RU2690315C1 - Компоновка усилительного модуля (варианты) - Google Patents
Компоновка усилительного модуля (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690315C1 RU2690315C1 RU2017142912A RU2017142912A RU2690315C1 RU 2690315 C1 RU2690315 C1 RU 2690315C1 RU 2017142912 A RU2017142912 A RU 2017142912A RU 2017142912 A RU2017142912 A RU 2017142912A RU 2690315 C1 RU2690315 C1 RU 2690315C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- layout
- power
- printed circuit
- central plate
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение описывает конструкцию компактной компоновки радиочастотного (РЧ) усилительного модуля на базе транзисторов. Усилительный модуль оснащен быстроразъемными соединениями, позволяющими ускорить сборку усилительной системы и оперативно заменять модули при выходе их из строя, не прерывая работу системы. Через быстроразъемные соединения к усилительному модулю подводятся/отводятся: входной РЧ сигнал, выходной РЧ сигнал, силовое питание, управляющие сигналы, охлаждающая жидкость. Внутренние компоненты модуля скомпонованы по функциональному назначению и расположены с двух сторон от центральной пластины с жидкостным охлаждением. С одной стороны пластины располагаются усилительные РЧ платы, с другой - платы управления и распределения питания. Изобретение обеспечивает уменьшение стоимости и времени, которое требуется на изменение конструкции (перекомпоновку) усилительного модуля или его модификацию для других прикладных задач, например когда нужны другие рабочая частота, уровень мощности, рабочий режим и т.д. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Радиочастотные (РЧ) источники высокой мощности используются для решения многих прикладных задач: радио- и телевещание, связь, радары, а также в физике и медицине в качестве системы питания ускорителей заряженных частиц. Одним из важных элементов радиочастотного источника является усилитель мощности. Усилители, основанные на технологии твердотельных транзисторов, характеризуются меньшими размерами, повышенной надежностью и более высокой эффективностью по сравнению с радиочастотными источниками, основанными на вакуумных лампах, таких как клистроны, тетроды и клистроды. В настоящее время верхняя граница допустимой мощности радиочастотных транзисторов находится в области 1 - 1.8 кВт. Это относительно низкое значение по сравнению с клистронами, мощность которых составляет несколько мегаватт. Твердотельные усилители высокой мощности, основанные на радиочастотных транзисторах, обычно состоят из большого числа независимых усилительных модулей с несколькими радиочастотными транзисторами. Например, чтобы получить 1.5 МВт радиочастотной мощности, требуется около 1000 транзисторов на 1.5 кВт. Выходная мощность от модулей объединяется в радиочастотном объединителе мощности. Каждому усилительному модулю для работы требуется источник питания постоянного тока, входной радиочастотный сигнал, охлаждение и управление, чтобы контролировать состояние модуля и обеспечивать связь с системой управления всего усилителя.
Обычно конструкция усилителя оптимизируется для решения каждой конкретной задачи. Это означает, что, если для некоторых прикладных задач требуется уровень мощности, частота, ширина импульса, скважность, импульсная или непрерывная работа и т.д., отличающиеся от существующих, то это требует существенного изменения конструкции модуля. Таким образом, у каждого модуля, разработанного для определенной задачи, может быть собственный набор компонентов. При этом этот набор компонентов может быть не взаимозаменяем с компонентами модулей, разработанными для других задач, и каждый модуль имеет свою конструкцию и компоновку.
Примерами модульных систем для усилителей мощности могут служить изделия, канадской компании Nautel, в частности, радиопередатчики серии NVLT мощностью 3,5-40 кВт, представленные на сайте производителя: http.//www.nautel.com/solutions/fm-nvlt-series-3-5-10-kw-2/. Здесь в рамках одной серии устройств необходимая выходная мощность достигается за счет использования необходимого числа усилительных модулей. При этом в других сериях устройств, рассчитанных на другие частотные диапазоны, используются модули принципиально другой конструкции.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в уменьшении стоимости и времени, которое требуется на изменение конструкции (перекомпоновку) усилительного модуля или его модификацию для других прикладных задач, например, когда нужны другие рабочая частота, уровень мощности, рабочий режим и т.д.
Технический результат достигается благодаря унификации конструкции и интерфейсов усилительного модуля. Предложенная компоновка модуля позволяет использовать ранее разработанные компоненты для различных прикладных задач благодаря взаимозаменяемости модулей. Например, рама, панели и некоторые печатные платы могут использоваться для различных задач без изменения.
Более низкая цена твердотельного усилителя делает его более привлекательным по сравнению с техническими решениями, основанными на вакуумных лампах.
Изобретение описывает конструкции усилительного модуля усилителя, позволяющие использовать единую компоновку усилительных модулей для различных рабочих частот и рабочих режимов усилителя.
Упрощенная схема усилителя показана на фиг. 1. Система управления 1 подает радиочастотный сигнал низкого уровня и управляющие сигналы по кабелям и проводам 7 к модулям 2. Количество модулей в усилителе зависит от выходной мощности усилительного модуля и требуемой мощности усилителя. Радиочастотный сигнал усиливается в модулях 2 и выводится в объединитель мощности 3 через РЧ кабели 6. Объединитель мощности 3 может быть одноступенчатым или многоступенчатым. Жидкостная система охлаждения 4 используется, чтобы подавать охлаждающую жидкость в модули 2 через входные/выходные шланги или трубы 8. Система питания 5 подает питание постоянного тока в модули 2 по токоведущей шине или проводам 9.
Вариант 1. Радиочастотный сигнал низкого уровня поступает в модуль 2 через радиочастотный разъем 13 (см. фиг. 2, 3). Усиленный сигнал выходит из модуля 2 через радиочастотный разъем высокой мощности 10, например, Diconex 4.5-15. Управляющие сигналы подводятся к модулю 2 и отводятся от него через сигнальное быстроразъемное соединение 14. Охлаждающая жидкость поступает в модуль 2 через вход 11 и выходит через выход 12 по быстроразъемным соединениям с самозапиранием. Питание постоянного тока поступает в модуль 2 через быстроразъемное соединение 15. Вместо одиночных быстроразъемных соединений 11, 12, 13, 14, 15 можно использовать составной модульный разъем, например, производства Staubli или ODU. Расстояния между быстроразъемными соединениями 10, 11, 12, 13, 14, 15, а также их положение на корпусе модуля фиксированы, независимо от того, для какой цели разработан модуль, поэтому дизайн внутренних интерфейсов модуля может оставаться одним и тем же для модулей разного назначения.
Внутренний дизайн усилительного модуля показан на фиг. 4. Для простоты на фиг. 4 боковые крышки не показаны, а на фиг. 4б не показаны обрамляющие панели 30. Быстроразъемные соединения модуля 10, 11, 12, 13, 14, 15 размещены на задней панели 16. На передней панели 21 модуля располагаются компоненты (печатная плата) индикации режимов работы модуля 22. Передняя 21 и задняя 16 панели соединяются верхней и нижней обрамляющими панелями 30, которые имеют конструктивные элементы, позволяющие центрировать модуль внутри коробки, в которую он вставляется для эксплуатации. Внутри усилительного модуля расположена центральная пластина 17 с фрезерованными каналами, запрессованными трубками или иными конструктивными элементами, позволяющими организовать жидкостное охлаждение центральной пластины. Центральная пластина 17 крепится к обрамляющим панелям 30 и/или задней панели 16, и/или передней панели 21. На одной стороне центральной панели 17 расположены компоненты (печатные платы) 18, относящиеся к усилению РЧ сигнала, а на другой стороне - компоненты (печатные платы), относящиеся к управлению 19 и распределению питания 20. Конкретное расположение компонентов 18, 19, 20 относительно друг друга и центральной пластины 17 может меняться в зависимости от их конструктивного исполнения.
Вариант 2. На фиг. 5 показаны возможные модификации конструкции усилительного модуля без изменения общей компоновки. Модификация усилительного модуля для режима работы, при котором существует повышенное тепловыделение с отдельных компонентов, например, для непрерывного режима работы усилителя, предполагает использование дополнительных теплоотводящих элементов 23, соединенных с центральной пластиной 17, позволяющих увеличить теплоотвод от отдельных компонентов с большим тепловыделением.
Вариант 3. Модификация усилительного модуля для импульсного режима работы (см. фиг. 6) предполагает, что в компоновке модуля присутствует дополнительный блок (печатная плата) с набором конденсаторов 25, закрепленных на дополнительном конструктивном элементе 24, обеспечивающий силовое питание РЧ усилительного модуля в течении РЧ импульса. Дополнительный блок (печатная плата) с набором конденсаторов 25 может составлять единое целое с компонентами (печатной платой) распределения питания 20.
Вариант 4. Еще одна возможная модификация конструкции усилительного модуля без изменения общей компоновки показана на фиг. 7. В случае необходимости использования компонентов (печатных плат) 27 в составе усилительного модуля, которые имеют большие габариты, нежели те, для которых разработаны передняя 21 и задняя 16 панели, возможно использование центральной пластины 26, имеющей большие габариты, и добавление в конструкцию дополнительных элементов (спейсеров) 28, 29, которые позволят сохранить конструкции передней 21 и задней 16 панелей, а также, расположение быстроразъемных соединений 10, 11, 12, 13, 14, 15 и компонентов индикации 22.
Claims (8)
1. Компоновка радиочастотного (РЧ) усилительного модуля, включающая корпус, состоящий из передней и задней панели, соединенных верхней и нижней обрамляющими панелями, и боковых крышек, разъемы для подключения входного РЧ сигнала малой мощности, выходного РЧ сигнала высокой мощности, подачи силового питания, жидкостного охлаждения и управления, отличающаяся тем, что разъемы для подключения РЧ сигналов, силового питания, управляющих сигналов и охлаждающей жидкости выполнены в виде быстроразъемных соединений и расположены на задней панели модуля; верхняя и нижняя обрамляющие панели имеют конструктивные элементы, позволяющие центрировать модуль внутри блочного каркаса; центральная пластина, крепящаяся к обрамляющим панелям, имеет конструктивные элементы для жидкостного охлаждения, причем печатные платы, усиливающие РЧ сигнал, находятся с одной стороны центральной пластины, а печатные платы управления и распределения питания находятся с другой стороны пластины; печатные платы индикации режимов работы модуля находятся на передней панели модуля.
2. Компоновка модуля по п. 1, отличающаяся тем, что к центральной пластине крепятся дополнительные теплоотводящие элементы.
3. Компоновка модуля по п. 1, отличающаяся тем, что в компоновке модуля присутствует печатная плата с набором конденсаторов.
4. Компоновка модуля по п. 1, отличающаяся тем, что для компоновки модуля больших габаритов к конструкции модуля добавлены спейсеры.
5. Компоновка радиочастотного (РЧ) усилительного модуля, включающая корпус, состоящий из передней и задней панели, соединенных верхней и нижней обрамляющими панелями, и боковых крышек, разъемы для подключения входного РЧ сигнала малой мощности, выходного РЧ сигнала высокой мощности, подачи силового питания, жидкостного охлаждения и управления, отличающаяся тем, что быстроразъемные соединения для подключения РЧ сигналов, силового питания, управляющих сигналов и охлаждающей жидкости выполнены в виде составного модульного разъема, расположенного на задней панели модуля; верхняя и нижняя обрамляющие панели имеют конструктивные элементы, позволяющие центрировать модуль внутри блочного каркаса; центральная пластина, крепящаяся к обрамляющим панелям, имеет конструктивные элементы для жидкостного охлаждения, причем печатные платы, усиливающие РЧ сигнал, находятся с одной стороны центральной пластины, а печатные платы управления и распределения питания находятся с другой стороны пластины; печатные платы индикации режимов работы модуля находятся на передней панели модуля.
6. Компоновка модуля по п. 5, отличающаяся тем, что к центральной пластине крепятся дополнительные теплоотводящие элементы.
7. Компоновка модуля по п. 5, отличающаяся тем, что в компоновке модуля присутствует печатная плата с набором конденсаторов.
8. Компоновка модуля по п. 5, отличающаяся тем, что для компоновки модуля больших габаритов к конструкции модуля добавлены спейсеры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142912A RU2690315C1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Компоновка усилительного модуля (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017142912A RU2690315C1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Компоновка усилительного модуля (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2690315C1 true RU2690315C1 (ru) | 2019-05-31 |
Family
ID=67037363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017142912A RU2690315C1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Компоновка усилительного модуля (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2690315C1 (ru) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2177205C2 (ru) * | 1996-12-30 | 2001-12-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Устройство и способ объединенного линейного усиления мощности |
-
2017
- 2017-12-08 RU RU2017142912A patent/RU2690315C1/ru active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2177205C2 (ru) * | 1996-12-30 | 2001-12-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Устройство и способ объединенного линейного усиления мощности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7146983B2 (ja) | ソリッドステートマイクロ波発振器およびパワー増幅器 | |
US7898810B2 (en) | Air cooling for a phased array radar | |
EP3249811A1 (en) | Combined rf/microwave amplifiers with individual power supplies | |
US10779433B2 (en) | Rack comprising a high power RF amplifier | |
CN107850663B (zh) | 发送模块、具备该发送模块的阵列天线装置以及发送装置 | |
RU2690315C1 (ru) | Компоновка усилительного модуля (варианты) | |
de la Morena et al. | First validation experiments of the prototype solid state RF system for IFMIF-DONES | |
US10254359B2 (en) | Power amplifier device for a magnetic resonance device and magnetic resonance device | |
CN110233639B (zh) | 一种新型36通道x波段收发组件 | |
US5087888A (en) | Light weight power amplifier assembled with no hand soldering or screws | |
JP2016534622A (ja) | 無線周波数電力結合装置及び当該装置の使用方法 | |
RU2379802C1 (ru) | Блок приемопередающих модулей активной фазированной антенной решетки | |
Kaizer et al. | High power solid state RF amplifiers for SARAF Phase II Linac | |
US10658990B2 (en) | High frequency amplifier unit having amplifier modules arranged on outer conductors | |
KR101473647B1 (ko) | 동축도파관 공간결합기 | |
US20190158037A1 (en) | High-frequency amplifier unit and high-frequency power amplification apparatus | |
RU182516U1 (ru) | Компоновка блочного каркаса для усилительных модулей | |
JP2011259148A (ja) | モジュール実装棚及びこれを有するアレイアンテナ装置 | |
KR101719301B1 (ko) | 동축형 공간 결합기를 구비한 전력 증폭 모듈 | |
CN210225350U (zh) | 热插拔式c波段1000w功率放大器 | |
KR101949672B1 (ko) | 입체 구조를 갖는 소형 밀리미터파 고출력 증폭기 | |
KR20120128370A (ko) | 전력 발진기 | |
Piel et al. | Development of a Solid State RF Amplifier in the KW Regime for Application with Low Beta Superconducting RF Cavities | |
CN112073008A (zh) | 一种功率合成放大器、实现方法、装置及系统 | |
JPS5954191A (ja) | 高周波加熱装置 |