(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を分配して出力する分配器と、
略円筒形状を構成するように環状に配置され、前記分配器により出力された高周波信号を増幅する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器を冷却水により冷却するように該複数の増幅器のそれぞれに対応して環状に配置された複数の水冷ヒートシンクと、
前記複数の増幅器のそれぞれにより出力された高周波信号を合成して出力する合成器と、
前記分配器に入力される高周波信号の電力が適正かどうかを判定する入力電力監視部と、
前記分配器に入力される高周波信号の振幅位相を調整する振幅位相調整部と
を備え、
前記入力電力監視部及び前記振幅位相調整部は、前記略円筒形状の中空部に収容されることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記複数の水冷ヒートシンクに供給される冷却水が流入する環状に形成された管である供給リムを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
前記複数の水冷ヒートシンクから排出される冷却水が流入する環状に形成された管である排出リムを更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の増幅装置。
【請求項４】
前記分配器は前記略円筒形状の中空部に収容されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の増幅装置。
【請求項５】
前記複数の増幅器は、それぞれ、複数の半導体アンプを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦ信号を増幅する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ信号（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を発振増幅素子としてのマグネトロン発振器による増幅機能の代替として、固体化電力増幅器（ＳＳＰＡ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いた増幅装置が知られている。このような増幅装置によれば、増幅器単体で実現できる出力が小さいことから、大きな出力を得るためにＲＦ信号を分配した後に複数の増幅器により増幅した信号を合成器により合成する必要があるが、マグネトロン発振器と比較して長寿命であり保守が容易であるという利点がある。【０００３】
また、関連する技術として、電力分配器および電力合成器を対向させ、対向させた電力分配器と電力合成器との間に複数の増幅器を挿入した電力増幅装置、が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５２２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の複数の増幅器を用いた増幅装置によれば、合成器へ入力されるＲＦ信号を互いに同様に増幅するために複数の増幅器を均等に冷却する必要がある。特にこの冷却を冷却水により行う場合、冷却構造が占める割合が大きくなるために増幅装置を小型化することが困難であった、という問題がある。【０００６】
本発明の実施形態は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、より小さな冷却構造により複数の増幅器を冷却することができる増幅装置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】
上述した課題を解決するため、本実施形態の増幅装置は、入力された高周波信号を分配して出力する分配器と、略円筒形状を構成するように環状に配置され、前記分配器により出力された高周波信号を増幅する複数の増幅器と、前記複数の増幅器を冷却水により冷却するように該複数の増幅器のそれぞれに対応して環状に配置された複数の水冷ヒートシンクと、前記複数の増幅器のそれぞれにより出力された高周波信号を合成して出力する合成器とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、より小さな冷却構造により複数の増幅器を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る増幅装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】内蔵ユニットの構成を示す概略斜視図である。
【図３】中央モジュールの底面を示す概略底面図である。
【図４】合成器の底面を示す概略底面図である。
【図５】円筒状モジュールの構成を示す概略平面図である。
【図６】円筒状モジュールの構成を示す概略側面図である。
【図７】円筒状モジュールにおける冷却構造を示す概略側面図である。
【図８】増幅装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
まず、本実施形態に係る増幅装置及び内蔵ユニットの概略について説明する。図１は、本実施形態に係る増幅装置の構成を示す概略斜視図である。図２は、内蔵ユニットの構成を示す概略斜視図である。図３は、中央モジュールの底面を示す概略底面図である。図４は、合成器の底面を示す概略底面図である。
【００１２】
図１に示すように、増幅装置１は、筐体１０、内蔵ユニット２０、中空導波管３０を備え、筐体１０の内部と外部は、冷却水を供給する供給管２１２ａと、冷却水を排出する排出菅２１３ａとによって、内蔵ユニット２０に対して冷却水を供給及び排出可能に連通される。なお、冷却水の供給及び排出については後に詳述する。
【００１３】
図２に示すように、内蔵ユニット２０は、中空部を有した略円筒形に構成された円筒状モジュール２１と、円筒状モジュール２１の上部に配置され、円筒状モジュール２１の上面に対応して円形に構成される合成器２２と、円筒状モジュール２１の中空部に収容される略円柱状の中央モジュール２３とを備える。中空導波管３０はその開口が側方を向くように合成器２２上に設けられる。
【００１４】
中央モジュール２３は、上面側に制御端子２３１及びＲＦ入力端子２３２を備えるとともに、図３に示すように、底面側に円周方向に沿って等間隔に配置された１６個のＲＦ出力端子２３３を備え、ＲＦ入力端子２３２に入力されたＲＦ信号を分配してＲＦ出力端子２３３のそれぞれから円筒状モジュール２１に出力する。
【００１５】
円筒状モジュール２１は、ＲＦ出力端子２３３のそれぞれから出力されたＲＦ信号を増幅して合成器２２へ出力する。なお、円筒状モジュール２１の構成要素については後に詳述する。
【００１６】
合成器２２は、図４に示すように、底面側に円周方向に沿って等間隔に配置された１６個のＲＦ入力端子２２２を備え、円筒状モジュール２１より出力されてＲＦ入力端子２２２のそれぞれから入力されたＲＦ信号を合成して中空導波管３０へ出力する。
【００１７】
次に、円筒状モジュールの構成について説明する。図５は、円筒状モジュールの構成を示す概略平面図である。図６は、円筒状モジュールの構成を示す概略側面図である。図７は、円筒状モジュールにおける冷却構造を示す概略側面図である。なお、説明上、図５においては供給管及び排出菅が省略されており、図６においては冷却水の経路が一部省略されている。
【００１８】
図５及び図６に示すように、円筒状モジュール２１は、円周方向に沿って環状に配置され、互いに同等に構成された１６個の増幅器２１０と、増幅器２１０のそれぞれに対応して設けられ、互いに同等に構成された１６個の水冷ヒートシンク２１１と、環状の管として形成された供給リム２１２及び排出リム２１３とを備える。
【００１９】
増幅器２１０のそれぞれは、長尺の略直方体に構成されており、その長手方向が円筒状モジュール２１の高さ方向を向くように、且つ、長手方向に直交する短手方向が円筒状モジュール２１の径方向を向くように設けられる。なお、径方向を向く増幅器２１０の短手方向は円筒状モジュール２１の半径より短くなっており、これによって１６個の増幅器２１０が全体として環状を構成して、円筒状モジュール２１の軸心から所定半径を有する円柱状の中央空間を形成することができる。また、増幅器２１０のそれぞれは、上面に設けられてＲＦ信号を合成器２２へ出力するＲＦ出力端子２１０ａと、下面に設けられてＲＦ信号を中央モジュール２３から入力するＲＦ入力端子２１０ｂとを備える。ＲＦ出力端子２１０ａのそれぞれは合成器２２における対応するＲＦ入力端子２２２と直接に接続され、ＲＦ入力端子２１０ｂのそれぞれは中央モジュール２３における対応するＲＦ出力端子２３３とケーブルを介して接続される。
【００２０】
水冷ヒートシンク２１１のそれぞれは、内部に水を収容可能なタンクを有した略直方体に構成されており、対応する増幅器２１０において円筒状モジュール２１の円周方向に垂直な２つの側面のうち一方の面に接触するように設けられる。また、水冷ヒートシンク２１１のそれぞれは、供給リム２１２から水冷ヒートシンク２１１に冷却水を流入させる流入管２１１ａと、水冷ヒートシンク２１１から排出リム２１３へ冷却水を流出させる流出管２１１ｂとを備える。なお、図５及び図７に示すように、流入管２１１ａの一端及び流出管２１１ｂの一端は、いずれも水冷ヒートシンク２１１の底部の開口に接続される。
【００２１】
供給リム２１２は、環状に配置された１６個の増幅器２１０により形成された円筒の中空部の径よりも小さい径を有する環状に形成された管であり、図７に示すように、供給管２１２ａの一端が接続されるとともに、流入管２１１ａの他端が接続される。流入管２１１ａの他端が接続される開口は、増幅器２１０の配置と同様に、円周方向に互いに等間隔に設けられている。これによって、供給管２１２ａより供給された冷却水を、１６個の水冷ヒートシンク２１１に対して、互いに同様の条件で流入させることができる。なお、供給リム２１２は、円筒状モジュール２１に中央モジュール２３が収容された状態において、中空部内で中央モジュール２３より下方となる位置に設けられる。
【００２２】
排出リム２１３は、少なくとも供給リム２１２より大きな径を有する環状に形成された管であり、図７に示すように、排出菅２１３ａの一端が接続されるとともに、流出管２１１ｂの他端が接続される。流出管２１１ｂの他端が接続される開口は、増幅器２１０の配置及び供給リム２１２の開口位置と同様に、円周方向に互いに等間隔に設けられている。これによって、１６個の水冷ヒートシンク２１１から互いに同様の条件で冷却水を流出させることができ、流出された冷却水は排出菅２１３ａを介して増幅装置１の外部へ排出される。なお、排出リム２１３は、増幅器２１０より下方となる位置に設けられる。
【００２３】
このような、複数の水冷ヒートシンク、供給リム、排出リムによる冷却構造によれば、冷却構造が中央空間を占める割合を低減しつつ、複数の増幅器を同様に冷却することができ、延いては、中央空間に中央モジュールを配置して装置全体を小型化することができる。
【００２４】
次に、増幅装置のハードウェア構成、具体的には、中央モジュール及び増幅器のハードウェア構成について説明する。図８は、増幅装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２５】
図８に示すように、中央モジュール２３は、上述した制御端子２３１、ＲＦ入力端子２３２及び１６個のＲＦ出力端子２３３に加えて、入力電力監視部８０１、ＲＦスイッチ８０２、可変減衰器８０３、固定減衰器８０４、アンプ８０５、分配器８０６、１６個の調整部８０７を備える。
【００２６】
入力電力監視部８０１は、ＲＦ入力端子２３２から入力されたＲＦ信号の電力が適正かどうかを判定し、適正であればＲＦ信号をＲＦスイッチ８０２へ出力する。ＲＦスイッチ８０２は、制御端子２３１により入力される制御信号に基づいて、ＯＮまたはＯＦＦに設定され、ＯＮに設定された場合にのみ可変減衰器８０３へＲＦ信号を出力する。可変減衰器８０３は、減衰量を可変に調整可能な減衰器であり、制御端子２３１により入力される制御信号に基づいて、入力されたＲＦ信号を減衰させて固定減衰器８０４へ出力する。固定減衰器８０４は、減衰量が固定された減衰器であり、入力されたＲＦ信号を減衰させてアンプ８０５へ出力する。アンプ８０５は、入力されたＲＦ信号を増幅して分配器８０６へ出力する。分配器８０６は、入力されたＲＦ信号を分配して１６個の調整部８０７のそれぞれに出力する。
【００２７】
各調整部８０７は、振幅位相調整部８０８とプリドライバアンプ８０９とを有し、分配器８０６から出力されたＲＦ信号の振幅及び位相を調整してＲＦ出力端子２３３を介して対応する増幅器２１０へ出力する。振幅位相調整部８０８は、例えば、可変減衰器と移相器とにより構成され、入力されたＲＦ信号の振幅と位相とを調整してプリドライバアンプ８０９へ出力する。プリドライバアンプ８０９は、入力されたＲＦ信号を増幅して対応する増幅器２１０へ出力する。なお、各調整部８０７による振幅の調整量及び位相の調整量は個々に調整可能となっており、これらの調整量は例えば増幅装置１の出荷前に各調整部８０７から出力されるＲＦ信号の振幅及び位相が互いに同等となるように調整される。
【００２８】
各増幅器２１０は、ＲＦ出力端子２１０ａとＲＦ入力端子２１０ｂに加えて、半導体素子であるドライバアンプ９０１及びファイナルアンプ９０２を有する。ドライバアンプ９０１は、ＲＦ入力端子２１０ｂから入力されたＲＦ信号を増幅してファイナルアンプ９０２へ出力する。ファイナルアンプ９０２は、ドライブアンプ９０１により出力されたＲＦ信号を増幅してＲＦ出力端子２１０ａを介して合成器２２へ出力する。
【００２９】
合成器２２における１６個のＲＦ入力端子２２２のそれぞれにＲＦ出力端子２１０ａが接続された増幅器２１０から入力されたＲＦ信号は、合成器２２によって合成されて中空導波管３０へ出力される。
【００３０】
上述したように、複数の増幅器２１０を環状に配置して略円筒状に構成し、各増幅器２１０のそれぞれに対して冷却水が均等に流入する水冷ヒートシンク２１１を設けることによって、各増幅器２１０を同様に冷却することができる。また、このように構成することによって、複数の増幅器２１０及び複数の水冷ヒートシンク２１１により構成される円筒の中空部分にＲＦ信号の増幅に係る他の構成を収容することができ、均等な冷却による信頼性を保ちつつ、増幅装置１を小型化することができる。
【００３１】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１  増幅装置、２２  合成器、２１０  増幅器、２１１  水冷ヒートシンク、８０６  分配器。
【図１】
0006713533.tif 000002
【図２】
0006713533.tif 000003
【図３】
0006713533.tif 000004
【図４】
0006713533.tif 000005
【図５】
0006713533.tif 000006
【図６】
0006713533.tif 000007
【図７】
0006713533.tif 000008
【図８】
0006713533.tif 000009