CN2103221U - 宽带耦合谐振腔式大功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种宽带耦合谐振腔式高频 (短波)大功率放大器。其特征在于采用谐振腔，谐振 腔内有两根平行的内导体铜管，分别构成放大器的调 谐回路和负载耦合输出回路从调谐回路内导体内进 行直流馈电，使高频阻流圈可以做得很小，无需高压 开关切换。

Description

本实用新型是一种宽带耦合谐振腔式大功率放大器。

高频发射机的功率放大器是由发射管、栅极回路、直流馈电电路、阳极调谐回路及负载耦合回路所组成。传统的高频功率放大器的调谐回路采用的是线圈或调谐线。由于高频发射机的工作频率范围很宽（3－30MHz），其最高频率是最低频率的10倍。采用线圈或调谐线的回路在频率较高时难以回避高次寄生模式的干扰致使在许多频率下，放大器的工作效率甚低，甚至于无法工作。另一方面，传统回路中加在高频阻流圈上的高频电压几乎等于整个谐振回路的高频电压。因此阻流圈的电感必须比回路电感的电感量大得多。带来的问题是：（1）阻流圈很大。（2）阻流圈的寄生串联谐振频率难以移出工作频段。解决寄生串联谐振问题，通常采用高压波段开关切换阻流圈的抽头。其结果导致成本增加和可靠性降低。

本实用新型的任务旨在在克服已有技术的不足，提供一种宽带耦合谐振腔式功率放大器。其特征是采用分布参数的谐振腔作为放大器的调谐回路和耦合回路，其模式为TEM型。内导体为两根平行铜管，其中一根与外腔构成调谐回路，另一根与外腔构成耦合输出回路。内外导体间通过可以任意滑动的金属短路板进行调谐。在工作频率较高时可将不用部分短路到回路的电磁场之外，从而可使寄生模式频率远远高于工作频率。

为解决阻流圈做得很大及寄生串联谐振问题，本实用新型的另一特征是直流电由内导体金属管内孔馈入。由图1可知，加在阻流圈上的高频电压约等于调谐回路高频电压的Co／Cb倍。Co是电子管的阳极分布电容，高频大功率发射管的Co一般约为100～200Pf，而隔直电容Cb不可能无限大，一般为1000～2000Pf。Cb上仍有一定的高频电压，因此在直流馈线上仍需串一高频阻流圈。在这种情况下，阻流圈的高频电压只有调谐回路高频电压的1／10。因而高频阻流圈可以做得很小，这有利于实现寄生串联谐振频率高于最高工作频率。该阻流圈屏蔽在铜管内，防止高频感应。

直流馈线从铜管内孔馈入。当工作频率较高时，其长度的影响仍不可忽略，也会产生寄生模式干扰。为解决这一问题，可在直流馈线的一端终接一无感电阻。在电阻与铜管之间接隔直电容，以防止直流流过电阻。

图一为本实用新型的实施方案。1为发射管，它装在腔体的金属外腔2（或称外导体）内。发射管的阴极接外导体2。阳极通过套在阳极上的筒形隔直电容11（Cb）接调谐回路的内导体4。腔体内有两根平行的内导体，与发射管阳极相连的内导体4与外腔之间构成调谐回路。另一根内导体3构成耦合输出回路。7为金属短路板，短路板通过刷片与内外导体保持良好的电接触，换频时移动短路板改变腔体有用长度，从而使放大器能工作在任何所需频率上。其耦合回路与调谐回路统调，以实现宽带耦合。直流馈线12从调谐回路的内导体铜管内孔馈入，经高频阻流圈13接至发射管阳极。同时通过无感电阻5和隔直电容6接到铜管上。阻流圈设计得使其寄生并联谐振频率

f₀＝

其中：fmax——放大器的最高工作频率。

fmin——放大器的最低工作频率。

在内外导体之间还接有陶瓷真空电容8和9。

为消除由直流馈线可能产生的寄生模式干扰而端接的无感电阻5，其取值按同轴线特性阻抗计算  R＝60Ln  D／d。其中D为铜管的内径，d为直流馈线的外径。

对于功率为150～500千瓦大功率高频发射机功率放大器，若采用集中参数的调谐回路，阻流圈要做得很大，通常要用直径约30mm的铜管做成直径约为200mm，圈数约为20圈的线圈。为适用于不同工作频率，还要用高压开关对阻流圈进行切换。而采用本实用新型所提供的宽带耦合谐振腔式的功率放大器，在同等高频功率下，它的阻流圈可采用直径10～15mm铜棒绕制成直径约为100mm，圈数约为15圈的线圈。对不同工作频率无需进行切换，而使成本下降，可靠性提高。谐振腔的内导体铜管直径为180～250mm（取决于输出功率）。由于损耗小谐振腔内导体无需水冷。直流馈线的外径为20mm。外腔内部尺寸：长4m，宽1.25m，高1m。

本实用新型与已有技术相比，有以下突出效果：

1.完全避免了高次寄生模式的干扰，放大器能在高频（短波）范围的所有频率上高效率地工作。并可以实现回路上的高频电压梯度与频率无关，回路耐压高。

2.高频阻流圈很小，很好地解决了阻流圈的寄生串联谐振问题。

3.因为高频阻流圈是宽带的，无需高压波段开关。从而降低了成本，提高了可靠性。

4.腔体内导体损耗小，不要水冷。

5.耦合回路与调谐回路统调，以实现宽带耦合。

Claims (3)

1、一种宽带耦合谐振腔式大功率放大器，它是由发射管、高频阻流圈、直流馈线、调谐回路和负载耦合输出回路所组成，其特征在于采用谐振腔，谐振腔内有两根平行的内导体铜管，分别构成放大器的调谐回路和负载耦合输出回路，直流馈线由调谐回路的内导体铜管内孔馈入，其一端经高频阻流圈接至发射管阳极，另一端终接一无感电阻。

2、权利要求1所说的功率放大器，其特征在于高频阻流圈屏蔽在铜管内，阻流圈的寄生并联谐振频率f₀＝

，fmax与fmin分别为放大器的最高工作频率和最低工作频率。

3、权利要求1所说的功率放大器，其特征在于无感电阻的阻值R＝60Ln  D／dd为直流馈线外径，D为铜管的内径。