CN111193091A - 一种超宽带大功率合成器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超宽带大功率合成器。它解决了现有技术设计不够合理的问题，包括PCB板体，PCB板体上分别设有至少两个第一信号合成电路，第一信号合成电路上分别具有至少两个信号接收输入端口，第一信号合成电路分别和阻抗变换电路一一对应且相连，阻抗变换电路均与一个第二信号合成电路相连，第二信号合成电路上具有至少一个合成信号输出端口，第一信号合成电路、信号接收输入端口、阻抗变换电路、第二信号合成电路和合成信号输出端口均集成于PCB板体上。优点在于：解决了现有超宽带功率合成器的带宽小、通过功率小、体积大、隔离度低、可靠性低的缺点，满足了合成器高超宽带、高性能、插损低、大功率输出、隔离度高的要求。
Description
技术领域
本发明属于电子设备技术领域，具体涉及一种超宽带大功率合成器。
背景技术
无线电发射设备中，为了保证足够远的传输距离，传输线号通常需要经过多级功率放大直至获得足够大的功率，再送至发射天线，最后信号传输。在现代的宽带功放中大多采用固态功率放大器技术实现功率的放大，而现实中，固态功放的最大功率总是有限制的，有时候达不到系统所需的功率，此时，大功率的功率合成器成为无线电发射设备的关键组件。目前，传统的微带形式功率合成器在超短波的频率下体积巨大，无法满足日常需求，而以普通传输线变压器形式实现的4合1合成器功率较小，已经无法满足现代功率要求，并且以往的合成器都无法满足超短波全频带高隔离的指标，高隔离度是保证系统可靠性的重要指标之一，除此之外，现有的大功率的功率合成器存在着：结构不够紧凑，稳定性差等问题。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种大功率小型化四路功率分配/合成器[201120002095.2]，它由带状线正交电桥、金属腔体、板翅形散热片及射频同轴连接器构成；金属腔体上装有八个射频同轴连接器，金属腔体内装有带状线正交电桥；带状线正交电桥由五层微带电路板叠加组成。
上述方案在一定程度上解决了现有大功率合成器体积巨大的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如，稳定性差，合成功率较小等。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种超宽带大功率合成器。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本一种超宽带大功率合成器，包括PCB板体，其特征在于，所述的PCB板体上分别设有至少两个第一信号合成电路，所述的第一信号合成电路上分别具有至少两个信号接收输入端口，所述的第一信号合成电路分别和阻抗变换电路一一对应且相连，且所述的阻抗变换电路均与一个第二信号合成电路相连，且所述的第二信号合成电路上具有至少一个合成信号输出端口，且所述的第一信号合成电路、信号接收输入端口、阻抗变换电路、第二信号合成电路和合成信号输出端口均集成于PCB板体上。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的PCB板体上设有两个第一信号合成电路，且每一个第一信号合成电路一端均具有两个信号接收输入端口，且所述的第一信号合成电路另一端分别连接有阻抗变换电路一端，且所述的阻抗变换电路另一端分别与第一信号合成电路一端相连，且所述的第一信号合成电路另一端和一个合成信号输出端口相连。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的第一信号合成电路和第二信号合成电路均为传输线变压器形式的合成电路，且所述的第一信号合成电路和第二信号合成电路可对30MHz至512MHz频段内频率信号进行合成且合成后的阻抗为低阻。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的信号接收输入端口和合成信号输出端口均为50欧姆阻抗端口，且可输入或输出30MHz至512MHz频段内所有频率信号。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的第一信号合成电路的输出端和/或第二信号合成电路的输出端设有大功率隔离电阻。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的阻抗变换电路为传输线变压器，且合成信号从低阻变换到高阻。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的第一信号合成电路和第二信号合成电路分别由传输线变压器绕设在磁芯上而成。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的第一信号合成电路的输出端中间和第二信号合成电路的输出端中间均放置大功率隔离电阻，且所述的大功率隔离电阻为100欧姆电阻。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述的PCB板体由聚四氟乙烯材料制成。
在上述的一种超宽带大功率合成器中，所述PCB板体厚度为10-30mil。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、所有电路集中在一块PCB板上，可降低生产成本，并提高可生产性，体积小，结构紧凑，稳定性高。
2、本发明整体采用先2合1合成，再阻抗变换，最后再2合1合成的拓扑形式，与现有技术相比，本发明的电路方式可降低合成器的插损，并保证高隔离度。
3、采用基于传输线变压器形式的2合1信号合成电路与基于传输线变压器形式的2合1大功率信号合成电路，合成器的工作带宽可全频段覆盖30MHz～512MHz。
4、基于传输线变压器形式的2合1信号合成电路与基于传输线变压器形式的2合1大功率信号合成电路都采用了高功率隔离电阻与高功率电容，比现有技术中单一的隔离电阻拥有更宽的工作带宽。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的结构示意图；
图中，PCB板体1、第一信号合成电路2、信号接收输入端口3、阻抗变换电路4、第二信号合成电路5、合成信号输出端口6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-2所示，本一种超宽带大功率合成器，包括PCB板体1，优选地，这里的PCB板体1由聚四氟乙烯材料制成，其中，PCB板体1厚度为20mil。其中，PCB板体1上分别设有至少两个第一信号合成电路2，所述的第一信号合成电路2上分别具有至少两个信号接收输入端口3，所述的第一信号合成电路2分别和阻抗变换电路4一一对应且相连，且所述的阻抗变换电路4均与一个第二信号合成电路5相连，且所述的第二信号合成电路5上具有至少一个合成信号输出端口6，且所述的第一信号合成电路2、信号接收输入端口3、阻抗变换电路4、第二信号合成电路5和合成信号输出端口6均集成于PCB板体1上。优选地，这里的PCB板体1上设有两个第一信号合成电路2，且每一个第一信号合成电路2一端均具有两个信号接收输入端口3，且所述的第一信号合成电路2另一端分别连接有阻抗变换电路4一端，且所述的阻抗变换电路4另一端分别与第一信号合成电路2一端相连，且所述的第一信号合成电路2另一端和一个合成信号输出端口6相连。
其中，这里的第一信号合成电路2和第二信号合成电路5均为传输线变压器形式的合成电路，且所述的第一信号合成电路2和第二信号合成电路5可对30MHz至512MHz频段内频率信号进行合成且合成后的阻抗为低阻。
优选地，这里的信号接收输入端口3和合成信号输出端口6均为50欧姆阻抗端口，且可输入或输出30MHz至512MHz频段内所有频率信号。
其中，第一信号合成电路2的输出端和/或第二信号合成电路5的输出端设有大功率隔离电阻。优选地，这里的第一信号合成电路2的输出端中间和第二信号合成电路5的输出端中间均放置大功率隔离电阻，且所述的大功率隔离电阻为100欧姆电阻。
进一步地，这里的阻抗变换电路4为传输线变压器，且合成信号从低阻变换到高阻。
这里的第一信号合成电路2和第二信号合成电路5分别由传输线变压器绕设在磁芯上而成。
本发明的合成器包括了传输线变压器形式的2合1电路、传输线变压器形式的阻抗变换电路、大功率隔离电阻。具有以下优点：合成器功率容量大，可通过1000W功率；工作频段宽，可工作在30-512MHz；合成损耗较小，理论上可实现插损小于0.5dB；端口间信号隔离度高，使信号之间串扰小，前端大功率设备不容易受到影响，可靠性高，实现短波频段全覆盖、高功率容量、低插损、高隔离等特点。
本实施例的原理在于：由4个信号接收输入端口3，2个基于传输线变压器形式的2合1第一信号合成电路2、2个1:4阻抗变换电路4、1个基于传输线变压器形式的2合1大功率第二信号合成电路5、1个合成信号输出端口6级联组成，并且所有电路安装在同一块PCB板体1上。信号接收输入端口3为50欧姆标准匹配,可接收4路30-512MHz频段内所有频率信号的输入。4路输入信号通过基于传输线变压器形式的2合1信号合成电路，对30至512MHz频段内所有频率信号进行合成，4路输入信号合成为2路信号输出。其中合成电路将传输线变压器绕在磁芯上，这种电路形式可将工作频率扩展至30-512MHz，输出端加入100欧姆的大功率电阻，可提高输入端相互之前的隔离度。合成后的输出信号阻抗为低阻抗，通过1:4阻抗变换电路4，对合成后的信号进行阻抗变换，信号的特性阻抗变为高阻，传输线变压器形式的2合1大功率第二信号合成电路5将变换后的2路30至512MHz频段内的信号合成为1路大功率信号，此合成电路同样是将传输线变压器绕在磁芯上，并在输出端加入100欧姆的大功率电阻，合成后的信号阻抗正好为50欧姆。信号最终通过合成信号输出端口6输出。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了PCB板体1、第一信号合成电路2、信号接收输入端口3、阻抗变换电路4、第二信号合成电路5、合成信号输出端口6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种超宽带大功率合成器，包括PCB板体(1)，其特征在于，所述的PCB板体(1)上分别设有至少两个第一信号合成电路(2)，所述的第一信号合成电路(2)上分别具有至少两个信号接收输入端口(3)，所述的第一信号合成电路(2)分别和阻抗变换电路(4)一一对应且相连，且所述的阻抗变换电路(4)均与一个第二信号合成电路(5)相连，且所述的第二信号合成电路(5)上具有至少一个合成信号输出端口(6)，且所述的第一信号合成电路(2)、信号接收输入端口(3)、阻抗变换电路(4)、第二信号合成电路(5)和合成信号输出端口(6)均集成于PCB板体(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的PCB板体(1)上设有两个第一信号合成电路(2)，且每一个第一信号合成电路(2)一端均具有两个信号接收输入端口(3)，且所述的第一信号合成电路(2)另一端分别连接有阻抗变换电路(4)一端，且所述的阻抗变换电路(4)另一端分别与第一信号合成电路(2)一端相连，且所述的第一信号合成电路(2)另一端和一个合成信号输出端口(6)相连。
3.根据权利要求2所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的第一信号合成电路(2)和第二信号合成电路(5)均为传输线变压器形式的合成电路，且所述的第一信号合成电路(2)和第二信号合成电路(5)可对30MHz至512MHz频段内频率信号进行合成且合成后的阻抗为低阻。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的信号接收输入端口(3)和合成信号输出端口(6)均为50欧姆阻抗端口，且可输入或输出30MHz至512MHz频段内所有频率信号。
5.根据权利要求4所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的第一信号合成电路(2)的输出端和/或第二信号合成电路(5)的输出端设有大功率隔离电阻。
6.根据权利要求5所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的阻抗变换电路(4)为传输线变压器，且合成信号从低阻变换到高阻。
7.根据权利要求6所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的第一信号合成电路(2)和第二信号合成电路(5)分别由传输线变压器绕设在磁芯上而成。
8.根据权利要求7所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的第一信号合成电路(2)的输出端中间和第二信号合成电路(5)的输出端中间均放置大功率隔离电阻，且所述的大功率隔离电阻为100欧姆电阻。
9.根据权利要求1所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述的PCB板体(1)由聚四氟乙烯材料制成。
10.根据权利1要求所述的一种超宽带大功率合成器，其特征在于，所述PCB板体(1)厚度为10-30mi l。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112886164A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 南京正銮电子科技有限公司 | 一种大功率分配/合成器 |
| CN117595817A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 南京纳特通信电子有限公司 | 一种覆盖vlf-vhf频段功率分配合成器及其功率分配方法 |
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