TW201711378A - 固態微波產生器及功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種微波產生器及用於該微波產生器之功率放大器系統。該功率放大器系統可包含一第一功率放大器單元，該第一功率放大器單元可接收一輸入功率信號且可提供一輸出功率信號。一功率分離器單元可接收該輸出功率信號且可產生複數個經分離功率輸入信號。該等經分離功率輸入信號可由一第二功率放大器單元接收，該第二功率放大器單元可提供複數個經分離功率輸出信號。至少一個隔離器單元可將該第二功率放大器單元之至少一部分與一功率組合器單元耦合。該功率組合器單元可經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號，且可將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出。

Description

固態微波產生器及功率放大器 相關申請案
本專利申請案主張於2015年6月5日提出申請且轉讓給本發明之受讓人且特此以引用方式明確併入本文中之標題為「Solid State Microwave Generator and Power Amplifier」之第14/732,114號美國實用申請案之優先權。
功率放大器設備可利用磁控管或其他真空管來相對於功率輸入達成一經放大之功率輸出。此等裝置可能係易碎的且具有一有限之壽命。
至少一項態樣係針對一種功率放大器系統。該功率放大器系統可包含一第一功率放大器單元，該第一功率放大器單元可接收一輸入功率信號且可提供一輸出功率信號。該輸出功率信號具有高於該輸入功率信號之一功率。該功率放大器系統可包含一功率分離器單元，該功率分離器單元可自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號且可產生複數個經分離功率輸入信號。該功率放大器系統可包含一第二功率放大器單元，該第二功率放大器單元可接收該複數個經分離功率輸入信號。該第二功率放大器單元可包含複數個功率放大器。該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之每一者可接收該複數個經分 離功率輸入信號中之一者且可提供複數個經分離功率輸出信號中之一者。該功率放大器系統可包含至少一個隔離器單元，該至少一個隔離器單元可將該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合。該功率組合器單元可經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號且可將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出。該統一功率輸出可具有介於2.0GHz與3.0GHz之間的一頻率。
在某些實施方案中，定向耦合器可自該功率組合器單元接收該統一功率輸出。該定向耦合器亦可提供該統一功率輸出作為該功率放大器系統之輸出。該第一功率放大器單元可包含三個功率放大器裝置。舉例而言，該第一功率放大器單元可包含彼此串聯連接之至少兩個功率放大器。該功率放大器系統可係一射頻(RF)微波產生器之一部分。
在某些實施方案中，該功率分離器單元包含一第一功率分離器裝置，該第一功率分離器裝置耦合至一第二功率分離器裝置及一第三功率分離器裝置兩者。該第一功率分離器裝置可自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號。該第二功率分離器裝置可將該複數個經分離功率輸出信號中之一第一者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第一者，且可將該複數個經分離功率輸出信號中之一第二者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第二者。該第三功率分離器裝置可將該複數個經分離功率輸出信號中之一第三者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第三者，且可將該複數個經分離功率輸出信號中之一第四者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第四者。
在某些實施方案中，該第一功率放大器單元包含串聯組態之恰好三個功率放大器裝置，該功率分離器單元包含恰好三個功率分離器 裝置，該第二功率放大器單元包含並聯組態之恰好四個功率放大器，該至少一個隔離器單元包含恰好四個隔離器裝置，且該功率組合器單元包含恰好三個功率組合器裝置。在某些實施方案中，該功率放大器系統安置於一屏蔽金屬殼體中，該屏蔽金屬殼體具有一流體冷卻通道。在某些實施方案中，該統一功率輸出係至少800W且具有介於2.40GHz與2.50GHz之間的一頻率。該複數個經分離功率輸出信號可包含彼此實質上同相之恰好四個經分離功率輸出信號。該功率組合器單元可包含至少部分地界定一室之一聚四氟乙烯(PTFE)元件及至少部分地安置於該室中之一導體元件。該功率組合器單元可與一輸出連接器電耦合，且該功率組合器單元可係至少部分地安置成接近一冷卻板。
在某些實施方案中，該第一功率放大器單元接收該輸入功率信號並提供該輸出功率信號。該功率分離器單元可自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號且可產生該複數個經分離功率輸入信號。該第二功率放大器單元可接收該複數個經分離功率輸入信號且可提供該複數個經分離功率輸出信號中之該一者。該至少一個隔離器單元可將該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之該至少一者與該功率組合器單元耦合。該功率組合器單元可經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號且可將該複數個經分離功率輸出信號組合成該統一功率輸出。
至少一項態樣係針對一種微波產生器單元，其具有一功率放大器系統。該功率放大器系統可包含一第一功率放大器單元，該第一功率放大器單元可接收一輸入功率信號並提供一輸出功率信號。該功率放大器系統可包含至少一個功率分離器單元，該至少一個功率分離器單元可自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號且可產生複數個經分離功率輸入信號。該功率放大器系統可包含一第二功率放大器單 元，該第二功率放大器單元具有可接收該複數個經分離功率輸入信號之四個功率放大器裝置。該第二功率放大器單元之該四個功率放大器裝置中之每一者可接收該複數個經分離功率輸入信號中之一者且可提供複數個經分離功率輸出信號中之一者。該功率放大器系統可包含至少一個隔離器單元，該至少一個隔離器單可將該第二功率放大器單元之該複數個個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合。該功率組合器單元可經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號且可將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出。該統一功率輸出可具有實質上(例如，+/- 25%)1kW之一功率及介於2.40GHz與2.50GHz之間的一頻率。
在某些實施方案中，該微波產生器包含一功率供應模組，該功率供應模組具有經組態以產生該輸入功率信號之一鎖相迴路模組。該第一功率放大器單元可自該鎖相迴路模組接收該輸入功率信號。該微波產生器可包含具有一流體冷卻通道之一殼體、一功率供應模組、一使用者介面、一RF數位合成器及一RF輸出插座。
至少一項態樣係針對一種自一固態功率放大器系統提供微波頻率範圍輸出功率之方法。該方法可包含由一第一功率放大器單元接收一輸入功率信號。該方法可包含由該第一功率放大器單元提供一輸出功率信號。該輸出功率信號可具有高於該輸入功率信號之功率。該方法可包含由一功率分離器單元自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號，並由該功率分離器單元產生複數個經分離功率輸入信號。該方法可包含由一第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸入信號。該第二功率放大器單元可包含複數個功率放大器。該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之每一者可接收該複數個經分離功率輸入信號中之一者且可提供複數個經分離功率輸出信號中之一者。該方法可包含由至少一個隔離器單元將該第二功率放大器單元之該複 數個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合。該方法可包含由該功率組合器單元經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號。該方法可包含由該功率組合器單元將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出，該統一功率輸出具有介於2.0GHz與3.0GHz之間的一頻率。
在某些實施方案中，該方法包含自一微波產生器提供該統一功率輸出作為輸出。該方法亦可包含將該固態功率放大器系統提供於具有一流體冷卻通道之一殼體中。在某些實施方案中，該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器包含恰好四個功率放大器，且該方法包含：提供呈一並聯組態且電耦合於該功率分離器單元與該至少一個隔離器單元之間的該四個功率放大器。
至少一項態樣係針對一種功率放大器系統。該功率放大器系統可包含用於接收一輸入功率信號並用於提供一輸出功率信號之構件。該輸出功率信號可具有高於該輸入功率信號之功率。該功率放大器系統可包含用於接收該輸出功率信號並用於產生複數個經分離功率輸入信號之構件。該功率放大器系統可包含用於接收該複數個經分離功率輸入信號並用於提供複數個經分離功率輸出信號之構件。該功率放大器系統可包含用於耦合該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之至少一者之構件。該功率放大器系統可包含用於經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號並用於將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出之構件。該統一功率輸出可具有介於2.0GHz與3.0GHz之間的一頻率。
下文將詳細地論述此等以及其他態樣及實施方案。前述資訊及以下詳細說明包含各種態樣及實施方案之說明性實例，且提供用於理解所主張態樣及實施方案之性質及特性之一概述或架構。該等圖式提供對各種態樣及實施方案之圖解及一進一步理解，且併入於本說明書 中並構成本說明書之一部分。
100‧‧‧功率放大器系統
105‧‧‧輸入功率信號
110‧‧‧第一功率放大器單元
115‧‧‧輸出功率信號
120‧‧‧功率放大器裝置/第一功率放大器裝置/第二功率放大器裝置/第三功率放大器裝置
125‧‧‧功率分離器單元
130‧‧‧經分離功率輸入信號
135‧‧‧第一功率分離器裝置
140‧‧‧第二功率分離器裝置
145‧‧‧第三功率分離器裝置
150‧‧‧第一內部功率輸入
155‧‧‧第二內部功率輸入
160‧‧‧第二功率放大器單元
165‧‧‧經分離功率輸出信號
170‧‧‧功率放大器
175‧‧‧隔離器單元
180‧‧‧功率組合器單元
185‧‧‧隔離器裝置
186‧‧‧虛設負載/虛設負載埠
187‧‧‧統一功率輸出
189‧‧‧第一功率組合器裝置
191‧‧‧第二功率組合器裝置
193‧‧‧第三功率組合器裝置
195‧‧‧內部功率信號
197‧‧‧定向耦合器
200‧‧‧微波產生器單元/產生器單元
205‧‧‧殼體
210‧‧‧輸入連接器
215‧‧‧輸出連接器
220‧‧‧功率供應模組
305‧‧‧底部面板或部分
310‧‧‧緊固件或鉚釘
315‧‧‧流體冷卻通道/流體通道
317‧‧‧流體埠
320‧‧‧冷卻板
323‧‧‧彎部、內部隆脊、轉彎部或路線改變部
325‧‧‧第一冷卻區域
330‧‧‧第二冷卻區域
335‧‧‧第三冷卻區域
405‧‧‧導體
410‧‧‧室
415‧‧‧絕緣體
420‧‧‧支撐結構
425‧‧‧連接器導體
430‧‧‧冷卻板
附圖並非意欲係按比例繪製。在各圖式中，相同之參考編號及名稱指示相同之元件。為清晰起見，並非每一組件皆可標示於每一圖式中。在圖式中：圖1繪示根據至少一項實施方案之一實例性功率放大器系統；圖2繪示根據至少一項實施方案之一微波產生器單元之一實例性俯視圖，該微波產生器單元包含一功率放大器系統；圖3繪示根據至少一項實施方案之一微波產生器單元之一實例性仰視圖；圖4繪示根據至少一項實施方案之一功率放大器系統之實例性組件，該功率放大器系統包含一功率組合器單元；及圖5繪示根據至少一項實施方案自一固態功率放大器系統提供微波頻率範圍輸出功率之一方法。
上文所介紹並在下文更詳細論述之各種概念可係以眾多方式中之任一者來實施。參考一數值、單位、量值或值(諸如一功率位準、頻率、長度或相位)所使用之術語「實質上」或其他類似程度術語指示與任何所識別數值、單位、量值、長度或值相差+/-25%之一範圍。儘管可能並非始終明確地陳述「實質上」，但本文中以瓦特、毫瓦特或分貝-毫瓦特(dBm)為單位提及特定功率位準(藉由數值)之實例或者提及特定頻率、頻率範圍、阻抗或相位特性之實例包含如下二者：特定功率位準、頻率、範圍、阻抗或相位度數(亦即，+/-5%)、以及與任何所識別功率位準、頻率、範圍或相位度數相差+/-25%之一範圍。
本發明之系統及方法大體而言係關於一種用於一微波產生器之固態功率放大器系統。舉例而言，該功率放大器系統可提供處於2.40 GHz至2.50GHz之微波頻率範圍內之實質上1kW(+/-25%)之輸出功率。該功率放大器系統可包含一第一功率放大器單元，該第一功率放大器單元接收一輸入功率信號。舉例而言，該第一功率放大器單元可包含串聯組態之三個功率放大器裝置(例如，電晶體)。
來自該第一功率放大器單元之輸出功率信號可被提供至一功率分離器單元，該功率分離器單元可產生例如四個經分離功率輸入信號，該四個經分離功率輸入信號可具有實質上相等之功率且彼此同相。該四個(或其他數目個)經分離功率輸入信號可被提供至一第二功率放大器單元。舉例而言，該第二功率放大器單元可包含四個功率放大器(例如，電晶體)，且該四個功率放大器中之每一者可接收該四個經分離功率輸入信號中之一者且可產生四個實質上相等(+/-25%)且實質上同相(+/-25%)之經分離功率輸出信號中之一者。
該等經分離功率輸出信號可例如經由至少一個隔離器單元而自該第二功率放大器單元被提供至一功率組合器單元。該功率組合器單元可將該四個(或其他數目個)經分離功率輸出信號一起組合或耦合成一統一功率輸出，該統一功率輸出例如係為實質上1kW且具有例如實質上2.450GHz之一微波頻率範圍。該功率組合器單元可包含一室，該室至少部分地由一聚四氟乙烯(PTFE)箔片或其他絕緣材料界定或環繞。一銅傳導元件可至少部分地安置(例如，懸置)於該室內。PTFE或其他絕緣材料可形成支撐件，該等支撐件將該銅傳導元件在該室中固定就位，舉例而言，就位於該室中距周圍內部表面(即，該功率放大器系統之電接地)一相等距離處，同時該銅傳導元件以一較高電壓電位載運微波能量。
該功率放大器系統可係一微波產生器單元之一部分。舉例而言，該功率放大器系統可包含安置於一殼體內之至少一個組件或裝置，該殼體具有電屏蔽特性且具有一流體冷卻通道。該冷卻通道(或 其他散熱器)可至少部分地安置成接近該組合器單元或該隔離器單元以及其他組件以耗散熱量。該微波產生器單元亦可包含或耦合至一或多個功率供應模組、使用者介面、輸入插座或輸出插座。
圖1繪示一實例性功率放大器系統100。功率放大器系統100可包含至少一個固態功率放大器系統或裝置，該至少一個固態功率放大器系統或裝置例如利用電晶體或其他固態裝置而非磁控管或真空管來相對於一功率輸入達成一經放大之功率輸出。功率放大器系統100可係一微波產生器(諸如一射頻(RF)微波產生器)之一部分。舉例而言，功率放大器系統100可以至少40%之一能量效率轉換AC>RF達成在一ISM頻帶中例如介於2.4GHz與2.5GHz之間的微波頻率範圍內的實質上(例如，+/- 25%)1kW或更大之一統一功率輸出。
功率放大器系統100可例如自一外部輸入功率模組接收至少一個輸入功率信號105。該輸入功率信號可例如係1mW(0dBm)。至少一個第一功率放大器單元110可接收輸入功率信號105，且可提供一輸出功率信號115。輸出功率信號115可係高於輸入功率信號105之功率。舉例而言，第一功率放大器單元110可接收1mW(0dBm)之一輸入功率信號105且可提供35.5W(45.5dBm)之輸出功率信號115。
第一功率放大器單元110可包含至少一個功率放大器裝置120(諸如一電晶體)。功率放大器裝置120可包含信號放大器積體電路與呈一串接組態之功率電晶體之一混合體，該等功率電晶體以低損耗及信號失真在高頻下操作且為至少一個第二功率放大器單元160之閘極驅動器提供充足功率。
在某些實施方案中，第一功率放大器單元110包含被串聯組態之三個功率放大器裝置(例如，電晶體)120。功率放大器裝置120可個別地及共同地放大輸入功率信號105。舉例而言，一第一功率放大器裝置120可接收1mW(0dBm)之輸入功率信號105並提供6.3mW(8dBm) 之一輸出功率。一第二功率放大器裝置120可接收該6.3mW功率信號作為輸入，並放大此功率以提供631mW(28dBm)之一輸出。一第三功率放大器裝置120可接收該631mW功率信號作為輸入，並放大此功率以提供35.5W(45.5dBm)之輸出功率信號115。
第一功率放大器單元110之各功率放大器裝置120可彼此係一相同類型之電晶體(或其他功率放大器裝置)或者不同類型之電晶體。基於該等電晶體之大小或功率放大性質或者基於輸入功率信號105之位準，第一功率放大器單元110可包含任一數目個功率放大器裝置120。舉例而言，第一功率放大器單元110可包含介於1個與9個之間的電晶體或其他功率放大器裝置120。在某些實施方案中，功率放大器單元110包含彼此串聯連接之至少兩個功率放大器裝置120。當第一功率放大器單元110包含多於一個功率放大器裝置120時，功率放大器裝置120可係串聯地、並聯地或以其他組態而配置。
功率放大器系統100可包含至少一個功率分離器單元125。功率分離器單元125可接收輸出功率信號115(例如，自第一功率放大器單元110)，且可產生至少一個經分離功率輸入信號130。舉例而言，功率分離器單元125可包含三個功率分離器裝置，諸如一第一功率分離器裝置135、一第二功率分離器裝置140及一第三功率分離器裝置145。此等裝置可係獨立裝置或者可係一個功率分離器裝置(諸如一1對4功率分離器裝置)之不同部分。第一功率分離器裝置135可自第一功率放大器單元110接收功率信號115作為輸入，且可將一第一內部功率輸入150提供至第二功率分離器裝置140並亦可將一第二內部功率輸入155提供至第三功率分離器裝置145。第二功率分離器裝置140可自第一內部功率輸入150產生兩個經分離功率輸入信號130，且第三功率分離器裝置145可自第二內部功率輸入155產生兩個經分離功率輸入信號130。經分離功率輸入信號130在功率、相位或振幅方面可彼此實質 上相等。舉例而言，每一經分離功率輸入信號130可具有實質上7.2W(38.6dBm)之一功率位準且可彼此實質上同相(例如，+/-25%)。
經分離功率輸入信號130可具有低於輸出功率信號115之一功率。舉例而言，由於在功率分離器單元125對功率信號之分離期間所招致之功率損耗，輸出功率信號115(由功率分離器單元125作為輸入而接收)可係35.5W(45.5dBm)，且四個經分離功率輸出信號130中之每一者可係7.2W(38.6dBm)。功率分離器單元125可包含經由若干銅路徑之一組合而組裝於一印刷電路板上之至少一個威爾金森(Wilkinson)型分離器，該等銅路徑之一厚度、寬度及長度被設計成使損耗最小化並在第一功率放大器單元125之輸出與第二功率放大器單元160之輸入之間達成阻抗匹配。
功率放大器系統100可包含至少一個第二功率放大器單元160。第二功率放大器單元160可接收至少一個經分離功率輸入信號130並提供至少一個經分離功率輸出信號165。第二功率放大器單元160可包含複數個功率放大器170。舉例而言，每一功率放大器170可係或可包含至少一個電晶體或其他固態裝置。在某些實施方案中，第二功率放大器單元160包含四個功率放大器170。舉例而言，四個功率放大器170可係並聯地組態。第二功率放大器單元160亦可包含其他數目個功率放大器170，諸如兩個、三個、六個、八個或其他數目個功率放大器170。可並聯地組態任一數目個功率放大器170。第二功率放大器單元160之功率放大器170中之每一者可接收複數個經分離功率輸入信號130中之一者作為輸入，且可產生或提供複數個經分離功率輸出信號165中之一者作為輸出。
舉例而言，功率放大器170中之一者可接收具有7.2W(38.6dBm)之一功率位準之經分離功率輸入信號130中之一者，且可提供具有229W(53.6dBm)之一功率位準之經分離功率輸出信號165中之一者。經 分離功率輸出信號165中之每一者可具有相同或實質上相同之特性。舉例而言，第二功率放大器單元160可包含四個功率放大器170，該等功率放大器170各自提供總共四個經分離功率輸出信號165中之一者。四個經分離功率輸出信號165可實質上同相，且可具有實質上相同之振幅及實質上相同之功率。舉例而言，對於每一經分離功率輸出信號165而言，經分離功率輸出信號165可具有實質上229W(53.6dBm)之一功率位準。四個(或其他數目個)功率放大器170可係相對於三個(或其他數目個)功率放大器裝置120具有不同功率放大率或其他特性之不同電晶體或其他裝置。功率放大器170及功率放大器裝置120可係不同類型之電晶體或相同類型之電晶體。在諸經分離功率輸出信號165被作為輸出而自功率放大器170提供時，功率放大器170可維持相位關係(例如，實質上同相)。功率放大器170可適合於例如處於微波帶頻下之ISM頻帶應用。舉例而言，功率放大器170(例如，電晶體)可在2.45GHz下、以介於100W與500W之間的一輸出功率、以介於10dB與20dB之間的一增益及至少55%之一效率而操作。功率放大器170可包含一殼體，諸如一陶瓷殼體或塑膠殼體。
在某些組態中，為一單個功率放大器裝置120或功率放大器170假定一最大功率能力，諸如250W，可將四個功率放大器裝置170並聯配置以獲得為1000W之集體輸出功率(250W×4個功率放大器裝置等於總共1000W)。在某些實例中，每一功率放大器裝置170可具有一400W或實質上400W能力。可使用一串聯組態來重複地放大一信號，以自一單個功率放大器裝置獲得最大功率。舉例而言，功率放大器裝置120可被串聯配置，其中一1mW輸入信號105可被放大至6.3mW、然後被放大至630mW、然後在輸出功率信號115處被放大至35.5W。在此實例中，可將35.5W輸出信號115之四分之一(約8W)作為經分離功率輸入信號130提供至並聯配置之四個功率放大器170中之 每一者。每一8W經分離功率輸入信號130可被放大至四個實質上230W經分離功率輸出信號165中之一者，該四個實質上230W經分離功率輸出信號165可被組合以提供統一功率輸出187。
在某些實施方案中，第一功率分離器裝置135自第一功率放大器單元120接收輸出功率信號115並將第一內部功率輸入150提供至第二功率分離器裝置140。第二功率分離器裝置140可將複數個經分離功率輸出信號130中之一第一者提供至複數個功率放大器170中之一第一者，且可將複數個經分離功率輸出信號130中之一第二者提供至複數個功率放大器170中之一第二者。第三功率分離器裝置145可將經分離功率輸出信號130中之一第三者提供至複數個功率放大器170中之一第三者，且可將複數個經分離功率輸出信號130中之一第四者提供至複數個功率放大器170中之一第四者。
功率放大器系統100可包含至少一個隔離器單元175及至少一個功率組合器單元180。隔離器單元175可通常將單向微波或射頻(RF)功率從第二功率放大器單元160(或其個別功率放大器170)提供至至少一個功率組合器單元180。此可屏蔽第二功率放大器單元160、功率分離器單元125或第一功率放大器單元110免受與負載失配條件相關聯之不利影響。隔離器單元175可將功率放大器170中之至少一者與功率組合器單元180耦合。舉例而言，隔離器單元175可將第二功率放大器單元160之至少一個功率放大器170與功率組合器單元180之至少一個組件電連接以將功率自第二功率放大器單元160提供至功率組合器單元180。在某些實施方案中，隔離器單元175具有四個隔離器裝置185，且四個隔離器裝置185中之每一者可將功率放大器170中之一者與功率組合器單元180耦合。每一隔離器裝置185可具有耦合至一虛設負載之一專用虛設負載埠186。隔離器單元175可針對每一功率放大器170包含一個隔離器裝置185。舉例而言，具有兩個功率放大器170之一功率 放大器系統100亦可具有兩個隔離器裝置185。
在某些實施方案中，隔離器裝置185係具有三個埠之循環器。舉例而言，隔離器裝置185可包含用以自第二功率放大器單元160接收經分離功率輸出信號165之一輸入埠、用以將經分離功率輸出信號提供至功率組合器單元180之一輸出埠，及一虛設負載埠186。虛設負載埠186可攜載例如50歐姆之一負載，且可例如在反向功率條件期間以一連續操作模式自隔離器裝置185吸收並耗散反向功率(例如，作為熱量)。隔離器裝置185可被組裝於一印刷電路板上，該印刷電路板可將功率放大器系統100之諸組件彼此電耦合。隔離器單元175及功率組合器單元180可提供大於20dB之一方向性，使得例如反向功率不會實質上影響正向功率特性。在某些實施方案中，該方向性大於30dB。隔離器裝置185亦可包含雙埠裝置或四埠裝置。
隔離器單元175可將經分離功率輸出信號165自第二功率放大器單元160提供至功率組合器單元180。在經由隔離器單元175進行的此傳輸期間，可發生某一功率損耗。舉例而言，由一隔離器裝置185作為輸入而接收之一經分離功率輸出信號165可具有229W(53.6dBm)之一功率位準，且由同一隔離器裝置185輸出之經分離功率輸出信號165可具有209W(53.2dBm)之一功率位準。對於具有多於一個隔離器裝置185之一隔離器單元175，由隔離器裝置185接收並自隔離器裝置185提供之經分離功率輸出信號165可具有相同(亦即，+/-5%)或實質上相同(亦即，+/-25%)之特性，諸如頻率、相位、振幅或功率特性。在循環器具有三個埠之情形中，隔離器裝置185可包含至少一個引出線(drop)。該等埠之端子可被焊接或電連接至一印刷電路板。隔離器裝置185可達成大於20dB之一輸入-輸出隔離，且可在至少300W之單一功率條件下操作。隔離器裝置185可包含一個三埠波導組件，該三埠波導組件利用鐵氧體技術來基於波傳播方向而將能量選擇性地引導至 一特定埠。接收重新進入隔離器裝置185之反向功率之一個埠(例如，第三埠)可連接至呈一印刷電阻器之形式之至少一個虛設負載186，該印刷電阻器可耗散來自該反向功率之能量。
功率組合器單元180可自隔離器單元175或經由隔離器單元175自第二功率放大器單元160接收一或多個經分離功率輸出信號165。功率組合器單元180可將所接收之多個經分離功率信號165組合成一統一功率輸出187。舉例而言，一4對1功率組合器單元180可自隔離器單元175之輸出接收各自具有209W(53.2dBm)之一功率位準之四個經分離功率輸出信號165，且可將四個經分離功率輸出信號165組合成具有813W(59.1dBm)之一功率位準之一統一功率輸出。在此實例中，813W可被視為實質上1KW。在某些實施方案中，該統一功率輸出之功率位準係至少750W(58.8dBm)。
統一功率輸出187可具有處於微波範圍內之一頻率。舉例而言，統一功率輸出187之頻率可介於2.0GHz與3.0GHz之間。在某些實施方案中，在至少800W之一功率位準下，統一功率輸出187之頻率係至少2.0GHz或介於2.40GHz與2.50GHz之間。在某些實施方案中，統一功率輸出187之功率大於500W。功率放大器系統100可放大1mW(0dBm)之輸入功率信號105以產生在自2.4GHz至2.5GHz之頻率範圍內高達1KW(60dBm),+0.5/-1.0dBm之統一功率輸出187。舉例而言，在自2.4GHz至2.5GHz且包含2.4GHz及2.5GHz之任何頻率下，統一功率輸出187可介於自59.0dBm至60.5dBm或自0.794kW至1.122kW之範圍內。統一功率輸出187之頻率可包含915MHz或5GHz頻帶。統一功率輸出187之頻率可介於800MHz與10GHz之間的範圍內。在一項實施方案中，統一功率輸出187之頻率介於900MHz與6000MHz之間。
功率放大器系統100可包含恰好四個、多於或少於四個經分離功 率輸出信號165以及恰好四個、多於或少於四個功率放大器170或隔離器裝置185。在某些實施方案中，每一對的一個功率放大器170及一個隔離器裝置185作為輸入接收並作為輸出提供一個經分離功率輸出信號165。在具有將四個經分離功率輸出信號165提供至功率組合器單元180之四個隔離器裝置185之實例中，功率組合器單元180可包含一第一功率組合器裝置189、一第二功率組合器裝置191及一第三功率組合器裝置193。第一功率組合器裝置189及第二功率組合器裝置191可各自接收兩個經分離功率輸出信號165作為輸入，且可各自將一內部功率信號195作為輸出提供至第三功率組合器裝置193。在此實例中，第三功率組合器裝置193接收兩個內部功率信號195作為輸入。第三功率組合器裝置193可將兩個(或其他數目個)內部功率信號195組合成統一功率輸出187。
在某些實施方案中，功率組合器單元180可係一單個單元，且功率組合器裝置189、191、193可係功率組合器單元180之子組件而非離散之個別裝置。功率組合器單元180可包含恰好三個或者多於或少於三個功率組合器裝置，且不需要如圖1之實例中那樣以兩層配置形式來組態。舉例而言，功率組合器單元180可包含呈一個三層配置之七個功率組合器裝置：其中一第一層中之四個功率組合器裝置各自接收兩個(總共八個)經分離功率輸出信號165，並將每一對之兩個經分離功率信號組合成一個(總共四個)內部功率信號195。四個內部功率信號195中之兩者可被提供至兩個第二層功率組合器裝置中之每一者，該兩個第二層功率組合器裝置各自組合其各別對之內部功率信號195並輸出總共兩個內部功率信號195，該兩個內部功率信號195被提供至一單個第三層功率組合器裝置，該第三層功率組合器裝置組合兩個內部功率信號195以提供統一功率輸出187。
功率放大器系統100可包含至少一個定向耦合器197。定向耦合 器197可自功率組合器單元180接收統一功率輸出187且可提供統一功率輸出187作為功率放大器系統100之輸出。定向耦合器197可以一單向方式將功率耦合至一輸出埠，使得統一功率輸出187可自功率放大器系統100被提供作為輸出且使得例如經由該輸出埠進入定向耦合器197之功率被隔離。在此實例中，進入定向耦合器197之此種後向功率可被隔離且不會被功率組合器單元180或系統100之其他組件以高至足以損壞功率放大器系統100組件之一位準接收到。某些損耗可與定向耦合器197相關聯。舉例而言，提供至定向耦合器197之統一功率輸出187可具有813W(59.1dBm)之一功率位準，且自定向耦合器197提供之統一功率輸出187可具有794W(59.0dBm)之一功率位準。
在某些實施方案中，功率放大器系統100具有實質上400mm×400mm之實體長度及寬度尺寸且高度係實質上51mm(2寸)。在一項實施方案中，長度係370mm，寬度係360mm，且高度係45mm。
圖2繪示一微波產生器單元200之一實例性俯視圖，微波產生器單元200包含功率放大器系統100之組件之示意性表示。微波產生器單元200可包含至少一個殼體205。殼體205可裝納或圍封功率放大器系統100。殼體205可係一金屬殼體，且可被屏蔽或者可提供或充當一屏蔽件，以至少部分地保護功率放大器系統100之組件或位於微波產生器單元200外部之其他組件。微波產生器單元200可具有102mm×102mm×483mm或4吋×4吋×19吋之尺寸，且19吋表面可包含一前面板或顯示面板。在某些實施方案中，微波產生器單元200可安置於一機櫃或機架中或者作為一機櫃或機架之一部分，該機櫃或機架具有510mm之一長度、440mm之一寬度及82mm之一高度。此實例中之尺寸包含或足以裝納產生器單元200、功率放大器系統100及功率供應模組220。
在圖2之實例中，殼體205之一頂部部分或蓋已被移除，從而以 示意性形式提供功率放大器系統100之諸組件之一表示。微波產生器單元200可包含至少一個輸入連接器210及至少一個輸出連接器215。輸入連接器210可包含一插頭或介面以接收輸入功率信號105並將輸入功率信號105提供至功率放大器系統100之組件(諸如第一功率放大器單元110)。輸入連接器210可自至少一個功率供應模組220接收例如為1mW(0dBm)之輸入功率信號105。功率供應模組220可包含可產生輸入功率信號105之一鎖相迴路模組或電路。輸入功率信號105可在頻率上係穩定的且相對於環境或背景溫度改變係穩定的。第一功率放大器單元110可例如經由輸入連接器210自功率供應模組220接收輸入功率信號105。舉例而言，一同軸纜線可將功率供應模組220與輸入連接器210連接。功率供應模組220可包含產生輸入功率信號105之一射頻(RF)數位合成器或其他RF信號源。功率供應模組220可與微波產生器單元200分開或與功率放大器系統100之其他組件(諸如第一功率放大器單元110或第二功率放大器單元160)分開。舉例而言，功率供應模組220可係具有一中央處理單元之一計算裝置之一部分，該中央處理單元經組態以控制一時段從而以單數位毫秒間隔(而非超過100ms之一時段)來改變輸入功率信號105之頻率或實施具有一自動頻率移位之一自動調諧能力。
輸出連接器215可包含一RF輸出插座、RF連接器、7/16 DIN連接器、插頭或介面，以自微波產生器單元200接收統一功率輸出187並提供統一功率輸出187作為輸出。定向耦合器197可耦合至輸出連接器215以自輸出連接器215接收統一功率輸出作為輸出，或可安置於殼體205內且電耦合於功率組合器單元180與輸出連接器215之間。在某些實施方案中，功率組合器單元180可與輸出連接器215電耦合。微波產生器單元200亦可包含至少一個使用者介面(例如，位於殼體205之一前面板或側面板上)及至少一個RF數位合成器。
圖3繪示微波產生器單元200之一實例性仰視圖。殼體205之底部面板305及其他部分可使用一或多個緊固件或鉚釘310(或其他緊固途徑，例如點銲、黏合劑連接、閂鎖、螺絲、或搭扣配合組件)被緊固或連接在一起以形成殼體205。殼體205之一底部面板或部分305可包含至少一個流體冷卻通道315。流體通道315可包含整合至殼體205中之一通道、隧道或管道。水或其他流體(諸如一冷卻劑)可流動穿過流體通道315或停滯於流體通道315中以自功率放大器系統100之組件耗散熱量。殼體205(或底部面板305)可包含至少一個冷卻板320。冷卻板320可係流體冷卻通道315之一部分或係獨立於流體冷卻通道315之一組件。流體冷卻通道315可由例如鋁製成，且可具有至少一個流體埠317以控制流體冷卻通道315內流體之進入、移除或流動。
流體冷卻通道315可在殼體205上或作為殼體205之一部分被組態於經過儘可能靠近自功率放大器系統100之組件耗散最大熱量流之區域之一位置中，諸如跨越功率放大器170或隔離器裝置185的易受加熱之部分(諸如虛設負載區域)。流體冷卻通道315可包含彎部、內部隆脊、轉彎部或路線改變部323以在安置於流體冷卻通道315中或流動穿過流體冷卻通道315之水或其他流體中引入紊流。該紊流可改良經由流體冷卻通道315自功率放大器系統100之組件進行之熱量耗散。
舉例而言，殼體205(或底部面板305)可包含一第一冷卻區域325，第一冷卻區域325位於底部面板305的接近第一功率放大器單元110(或其功率放大器裝置120)之一部分上。殼體205(或底部面板305)亦可包含一第二冷卻區域330，以例如自第二功率放大器單元160或其功率放大器170耗散熱量。殼體205(或底部面板305)亦可包含一第三冷卻區域335，以例如自至少一個隔離器裝置185之至少一個虛設負載埠186或隔離器單元175之其他部分耗散熱量。第一冷卻區域325、第二冷卻區域330及第三冷卻區域335可各自包含一或多個流體冷卻通道 315或冷卻板320之部分。
功率組合器單元180或功率放大器系統100之其他組件(諸如功率放大器裝置120或功率放大器170)可至少部分地安置成接近至少一個流體冷卻通道315或至少一個冷卻板320，使得可自此等組件分散熱量。冷卻板320可係殼體205或底部面板305之一部分或者係附接至殼體205或底部面板305之單獨組件。流體冷卻通道315或冷卻板320可包含散熱器，以自功率放大器系統100之組件依靠毛細作用帶走或汲取掉熱量。
在某些實施方案中，殼體205可包含以下各項中之任一者：功率供應模組220或其他AC/DC功率供應模組、具有一中央處理單元及一RF或微波數位合成器之一計算裝置、功率放大器系統100、一使用者介面(諸如具有按鈕之一顯示器或一顯示面板上用以接收使用者輸入以控制例如輸入功率信號105或統一功率輸出187之頻率之其他介面)。殼體205可包含或可係一屏蔽金屬殼體，該屏蔽金屬殼體可屏蔽殼體205內部接近殼體205之一內表面之功率放大器系統100之RF功率電路且可接近殼體205之一外表面界定或提供流體冷卻通道315。殼體205可包含互連電路以例如減少或最小化信號失真。舉例而言，互連電路可減少隔離器單元185處之信號失真且藉由在電路之一上部部分與底部面板305之間通過而在第二功率放大器單元160處閉合一控制迴路。
圖4繪示功率放大器系統100之一實例性功率組合器單元180。功率組合器單元180可安置或安裝於隔離器單元175(或其隔離器裝置185)之輸出處。隔離器裝置185可被視為功率組合器單元180之一部分或與功率組合器單元180分開。功率組合器單元180可將經由例如隔離器單元175自第二功率放大器單元160輸出之四個(或其他數目個)同相(例如，+/-5°)或實質上同相(例如，+/-25%)之經分離功率輸出信號165 一起組合成一單個統一功率輸出187而不會引入實質性相移。統一功率輸出187可自功率組合器單元180被提供至輸出連接器215。參照圖1及圖4，除其他之外，功率組合器單元180可包含三個二合一組合器，例如，第一功率組合器裝置189、第二功率組合器裝置191及第三功率組合器裝置193。該等功率組合器裝置可係威爾金森懸線功率組合器。舉例而言，功率組合器單元180可包含實體懸線導體而非一印刷電路板之一印刷導體。該功率組合器單元之功率組合器裝置189、191、193之厚度、長度及寬度可在功率組合器單元180及其功率組合器裝置之輸入與輸出之間提供阻抗匹配。
功率組合器單元180可在例如一負載失配條件期間載運或經受固定或駐波功率信號。駐波可係功率組合器單元180處之正向功率與反向功率之向量總和。當例如正向功率信號與反向功率信號同相時，可產生一高RF電壓。舉例而言，該RF電壓在正常或目標操作條件下可係300V，但在正向功率信號與反向功率信號之間的一失配條件期間可升高至1kV。
功率組合器單元180可包含至少一個導體405。導體405可至少部分地由銅製成。導體405之至少一部分可懸置或固定於至少一個室410中。室410可包含空氣或另一介電質或介電氣體(例如，氮氣)。導體405可由至少一個絕緣體415固持就位。絕緣體415可包含聚四氟乙烯(PTFE)或一PTFE箔片或片材。在某些實施方案中，該功率組合器單元包含至少部分地界定室410之至少一個PTFE元件(例如，絕緣體415)，其中該導體至少部分地安置於室410中。絕緣體415可將室410絕緣。懸置導體405可例如能承受住潛在之負載失配條件或反向功率條件。懸置或安置於該室中的導體405之至少一部分可具有至少一個平坦表面或可係為其他形狀(諸如曲線形或圓柱形)。功率組合器單元180亦可包含可將導體405固定就位之至少一個支撐結構420。舉例而 言，支撐結構420可包含由一PTFE箔片或片材製成或塗佈之至少一個圓柱體。功率組合器單元180可包含至少一個連接器導體425。連接器導體425可由一導電材料(例如，一或多種導電金屬)製成且可將導體405與輸出連接器215電耦合。功率組合器單元180可包含至少一個冷卻板430。該冷卻板(例如，一散熱器)可將功率組合器單元180接地並自其組件耗散熱量。冷卻板430可係殼體205之一部分，例如，底部面板305之一部分、流體冷卻通道315之一部分。冷卻板430可包含冷卻板320中之一或多者，或可係獨立的且係與冷卻板320分開之一元件。
功率組合器單元180通常可承受住由負載失配條件或反向功率條件引起之電條件且仍產生統一功率輸出187，例如，不會發生實質性相移。功率組合器單元180可因例如室410中之空氣介電質而提供低損耗，且亦可因例如絕緣體415及支撐結構420之絕緣性質而相對於接地具有高絕緣性。室410可包含空氣作為一第一介電質並包含PTFE材料作為一第二介電質(例如，作為絕緣體415或支撐結構420之一部分)。此等介電質可最小化或防止可因導體405之接近及施加至(或通過)導體405的處於例如2.45GHz之微波頻率範圍中之RF功率之波長而在導體405與功率組合器單元180之其他組件之間發生之電弧。在此實例中，功率組合器單元180及諸如室410中之懸置導體405等組件可最小化或消除電弧且當相對於較低頻率之波長甚至在與微波頻率範圍相關聯之更小波長下產生統一功率輸出187時會避免實質性相移。功率組合器裝置189、191、193可具有例如65mm之一長度及10mm之一高度，其中懸置導體405懸置於室410之中間處。功率組合器單元180可裝配於微波產生器單元200之一佔用區中使得功率組合器單元180之寬度與功率放大器系統100之寬度(減去功率放大器系統100之側壁或面板之厚度)相同。導體405與可充當一接地之冷卻板430之間的距離可例如係4.5mm。
在某些實施方案中，功率組合器單元180自多個經分離功率輸出信號165組合出功率，該功率係經分離功率輸出信號165或統一功率輸出187之一波長之一分率。舉例而言，功率組合器單元180之一組合區段可包含導體405的懸置於室410中之部分。該組合區段可具有為經分離功率輸出信號165或統一功率輸出187之波長之實質上一半之一長度。在某些實施方案中，導體405的位於室410中之部分(例如，組合區段)係空氣中之一四分之一波長(λ/4)之一倍數。功率組合器單元180(或統一功率輸出187)之輸出阻抗可係50Ω或實質上50Ω。在某些實施方案中，功率組合器單元180之輸出阻抗(例如，50Ω)與第一功率放大器單元110、第二功率放大器單元160或隔離器單元175之輸出阻抗實質上匹配(例如，+/-25%)。
功率組合器單元180可能經受會對功率組合器單元180之組件增加電場應力之負載失配條件。此應力可例如在導體405與功率組合器單元180之其他組件(諸如冷卻板430)之間引起呈電弧形式之崩潰。為消除或最小化因例如反射功率所致的崩潰發生，功率組合器單元180可包含一多介電質組態。舉例而言，室410可包含一第一介電質(例如，空氣或另一氣體)及一第二介電質，例如，由PTFE材料製成或覆蓋之絕緣體415。在某些實施方案中，第二介電質(例如，絕緣體415之PTFE材料)之崩潰電阻大於第一介電質(室410中之空氣)之崩潰電阻。
圖5繪示自一固態功率放大器系統(諸如功率放大器系統100)提供微波頻率範圍輸出功率之一方法500。舉例而言，固態功率放大器系統100可提供於殼體205中或可具備殼體205，殼體205可包含流體冷卻通道315。方法500可包含接收輸入功率(動作505)。舉例而言，第一功率放大器單元110可經由輸入連接器210自功率供應模組220接收(動作505)輸入功率信號105。方法500可包含提供輸出功率信號115(動作 510)。舉例而言，第一功率放大器單元110(或其組件，諸如至少一個功率放大器裝置120)可將輸出功率信號提供(動作510)至至少一個功率分離器單元125。方法500亦可包含接收輸出功率信號115(動作515)。舉例而言，功率分離器單元125或其組件(諸如第一功率分離器裝置135)可自第一功率放大器單元110接收(動作515)輸出功率信號115。
方法500可包含產生至少一個經分離功率輸入信號130(動作520)。舉例而言，功率分離器單元125可自輸出功率信號115產生(動作520)四個(或其他數目個)經分離功率輸入信號130。方法500亦可包含接收至少一個經分離功率輸入信號130(動作525)。舉例而言，第二功率放大器單元160可接收(動作525)至少一個(例如，四個)經分離功率輸入信號130。在某些實施方案中，複數個功率放大器170中之每一者可接收(動作525)複數個經分離功率輸入信號130中之一者。方法500可包含提供至少一個經分離功率輸出信號165(動作530)。舉例而言，第二功率放大器單元160可提供一或多個經分離功率輸出信號165作為輸出(動作530)。在某些實施方案中，每一功率放大器170可提供(動作530)一個經分離功率輸出信號165。舉例而言，第二功率放大器單元160可包含呈一並聯組態之電耦合於至少一個功率分離器單元125與至少一個隔離器單元175之間的四個功率放大器170，每一功率放大器170提供一或多個經分離功率輸出信號165作為輸出(動作530)。
方法500可包含將第二功率放大器單元160與至少一個功率組合器單元180耦合(動作535)。舉例而言，至少一個隔離器單元175(或其隔離器裝置185)可將複數個功率放大器170中之至少一者與功率組合器單元180或其至少一個功率組合器裝置電耦合(動作535)。方法500亦可包含接收至少一個經分離功率輸出信號165(動作540)。舉例而言，功率組合器單元180可經由至少一個隔離器單元175(或其隔離器裝置)自第二功率放大器單元160(或其功率放大器170)接收(動作540) 至少一個(例如，四個)經分離功率輸出信號165。方法500可包含將經分離功率輸出信號165組合成至少一個統一功率輸出187(動作545)。舉例而言，功率組合器單元180可包含例如第一功率組合器裝置189等至少一個功率組合器裝置，第一功率組合器裝置189將至少兩個經分離功率輸出信號165組合(動作545)成一統一功率輸出187。統一功率輸出187可具有一微波頻率範圍(例如，2.0GHz至3.0GHz)及至少750W(58.7dBm)之一功率。方法500可包含提供統一功率輸出187(動作550)之一動作。舉例而言，功率組合器單元180、定向耦合器197或輸出連接器215中之至少一者可自功率放大器系統100或自微波產生器單元200提供(動作550)統一功率輸出187作為輸出。
因此，微波產生器單元200之功率放大器系統100可包含固態裝置，以藉由組合多個經分離功率輸出信號165而達成處於2.4GHz至2.5GHz之微波頻率範圍中的實質上1kW之一所要統一功率輸出187，而不會因相移發生實質性或不可接受之損耗、不會在失配條件期間發生崩潰、對功率放大器系統100之組件具有保護且具有至少40%之一相對高效率。
包含功率放大器系統100之微波產生器單元200可包含並聯之低功率微波裝置(例如，功率放大器170)以在2450MHz之一標稱頻率下達成1kW級操作。功率組合器單元180之組合區段(例如，室410的包含導體405之部分)可達成低損耗且承受住與高達100%反射功率或後向功率相關聯之電場應力。功率組合器單元180可包含多材料介電絕緣物(例如，空氣及PTFE)以避免崩潰，其中組合區段(或組合路徑)維持小於微波長度或微波長度之一分率(諸如微波長度之二分之一、四分之一或大於四分之一)之尺寸。
儘管可以一特定次序在圖式中繪示了各操作，但並不需要以所示之特定次序或以循序次序來執行此等操作且不需要執行所有所圖解 說明之操作。可以一不同次序來執行本文中所述之動作。上文所述實施方案中各種系統組件之分離不應理解為在所有實施方案中皆需要此種分離。
術語「計算裝置」或「中央處理單元」可囊括用於處理資料之各種設備、裝置及機器，舉例而言，包含一可程式化處理器、一電腦、一單晶片系統、或多晶片系統、或前述各項之組合。該設備可包含特殊用途邏輯電路，例如，一FPGA(場可程式化閘陣列)或一ASIC(特殊應用積體電路)。除硬體之外，該設備亦可包含為所討論之電腦程式建立一執行環境之程式碼，例如，構成處理器韌體、一協定堆疊、一資料庫管理系統、一作業系統、一跨平台運行時間環境、一虛擬機器或其中之一或多者之一組合的程式碼。該設備及該執行環境可實現各種不同計算模型基礎結構，諸如web服務、分佈式計算及網格計算基礎結構。適於執行一電腦程式之處理器可包含一般用途微處理器或特殊用途微處理器，以及任一種類之數位電腦之任何一或多個處理器。一般而言，一處理器將自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。為達成與一使用者之互動，本文中所述之標的物可實施於一計算裝置(例如，微波產生器單元200之一部分)上，該計算裝置具有用於向使用者顯示資訊之一顯示裝置(例如，一監視器)及具有介面(例如，旋鈕、刻度盤或控件)之一控制面板，使用者可藉由該等介面將輸入提供至微波產生器單元200之電腦或與微波產生器單元200相關聯之電腦。
現在已闡述了某些說明性實施方案，應明瞭，前文係說明性而非限制性且係以實例方式而呈現。特定而言，雖然本文中所呈現之實例中之眾多實例涉及方法動作或系統元件之特定組合，但可以其他方式組合彼等動作及彼等元件以達成相同目標。並不意欲排除結合一項實施方案所論述之動作、元件及特徵在其它實施方案中起一類似作 用。
本文中所使用之措辭及術語係出於說明目的且不應視為具限制性。本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」、「含有」、「涉及」、「由…表徵」、「特徵在於」及其變化形式意在囊括其後所列之項目、其等效物及額外項目以及僅僅由其後所列之項目組成之替代實施方案。在一項實施方案中，本文中所述之系統及方法由所述元件、動作或組件中之一者、多於一者之每一組合、或全部組成。
對本文中以單數形式提及之系統及方法之實施方案或元件或動作之任何提及亦可包括包含複數個此等元件之實施方案，且對本文中之任何實施方案或元件或動作的以複數形式之任何提及亦可包括包含僅一單個元件之實施方案。以單數或複數形式之提及並不意欲將當前所揭示系統或方法、其組件、動作或元件限制於單一或複數組態。對任何動作或元件係基於任何資訊、動作或元件之提及可包含其中該動作或元件係至少部分地基於任何資訊、動作或元件之實施方案。
本文中所揭示之任何實施方案可與任何其他實施方案或實施例相組合，且對「一實施方案」、「某些實施方案」、「一替代實施方案」、「各種實施方案」、「一項實施方案」等之提及未必相互排斥且意欲指示結合該實施方案所述之一特定特徵、結構或特性可包含於至少一項實施方案或實施例中。本文中所使用之此等術語未必全部指代同一實施方案。任一實施方案皆可以與本文中所揭示之態樣及實施方案相一致之任一方式與任一其他實施方案以包含性方式或排斥性方式相組合。
對「或」之提及可解釋為包含性，使得使用「或」所闡述之任何術語可指示一單個、多於一個及所有所述術語中之任一者。
在圖式、詳細說明或任何請求項中之技術特徵後跟參考符號時，包含該等參考符號係為了提高圖式、詳細說明或請求項之可理解 性。因此，參考符號及其缺失對任何申請專利範圍要素之範疇皆不具有任何限制性影響。
本文中所述之系統及方法可以其他特定形式來體現，此並不背離該等系統及方法之特性。舉例而言，第二功率放大器單元160可包含六個或八個而非四個功率放大器170。前述實施方案係對所述系統及方法之說明而非限制。本文中所述系統及方法之範疇因此由隨附申請專利範圍而非前述說明指示，且本文中包括歸屬於申請專利範圍之等效意義及範疇內之改變。
100‧‧‧功率放大器系統
105‧‧‧輸入功率信號
110‧‧‧第一功率放大器單元
115‧‧‧輸出功率信號
120‧‧‧功率放大器裝置/第一功率放大器裝置/第二功率放大器裝置/第三功率放大器裝置
125‧‧‧功率分離器單元
130‧‧‧經分離功率輸入信號
135‧‧‧第一功率分離器裝置
140‧‧‧第二功率分離器裝置
145‧‧‧第三功率分離器裝置
150‧‧‧第一內部功率輸入
155‧‧‧第二內部功率輸入
160‧‧‧第二功率放大器單元
165‧‧‧經分離功率輸出信號
170‧‧‧功率放大器
175‧‧‧隔離器單元
180‧‧‧功率組合器單元
185‧‧‧隔離器裝置
186‧‧‧虛設負載/虛設負載埠
187‧‧‧統一功率輸出
189‧‧‧第一功率組合器裝置
191‧‧‧第二功率組合器裝置
193‧‧‧第三功率組合器裝置
195‧‧‧內部功率信號
197‧‧‧定向耦合器

Claims (22)

  1. 一種功率放大器系統，其包括：一第一功率放大器單元，其用以接收一輸入功率信號並提供一輸出功率信號，該輸出功率信號具有高於該輸入功率信號之功率；一功率分離器單元，其用以自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號並產生複數個經分離功率輸入信號；一第二功率放大器單元，其用以接收該複數個經分離功率輸入信號，該第二功率放大器單元包含複數個功率放大器，該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之每一者經組態以接收該複數個經分離功率輸入信號中之一者並提供複數個經分離功率輸出信號中之一者；至少一個隔離器單元，其用以將該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合；及該功率組合器單元，其用以經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號並將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出，該統一功率輸出具有介於2.0GHz與3.0GHz之間的一頻率。
  2. 如請求項1之系統，其包括：一定向耦合器，其經組態以自該功率組合器單元接收該統一功率輸出並提供該統一功率輸出作為該功率放大器系統之輸出。
  3. 如請求項1之系統，其包括：該第一功率放大器單元包含三個功率放大器裝置。
  4. 如請求項1之系統，其中該第一功率放大器單元包括彼此串聯連 接之至少兩個功率放大器。
  5. 如請求項1之系統，其中該功率放大器系統係一微波產生器之一部分。
  6. 如請求項1之系統，其中該功率分離器單元包含一第一功率分離器裝置，該第一功率分離器裝置耦合至一第二功率分離器裝置及一第三功率分離器裝置兩者，包括：該第一功率分離器裝置經組態以自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號；該第二功率分離器裝置經組態以將該複數個經分離功率輸出信號中之一第一者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第一者，並將該複數個經分離功率輸出信號中之一第二者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第二者；且該第三功率分離器裝置經組態以將該複數個經分離功率輸出信號中之一第三者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第三者，並將該複數個經分離功率輸出信號中之一第四者提供至該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之一第四者。
  7. 如請求項1之系統，其中：該第一功率放大器單元包含串聯組態之恰好三個功率放大器裝置；該功率分離器單元包含恰好三個功率分離器裝置；該第二功率放大器單元包含並聯組態之恰好四個功率放大器；該至少一個隔離器單元包含恰好四個隔離器裝置；且該功率組合器單元包含恰好三個功率組合器裝置。
  8. 如請求項1之系統，其包括：該功率放大器系統安置於一屏蔽金屬殼體中，該屏蔽金屬殼體具有一流體冷卻通道。
  9. 如請求項1之系統，其中該統一功率輸出係至少800W且具有介於2.40GHz與2.50GHz之間的一頻率。
  10. 如請求項1之系統，其中該複數個經分離功率輸出信號包含彼此實質上同相之恰好四個經分離功率輸出信號。
  11. 如請求項1之系統，其包括：該功率組合器單元包含至少部分地界定一室之一聚四氟乙烯(PTFE)元件；及一導體元件，其至少部分地安置於該室中。
  12. 如請求項11之系統，其中該功率組合器單元與一輸出連接器電耦合，且該功率組合器單元係安置成接近一冷卻板。
  13. 如請求項1之系統，其中：該第一功率放大器單元接收該輸入功率信號並提供該輸出功率信號；該功率分離器單元自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號並產生該複數個經分離功率輸入信號；該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸入信號並提供該複數個經分離功率輸出信號中之該一者；該至少一個隔離器單元將該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之該至少一者與該功率組合器單元耦合；且該功率組合器單元經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號並將該複數個經分離功率輸出信號組合成該統一功率輸出。
  14. 如請求項1之系統，其中該功率組合器單元之一組合區段具有為 該複數個經分離功率輸入信號中之任一者之一波長之實質上一半的一長度。
  15. 如請求項1之系統，其中該功率組合器單元包含一室，該室包含空氣作為一第一介電質且包含一聚四氟乙烯(PTFE)元件作為一第二介電質。
  16. 一種微波產生器，其包括一功率放大器系統，該功率放大器系統包括：一第一功率放大器單元，其用以接收一輸入功率信號並提供一輸出功率信號；一功率分離器單元，其用以自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號並產生複數個經分離功率輸入信號；一第二功率放大器單元，其具有用以接收該複數個經分離功率輸入信號之四個功率放大器，該第二功率放大器單元之該四個功率放大器中之每一者經組態以接收該複數個經分離功率輸入信號中之一者並提供複數個經分離功率輸出信號中之一者；至少一個隔離器單元，其用以將該第二功率放大器單元之該四個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合；及該功率組合器單元，其用以經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號並將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出，該統一功率輸出具有至少750W之一功率及介於2.40GHz與2.50GHz之間的一頻率。
  17. 如請求項16之微波產生器，其包括：一功率供應模組，其具有經組態以產生該輸入功率信號之一鎖相迴路模組，該第一功率放大器單元經組態以自該鎖相迴路模組接收該輸入功率信號。
  18. 如請求項16之微波產生器，其包括：一殼體，其具有一流體冷卻通道；一功率供應模組；一使用者介面；一RF數位合成器；及一RF輸出插座。
  19. 一種自一固態功率放大器系統提供微波頻率範圍輸出功率之方法，其包括：由一第一功率放大器單元接收一輸入功率信號；由該第一功率放大器單元提供一輸出功率信號，該輸出功率信號具有高於該輸入功率信號之功率；由一功率分離器單元自該第一功率放大器單元接收該輸出功率信號；由該功率分離器單元產生複數個經分離功率輸入信號；由一第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸入信號，該第二功率放大器單元包含複數個功率放大器，該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之每一者經組態以接收該複數個經分離功率輸入信號中之一者並提供複數個經分離功率輸出信號中之一者；由至少一個隔離器單元將該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器中之至少一者與一功率組合器單元耦合；由該功率組合器單元經由該至少一個隔離器單元自該第二功率放大器單元接收該複數個經分離功率輸出信號；及由該功率組合器單元將該複數個經分離功率輸出信號組合成一統一功率輸出，該統一功率輸出具有介於2.0GHz與3.0GHz之間的一頻率。
  20. 如請求項19之方法，其包括：自一微波產生器提供該統一功率輸出作為輸出。
  21. 如請求項19之方法，其包括：將該固態功率放大器系統提供於具有一流體冷卻通道之一殼體中。
  22. 如請求項21之方法，其中該第二功率放大器單元之該複數個功率放大器包含恰好四個功率放大器，該方法包括：提供呈一並聯組態且電耦合於該功率分離器單元與該至少一個隔離器單元之間的該四個功率放大器。
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