專利名稱：功率放大設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
功率放大設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及功率放大技術(shù)，特別是涉及高頻大功率的功率放大設(shè)備，如 162. 5MHz、20kW的功率放大設(shè)備等。
背景技術(shù)：
[0002]功率放大器是將輸入信號(hào)的電壓或者功率進(jìn)行放大的裝置。功率放大器的應(yīng)用范圍非常廣泛，如通訊、廣播、雷達(dá)、電視以及自動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域中都需要使用功率放大器。[0003]在加速器以及激光源等多種技術(shù)領(lǐng)域中，通常會(huì)使用到高頻大功率的功率放大器，如162. 5MHz 20Kw的功率放大器。然而，由于目前的固態(tài)的功率放大器具有輸出功率較低等特點(diǎn)，所以在加速器以及激光源等技術(shù)領(lǐng)域中通常使用電子管或者速調(diào)管等管型的功率放大器，而固態(tài)的功率放大器通常僅作為功率放大器的前級(jí)使用。[0004]發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過(guò)程中發(fā)現(xiàn)目前實(shí)際應(yīng)用中存在利用固態(tài)的功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大設(shè)備的需求；為滿足該需求需要基于固態(tài)的功率放大器進(jìn)行特定的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)基于固態(tài)的功率放大器的高頻大功率的功率放大設(shè)備，從而使固態(tài)的功率放大器可以很好的應(yīng)用于加速器以及激光源等技術(shù)領(lǐng)域中。[0005]有鑒于上述現(xiàn)有的利用固態(tài)的功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大設(shè)備的需求，發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用， 積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型的功率放大設(shè)備，能夠滿足利用固態(tài)的功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大設(shè)備的需求，使其更具實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本實(shí)用新型。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于，滿足現(xiàn)有的利用固態(tài)的功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大設(shè)備的需求，提供一種新型的功率放大設(shè)備，以利用固態(tài)的功率放大器實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大設(shè)備(如162. 5MHz、20kW的功率放大設(shè)備等)，從而使固態(tài)的功率放大器可以很好的應(yīng)用于加速器以及激光源等技術(shù)領(lǐng)域中。[0007]本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題可采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0008]依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種功率放大設(shè)備，包括機(jī)柜、調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、 前級(jí)功率分配器、四個(gè)后級(jí)功率分配器、四個(gè)水冷功率放大裝置、四個(gè)前級(jí)功率合成器、兩個(gè)中級(jí)功率合成器、一個(gè)后級(jí)功率合成器、七個(gè)定向耦合器、控制單元、工控單元和配電裝置，所述調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、功率分配器、水冷功率放大裝置、功率合成器、定向耦合器、控制單元、工控單元以及配電裝置容置于所述機(jī)柜中；每個(gè)所述水冷功率放大裝置均包括水冷盤、中級(jí)功率放大器、十個(gè)末級(jí)功率放大器和i^一個(gè)電源模塊，且中級(jí)功率放大器、 末級(jí)功率放大器和電源模塊均設(shè)置于水冷盤上；調(diào)制器的輸出端與前級(jí)功率放大器的輸入端連接；前級(jí)功率分配器的輸入端與前級(jí)功率放大器的輸出端連接，且前級(jí)功率分配器的輸出端與四個(gè)中級(jí)功率放大器的輸入端分別連接；水冷功率放大裝置中的中級(jí)功率放大器的輸出端與后級(jí)功率分配器的輸入端連接，后級(jí)功率分配器的輸出端與對(duì)應(yīng)的水冷功率放 大裝置中的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸入端分別連接，水冷功率放大裝置的十個(gè)末級(jí)功率放 大器的輸出端與前級(jí)功率合成器的輸入端連接；四個(gè)前級(jí)功率合成器被均分成兩組，且每 組中的兩個(gè)前級(jí)功率合成器的輸出端與一個(gè)中級(jí)功率合成器的輸入端連接，兩個(gè)中級(jí)功率 合成器的輸出端與后級(jí)功率合成器的輸入端連接；定向I禹合器的輸入端與功率合成器的輸 出端連接，七個(gè)定向耦合器的輸入端與七個(gè)功率合成器的輸出端連接，且定向耦合器的正 向和反向耦合端與控制單元的輸入端連接，控制單元的輸出端與工控單元連接；配電裝置 與調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、控制單元和工控單元分別連接。[0009]本實(shí)用新型的目的以及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí) 現(xiàn)。[0010]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述四個(gè)水冷功率放大裝置被均分成兩組，且 兩組水冷功率放大裝置分別固定設(shè)置于機(jī)柜的左右兩側(cè)壁上，且所述調(diào)制器、前級(jí)功率放 大器、控制單元、工控單元和配電裝置固定設(shè)置于機(jī)柜的前側(cè)壁上。[0011]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、控制單元、工控單元 和配電裝置凸出于機(jī)柜的前側(cè)壁的厚度不超過(guò)210mm，且所述水冷盤為長(zhǎng)方體。[0012]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中配電裝置、前級(jí)功率放大器、調(diào)制器、控制單元 和工控單元按照由下至上順序固定設(shè)置于機(jī)柜的前側(cè)壁上。[0013]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中水冷功率放大裝置還包括設(shè)置于水冷盤上的 一個(gè)備用的功率放大器以及與該備用的功率放大器連接的電源模塊。[0014]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述末級(jí)功率放大器中設(shè)置有環(huán)行器，所述 中級(jí)功率放大器和末級(jí)功率放大器均為型號(hào)為162.5MHz 650W的功率放大器或者型號(hào)為 162. 5MHz 700W的功率放大器。[0015]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述水冷功率放大裝置中的電源模塊具有 RS485接口 ；所述功率放大設(shè)備還包括信號(hào)轉(zhuǎn)接板，且所述電源模塊通過(guò)RS485接口和信 號(hào)轉(zhuǎn)接板與工控單元連接。[0016]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述水冷功率放大裝置中的末級(jí)功率放大器 與前級(jí)功率合成器之間、所述前級(jí)功率合成器與中級(jí)功率合成器之間、以及中級(jí)功率合成 器與后級(jí)功率合成器之間采用同軸連接方式連接。[0017]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述末級(jí)功率放大器通過(guò)型號(hào)為L(zhǎng)MR-600-UF 的電纜線與前級(jí)功率合成器連接，所述前級(jí)功率合成器通過(guò)直徑為41. 3mm的饋管與中級(jí) 功率合成器連接，所述中級(jí)功率合成器通過(guò)直徑為79. 4mm的饋管與后級(jí)功率合成器連接， 所述后級(jí)功率合成器與直徑為106_的饋管連接。[0018]較佳的，前述的功率放大設(shè)備，其中所述功率放大設(shè)備還包括水冷系統(tǒng)，所述水 冷系統(tǒng)中的檢測(cè)元件與所述工控單元連接，向所述工控單元傳輸檢測(cè)信號(hào)。[0019]借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果 本實(shí)用新型通過(guò)利用前級(jí)功率放大器、前級(jí)功率分配器、水冷功率放大裝置、前級(jí)功率合成 器、中級(jí)功率合成器以及后級(jí)功率合成器等元件構(gòu)成了兩級(jí)功率推動(dòng)以及三級(jí)功率合成的 結(jié)構(gòu)，使輸出功率較低的固態(tài)的功率放大器可以實(shí)現(xiàn)高頻大功率輸出；通過(guò)設(shè)置水冷功率 放大裝置解決了數(shù)量眾多的功率放大器的散熱問(wèn)題；通過(guò)在器件間采用同軸連接方式進(jìn)行連接，使反射功率可以被數(shù)量眾多的功率放大器均勻吸收，滿足了高頻大功率的功率放大 設(shè)備對(duì)反射功率能力的要求；本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備可以通過(guò)一個(gè)機(jī)柜實(shí)現(xiàn)，整機(jī)體 積小；另外，由于前級(jí)功率分配器即推動(dòng)級(jí)功放的功率小，對(duì)溫度敏感度小，因此，整機(jī)輸出 功率穩(wěn)定；還有，由于固態(tài)的功率放大器沒有高電壓，使本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備安全可 靠,且維修方便；從而本實(shí)用新型可以利用固態(tài)的功率放大器實(shí)現(xiàn)高頻大功率的功率放大 設(shè)備(如162. 5MHz、20kW的功率放大設(shè)備等),使固態(tài)的功率放大器可以很好的應(yīng)用于加速 器以及激光源等技術(shù)領(lǐng)域中，非常適于實(shí)用。[0020]綜上所述，本實(shí)用新型在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極技術(shù)效果，成為 一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。[0021]上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技 術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特 征以及優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


[0022]圖1為本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備的示意圖；[0023]圖2為本實(shí)用新型的162. 5MHz、20kW的功率放大設(shè)備的原理圖；[0024]圖3為圖2中的6kW功放的實(shí)現(xiàn)原理圖。
具體實(shí)施方式
[0025]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的功率放大設(shè)備其具體實(shí)施方式
、結(jié) 構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。[0026]本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備如附圖1所示。[0027]圖1中示出的功率放大設(shè)備主要包括機(jī)柜(圖1中未示出)、調(diào)制器1、前級(jí)功率放 大器2、前級(jí)功率分配器3、四個(gè)后級(jí)功率分配器4、四個(gè)水冷功率放大裝置5、四個(gè)前級(jí)功率 合成器6、兩個(gè)中級(jí)功率合成器7、一個(gè)后級(jí)功率合成器8、七個(gè)定向耦合器9、控制單元10、 工控單元11和配電裝置(圖1中未示出)。[0028]機(jī)柜主要用于功率放大設(shè)備中的其他部件，如調(diào)制器1、前級(jí)功率放大器2、前級(jí) 功率分配器3、后級(jí)功率分配器4、水冷功率放大裝置5、前級(jí)功率合成器5、中級(jí)功率合成器 7、后級(jí)功率合成器8、定向耦合器9、控制單元10、工控單元11 (也可以稱為上位機(jī))以及配 電裝置等等。也就是說(shuō)，本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備的外觀表現(xiàn)為一個(gè)機(jī)柜，一個(gè)功放柜。[0029]調(diào)制器I的輸出端與前級(jí)功率放大器2 (可以簡(jiǎn)稱為前級(jí)功放)的輸入端連接，即 調(diào)制器I的輸出進(jìn)前級(jí)功放。信號(hào)從調(diào)制器I輸入，在調(diào)制器I中進(jìn)行調(diào)制處理，調(diào)制處理 后的信號(hào)輸入前級(jí)功率放大器2。[0030]調(diào)制器I的輸入信號(hào)有兩路，一路為本功率放大設(shè)備所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，另一路 為外部輸入的控制信號(hào)。這兩路輸入信號(hào)可以通過(guò)切換的方式使其中一路信號(hào)被調(diào)制器I 進(jìn)行調(diào)制處理，且調(diào)制處理后的信號(hào)輸出給前級(jí)功率放大器2。[0031 ] 調(diào)制器I還與工控單元11連接，從而工控單元11可以對(duì)調(diào)制器I的配置參數(shù)進(jìn)行 設(shè)置，如工控單元11可以對(duì)調(diào)制器I的輸出頻率、幅度、占空比以及增益等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。[0032]前級(jí)功率放大器2 (也可以稱為初級(jí)功率放大器)的輸入端與調(diào)制器I的輸出端 連接，前級(jí)功率放大器2的輸出端與前級(jí)功率分配器3的輸入端連接。[0033]前級(jí)功率放大器2主要用于對(duì)調(diào)制器I輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理。該前級(jí)功率放 大器2為固態(tài)的功率放大器，如型號(hào)為162. 5MHz 650W的功率放大器或者型號(hào)為162. 5MHz 700W的功率放大器，且該前級(jí)功率放大器2可以為現(xiàn)有的功放盒的形式。[0034]前級(jí)功率分配器3 (也可以稱為初級(jí)功率分配器)的輸入端與前級(jí)功率放大器2的 輸出端連接，且前級(jí)功率分配器3的輸出端與四個(gè)水冷功率放大裝置5中的中級(jí)功率放大 器的輸入端分別連接，即該前級(jí)功率分配器3可以稱為一分四的功率分配器。[0035]前級(jí)功率分配器3主要用于將前級(jí)功率放大器2的輸出信號(hào)能量分成四路能量 (如四路相等能量)，并將這四路能量分別提供給四個(gè)水冷功率放大裝置5中的中級(jí)功率放 大器。[0036]后級(jí)功率分配器4 (也可以稱為末級(jí)功率分配器)的輸入端與水冷功率放大裝置 5中的中級(jí)功率放大器的輸出端連接，且后級(jí)功率分配器4的輸出端與水冷功率放大裝置5 中的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸入端均連接，即該后級(jí)功率分配器4可以稱為一分十的功率 分配器。另外，一個(gè)后級(jí)功率分配器4對(duì)應(yīng)一個(gè)水冷功率放大裝置5，即一個(gè)后級(jí)功率分配 器4僅與一個(gè)水冷功率放大裝置5存在連接關(guān)系，且四個(gè)后級(jí)功率分配器4與四個(gè)水冷功 率放大裝置5之間的連接關(guān)系是一對(duì)一的連接關(guān)系。[0037]后級(jí)功率分配器4主要用于將水冷功率放大裝置5中的中級(jí)功率放大器的輸出信 號(hào)能量分成十路能量(如十路相等)，并將這十路能量分別提供給水冷功率放大裝置5中的 十個(gè)末級(jí)功率放大器。[0038]水冷功率放大裝置5主要包括水冷盤、中級(jí)功率放大器、十個(gè)末級(jí)功率放大器和 十一個(gè)電源模塊，且中級(jí)功率放大器、末級(jí)功率放大器和電源模塊均設(shè)置于水冷盤上。[0039]水冷盤主要用于對(duì)固定于其上的元件進(jìn)行散熱處理。水冷盤中盤繞有水冷管，以 吸收并通過(guò)水流帶走設(shè)置于水冷盤上的中級(jí)功率放大器、十個(gè)末級(jí)功率放大器和十一個(gè)電 源模塊所產(chǎn)生的熱量。[0040]水冷盤的形狀可以為長(zhǎng)方體(如具有導(dǎo)圓角的長(zhǎng)方體)，也可以為圓柱體等。優(yōu)選 的，該水冷盤的形狀為扁的長(zhǎng)方體。[0041]中級(jí)功率放大器的輸入端與前級(jí)功率分配器3的輸出端連接，中級(jí)功率放大器的 輸出端與后級(jí)功率分配器的輸入端連接。該中級(jí)功率放大器可以稱為水冷功率放大裝置5 中的前級(jí)功率放大器。[0042]中級(jí)功率放大器主要用于對(duì)前級(jí)功率分配器3輸出的一路信號(hào)進(jìn)行放大處理。該 中級(jí)功率放大器為固態(tài)的功率放大器，如型號(hào)為162.5MHz 650W的功率放大器或者型號(hào)為 162. 5MHz 700W的功率放大器，且該中級(jí)功率放大器的型號(hào)可以與末級(jí)功率放大器的型號(hào) 相同，具體的可以采用現(xiàn)有的功放盒的形式。[0043]一個(gè)水冷盤上的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸入端與后級(jí)功率分配器4的輸出端均 連接，且一個(gè)水冷盤上的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸出端與前級(jí)功率合成器的輸入端均連接。[0044]末級(jí)功率放大器主要用于對(duì)后級(jí)功率分配器4輸出的一路信號(hào)進(jìn)行放大處理。該 末級(jí)功率放大器為固態(tài)的功率放大器，如型號(hào)為162.5MHz 650W的功率放大器或者型號(hào)為162. 5MHz 700W的功率放大器，且該末級(jí)功率放大器的型號(hào)可以與中級(jí)功率放大器的型號(hào) 相同，具體的可以采用現(xiàn)有的功放盒的形式。[0045]水冷盤上設(shè)置的中級(jí)功率放大器和每一個(gè)末級(jí)功率放大器都會(huì)與一個(gè)電源模塊 連接，即中級(jí)功率放大器和每一個(gè)末級(jí)功率放大器與電源模塊之間是一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[0046]本實(shí)用新型中的各電源模塊具有與工控單元進(jìn)行信息交互的接口，如RS485接 口。各電源模塊均通過(guò)其RS485接口與工控單元進(jìn)行信息交互，從而工控單元通過(guò)RS485 接口實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)各末級(jí)功率放大器的工作狀態(tài)參數(shù)，如電壓、電流以及溫度等等，且末級(jí)功 率放大器的工作狀態(tài)參數(shù)可以顯示在工控單元中。[0047]另外，水冷功率放大裝置5還可以包括一個(gè)備用的功率放大器以及與該備用的功 率放大器連接的電源模塊，即水冷盤上設(shè)置有十二個(gè)功率放大器和十二個(gè)電源模塊。該備 用的功率放大器可以對(duì)中級(jí)功率放大器進(jìn)行備份，也可以對(duì)十個(gè)末級(jí)功率放大器進(jìn)行備 份。在正常工作狀態(tài)下，備用的功率放大器的高頻輸入和輸出均不連接，而當(dāng)某個(gè)水冷盤 上的中級(jí)功率放大器或者末級(jí)功率放大器出現(xiàn)故障時(shí)，該水冷盤上的備用的功率放大器可 以通過(guò)切換代替故障的功率放大器，使水冷功率放大裝置繼續(xù)正常工作。[0048]該備用的功率放大器為固態(tài)的功率放大器，如型號(hào)為162. 5MHz 650W的功率放大 器或者型號(hào)為162. 5MHz 700W的功率放大器，且該備用的功率放大器的型號(hào)可以與末級(jí)功 率放大器的型號(hào)相同，具體的可以采用現(xiàn)有的功放盒的形式。[0049]本實(shí)用新型中的四個(gè)水冷功率放大裝置5被均分成兩組，且兩組水冷功率放大裝 置5分別固定設(shè)置于機(jī)柜的左右兩側(cè)壁上，即機(jī)柜的左側(cè)壁上設(shè)置有兩個(gè)水冷功率放大裝 置5,且機(jī)柜的右側(cè)壁上設(shè)置有兩個(gè)水冷功率放大裝置5。[0050]前級(jí)功率合成器6的輸入端與水冷功率放大裝置5中的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸 出端連接，且前級(jí)功率合成器6的輸出端與中級(jí)功率合成器7連接。一個(gè)前級(jí)功率合成器 6對(duì)應(yīng)一個(gè)水冷功率放大裝置5,即前級(jí)功率合成器6與水冷功率放大裝置5之間是一對(duì)一 的關(guān)系，前級(jí)功率合成器6與末級(jí)功率放大器之間是一對(duì)十的關(guān)系，從而前級(jí)功率合成器 6也可以稱為十合一功率合成器。[0051]前級(jí)功率合成器6與末級(jí)功率放大器之間可以采用同軸連接的方式進(jìn)行連接，如 前級(jí)功率合成器6與末級(jí)功率放大器之間可以通過(guò)型號(hào)為L(zhǎng)MR-600-UF的電纜線連接。[0052]前級(jí)功率合成器6主要用于將水冷盤上的十個(gè)末級(jí)功率放大器輸出的十路信號(hào) 能量合并為一路信號(hào)能量，并將該路信號(hào)能量傳遞給中級(jí)功率合成器7。本實(shí)用新型中的前 級(jí)功率合成器6可以不設(shè)置在水冷盤上。[0053]四個(gè)前級(jí)功率合成器6被均分成兩組，每組中的兩個(gè)前級(jí)功率合成器6的輸出端 與一個(gè)中級(jí)功率合成器7的輸入端連接，前級(jí)功率合成器6與中級(jí)功率合成器7之間是二 對(duì)一的關(guān)系，從而該中級(jí)功率合成器7也可以稱為二合一功率合成器。[0054]中級(jí)功率合成器7的輸入端與前級(jí)功率合成器6的輸出端連接，且中級(jí)功率合成 器7的輸出端與后級(jí)功率合成器8的輸入端連接。兩個(gè)中級(jí)功率合成器7對(duì)應(yīng)一個(gè)后級(jí)功 率合成器8，，從而該后級(jí)功率合成器8也可以稱為二合一功率合成器。[0055]中級(jí)功率合成器7與前級(jí)功率合成器6之間可以采用同軸連接的方式進(jìn)行連接， 如中級(jí)功率合成器7與前級(jí)功率合成器6之間可以通過(guò)直徑為41. 3mm的饋管連接。[0056]中級(jí)功率合成器7主要用于將一組中的兩個(gè)前級(jí)功率合成器6輸出的兩路信號(hào)能量合并為一路信號(hào)能量，并將該路信號(hào)能量傳遞給后級(jí)功率合成器8。[0057]后級(jí)功率合成器8的輸入端與兩個(gè)中級(jí)功率合成器7的輸出端分別連接，且在測(cè) 試等非正式使用的應(yīng)用環(huán)境下，后級(jí)功率合成器8的輸出端可以與假負(fù)載連接。[0058]后級(jí)功率合成器8與中級(jí)功率合成器7之間可以采用同軸連接的方式進(jìn)行連接， 如后級(jí)功率合成器8與中級(jí)功率合成器7之間可以通過(guò)直徑為79. 4mm的饋管連接。[0059]后級(jí)功率合成器8與外部負(fù)載(如假負(fù)載等)之間可以采用同軸連接的方式進(jìn)行連 接，如后級(jí)功率合成器8通過(guò)直徑為106_的饋管以及定向耦合器與假負(fù)載連接。[0060]后級(jí)功率合成器8主要用于將兩個(gè)中級(jí)功率合成器7輸出的兩路信號(hào)能量合并為 一路信號(hào)能量，并輸出該路信號(hào)能量。[0061]定向I禹合器9的輸入端與功率合成器的輸出端連接,且定向I禹合器的正向I禹合端 和反向I禹合端與控制單元10的輸入端連接，如定向I禹合器的正向I禹合端和反向I禹合端通 過(guò)檢波器與控制單元10的輸入端連接。七個(gè)定向耦合器9的輸入端與七個(gè)功率合成器(即 上述四個(gè)前級(jí)功率合成器6、兩個(gè)中級(jí)功率合成器7以及一個(gè)后級(jí)功率合成器8)的輸出端 連接，定向稱合器9與功率合成器之間是一對(duì)一的關(guān)系。[0062]定向耦合器9主要用于從功率合成器處提取出(耦合出)一小部分的信號(hào)能量，并 將該信號(hào)能量傳遞給控制單元10，以便于控制單元10對(duì)功率合成的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。[0063]控制單元10與各定向耦合器9連接，且控制單元10還與工控單元11連接?？刂?單元10與工控單元11之間可以進(jìn)行信息交互，如控制單元10根據(jù)定向耦合器9向工控單 元11傳輸功率合成的狀態(tài)信息，再如，工控單元11向控制單元10傳輸控制命令。[0064]工控單元11不但與控制單元10連接，還與外部控制設(shè)備連接，如與遠(yuǎn)程的控制設(shè) 備連接，或者與近端的控制設(shè)備連接等。工控單元11在接收到外部輸入的控制信息后，可 以根據(jù)該控制信息向控制單元10傳輸相應(yīng)的控制命令，如開機(jī)命令以及關(guān)機(jī)命令等等。[0065]配電裝置與調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、四個(gè)水冷功率放大裝置(如其中的電源模 塊)、控制單元和工控單元分別連接，從而為各部件提供電源供給。[0066]在水冷功率放大裝置5設(shè)置于機(jī)柜的左右兩側(cè)壁上的情況下，上述調(diào)制器1、前級(jí) 功率放大器2、控制單元10、工控單元11和配電裝置固定設(shè)置于機(jī)柜的前側(cè)壁上。為避免 機(jī)柜的尺寸過(guò)大，上述調(diào)制器1、前級(jí)功率放大器2、控制單元10、工控單元11和配電裝置凸 出于機(jī)柜的前側(cè)壁的厚度(即縱深方向)不超過(guò)210mm。一個(gè)具體的設(shè)置方式，配電裝置、前 級(jí)功率放大器2、調(diào)制器1、控制單元10和工控單元11可以按照從下至上的順序固定設(shè)置 于機(jī)柜的前側(cè)壁上。[0067]另外，需要特別說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的功率放大設(shè)備還可以包括水冷系統(tǒng)和面 板，該水冷系統(tǒng)可以包括入水部分、出水部分、流量傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器等。 該水冷系統(tǒng)中的出水溫度和入水溫度檢測(cè)元件可以和控制單元10進(jìn)行信息交互，控制單 元10可以獲取到水冷系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。水冷系統(tǒng)中的流量傳感器、壓力傳感器的數(shù)據(jù) 通過(guò)表頭變換通過(guò)RS485接口與工控單元11連接。上述面板主要起遮擋作用，如將機(jī)柜上 部未設(shè)置部件的空間用面板遮擋起來(lái)。[0068]由上述描述可知，本實(shí)用新型的前級(jí)功率放大器2的輸入與調(diào)制器I的輸出連接， 前級(jí)功率放大器2的輸出被前級(jí)功率分配器3分為四路，分別送給四個(gè)水冷盤上的中級(jí)功 率放大器，中級(jí)功率放大器的輸出被后級(jí)功率分配器4分為十路，即一分十，分配給十個(gè)末級(jí)功率放大器，十個(gè)末級(jí)功放的輸出給十合一功率合成器(即前級(jí)功率合成器6)合成為一 路，兩個(gè)十合一功率合成器的輸出再通過(guò)二合一功率合成器(即中級(jí)功率合成器7)合成為 一路，且兩個(gè)二合一功率合成器的輸出繼續(xù)通過(guò)二合一功率合成器(即后級(jí)功率合成器8) 合成為一路，并通過(guò)定向I禹合器給負(fù)載。其中，十合一功率合成器輸入為N型插頭,輸出為 1-5/8英寸饋管(即硬饋管)；兩個(gè)二合一功率合成器輸入為1-5/8英寸饋管(即硬饋管)，輸 出為3-1/8英寸饋管(即硬饋管);最后一級(jí)的二合一功率合成器輸入為3-1/8英寸饋管(即 硬饋管)，輸出為4-1/2英寸饋管(即硬饋管)。一分十的功率分配器輸入為N型，且輸出為 SMA型。另外，本實(shí)用新型中的功率放大器的輸入為SMA型，輸出為N型。[0069]
以下結(jié)合附圖2和附圖3對(duì)162. 5MHz、20kW的功率放大設(shè)備的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行說(shuō) 明。[0070]在圖2和圖3中，信號(hào)從調(diào)制器輸入，在調(diào)制器中進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制器的輸出進(jìn)入前 級(jí)功放，且前級(jí)功放的輸出通過(guò)一個(gè)一分四功率分配器分成四路，分別傳輸給四個(gè)長(zhǎng)條形 的基于水冷卻的6kW功放；每個(gè)長(zhǎng)條形的基于水冷卻的6kW功放的水冷盤上設(shè)置有12只 650W功放，其中一只650W功放做為推動(dòng)級(jí)，一只650W功放做為備份功放(圖3中未示出)， 十只650W功放做為末級(jí)功放；十只650W功放的輸出接十合一功率合成器，從而合成6kW連 續(xù)波功率；四個(gè)6kW功放再通過(guò)兩兩合成的方式輸出20kW (24kff去除損耗后為20kW)連續(xù) 波功率。[0071]從圖2和圖3所示可知，本實(shí)用新型中的每個(gè)6kW功放均由兩級(jí)功放組成，即由一 只功放通過(guò)一分十功率分配器來(lái)推動(dòng)十只功放，十只功放在合成器中合成輸出6kW功率， 兩個(gè)6kW功放合成輸出12kW功率，兩個(gè)12kW輸出24kW的功率，除去輸出損耗后可以輸出 20kW連續(xù)波功率。[0072]本實(shí)用新型通過(guò)將配電裝置、前級(jí)功放、調(diào)制器、控制單元以及工控單元的凈深控 制在210mm以內(nèi)，從而最大限度的將空間留給四個(gè)長(zhǎng)條形的基于水冷的6kW功放。通過(guò)采 用同軸連接方式，不僅能實(shí)現(xiàn)功率合成，還能使功率均勻分配，本實(shí)用新型就是利用功率均 勻分配這一原理將負(fù)載開路，從而反射功率可以通過(guò)功率合成器分配給40只功放；通過(guò)在 650kW的功放中設(shè)置環(huán)行器，可以實(shí)現(xiàn)反射功率的吸收，通過(guò)利用水冷盤將熱量散發(fā)出去， 增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性。[0073]水冷系統(tǒng)采用DN40入口和出口，分4路分別為4只6kW功放實(shí)現(xiàn)冷水循環(huán)，回水 為4路。入水管的輸入端接有流量計(jì)，水冷系統(tǒng)中的流量傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò) 轉(zhuǎn)換表頭通過(guò)RS485接口上傳給工控單元。本實(shí)用新型在入水及出水處設(shè)有溫度傳感器 (如PtlOO溫度電阻)，溫度傳感器的采集數(shù)據(jù)通過(guò)變送器傳至控制單元，再通過(guò)控制單元傳 輸給工控單元，以在工控單元處顯示相應(yīng)的溫度信息，實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)。[0074]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的 限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉 本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作 出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬 于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種功率放大設(shè)備，其特征在于，包括機(jī)柜、調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、前級(jí)功率分配器、四個(gè)后級(jí)功率分配器、四個(gè)水冷功率放大裝置、四個(gè)前級(jí)功率合成器、兩個(gè)中級(jí)功率合成器、一個(gè)后級(jí)功率合成器、七個(gè)定向耦合器、控制單元、工控單元和配電裝置，且所述調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、功率分配器、水冷功率放大裝置、功率合成器、定向耦合器、控制單元、工控單元以及配電裝置容置于所述機(jī)柜中； 每個(gè)所述水冷功率放大裝置均包括水冷盤、中級(jí)功率放大器、十個(gè)末級(jí)功率放大器和十一個(gè)電源模塊，且中級(jí)功率放大器、末級(jí)功率放大器和電源模塊均設(shè)置于水冷盤上； 調(diào)制器的輸出端與前級(jí)功率放大器的輸入端連接； 前級(jí)功率分配器的輸入端與前級(jí)功率放大器的輸出端連接，且前級(jí)功率分配器的輸出端與四個(gè)中級(jí)功率放大器的輸入端分別連接； 水冷功率放大裝置中的中級(jí)功率放大器的輸出端與后級(jí)功率分配器的輸入端連接，后級(jí)功率分配器的輸出端與對(duì)應(yīng)的水冷功率放大裝置中的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸入端分別連接，水冷功率放大裝置的十個(gè)末級(jí)功率放大器的輸出端與前級(jí)功率合成器的輸入端連接； 四個(gè)前級(jí)功率合成器被均分成兩組，且每組中的兩個(gè)前級(jí)功率合成器的輸出端與一個(gè)中級(jí)功率合成器的輸入端連接，兩個(gè)中級(jí)功率合成器的輸出端與后級(jí)功率合成器的輸入端連接； 定向I禹合器的輸入端與功率合成器的輸出端連接，七個(gè)定向I禹合器的輸入端與七個(gè)功率合成器的輸出端連接，且定向耦合器的正向和反向耦合端與控制單元的輸入端連接，控制單元的輸出端與工控單元連接； 配電裝置與調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、四個(gè)水冷功率放大裝置、控制單元和工控單元分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述四個(gè)水冷功率放大裝置被均分成兩組，且兩組水冷功率放大裝置分別固定設(shè)置于機(jī)柜的左右兩側(cè)壁上，且所述調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、控制單元、工控單元和配電裝置固定設(shè)置于機(jī)柜的前側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、控制單元、工控單元和配電裝置凸出于機(jī)柜的前側(cè)壁的厚度不超過(guò)210_，且所述水冷盤為長(zhǎng)方體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述配電裝置、前級(jí)功率放大器、調(diào)制器、控制單元和工控單元按照由下至上的順序固定設(shè)置于機(jī)柜的前側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述水冷功率放大裝置還包括設(shè)置于水冷盤上的一個(gè)備用的功率放大器以及與該備用的功率放大器連接的電源模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述末級(jí)功率放大器中設(shè)置有環(huán)行器，所述中級(jí)功率放大器和末級(jí)功率放大器均為型號(hào)為162. 5MHz 650W的功率放大器或者型號(hào)為162. 5MHz 700W的功率放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述水冷功率放大裝置中的電源模塊具有RS485接口 ； 所述功率放大設(shè)備還包括信號(hào)轉(zhuǎn)接板，且所述電源模塊通過(guò)RS485接口和信號(hào)轉(zhuǎn)接板與工控單元連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述水冷功率放大裝置中的末級(jí)功率放大器與前級(jí)功率合成器之間、所述前級(jí)功率合成器與中級(jí)功率合成器之間、以及所述中級(jí)功率合成器與后級(jí)功率合成器之間采用同軸連接方式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述末級(jí)功率放大器通過(guò)型號(hào)為L(zhǎng)MR-600-UF的電纜線與前級(jí)功率合成器連接，所述前級(jí)功率合成器通過(guò)直徑為41. 3mm的饋管與中級(jí)功率合成器連接，所述中級(jí)功率合成器通過(guò)直徑為79. 4_的饋管與后級(jí)功率合成器連接，所述后級(jí)功率合成器與直徑為106_的饋管連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大設(shè)備，其特征在于，所述功率放大設(shè)備還包括水冷系統(tǒng)，所述水冷系統(tǒng)中的檢測(cè)元件與所述工控單元連接，向所述工控單元傳輸檢測(cè)信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型是有關(guān)于功率放大設(shè)備，包括機(jī)柜、調(diào)制器、前級(jí)功率放大器、前級(jí)功率分配器、四個(gè)后級(jí)功率分配器和水冷功率放大裝置和前級(jí)功率合成器、兩個(gè)中級(jí)功率合成器、一個(gè)后級(jí)功率合成器、七個(gè)定向耦合器、控制單元、工控單元以及配電裝置；水冷功率放大裝置包括水冷盤、中級(jí)功率放大器、十個(gè)末級(jí)功率放大器和十一個(gè)電源模塊；前級(jí)功率分配器與前級(jí)功率放大器和四個(gè)中級(jí)功率放大器分別連接；后級(jí)功率分配器與中級(jí)功率放大器和十個(gè)末級(jí)功率放大器分別連接，十個(gè)末級(jí)功率放大器與前級(jí)功率合成器連接；四個(gè)前級(jí)功率合成器被均分成兩組，且每組中的兩個(gè)前級(jí)功率合成器與一個(gè)中級(jí)功率合成器連接，兩個(gè)中級(jí)功率合成器與后級(jí)功率合成器連接。
文檔編號(hào)H03F3/68GK202841065SQ20122037552
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者張建華, 張惠儒, 孫永慧, 袁震宇, 賀正, 徐凌, 王漾 申請(qǐng)人:北京北廣科技股份有限公司