CN117214593A - 老化试验装置及能量回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波电路技术领域，特别公开了一种老化试验装置及能量回收系统，包括射频微波信号发射模组，射频微波信号发射模组包括微波功率放大器，射频微波信号发射模组用于产生射频微波信号；所述射频微波信号用于驱动所述微波功率放大器产生老化试验信号；能量回收模组，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号转换为电信号。上述老化试验装置，利用射频微波信号发射模组产生用于对微波功率放大器进行老化试验的射频微波信号。微波功率放大器根据射频微波信号持续工作进行老化试验。能量回收模组可以将微波功率放大器的输出信号转换为电信号，以实现对微波功率放大器输出的能量进行回收，节省微波功率放大器的生产试验成本。
Description
技术领域
本发明涉及微波电路技术领域，特别是涉及一种老化试验装置及能量回收系统。
背景技术
微波功率放大器在组装完成后，通常需要进行长时间的老化试验以使放大器性能稳定、可靠性提升。目前的微波老化设备在对微波功率放大器进行老化试验时，使其以饱和功率持续工作，输出功率通过射频负载以热形式进行耗散。可见，在现有的老化试验中，射频能量被直接浪费，增加了微波功率放大器的生产成本。
发明内容
基于此，有必要针对现有微波功率放大器的老化试验中射频能量被浪费的问题，提供一种老化试验装置及能量回收系统。
一种老化试验装置，包括射频微波信号发射模组，包括微波功率放大器，射频微波信号发射模组用于产生射频微波信号；所述射频微波信号用于驱动所述微波功率放大器产生老化试验信号；能量回收模组，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号转换为电信号。
在其中一个实施例中，所述能量回收模组包括微波整流模块，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号转换为直流电信号。
在其中一个实施例中，所述能量回收模组还包括功分器，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号分为多路功率信号；所述能量回收模组包括多个所述微波整流模块，多个所述微波整流模块分别与所述功分器的多个输出端对应连接。
在其中一个实施例中，所述微波整流模块包括氮化镓微波整流器。
在其中一个实施例中，所述能量回收模组还包括电能转换模块，与所述微波整流模块相连接，用于将所述直流电信号转换为目标电信号；逆变模块，与所述电能转换模块相连接，用于将所述目标电信号转换为交流电信号。
在其中一个实施例中，所述老化试验装置还包括检测模块，与所述微波功率放大器相连接，用于对所述微波功率放大器的输出信号进行监测。
在其中一个实施例中，所述老化试验信号根据所述微波功率放大器的工作频率范围确定。
一种能量回收系统，包括柜体；如上述任意一项实施例所述的老化试验装置，所述老化试验装置设置在所述柜体内，与微波功率放大器相连接，用于对所述微波功率放大器进行老化试验。
在其中一个实施例中，所述老化试验系统包括多个老化试验装置，多个所述老化试验装置分别与多个所述微波功率放大器对应连接。
在其中一个实施例中，所述老化试验系统还包括温控装置，所述温控装置设置在所述柜体内，用于对所述柜体内部的温度进行调控。
上述老化试验装置，射频微波信号发射模组包括微波功率放大器，射频微波信号发射模组可以产生射频微波信号。微波功率放大器根据射频微波信号持续工作产生老化试验信号，能量回收模组与微波功率放大器相连接，可以将微波功率放大器输出的射频微波信号转换为电信号，以实现对微波功率放大器输出的能量进行回收，节省微波功率放大器的生产试验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请其中一个实施例中老化试验装置的结构示意图；
图2为本申请其中一个实施例中能量回收模组的结构示意图；
图3为本申请另一个实施例中能量回收模组的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1为本申请其中一个实施例中老化试验装置的结构示意图，在其中一个实施例中，老化试验装置可以包括射频微波信号发射模组100和能量回收模组200。射频微波信号发射模组100可以包括微波功率放大器10，微波功率放大器10可以为完成生产组装后待老化的微波功率放大器10。射频微波信号发射模组100可以用于产生射频微波信号并传输至微波功率放大器10的功率输入端，微波功率放大器10可以基于射频微波信号持续工作。微波功率放大器10可以对射频微波信号发射模组100输出的较小功率的射频微波信号进行功率放大产生老化试验信号，放大为足够高的功率电平，从而可以实现微波信号的远距离传输。通过模拟微波功率放大器10的正常工作流程，令微波功率放大器10持续工作预设时间，来实现对微波功率放大器10的老化。微波功率放大器10的老化试验的持续时间可以根据不同的应用需求确定，例如，微波功率放大器10的老化持续时间可以为48小时。
在其中一个实施例中，射频微波信号发射模组100输出的射频微波信号可以根据微波功率放大器10的工作频率范围确定。例如，射频微波信号发射模组100输出的射频微波信号可以为微波功率放大器10的最大工作频率。射频微波信号发射模组100可以向微波功率放大器10输出其最大工作频率的射频微波信号，以使微波功率放大器10以饱和功率持续工作，实现对微波功率放大器10的老化，以使其性能稳定、可靠性提升。在一些其他的实施例中，也可以根据实际试验观测需求，在微波功率放大器10的工作频率范围中选择其他合适的工作频率设定为射频微波信号发射模组100输出的射频微波信号，并使射频微波信号发射模组100向微波功率放大器10提供射频微波信号来对其进行老化试验。
能量回收模组200可以与微波功率放大器10的功率输出端相连接，能量回收模组200可以用于将微波功率放大器10输出的老化试验信号转换为电信号，得到的电信号可以进行再利用，从而实现了对微波功率放大器10在老化试验时输出的射频功率的能量回收，防止射频能量被直接浪费。
在传统的老化试验中，微波功率放大器10的射频能量被直接浪费，且微波功率放大器10的射频能量通过射频负载以热形式耗散时会使环境温度升高，因此通常还需要利用风扇或空调等设备对环境进行降温。本申请提供的老化试验装置利用能量回收模组200对微波功率放大器10的输出信号转换为电信号，一方面实现了对射频能量的回收再利用，能量回收模组200回收的电信号可以用于提供老化试验系统中的部分电能供应，从而降低了老化试验装置耗能；另一方面相比于采用热耗散微波功率的射频负载，能量回收模组200的产热显著降低，可减小环境降温的电能耗散。可见，上述老化试验装置可以回收微波功率放大器10在老化试验中输出的微波能量，同时还减少了热耗散，从而大幅降低耗电，有效地减少了生产试验耗能。
图2为本申请其中一个实施例中能量回收模组的结构示意图，在其中一个实施例中，能量回收模组200可以包括微波整流模块210。
微波整流模块210可以与微波功率放大器10的功率输出端相连接，微波整流模块210可以将微波功率放大器10输出的老化试验信号转换为直流电信号。在一些实施例中，微波整流模块210可以与以直流电平为工作电源的用电器件相连接，为其提供工作所需的直流电信号。微波整流模块210也可以与储能模块相连接，以利用储能模块对转换获取的直流电平进行存储，便于后续对于电能的再利用。微波整流模块210通过将微波功率放大器10输出的老化试验信号转换为直流电信号，得到的直流电信号可以直接或间接地为用电器件提供电能。在对微波功率放大器10老化试验时，对微波功率放大器10输出的射频能量回收利用，减少老化试验中的能量浪费现象。
图3为本申请另一个实施例中能量回收模组的结构示意图，在其中一个实施例中，能量回收模组200还可以包括功分器220。功分器220可以与微波功率放大器10的功率输出端相连接，功分器220可以将微波功率放大器10输出的一路老化试验信号分为相等或不相等的多路功率信号。能量回收模组200可以对应地设置有多个微波整流模块210。多个微波整流模块210的功率输入端可以分别与功分器220的多个输出端对应连接。
在实际应用中，可以根据实际应用需求选择合适的功分器220以将微波功率放大器10的输出信号分为合适的多路输出。例如，当微波功率放大器10的输出功率超出微波整流模块210的功率工作范围时，可以利用功分器220将微波功率放大器10的输出信号分为多路功率信号，以保证微波功率放大器10能够对分路后的功率信号进行整流转换。同时，微波整流模块210的数量可以根据功分器220的输出情况确定。
例如，在本实施例中，功分器220采用四路功分结构，设置有四个微波整流模块210。即，功分器220包括一个功率输入端和四个功率输出端。功分器220的功率输入端可以与微波功率放大器10的功率输出端相连接，功分器220的四个功率输出端则分别与四个微波整流模块210的功率输入端对应连接。功分器220将微波功率放大器10输出的一路老化试验信号分为四路，并分别通过四个功率输出端分别对应传输至四个微波整流模块210，以利用四个微波整流模块210分别将四路功率输出转换为直流电信号。
在其中一个实施例中，微波整流模块210可以包括氮化镓微波整流器。其中，氮化镓微波整流器可以包括一只或多只氮化镓微波二极管。氮化镓微波整流器利用氮化镓微波二极管的非线性特性，实现了对微波功率放大器10输出的射频能量向直流能量的转换。传统的Si（硅）、GaAs（砷化镓）微波二极管的单管功率在100mW以下，而氮化镓微波二极管的单管整流功率可达5-10W。可见，相比传统微波整流器的整流功率，采用了整流功率高的氮化镓微波二极管的氮化镓微波整流器，整流功率可以提升50-100倍。另外，氮化镓微波二极管还具有击穿电压高、电流密度高等优点。
进一步地，氮化镓微波整流器还可以通过二极管阵列、功分整流等技术的应用，来提升氮化镓微波整流器的功率容量，使单模块的氮化镓微波整流器的整流功率达到100-200W，从而本申请提供的老化试验装置能够适应大功率等级微波整流器的输出，实现对大功率等级微波整流器的低能耗老化试验。
在实际应用中，氮化镓微波整流器可采用射频载片的形式，也可采用芯片的形式。氮化镓微波整流器可以采用单路微波整流，也可以采用多路功分的微波整流结构。氮化镓微波整流器可以采用单只氮化微波二极管结构，可以采用多只氮化镓微波二极管阵列结构，也可以采用多二极管/二极管阵列的倍压结构。
在其中一个实施例中，老化试验装置的工作功率可以根据实际使用场景进行适应性设计。例如，上述微波整流模块210采用四路功分结构的氮化镓微波整流器，每路采用多只氮化镓微波二极管阵列实现30W的整流功率，从而微波整流模块210整体的整流功率达到120W，工作频率范围为1.8GHz-2.6GHz，整流效率大于60%。进一步地，老化试验装置整体可实现对微波功率放大器10输出的40GHz以内微波能量的回收。
在其中一个实施例中，请参见图2，能量回收模块200还可以包括电能转换模块230和逆变模块240。电能转换模块230可以与微波整流模块210相连接，电能转换模块230可以将直流电信号转换为目标电信号。在本实施例中，电能转换模块230具体地可以为DC-DC转换器（DC-to-DC converter，直流-直流转换器），DC-DC转换器可以将直流电信号转换为不同电压的直流电信号（或近似直流）。在本实施例中，目标电信号可以为大电压直流电平，也可以为小电压直流电平。DC-DC转换器可以将小功率的直流电转换成较高电压的直流电。
在其中一个实施例中，DC-DC转换器的输入端可以与一个微波整流模块210的输出端或多个微波整流模块210的输出端相连接，DC-DC转换器可以实现对一个或多个微波整流模块210的直流能量合成。上述老化试验装置可以包括多个微波整流模块210，多个微波整流模块210又可以实现对一个或多个微波功率放大器10的射频能量转换，通过将多个微波整流模块210并联至一个DC-DC转换器，可以实现对整流功率的汇总合成。
在其中一个实施例中，DC-DC转换器可以采用恒阻模式，即输入电阻不随功率、频率变化而变化，保障微波整流模块210始终工作在最高效率下，DC-DC转换器的输出电压保持恒定。
在其中一个实施例中，电能转换模块230对一个或多个微波整流模块210的整流功率进行汇总合成，将微波整流模块210输出的直流电信号合成为目标电信号。目标电信号可以直接输出直流能量以供用电器件使用。电能转换模块230可以与以直流电平为工作电源的用电器件相连接，为其提供工作所需的直流电信号。电能转换模块230也可以与储能模块相连接，以利用储能模块对合成的目标电信号进行存储，便于后续对于电能的再利用。
在其中一个实施例中，逆变模块240可以与电能转换模块230相连接。逆变模块240可以将目标电信号转换为交流电信号。具体地，逆变模块240可以为逆变器。利用逆变器将电能转换模块230输出的恒压直流能量转换为220V（或380V的工业用电） 50Hz的交流电，可以实现对能量的并网再利用，实现对微波功率放大器10输出射频能量的有效回收。
上述老化试验装置可以将微波功率放大器10老化试验过程中产生的射频能量进行回收再利用。以输出功率100W、效率40%的微波功率放大器10为例，其耗电量为250W。本申请提供的老化试验装置，对微波功率放大器10在老化试验过程中产生射频能量的整体回收效率可达50%以上（其中，氮化镓微波整流器的工作效率大于60%，DC-DC模块的工作效率大于93%，逆变器的工作效率大于90%），即能量回收模组200可以实现对50W能量的回收再利用，达整体老化试验过程中耗电能量的20%。
同时，相比于采用热耗散微波功率的射频负载，微波功率放大器10连接能量回收模组200，利用能量回收模组200对微波功率放大器10进行能量回收时，能量回收模组200的产热显著降低，可减小环境升温程度，从而减少环境降温的电能耗散。综上所述，利用上述老化试验装置，对微波功率放大器10进行老化试验，采用大功率的微波整流模块210将微波能量转化为直流能量，采用电能转换模块230对直流能量进行电压变化，采用逆变模块240将直流能量转化为交流电并进行并网再利用，可回收微波功率放大器10在老化试验时输出的微波能量，从而大幅降低老化试验装置的耗电情况，减少生产试验成本。
在其中一个实施例中，老化试验装置还可以包括检测模块。检测模块可以与微波功率放大器10相连接。检测模块可以用于对微波功率放大器10的输出信号进行监测，操作人员可以根据检测模块实时采集到的微波功率放大器10的输出信号判断微波功率放大器10的老化情况，对微波功率放大器10的老化进程进行实时监测。在一些其他的实施例中，老化试验装置也可以设置控制模块，利用控制模块对检测模块采集到的信息进行处理，也可以利用控制模块对微波功率放大器的老化试验进程执行进一步的管理与控制。例如，控制模块可以对检测模块实时采集到的微波功率放大器10的输出信号进行存储；控制模块也可以在检测模块实时采集到的微波功率放大器10的输出信号大于预设值时，控制停止射频微波信号发射模组100的输出等。
本申请还提供了一种能量回收系统，能量回收系统可以包括柜体和如上述任意一项实施例所述的老化试验装置。老化试验装置可以设置在柜体内，老化试验装置可以与微波功率放大器相连接，老化试验装置可以用于对微波功率放大器10进行老化试验。一方面，老化试验装置可以对刚完成生产组装的微波功率放大器10进行老化来稳定微波功率放大器10的性能，提高微波功率放大器10的可靠性；另一方面，老化试验装置可以对测试用的微波功率放大器10进行老化测试，来实现可靠性测试，从而充分地评价微波功率放大器10的可靠性。
上述能量回收系统利用能量回收模组200对微波功率放大器10的输出信号转换为电信号，实现了对射频能量的回收再利用，微波功率放大器10的射频能量不会被直接浪费。同时，能量回收模组200回收的电信号可以用于提供能量回收系统中的部分电能供应，从而降低了系统耗电，有效地减少了生产试验耗能。
在其中一个实施例中，能量回收系统可以包括多个老化试验装置。多个老化试验装置可以分别与多个微波功率放大器10对应连接。考虑到针对微波功率放大器10的老化试验需要持续较长时间，因此，在本实施例中，能量回收系统中设置多个老化试验装置，且老化试验装置可以集中设置于柜体中，能量回收系统可以同时实现对多个微波功率放大器10的老化，一方面有利于提高产品的生产试验效率，另一方面也可以提升能量回收系统对于微波功率放大器10输出射频功率的能量转换效率。同时，能量回收系统中多个老化试验装置同时将多个微波功率放大器10输出的射频功率转换为电能，合成的电压能量更高，更便于对电能进行充分的再利用。
在其中一个实施例中，能量回收系统还可以包括温控装置，温控装置可以设置在柜体内。虽然相比于传统老化设备中采用热耗散微波功率的射频负载，本申请提供的能量回收系统中能量回收模组200的产热更低，但是当能量回收系统中集中设置有多个老化试验装置，且多个老化试验装置同时工作时，柜体中汇总的热能还是有可能会导致环境温度升高，从而影响能量回收系统的正常运作。因此，在本实施例中，通过设置温控装置可以实现对柜体内温度的监测与控制，保证柜体内部温度维持在合适的温度范围内，提高能量回收系统的安全性和稳定性，优化微波功率放大器10的老化试验环境。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种老化试验装置，其特征在于，包括：
射频微波信号发射模组，包括微波功率放大器，所述射频微波信号发射模组用于产生射频微波信号；所述射频微波信号用于驱动所述微波功率放大器产生老化试验信号；
能量回收模组，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的老化试验装置，其特征在于，所述能量回收模组包括：
微波整流模块，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号转换为直流电信号。
3.根据权利要求2所述的老化试验装置，其特征在于，所述能量回收模组还包括：
功分器，与所述微波功率放大器相连接，用于将所述老化试验信号分为多路功率信号；
所述能量回收模组包括多个所述微波整流模块，多个所述微波整流模块分别与所述功分器的多个输出端对应连接。
4.根据权利要求2或3所述的老化试验装置，其特征在于，所述微波整流模块包括氮化镓微波整流器。
5.根据权利要求2或3所述的老化试验装置，其特征在于，所述能量回收模组还包括：
电能转换模块，与所述微波整流模块相连接，用于将所述直流电信号转换为目标电信号；
逆变模块，与所述电能转换模块相连接，用于将所述目标电信号转换为交流电信号。
6.根据权利要求1所述的老化试验装置，其特征在于，所述老化试验装置还包括：
检测模块，与所述微波功率放大器相连接，用于对所述微波功率放大器的输出信号进行监测。
7.根据权利要求1所述的老化试验装置，其特征在于，所述老化试验信号根据所述微波功率放大器的工作频率范围确定。
8.一种能量回收系统，其特征在于，包括：
柜体；
如权利要求1至7任意一项所述的老化试验装置，所述老化试验装置设置在所述柜体内，与微波功率放大器相连接，用于对所述微波功率放大器进行老化试验。
9.根据权利要求8所述的能量回收系统，其特征在于，所述老化试验系统包括多个老化试验装置，多个所述老化试验装置分别与多个所述微波功率放大器对应连接。
10.根据权利要求8所述的能量回收系统，其特征在于，所述老化试验系统还包括：
温控装置，所述温控装置设置在所述柜体内，用于对所述柜体内部的温度进行调控。
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| CN202311486590.9A Pending CN117214593A (zh) | 2023-11-09 | 2023-11-09 | 老化试验装置及能量回收系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117214593A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3416073A1 (de) * | 1984-04-30 | 1985-10-31 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hochfrequenz-energierueckgewinnungsschaltung zur verwendung bei der pruefung der leistungsfaehigkeit von hf-bauelementen oder hf-geraeten |
| CN101183138A (zh) * | 2007-11-29 | 2008-05-21 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种功率放大器的批量检测方法和装置 |
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-
2023
- 2023-11-09 CN CN202311486590.9A patent/CN117214593A/zh active Pending
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