ES3074569T3 - Match line, and associated stage and amplification and/or division apparatus - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una línea de adaptación (50) para un combinador de radiofrecuencia de cavidad, dicha línea de adaptación (50) está adaptada para una frecuencia de operación de entre 10 kHz y 300 GHz. La línea de adaptación (50) está destinada a conectar un amplificador al combinador de cavidad y la impedancia de dicha línea es igual o mayor que la relación entre la longitud de onda asociada con la frecuencia de operación y el número 8. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Línea de adaptación, planta y dispositivo de amplificación y/o de división asociados

[0003] La presente invención se refiere a un dispositivo de amplificación o de división de radiofrecuencia que comprende un combinador de cavidad, una pluralidad de primeras vías y una segunda vía, el combinador estando configurado para recombinar las primeras vías en la segunda vía, cada primera vía que comprende un amplificador y una línea de adaptación.

[0004] Los grandes instrumentos científicos como los colisionadores de partículas necesitan ser alimentados con ondas de radiofrecuencia para diferentes aplicaciones.

[0005] A modo de ejemplo, en los aceleradores de partículas, la aceleración se realiza con cavidades alimentadas por altas potencias para frecuencias comprendidas en el rango entre 10 MHz (megahercios) y 10 GHz (gigahercios). En tal contexto, se entiende por "alta potencia" una potencia comprendida entre 100 kilovatios (kW) y varios megavatios (MW).

[0006] Por lo tanto, para algunas aplicaciones, es deseable disponer de ondas de radiofrecuencia que presenten altas potencias.

[0007] La producción de alta potencia se obtiene con ayuda de amplificadores. Un amplificador electrónico es un sistema electrónico que aumenta la potencia de una señal eléctrica. Existen dos grandes familias de amplificadores electrónicos: los amplificadores de tubo y los amplificadores de estado sólido.

[0008] Los documentos US 2015/123734 A1 y US 2012/0293274A1 presentan un dispositivo de amplificación de una señal.

[0009] Sin embargo, dado que la potencia unitaria de los amplificadores de alta frecuencia es limitada, a menudo es útil acoplar (o combinar) varios amplificadores elementales para alcanzar la potencia deseada.

[0010] Para ello se conoce el uso de combinadores de cavidad. Los combinadores de cavidad son un ejemplo particular en el campo de la combinación de ondas de radiofrecuencia. Los combinadores de cavidades permiten, en particular, sumar un gran número de entradas en una sola planta de combinación, lo que permite transformar una tecnología de baja potencia (rango entre 1 vatio y 1 kilovatio) en una alta potencia (rango entre 100 vatios y 500 kilovatios). Este tipo de combinador es recíproco, permite también realizar un divisor de potencia.

[0011] Los combinadores de cavidades presentan bajas pérdidas, dimensiones reducidas y alta potencia.

[0012] Un dispositivo de amplificación de combinador de cavidades suele tener vías con amplificadores con transistores de alta potencia montados en push-pull.

[0013] Sin embargo, esta configuración tiene el inconveniente de que requiere un balun de potencia. En las disposiciones más compactas, la disipación de energía en el balun suele ser importante, lo que conlleva una complejidad y un sobrecoste importantes.

[0014] Además, el dispositivo de amplificación de combinador de cavidades requiere el uso de un gran número de entradas en paralelo.

[0015] Sin embargo, esto supone garantizar una buena fiabilidad de funcionamiento independientemente del estado de cada entrada. Por ejemplo, durante una avería de un amplificador, la potencia de salida del dispositivo debe mantenerse lo mejor posible.

[0016] De hecho, el rendimiento del dispositivo disminuye cuando un amplificador falla.

[0017] Por tanto, existe la necesidad de un dispositivo de amplificación con combinador de cavidades que permita remediar al menos en parte los inconvenientes anteriores.

[0018] Para ello, se describe un dispositivo de amplificación según la reivindicación 1.

[0019] Según unos modos de realización particular, el dispositivo de amplificación comprende una o varias de las características de las reivindicaciones 2 a 6, tomada(s) aisladamente o según todas las combinaciones técnicamente posibles.

[0020] [0018]Otras características y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de la descripción que se ofrece a continuación de realizaciones de la invención, dada a modo de ejemplo únicamente y en referencia a los dibujos que son:

[0021] - la figura 1, una vista esquemática de un ejemplo de dispositivo de amplificación de radiofrecuencia,

[0022] - la figura 2, una vista esquemática de un ejemplo de primera planta que forma parte del dispositivo de la figura 1, - la figura 3, una vista de un esquema eléctrico equivalente de la primera planta según la figura 2,

[0023] - la figura 4, una vista esquemática de un ejemplo de amplificador que forma parte del dispositivo de la figura 1, - la figura 5, una vista esquemática de un ejemplo de un conjunto de primeras vías y un combinador de cavidad que forman parte del dispositivo de la figura 1,

[0024] - la figura 6, un gráfico que presenta la evolución temporal de la potencia de salida del dispositivo de amplificación conforme a la figura 5,

[0025] - la figura 7, una vista esquemática de otro ejemplo de un conjunto de vías de entrada y un combinador de cavidad que forman parte del dispositivo de la figura 1,

[0026] - la figura 8, una vista de un esquema eléctrico equivalente de la parte de las primeras vías y del combinador de cavidad según la figura 7,

[0027] - la figura 9, un esquema mecánico en perspectiva de una sonda diferencial en forma de un bucle de inserción del combinador de cavidad según la figura 7,

[0028] - la figura 10, un esquema mecánico en perspectiva de otro ejemplo de bucle de inserción,

[0029] - la figura 11, un esquema mecánico en perspectiva de otro ejemplo más de bucle de inserción,

[0030] - la figura 12, una vista esquemática del esquema eléctrico de otro ejemplo de dispositivo amplificador de radiofrecuencia,

[0031] - la figura 13, una vista esquemática de otro ejemplo más de dispositivo amplificador de radiofrecuencia, y

[0032] - la figura 14, una vista esquemática de un ejemplo de combinador de cavidad.

[0033] En la figura 1 se ilustra un dispositivo 10 de amplificación de radiofrecuencia.

[0034] El dispositivo 10 comprende unas primeras vías 12 que son recombinadas por un combinador 14 de cavidad en una segunda vía 16.

[0035] El dispositivo 10 es capaz de funcionar a una frecuencia de funcionamiento que es la frecuencia de funcionamiento del combinador 14.

[0036] Específicamente, el dispositivo 10 es adecuado para funcionar para un conjunto de bandas de frecuencias de funcionamiento, estando la banda de frecuencias determinada por la banda de frecuencias del combinador 14.

[0037] La frecuencia de funcionamiento es una frecuencia de funcionamiento comprendida entre 10 kHz y 300 GHz.

[0038] Esto significa que todos los componentes del dispositivo 10 están dimensionados para funcionar específicamente a la frecuencia de funcionamiento.

[0039] En particular, las impedancias de los componentes se calculan a la frecuencia de funcionamiento.

[0040] También, según el nivel de potencia previsto para la onda de radiofrecuencia, los componentes son más adecuados para soportar una potencia importante.

[0041] Según el ejemplo de la figura 1, se representan tres primeras vías 12, con los puntos que indican que el número de primeras vías 12 es cualquiera.

[0042] El número de primeras vías 12 es superior a dos.

[0043] Por ejemplo, el número de primeras vías 12 es superior a 50 o incluso superior a 100.

[0044] En el ejemplo de la figura 1, cada primera vía 12 es idéntica.

[0045] En lo sucesivo se describe específicamente una sola primera vía 12, aplicándose los mismos comentarios a las otras primeras vías 12.

[0046] La primera vía 12 comprende una fuente 18, una primera planta 20, un amplificador 22 y una segunda planta 24.

[0047] La fuente 18 es adecuada para alimentar la primera vía 12 en ondas de radiofrecuencia.

[0048] Por ejemplo, la fuente 18 es una fuente de corriente.

[0049] La primera planta 20 es una planta de baja potencia.

[0050] El calificativo de "baja potencia" indica que la primera planta 20 está adaptada para interactuar con ondas de radiofrecuencia que presentan una energía inferior a las ondas con las que la segunda planta 24 es apta para interactuar y con las que el combinador 14 es apto para interactuar.

[0051] En este caso, una onda se considera una onda que presenta una baja potencia cuando la potencia de la onda está comprendida entre 0,1 W y 100 W.

[0052] Un ejemplo de primera planta 20 se ilustra en las figuras 2 y 3.

[0053] La primera planta 20 comprende un balun 26, un módulo de desacoplamiento 28 y un adaptador de impedancia 30.

[0054] Un balun es un circuito eléctrico usado para efectuar la conexión entre una línea de transmisión simétrica (línea bifilar o líneas impresas paralelas) y una línea de transmisión asimétrica (cable coaxial o línea impresa sobre un plano de masa).

[0055] Un balun se realiza, por ejemplo, con la ayuda de un cable coaxial enrollado o de una pequeña sección de línea bifilar enrollada sobre un toroide de ferrita.

[0056] En la figura 3 se ilustra esquemáticamente este modo de realización.

[0057] El módulo de desacoplamiento 28 es adecuado para realizar un desacoplamiento de tipo DC (acrónimo de "direct current" en inglés que significa "corriente continua").

[0058] Según el ejemplo ilustrado, el módulo de desacoplamiento 28 comprende condensadores 32 y 34.

[0059] El adaptador de impedancia 30 garantiza una adaptación de la impedancia entre la impedancia del balun 26 y del módulo de desacoplamiento 28 con respecto a la impedancia del amplificador 22.

[0060] Por ejemplo, como se muestra, el adaptador de impedancia 30 es un cable coaxial.

[0061] El esquema eléctrico equivalente es una línea de elementos discretos, es decir, un dipolo que comprende inductancias 36, 38, 40, 42 y un condensador 44. Las inductancias 36, 38, 40, 42 están dispuestas en forma de un puente de Wheatstone conectado por un condensador 44.

[0062] El amplificador 22 es capaz de amplificar una onda incidente en una onda emergente que presenta una energía más importante que la onda incidente.

[0063] El amplificador 22 es, por ejemplo, un montaje en configuración llamada "push-pull". Tal montaje usa un par de componentes activos que proporcionan o absorben alternativamente corriente a o de una carga.

[0064] En este caso, como se ilustra en la figura 4, el amplificador 22 es un montaje de dos transistores 46 y 48 en una configuración llamada "push-pull". Esta configuración permite tener chips compactos y de alta potencia.

[0065] Según la realización ilustrada, cada transistor 46 y 48 es un transistor endurecido. Por el término "endurecido" se entiende en este contexto que cada transistor 46 y 48 está protegido de las ondas reflejadas. De ello se desprende que cada transistor 46 y 48 presenta una cierta robustez para resistir cortocircuitos durante varios milisegundos.

[0066] La segunda planta 24 es una planta de potencia media.

[0067] El calificativo de "potencia media" indica que la segunda planta 24 está adaptada para interactuar con ondas de radiofrecuencia que presentan una energía superior a las ondas con las que la primera planta 20 pero que presentan una energía inferior a la energía a las ondas con las que el combinador 14 es capaz de interactuar.

[0068] En este caso, una onda se considera una onda que presenta una potencia media cuando la potencia de la onda está comprendida entre 100 W y 1 kW.

[0069] Cada componente de la segunda planta 24 está adaptado para interactuar con una onda que presenta una potencia media cuando la potencia de la onda está comprendida entre 100 W y 1 kW.

[0070] La segunda planta 24 es adecuada para garantizar la interfaz entre el amplificador 22 y la cavidad 14.

[0071] Según el ejemplo particular de la figura 5, la segunda planta 24 comprende una línea de adaptación 50 que conecta el amplificador 22 con el combinador 14.

[0072] La línea de adaptación 50 presenta un primer extremo conectado al amplificador 22 y un segundo extremo conectado al combinador 14.

[0073] El primer extremo se adapta en impedancia a la impedancia del amplificador 22.

[0074] El segundo extremo se adapta en impedancia a la impedancia del combinador 14.

[0075] La impedancia de la línea de adaptación de 50 es la diferencia de adaptación entre la impedancia del primer extremo y la del segundo extremo, aproximadamente por las pérdidas por efecto piel.

[0076] La impedancia de la línea de adaptación 50 es superior a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia propia y el número 8.

[0077] Según una realización, la impedancia de la línea de adaptación es igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia propia y la cifra del 8 al 10 %.

[0078] Como variante, la línea de adaptación 50 presenta una impedancia igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia propia y el número 8, con una precisión del 5 %.

[0079] Según una realización, la línea de adaptación 50 presenta una impedancia igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia de funcionamiento y el número 8.

[0080] Por ejemplo, según la realización ilustrada, la línea de adaptación 50 es un coaxial que tiene una longitud igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia de funcionamiento y el número 8.

[0081] Según otra realización, la línea de adaptación 50 es una línea conductora también llamada bajo la denominación inglesa de "stripline".

[0082] Según otra realización, la línea de adaptación 50 es una guía de ondas.

[0083] Según otra variante más, la línea de adaptación 50 comprende componentes como inductancias y condensadores.

[0084] La segunda planta 24 carece de circulador y aislador.

[0085] El combinador 14 comprende una pluralidad de primeros puertos P1, P2... PN y un segundo puerto O1.

[0086] El combinador 14 es capaz de sumar las ondas de radiofrecuencia de media potencia introducidas en cada uno de los primeros puertos P1, P2... PN para generar una onda de alta potencia (entre 10 kW y 200 kW) en el segundo puerto O1.

[0087] Según los casos, el combinador 14 está adaptado para funcionar con modos de resonancia de una cavidad. El combinador 14 debe funcionar realizando una sumación en tensión o en corriente.

[0088] Cuando el combinador 14 funciona en un modo TM010, el campo magnético es máximo en las paredes del combinador 14 y el campo eléctrico es máximo en el centro del combinador 14. La potencia se inyecta a través de bucles de inserción presentes en la pared y se toma a través de una sonda de tensión en el centro.

[0089] En lo sucesivo, a modo de ilustración, se supone que el combinador 14 es un combinador que funciona con una resonancia en modo TM010.

[0090] Esto significa que el combinador 14 está adaptado para interactuar con una onda que presenta una potencia media cuando la potencia de la onda está comprendida entre 10 kW y 200 kW. Esta adaptación se aplica a todos los componentes del combinador 14.

[0091] A continuación, se describe el funcionamiento del dispositivo 10 en presencia de un mal funcionamiento en referencia a la figura 6.

[0092] Los resultados para un combinador 14 que presenta una frecuencia de funcionamiento a 200 MHz con 80 primeros puertos y una línea de adaptación 50 son visibles en la simulación de la figura 6.

[0093] [0079]Se verifica así el interés de la línea de adaptación 50 que permite limitar ampliamente la disminución de potencia y, por lo tanto, la desadaptación de la cavidad y de todos los amplificadores 22.

[0094] En un momento inicial t0 correspondiente al comienzo de la simulación, cada uno de los primeros 80 puertos transmiten su potencia al segundo puerto O1.

[0095] Se constata en un primer momento t1 (a 300 μs) que la potencia en el puerto combinado se eleva Pout=72,7 kW para 80*0,93=74,4 kW en entrada, lo que corresponde a una pérdida de solo 0,1 dB.;[0096] En un segundo momento t2, 500 ns después del momento inicial t0, los 16 primeros puertos se desactivan abriendo el circuito.;[0097] Se constata que la potencia en el segundo puerto O1 asciende a Pout=55,5 kW para 59,7 kW de entrada.;[0098] En un tercer momento t3, 1 μs después del momento inicial t0, la impedancia de los transistores 46 y 48 se reduce en los 16 primeros puertos al mismo tiempo.;[0099] Se constata que la potencia en el segundo puerto O1 disminuye un poco (a 51,47 kW) ya que los 16 amplificadores 22 no destruidos absorben potencia de radiofrecuencia (aproximadamente 225 W por transistor 46 y 48). Esto corresponde a una pérdida de 0,63 dB (ver cuarto momento t4 a 1,5 μs aproximadamente).;[0100] En un quinto momento t5, 2 μs después del momento inicial t0, los primeros 16 puertos se cortocircuitan al mismo tiempo.;[0101] Se constata que la potencia en el segundo puerto O1 vuelve a un nivel nominal de 55,6 kW para 64*0,93=59,7 kW en entrada (ver sexto momento t6 a 2,5 μs aproximadamente). Esto corresponde a una pérdida de 0,31 dB.

[0102] Parece así que la línea de adaptación 50 permite al combinador 14 ver una impedancia casi idéntica en el conjunto de los primeros puertos P1 a PN.

[0103] El correcto dimensionamiento de la línea de adaptación 50 permite aislar el combinador 14 de cada amplificador 22.

[0104] La línea de adaptación 50 está dimensionada para que el combinador 14 siempre vea aproximadamente la misma impedancia independientemente del estado de cada amplificador 22.

[0105] De otro modo, cuando un amplificador 22 falla, el funcionamiento del combinador 14 no se modifica.

[0106] Tal configuración permite mantener el rendimiento reductor 14 casi constante sin tener en cuenta el número de amplificadores 22 activos.

[0107] Por definición, el rendimiento del combinador 14 se define por la relación entre la potencia en el segundo puerto O1 y la suma de las potencias en cada uno de los primeros puertos P1 a PN.

[0108] Esto permite reemplazar un aislador (es decir, un conjunto de circulador y una resistencia de adaptación) del estado de la técnica por la línea de adaptación 50.

[0109] Como resultado, se reducen los costes.

[0110] Además, el rendimiento está optimizado.

[0111] La figura 7 ilustra otro ejemplo de segunda planta 24. Los elementos idénticos al modo de realización de la figura 5 no se describen de nuevo. Sólo se ponen de relieve las diferencias.

[0112] La línea de impedancia 50 se sustituye por un circuito de conmutación 52.

[0113] En la figura 8 se detalla un ejemplo de circuito de conmutación 52.

[0114] El circuito de conmutación 52 comprende un primer interruptor 54 y un segundo interruptor 56.

[0115] El primer interruptor 54 presenta un primer tiempo de conmutación.

[0116] El primer interruptor 54 es un interruptor rápido, lo que significa que el primer tiempo de conmutación está comprendido entre 10 nanosegundos (ns) y 1 milisegundo (ms).

[0117] El primer interruptor 54 es capaz de controlar el segundo interruptor 52 emitiendo una señal de salida.

[0118] El primer interruptor 54 es un circuito electrónico que comprende diodos PIN. Un diodo PIN (acrónimo en inglés de "Positive Intrinsic Negative Diode", lo que se traduce por diodo positivo intrínseco negativo en español) es un diodo constituido por una zona no dopada, denominada intrínseca I, intercalada entre dos zonas dopadas P y N.

[0119] Más en concreto, el primer conmutador 54 comprende transistores y diodos PIN.

[0120] En el caso particular representado, el primer conmutador 54 comprende dos montajes conectados entre sí e idénticos.

[0121] El primer montaje permite conmutar en presencia de una alternancia positiva, mientras que el segundo montaje permite conmutar en presencia de una alternancia negativa.

[0122] El primer montaje es un transistor 60 cuyo terminal está conectado a tierra, otro terminal está conectado al cátodo de un diodo 62 y a un conjunto de una inductancia 64 y de una resistencia 66 y otro terminal está conectado a un diodo 64 y a la resistencia 66.

[0123] Según el ejemplo, el transistor 60 es un transistor de efecto de campo de rejilla aislada más comúnmente llamado MOSFET (acrónimo inglés de "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor" - que se traduce por "transistor de efecto de campo de estructura metal-óxido-semiconductor").

[0124] Del mismo modo, el segundo montaje es un transistor 70 cuyo terminal está conectado a tierra, otro terminal está conectado al ánodo de un diodo 72 y a un conjunto de una inductancia 74 y de una resistencia 76 y otro terminal está conectado a un diodo 78 y a la resistencia 76.

[0125] El segundo interruptor 56 es un relé electromecánico.

[0126] El relé electromecánico puede funcionar en dos posiciones, una posición cerrada donde el amplificador 22 está conectado a la cavidad 14 y una posición abierta donde el amplificador 22 no está conectado a la cavidad 14.

[0127] El tiempo de conmutación del segundo interruptor 56 es inferior a la mitad del primer tiempo de conmutación. El tiempo de conmutación del segundo interruptor 56 se denomina segundo tiempo de conmutación.

[0128] El segundo tiempo de conmutación es superior a 1 ms.

[0129] El segundo interruptor 56 es un interruptor de seguridad.

[0130] Ahora se describe el funcionamiento del dispositivo 10 según la figura 7.

[0131] El segundo interruptor 56 está normalmente cerrado.

[0132] Más en concreto, el segundo interruptor 56 está en estado de cortocircuito cuando el segundo interruptor 56 es alimentado por una señal de salida nula.

[0133] Tan pronto como la señal de salida ya no es nula, se abre el segundo interruptor 56 para permitir el funcionamiento del dispositivo 10.

[0134] El circuito de conmutación 52 permite la puesta en seguridad y la puesta fuera de tensión de un amplificador 22 acoplado a un combinador 14 por realización de un cortocircuito.

[0135] El cortocircuito se realiza mediante una conmutación a tierra.

[0136] En el caso de una inyección de potencia en campo magnético en un combinador 14, si se pone a tierra un bucle, la impedancia del bucle se vuelve altamente reactiva.

[0137] Por lo tanto, el bucle no consume energía. Además, el bucle no cambia el funcionamiento de la cavidad, ya que se conserva la impedancia de la cavidad. Solo la resistencia de cortocircuito de unos pocos mili-ohmios causa pérdidas en el combinador 14.

[0138] En el caso de una inyección en campo eléctrico, el circuito de conmutación abre el bucle de manera que el bucle presente una alta impedancia. También debe tenerse en cuenta que, para una cavidad con una inyección de tensión, se realiza una abertura de circuito.

[0139] Por ello, el circuito de conmutación 52 tiene un tiempo de transición inferior al tiempo de reacción del combinador 14.

[0140] Por consiguiente, el circuito de conmutación 52 sustituye a un circulador.

[0141] De este modo, se elimina la presencia de un circulador.

[0142] Además, el circuito de conmutación permite apagar el amplificador sin apagar todo el dispositivo 10.

[0143] Por una parte, permite no deteriorar más el amplificador 22 averiado. De hecho, con un cortocircuito, no se devuelve ninguna potencia de radiofrecuencia a un transistor 46, 48 del amplificador 22.

[0144] Por otra parte, facilita el mantenimiento ya que permite desconectar y sustituir el amplificador 22 averiado sin interrumpir el funcionamiento del dispositivo 10.

[0145] Como resultado, se reducen los costes y se optimiza el rendimiento.

[0146] La figura 9 presenta un esquema mecánico en perspectiva de una sonda diferencial en forma de un bucle de inserción 51 del combinador 14 según la figura 7.

[0147] En algunas terminologías, el bucle de inserción también se denomina acoplador.

[0148] En esta representación, el bucle de inserción 51 comprende una varilla de conexión 80 conectada a dos varillas de conducción 82 y 84. En este caso, el bucle de inserción 51 comprende, también, una entrada de tensión 86. La primera varilla de conducción 82 está conectada a la entrada de tensión 86, mientras que la segunda varilla de conducción 84 está conectada a la masa.

[0149] El esquema eléctrico equivalente del bucle de inserción 51 es una inductancia conectada por una parte a la entrada de tensión y por otra parte a la masa.

[0150] Se propone, con referencia a las figuras 10 y 11, un bucle de inserción 51 con entradas diferenciales.

[0151] Por entradas diferenciales, se entiende que una entrada está desfasada 180° con respecto a otra entrada. Este desfase se realiza antes del bucle de inserción 51

[0152] Dicho bucle de inserción 51 comprende al menos dos varillas de conducción conectadas cada una a una entrada separada.

[0153] Según la realización de la figura 10, el bucle de inserción 51 comprende los mismos elementos que el bucle de inserción 51 de la figura 9. En este caso particular, por conveniencia de nomenclatura, todos los elementos se califican como elementos primarios en contraste con los elementos que se añaden que se califican como elementos secundarios.

[0154] El bucle de inserción 51 comprende, también, una varilla de conexión secundaria 88, conectada a dos varillas de conducción secundarias 90 y 92. En este caso, el bucle de inserción 51 comprende, también, una entrada de tensión secundaria 86 distinta de la entrada de tensión primaria 86. La primera varilla de conducción secundaria 82 está conectada a tierra, mientras que la segunda varilla de conducción secundaria 84 está conectada a la segunda entrada de tensión secundaria 86.

[0155] Según la realización de la figura 10, el bucle de inserción 51 comprende los mismos elementos que el bucle de inserción 51 de la figura 9.

[0156] El bucle de inserción 51 comprende también una segunda entrada de tensión 96 distinta de la primera entrada de tensión 86.

[0157] La segunda varilla de conducción 84 está conectada a la segunda entrada de tensión 96.

[0158] El funcionamiento del bucle de inserción 51 se ilustra con referencia a la figura 12 que ilustra un dispositivo 10 según la realización de la figura 5 donde se usa un bucle de inserción 51 según la realización de la figura 11.

[0159] En este caso, la tensión de salida de la cada vía 12 es accesible al bucle de inserción 51 por diferencia entre las dos entradas 86 y 96, de modo que el funcionamiento del dispositivo 10 es comparable al funcionamiento de un dispositivo 10 según el estado de la técnica.

[0160] De manera similar, en el caso del bucle de inserción 51 de la figura 10, la tensión de salida de la cada vía 12 es accesible al bucle de inserción 51 por diferencia entre las dos entradas 86 y 94.

[0161] El bucle de inserción 51 desempeña bien el papel de un acoplador de entrada para el combinador 14.

[0162] Tal bucle de inserción 51 elimina la necesidad de un balun en la segunda planta 24.

[0163] La realización de bucle de inserción 51 según la figura 11 también permite eliminar la necesidad de un módulo de desacoplamiento en la segunda planta 24.

[0164] En todos los casos, la función de balun se traslada al interior de la cavidad 14.

[0165] De ello se desprende que la primera vía 12 puede realizarse sobre un circuito impreso con un sustrato habitual en lugar de un sustrato que pueda soportar ondas de radiofrecuencia de alta potencia.

[0166] Además, dicho bucle de inserción 51 permite duplicar el número de bucles de inserción 51 en la cavidad 14. Esto permite ajustar el coeficiente de calidad y, por lo tanto, disminuir el tiempo de subida del dispositivo 10.

[0167] Por consiguiente, se aumenta la fiabilidad y el rendimiento del dispositivo 10.

[0168] En las realizaciones presentadas, la primera planta 20, el amplificador 22 y la segunda planta 22 forman parte de la misma tarjeta comúnmente llamada "tarjeta amplificadora".

[0169] Esta tarjeta es adecuada para ser conectada a un puerto de combinador 14.

[0170] Las realizaciones de las figuras 13 y 14 ilustran el caso en que la tarjeta amplificadora comprende únicamente la primera planta 20, el amplificador 22 y no la segunda planta 22.

[0171] En estas realizaciones, la segunda planta 22 está integrada en cada primer puerto P1 a PN.

[0172] Las tarjetas amplificadoras se conectan directamente a cada puerto y no comprenden una segunda planta 22.

[0173] Esto hace que la fabricación de las tarjetas amplificadoras sea más fácil.

[0174] Según el caso particular de la figura 14, debe observarse que cada primer puerto P1 a PN consta de un bucle de inserción 51 conforme a la figura 11, una línea de impedancia 50 y un circuito de conmutación 52.

[0175] Por lo tanto, estos primeros puertos P1 a PN acumulan las ventajas de cada uno de los componentes mencionados anteriormente.

[0176] El conjunto de las realizaciones presentadas permite realizar una amplificación de alta potencia capaz de competir con las otras tecnologías de amplificación.

[0177] De hecho, el dispositivo 10 permite obtener una mayor potencia volumétrica limitada y limitar el coste.

[0178] Además, se propone acoplar un máximo de función en un mismo equipo, lo que mejora la compacidad del dispositivo 10.

[0179] También se facilita el mantenimiento del dispositivo 10.

[0180] Además, el dispositivo 10 presenta una fiabilidad mejorada.

[0181] También, las prestaciones del dispositivo 10, a saber, el rendimiento, el ancho de banda, la linealidad y el tiempo de subida, son mejores que las del estado de la técnica.

[0182] De ello se desprende que el dispositivo 10 es más adecuado para un funcionamiento continuo y sin interrupciones.

[0183] De manera general, los modos de realización propuestos permiten obtener dispositivos de amplificación de alta potencia a costes más bajos.

[0184] El alcance de frecuencias previsto para el dispositivo 10 cubre el rango de algunas decenas de megahercios hasta los límites tecnológicos actuales, es decir, más de la centena de gigahercios.

[0185] El dispositivo 10 se puede usar para numerosas aplicaciones. En particular, el dispositivo 10 se usa ventajosamente en grandes instrumentos científicos, en una cavidad aceleradora y en el campo de las telecomunicaciones.

[0186] Además, el dispositivo 10 también es reversible, ya que se puede usar como dispositivo de división de radiofrecuencia. En este caso, el segundo puerto O sirve de entrada y los primeros puertos P1 a PN sirven de salida. Además, la sonda diferencial 51 interactúa con las salidas de tensión.

[0187] Debe observarse que la expresión "sonda diferencial" se refiere a una sonda con un bucle de inserción 51 y al menos dos entradas/salidas 86, 96. En particular, la expresión "sonda diferencial" designa una sonda donde dos entradas/salidas están desfasadas 180° una con respecto a la otra.

[0188] Según la realización de la figura 10, la sonda diferencial 51 consta de dos pares de varillas de conducción 82, 84, 90, 92. Una varilla de conducción 82, 92 de cada par está conectada con una entrada de tensión 86, 96 correspondiente.

[0189] Según la realización de la figura 11, la sonda diferencial 51 tiene un solo par de varillas de conducción 82, 84, estando cada varilla de conducción 82, 84 conectada a una entrada de tensión 86, 96 correspondiente.

[0190] El desfase se realiza antes del bucle de inserción 51, por ejemplo, en una entrada de tensión 86, 96. Debe observarse que el desfase de 180° no se realiza necesariamente por una sola entrada de tensión 86, 96. Por ejemplo, cada entrada en tensión 86, 96 realiza un desfase, siendo la suma de los dos desfases igual a 180°.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia que comprende un combinador de cavidad (14), una pluralidad de primeras vías (12) y una segunda vía (16), el combinador estando configurado para recombinar las primeras vías (12) en la segunda vía, cada primera vía (12) que comprende un amplificador y una línea de adaptación (50) para combinador de cavidad de radiofrecuencia, estando la línea de adaptación (50) adaptada para una frecuencia de funcionamiento comprendida entre 10 kHz y 300 GHz, conectando la línea de adaptación (50) el amplificador al combinador de cavidad, presentando la línea de adaptación una impedancia igual o superior a la impedancia de un coaxial que tiene una longitud igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia de funcionamiento y el dígito 8,

cada primera vía (12) que comprende una planta (24) de potencia media para combinador de cavidad de radiofrecuencia, conectando la planta de potencia media el amplificador con el combinador de cavidad, la planta (24) que comprende la línea de adaptación (50),

el combinador de cavidad comprende una pluralidad de primeros puertos (P1, P2, PN) y un segundo puerto (O1),caracterizado porquela planta (24) de potencia media comprende también un circuito de conmutación (52), siendo el circuito de conmutación (52) capaz de realizar un cortocircuito por una conmutación a tierra, estando la planta (24) desprovista de circulador, cada primer puerto (P1, P2, PN) comprende un bucle de inserción (51).

2. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia según la reivindicación 1, donde la línea de adaptación (50) presenta una impedancia igual a la impedancia de un coaxial que tiene una longitud igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia de funcionamiento y la cifra del 8 al 10 % más cercana.

3. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia según la reivindicación 1 o 2, donde la línea de adaptación (50) presenta una impedancia igual a la impedancia de un coaxial que tiene una longitud igual a la relación entre la longitud de onda asociada a la frecuencia de funcionamiento y el número 8.

4. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la línea de adaptación (50) es un cable coaxial.

5. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la planta (24) está desprovista de aislador.

6. Dispositivo (10) de amplificación o de división de radiofrecuencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la planta (24) está adaptada para ondas de radiofrecuencia que presentan una potencia comprendida entre 100 W y 1 kW.