(57)【要約】【課題】  衛星搭載用マイクロ波高出力増幅器の高出力化に伴って増幅素子からの高発熱が発生し、衛星搭載用ヒートパイプのみで衛星構体外へ十分廃熱することができず、増幅器の増幅特性・信頼性が劣化する。【解決手段】  Ｌ型の構造をしたシャーシ１の平面部分にはドライバー増幅素子９、垂直部分には高出力増幅素子１３がそれぞれ装着され、また、ドライバー増幅器２が装着されている反対側の面にはヒートパイプ７が設けられており、さらに高出力増幅器３の装着面反対側のシャーシ１には、シャーシ１の底面と水平方向に輻射冷却フィン８が衛星構体外に取り付けられている。【選択図】  図１
2006222600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアと、当該キャリア上に載置されたドライバー素子と、を有するドライバー増幅器と、
他のキャリアと、当該他のキャリア上に載置されて上記ドライバー増幅器の出力を増幅する高発熱性の高出力増幅素子と、を有する高出力増幅器と、
上記キャリアと上記他のキャリアとを、装着面が互いに直交するように装着したシャーシと、
上記シャーシにおける他のキャリアの装着面とは反対の面に配置され、上記シャーシを間に介在して熱的に接続された輻射冷却フィンと、
から構成されることを特徴とするマイクロ波高出力増幅器。
【請求項２】
上記ドライバー増幅器は衛星構体に装着され、
上記輻射冷却フィンは上記衛星構体の外部空間に突出して配置されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波高出力増幅器。
【請求項３】
上記高出力増幅素子を覆う放熱シートを備えたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波高出力増幅器。
【請求項４】
上記高出力増幅素子のキャリアは、
上記高出力増幅素子の装着面と入力整合回路および出力整合回路の装着面との間の側面に、それぞれ傾斜面を有し、
さらに、当該入力整合回路と上記出力整合回路のそれぞれの傾斜面は、上記キャリアの傾斜面と近接して対向配置されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波高出力増幅器。
【請求項５】
上記高出力増幅素子として、トランジスタ、ＦＥＴ、ＷＢＧ（Wide Band Gap）デバイスを使用することを特徴とする請求項１〜請求項４のいづれか１項記載のマイクロ波高出力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は主として人工衛星に搭載されるマイクロ波高出力増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯の通信機器、レーダ装置ではマイクロ波高出力増幅器が一般に用いられている。この増幅器にはトランジスタ、ＦＥＴ等の増幅素子が用いられており、増幅素子から高発熱が発生する。マイクロ波高出力増幅器の増幅特性の維持および信頼性確保の観点から増幅素子で発生した高発熱を効率良く廃熱する必要がある。廃熱する方法として、様々なものが知られており、その一つとして、増幅器が装着されている筐体の反対側の面にヒートパイプを配置し、このヒートパイプを介して廃熱する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６７７７２号公報（第５図、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマイクロ波高出力増幅器では、増幅素子で発生した熱をシャーシを介してヒートパイプから廃熱しており、一般にヒートパイプの熱輸送能力はヒートパイプの径に依存し、径が大きいほど熱輸送能力が高い。
一方、近年の衛星搭載用マイクロ波高出力増幅器では、より高出力化が要求されるようになっており、それには、増幅素子としてゲート幅の大きなものが必要となり、高発熱が増幅素子から発生するようになる。
このような高発熱を衛星構体外に廃熱させるためには、径の太いヒートパイプが必要となる。
【０００５】
しかし、衛星の小型・軽量化が強く要求されており、径の太いヒートパイプを使用することができない場合、増幅器から発生した高発熱をヒートパイプのみで衛星構体外へ十分廃熱することができなくなる。
このため、増幅素子の温度が上昇し、増幅特性が劣化するとともに増幅素子の信頼性も低下する問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、放熱効果の改善された電子部品の放熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のマイクロ波高出力増幅器は、キャリアと、当該キャリア上に載置されたドライバー素子と、を有するドライバー増幅器と、
他のキャリアと、当該他のキャリア上に載置されて上記ドライバー増幅器の出力を増幅する高発熱性の高出力増幅素子と、を有する高出力増幅器と、
上記キャリアと上記他のキャリアとを、装着面が互いに直交するように装着したシャーシと、
上記他のキャリアの装着面に対し、上記シャーシを間に介在して熱的に接続された輻射冷却フィンと、
から構成されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の電子部品の放熱構造によれば、シャーシに高発熱の高出力増幅器を装着し、この高出力増幅器の装着面と反対側の面に輻射冷却フィンを設けることによって、輻射冷却フィンを衛星構体から宇宙空間に突き出すように配置することで、高出力増幅器で発生した高発熱の大部分を、輻射冷却フィンを介して直接宇宙空間に廃熱することができるので、放熱効果の改善されたマイクロ波高出力増幅器を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１におけるマイクロ波高出力増幅器の斜視図であり、図１（ｂ）は図1（ａ）のＡ−Ａ’の断面図である。
このマイクロ波高出力増幅器は、Ｌ型の構造をしたシャーシ１の平面部分に装着されたドライバー増幅器２と、垂直部分に装着された高出力増幅器３と、ドライバー増幅器２と高出力増幅器３との間に装着されたアイソレーター４とからなり、シャーシ１には、ドライバー増幅器２に信号を入力するための入力端子５および高出力増幅器３からの出力を取り出す出力端子６がそれぞれ設けられている。
【００１０】
また、ドライバー増幅器２の装着面と反対側のシャーシ１面にはヒートパイプ７が設けられており、さらに高出力増幅器３の装着面と反対側のシャーシ１には、シャーシ１の底面と水平方向に輻射冷却フィン８が取り付けられている。
なお、図では省略しているが、このマイクロ波高出力増幅器はドライバー増幅器２の装着面と反対側のシャーシ１を衛星構体側に向けて、ネジ等により衛星構体外に取り付けられている。
【００１１】
ドライバー増幅器２は、キャリア１０上に装着された入力整合回路１１と出力整合回路１２およびドライバー増幅素子９とからなる。入力整合回路１１は入力端子５に接続される電源インピーダンスとドライバー増幅素子９の入力インピーダンスとを整合させるために設けられており、出力整合回路１２はアイソレーター４の入力インピーダンスとドライバー増幅素子９の出力インピーダンスとを整合させるために設けられている。
【００１２】
高出力増幅器３もまた、同様な回路構成となっており、キャリア１４上に装着された入力整合回路１５と出力整合回路１６および高出力増幅素子１３とからなる。
入力整合回路１５はアイソレーター４の出力インピーダンスと高出力増幅素子１３の入力インピーダンスとを、また、出力整合回路１３は出力端子６に接続されている負荷インピーダンスと高出力増幅素子１３の出力インピーダンスとをそれぞれ整合させるために設けられている。
【００１３】
アイソレーター４はドライバー増幅器２と高出力増幅器３の多重反射による増幅器特性の劣化を防ぐとともに、ドライバー増幅器２に対して垂直方向に設けた高出力増幅器３に信号を供給するために設けてある。すなわち、ドライバー増幅器２を載置するキャリア１０と、高出力増幅器３を載置するキャリア１４とは、シャーシ１への装着面が互いに直交するように、シャーシ１に装着される。
【００１４】
ヒートパイプ７は、ドライバー増幅器２の装着面と反対側のシャーシ１面に接触するように配置されている。
これにより、ドライバー増幅器２のドライバー増幅素子９から発生した熱は、キャリア１０、シャーシ１を介してヒートパイプ７まで伝導され、このヒートパイプ７により衛星構体外へ廃熱させることができる。
【００１５】
輻射冷却フィン８は高出力増幅器３の装着面に近いシャーシ１に衛星構体から宇宙空間に突き出るように配置されており、この輻射冷却フィン８は熱を宇宙空間へ効率良く廃熱できるように設計されている。
【００１６】
このため高出力増幅器３内の高出力増幅素子１３で発生した大部分の熱はキャリア１４、シャーシ１と伝わり、輻射冷却フィン８により直接宇宙空間に廃熱され、残りのわずかな熱はシャーシ１を介してヒートパイプ７から廃熱されるようになる。
【００１７】
次に動作について説明する。
入力端子５より入力された所望の周波数の信号は、まず、ドライバー増幅器２によって所望のレベルまで増幅される。
そこで増幅された信号は、次にアイソレーター４を通過し、高出力増幅器３に入力される。
さらに高出力増幅器３で高いレベルまで増幅され、出力端子６より出力される。
【００１８】
このように、この発明のマイクロ波高出力増幅器においても従来の技術と同様の増幅機能を有することができる。
【００１９】
以上のように、この発明のマイクロ波高出力増幅器では、Ｌ型シャーシ１内の平面部分に比較的発熱の小さなドライバー増幅器２を装着し、ドライバー増幅器の装着面と反対側のシャーシ面にヒートパイプを配置するとともに、Ｌ型シャーシ１の垂直部分に高発熱の高出力増幅器３を装着し、この高出力増幅器３の装着面と反対側のシャーシ面には衛星構体から宇宙空間に突き出すように輻射冷却フィン８を設けたものである。
【００２０】
このため、ドライバー増幅器２で発生するわずかな発熱はヒートパイプ７を介して衛星構体外へ廃熱させることができる。また、高出力増幅器３で発生した高発熱の大部分を輻射冷却フィン８を介して直接宇宙空間に廃熱することができる。
【００２１】
このように廃熱のルートを分散させることにより、ヒートパイプ７に熱が集中することを避けることができ、比較的細いヒートパイプ７を用いてもマイクロ波高出力増幅器で発生した熱を効率良く衛星構体外へ廃熱することができる。
【００２２】
従って、ドライバー増幅素子９、高出力１３の温度が高くなることなく、良好な増幅特性を維持することができるとともに、マイクロ波高出力増幅器の信頼性を向上させる効果がある。なお、従来の増幅素子として用いられているトランジスタ、ＦＥＴに代わり、単位ゲート幅当たりの出力が１桁大きく、より高発熱が発するＷＢＧ（Wide Band Gap）デバイスを用いる場合は特に有効である。
【００２３】
実施の形態２
図２はこの発明の実施の形態２におけるマイクロ波高出力増幅器３の高出力増幅素子１３近傍の構造を表した図であり、他の部分は実施の形態１と同じである。
実施の形態２では、実施の形態１での高出力増幅素子１３の上面を覆うように放熱シート１７が設けられており、放熱シート１７と入力整合回路１５と出力整合回路１６は接触しないように構成されている。
【００２４】
このことによって、高出力増幅素子１３より発生した高発熱は、高出力増幅素子１３のパッケージの下面より直接キャリア１４とシャーシ１を介して輻射冷却フィン８によって廃熱される他に、高出力増幅素子１３の上面に伝導した熱もまたキャリア１４およびシャーシ１を介して、輻射冷却フィン８によって廃熱される。
【００２５】
従って、実施の形態１よりも高出力増幅素子１３の温度を下げることができ、より良好な増幅特性が得られるとともに高信頼性が得られる。  
【００２６】
実施の形態３
図３はこの発明の実施の形態３におけるマイクロ波高出力増幅器３近傍の構造を表した図であり、他の部分は実施の形態１と同じである。
実施の形態３では、キャリア１４において、高出力増幅素子１３の装着面と入力整合回路１５および出力整合回路１６の装着面との間のキャリア１４側面をそれぞれ斜めにカットする２つの傾斜面を設けたものであり、入力整合回路１５と出力整合回路１６の側面もまた、キャリア１４の上述の斜面にフィットするように斜めにカットされた傾斜面を持つ構造となっている。キャリア１４の両傾斜面と入力整合回路１５および出力整合回路１６の傾斜面とは、近接して対向配置される。
【００２７】
高出力増幅素子１３より発生した高発熱は、高出力増幅素子１３のパッケージの下面より、垂直方向に対してほぼ４５°方向で伝導する性質がある。
【００２８】
このため、高出力増幅素子１３より発生した高発熱のうち大部分の熱は、キャリア１４とシャーシ１を介して、輻射冷却フィン８によって衛星構体外に廃熱されるので、実施の形態１に比べて、高出力増幅素子１３から発生する高熱のより多くが、輻射冷却フィン８によって廃熱されるようになる。
【００２９】
これによって、ヒートパイプ７を従来の技術に比べて若干細くしても、高出力増幅素子１３を所望の温度一定に保つことができる。
【００３０】
また、このように入力整合回路１５ならびに出力整合回路１６の側面を斜めにカットすることにより、入力整合回路１５ならびに出力整合回路１６と高出力増幅素子１３との接続部に生じるそれぞれの接続寄性リアクタンスが小さくなり、電気特性を向上させることができる。
【００３１】
従って、実施の形態１よりも高出力増幅素子１３の温度を下げることができ、より良好な増幅特性が得られるとともに高信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るマイクロ波高出力増幅器の斜視面を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２における高出力増幅器３近傍の構造を表した図である。
【図３】この発明の実施の形態３における高出力増幅器３近傍の構造を表した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  シャーシ、  ２  ドライバー増幅器、  ３  高出力増幅器、  ４  アイソレーター、  ５  入力端子、  ６  出力端子、  ７  ヒートパイプ、  ８  輻射冷却フィン、  ９  ドライバー増幅素子、  １０、１４  キャリア、  １１、１５  入力整合回路、  １２、１６  出力整合回路、１３  高出力増幅素子、１７  放熱シート。
【図１】
2006222600.tif 000003
【図２】
2006222600.tif 000004
【図３】
2006222600.tif 000005