(57)【要約】  高周波信号を増幅して出力端子から出力する第１の高周波増幅器（１２）が第１の面（１１ａ）に密着して設置され、高周波信号を増幅して出力端子から出力する第２の高周波増幅器（１３）が前記第１の面（１１ａ）の反対側の第２の面（１１ｂ）に密着して設置された冷却器（１１）と、を備え、前記冷却器（１１）は、冷媒が前記冷却器（１１）に流入する第１の冷却器端子（１１ｄ）および前記冷媒が前記冷却器（１１）から流出する第２の冷却器端子（１１ｅ）が、前記第１の面（１１ａ）と前記第２の面（１１ｂ）とに交差する第３の面（１１ｃ）に設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を増幅して出力端子から出力する第１の高周波増幅器が第１の面に密着して設置され、高周波信号を増幅して出力端子から出力する第２の高周波増幅器が前記第１の面の反対側の第２の面に密着して設置された冷却器と、
を備え、
前記冷却器は、冷媒が前記冷却器に流入する第１の冷却器端子および前記冷媒が前記冷却器から流出する第２の冷却器端子が、前記第１の面と前記第２の面とに交差する第３の面に設けられている、
高周波増幅器ユニット。
【請求項２】
前記第１の高周波増幅器の出力端子は、前記第１の高周波増幅器において、前記第３の面と反対側の第４の面と同じ側に設けられ、
前記第２の高周波増幅器の出力端子は、前記第２の高周波増幅器において、前記第４の面と同じ側に設けられている、
請求項１に記載の高周波増幅器ユニット。
【請求項３】
前記第４の面は、前記第１の面と前記第２の面とに交差している、
請求項２に記載の高周波増幅器ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波増幅器ユニットと、
前記第１の高周波増幅器の出力端子から出力される高周波信号と前記第２の高周波増幅器の出力端子から出力される高周波信号とを合成して出力する電力合成器と、
を備えた高周波電力増幅装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の高周波増幅器ユニットを複数備え、
それぞれの前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器の出力端子から出力される高周波信号と前記第２の高周波増幅器の出力端子から出力される高周波信号とを合成して出力する電力合成器と、
を備えた高周波電力増幅装置。
【請求項６】
前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器同士が対面して配置され、または、一方の前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器と他方の前記高周波増幅器ユニットの前記第２の高周波増幅器とが対面して配置されている、
請求項５に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項７】
前記電力合成器は、前記第１の高周波増幅器の出力端子から出力された高周波信号または前記第２の高周波増幅器の出力端子から出力された高周波信号が入力され、同軸線路から導波管に変換する同軸導波管変換部と、
同軸導波管変換部に入力された高周波信号を合成して出力する導波管合成部と、
を備えた請求項４から６のいずれか１項に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項８】
前記第１の高周波増幅器の出力端子または前記第２の高周波増幅器の出力端子と前記同軸導波管変換部とは、同軸コネクタで接続されている、
請求項７に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項９】
前記第１の高周波増幅器の出力端子または前記第２の高周波増幅器の出力端子は、前記同軸導波管変換部に嵌合して接続されている、
請求項７に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１０】
前記第１の高周波増幅器における前記第３の面と同じ側に設けられている前記第１の高周波増幅器の入力端子および前記第２の高周波増幅器における前記第３の面と同じ側に設けられている前記第２の高周波増幅器の入力端子へ、高周波信号を分配して出力する出力端子を有する、誘電体基板を用いて形成された電力分配器と、を備え、
前記電力分配器は、前記第１の冷却端子および前記第２の冷却端子に対応する位置の前記誘電体基板に、貫通穴が設けられている、
請求項４から９のいずれか１項に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１１】
前記第１の高周波増幅器の入力端子および前記第２の高周波増幅器の入力端子と前記電力分配器の出力端子とは同軸コネクタにて嵌合して接続されている、
請求項１０に記載の高周波電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子を用いた高周波増幅器を配列して構成した、高周波増幅器ユニットおよび高周波電力増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高周波信号の電力増幅素子として、ＧａＮ  ＦＥＴやＬＤ−ＭＯＳをはじめとする高出力電力の半導体素子が普及しており、長寿命であるなどのメリットから、これまでは真空管デバイスを用いて増幅器を構成していた高出力電力増幅装置にも、半導体素子の採用が進んでいる。【０００３】
半導体素子を用いた高周波信号の高出力電力増幅装置を構成する場合、半導体素子単体は、高出力電力であっても、真空管デバイスと比較すると出力電力が小さいため、電力合成が必要不可欠である。また、半導体素子おのおのからの発熱を放熱する手段についても有する必要があり、電力分配・合成および放熱構造を小型かつ低コストに実現することが半導体での高出力化の課題である。【０００４】
この解決策として、特開昭６１−２７０９２号公報（特許文献１参照）には、高周波加熱熱源である固体高周波発生部の少なくとも増幅部を構成する固体素子と増幅回路基板が実装された導体板と、前記導体板に面密着して装着された放熱フィンを備えた高周波加熱装置が記載されている。【０００５】
特開２００１−１３５９６５号公報（特許文献２参照）には、従来はエレクトロニクスモジュールの列毎に構成していた冷却管を、一体化して冷却層を構成し、構造部材化するとともに、冷媒流路をエレクトロニクスモジュール各列間にも構成して流路を偏平な矩形とすることで冷却性能を飛躍的に向上することができる電子機器が記載されている。【０００６】
特開平６−６１３８９号公報（特許文献３参照）には、半導体を収納した複数の半導体収納パッケージが１本の環状になった細管状のループヒートパイプによって連続的に結合され、該ループヒートパイプ内には凝縮性の作動液が封入されて、該作動液が前記半導体パッケージ内に収納されている半導体素子に接触し、前記複数の半導体収納パッケージの配置が前記ループヒートパイプに関して非対称であるヒートパイプ連結半導体素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−２７０９２号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５９６５号公報
【特許文献３】特開平６−６１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の高周波過熱装置は、増幅部を構成する固体素子と増幅回路基板が実装された導体板に面密着して装着された放熱フィンは、冷却用ファンにて強制空冷されている。この構成では、冷却方法が空冷方式であるため、冷却効率が悪い課題がある。【０００９】
特許文献２に記載の電子機器は、エレクトロニクスモジュールを冷却する冷却層は、偏平矩形形状の冷媒流路を有する構造となっている。このため、エレクトロニクスモジュールは、冷却層に平面的（２次元的）に配置することになり、電子機器が大型化する課題がある。【００１０】
特許文献３に記載のヒートパイプ連結半導体素子は、複数の半導体収納パッケージが、１本の環状になった細管状のループヒートパイプによって連続的に結合されている。このため、ループヒートパイプを含めたヒートパイプ連結半導体素子の寸法が大型化する課題がある。また、ヒートパイプ連結半導体素子の寸法を小型化しようとすると、ループヒートパイプの引き回しが複雑になる課題がある。【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、小型で冷却効率の良い高周波増幅器ユニットおよび高周波電力増幅装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る高周波増幅器ユニットおよび高周波電力増幅装置は、高周波信号を増幅して出力端子から出力する第１の高周波増幅器が第１の面に密着して設置され、高周波信号を増幅して出力端子から出力する第２の高周波増幅器が前記第１の面の反対側の第２の面に密着して設置された冷却器と、を備えている。前記冷却器は、冷媒が前記冷却器に流入する第１の冷却器端子および前記冷媒が前記冷却器から流出する第２の冷却器端子が、前記第１の面と前記第２の面とに交差する第３の面に設けられている、ものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、２つの高周波増幅器を冷却器の第１の面と第１の面とは反対側の第２の面とに設置したので、効率良く高周波増幅器を冷却することができる小型な高周波増幅器ユニットが実現される。この高周波増幅器ユニットを用いることにより、複数の高周波増幅器の出力電力を合成して出力する高周波電力増幅装置の小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】この発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅装置の斜視図である。
【図１Ｂ】この発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅装置の外観図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る高周波増幅器ユニットの構成を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る冷却器の上面図である。
【図５Ａ】この発明の実施の形態１に係る電力分配器の構成を示す図である。
【図５Ｂ】この発明の実施の形態１に係る電力分配器の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電力合成器の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における冷却部の構成を示す図である。
【図８Ａ】図１の高周波電力増幅装置を１ユニットとして、４ユニットで構成した高周波電力増幅装置を示す図である。
【図８Ｂ】図１の高周波電力増幅装置を１ユニットとして、４ユニットで構成した高周波電力増幅装置を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅装置を示す構成図を示す図である。図１において、図１Ａは、実施の形態１に係る高周波電力増幅装置の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａにおける矢印の視図方向から見た実施の形態１に係る高周波電力増幅装置の外観図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る高周波電力増幅装置を示すブロック図である。高周波信号を増幅する高周波電力増幅装置１０１は、高出力電力増幅部１をドライブできる高周波電力レベルまで高周波入力信号を増幅するための、ドライバ部２を備えている。ドライバ部２は、半導体素子で構成されたプリアンプ３とプリアンプ３から出力された高周波信号を増幅する半導体素子で構成された高出力アンプ４とを備えている。
【００１６】
高周波電力増幅装置１０１は、高出力アンプ４から出力された高周波信号を分配する電力分配器５と、分配された高周波信号を入力し、さらに高出力電力に増幅する半導体で構成された複数の高周波増幅器ユニット６で構成された高出力電力増幅部１と、高出力電力増幅部１のそれぞれの高周波増幅器ユニット６で増幅して出力された高周波信号を合成する電力合成器７とを備えている。
【００１７】
プリアンプ３、高出力アンプ４、電力分配器５および高周波増幅器ユニット６の入力端子、の相互間は、同軸ケーブル８で接続されている。高周波増幅器ユニット６の出力端子と電力合成器７とは、図１Ａでは省略しているが同軸コネクタで接続されている。この同軸コネクタは、ねじ結合構造でも、嵌合構造でも良い。組立および機構上の制約から、高周波増幅器ユニット６と電力合成器７とを直接同軸コネクタで接続することが困難な場合は、損失の増大の可能性はあるが、同軸ケーブルによる接続でもよい。
【００１８】
プリアンプ３と高出力アンプ４は、ドライバ部ケース２ａに収納されている。高周波増幅器ユニット６は、高出力電力増幅部ケース１ａに収納されている。電力分配器５および電力合成器７を収納しているドライバ部ケース２ａは、高出力電力増幅部ケース１ａに固定されている。
【００１９】
高周波増幅器ユニット６の構成について、図を用いて説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る高周波増幅器ユニットの構成を示す側面図である。高周波増幅器ユニット６は、冷却器１１と、冷却器１１の第１の面１１ａに密着して設置された第１の高周波増幅器１２と、第１の面１１ａの反対側の面である第２の面１１ｂに密着して設置された第２の高周波増幅器１３とを備えている。第１の高周波増幅器１２および第２の高周波増幅器１３は、ねじ１４にて冷却器１１に固定されている。第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３は、同一の高周波増幅器でも良く、異なる高周波増幅器でも良い。なお、実施の形態１においては、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３は、同一の高周波増幅器であることが望ましい。高周波増幅器ユニット６は、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３との２台の高周波増幅器で冷却器１１を挟み込んだサンドウィッチ構造を形成している。
【００２０】
図４は、この発明の実施の形態１に係る冷却器の上面図である。冷却器１１は、冷媒が通過する構造である冷媒方式の冷却器である。冷媒としては、水に代表される液体、代替フロンガスに代表される冷媒ガスなどが使用される。冷却器１１は金属により構成され、内部に冷媒が最適な冷却が行えるよう流路が設けられている。
【００２１】
図３、図４において、冷却器１１は、第１の面１１ａと第２の面１１ｂの両方に直交している第３の面１１ｃに、冷媒が冷却器１１に流入する第１の冷却器端子１１ｄおよび冷媒が冷却器１１から流出する第２の冷却器端子１１ｅを備えている。図３、図４において、第３の面１１ｃは、第１の面１１ａと第２の面１１ｂの両方に直交している場合を示しているが、冷却器１１のレイアウト上、必ずしも直交している必要は無く、任意の角度で交差していても良い。
【００２２】
図３において、第１の高周波増幅器１２の出力端子１２ａは、第１の高周波増幅器１２において、冷却器１１の第３の面１１ｃと反対側の第４の面１１ｆと同じ側に設けられている。第４の面１１ｆは、第１の面１１ａと第２の面１１ｂの両方に直交している。すなわち、冷却器１１は、直方体の形状をしている。第２の高周波増幅器１３の出力端子１３ａは、第２の高周波増幅器１３において、冷却器１１の第４の面１１ｆと同じ側に設けられている。図３、図４において、第４の面１１ｆは、第１の面１１ａと第２の面１１ｂの両方に直交している場合を示しているが、冷却器１１のレイアウト上、必ずしも直交している必要は無く、任意の角度で交差していても良い。
【００２３】
図３において、第１の高周波増幅器１２の入力端子１２ｂは、第１の高周波増幅器１２において、冷却器１１の第３の面１１ｃと同じ側に設けられている。第２の高周波増幅器１３の出力端子１３ｂは、第２の高周波増幅器１３において、冷却器１１の第３の面１１ｃと同じ側に設けられている。
【００２４】
冷却器１１の両面に第１の高周波増幅器１２または第２の高周波増幅器１３の取り付ける必要があるため、図３に示すとおり、第１の高周波増幅器１２または第２の高周波増幅器１３は冷却器１１側からの引き込みねじによる固定ではなく、第１の高周波増幅器１２または第２の高周波増幅器１３の側からのねじ固定が行えるような外形としている。
【００２５】
第１の高周波増幅器１２および第２の高周波増幅器１３の冷却器１１への取り付けインタフェースは、冷却器１１の表裏でねじ位置が重ならないかつ冷却器１１の内部の流路の経路を分断しないような配置とした上で、点対称の構造とすることで、各高周波増幅器がどのような向き・組み合わせでも実装可能な配置とすることが可能である。冷却器１１の流路インタフェース（第１の冷却器端子１１ｄおよび第２の冷却器端子１１ｅ）は入力・出力の両方ともを冷却器１１の片側に集約し（すなわち第３の面１１ｃに集約）、流路インタフェースのある面とは逆側（すなわち第４の面１１ｆ）を電力合成器７側とすることで、高周波増幅器ユニット６と電力合成器７との間の距離を極小化し、高周波増幅器ユニット６と電力合成器７の間の接続部での損失が最小となるよう、同軸コネクタにより最短の経路で、高周波増幅器ユニット６と電力合成器７との接続を行っている。
【００２６】
高周波増幅器ユニット６は、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３とで冷却器１１を挟み込んだサンドウィッチ構造を構成している。第１の高周波増幅器１２に換えてプリアンプ３を、第２の高周波増幅器１３に換えて高出力アンプ４を、冷却器１１に設置することにより、プリアンプ３と高出力アンプ４の冷却すなわちドライバ部２の冷却も可能となる。このようにすることにより、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３用の冷却器と、プリアンプ３と高出力アンプ４用の冷却器の共通化が図ることができる。
【００２７】
図５は、この発明の実施の形態１に係る電力分配器の構成を示す図である。図５において、電力分配器５は、ケース５ａと、ケース５ａの第１の側面５ｂに設けられた高周波信号の入力端子５ｃと、第１の側面５ｂに直交する第２の側面５ｄに設けられ、分配した高周波信号を出力する複数の出力端子５ｅを備えている。出力端子５ｅは、高周波増幅器ユニット６の数の２倍の数を備えている。入力端子５ｃおよび出力端子５ｅは同軸コネクタを用いている。図５において、第２の側面５ｄは第１の側面５ｂに直交している場合を示しているが、電力分配器５のレイアウト上、必ずしも直交している必要は無く、第２の側面５ｄは第１の側面５ｂに任意の角度で交差していても良い。また、分配した高周波信号を出力する複数の出力端子５ｅは、入力端子５ｃが設けられた第１の側面５ｂと対向する側面に設けられていても良い。
【００２８】
ケース５ａの内部には、セラミックまたは樹脂（ガラスエポキシ等）を素材とする誘電体基板５ｆの表面に形成された、マイクロストリップ線路で構成された電力分配回路が設置されている。この電力分配回路に、入力端子５ｃと出力端子５ｅが接続されている。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る電力合成器の構成を示す図である。図６において、電力合成器７は、金属製の筐体で形成されており、高周波信号が入力される同軸コネクタ７１ａとこの同軸コネクタ７１ａの芯線が筐体の内部に形成された導波管７１ｃに挿入されたプローブ７１ｂとで構成された同軸導波管変換部７１を複数備え、更に複数の導波管７１ｃに入力された高周波信号を合成し、出力端子７２ａから合成された高周波信号を出力する、導波管合成部７２とを備えている。
【００３０】
たとえば、２．４５ＧＨｚ程度の周波数では、標準導波管の開口サイズはＥＩＡＪ規格のＷＲＩ−２２で１０９．２２ｍｍ×５４．６１ｍｍと非常に大きなものになる。実施の形態１では、高周波増幅器ユニット６と電力合成器７の入力を同軸コネクタによる接続とした後、導波管内で電力合成を行う構成としており、小型化を実現している。
【００３１】
図７は、この発明の実施の形態１における冷却部の構成を示す図である。冷却部は、熱交換器２１と、流路分配器２２と、熱交換機２１と流路分配器２２とを接続する送流用主配管２３を備えている。流路分配器２２と高周波増幅器ユニット６の冷却器１１およびドライバ部２の冷却器１１は、それぞれ送流用分配配管２４で接続されている。また、高周波増幅器ユニット６の冷却器１１およびドライバ部２の冷却器１１は、それぞれ返流用分配配管２５で流路合成器２６と接続されている。流路合成器２６と熱交換機２１とは、返流用主配管２７で接続されている。
【００３２】
図１において、高周波電力増幅装置１０１は、１台のドライバ部２と４台の高周波増幅器ユニット６とで構成されている。隣り合う高周波増幅器ユニット６において、隣り合う面には、一方の高周波増幅器ユニット６の第１の高周波増幅器１２と他方の高周波増幅器ユニット６の第２の高周波増幅器１３とが対面して配置されている。なお、隣り合う高周波増幅器ユニット６において、隣り合う面には、一方の高周波増幅器ユニット６の第１の高周波増幅器１２と他方の高周波増幅器ユニット６の第１の高周波増幅器１２とが対面して配置されているレイアウトでもよく、対面する高周波増幅器が第２の高周波増幅器１３でも良い。
【００３３】
実施の形態１に係る高周波電力増幅装置１０１の電気的な動作について図１から図７を用いて説明する。図１から図７において高周波増幅装置１０１は、１台のドライバ部２と４台の高周波増幅器ユニット６とを備えている。プリアンプ３の入力端子３ｂに入力された高周波信号は、第１の高周波電力レベルまで増幅されて出力される。プリアンプ３の出力端子から出力された第１の高周波電力レベルの高周波信号は高出力アンプ４の入力端子に入力され、高出力アンプ４の後段に設置された電力分配器５によって分配されたときの高周波電力が、高周波増幅器ユニット６をドライブできる第３の高周波電力レベルとなるような、分配前の高周波電力レベルである第２の高周波電力レベルまで増幅される。
【００３４】
高出力アンプ４の出力端子から出力された第２の高周波電力レベルまで増幅された高周波信号は、電力分配器５の入力端子５ｃに入力されて、高周波増幅器ユニット６の数の２倍の値に分配されて、分配端子５ｅから出力される。実施の形態１では、８分配される。これは、高周波増幅器ユニット６は、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３の２台の高周波増幅器を備えているためである。このとき、分配端子５ｅから出力される高周波電力レベルは、第３の高周波電力レベルである。電力分配器５の分配端子から出力された第３の高周波電力レベルの高周波信号は、それぞれの高周波増幅器ユニット６の第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３の入力端子（１２ｂ、１３ｂ）に入力される。これ以降、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３は、同じ高周波増幅器として説明する。
【００３５】
第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３のそれぞれの入力端子（１２ｂ、１３ｂ）に入力した第３の高周波電力レベルの高周波信号は、第４の高周波電力レベルに増幅されて、第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３のそれぞれの出力端子（１２ａ、１３ａ）から出力される。それぞれの高周波増幅器ユニット６の第１の高周波増幅器１２と第２の高周波増幅器１３の出力端子（１２ａ、１３ａ）から出力された第４の高周波電力レベルの高周波信号は、電力合成器７の対応する入力端子７１ａに入力される（図７においては、同軸コネクタ７１ａ）。電力合成器７の入力端子７１ａの数は、高周波増幅器ユニット６の台数の２倍の数である。実施の形態１では、８入力である。電力合成器７のそれぞれの入力端子７１ａに入力された第４の高周波電力レベルの高周波信号は、合成されて、第４の高周波電力レベルの電力合成器７の入力端子の数の分だけ高周波電力が増加して、電力合成器７の出力端子７２ａから出力される。
【００３６】
プリアンプ３に発振器３ａを搭載し、発振器３ａの出力信号をプリアンプ３の入力端子３ｂに入力して、プリアンプ３の高周波信号の入力信号とすることで、高周波電力増幅装置１０１は発振器としての動作も可能となる。また、半導体増幅器として、所定の出力電力を単位としたプリアンプ３と高出力アンプ４と高周波増幅器ユニット６の構成をとることで、出力電力の異なる高周波電力増幅装置の構成が比較的容易に行える。
【００３７】
たとえば、図１はプリアンプ３−高出力アンプ４−高周波増幅器ユニット６の高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）の８合成の構成であるが、出力電力を１／２とする構成にしたければ、プリアンプ３−高出力アンプ４−高周波増幅器ユニット６の高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）の４合成など、複数（ｍ台）の高周波増幅器ユニット６の数量（ｍ）を変更する構成とすればよい。
【００３８】
高周波増幅器ユニット６は高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）という単位に区切った構成であるため、ｍ台の高周波増幅器ユニット６のいずれかの高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）に故障が生じても、高周波電力増幅装置１０１の出力電力は低下するが、進行波管（ＴＷＴ）等の真空管デバイスの故障時とは異なり、動作の継続が可能であるという効果もある。
【００３９】
プリアンプ３−高出力アンプ４−高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）を冷却器１１に実装した構造物は、図１に示す位置に配置することで、図８Ａに示すように、図１に示す高周波電力増幅装置１０１全体を単位として、２ｎ台に合成した際に、干渉せず、最適な構成となる配置としている（図８はｎ＝２の例）。また、ぞれぞれの、図１に示す高周波電力増幅装置１０１の出力電力は、図８Ｂの細線矢印で示す４合成で合成されて、最終的に出力される。なお、図８Ｂの太線矢印は、それぞれの高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）からの、電力合成器７への入力電力を示している。
【００４０】
実施の形態１に係る高周波電力増幅装置１０１の排熱経路および動作について図７を用いて説明する。熱交換機２１から、送出された冷媒は、送流用主配管２３を通って流路分配器２２に流入する。流路分配器２２で、冷媒は複数の送流用分配配管２４へと分配される。分配数および送流用分配配管２４の数は、高周波増幅器ユニット６およびドライバ部２の総数に等しい。流路分配器２２で分配された冷媒は、送流用分配配管２４を通って、高周波増幅器ユニット６およびドライバ部２の冷却器１１の第１の冷却器端子１１ｄに流入する。
【００４１】
冷却器１１で、第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３、プリアンプ３および高出力アンプ４で発生した熱を吸収した冷媒は、高周波増幅器ユニット６およびドライバ部２の冷却器１１の第２の冷却器端子１１ｅから排出され、返流用分配配管２５を通って、流路合成器２６の返流入力へ返流される。返流入力数および返流用分配配管２５の数は、高周波増幅器ユニット６およびドライバ部２の総数に等しい。流路合成器２６の返流入力へ返流された冷媒は、流路合成器２６で合流し、返流用主配管２７を通って、熱交換機２１へと戻る。熱交換機２１で、冷媒の熱が外部へ排熱されて、冷媒は冷却され、再度、熱交換機２１から送流用主配管２３へと送出される。
【００４２】
高周波増幅器（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）およびプリアンプ３、高出力アンプ４は、冷却器１１を冷却器１１の両面から挟み込む構成で、冷却器１１に設置されているため、冷却器１１の熱交換面積が広く、省スペースで効率的な冷却が可能となる。
【００４３】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る高周波電力増幅装置を示す構成図である。図９において、図１と同一もしくは同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。図９において、実施の形態２では、実施の形態１に係る電力分配器５に代えて、電力分配器５１は、多層基板５１ａの内部もしくは表面に形成されたストリップ線路で構成されている。多層基板５１ａは、セラミックまたは樹脂（ガラスエポキシ等）を素材として形成されている。また、多層基板５１ａにおいて、高周波増幅器ユニット６の冷却器１１の第１の冷却器端子１１ｄおよび第２の冷却器端子１１ｅに対応する位置には、貫通穴５１ｂが空いている。図９では、冷却部の構成は記載していないが、図７における送流用分配配管２４および返流用分配配管２５は、この貫通穴５１ｂを通ってそれぞれ流路分配器２３および流路合成器２６に接続されている。
【００４４】
図９において、電力分配器５１は、一方の面にドライバ部２からの高周波信号を入力する入力端子を備えており、一方の面に反対側の面に高周波増幅器ユニット６（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）へ、ドライバ部２からの高周波信号を分配出力する出力端子５１ｃを備えている。すなわち、電力分配器５１において、出力端子５１ｃは、高周波増幅器ユニット６に対面する側の面に設けられている。
【００４５】
図９においては、電力分配器５１と高周波増幅器ユニット６とは、同軸ケーブル８で接続されている。これを、同軸コネクタで電力分配器５１と高周波増幅器ユニット６とを直接接続することにより、複数の高周波増幅器ユニット６を電力分配器５１と電力合成器７とで挟み込む構造が実現され、高周波電力増幅装置１０１の小型化が実現される。
【００４６】
すなわち、ドライバ部２の出力端子と電力分配器５１の入力端子とを嵌合により結合し、電力分配器５１の出力端子５１ｃと高周波増幅器ユニット６（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）の入力端子とを嵌合により結合することで、ドライバ部２、電力分配器５１、高周波増幅器ユニット６（第１の高周波増幅器１２、第２の高周波増幅器１３）が一体化され、高周波電力増幅装置１０１の小型化が実現される。
【００４７】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではなく、いかなる組合せも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  高出力電力増幅部、１ａ  高出力電力増幅部ケース、２  ドライバ部、２ａ  ドライバ部ケース、３  プリアンプ、３ａ  発振器、３ｂ  入力端子、４  高出力アンプ、５  電力分配器、５ａ  ケース、５ｂ  第１の側面、５ｃ  入力端子、５ｄ  第２の側面、５ｅ  出力端子、５ｆ  誘電体基板、６  高周波増幅器ユニット、７  電力合成器、７１  同軸導波管変換部、７１ａ  同軸コネクタ（入力端子）、７１ｂ  プローブ、７１ｃ  導波管、７２  導波管合成部、７２ａ  出力端子、８  同軸ケーブル、１１  冷却器、１１ａ  第１の面、１１ｂ  第２の面、１１ｃ  第３の面、１１ｄ  第１の冷却器端子、１１ｅ  第２の冷却器端子、１１ｆ  第４の面、１２  第１の高周波増幅器、１２ａ  出力端子、１２ｂ  入力端子、１３  第２の高周波増幅器、１３ａ  出力端子、１３ｂ  入力端子、２１  熱交換器、２２  流路分配器、２３  送流用主配管、２４  送流用分配配管、２５  返流用分配配管、２６  流路合成器、２７  返流用主配管、５１  電力分配器、５１ａ  多層基板、５１ｂ  貫通穴、５１ｃ  出力端子、１０１  高周波電力増幅装置。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月15日(2018.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高周波信号入力端子から入力した高周波信号を増幅して第１の高周波信号出力端子から出力する第１の高周波増幅器が第１の面に密着して設置され、第２の高周波信号入力端子から入力した高周波信号を増幅して第２の高周波信号出力端子から出力する第２の高周波増幅器が前記第１の面の反対側の第２の面に密着して設置された冷却器とを備え、
前記冷却器は、冷媒が前記冷却器に流入する第１の冷却器端子および前記冷媒が前記冷却器から流出する第２の冷却器端子が、前記第１の面と前記第２の面とに交差する第３の面に設けられており、
前記第１の高周波増幅器の前記第１の高周波信号出力端子は、前記第１の高周波増幅器において、前記第３の面と反対側の前記冷却器の第４の面と同じ側の面に設けられ、
前記第２の高周波増幅器の前記第２の高周波信号出力端子は、前記第２の高周波増幅器において、前記第４の面と同じ側の面に設けられ、
前記第１の高周波信号入力端子は、前記第１の高周波増幅器において、前記第３の面と同じ側の面に設けられ、
前記第２の高周波信号入力端子は、前記第２の高周波増幅器において、前記第３の面と同じ側の面に設けられている、高周波増幅器ユニット。
【請求項２】
前記第４の面は、前記第１の面と前記第２の面とに交差している、請求項１に記載の高周波増幅器ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高周波増幅器ユニットと、
前記第１の高周波信号出力端子から出力される第１の高周波信号と前記第２の高周波信号出力端子から出力される第２の高周波信号とを合成して出力する電力合成器とを備えた高周波電力増幅装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の高周波増幅器ユニットを複数備え、
それぞれの前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波信号出力端子から出力される第１の高周波信号と前記第２の高周波信号出力端子から出力される第２の高周波信号とを合成して出力する電力合成器とを備えた高周波電力増幅装置。
【請求項５】
前記それぞれの高周波増幅器ユニットのうち一方の前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器と、前記一方の前記高周波増幅器ユニットとは異なる他方の前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器との、前記冷却器に密着している面とは反対側の面同士が対面して配置され、または、一方の前記高周波増幅器ユニットの前記第１の高周波増幅器の前記冷却器に密着している面とは反対側の面と他方の前記高周波増幅器ユニットの前記第２の高周波増幅器の前記冷却器に密着している面とは反対側の面とが対面して配置されている、請求項４に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項６】
前記電力合成器は、前記第１の高周波信号出力端子から出力された前記第１の高周波信号または前記第２の高周波信号出力端子から出力された前記第２の高周波信号が入力され、同軸線路から導波管に変換する同軸導波管変換部と、
前記同軸導波管変換部に入力された前記第１の高周波信号または前記第２の高周波信号を合成して出力する導波管合成部と、を備えた請求項３〜５のいずれか１項に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項７】
前記第１の高周波信号出力端子または前記第２の高周波信号出力端子と前記同軸導波管変換部とは、第１の同軸コネクタで接続されている、請求項６に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項８】
前記第１の高周波信号出力端子または前記第２の高周波信号出力端子は、前記同軸導波管変換部に嵌合して接続されている、請求項６に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項９】
前記第１の高周波信号入力端子および前記第２の高周波信号入力端子へ、前記高周波信号を分配して出力する高周波信号出力端子を有する、誘電体基板を用いて形成された電力分配器とを備え、
前記電力分配器は、前記第１の冷却器端子および前記第２の冷却器端子に対応する位置の前記誘電体基板に、貫通穴が設けられている、請求項３〜８のいずれか１項に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１０】
前記第１の高周波信号入力端子および前記第２の高周波信号入力端子と前記電力分配器の前記高周波信号出力端子とは第２の同軸コネクタにて嵌合して接続されている、請求項９に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の高周波増幅器ユニットを複数備え、
前記それぞれの高周波増幅器ユニットのうち一方の前記高周波増幅器ユニットを構成する、前記第１の高周波増幅器の前記冷却器に密着している面とは反対側の面と、前記それぞれの高周波増幅器ユニットのうち前記一方の前記高周波増幅器ユニットとは異なる他方の前記高周波増幅器ユニットを構成する、前記第２の高周波増幅器または前記第１の高周波増幅器の前記冷却器に密着している面とは反対側の面とが対面して配置されている複数のサブ高周波増幅器ユニットと、
前記複数のサブ高周波増幅器ユニットに含まれる一対の前記サブ高周波増幅器ユニットのうち一方の前記サブ高周波増幅器ユニットと他方の前記サブ高周波増幅器ユニットとの間に挟まれて配置されている電力分配器とを備え、
前記電力分配器は、前記一対のサブ高周波増幅器ユニットにおいて、前記一方のサブ高周波増幅器ユニットを構成する前記第１の高周波増幅器および前記第２の高周波増幅器と、前記他方のサブ高周波増幅器ユニットを構成する前記第１の高周波増幅器および前記第２の高周波増幅器とに面して、前記一対のサブ高周波増幅器ユニットの間に挟まれており、
前記電力分配器は、前記一対のサブ高周波増幅器ユニットを構成する前記一方のサブ高周波増幅器ユニットおよび前記他方のサブ高周波増幅器ユニットのそれぞれの、前記第１の高周波信号入力端子および前記第２の高周波信号入力端子へ、前記高周波信号を分配して出力する高周波信号出力端子を有する、高周波電力増幅装置。
【請求項１２】
前記一対のサブ高周波増幅器ユニットのそれぞれを構成する前記第１の高周波信号出力端子から出力される第１の高周波信号と前記第２の高周波信号出力端子から出力される第２の高周波信号とを合成して出力する電力合成器を備えた、請求項１１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１３】
前記電力合成器は、前記第１の高周波信号出力端子から出力された前記第１の高周波信号または前記第２の高周波信号出力端子から出力された前記第２の高周波信号が入力され、同軸線路から導波管に変換する同軸導波管変換部と、
前記同軸導波管変換部に入力された前記第１の高周波信号または前記第２の高周波信号を合成して出力する導波管合成部と、を備えた請求項１２に記載の高周波電力増幅装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明に係る高周波増幅器ユニットおよび高周波電力増幅装置は、第１の高周波信号入力端子から入力した高周波信号を増幅して第１の高周波信号出力端子から出力する第１の高周波増幅器が第１の面に密着して設置され、第２の高周波信号入力端子から入力した高周波信号を増幅して第２の高周波信号出力端子から出力する第２の高周波増幅器が第１の面の反対側の第２の面に密着して設置された冷却器と、を備えている。冷却器は、冷媒が冷却器に流入する第１の冷却器端子および冷媒が冷却器から流出する第２の冷却器端子が、第１の面と第２の面とに交差する第３の面に設けられている。第１の高周波増幅器の第１の高周波信号出力端子は、第１の高周波増幅器において、第３の面と反対側の冷却器の第４の面と同じ側の面に設けられる。第２の高周波増幅器の第２の高周波信号出力端子は、第２の高周波増幅器において、第４の面と同じ側の面に設けられる。第１の高周波信号入力端子は、第１の高周波増幅器において、第３の面と同じ側の面に設けられる。第２の高周波信号入力端子は、第２の高周波増幅器において、第３の面と同じ側の面に設けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図３において、第１の高周波増幅器１２の入力端子１２ｂは、第１の高周波増幅器１２において、冷却器１１の第３の面１１ｃと同じ側に設けられている。第２の高周波増幅器１３の入力端子１３ｂは、第２の高周波増幅器１３において、冷却器１１の第３の面１１ｃと同じ側に設けられている。
【国際調査報告】
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