CN212343740U

CN212343740U - 一种108.48MHz/150kW固态功率源系统

Info

Publication number: CN212343740U
Application number: CN202021346620.8U
Authority: CN
Inventors: 余尧; 蔡德发; 彭林
Original assignee: Chengdu No630 Electronic Equipment Co ltd
Current assignee: Chengdu No630 Electronic Equipment Co ltd
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2030-07-10

Abstract

本实用新型公开了一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，所述系统包括输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器、输出耦合器、供电系统七个部分；所述输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器和输出耦合器串联组成发射链路，供电系统为各模块供电；外部射频信号馈入时，先由输入保护单元对输入信号进行检测、判断和衰减控制，再通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给4个40kW功放机柜将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经输出耦合器输出。本实用新型具有效率高、高占空比、宽脉宽且性能可靠性等优点。

Description

一种108.48MHz/150kW固态功率源系统

技术领域

本实用新型涉及大功率功率源领域，尤其是一种108.48MHz/150kW固态功率源系统。

背景技术

固态功率源系统是粒子加速器重要组成部分之一，主要是为其提供射频功率。因此，在满足试验测试的要求和指标的同时，还需具备“安全、稳定、可靠、长寿命，便于维护”的特点才能为粒子加速器提供稳定可靠的射频功率。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种效率高、高占空比、宽脉宽且性能可靠性的108.48MHz/150kW固态功率源系统。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本实用新型所述系统包括输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器、输出耦合器、供电系统七个部分；所述输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器和输出耦合器串联组成发射链路，供电系统为各模块供电；外部射频信号馈入时，先由输入保护单元对输入信号进行检测、判断和衰减控制，再通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给4个40kW功放机柜将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经输出耦合器输出。

进一步地，所述输入保护单元由耦合器、限幅器、滤波器、保护开关和增益调节器依次串联组成，用于对输入信号的检测、保护、滤除带外信号、保护切换和增益调节。

进一步地，所述前置功放单元由20W LDMOS功放管、300W LDMOS功放管、环行器、吸收负载、输出功率检波器、监控单元、温度传感器、电流采样板和状态指示组成，实现输入信号的放大。

进一步地，所述输入1:4功率分配器采用威尔金森微带结构形式，实现输入信号的四路信号分配。

进一步地，所述4个40kW功放机柜的每个机柜的峰值功率≥40kW，40kW功放机柜由1:2功率分配器、2个1:6功率分配器、12个4kW功放单元、2个6:1功率合成器、2:1功率合成器、输出耦合器、电源系统、风冷系统和控制保护系统组成。

进一步地，所述2级2:1功率合成器实现机柜间功率的两级合成，单机柜输出接口为EIA 1-5/8，两机柜合成后，输出接口为EIA 3-1/8，第二级2:1合成器输出接口为EIA 3-1/8。

进一步地，所述输出耦合器采用耦合环实现，小信号测试具有30dB方向性，两路检波信号均送入功率取样板。

进一步地，所述供电系统由AC/DC组成，将系统供电转换为组成单元所需电压并对各模块供电。

进一步地，所述系统还设置有冷却装置，所述冷却装置通过强制风冷方式将功放单元的耗散热量导出，保证功放单元的正常工作。

本实用新型大致使用过程如下：

固态功率源工作时，射频激励信号输入至输入保护单元(由耦合器、限幅器、滤波器、保护开关和增益调节器组成)后进入前置功放单元进行信号放大。前置功放单元输出的射频信号进入1：4同相功率分配器，分别进入4个40kW功放机柜，经过2个2:1功率合成器后的射频信号再经一个2:1功率合成器输出至机柜间输出耦合器，输出大于150kW的功率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：采用最新一代的大功率管技术和大功率合成技术，为全固态功率放大器，通过合理设计功放链路，并优化链路功率和增益分配，保证整机的高效率、高可靠性，并满足体积和重量要求，从而保证功放的先进性。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

如图1所示，本实用新型所述系统包括输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器、输出耦合器、供电系统、冷却装置八个部分；所述输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器和输出耦合器串联组成发射链路；所述供电系统由AC/DC组成，将系统供电转换为组成单元所需电压并对各模块供电。所述系统还设置有冷却装置，所述冷却装置通过强制风冷方式将功放单元的耗散热量导出，保证功放单元的正常工作。

外部射频信号馈入时，先由输入保护单元对输入信号进行检测、判断和衰减控制，再通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给4个40kW功放机柜将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经输出耦合器输出。耦合器对输入信号的功率采样，并将采样信号送至检波器件内，检测的电平信号送至系统控制的监控单元，用于显示和判断整机输入功率状态，过激励输入及时上报告警信号。输入滤波器采用带通形式，用于抑制谐波和分频信号的干扰。增益调节采用电压控衰减器实现整机增益的调节功能。保护开关器件实现输入激励的打开和关闭功能。增益放大器实现小信号放大，保证信号在机柜内部传输中，具备较高的信号幅度，避免外部复杂电磁环境的干扰。

所述输入保护单元由耦合器、限幅器、滤波器、保护开关和增益调节器依次串联组成，用于对输入信号的检测、保护、滤除带外信号、保护切换和增益调节。

所述前置功放单元由20W LDMOS功放管、300W LDMOS功放管、环行器、吸收负载、输出功率检波器、监控单元、温度传感器、电流采样板和状态指示组成，实现输入信号的放大。

所述输入1:4功率分配器采用威尔金森微带结构形式，实现输入信号的四路信号分配。所述输入1:4分配器可承受100W功率，具有插损小、隔离度高等特点。

所述4个40kW功放机柜的每个机柜的峰值功率≥40kW，40kW功放机柜由1:2功率分配器、2个1:6功率分配器、12个4kW功放单元、2个6:1功率合成器、2:1功率合成器、输出耦合器、电源系统、风冷系统和控制保护系统组成。

所述2级2:1功率合成器实现机柜间功率的两级合成，单机柜输出接口为EIA 1-5/8，两两机柜合成后，输出接口为EIA 3-1/8，第二级2:1合成器输出接口为EIA 3-1/8，具有插损小、隔离度高等特点。

所述输出耦合器具有输出/反射耦合检波电路，小信号测试具有30dB方向性，两路检波信号均送入功率取样单元。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述系统包括输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器、输出耦合器、供电系统七个部分；所述输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个40kW功放机柜、2级2:1功率合成器和输出耦合器串联组成发射链路，供电系统为各模块供电；外部射频信号馈入时，先由输入保护单元对输入信号进行检测、判断和衰减控制，再通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给4个40kW功放机柜将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经输出耦合器输出。

2.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述输入保护单元由耦合器、限幅器、滤波器、保护开关和增益调节器依次串联组成，用于对输入信号的检测、保护、滤除带外信号、保护切换和增益调节。

3.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述前置功放单元由20W LDMOS功放管、300W LDMOS功放管、环行器、吸收负载、输出功率检波器、监控单元、温度传感器、电流采样板和状态指示组成，实现输入信号的放大。

4.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述输入1:4功率分配器采用威尔金森微带结构形式，实现输入信号的四路信号分配。

5.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述4个40kW功放机柜的每个机柜的峰值功率≥40kW，40kW功放机柜由1:2功率分配器、2个1:6功率分配器、12个4kW功放单元、2个6:1功率合成器、2:1功率合成器、输出耦合器、电源系统、风冷系统和控制保护系统组成。

6.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述2级2:1功率合成器实现机柜间功率的两级合成，单机柜输出接口为EIA 1-5/8，两两机柜合成后，输出接口为EIA 3-1/8，第二级2:1合成器输出接口为EIA 3-1/8。

7.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述输出耦合器采用耦合环实现，小信号测试具有30dB方向性，两路检波信号均送入功率取样板。

8.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述供电系统由AC/DC组成，将系统供电转换为组成单元所需电压并对各模块供电。

9.根据权利要求1所述的一种108.48MHz/150kW固态功率源系统，其特征在于：所述系统还设置有冷却装置，所述冷却装置通过强制风冷方式将功放单元的耗散热量导出，保证功放单元的正常工作。