、前記増幅部の出力電極に接続された伝送線路を上面に有する第１誘電体基板が前記ベース金属板の上面に設けられた第１整合回路基板と、前記第１整合回路基板に交差して設けられ、一端が前記伝送線路に接続され他端が開放された第１金属膜とグランド電位の第２金属膜とが第２誘電体基板を挟んで設けられた高調波のインピーダンス整合用の第２整合回路基板と、を含み、前記第１金属膜は、前記増幅部と前記第１整合回路基板とが並んだ第１方向に交差する第２方向において、前記増幅部の一端側から他端側にかけて前記増幅部に略平行となって前記伝送線路に接続されている、電磁波照射装置。
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| JP4472073B2 (ja) * | 1999-09-03 | 2010-06-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置及びその作製方法 |
| JP2001144394A (ja) * | 1999-11-17 | 2001-05-25 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波回路 |
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| JP2008113402A (ja) * | 2006-05-09 | 2008-05-15 | Mitsubishi Electric Corp | 増幅器 |
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