CN112886164B - 一种大功率分配/合成器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率分配/合成器，属于通信领域，其中，每一个输入接口连接有第一高频板，每相邻的两个第一高频板为一组进行合成，同一组的两个第一高频板之间连接有电阻；同一组的两个第一高频板分别通过电感与同一个第二高频板连接，依次类推，直至将输入信号合成为一路；该大功率分配/合成器通过多个高频板之间用电阻和电感连接，实现功率发合成与分配，用高频板代替集总参数电容，不仅仅能够减少成本，而且能够根据需求自由的配置电容的大小，大大的方便了功率分配合成器的设计和制造，使得结构更加的紧凑；另外，由于在此设计中的高频板的散热面积大，信号传输线宽，所以能够实现大功率的传输。

Description

一种大功率分配/合成器

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种HF、VHF频段的大功率分配/合成器。

背景技术

在固态发射机中，功率分配/合成器是不可缺少的部分，功率分配/合成技术的种类很多，一般有Wilkinson、微带耦合、巴伦变压器、T结功分、空间合成技术等。

在HF、VHF频段，由于信号波长较长，微带和空间合成的方式占用空间很大，不适合在设备中应用，一般采用集总参数元件去实现HF、VHF频段的功率分配/合成器。传统上采用集总参数元件构成的Wilkinson和巴伦在VHF频段实现功率的合成和分配。

在一般功率传输条件下(市场上常见≤2kW)，传统的实现方式可以完全满足。但是随着信号传输功率增大，如果选用巴伦实现功率的合成和分配，构建巴伦电路使用的高导磁率低损耗磁芯的体积会随着传输功率的增大而增大，重量也越来越大，随着带来的是固装的不便利和使用成本的增高；如选用电感电容构建的Wilkinson实现功率的合成和分配，电容的要求随着传输功率的增大越来越高，耐压性也需要越来越大，传输功率超过5kW时，选用的电容就需要特种电容参与设计，工程实现成本太大，实现风险也提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种低成本的、结构紧凑而且传输功率大的功率分配/合成器。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种大功率分配/合成器，包括箱体，所述箱体内设置有合成部分和分配部分，所述合成部分包括至少两个输入接口，所述分配部分包括至少一个输出接口，每一个输入接口连接有第一高频板，每相邻的两个第一高频板为一组进行合成，同一组的两个第一高频板之间连接有电阻；同一组的两个第一高频板分别通过电感与同一个第二高频板连接；相邻的两个第二高频板为一组进行合成，同一组的两个第二高频板之间连接有电阻，同一组的两个第二高频板分别通过电感与同一个第三高频板连接，依次类推，直至将输入信号合成为一路；

所述分配部分与所述合成部分的结构相反，将合成后的一路信号分配成对应路数的输出信号。

优选的，所有的高频板的面积初始值由以下公式确定：

式中，C为高频板等效电容大小，ε为高频板的介电常数，S为高频板的面积，为高频板的厚度。

优选的，所述合成部分和分配部分的外部边缘设置有接地用的第四高频板，所述第四高频板与其他高频板连接。

作为优选的技术方案，所述合成部分和分配部分设置在固定板一侧的表面，所述固定板固定在所述箱体的内部；所述固定板的另一侧设置有散热片。

优选的，所述箱体的两侧均设置有风扇。

优选的，所有的高频板的厚度为1-3mm。

本发明相对于现有技术的有益效果是：该大功率分配/合成器通过多个高频板之间用电阻和电感连接，实现功率发合成与分配，用高频板代替集总参数电容，不仅仅能够减少成本，而且能够根据需求自由的配置电容的大小，大大的方便了功率分配合成器的设计和制造，使得结构更加的紧凑；另外，由于高频板的散热面积大，厚度薄，所以能够实现大功率的传输。

附图说明

图1和图2是本发明的整体结构图；

图3是本发明中一实施例中电路板的结构图；

图4是本发明中高频板与传统电容的性能曲线；

图5是本发明中另一实施例中电路板的结构图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

参照图1和图2，本实施例提供一种大功率分配/合成器，包括箱体1，箱体1的内部固定有固定板2，在固定板2的一侧表面设置电路，另一侧设置有散热片3，散热片3覆盖了整个固定板2的背面，这样能够很好的散热作用，另外，在箱体1的两侧都设置有风扇5，这样能加速电路和器件表面散热，从而提高功率分配/合成器的散热效果，进而提升功率分配/合成器的使用功率。

该大功率分配/合成器的电路包括两个部分：合成部分和分配部分，其中，合成部分包括至少两个输入接口，分配部分包括至少一个输出接口，合成部分的输入接口数量和分配部分的输出接口数量取决于用户的使用要求，例如2进1出，4进1出，4进2出，8进1出，8进2出，8进4出等等。

如图3所示，在一实施例中，选择4进2出的功率分配/合成器进行介绍，在此需要说明的是，本实施例中的高频板指的是电磁频率较高的特种线路板，也叫介质板，在本实施例中，高频板选用采用3mm厚的型号为F4B265的介质板材，该介质板的介电常数稳定、热膨胀系数低、表面绝缘电阻大的介质板进行设计，这样的电路图形形成的等效电容，比较传统电容有更大的耐受功率，和耐压特性，特别适合峰值功率大的信号分配/合成。

另外需要说明的是，高频板的面积初始值由以下公式确定：

式中，C为高频板等效电容大小，ε为高频板的介电常数，S为高频板的面积，为高频板的厚度。

用户根据实际需要，根据所需电容大小自由的设计高频板的面积，另外，在实际使用的过程中，若出现误差或者其他原有需要修改电容的大小，只需要在原有的高频板的基础上增加或者删除部分面积即可，大大的方便了用户的设计和生产。

如图4所示，图中PCB表示高频板的性能曲线，CAP表示对比电容的性能曲线，横坐标表示器件、电路工作频率，纵坐标表示器件、电路两端口工作时的等效反射系数值，从图中可以看出，在一段频率中，高频板可完全逼近集总参数电容的使用特性，高频板在10～100MHz内与一个特定数值的电容(对比参数选用DALICAP,70B系列)参数相近，即用高频板完全能够取代传统电容。

如图3所示，在该实施例中，合成部分的每一个输入接口连接有第一高频板40，将4路输入分成两组，每相邻的两个第一高频板40为一组进行合成，同一组的两个第一高频板40之间连接有电阻41；同一组的两个第一高频板40分别通过电感42与同一个第二高频43板连接，如此可以将四路信号合成为两路信号；同理，相邻的两个第二高频板43为一组进行合成，两个第二高频板43之间连接有电阻44，两个第二高频板43分别通过电感45与同一个第三高频板连接46，这样就将四路输入信号合成为一路。

进一步的，分配部分与合成部分的结构相反，第三高频板46通过电感分别连接两个第五高频板47，将合成后的信号从1路分成2路进行输出。将4路功率合成后再分配，有利于幅度和相位一致性。

另外，在合成部分和分配部分的外部边缘设置有接地用的第四高频板48，第四高频板48与其他高频板连接，第四高频板48用来接地屏蔽。

参照图5，在另外一实施例中，选择8进2出的功率分配/合成器进行介绍，其中，合成部分包括每一个输入接口连接有第一高频板40，将8路输入分成四组，每相邻的两个第一高频板40为一组进行合成，同一组的两个第一高频板40之间连接有电阻41；同一组的两个第一高频板40分别通过电感42与同一个第二高频43板连接，如此可以将八路信号合成为四路信号；同理，量相邻的两个第二高频板43为一组进行合成，两个第二高频板43之间连接有电阻44，两个第二高频板43分别通过电感45与同一个第三高频板连接46，这样就将最开始的八路输入信号合成为两路，进而将两个第三高频板46通过电感与第六高频板47连接，如此则将将最开始的八路输入信号合成为一路。

进一步的，分配部分与合成部分的结构相反，第六高频板47通过电感分别连接两个第八高频板49，将合成后的信号从1路分成2路进行输出。将八路功率合成后再分配，有利于幅度和相位一致性。

同样的，在合成部分和分配部分的外部边缘设置有接地用的第四高频板48，第四高频板48与其他高频板连接，第四高频板48用来接地屏蔽。

该大功率分配/合成器通过多个高频板之间用电阻和电感连接，实现功率发合成与分配，用高频板代替集总参数电容，不仅仅能够减少成本，而且能够根据需求自由的配置电容的大小，大大的方便了功率分配合成器的设计和制造，使得结构更加的紧凑；另外，由于高频板的散热面积大，厚度薄，所以能够实现大功率的传输。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种大功率分配/合成器，包括箱体，所述箱体内设置有合成部分和分配部分，所述合成部分包括至少两个输入接口，所述分配部分包括至少一个输出接口，其特征在于：每一个输入接口连接有第一高频板，每相邻的两个第一高频板为一组进行合成，同一组的两个第一高频板之间连接有电阻；同一组的两个第一高频板分别通过电感与同一个第二高频板连接；相邻的两个第二高频板为一组进行合成，同一组的两个第二高频板之间连接有电阻，同一组的两个第二高频板分别通过电感与同一个第三高频板连接，将输入信号合成为一路；所述分配部分与所述合成部分的结构相反，将合成后的一路信号分配成对应路数的输出信号；

每个所述第一高频板仅与一个所述第二高频板连接；每个所述第二高频板仅与一个所述第三高频板连接；

所述合成部分和分配部分的外部边缘设置有接地用的第四高频板，所述第四高频板与其他高频板连接。

2.根据权利要求1所述的大功率分配/合成器，其特征在于，所有的高频板的面积初始值由以下公式确定：

式中，C为高频板等效电容大小，ε为高频板的介电常数，S为高频板的面积，d为高频板的厚度。

3.根据权利要求1所述的大功率分配/合成器，其特征在于：所述合成部分和分配部分设置在固定板一侧的表面，所述固定板固定在所述箱体的内部；所述固定板的另一侧设置有散热片。

4.根据权利要求3所述的大功率分配/合成器，其特征在于：所述箱体的两侧均设置有风扇。

5.根据权利要求1所述的大功率分配/合成器，其特征在于：所有的高频板的厚度为1-3mm。

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