(57)【要約】【課題】高利得の増幅器であっても空間ループを原因とした異常発振を確実に防止することができる高周波増幅器を提供する。【解決手段】誘電体基板２上に形成されたマイクロストリップ線路３と、このマイクロストリップ線路３に接続された増幅素子１と、誘電体基板２上に載置された増幅素子１を収容する収容部７ａが形成された金属筐体７と、この金属筐体７の収容部７ａに嵌合するとともに、増幅素子１と対向する面側に第１の溝部８ｂが形成された金属体８と、金属体８の第１の溝部８ｂに嵌挿される第１の導電性ラバー９とを備え、金属筐体７の収容部７ａに金属体８を嵌合した時、第１の導電性ラバー９が誘電体基板２上に実装されている増幅素子１を押圧して、増幅素子１上の空間ループを遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路と、
このマイクロストリップ線路に接続された増幅素子と、
前記誘電体基板上に載置された前記増幅素子を収容する収容部が形成された金属筐体と、
この金属筐体の前記収容部に嵌合するとともに、前記増幅素子と対向する面側に第１の溝部が形成された金属体と、
前記金属体の第１の溝部に嵌挿される第１の導電性ラバーとを備え、
前記金属筐体の前記収容部に前記金属体を嵌合した時、前記第１の導電性ラバーが前記誘電体基板上に実装されている前記増幅素子を押圧して、前記増幅素子上の空間ループを遮断することを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】
前記金属体は、前記金属筐体にネジで螺着されることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項３】
前記金属体の第１の溝部は、信号の入出力方向の向きに複数か所、並列して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高周波増幅器。
【請求項４】
前記第１の導電性ラバーは、体積固有抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高周波増幅器。
【請求項５】
前記金属体の隅部近傍に上下方向に切り欠き部を形成し、この切り欠き部には、その外縁が前記金属体の外周よりも突出するように、前記切り欠き部よりも径大な第２の導電性ラバーを嵌挿して、
前記金属筐体の収容部と金属体の周縁を回り込むような空間ループを遮断することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の高周波増幅器。
【請求項６】
前記第２の導電性ラバーは、体積固有抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の高周波増幅器。
【請求項７】
前記金属体に形成するネジ用穴は貫通穴であって、前記金属体の長手方向端部に第２の溝部を形成して第３の導電性ラバーを嵌挿し、
この第３の導電性ラバーの外縁が、前記金属体の長手方向端部では、外周よりも突出させ、
ネジの螺着箇所及び前記収容部と前記金属体の周縁を回り込むような空間ループを遮断することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の高周波増幅器。
【請求項８】
前記第３の導電性ラバーは、体積固有抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波帯の信号を増幅する際に使用する高周波増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯の信号を増幅する増幅器は、低雑音増幅、高利得増幅、高出力増幅などに使用されている。一般的に、高周波増幅器は、金属ケースの溝に増幅素子を実装する手法が採用されている。ところが、増幅された出力信号が、増幅素子上部の空間を経由して入力信号側に戻ると空間ループが形成され、増幅器が発振することがある。
【０００３】
そこで、高周波増幅器の発振防止について、さまざまな工夫が提案されている。
【０００４】
増幅素子と蓋との空中間の絶縁線を導電材で埋めるようにした高周波増幅器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、導体線を誘電体物質で絶縁した絶縁線を、ｎ段増幅器ミニモジュールとフタとの間に生じた空間を貫通させ、貫通した絶縁線の一端を、外部よりの電源電圧が印加する初段増幅器ミニモジュール側接続部分の電源供給線路に、他端を終段増幅器ミニモジュール側接続部分の電源供給線路に接続すると共に、空間中の絶縁線を導電材で埋めるものである。
【０００５】
また、シールドケースを構成する蓋部に形成した壁部を利用してマイクロ波能動素子の入出力のアイソレーションを確保することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、絶縁基板上に形成された回路パターンと、この回路パターン上に実装されたマイクロ波能動素子と、絶縁基板が収納される導電性の本体ケースと、該本体ケースに嵌合される導電性の蓋部とを備えるマイクロ波増幅器において、蓋部の内側にシールドルームを形成する壁部が突出されていると共に、この壁部には切欠き部と切欠き部の両側に段差部とが形成されており、本体ケースに蓋部を嵌合した時、段差部が絶縁基板上に実装されているマイクロ波能動素子の接地電極を押圧するように接触させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９４９７６号公報
【特許文献２】特開平７−２３５８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の高周波増幅器では、カットオフ導波管の寸法に収まる大きさの増幅素子であればよいが、横幅の広い増幅素子では、カットオフ導波管が形成できず、ループ発振が発生する虞があり、蓋と増幅素子との間に導電材を充填しているので、蓋を外した状態で、回路調整や増幅素子の交換ができないという問題があった。
【０００８】
また、上記した特許文献２記載のように、金属体を増幅素子の上に取り付け、増幅素子の上部空間のループを遮断する手法は、増幅率が数倍から数十倍程度の増幅素子については有効である。しかし、金属体と増幅素子の間には、寸法公差による隙間が発生する。増幅率が数百倍の増幅素子になると、この隙間からリークする成分が発生するようになり、空間ループが形成され発振してしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、空間ループを原因とした異常発振を確実に防止することができる高周波増幅器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】
【００１０】
本発明の一態様によれば、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路と、このマイクロストリップ線路に接続された増幅素子と、前記誘電体基板上に載置された前記増幅素子を収容する収容部が形成された金属筐体と、この金属筐体の前記収容部に嵌合するとともに、前記増幅素子と対向する面側に第１の溝部が形成された金属体と、前記金属体の第１の溝部に嵌挿される第１の導電性ラバーとを備え、前記金属筐体の前記収容部に前記金属体を嵌合した時、前記第１の導電性ラバーが前記誘電体基板上に実装されている前記増幅素子を押圧して、前記増幅素子上の空間ループを遮断することを特徴とする高周波増幅器が提供される。
【００１１】
本高周波増幅器は、前記第１の導電性ラバーが、体積固有抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本高周波増幅器は、前記金属体の隅部近傍に上下方向に切り欠き部を形成し、この切り欠き部には、その外縁が前記金属体の外周よりも突出するように、前記切り欠き部よりも径大な第２の導電性ラバーを嵌挿して、前記金属筐体の収容部と金属体の周縁を回り込むような空間ループを遮断することを特徴とする。
【００１３】
本高周波増幅器は、前記金属体に形成するネジ用穴は貫通穴であって、前記金属体の長手方向端部に第２の溝部を形成して第３の導電性ラバーを嵌挿し、この第３の導電性ラバーの外縁が、前記金属体の長手方向端部では、外周よりも突出させ、ネジの螺着箇所及び前記収容部と前記金属体の周縁を回り込むような空間ループを遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高利得の増幅器であっても空間ループを原因とした異常発振を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。
【図４】第２の実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。尚、図１（ａ）では、高周波増幅器の内部構造をわかりやすくするため、一部を省略して示している。また、A-A’、B-B’の断面構造により、高周波増幅器の内部空間を表している。高周波増幅器は、例えば移動中継車において地上波を増幅して衛星に向けて発射する際に使用することができる。図１に示すように、高周波増幅器は、所望の増幅率の増幅素子１を誘電体基板２上に載置し、入力端子４と、出力端子５を備えている。入出力端子４，５間と増幅素子１は、誘電体基板２上に形成したマイクロストリップ線路３で接続されている。マイクロストリップ線路３は、増幅素子１への電源供給用線路も兼ねている。このように構成された増幅素子１は金属筐体７に形成した略凹型の収容部７ａに収容され、上方からは凹型の金属体８で覆われている。すなわち、金属体８は、金属筐体７の収容部７ａに嵌合するような寸法関係になっている。金属体８は、金属筐体７にネジ１０で螺着される。図１（ｂ）は、金属体８を示した図である。
【００１８】
図１に示したような構造において、出力されるべき信号の一部がマイクロストリップ線路３から空間に放射され、入力側に帰還するという空間ループが形成されると、高周波増幅器は異常発振を起こす。そこで、係る異常発振を抑制するため、マイクロストリップ線路３が形成される箇所の金属筐体７とフタ６で形成される空間を、カットオフ導波管形状とする。図示したように、１／２波長（１５GHzの高周波信号の場合であれば、１０ｍｍ）以下の導波管形状とすることで、金属筐体７の収容部７ａ内部の空間ループを原因としたループ発振を抑制している。
【００１９】
ところが、金属体８と増幅素子１の間には、寸法公差による隙間が生じる。例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の隙間である。高周波増幅器の増幅率が数百倍の増幅素子では、この隙間からリークする成分が発生するようになり、空間ループが形成され異常発振してしまう。
【００２０】
そこで、本実施形態では、金属体８の増幅素子１と対向する面８ａ側に溝部８ｂを形成し、その溝部８ｂに略かまぼこ型の導電性ラバー９を嵌挿している。溝部８ｂは、信号の入出力方向の向きに並列して複数か所、例えば２か所に形成する。溝部８ｂの大きさは、導電性ラバー９の外径よりも僅かに小さくする。導電性ラバー９の弾性により、金属体８で増幅素子１を覆う際に、増幅素子１と金属体８との間に空間ループとなるような隙間を生じないようにする。導電性ラバー９はゴムにカーボンブラックを混ぜ込んだものである。シールド効果を高めるため、例えば、体積固有抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下の導電性ラバーが好適である。尚、導電性ラバー９の形状は、一例に過ぎない。
【００２１】
係る構成により、増幅素子１と金属体８の間に生じ易い隙間を埋めているので、増幅素子１上の空間ループを遮断することができる。また、導電性ラバー９を並列させているので、空間ループの遮断が２か所で行える。
【００２２】
金属体８を取り付けた後、金属筐体７の収容部及び上面をカバーするように、フタ６を被せて構成されている。例えば、高周波増幅器の外形サイズは、約３０ｍｍ×約３９ｍｍである。
【００２３】
このように構成した高周波増幅器の機能を簡単に説明する。例えば、入力信号として１５GHzの高周波信号を６００倍〜８００倍の利得で増幅することを想定すると、その波長は約２０ｍｍである。この入力信号が入力端子４から入力され、誘電体基板２上にパタニングされたマイクロストリップ線路３を伝送し、増幅素子１に入力される。増幅素子１で増幅された信号は、出力端子５へと伝送され、出力信号として取り出される。６００倍〜８００倍の利得に増幅された出力信号は、増幅素子１上部に空間ループが存在しないので、異常発振を起こすことがない。また、フタ６を被せたり、フタ６を外したりしながら高周波増幅器の内部回路の調整を行うことができる。
【００２４】
第１の実施形態によれば、増幅素子１上部に空間ループが存在しないように構成しているので、増幅率が数百倍の増幅素子を搭載した場合であってもループ発振を抑制することができる。
【００２５】
（第１の実施形態の変形例）
図１では、溝部８ｂを金属体８に２か所に形成しているが、これに限定されない。図２に示すように、金属体８の増幅素子１と対向する面８ａ側に溝部８ｃを１か所に形成することでもよい。溝部８ｃには、図１に示す導電性ラバー９よりも幅広の導電性ラバー９１を嵌挿することで、空間ループを十分に遮断することができる。この変形例では、溝部の加工が１か所で済む利点がある。
【００２６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。例えば、１０００倍程度の増幅率のように高利得の増幅素子においては、増幅素子１上の空間ループを遮断するだけでは、異常発振を抑制することができない虞がある。すなわち、高周波増幅器を上方から見た場合に、増幅素子１で増幅された出力信号の、金属筐体７の収容部７ａと金属体８との隙間を通り抜ける横方向へのリーク成分が発生する虞があるからである。
【００２７】
そこで、第２の実施形態においては、金属体８の四隅近傍に、上下方向に切り欠き部８ｄを形成している。切り欠き部８ｄは、言わば円の一部が欠けた貫通穴状に形成してもよいし、矩形断面の切り欠きを形成してもよい。切り欠き部８ｄには、略円柱状の導電性ラバー９２を嵌挿している。導電性ラバー９２は、その外形を切り欠き部８ｄよりも大きくし、径を圧縮しながら切り欠き部８ｄに押し込むようにする。したがって、嵌入した導電性ラバー９２の外縁は、金属体８の外周よりも突出している。
【００２８】
導電性ラバー９及び導電性ラバー９２を取着した金属体８を、金属筐体７の収容部７ａに収容した増幅素子１の上から被せると、導電性ラバー９２の外縁は変形しながら金属筐体７の収容部７ａと金属体８との隙間を塞いでいく。このため、増幅された出力信号が、金属筐体７の収容部７ａと金属体８の周縁を回り込むような空間ループの形成が阻止でき、金属筐体７の収容部７ａと金属体８との隙間を通り抜ける横方向へのリークが抑制される。
【００２９】
第２の実施形態によれば、増幅素子の横方法へのアイソレーションを確保することができる。
【００３０】
（第２の実施形態の変形例）
図３に示す例では、切り欠き部８ｄを金属体８に４か所に形成しているが、これに限定されるものではない。金属筐体７の収容部７ａと金属体８との隙間を減らし、横方向へのリークが抑制できればよいからである。例えば、図４，図５，図６では、それぞれ切り欠き部８ｄを２か所に形成した変形例を示している。
【００３１】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る高周波増幅器の構成を示す図である。第１の実施形態や第２の実施形態においては、金属体８は金属筐体７にネジ１０で螺着して固定されている。図１や図３に示すように、ネジ１０の螺着位置を金属体８の端部に設ける場合には、ネジ１０での螺着箇所の周囲において金属筐体７の収容部７ａと金属体８との間に隙間が生じる虞がある。増幅素子１で増幅された出力信号が、そのような隙間を通り抜ける横方向へのリークが発生すると、異常発振が起きてしまう。特に、１０００倍程度の高い増幅率の増幅素子１にあっては、僅かな空間ループが存在するだけでも異常発振が起きる。そこで、第３の実施形態においては、金属体８１に形成するネジ用穴８１ｂを貫通穴とするとともに、長手方向端部に２か所、溝部８１ｃを形成している。この溝部８１ｃには、例えば、かまぼこ型の導電性ラバー９３を嵌挿している。嵌挿した導電性ラバー９３の外縁は、金属体８１の長手方向端部では、外周よりも突出している。
【００３２】
このような構成において、導電性ラバー９及び導電性ラバー９３を取着した金属体８１を、金属筐体７の収容部７ｂに収容した増幅素子１の上から被せると、導電性ラバー９３の外縁は変形しながら金属筐体７の収容部７ｂと金属体８１との隙間を塞いでいく。このため、増幅された出力信号が、ネジ１０での螺着箇所の周囲だけでなく、金属筐体７の収容部７ｂと金属体８１の周縁を回り込むような空間ループの形成が阻止でき、金属筐体７の収容部７ａと金属体８１との隙間を通り抜ける横方向へのリークが抑制される。
【００３３】
第３の実施形態によれば、締結用のネジ周りを含め増幅素子の横方法へのアイソレーションを確保することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、高利得の増幅器であっても空間ループを原因とした異常発振を確実に防止することができる。また、金属ケースの蓋の有無にかかわらず、内部回路の調整を行うことができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１：増幅素子
２：誘電体基板
３：マイクロストリップ線路
４：入力端子
５：出力端子
６：フタ
７：金属筐体
８，８１：金属体
９，９１，９２：導電性ラバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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