固态功率源功率合成器的制作方法

1.本发明涉及一种功率合成器，具体是固态功率源功率合成器。


背景技术：

2.功率合成器利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大,利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大，然后设法将各个功放的输出信号相加,然后设法将各个功放的输出信号相加这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，高功率固态功率源通常是由几十个基本功放模块经过功率合成网络功率矢量相加而成。
3.目前加速器领域固态功率源常采用的是基于1/4波长阻抗变换同向多级功率合成网络(图1)，这种合成网络结构简单且组合形式多样，但输入功放模块之间隔离度较差，从而导致整个固态功率源抗适配能力较差，特别是功率合成器输入功放模块幅度一致性较差时，功放模块易因反射功率过大损毁；而带隔离电阻的wilkinson功率合成器(图2)，虽然有很好的端口隔离度，但是由于隔离电阻嵌入到合成网络中，这就要求比较小的插入相移减少分布参数对网络阻抗匹配的影响，这样就限制了隔离电阻的位置和大小，当输入端口出现功率不平衡，则容易把电路烧毁，从而不适于大功率合成(一般是小于100w)，远远满足不了大功率合成的需求，基于此，我们提出固态功率源功率合成器对其进行优化。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供固态功率源功率合成器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.固态功率源功率合成器，包括第一级合成器、第二级合成器、第三级合成器和第四级合成器，所述第一级合成器设置有八个包括有第一级合成器一、第一级合成器二、第一级合成器三、第一级合成器四、第一级合成器五、第一级合成器六、第一级合成器七和第一级合成器八，所述第二级合成器设置有四个包括有第二级合成器一、第二级合成器二、第二级合成器三和第二级合成器四，所述第三级合成器设置有两个包括有第三级合成器一和第三级合成器二。
7.作为本发明进一步的方案：所述第一级合成器一和第一级合成器二的输出端均与第二级合成器一的输入端连接，所述第二级合成器一的输出端与第三级合成器一的输入端连接。
8.作为本发明再进一步的方案：所述第一级合成器三和第一级合成器四的输出端均与第二级合成器二的输入端连接，所述第二级合成器二的输出端与第三级合成器一的输入端连接。
9.作为本发明再进一步的方案：所述第三级合成器一的输出端与第四级合成器的输入端连接。
10.作为本发明再进一步的方案：所述第一级合成器五和第一级合成器六的输出端均与第二级合成器三的输入端连接，所述第二级合成器三的输出端与第三级合成器二的输入端连接。
11.作为本发明再进一步的方案：所述第一级合成器七和第一级合成器八的输出端均与第二级合成器四的输入端连接，所述第二级合成器四的输出端与第三级合成器二输入端连接。
12.作为本发明再进一步的方案：所述第三级合成器二的输出端与第四级合成器的输入端连接。
13.作为本发明再进一步的方案：所述第一级合成器、第二级合成器、第三级合成器和第四级合成器组成的功率合成器中，共四级合成网络，前两级是采用gysel合成网络，后两级采用无隔离同向合成网络。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.1、本发明固态功率源功率合成器通过采用合成网络，即使在功率合成器输入功放模块幅度一致性较差，和后两级采用的是无隔离合成网络的情况下，大部分不平衡功率会被前面隔离电阻吸收，剩余小部分功率通过优化后两级合成网络，使其均匀的被输入模块的吸收负载承担，从而大幅度提升了系统的稳定性，进而实现满足了大功率合成的需求。
16.2、本发明固态功率源功率合成器中前两级采用的gysel合成网络输入端口相互隔离，隔离电阻可以通过传输线引到的任意位置后接地，从而便于安装和散热系统设计，因此更适用于大功率合成，同时两级合成最大8kw,这样可以采用悬带线而非硬同轴来实现，使得系统更紧凑，后两级对合成使用的无隔离同向合成器进行了优化，选择合适电长度使不同输入端口到其他端口的信号相位差是π，从而相互抵消，最大程度的提高端口隔离度，本发明具有很好的端口隔离度，同时最大程度保持合成网络结构的简洁性。
附图说明
17.图1为基于1/4波长的阻抗变换多级功率合成网络的示意图。
18.图2为两路wilkinson功率合成电路的示意图。
19.图3为固态功率源功率合成器中四级合成网络的示意图。
20.图4为固态功率源功率合成器中前两级合成网络的示意图。
21.图5为固态功率源功率合成器中后两级合成网络的示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1～5，本发明实施例中，固态功率源功率合成器，包括第一级合成器、第二级合成器、第三级合成器和第四级合成器，所述第一级合成器与第二级合成器连接，所述第二级合成器与第三级合成器连接；所述第三级合成器与第四级合成器连接。更具体得是，第一级合成器设置有八个包括有第一级合成器一、第一级合成器二、第一级合成器三、第一
b-c路径到p21的长度是2个波长+2a,这样到达p21的相位差为π，从而能相互抵消，提升了端口的隔离度。
35.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.固态功率源功率合成器，包括第一级合成器、第二级合成器、第三级合成器和第四级合成器，其特征在于：所述第一级合成器与第二级合成器连接，所述第二级合成器与第三级合成器连接；所述第三级合成器与第四级合成器连接。2.根据权利要求1所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第一级合成器设置有八个包括有第一级合成器一、第一级合成器二、第一级合成器三、第一级合成器四、第一级合成器五、第一级合成器六、第一级合成器七和第一级合成器八，所述第二级合成器设置有四个包括有第二级合成器一、第二级合成器二、第二级合成器三和第二级合成器四，所述第三级合成器设置有两个包括有第三级合成器一和第三级合成器二。3.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第一级合成器一和第一级合成器二的输出端均与第二级合成器一的输入端连接，所述第二级合成器一的输出端与第三级合成器一的输入端连接。4.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第一级合成器三和第一级合成器四的输出端均与第二级合成器二的输入端连接，所述第二级合成器二的输出端与第三级合成器一的输入端连接。5.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第三级合成器一的输出端与第四级合成器的输入端连接。6.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第一级合成器五和第一级合成器六的输出端均与第二级合成器三的输入端连接，所述第二级合成器三的输出端与第三级合成器二的输入端连接。7.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第一级合成器七和第一级合成器八的输出端均与第二级合成器四的输入端连接，所述第二级合成器四的输出端与第三级合成器二输入端连接。8.根据权利要求1或2所述的固态功率源功率合成器，其特征在于：所述第三级合成器二的输出端与第四级合成器的输入端连接。

技术总结
本发明公开了固态功率源功率合成器，包括第一级合成器、第二级合成器、第三级合成器和第四级合成器，所述第一级合成器与第二级合成器连接，所述第二级合成器与第三级合成器连接；所述第三级合成器与第四级合成器连接；所述第三级合成器设置有两个包括有第三级合成器一和第三级合成器二本发明固态功率源功率合成器通过采用合成网络，即使在功率合成器输入功放模块幅度一致性较差，和后两级采用的是无隔离合成网络的情况下，大部分不平衡功率会被前面隔离电阻吸收，剩余小部分功率通过优化后两级合成网络，使其均匀的被输入模块的吸收负载承担，从而大幅度提升了系统的稳定性。从而大幅度提升了系统的稳定性。从而大幅度提升了系统的稳定性。


技术研发人员：陈胜义 李晓 张春林 朱俊裕 刘盛画 刘洋 龙巍 陆志军
受保护的技术使用者：散裂中子源科学中心
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/8/13