特開 2024-123459 信号増幅装置及び信号送受信システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123459

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】信号増幅装置及び信号送受信システム

(51)【国際特許分類】

   H03F 3/189 20060101AFI20240905BHJP

   H04B 1/38 20150101ALI20240905BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H03F3/189

H04B1/38

H03F3/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030893

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡

【テーマコード（参考）】

5J500

5K011

【Ｆターム（参考）】

5J500AA04

5J500AA41

5J500AC52

5J500AC54

5J500AC64

5J500AF16

5J500AK41

5J500AM08

5J500AQ05

5J500AQ06

5J500AS14

5J500AT01

5K011AA15

5K011DA02

5K011DA12

5K011KA04

(57)【要約】

【課題】入出力間の電磁波の伝搬を抑え、良好なアイソレーションを得ることが可能な信号増幅装置を提供する。
【解決手段】信号増幅装置１０は、入力した高周波信号を増幅して出力する信号増幅装置１０である。信号増幅装置１０は、基板と、基板に設けられ、伝送路を介して直列に接続された複数の増幅器と、上面部、底面部、及び複数の側面部２１０を有し、基板を覆う金属ケースと、基板、上面部、及び側面部２１０に接する複数の隔壁２２０と、を備える。複数の増幅器は、基板上に形成された領域であって、隔壁２２０によって仕切られた領域に、それぞれ設置される。また、隔壁２２０は伝送路を通過させるための通過穴を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力した高周波信号を増幅して出力する信号増幅装置であって、
基板と、
前記基板に設けられ、伝送路を介して直列に接続された複数の増幅器と、
上面部、底面部、及び複数の側面部を有し、前記基板を覆う金属ケースと、
前記基板、前記上面部、及び前記側面部に接する複数の隔壁と、を備え、
前記複数の増幅器は、前記基板上に形成された領域であって、前記隔壁によって仕切られた領域に、それぞれ設置され、
前記隔壁は前記伝送路を通過させるための通過穴を有する、信号増幅装置。

【請求項2】

前記複数の増幅器は、それぞれの利得が２０ｄＢである、第１増幅器、第２増幅器、及び第３増幅器によって構成される、請求項１に記載の信号増幅装置。

【請求項3】

前記複数の隔壁は、第１隔壁、第２隔壁、第３隔壁、及び第４隔壁により構成され、
前記第１増幅器が設置され、前記第１隔壁、前記第２隔壁、前記上面部、前記底面部、及び前記複数の側面部で形成される第１空間と、前記第２増幅器が設置され、前記第２隔壁、前記第３隔壁、前記上面部、前記底面部、及び前記複数の側面部で形成される第２空間と、前記第３増幅器が設置され、前記第３隔壁、前記第４隔壁、前記上面部、前記底面部、及び前記複数の側面部で形成される第３空間と、はそれぞれ空間の容積が異なる請求項２に記載の信号増幅装置。

【請求項4】

前記複数の隔壁は、前記基板のＧＮＤと導通するように形成される、請求項１に記載の信号増幅装置。

【請求項5】

前記通過穴の直径は、前記高周波信号の波長の１０分の１の長さである、請求項１に記載の信号増幅装置。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の前記信号増幅装置を無線信号受信器として備え、請求項１又は２に記載の前記信号増幅装置を無線信号送信器として備える信号送受信システムであって、
前記無線信号受信器の入力部は、前記無線信号送信器の入力部に近くに位置し、前記無線信号受信器の出力部は、前記無線信号送信器の出力部に近くに位置するように前記無線信号受信器と、前記無線信号送信器が配置される信号送受信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号増幅装置及び信号送受信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、高周波信号を増幅させて伝送する技術が提案されている。特許文献１には、信号の受信機等に使用されるプリエンファシス回路が開示されている。特許文献１に開示されたプリエンファシス回路は、ロスのある伝送線路を駆動する場合に、電流源をエンファシス量調整信号に応じてオン／オフすることによって、伝送線路の受端における波形を改善させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１６０１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

伝搬損失の大きい高周波信号の中継（リレー）においては、受信した信号を再放射に十分な信号レベルに増幅させる必要がある。例えば、増幅装置においては、所望の増幅信号を得るために増幅器を複数段設ける必要があり、また、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器の入力部へ回り込んで繰り返し増幅される現象（発振）が発生する場合がある。そのため、信号の発振を防ぎ、かつ所望の増幅信号を得ることが可能な増幅装置が必要とされている。

【0005】

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、入出力間の電磁波の伝搬を抑え、良好なアイソレーションを得ることが可能な信号増幅装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に係る信号増幅装置は、入力した高周波信号を増幅して出力する信号増幅装置であって、基板と、基板に設けられ、伝送路を介して直列に接続された複数の増幅器と、上面部、底面部、及び複数の側面部を有し、基板を覆う金属ケースと、基板、上面部、及び側面部に接する複数の隔壁と、を備え、複数の増幅器は、基板上に形成された領域であって、隔壁によって仕切られた領域に、それぞれ設置され、隔壁は伝送路を通過させるための通過穴を有する。

【0007】

本発明の他の態様に係る信号送受信システムは、上記の信号増幅装置を無線信号受信器として備え、上述の信号増幅装置を無線信号送信器として備える信号送受信システムであって、無線信号受信器の入力部は、無線信号送信器の入力部に近くに位置し、無線信号受信器の出力部は、無線信号送信器の出力部に近くに位置するように無線信号受信器と、無線信号送信器が配置される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、入出力間の電磁波の伝搬を抑え、良好なアイソレーションを得ることが可能な信号増幅装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る信号増幅装置の外観を示す図である。

【図2】本実施形態に係る信号増幅装置の構成について説明するための図である。

【図3】本実施形態に係る信号増幅装置の基板について説明するための図である。

【図4A】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁の形状について説明するための図である。

【図4B】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁の形状について説明するための図である。

【図5A】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁の効果について説明するための図である。

【図5B】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁の効果について説明するための図である。

【図6】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁に設けられたトンネルについて説明するための図である。

【図7】本実施形態に係る信号増幅装置の隔壁に設けられたトンネルの形状について説明するための図である。

【図8A】本実施形態に係る信号増幅装置における伝送路パターンの反射特性について説明するための図である。

【図8B】本実施形態に係る信号増幅装置における伝送路パターンのアイソレーションについて説明するための図である。

【図9】本実施形態に係る信号増幅装置における伝送路パターンの反射について説明するための図である。

【図10】本実施形態に係る信号増幅装置におけるアイソレーションについて説明するための図である。

【図11】本実施形態に係る信号増幅装置を適用した信号送受信システムの構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本実施形態に係る信号増幅装置１０について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

【0011】

図１は、本実施形態に係る信号増幅装置１０の外観を示す図である。本実施形態に係る信号増幅装置１０は、入力した高周波信号を増幅して出力する。

【0012】

例えば、伝搬損失の大きい２８ＧＨｚ帯の無線信号を中継するリレーにおいては、非常に微弱な無線信号（－８０ｄＢｍ程度）を受信した場合に、再放射に十分な信号レベル（－２０ｄＢｍ以上）に増幅させる必要がある。そのため、高周波信号を増幅して出力する増幅回路（増幅装置）においては、合計利得が６０ｄＢ程度に達することが求められる。

【0013】

一方で、一般的な増幅器（アンプＩＣ）の利得は、１アンプあたり２０ｄＢ程度に限られる場合があり、これらの増幅器を直列に３段接続（連続構成）とすることで、合計利得が６０ｄＢ程度を達することができる。本実施形態における信号増幅装置１０は、複数の増幅器１１０（図３参照）を備え、入力した高周波信号を増幅して出力する。

【0014】

本実施形態に係る信号増幅装置１０は、基板１００（図２参照）を有し、基板１００に設けられた複数の増幅器１１０を備え、入力信号を増幅して出力する中継器（リレー）である。

【0015】

図１に示すように信号増幅装置１０は、金属ケース２００によって覆われる形で構成される。本実施形態において金属ケース２００は、電波を遮断する金属で形成され、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０を有し、信号増幅装置１０に設けられた基板１００に対して覆う形で形成される。なお、本実施形態において、金属ケース２００に適用される金属の種類は、電波を遮断することが可能な金属であれば、本実施形態の構成を限定するものではない。

【0016】

また、本明細書においては、図１に示すように、信号増幅装置１０の長手方向をＹ軸方向とし、短手方向をＸ軸方向として定める。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で形成される平面（ＸＹ平面）と垂直となる方向をＺ軸方向として定める。すなわち、図１に示す例においては、図面の上下方向をＺ軸方向として定める。

【0017】

図２は、本実施形態に係る信号増幅装置１０の構成について説明するための図である。なお、図２は、図１における信号増幅装置１０の外観を示す図から、説明のために金属ケース２００の上面部２０１の図示を省略した模式図である。

【0018】

図２に示すように、信号増幅装置１０は、ＸＹ平面に示す基板１００の周囲の４辺に位置する複数の側面部２１０と、入力部１０１、各増幅器１１０、及び出力部１０２を仕切る複数の隔壁２２０と、を備える。また、隔壁２２０は、基板１００、上面部２０１、及び側面部２１０に接する形で、ＧＮＤと導通しながら隙間なく形成される。このように、隔壁２２０が、基板１００のＧＮＤと導通するように形成されることで、基板１００の誘電体層と金属ケース２００との間で、例えば、０．１ｍｍ厚程度の薄い誘電体層が形成されるのを防ぐことが可能となる。

【0019】

本実施形態において複数の隔壁２２０は、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、及び第４隔壁２２０ｄから構成される。また、複数の隔壁２２０は、伝送路１２０を通過させるためのトンネルＴＬ（通過穴）を有する（図６参照）。この隔壁２２０に設けられるトンネルＴＬの詳細については後述する。

【0020】

本実施形態において、入力部１０１が設けられた領域と、第１増幅器１１０ａが設けられた領域とを仕切る隔壁２２０を第１隔壁２２０ａとする。また、第１増幅器１１０ａが設けられた領域と、第２増幅器１１０ｂが設けられた領域とを仕切る隔壁２２０を第２隔壁２２０ｂとする。また、第２増幅器１１０ｂが設けられた領域と、第３増幅器１１０ｃが設けられた領域とを仕切る隔壁２２０を第３隔壁２２０ｃとする。さらに、第３増幅器１１０ｃが設けられた領域と、出力部１０２が設けられた領域とを仕切る隔壁２２０を第４隔壁２２０ｄとする。

【0021】

また、本実施形態において、第１増幅器１１０ａが設置され、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される空間を第１空間と称する。また、第２増幅器１１０ｂが設置され、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される空間を第２空間と称する。さらに、第３増幅器１１０ｃが設置され、第３隔壁２２０ｃ、第４隔壁２２０ｄ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される空間を第３空間と称する。

【0022】

なお、本実施形態において、第１空間、第２空間、及び第３空間における基板１００と、上面部２０１とのＺ軸方向の距離は４ｍｍである。また、第１空間、第２空間、及び第３空間において、Ｘ軸方向における側面部２１０の内面間の距離は２５ｍｍである。また、第１空間、第２空間、及び第３空間において、隔壁２２０間の距離は、１５～２０ｍｍであり、第１空間、第２空間、及び第３空間の空間においてそれぞれ異なるものとする。

【0023】

すなわち、本実施形態において、第１空間、第２空間、及び第３空間は、それぞれ空間の容積が異なる。これにより、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、電波の共振ピークが同一周波数集中することを防ぐことが可能となる。

【0024】

以降、第１隔壁２２０ａ～第４隔壁２２０ｄのそれぞれを区別して説明する必要がない場合は、単に「隔壁２２０」と表記する。さらに、第１増幅器１１０ａ～第３増幅器１１０ｃのそれぞれを区別して説明する必要がない場合は、単に「増幅器１１０」と表記する。

【0025】

図３は、本実施形態に係る信号増幅装置１０の基板１００について説明するための図である。なお、図３は、基板１００について説明するために、図２の側面部２１０、及び隔壁２２０の図示を省略した図である。図３に示すように、本実施形態に係る信号増幅装置１０は、第１増幅器１１０ａ、第２増幅器１１０ｂ、及び第３増幅器１１０ｃを含み、第１増幅器１１０ａ、第２増幅器１１０ｂ、及び第３増幅器１１０ｃが基板上に直列に接続された形で構成される。

【0026】

また、基板１００には、回路部品１５０やＧＮＤスルーホールが設けられる。回路部品１５０は、例えば、伝送路１２０の途中に設けられるフィルタや、増幅器１１０の周辺に設けられる電源フィルタ等である。ＧＮＤスルーホールは、本実施形態において側面部２１０や隔壁２２０と、基板１００の表面とが接する場所に設けられる。ＧＮＤスルーホールの設置位置は、金属で形成される金属ケース２００の端部やエッジなどの細かい部分と、基板１００のＧＮＤ面との間に薄い誘電体層が挟まることを避けるために、側面部２１０や隔壁２２０と、基板１００の表面とが接する場所に設けられる。これにより、例えば、金属で形成される金属ケース２００の端部やエッジなどの細かい部分と、基板１００のＧＮＤ面との間に薄い誘電体層が挟まったところに電界が集中してしまい、周辺のアイソレーションが劣化するのを防ぐことが可能となる。

【0027】

入力部１０１と第１増幅器１１０ａは、第１伝送路１２０ａを介して接続されている。また、第１増幅器１１０ａと第２増幅器１１０ｂは、第２伝送路１２０ｂを介して接続されている。また、第２増幅器１１０ｂと第３増幅器１１０ｃは、第３伝送路１２０ｃを介して接続されている。さらに、第３増幅器１１０ｃと出力部１０２は、第４伝送路１２０ｄを介して接続されている。以降、第１伝送路１２０ａ～第４伝送路１２０ｄのそれぞれを区別して説明する必要がない場合は、単に「伝送路１２０」と表記する。

【0028】

図４Ａは、本実施形態に係る信号増幅装置１０の隔壁２２０の形状について説明するための図である。本実施形態に係る隔壁２２０は、図４Ａに示すように、ＸＹ平面において、一部が斜めの形状になっている。すなわち、図４Ａに示す第２隔壁２２０ｂの一部がＹ軸方向にずれて構成される。図４Ｂは、比較例として、本実施形態に係る信号増幅装置１０の隔壁２２０の形状について説明するための図であって、第２隔壁２２０ｂが斜め方向の部分を有さず、Ｘ軸方向に一直線となる場合の例を示す。

【0029】

図５Ａは、本実施形態に係る信号増幅装置１０の隔壁２２０の効果について説明するための図である。また、図５Ｂは、図４Ｂに示す比較例の場合の特性について説明するための図である。図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂに示すそれぞれの隔壁２２０を適用した場合のアイソレーションを示す図である。図５Ａに示すように、隔壁２２０が一直線で構成された場合のアイソレーションを示す図５Ｂの波形に比べて、隔壁２２０に斜め部分を有する場合のアイソレーションを示す図５Ａの波形がアイソレーションの効果が高いことが示されている。

【0030】

これは、隔壁２２０の一部を斜めに形成することで、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、さらに共振ピークが同一周波数に集中するのを分散させることが可能となる。よって、図４Ａに示すような斜めの形状部分を備える第２隔壁２２０ｂを用いることで、最大ピークレベルを下げ、必要なアイソレーションを達成することが可能となる。

【0031】

図６は、本実施形態に係る信号増幅装置１０の隔壁２２０に設けられたトンネルＴＬについて説明するための図である。なお、トンネルＴＬは、通過穴に相当する。本実施形態においては、このトンネルＴＬを介して、各伝送路１２０が設けられている。すなわち、隔壁２２０は、伝送路１２０を通過させるためのトンネルＴＬ（通過穴）を有する。

【0032】

図７は、本実施形態に係る信号増幅装置１０の隔壁２２０に設けられたトンネルＴＬの形状について説明するための図である。条件Ａ～条件Ｃは、高さ１０ｍｍの隔壁２２０を備える場合の条件を示し、条件Ｄでは、隔壁２２０を備えない場合の条件を示している。なお、高さは、Ｚ軸方向の長さに相当する。

【0033】

条件Ａ～条件Ｃで設けられた隔壁２２０の厚さは、０．５ｍｍである。また、条件Ａ～条件Ｃで設けられたトンネルＴＬの長さは、隔壁２２０の厚さと同様に０．５ｍｍである。また、トンネルＴＬを通過する伝送路１２０のパターン幅は０．２ｍｍとする。

【0034】

条件ＡにおけるトンネルＴＬの直径は、１ｍｍである。また、条件ＢにおけるトンネルＴＬの直径は、０．５３ｍｍである。また、条件ＣにおけるトンネルＴＬの直径は、１．５ｍｍである。なお、本実施形態において、トンネルＴＬの直径は、半円形状のトンネルＴＬを円形とした場合の直径の長さであり、例えば、図６に示す例においては、トンネルＴＬが位置する基板１００のＸ軸方向の長さに相当する。

【0035】

図８Ａ～図８Ｂは、図７に示す複数の条件Ａ～Ｄに基づいて、特性を調べた結果を示すグラフである。

【0036】

図８Ａは、本実施形態に係る信号増幅装置１０における伝送路パターンの反射特性について説明するための図である。例えば、トンネルＴＬの直径を０．５３ｍｍまで小さくした条件Ｂの場合には、図８Ａに示すように、反射の山の節（谷）の位置が、他の条件と比べて変わり、反射も２８ＧＨｚ付近では、グラフにおいて値が下がらない。これは、条件Ｂの場合において、トンネルＴＬの直径が狭いため、伝送路１２０の設計値に影響を与え、伝送特性が悪くなるためである。

【0037】

図８Ｂは、本実施形態に係る信号増幅装置１０における伝送路パターンのアイソレーションについて説明するための図である。図８Ｂに示すように、トンネルＴＬの直径を１．５ｍｍと大きくした条件Ｃの場合には、例えば、１５ＧＨｚの帯域でピークが目立ち、アイソレーションにおいて、よくない結果となることがわかる。

【0038】

本実施形態においては、通過穴の直径は、高周波信号の波長の１０分の１の長さであるとする。すなわち、図８Ａ～図８Ｂに示すように、２８ＧＨｚ帯の無線信号の場合、通過穴の直径は、当該無線信号の波長である約１０ｍｍの１０分の１の長さである１ｍｍが適切であることが示される。これにより、信号増幅装置１０は、より良好なアイソレーションを得ることが可能となる。なお、通過穴（トンネルＴＬ）の直径は、１ｍｍに限定されるものではなく、対応する無線信号の周波数に応じたものであってもよい。

【0039】

図９は、本実施形態に係る信号増幅装置１０における伝送路パターンのアイソレーションについて説明するための図である。図９に示す図においては、各増幅器１１０の増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込んでいる経路（１）～（６）を模式的に示したものである。

【0040】

経路（１）は、第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）の出力及び出力部１０２の入力から第１増幅器１１０ａ（アンプ１）への信号の回り込みを示す。経路（２）は、第２増幅器１１０ｂ（アンプ２）の出力及び第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）の入力から第１増幅器１１０ａ（アンプ１）への信号の回り込みを示す。経路（３）は、第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）の出力及び出力部１０２の入力から第２増幅器１１０ｂ（アンプ２）への信号の回り込みを示す。経路（４）は、第１増幅器１１０ａ（アンプ１）の出力及び第２増幅器１１０ｂ（アンプ２）の入力から第１増幅器１１０ａ（アンプ１）への信号の回り込みを示す。経路（５）は、第２増幅器１１０ｂ（アンプ２）の出力及び第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）の入力から第２増幅器１１０ｂ（アンプ２）への信号の回り込みを示す。経路（６）は、第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）の出力及び出力部１０２の入力から第３増幅器１１０ｃ（アンプ３）への信号の回り込みを示す。

【0041】

図１０は、本実施形態に係る信号増幅装置１０におけるアイソレーションについて説明するための図である。図１０に示す上段のグラフは、図９に示す経路（５）におけるアイソレーションを示す。また、図１０に示す中段のグラフは、図９に示す経路（６）におけるアイソレーションを示す。さらに図１０に示す下段のグラフは、図９に示す経路（３）におけるアイソレーションを示す。

【0042】

図１０に示すように、０～３０ＧＨｚの範囲においては、各グラフのピーク位置が異なる。これにより、各ピークは強まることなく、減衰又は相殺され、適切なアイソレーションを維持することが可能となる。例えば、２８ＧＨｚ帯の無線信号を増幅させる場合には、本実施形態に係る信号増幅装置１０は、適切なアイソレーションを維持しつつ、信号の増幅を実現することが可能となる。

【0043】

上述の通り、本実施形態に係る信号増幅装置１０は、入力した高周波信号を増幅して出力する信号増幅装置１０である。信号増幅装置１０は、基板１００と、基板１００に設けられ、伝送路１２０を介して直列に接続された複数の増幅器１１０と、を備える。また、信号増幅装置１０は、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０を有し、基板１００を覆う金属ケース２００と、基板１００、上面部２０１、及び側面部２１０に接する複数の隔壁２２０と、を備える。複数の増幅器１１０は、基板１００上に形成された領域であって、隔壁２２０によって仕切られた領域に、それぞれ設置され、隔壁２２０は伝送路１２０を通過させるための通過穴を有する。

【0044】

これにより、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、電波の共振ピークが同一周波数集中することを防ぐことが可能となる。すなわち、信号増幅装置１０は、入出力間の電磁波の伝搬を抑え、良好なアイソレーションを得ることが可能な信号増幅装置１０を提供することができる。

【0045】

また、信号増幅装置１０の複数の増幅器１１０は、それぞれの利得が２０ｄＢである、第１増幅器１１０ａ、第２増幅器１１０ｂ、及び第３増幅器１１０ｃによって構成される。これにより、信号増幅装置１０は、例えば、伝搬損失の大きい２８ＧＨｚ帯の無線信号を中継するリレーにおいて、利得が２０ｄＢの増幅器１１０を直列に３段接続することで、合計利得を６０ｄＢ程度に達することが可能となる。

【0046】

また、信号増幅装置１０の複数の隔壁２２０は、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、及び第４隔壁２２０ｄにより構成される。また、信号増幅装置１０は、第１増幅器１１０ａが設置され、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第１空間を備える。また、信号増幅装置１０は、第２増幅器１１０ｂが設置され、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第２空間を備える。また、信号増幅装置１０は、第３増幅器１１０ｃが設置され、第３隔壁２２０ｃ、第４隔壁２２０ｄ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第３空間を備える。さらに、第１空間、第２空間、及び第３空間はそれぞれ空間の容積が異なる。

【0047】

これにより、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、さらに共振ピークが同一周波数に集中するのを分散させることが可能となる。よって、信号増幅装置１０は、アイソレーションの最大ピークレベルを下げ、必要なアイソレーションを達成することが可能となる。

【0048】

また、信号増幅装置１０の複数の隔壁２２０は、基板１００のＧＮＤと導通するように形成されてもよい。これにより、信号増幅装置１０は、基板１００の誘電体層と金属ケース２００との間で、例えば、０．１ｍｍ厚程度の薄い誘電体層が形成されるのを防ぐことが可能となる。すなわち、信号増幅装置１０は、金属で形成される金属ケース２００の端部やエッジなどの細かい部分と、基板１００のＧＮＤ面との間に薄い誘電体層が挟まった場所での電界の集中によるアイソレーションが劣化するのを防ぐことが可能となる。

【0049】

また、信号増幅装置１０の通過穴の直径は、高周波信号の波長の１０分の１の長さであってもよい。これにより、信号増幅装置１０は、より良好なアイソレーションを得ることが可能となる。

【0050】

（他の実施形態）
実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0051】

図１１は、本実施形態に係る信号増幅装置１０を２つ備えて形成される信号送受信システム２０の構成を示す図である。信号送受信システム２０において、上述の信号増幅装置１０の一方は微弱信号を受信し、増幅した信号を出力する無線信号受信器として機能する。また、信号送受信システム２０において、上述の信号増幅装置１０の他方は入力した信号を増幅し、増幅した信号を送信する無線信号送信器として機能する。また、信号送受信システム２０において、一方の信号増幅装置１０の入力部１０１は、他方の信号増幅装置１０の入力部１０１に近く、一方の信号増幅装置１０の出力部１０２は、他方の信号増幅装置１０の出力部１０２に近くなるように、配置される。これにより、信号送受信システム２０は、無線信号送信器で送信する増幅された信号が、微弱信号を受信する無線信号受信器に回り込むのを抑制することが可能となる。

【0052】

また、上述の実施形態において、信号増幅装置１０は、複数の増幅器１１０として、３つの増幅器１１０を備えるが、この構成は本実施形態の構成を限定するものではない。例えば、利得が３０ｄＢ以上の増幅器１１０を２段接続する構成を適用してもよい。あるいは、利得が２０ｄＢ以下の増幅器１１０を４段接続する構成を適用してもよい。これにより、信号増幅装置１０は、増幅器１１０の利得に基づいて、柔軟な構成を実現することが可能となる。

【0053】

また、上述の実施形態において、例えば、図４Ａに示すように、第２隔壁２２０ｂの一部を斜めに設ける例を示したが、この構成は本実施形態の構成を限定するものではない。信号増幅装置１０は、例えば、第２隔壁２２０ｂ以外の隔壁２２０の一部を斜めに設ける構成を適用してもよい。また、隔壁２２０の構造は、図４Ａに示す斜めに設定する構成に限定されず、隔壁２２０の斜めに設定する箇所を２か所より多い、又は少なくしてもよい。あるいは、隔壁２２０の形態を曲線で構成してもよい。これにより、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、さらに共振ピークが同一周波数に集中するのを分散させることが可能となる。

【0054】

以下に、信号増幅装置１０の特徴について記載する。

【0055】

第１の態様に係る信号増幅装置１０は、入力した高周波信号を増幅して出力する信号増幅装置１０である。信号増幅装置１０は、基板１００と、基板１００に設けられ、伝送路１２０を介して直列に接続された複数の増幅器１１０と、を備える。また、信号増幅装置１０は、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０を有し、基板１００を覆う金属ケース２００と、基板１００、上面部２０１、及び側面部２１０に接する複数の隔壁２２０と、を備える。複数の増幅器１１０は、基板１００上に形成された領域であって、隔壁２２０によって仕切られた領域に、それぞれ設置され、隔壁２２０は伝送路１２０を通過させるための通過穴を有する。

【0056】

上記構成によれば、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、電波の共振ピークが同一周波数集中することを防ぐことが可能となる。すなわち、信号増幅装置１０は、入出力間の電磁波の伝搬を抑え、良好なアイソレーションを得ることが可能な信号増幅装置１０を提供することができる。

【0057】

第２の態様に係る信号増幅装置１０の複数の増幅器１１０は、それぞれの利得が２０ｄＢである、第１増幅器１１０ａ、第２増幅器１１０ｂ、及び第３増幅器１１０ｃによって構成されてもよい。

【0058】

上記構成によれば、信号増幅装置１０は、例えば、伝搬損失の大きい２８ＧＨｚ帯の無線信号を中継するリレーにおいて、利得が２０ｄＢの増幅器１１０を直列に３段接続することで、合計利得を６０ｄＢ程度に達することが可能となる。

【0059】

第３の態様に係る信号増幅装置１０の複数の隔壁２２０は、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、及び第４隔壁２２０ｄにより構成されてもよい。また、信号増幅装置１０は、第１増幅器１１０ａが設置され、第１隔壁２２０ａ、第２隔壁２２０ｂ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第１空間を備えてもよい。また、信号増幅装置１０は、第２増幅器１１０ｂが設置され、第２隔壁２２０ｂ、第３隔壁２２０ｃ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第２空間を備えてもよい。また、信号増幅装置１０は、第３増幅器１１０ｃが設置され、第３隔壁２２０ｃ、第４隔壁２２０ｄ、上面部２０１、底面部２０２、及び複数の側面部２１０で形成される第３空間を備えてもよい。さらに、第１空間、第２空間、及び第３空間はそれぞれ空間の容積が異なってもよい。

【0060】

上記構成によれば、信号増幅装置１０は、増幅後の大きな信号の一部が各増幅器１１０の入力部１０１へ回り込み、繰り返し増幅される現象（発振）を防ぎ、さらに共振ピークが同一周波数に集中するのを分散させることが可能となる。よって、信号増幅装置１０は、反射信号の最大ピークレベルを下げ、必要なアイソレーションを達成することが可能となる。

【0061】

第４の態様に係る信号増幅装置１０の複数の隔壁２２０は、基板１００のＧＮＤと導通するように形成されてもよい。

【0062】

上記構成によれば、信号増幅装置１０は、基板１００の誘電体層と金属ケース２００との間で、例えば、０．１ｍｍ厚程度の薄い誘電体層が形成されるのを防ぐことが可能となる。すなわち、信号増幅装置１０は、金属で形成される金属ケース２００の端部やエッジなどの細かい部分と、基板１００のＧＮＤ面との間に薄い誘電体層が挟まった場所での電界の集中によるアイソレーションが劣化するのを防ぐことが可能となる。

【0063】

第５の態様に係る信号増幅装置１０の通過穴の直径は、高周波信号の波長の１０分の１の長さであってもよい。

【0064】

上記構成によれば、信号増幅装置１０は、より良好なアイソレーションを得ることが可能となる。

【0065】

第６の態様に係る信号送受信システム２０は、上記の信号増幅装置１０を無線信号受信器として備え、上記の信号増幅装置１０を無線信号送信器として備える信号送受信システム２０である。信号送受信システム２０は、無線信号受信器の入力部１０１が、無線信号送信器の入力部１０１に近くに位置し、無線信号受信器の出力部１０２が、無線信号送信器の出力部１０２に近くに位置するように無線信号受信器と、無線信号送信器が配置される。

【0066】

上記構成によれば、信号送受信システム２０は、無線信号送信器で送信する増幅された信号が、微弱信号を受信する無線信号受信器に回り込むのを抑制することが可能となる。

【符号の説明】

【0067】

１０ 信号増幅装置
２０ 信号送受信システム
１００ 基板
１０１ 入力部
１０２ 出力部
１１０ 増幅器
１１０ａ 第１増幅器
１１０ｂ 第２増幅器
１１０ｃ 第３増幅器
１２０ 伝送路
１２０ａ 第１伝送路
１２０ｂ 第２伝送路
１２０ｃ 第３伝送路
１５０ 回路部品
１６０ ＧＮＤスルーホール
２００ 金属ケース
２０１ 上面部
２０２ 底面部
２１０ 側面部
２２０ 隔壁
２２０ａ 第１隔壁
２２０ｂ 第２隔壁
２２０ｃ 第３隔壁
２２０ｄ 第４隔壁
ＴＬ トンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】