KR102297390B1 - 외부 도체에 배치되는 증폭기 모듈을 구비하는 고주파 증폭기 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)에 관한 것으로, 상기 고주파 증폭기 유닛은, 고주파 입력 신호를 고주파 출력 신호로 증폭시키기 위한 여러 개의 증폭기 모듈과, 증폭기 모듈(10, 10')의 고주파 출력 신호들을 결합시키기 위한 동축 결합기(102, 202, 302)를 포함하고, 상기 동축 결합기는 이에 동축으로 배치되는 외부 도체(104, 204, 304)와 내부 도체(106, 206, 306)를 구비하며, 증폭기 모듈(20, 20')은 동축 결합기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)의 외측에 배치되고, 증폭기 모듈(10, 10')은 동축 결합기(102, 202, 302)에 고주파 출력 신호들을 전송하기 위해 동축 결합기(102, 202, 302)의 동축 내부 도체(106, 206, 306)에 접속된다. 본 발명은 추가적으로 증폭기 시스템에도 관련된다.

Description

외부 도체에 배치되는 증폭기 모듈을 구비하는 고주파 증폭기 유닛{HIGH FREQUENCY AMPLIFIER UNIT HAVING AMPLIFIER MODULES ARRANGED ON OUTER CONDUCTORS}
본 발명은 고주파(HF: high frequency) 증폭기 유닛에 관한 것으로, 상기 고주파 증폭기 유닛은, 고주파 입력 신호들을 고주파 출력 신호들로 증폭시키기 위한 여러 개의 증폭기 모듈과, 증폭기 모듈들의 고주파 출력 신호들을 합성하기 위해, 외부 도체 및 상기 외부 도체에 동축으로 배치되는 내부 도체를 구비하는, 동축형 합성기를 포함한다.
가속 공진기, 특히 입자 가속기의 초전도 캐비티는, 가속기(사이클로트론, 선형 가속기 및 싱크로트론) 구조에 의해, 그리고 가속될 입자들의 종류에 의해 정의된다. 모든 공진기에는 공통적으로, 필요한 가속도 필드 강도 및 가속 대상인 입자들의 희망하는 에너지 게인을 보장하기 위해, 높은 HF 전력이 공급될 필요가 있다. 최근에 개발된 트랜지스터-기반 증폭기 모듈은 증폭기 모듈당 최대 500W, 어떤 경우에는 이보다 더 큰 전력을 출력할 수 있다.
심지어는 작은 가속기에서도, 가속기, 특히 가속 공진기를 작동시키기 위해 10kW보다 상당히 큰 HF 전력이 요구된다. 큰 사이클로트론에서, 또는 싱크로트론의 가속 공진기 및 저장 링에서도 최대 100kW 또는 그보다 더 큰 HF 전력이 요구된다. 따라서, 작동을 위해서는 수십 개의 증폭기 모듈(증폭기 유닛)들의 출력 전력이 수집, 즉 합성 또는 축적되어야 한다. 이러한 목적을 위해, 증폭기 모듈들에 의해 증폭된 고주파 출력 신호들은 동축 케이블에 의해, 증폭된 고주파 출력 신호들을 합성하는 소위 HF 전력 합성기 내로 안내된다. 이때, 고주파 기술에서, 합성기는 여러 개의 (일반적으로는, 동일한 주파수의) 더 약한 신호들을 더 강한 신호로 합성하는 조립체로 이해된다. 일반적으로, 합성기는 입력 값들을 서로로부터 동시에 격리시켜, 이들이 서로 상호적으로 영향을 주지 않도록, 또는 각각의 다른 신호 발생기에 영향을 주지 않도록 한다.
한편, 합성기 내에 있는 증폭기 유닛들은 일반적으로, 방산되어야 하는 상당한 양의 폐열을 발생하여 문제가 된다. 이러한 요건 때문에, 개별적인 고주파 증폭 유닛 및 전체 증폭기 시스템, 모두에 대한 가능한 설계가 제한되어, 고전력일 경우 이에 대응하여 공간을 차지하는(space-filling) 시스템이 유도된다. 반면에, 이 외에도, 이러한 과정은, 동축 케이블에서 급격하게 증가하는 줄(Joule) 손실 때문에, 합성되어야할 증폭된 고주파 출력 신호들의 주파수가 증가함에 따라, 매우 바람직하지 않게 된다.
따라서, 전력 합성기를 구비하는 고주파 증폭기 유닛에 대한 중요한 요건은 다음과 같다.
1. 높은 경제 효율성(가능한 한 낮은 투자 및 작동 비용)
2. 가능한 한 낮은 공급 라인 손실(케이블) 및 합성 손실, 그리고 이로 인한높은 효율성
3. 콤팩트한 설계
4. 고주파 증폭기 유닛들 및/또는 증폭기 모듈들의 용이한 접근 가능성 및 교체 가능성
따라서, 본 발명의 목적은, 이러한 요건들 중 하나 또는 모두를 충족하는 고주파 증폭기 유닛 및 증폭기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 상기 목적은, 고주파 입력 신호들을 고주파 출력 신호들로 증폭시키기 위한 여러 개의 증폭기 모듈과, 증폭기 모듈들의 고주파 출력 신호들을 합성하기 위해, 외부 도체와 상기 외부 도체에 동축으로 배치되는 내부 도체를 구비하는 동축형 합성기를 포함하는, 고주파 증폭기 유닛으로 해결되는데, 이때 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 외부 도체의 외측에 배치되고, 증폭기 모듈들은, 동축형 합성기에 고주파 출력 신호들을 전달하기 위해, 동축형 합성기의 동축형 내부 도체에 연결된다.
증폭기 모듈들이 동축형 합성기의 외부 도체의 외측에 배치되고, 고주파 출력 신호들을, 특히 (내부 도체 없이) 도파관으로가 아니라, 동축형 합성기로 전달하기 위해, 증폭기 모듈들이 동시에 동축형 합성기의 동축형 내부 도체에 연결된다는 점에서, 극도로 공간-절약형인 고주파 증폭기 유닛이 콤팩트한 설계로 실현될 수 있다. (증폭된) 고주파 출력 신호들의 전달, 즉 증폭기 모듈들로부터 동축형 합성기로의 전력 전달은, 동축형 합성기의 외부 도체에 증폭기 모듈들이 배치되었기 때문에, 케이블 없이 이루어질 수 있다. 증폭기 모듈들과 동축형 합성기 사이에 케이블이 필요 없기 때문에, 고주파 증폭 유닛은 단지 작은 합성 손실의 영향을 받고, 필요에 따라 신속하게 접근 가능하다. 특히, 증폭기 모듈들의 출력 전력이 동축형 합성기의 내부 도체로의 연결에 의해 동축형 합성기에 직접적으로 전달될 수 있으면서, 동시에 동축형 합성기의 외부 도체가 증폭기 모듈들을 냉각시키는 데 유리하게 사용될 수 있다는 것이 발견되었다.
고주파 신호들은 라디오파, 특히 마이크로파의 주파수를 갖는 신호인 것이 바람직하다. 이는, 바람직하게는 고주파 신호들이 주파수가 적어도 50MHz, 바람직하게는 적어도 70MHz, 보다 바람직하게는 적어도 100MHz, 특히 바람직하게는 적어도 300MHz인 파동인 것을 의미한다. 유사하게, 고주파 신호들은 주파수가 최대 300GHz, 바람직하게는 최대 3GHz인 파동일 경우에 바람직하다. 예를 들어, 바람직한 범위는 1 내지 3GHz이다. 예를 들어, 입자 가속기에 적용하는 경우, 통상적인 주파수는 약 70MHz 내지 3GHz(예를 들어, 1.3GHz, 1.5GHz 또는 1.75GHz)이다. 이에 대응하여, 바람직하게는 이러한 마이크로파들을 생성, 증폭 또는 안내하도록 설계되는 고주파 증폭기 유닛들, 증폭기 모듈들 및 동축형 합성기들이 참조된다. 이때, 신호들의 에너지는 외부 도체와 내부 도체 사이의 유전체(여기서는, 바람직하게는 공기)에서 전달된다.
증폭기 모듈은 특히 트랜지스터 증폭기를 포함하는데, 트랜지스터 증폭기는 예를 들어 하나 이상의 파워 트랜지스터, 푸시-풀(push-pull) 동작의 경우에는 예를 들어 2개의 파워 트랜지스터를 포함할 수 있다. 또한, 증폭기 모듈은 상류측 트랜지스터(들)을 보호하는 역할을 하는 서큘레이터를 포함할 수 있다. 증폭기 모듈은, 예를 들어 회로 기판이나 어레이로서 형성될 수 있는데, 이는 단일 피스일 수 있지만, 예를 들어 트랜지스터 회로 기판 및 서큘레이터 회로 기판을 포함할 수도 있다. 증폭기 모듈은 적어도 300W, 바람직하게는 적어도 400W, 보다 바람직하게는 적어도 500W 또는 그 이상의 (공칭) 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 증폭기 모듈은, 동축형 합성기를 향하는 면(특히, 설치 면 또는 하측 면)에 금속 층, 특히 구리 또는 알루미늄으로 만들어진 금속 층을 구비한다.
고주파 증폭기 유닛은 하나(또는 하나 이상)의 구동기(들), 하나(또는 하나 이상의) 전치 증폭기(들), 및/또는 신호들을 여러 증폭기 모듈들을 위한 여러 고주파 입력 신호들로 분배하는 역할을 하는 하나의 스플리터를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소들도 마찬가지로, 증폭기 모듈들과 유사하게, 동축형 합성기의 외측에 배치되거나, 동축형 합성기의 일부일 수 있다. 하지만, 대안적으로, 이러한 구성 요소들은, 특히 증폭기 모듈들이 동축형 합성기의 외부 도체 상의 실질적으로 전체 공간을 차지하고 있는 경우에는, 별도로 배치될 수도 있다. 바람직하게는, 고주파 증폭기 유닛은 적어도 4개, 바람직하게는 적어도 6개, 보다 바람직하게는 적어도 8개의 증폭기 모듈을 포함한다.
동축형 합성기가 바람직하게는 길이 방향으로 연장하고, 이와 관련하여 길이 방향으로 연장하는 (외부 도체에 의해 형성된) 측부 표면을 갖는 탑(tower)과 같은 기하학적 형상을 가질 때, 유리하다는 것이 증명되었다. 동축형 합성기, 특히 외부 도체와 동축형 내부 도체는, 금속, 특히 구리 및/또는 알루미늄으로 제조되는 것이 바람직하다.
증폭기 모듈들이 각각, 동축형 내부 도체에 연결됨으로써, 특히 증폭기 모듈의 출력(예를 들어, 증폭기 모듈의 커플링 회로)이 내부 도체에 전기적으로 연결되는 것으로 이해된다. 이러한 연결은, 예를 들어 전기 전도성 커플링 핀을 통해 일어날 수 있다. 이러한 방식으로, 증폭기 모듈들은 특히 동축형 내부 도체의 입력-측에서, 동축형 내부 도체에 연결된다. 고주파 증폭기 유닛으로부터의 전력의 분리(decoupling)는 예를 들어, 동축형 내부 도체의 출력-측 단부를 통해 일어나는데, 이때 동축형 내부 도체는 외부 도체를 지나 출력-측으로 돌출하여, 예를 들어 도파관으로 커플링하는 프로브(특히, (로드) 안테나)로서의 역할을 한다.
고주파 증폭기 유닛의 일 실시예에 따르면, 동축형 합성기는 길이 방향으로 연장하고, 외부 도체는 외측의 단면이 다각형, 특히 직사각형으로 형성된다. 이러한 방식으로, 동축형 합성기 또는 동축형 합성기의 외부 도체는 외측에, 단순한 방식으로, 증폭기 모듈들에 대한 조립체 표면으로서의 역할을 할 수 있는 외부 표면 또는 측부 표면을 형성할 수 있다. 이렇게 하여, 추가적인 합성기들 상에, 충분한 냉각 및 낮은 합성 손실을 갖는, 고주파 증폭기 유닛들의 극도로 콤팩트한 설계 및 배치를 달성할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
바람직하게는, 단면에서 외부 도체의 바깥쪽만 대응하는 기하학적 구조를 가지고, 외부 도체의 안쪽 및/또는 내부 도체의 바깥쪽은 단면에서 다른 기하학적 형상, 특히 둥근 형상을 갖는다. 하지만, 외부 도체의 외측뿐만 아니라, 추가적으로 외부 도체의 내측 및/또는 내부 도체의 외측도 대응하는 또는 다른 다각형의 기하학적 형상을 가질 수도 있다.
하나의 예시에서, 단면에서의 기하학적 형상이 n 개의 모서리(따라서, n 개의 변)를 갖는 경우, 바람직하게는 n 개의 증폭기 모듈이 동축형 합성기의 외부 도체의 외부 표면에(각각의 측부 표면에 하나씩) 배치된다. 동축형 합성기 또는 외부 도체가 길이 방향으로 충분히 길 경우, 측부 표면당 2개의 증폭기 모듈이 길이 방향으로 배치되어, 예를 들어 총 짝수(2n)개의 증폭기 모듈이 동축형 합성기의 외부 도체의 외부 표면에 배치될 수 있다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 실시예에 따르면, 증폭기 모듈들은 실질적으로 평평하게 형성되어, 동축형 합성기의 외부 도체 상에 실질적으로 평평하게 배치된다. 바람직하게는, 증폭기 모듈들은 외부 도체의 외측 면을 실질적으로 커버한다. 전술한 바와 같이, 주변 방향에서 보았을 때, 바람직하게는 적어도 하나의 증폭기 모듈이 각각의 측부 표면에 배치된다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 증폭기 모듈들은, 동축형 합성기의 외부 도체가 증폭기 모듈들을 냉각시키는 역할을 할 수 있도록, 동축형 합성기의 외측에 배치된다. 이렇게 함으로써, 작은 소요 면적(space requirement)으로, 증폭기 모듈들의 특히 활발한 냉각이 달성될 수 있다. 이와는 반대로, 선행기술에 명시된 이전의 접근방법은, 공간을 절약하기 위해, 중앙 냉각 기판을 공급하고, 양쪽 면에 증폭기 기판들을 적용하는 것이었다. 하지만, 냉각 장치가 증폭기 모듈들 사이에 제공되기 때문에, 동축 케이블에 의해 상부 측에서 출력 전력이 소산되었다. 전술한 실시예에 따르면, 특히 사이에 배치되는 추가적인 별도의 냉각 장치 없이도, 동축형 합성기로의 열 및 전력 방출이 모듈의 하부 측에서 이루어질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 증폭기 모듈들은 특히, 동축형 합성기의 외부 도체 상에 직접적으로 배치된다.
이때, 증폭기 모듈의 냉각은, (증폭기 모듈 및 그 주변 공기를 통한 불가피한 느린 열 전달 외에) 동축형 합성기의 외부 도체를 통해서만 이루어지는 것이 바람직하다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 실시예에 따르면, 높은 냉각 효율 및 이로 인한 높은 출력 전력을 달성하기 위해서, 동축형 합성기의 외부 도체는 증폭기 모듈들을 냉각시키기 위한 냉각수 회로의 일부로서 형성된다.
이때, 물(예를 들어, 비물질화된(dematerialized) 물)이 냉각수로서 제공된다. 이러한 목적으로, 동축형 합성기는 예를 들어, 적어도 하나의 냉각수 유입구와 적어도 하나의 냉각수 배출구를 구비한다. 바람직하게는, 동축형 합성기의 외부 도체는(특히, 모서리 영역에) 적어도 일부(sections)에 길이 방향으로 연장하는 냉각수 라인(예를 들어, 보어 홀)을 통합적으로 구비한다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 고주파 증폭기 유닛의 냉각 전력 및 출력 전력을 더욱 최적화하기 위해, 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 외부 도체에 원주 방향으로 배치된다. 전술한 바와 같이, 이때, 주변 방향에서 보았을 때, (적어도) 하나의 증폭기 모듈이 외부 도체에 의해 제공되는 측부 표면의 각각에 배치되는 것이 바람직하다. 환언하면, 증폭기 모듈들은 주변 방향에서 보았을 때 여러 열로(in rows) 배치된다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 증폭기 모듈들의 적어도 일부분은 길이 방향에서 보았을 때 동일한 높이에서 동축형 내부 도체에 연결된다. 이로 인해, 가능한 한 단순한 기하학적 형상의 동축형 합성기 및 특히 동축형 내부 도체가, 고주파 출력 신호들을 동축형 합성기에 전송하는 동안 가능한 한 낮은 손실을 발생시킨다. 대응하는 증폭기 모듈들을 연결시키기 위한 전기적 연결부(예를 들어, 커플링 핀)는 평면에서 연장하되, 특히 동축형 합성기의 길이 방향에 수직으로 연장한다. 하지만, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 다른 그룹의 증폭기 모듈들이 제공되어, 하나의 그룹의 증폭기 모듈들은 동일한 높이에서 동축형 내부 도체에 연결되고, 다른 그룹의 증폭기 모듈들은 다른 높이에서 연결될 수도 있다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 증폭기 모듈들의 제1 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 제1 길이 방향 섹션에서, 동축형 합성기의 외부 도체의 외측에 배치되며, 증폭기 모듈들의 제2 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 제2 길이 방향 섹션에서 동축형 합성기의 외부 도체의 외측에 배치된다. 증폭기 모듈들이 길이 방향으로 오프셋되어 있어도, 동축형 합성기로의 고주파 출력 신호들의 전송은 높은 효율로 이루어질 수 있으며, 이러한 방식으로 고주파 증폭기 유닛의 출력 전력이 결국 2배가 될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이때, 제1 길이 방향 섹션은 제2 길이 방향 섹션에 직접적으로 연결되는 것이 바람직하다. 이때, 전술한 바와 같이, 바람직하게는 고주파 증폭기 유닛의 모든 증폭기 모듈들의 출력 전력이 (예를 들어 도파관에 있는) 동축형 내부 도체의 출력-측 단부를 통해 분리(decouple)되는데, 이 경우 출력-측 단부는 제1 길이 방향 섹션의 단부 영역에 놓여지고, 상기 제1 길이 방향 섹션의 단부 영역은 제2 길이 방향 섹션으로부터 멀어지는 쪽을 향한다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 제1 길이 방향 섹션의 단부 영역에서 동축형 내부 도체에 연결되고, 상기 단부 영역은 동축형 합성기의 제2 길이 방향 섹션을 향하며, 및/또는 제2 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 제2 길이 방향 섹션의 단부 영역에서 동축형 내부 도체에 연결되고, 상기 단부 영역은 동축형 합성기의 제1 길이 방향 섹션을 향한다.
이는, 증폭기 모듈들을 동축형 합성기의 내부 도체에 연결하는 연결부가 서로 기하학적으로 매우 가까이에 놓여, 동축형 합성기의 기하학적 형상의 복잡성이 낮은 경우에, 합성 손실을 낮게 유지한다는 장점이 있다. 증폭기 모듈들의 동축형 합성기의 내부 도체로의 연결(그리고, 따라서 동축형 합성기로의 고주파 출력 신호들의 전송)이 모두 정확히 동일한 높이에서 이루어질 필요는 없다는 것이 인지되어왔으며, 이는 증폭기 모듈들의 배치가 길이 방향으로 오프셋될 수 있도록 한다. 이때, 제1 및 제2 길이 방향 섹션들은 길이가 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 가능한 한 낮은 합성 손실과 콤팩트한 설계로, 제2 그룹의 증폭기 모듈들의 연결(그리고, 따라서 2배의 출력 전력)을 달성하게 위해서는, 동축형 내부 도체가 동축형 합성기의 제2 길이 방향 섹션의 단부 영역 내로 연장하되, 상기 단부 영역이 동축형 합성기의 제1 길이 방향 섹션을 향할 때 유리하다는 것이 밝혀졌다. 필요에 따라서는, 동축형 합성기의 제2 길이 방향 섹션이, 증폭기 모듈들과 내부 도체 사이의 연결 영역(커플링 영역)으로부터 제2 길이 방향 섹션의 방향으로, 합성된 고주파 출력 신호들이 전파(spread)되는 것을 방지하는 (예를 들어, 내부 도체, 또는 제2 길이 방향 섹션의 영역에서 내부 영역이 속이 꽉차게(solid) 구현되는 외부 도체로부터 떨어진 회로 기판에 의해 형성되는) 차단기(terminator)를 구비한다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 그룹의 증폭기 모듈들 및 제2 그룹의 증폭기 모듈들은, 동축형 합성기의 길이 방향에서 보았을 때, 각각 동일한 높이에서 동축형 내부 도체에 연결된다. 환언하면, 제1 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 길이 방향에서 보았을 때 제1 높이에서 동축형 내부 도체에 연결되고, 제2 그룹의 증폭기 모듈들은 동축형 합성기의 길이 방향에서 보았을 때 제2 높이에서 동축형 내부 도체에 연결된다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 높은 전력 출력 신호들의 원치 않은 반사(reflections) 및 이로 인한 합성 손실을 감소하거나 최대한 방지하기 위해, 동축형 합성기는, 동축형 합성기에서의 (특히 연결된 증폭기 모듈들에 의해 발생된) 입력-측 파동 임피던스가 동축형 합성기에서 출력-측 임피던스로 변환되도록, 변환 거동을 갖는 변환기 섹션을 갖는다. 그 결과, 선형 변환 중에, (동축형 내부 도체의 증폭기 모듈들로의 연결 영역에서의) 입력-측 파동 임피던스가 다른 출력-측 파동 임피던스로 변환된다. 따라서, N 개의 증폭기 모듈들(통상적으로, 이들의 선(line)들의 파동 임피던스는 R1=50옴임)을 갖는 동축형 합성기의 결합으로 인한 입력-측 파동 임피던스는 대략적으로 R/N에 불과하다. 상기 선을 희망하는 파동 임피던스(R2)로 (통상적으로는, 원래의 파동 임피던스(R1)로 다시) 변환하기 위해서, 예를 들어 변환기 섹션으로서, λ/4-변환기 또는 λ/4-변환기로서 작동하는 변환기가 제공될 수 있으며, 이러한 변환기의 길이는 대략적으로(하지만, 정확할 필요는 없음) 고주파 신호들의 파장(λ)의 1/4이다. 따라서, 예를 들어 변환기 섹션은 내부 및/또는 외부 도체의 지름들이 단계식(stepped manner)으로 변화하는 "단계형 임피던스" 설계로 제공되어, 변환기 섹션의 길이가 확실하게 λ/4보다 짧을 수 있다. 변환기 섹션의 파동 임피던스(RT)는 (R1/N*R2)1/2로 예측될 수 있다. 예를 들어, N=4이고 R1=R2=50옴 일 경우, 대략적으로 RT=25옴의 변환기 섹션의 파동 임피던스가 발생한다. 하지만, R1 및/또는 R2의 값이 반드시 50옴일 필요는 없다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 변환기 섹션에서, 동축형 합성기의 동축형 내부 도체가 제1 외경을 가지고 동축형 합성기의 외부 도체는 제1 내경을 가지며, 변환기 섹션에 연결되는 출력 섹션에서, 동축형 합성기의 동축형 내부 도체는 제2 외경을 가지고 및/또는 동축형 합성기의 외부 도체가 제2 내경을 가질 경우에, 동축형 합성기가 유리한 기하학적 구조를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 이때, 출력 섹션에서의 동축형 내부 도체의 외경은, 변환기 섹션에서의 동축형 내부 도체의 외경보다 작은 것이 바람직하다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 출력 섹션에서의 외부 도체의 내경은 변환기 섹션에서의 외부 도체의 내경보다 작은 것이 바람직하다. 하지만, 이때, 동축형 내부 도체의 외경만이 제1 외경으로부터 다른 (더 작은) 제2 외경으로 변하거나, 동축형 합성기의 외부 도체의 내경만이 제1 내경으로부터 다른 (더 작은) 제2 내경으로 변하는 경우, 그리고 두 가지 경우 모두에서 각각의 다른 직경은 동일하게 유지될 때, 생산 기술 측면에서 유리하다. 이는, 제2 내경 또는 외경이 제1 내경 또는 외경과 동일할 수도 있음을 의미한다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 고전력 출력 신호들의 원치 않는 반사 및 이로 인한 합성 손실을 감소 또는 최대한 방지하기 위해, 변환기 섹션에서의 내부 도체의 제1 외경에 대한 외부 도체의 제1 내경의 비율은, 출력 섹션에서의 내부 도체의 제2 외경에 대한 외부 도체의 제2 내경의 비율보다 작다. 파동 임피던스는 내부 도체의 외경에 대한 외부 도체의 내경의 비율에 따라 달라지므로, 이러한 방식으로 전력 변환이 일어날 수 있다. 예를 들어, 출력 섹션에서의 내부 도체의 외경에 대한 외부 도체의 내경의 비율은 1.5보다 크고, 바람직하게는 2보다 크다.
고주파 증폭기 유닛의 바람직한 일 실시예에 따르면, 고주파 증폭기 유닛은 적어도 2kW, 바람직하게는 적어도 4kW의 출력 전력을 제공할 수 있다. 전술된 고주파 증폭기 유닛은 이에 대응하는 높은 전력을 콤팩트한 설계로 제공할 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 상기 목적은, 제1 양태에 따른 여러 개의 고주파 증폭기 유닛들과 고주파 도파관을 포함하는 증폭기 시스템에 의해 해소될 수 있는데, 이때 고주파 증폭기 유닛들은 고주파 도파관이 고주파 증폭기 유닛들의 출력 전력들을 합성할 수 있도록, 고주파 도파관에 고주파 도파관의 길이 방향을 따라 배치된다. 특히, 고주파 도파관은 바람직하게는 직사각형 단면을 갖는 도파관이다. 예를 들어, 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 4개, 보다 바람직하게는 적어도 8개의 고주파 증폭기 유닛들이 고주파 도파관의 한 면에 배치된다. 고주파 도파관들이 고주파 도파관의 양쪽 면에 배치될 경우, 고주파 증폭기 유닛들의 수, 그리고 이에 따른 출력 전력은 2배가 될 수 있다.
증폭기 시스템의 바람직한 일 실시예에 따르면, 고주파 증폭기 유닛들의 길이 방향 축의 각각이, 고주파 도파관의 길이 방향 축을 가로질러, 특히 수직으로 놓일 경우에, 특히 공간-절약적인 설계를 획득할 수 있다.
증폭기 시스템의 일 실시예에 따르면, 출력-측 단부에서 고주파 증폭기 유닛들의 동축형 내부 도체들이, 각각 동축형 합성기들의 전력을 고주파 도파관 내로 결합시키기 위한 프로브(예를 들어, (로드) 안테나)로서의 역할을 한다는 점이 특히 유리하다.
전술된 고주파 증폭기 유닛들을 통해, 증폭기 시스템은 예를 들어, 적어도 24kW, 48kW, 또는 심지어는 96kW의 출력 전력을 제공할 수 있다.
증폭기 시스템의 바람직한 일 실시예에 따르면, 고주파 증폭기 유닛들은 고주파 도파관의 가로 방향으로 서로에 대해 오프셋 되도록 배치되거나 및/또는 고주파 도파관의 양쪽 면에 배치된다. 이때, 고주파 증폭기 유닛들은 길이 방향으로 특히, (도체의) 반파장 만큼의 거리로 배치된다. 특히, 실질적으로 정사각형인 단면을 갖는 고주파 증폭기 유닛들과 조합했을 때, 특히 공간-절약적인 설계가 획득된다.
전술된 본 발명의 모든 양태들의 예시 및 실시예는 모든 조합으로 개시되는 것으로 이해되어야 한다.
양태들의 많은 예시적인 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명에서, 특히 도면들과 조합하여, 다양한 양태들의 더 많은 유리한 실시예들이 설명될 것이다. 하지만, 적용 예시와 함께 첨부된 도면들은 예시적인 목적으로 사용되었을 뿐, 본 발명의 보호 범위를 정의하고자 의도된 것은 아니다. 첨부된 도면들은 반드시 실제 축척에 맞춘 것은 아니며, 단순히 본 발명의 양태들의 일반적인 개념에 대한 예시적인 형태로 반영하도록 의도된 것이다. 특히, 도면들에 포함되는 구성들은, 본 발명의 필수적인 요소로서 고려되어서는 안된다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛의 예시적인 실시예를 단면도 및 길이방향 단면도로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛의 또 다른 예시적인 실시예를 길이방향 단면도로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛의 또 다른 예시적인 실시예를 단면도로 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 증폭기 시스템의 예시적인 실시예를 단면도 및 평면도로 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 증폭기 시스템의 또 다른 예시적인 실시예를 나타낸다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛(100)의 예시적인 실시예를 단면도(도 1a) 및 길이방향 단면도(도 1b)로 나타낸다. 고주파 증폭기 유닛(100)은, 고주파 입력 신호들을 고주파 출력 신호로 증폭시키기 위한, 여러 개(여기서는 4개)의 증폭기 모듈(10)을 포함한다. 증폭기 모듈(10)들은 회로 기판으로서 평평하게 형성되어, 트랜지스터 증폭기(11) 및 서큘레이터(12)를 각각 포함한다. 증폭기 모듈(10)들은 아랫면에 금속 층(103)을 구비한다. 또한, 고주파 증폭기 유닛(100)은 증폭기 모듈(10)들의 고주파 출력 신호들을 합성하기 위해, 외부 도체(104)와, 상기 외부 도체에 동축으로 배치되는 내부 도체(106)를 구비하는 동축형 합성기(102)를 구비한다. 동축형 합성기(102)는 길이 방향으로 연장하고, 외부 도체(104)는 단면도에서 보았을 때 외측이 정사각형으로 형성되어, 4개의 외측 면을 형성하되, 외부 도체(104)는 단면도에서 내부가 원형의 기하학 구조를 가지고, 내부 도체(106)는 외부가 원형의 기하학 구조를 갖는다.
증폭기 모듈(10)들은 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)의 외측에 평평하게 배치된다. 이때, 증폭기 모듈(10)은 외부 도체(104)에 의해 제공되는 4개의 외측 표면의 각각에 배치된다. 이때, 증폭기 모듈(10)들은 주변 방향에서 보았을 때, 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)에 원주 방향으로 배치된다.
증폭기 모듈(10)들은 또한, 작동 중에 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)가 증폭기 모듈(10)들을 냉각시키는 역할을 할 수 있도록, 동축형 합성기(102)에 배치된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)는 증폭기 모듈(10)들을 냉각시키기 위한 냉각수 회로의 일부로서 형성되어, 냉각수 라인(110)을 통해 냉각수가 외부 도체를 통과하여 유동할 수 있다.
증폭기 모듈(10)들은 고주파 출력 신호들을 동축형 합성기(102)에 전송하기 위해, 커플링 핀(108)들을 통해 동축형 합성기(102)의 동축형 내부 도체(106)에 연결된다. 이때, 4개의 증폭기 모듈(10)은, 길이 방향으로 보았을 때 동일한 높이에서 동축형 내부 도체(106)에 연결된다.
동축형 합성기(102)는 또한, 변환기 섹션(112)을 구비한다. 이로 인해, 동축형 합성기(102)는 변환 거동을 가지며, 이에 따라 동축형 합성기(102)에서 커플링 핀(108)들의 영역에서의 입력-측 파동 임피던스는 동축형 합성기(102)에서 출력 섹션(114) 영역에서의 출력-측 파동 임피던스로 변환된다. 이 경우, 변환기 섹션(112)은 λ/4 변환기를 구성하고, 증폭기 모듈(10)들은 각각 50옴만큼의 선저항을 가지고, 증폭기 모듈(10)이 4개이기 때문에, 이 λ/4 변환기의 입력부에는 50옴/4만큼의 파동 임피던스가 존재한다. 여기서, 변환기 섹션(112)의 파동 임피던스는, 파동 임피던스를 출력 섹션(114)의 50옴만큼의 출력-측 파동 임피던스로 적응시키기 위해, 대략적으로 25옴만큼의 크기를 갖는다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 변환기 섹션(112)에서, 동축형 합성기(102)의 동축형 내부 도체(106)는 제1 외경(d1)을 가지고, 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)는 제1 내경(D1)을 갖는다. 변환기 섹션(112)에 연결되는 출력 섹션(114)에서, 동축형 합성기(102)의 동축형 내부 도체(106)는 제2 외경(d2)을 가지고, 동축형 합성기(102)의 외부 도체(104)는 제2 내경(D2)을 갖는다. 이때, 변환기 섹션(112)에서의 내부 도체(106)의 제1 외경에 대한 외부 도체(104)의 제1 내경의 비율(D1/d1)은, 출력 섹션(114)에서의 내부 도체(106)의 제2 외경에 대한 외부 도체(104)의 제2 내경의 비율(D2/d2)보다 작다.
동축형 내부 도체(106)가 출력 측에서 외부 도체(104)를 넘어 돌출한다는 점에서, 동축형 내부 도체는 로드 안테나(116)로서의 역할을 할 수 있고, 고주파 증폭기 유닛(100)으로부터의 전력을 분리시키거나, 이를 고주파 도파관으로 결합시킬 수 있다(도 4 또는 도 5).
본 예시에서, 개별적인 증폭기 모듈(10)들은 대략적으로 500W의 전력을 공급하여, 고주파 증폭기 유닛(100)은 작동 중에 대략적으로 2kW의 출력 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛(200)의 추가적인 예시적 실시예를 길이 방향 단면으로 나타낸다. 고주파 증폭기 유닛(200)은 고주파 증폭기 유닛(100)과 유사하게 설치되며, 이는 도 1을 먼저 참조한다. 이하에서는, 도면부호 100 대신 대응하는 도면부호로서 200을 사용하여, 차이점에 대해 설명할 것이다.
예를 들어, 고주파 증폭기 유닛(200)은, 특히 더 긴 외부 도체(204)를 구비하는, 길이 방향으로 더 긴 동축형 합성기(202)를 구비한다. 이로 인해, 증폭기 모듈(10)의 제1 (하측) 그룹의 (이 경우, 4개의) 증폭기 모듈(10)들이 동축형 합성기(202)의 외부 도체(204)의 외측에, 동축형 합성기(202)의 제1 길이 방향 섹션(220)에 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 추가적으로 증폭기 모듈(10)'들의 제2 (상측) 그룹의 (이 경우, 4개의) 증폭기 모듈(10')들도 동축형 합성기(202)의 외부 도체(204)의 외측에, 동축형 합성기(202)의 제2 길이 방향 섹션(230)에 배치될 수 있다. 이렇게 하면, 동축형 합성기(202)의 출력 전력이 배가 된다.
이때, 제1 (하측) 그룹의 증폭기 모듈(10)들은 동축형 합성기(202)의 제1 길이 방향 섹션(220)의 단부 영역(222)에서 동축형 내부 도체(206)에 연결되며, 상기 단부 영역은 동축형 합성기(202)의 제2 길이 방향 섹션(230)을 향한다. 제2 (상측) 그룹의 증폭기 모듈(10')들은, 동축형 합성기(202)의 제1 길이 방향 섹션(220)을 향하는, 동축형 합성기(202)의 제2 길이 방향 섹션(230)의 단부 영역(232)에서, 동축형 내부 도체(206)에 연결된다. 이러한 목적으로, 동축형 내부 도체(206)는 동축형 합성기(202)의 제2 길이 방향 섹션(230)의 단부 영역(232) 내로 연장하며, 상기 단부 영역은 동축형 합성기(202)의 제1 길이 방향 섹션(220)을 향한다. 또한, 동축형 합성기(202)의 제2 길이 방향 섹션(230)은, 고주파 장(field)이 동축형 합성기(202)의 내측으로 위로, 그리고 그 밖으로, 희망하는 방향과 반대로(against) 연장하지 않도록, 내부 도체(206)의 단부 이후에 있는 공극(air gap) 이후에는, 속이 꽉 차도록 연장하는 외부 도체(204)를 구비하도록 형성된다. 하지만, 대안적으로는 차단기로서 벽(회로 기판)을 제공하기에 충분할 수도 있다.
동축형 합성기(102)의 경우에서와 같이, 제1 그룹의 증폭기 모듈(10)들은, 동축형 합성기(202)의 길이 방향에서 보았을 때, 각각 동일한 높이에서 커플링 핀들에 의해 동축형 내부 도체(206)에 연결된다. 마찬가지로, 제2 그룹의 증폭기 모듈(10')들도, 동축형 합성기(202)의 길이 방향에서 보았을 때, 각각 동일한 높이에서 커플링 핀(208')들에 의해 동축형 내부 도체(206)에 연결되며, 상기 내부 도체는 제2 길이 방향 섹션(230) 내로 연장한다.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 증폭기 유닛(300)의 또 다른 예시적인 실시예를 단면도로 도시한다. 길이 방향 단면에서 보았을 때, 고주파 증폭기 유닛(300)은 도 1b 또는 도 2에서 도시된 고주파 증폭기 유닛(100, 200)과 유사하게 설치될 수 있다. 하지만, 이 경우, 예시적인 이들 실시예와는 다르게, 동축형 합성기(302)의 외부 도체(304)는 단면에서 보았을 때, 외측이 사각형이 아닌 팔각형으로 형성된다. 따라서, 8개의 증폭기 모듈(10)이 외부 도체(304)의 외측에 평평하게 배치될 수 있다. 유사하게, 증폭기 모듈(10)들을 내부 도체(306)에 연결하기 위해, 증폭기 모듈(10)들의 수에 대응하는 수의, 반경 방향으로 내측으로 연장하는 커플링 핀(308)들이 제공된다. 내부 도체(306)와 유사하게, 동축형 합성기(302)의 외부 도체(304)는 둥글게 또는 원형으로 형성된다.
도 4는 본 발명에 따른 증폭기 시스템(400)의 예시적인 실시예를 단면도(도 4a) 및 평면도(도 4b)로 나타낸다. 증폭기 시스템(400)은 도 2에 도시된 고주파 증폭기 유닛(200)을 여러 개 포함한다. 하지만, 도 1에 도시된 고주파 증폭기 유닛(100)이나 도 3에 도시된 고주파 증폭기 유닛(300)도 제공될 수 있다. 또한, 증폭기 시스템(400)은 사각형 단면을 갖는 고주파 도파관(402)을 포함한다. 고주파 증폭기 유닛(200)들은 고주파 도파관(402)에, 고주파 도파관(402)의 길이 방향을 따라 배치된다. 이때, 고주파 증폭기 유닛(200)들의 길이 방향 축들은 각각, 고주파 도파관(402)의 길이 방향 축에 수직으로 놓인다. 고주파 증폭기 유닛(200)들은 추가적으로, 고주파 도파관(402)의 가로 방향으로 고주파 도파관(402)의 중심축에 대해 오프셋되어, 길이 방향으로 반파장 간격으로 서로에 대해 교호되게 오프셋되도록, 고주파 도파관(402)에 배치된다. 하지만, 대안적으로, 고주파 증폭기 유닛(200)들은 단지 고주파 도파관(402)의 중심축을 중심으로 배치될 수도 있다. 유사하게, 고주파 증폭 유닛(200)들은 중심축에 대해 가로 방향으로 오프셋되도록, 하지만 길이 방향에서 보았을 때, 2개가 한 쌍으로 동일한 높이에 있도록, 배치될 수도 있다. 고주파 증폭기 유닛(200)들은 반대되는 양쪽 측벽(도 4b에서는 고주파 도파관(402)의 앞면만 도시되어 있음)에 배치될 수도 있다. 언급된 가능성들의 조합 또한 생각해볼 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 직사각형 또는 정사각형의 동축형 합성기(202) 설계가 콤팩트한 설계를 가능하게 한다.
고주파 증폭기 유닛(200)들의 출력 전력은 고주파 도파관(402)에 의해 합성된다. 도 4a(고주파 도파관의 영역만 도시함)에서 볼 수 있는 바와 같이, 동축형 내부 도체(206)는 출력 측에서, 고주파 도파관(402) 내로 돌출한다. 이로 인해, 고주파 증폭기 유닛(200)들의 동축형 내부 도체(206)들은 출력-측 단부에서, 동축형 합성기(202)의 전력을 고주파 도파관(402) 내로 각각 결합시키기 위해, 로드 안테나(216)의 형태의 프로브로서의 역할을 한다.
개별적인 고주파 증폭기 유닛(200)의 출력 전력이 500W x 8 = 4kW일 때, 증폭기 시스템은 24kW의 출력 전력을 공급할 수 있다.
도 5는, 도 4에 이미 도시되어 있는 증폭기 시스템(400)과 유사한, 본 발명에 따른 증폭기 시스템(500)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이때, 고주파 증폭기 유닛(200)들이 고주파 도파관(502)에 배치되는데, 원칙적으로 다른 고주파 증폭기 유닛(200)들이 사용될 수도 있다. 도 4에 도시된 시스템(400)과는 달리, 고주파 증폭기 유닛(200)들은 고주파 도파관(502)의 양측에 배치된다. 이로 인해, 출력 전력이 증폭기 시스템(400)에 비해 2배인 48kW가 된다. 유사하게, 고주파 증폭기 유닛(200)들에 냉각수를 전달하여, 냉각수가 동축형 합성기(202)의 외부 도체(204)를 통해 유동함으로써, 증폭기 모듈(10, 10')들과 동축형 합성기(202) 사이에 요구되는 추가적인 냉각 장치 없이도, 증폭기 모듈(10, 10')들의 폐열이 밖으로 안내될 수 있도록, 냉각수 라인(504)이 적용(recognize)될 수 있다.

Claims (19)

  1. - 고주파 입력 신호들을 고주파 출력 신호들로 증폭시키기기 위한 여러 개의 증폭기 모듈(10, 10') 및
    - 증폭기 모듈(10, 10')들의 고주파 출력 신호들을 합성하기 위한 동축형 합성기(102, 202, 302)로, 외부 도체(104, 204, 304)와 상기 외부 도체에 동축으로 배치되는 내부 도체(106, 206, 306)를 구비하는, 동축형 합성기(102, 202, 302)를 포함하는 고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)에 있어서,
    - 증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)의 외측에 배치되고,
    - 고주파 출력 신호들을 동축형 합성기(102, 202, 302)에 전송하기 위해, 증폭기 모듈(10, 10')들이 동축형 합성기(102, 202, 302)의 동축형 내부 도체(106, 206, 306)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    동축형 합성기(102, 202, 302)는 길이 방향으로 연장하고, 외부 도체(104, 204, 304)는 외측의 단면이 다각형인 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증폭기 모듈(10, 10')들은 실질적으로 평평하게 형성되고, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)에 실질적으로 평평하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외측에 배치되되, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)가 증폭기 모듈(10, 10')을 냉각시키는 역할을 할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)는 증폭기 모듈(10, 10')들을 냉각하기 위한 냉각수 회로의 일부로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)에 원주 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증폭기 모듈(10, 10')들 중 적어도 일부가, 길이 방향에서 보았을 때 동일한 높이에서, 동축형 내부 도체(106, 206, 306)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    증폭기 모듈(10, 10')들의 제1 그룹의 증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제1 길이 방향 섹션(220)에서, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)의 외측에 배치되고, 증폭기 모듈(10, 10;)들의 제2 그룹의 증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제2 길이 방향 섹션(230)에서, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 그룹의 증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제1 길이 방향 섹션(220)의 단부 영역(222)에서 동축형 내부 도체(106, 206, 306)에 연결되고, 상기 단부 영역은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제2 길이 방향 섹션(230)을 향하며, 및/또는
    제2 그룹의 증폭기 모듈(10, 10')들은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제2 길이 방향 섹션(230)의 단부 영역(232)에서 동축형 내부 도체(106, 206, 306)에 연결되고, 상기 단부 영역은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제1 길이 방향 섹션(220)을 향하는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    동축형 내부 도체(106, 206, 306)는 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제2 길이 방향 섹션(230)의 단부 영역(232) 내로 연장하고, 상기 단부 영역은 동축형 합성기(102, 202, 302)의 제1 길이 방향 섹션(220)을 향하는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  11. 제8항에 있어서,
    제1 그룹의 증폭기 유닛(10, 10')들 및 제2 그룹의 증폭기 유닛(10, 10')들은, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 길이 방향에서 보았을 때, 각각 동일한 높이에서 동축형 내부 도체(106, 206, 306)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    동축형 합성기(102, 202, 302)는, 동축형 합성기(102, 202, 302)에서의 입력-측 파동 임피던스가 동축형 합성기(102, 202, 302)에서의 출력-측 파동 임피던스로 전환되도록 하는 전환 거동을 갖는 변환 섹션(112, 212)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    변환 섹션(112, 212)에서, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 동축형 내측 도체(106, 206, 306)는 제1 외경(d1)을 가지고, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)는 제1 내경(D1)을 가지며,
    변환 섹션(112, 212)에 연결되는 출력 섹션(114, 214)에서, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 동축형 내부 도체(106, 206, 306)는 제2 외경(d2)을 가지고, 동축형 합성기(102, 202, 302)의 외부 도체(104, 204, 304)는 제2 내경(D2)을 갖는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    변환 섹션(112, 212)에서의 내부 도체(106, 206, 306)의 제1 외경(d1)에 대한 외부 도체(104, 204, 304)의 제1 내경(D1)의 비율은, 출력 섹션(114, 214)에서의 내부 도체(106, 206, 306)의 제2 외경(d2)에 대한 외부 도체(104, 204, 304)의 제2 내경(D2)의 비율보다 작은 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)은 적어도 2kW의 출력 전력을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는, 고주파 증폭기 유닛.
  16. - 제1항 또는 제2항에 따른 여러 개의 고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300) 및
    - 고주파 도파관(402, 502)을 포함하는 증폭기 시스템으로,
    고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)들은, 고주파 도파관(402, 502)이 고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)들의 출력 전력을 합성할 수 있도록, 고주파 도파관(402, 502)에, 고주파 도파관(402, 502)의 길이 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 증폭기 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)들의 길이 방향 축들은 각각, 고주파 도파관(402, 502)의 길이 방향 축을 가로 질러 놓이는 것을 특징으로 하는, 증폭기 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    출력-측 단부에서, 고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)들의 동축형 내부 도체(106, 206, 306)들은 각각, 동축형 합성기(102, 202, 303)의 전력을 고주파 도파관(402, 502)으로 결합시키기 위한 프로브(116, 216)로서의 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 증폭기 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    고주파 증폭기 유닛(100, 200, 300)들은, 고주파 도파관(402, 502)의 가로 방향으로 서로에 대해 오프셋되도록 배치되거나, 및/또는 고주파 도파관(402, 502)의 양 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 증폭기 시스템.
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