TWI485923B - 電感-電容-電感觸高功率結合器 - Google Patents

電感-電容-電感觸高功率結合器 Download PDF

Info

Publication number
TWI485923B
TWI485923B TW100131833A TW100131833A TWI485923B TW I485923 B TWI485923 B TW I485923B TW 100131833 A TW100131833 A TW 100131833A TW 100131833 A TW100131833 A TW 100131833A TW I485923 B TWI485923 B TW I485923B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
combiner
region
shield
coaxial
coaxial cable
Prior art date
Application number
TW100131833A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201232913A (en
Inventor
Christopher Michael Owen
Original Assignee
Mks Instr Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mks Instr Inc filed Critical Mks Instr Inc
Publication of TW201232913A publication Critical patent/TW201232913A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI485923B publication Critical patent/TWI485923B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/183Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers at least one of the guides being a coaxial line
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06GANALOGUE COMPUTERS
    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/602Combinations of several amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/411Indexing scheme relating to amplifiers the output amplifying stage of an amplifier comprising two power stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

電感-電容-電感觸高功率結合器 相關申請案的交互參照
此申請向美國智慧財產局主張於2010年9月7日所提交之美國專利申請號第61/380,496號之優先權。上述申請案之全部內容納入於此處作為參考。
本揭露係相關於一種功率放大器以及功率放大器之輸出端之結合器。
此部分提供關於本揭露之背景資料。此部分並不一定是先前技術。
多種工業使用結合器以結合放大訊號,進而增加供應至一負載之功率。藉由一無限制之方式,一射頻(RF)產生器可包含多個射頻功率放大器。自射頻功率放大器之功率可藉由一結合器結合並提供至負載,例如一電漿室。已結合之功率驅動電漿室製造各種元件,例如積體電路、太陽能板、光碟片、DVD光碟片等。
在高頻(HF)與超高頻(VHF)之頻率環境中,結合器可包含衰減之亞鐵鹽變壓器、傳輸線、隔離裝置等等。結合器可被隔絕或非隔絕,舉例來說,一威爾金森類型之結合器,可為獨立結合器或非 獨立結合器。另一非獨立結合器之範例為在平衡模態下操作之衰減之亞鐵鹽變壓器。獨立結合器具有多個輸入端,其可經由例如一個或多個的阻抗器及/或其他隔離裝置彼此隔絕。非獨立結合器具有多個未彼此隔絕的輸入端。
結合器具有相關之參數,例如形狀因數(form factor)、功率密度水平、熱生成水平,增益匹配誤差,相位匹配誤差,等等。措辭“形狀因數”係關於體積(長、寬與高)及/或結合器之包線。措辭“功率密度(power density)”係關於結合器中每單位區域之功率(例如千瓦)。增益和相位匹配誤差係當該負載有短路及/或斷路時而關於在結合器與負載間之匹配誤差。結合器之特別應用可具有增益、相位及/或阻抗匹配之需求。每一增益、相位及/或阻抗匹配之需求可包含相關匹配誤差極限。
傳統結合器之形狀因數、複雜度與結構限制(i)結合器可被使用之應用與操作環境以及(ii)結合器之功率、功率輸出等。例如,功率產生器可有功率密度之需求及/或指定之最大底座體機需求(例如,最大長、寬或高之需求)。功率產生器可包含二或多個功率放大器,以滿足需求之功率輸出。結合器可被使用以結合功率放大器之輸出端,以提供所需求之功率輸出。然而,若結合器及/或功率放大器之形狀因數造成功率產生器之總體積超過最大之底座體積時,該結合器可能為非可用的。
同時,典型結合器之結構限制及操作特性可能需要功率放大器以偶數結合。舉例來說,功率產生器之功率輸出需求可能需要使用三個功率放大器。因為偶數功率放大器必須被使用,所以四個功率放大器被合併。四個功率放大器為低功率以滿足所需求之功率 輸出。額外功率放大器之使用增加尺寸、複雜度、花費、熱生成等等以及減少功率產生器的效率與可能之應用與操作環境。
一種結合器,其包含N個同軸電纜,每一同軸電纜皆配置以連接N個射頻功率放大器之各自的輸出端,其中N為大於1之整數。每一N個同軸電纜係配置以從各自之一的N個射頻功率放大器接收一增強射頻訊號。板材包含複數個電容且配置以連接每一N個同軸電纜且連結射頻訊號。N個同軸電纜與電容提供N個電感與電容結合體。連接器係配置為以連接至板材之輸出端至一負載。
在其他的特點中,提供一種結合器且其包含配置以連接第一射頻功率放大器之第一輸出端的第一同軸電纜。第一同軸電纜包含第一電感之第一非屏蔽區。第二同軸電纜係配置以連接第二射頻功率放大器中之第二輸出端。第二同軸電纜包含第二電感之第二非屏蔽區。板材包含第一電容與第二電容。第一電容連接至第一非屏蔽區,以提供第一電感與電容結合體。第二電容連接至第二非屏蔽區,以提供第二電感與電容結合體。第二電感與電容結合體等於第一電感與該電容之結合體。
本揭露在其他領域之適用性將自詳細描述、申請專利範圍及附圖變得明瞭。詳細描述與具體之範例只為了說明目的,並不因此受限本揭露之範圍。
10‧‧‧功率產生器系統
12‧‧‧結合器
14‧‧‧輸入放大器
16‧‧‧分離器
18、20‧‧‧射頻功率放大器
22‧‧‧負載
24‧‧‧射頻訊號
26‧‧‧調節訊號
28‧‧‧隔離器
30、32‧‧‧已放大的輸出訊號
34‧‧‧功率輸出訊號
38、40‧‧‧輸出端子
42、44‧‧‧輸入端
50、52‧‧‧同軸電纜
54、56‧‧‧同軸連接器
58、59‧‧‧接地區
60‧‧‧電容板
62‧‧‧輸出連接器
64、66‧‧‧同軸連接器(第一)端點
68、70‧‧‧連接器(第二)端點
72‧‧‧鉗夾
74‧‧‧地面
80、80’‧‧‧核心
82、82’‧‧‧介電絕緣體
84、84’‧‧‧屏蔽
86、86’‧‧‧護套
90‧‧‧參考電壓
100‧‧‧護套區
102‧‧‧屏蔽區
104‧‧‧非屏蔽區
106‧‧‧核心區
122‧‧‧第一端點
124‧‧‧第二端點
150、152‧‧‧輸入端點
154、156‧‧‧輸出端點
158‧‧‧電容之輸入端點
160‧‧‧電容之輸出端點
C1、C2、CTotal‧‧‧電容
L、L1、L2‧‧‧電感
D‧‧‧長度
以下所描述之附圖僅用於說明選定實施例之目的並非全部可能實現,且不因此限制本揭露之範圍。
第1圖係根據本揭露之含有結合器之功率產生器系統之 方塊圖;第2圖係根據本揭露之結合器之上視圖;第3圖係經第2圖之結合器之同軸電纜之A-A剖面線之橫截面視圖;以及第4圖係為第2圖之部分結合器之電路圖。
藉由附圖之多個視角,對應之參考符號標示對應之零件。
範例之實施例將參照附圖更完整地詳述。
本揭露將因範例之實施例被提供而完整,且將其範圍完全地傳達給該領域具有通常知識者。許多範例之具體元件、裝置、以及方法之具體細節被闡述,以提供本揭露中之實施例完整的了解。對於該領域具有通常知識者,其將變得明瞭因此具體細節不需要使用,範例之實施例可被以許多不同形式具體化且不應因被理解為限制本揭露之範圍。在一些範例之實施例中,習知製程、習知裝置結構、以及習知技術將不詳細描述。
以下使用之術語只用於描述特定的範例之實施例,而不因此而使其受限。如以下之使用,除非該文字清楚地指出,單數形式“一(a)”、“一(an)”、以及“該”也可包含複數形式。措辭“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包含(including)”、以及“具有(having)”係範圍廣闊的,因此具體說明標準特性、整數、步驟、操作、元素、及/或元件之存在,但不排除存在或附加一或多個其他標準特性、整數、步驟、操作、元素、元件及/或其群組。此所敘述之方法步驟、程序、以及操作不應被 理解為必然需要其在所敘述或所說明的特定順序下執行,除非特別地定義其執行順序。額外的或可選的步驟可被使用也可被理解。
當一元件或層視作“在…之上”、“接合(engaged)”、“連接”、或“耦接”另一元素或層,其可視為直接在其之上、接合、連接、或耦接於另一元件或層,或中介元件或層亦可存在。相對的,當一元件視作“直接在…之上”、“直接接合”、“直接連接”、或“直接耦接”另一元件或層,其中間不可有中介元件或層存在。用於描述元件間關係的其他文字應以類似方式作解釋(例如,“在…間”相較“直接在…間”、“毗鄰”相較“直接毗鄰”等)。如以下使用,措辭“及/或”包含任何及一或多個相關所列物件的所有結合。
雖然措辭第一、第二、第三等在此可能被使用以形容多個元件、組件、區域、層及/或區段,而這些元件、組件、區域、層及/或區段不因這些措辭而被限制。這些措辭可只可使用以區分元件、組件、區域、層或區段。在以下使用如“第一”、“第二”及其他數字之措辭並無意味連續或順序性,除非以文字清楚地指出。因此,以下討論之第一元件、組件、區域、層或區段可在不偏離例示性實施例之教示下表示為第二元件、組件、區域、層或區段。
為了便於描述一元件或特徵與其他元件或特徵之關係,可在以下使用例如“內(inner)”、“外(outer)”、“在…下方(beneath)”、“在下面(below)”、“低於(lower)”、“在…之上(above)”、“高於(upper)”及其相關的空間相關措辭,如 圖式中所示。空間相關措詞除了圖中所示之方向,亦可意指包括裝置在使用或操作上的不同方向。舉例來說,若翻轉圖中之裝置,描述為“在另一元件或特徵下面(below)”或“在另一元件或特徵下方(beneath)”之元件可意指為“在另一元件或特徵之上”。因此,範例之措辭“在…之下”可包括在其之上或在其之下之兩者方向。裝置可形容為其他方向(旋轉90度或在其他方向)及從而使用以下所解釋之空間相關描述。
在第1圖中,功率產生器系統10之方塊圖包含結合器12。功率產生器系統10包含輸入放大器14、分離器16、第一與第二射頻(RF)功率放大器(PAs)18及20、結合器12與負載22(例如,電漿室)。輸入放大器14接收及決定射頻訊號24以產生調節訊號26。輸入放大器14可包含例如前置放大器(preamplifier)、驅動器等。分離器16提供調節訊號26至每一個射頻功率放大器18、20。分離器16之輸出端可藉由隔離器28彼此分離。隔離器28可包含一或多個阻抗器及/或其他隔絕裝置。
射頻功率放大器18、20可為高功率放大器。藉由一無限制的範例的方式,每一射頻功率放大器18、20可提供大於或等於2.5千瓦(kW)之功率輸出。射頻功率放大器18、20產生彼此同相位之已放大的輸出訊號30、32(例如,每一個皆可為0°之相位)。雖然顯示兩射頻功率放大器,而亦可結合多個射頻功率放大器可。射頻功率放大器之數目可為奇數或偶數。
雖然結合器12在之前以關於結合射頻功率放大器之輸出訊號被描述,而結合器12可使用為結合其他電路組件之輸出訊號。結合器12結合射頻功率放大器18、20之已放大的輸出訊號30與32,以提 供功率產生器輸出訊號34,其為提供至負載22。結合器12未於射頻功率放大器18、20中之輸出端子38、40提供隔絕。結合器12中之輸入端42、44可阻抗匹配射頻功率放大器18、20之輸出。僅舉例來說,每一個射頻功率放大器18、20之輸出阻抗及結合器12之輸入阻抗皆可為50歐姆(Ω)。此外,結合器12之輸出阻抗可匹配負載22之輸入阻抗。如其他範例,結合器12之輸出阻抗及負載22之輸入阻抗皆可為50Ω。
在第2圖中,顯示第1圖中之結合器12的範例。結合器12包含二或多條同軸電纜50、52(顯示兩條)。同軸電纜50、52包含同軸連接器54、56、接地區58、59、電容板60、以及輸出連接器62。同軸電纜50、52具有同軸連接器(第一)端點64、66及連接器(第二)端點68、70。同軸連接器54、56(例如,C型連接器)係連接於第一端點64、66及射頻功率放大器中之輸出端子(例如,射頻功率放大器18、20之輸出端子38、40)。接地區58、59由一鉗夾72夾持,其連接至地面74(例如,電路及/或底座接地)。鉗夾72可作為一接地鉗夾(grounding clamp)。舉例來說,鉗夾72可連接及/或鎖附至一射頻蓋板,射頻蓋板係接地或連接於一參考電壓。鉗夾72可為一下壓鉗夾(screw down clamp)。第二端點68、70連接於電容板60。電容板60連接於輸出連接器62,輸出連接器62可順帶連接於一負載(例如,負載22)。
現在亦參閱第3圖,顯示第一同軸電纜50之橫截面視圖。第二同軸電纜52可具有如同第一同軸電纜50相同組成之橫斜面視圖。第一同軸電纜50可具有核心80(例如,一線路)、介電絕緣體82、屏蔽84、護套86(對應於第二同軸電纜52中特定的80’、82’、 84’與86’)。核心80可連接且接收射頻功率放大器18、20之其中之一的輸出訊號,射頻功率放大器18、20可被結合以在輸出連接器62提供功率輸出訊號34。介電絕緣體82將核心80與屏蔽84絕緣。舉例來說,屏蔽84可為暴露且連接於參考電壓90(例如,接地參考(ground reference))之絲網。核心80與屏蔽84可以銅或其他導體材料形成。介電絕緣體82與護套86為非導體性,且可以塑膠及/或其他介電材料形成。
每一同軸電纜50、52包含四部分;護套區100、屏蔽區102、非屏蔽區104、以及核心區106。護套區100由同軸連接器52、56延伸至鉗夾72。
屏蔽區102在護套區100與非屏蔽區104間延伸,且由鉗夾72夾持並連接於參考電壓90。在屏蔽區102內,同軸電纜50、52之護套86、86’被移除以暴露屏蔽84、84’。屏蔽84、84’被暴露以連接耦接屏蔽84、84’與參考電壓90之鉗夾72。
非屏蔽區104由鉗夾72延伸至核心區106。護套86、86’與屏蔽84、84’自非屏蔽區104移除以暴露介電絕緣體82、82’。每一非屏蔽區104執行作為與連接器54、56中之相對其一串連之線性電感(linear inductor)。每一非屏蔽區104中之電感係依據非屏蔽區104中之長度D。長度D可基於應用程序被選用。
核心區106不包含護套86、86’、屏蔽84、84’與介電絕緣體82、82’。核心區106自非屏蔽區104延伸且連接於電容板60。電容板60在輸出連接器62提供一並聯電容,以提供一期望的阻抗轉變。
電容板60可包含任意數目之電容(例如,電容C1、C2),其可以並連及/或以串連連接。電容之第一端點122可連接於核心區106內之核心80、80’。電容之第二端點124可連接於參考電壓90。電容板60之輸出端係提供於輸出連接器62。
同軸電纜50、52可具有大概的相同尺寸、部分長度,且可以相同材質形成。舉例來說,護套區100中之長度(及其他尺寸)可為相同,屏蔽區102中之長度(及其他尺寸)可為相同,非屏蔽區104中之長度(及其他尺寸)可為相同,核心區106中之長度(及其他尺寸)可為相同。這可保證同軸電纜50、52之阻抗與電感可大概相同。如一範例,非屏蔽區104中之長度(及其他尺寸)可大概相同(例如,相同長度,其長度間的差異不大於±1~3毫米(mm)),其可匹配非屏蔽區104中之阻抗例如在1Ω之內。
同軸電纜50、52可有效地以並聯相對連接於第二端點68、70。結果,結合器12之輸出阻抗(例如,50Ω)相等於每一個結合器12電感與電容(LC)結合體之阻抗。電感與電容結合體藉由每一個同軸電纜50、52被提供並對應電容(C1,C2)。舉例來說,第一電感與電容結合體藉由第一同軸電纜50與第一電容C1中之第一非屏蔽區提供。第二電感與電容結合體藉由第二同軸電纜52與第二電容C2中之第二非屏蔽區提供。雖然單一電容為了每一個電容C1與C2顯示,每一電容C1與C2可包含任意數目之電容。
每一電感與電容結合體增加及/或加倍射頻功率放大器18、20之輸出阻抗(例如,由50Ω到100Ω)。當電感與電容結合體並聯連接在電容板60及/或輸出連接器62時,結合器12之輸出阻抗(例如,50Ω)可大約等於(例如,匹配)射頻功率放大器18、20之其中 之一的輸出阻抗。換句話說,每一電纜之輸出阻抗大於(或兩倍)每一個射頻功率放大器18、20之輸出阻抗。然而,結合器12之總輸出阻抗可大約等於每一射頻功率放大器18、20之輸出阻抗。措辭“大約等於(approximately equal)”係為彼此相差一預定範圍內及/或彼此相等之兩值。如範例,上述之阻抗值可彼此相差於±1~3Ω間。
現在參閱第4圖,顯示結合器12之一部分的電路圖。結合器12係為一電感-電容-電感(LCL)型結合器。非屏蔽區104之電感由電感L1與電感L2表示。電容板60之電容器(例如,C1及C2)之總電容由電容CTotal表示。電感L1與電感L2具有輸入端點150、152與輸出端點154、156。電容CTotal具有輸入端點158與輸出端點160。
輸入端點150、152可經由護套區100連接至同軸連接器54、56。輸出端點154、156連接至電容CTotal之輸入端點158。電容CTotal之輸出端點160連接至參考電壓90。輸出端點160亦連接至輸出連接器62。
下表1中,顯示範例多通道結合器參數表。多通道結合器參數表提供結合器之參數,其包含各種N通道結合器(N-way combiner)之總電容CTotal、非屏蔽區電感L、以及非屏蔽區長度D,其中N係大於1之整數。在表中,F1~F4係射頻頻率,TC1~TC10為電容CTotal之總電容值,I1~I10係每一電感L1與電感L2之電感值,而D1~D10係長度D之長度值。所選擇之總電容、電感及/或長度值可相對由N通道結合器所接收之射頻頻率之增加而減少。
表1 係根據本揭露之範例多路結合器參數表
多通道結合器之參數表提供對於在不同頻率下操作之二通道結合器、三通道結合器、四通道結合器參數值之範例。二通道結合器作為自兩射頻功率放大器接收及結合兩功率輸出之結合器。二通道結合器在第1圖、第2圖與第4圖中顯示。三通道結合器作為自三射頻功率放大器接收及結合三功率輸出之結合器。四通道結合器作為自四射頻功率放大器接收及結合四功率輸出之結合器。接收自三或大於三之射頻功率放大器的三或大於三之輸出的N通道結合器包含額外的同軸電纜、以及對於每一額外之所接收的射頻功率放大器輸出之對應電容。舉例來說,三通道結合器可建構為第2圖與第4圖中之結合器12,但包含具有三個同軸電纜之三個電感與電容結合體來取代包含兩個同軸電纜之兩個電感與電容結合體。相對於輸出連接器62,三個同軸電纜可有效地以並聯連接。任意數目之同軸電纜及/或電感與電容結合體可連接以提供需求之功率輸出。
總電容Total C為電容板之電容或電感與電容結合體之電容(例如,CTotal)的合成電容(resulting capacitance)。非屏蔽區電感L意指結合器12中之每一非屏蔽區104中之電感。每一非屏蔽區104中之電感係以非屏蔽區中之長度為基礎(例如,長度D)。長度可基於自射頻功率放大器所接收之已放大的射頻訊號作調整。
再次參閱第2圖與第4圖,結合器12中之電感(例如,L1與L2)係藉 由非屏蔽區104中之核心80、80’提供。電感在沒有額外連接器、印刷電路板與額外之高功率電感之結合下被提供。
在一範例之實行中,結合器12係用來提供例如輸入與輸出阻抗匹配50Ω。可提供輸入與輸出阻抗匹配,而使結合器12之每一輸入與結合輸出之阻抗在50Ω內,舉例來說,±1Ω。因此,射頻功率放大器18、20每一輸出端連接於50Ω負載或結合器12之輸入阻抗。同時,因為匹配每一同軸電纜50、52的尺寸、結構及材質,結合器12提供準確的增益和相位匹配於(例如,增益在±0.1分貝(dB)間及相位在±3°之間)同軸電纜50、52之間。同軸電纜50、52之相位匹配以在沒有訊號消除之下結合。
結合器12之每一同軸電纜50、52之匹配允許由射頻功率放大器18、20之功率均衡共享。因此,結合器12之增益匹配誤差及相位匹配誤差小於傳統的增益匹配誤差及相位匹配誤差。舉例來說,傳統的增益匹配誤差及相位匹配誤分別可能小於0.5dB與10°,當負載為短路或斷路時其可藉由結合器12之負載而放大。
上述之結合器結合射頻功率,並具有最小體積及形狀因數且允許功率密度增加。當結合器由同軸電纜、同軸連接器、以及電容板形成時,在沒有使用機構箱、亞鐵鹽(ferrites)、變壓器線圈等的情形下,結合器之形狀因數被最小化。這使得結合器與對應射頻功率放大器在相較於傳統射頻功率放大/結合器系統結合在較小的空間或所佔面積中。
因為在此揭露之結合器結構具有較少元件且小於傳統高功率結合器,所以複雜度及花費相較於傳統高功率結合器結構來得低。藉 由微小化及減低複雜度,結合器相較於傳統結合器可更簡單地製造。當結合器不包含亞鐵鹽材料及/或亞鐵鹽變壓器時,上述結合器亦於操作期間減少射頻功率損耗並增加溫度。上述結合器也因為包含最小數量的元件與複雜地結構而配有更高的可靠度。
上述描述實施例係用於描述及說明之目的。其並非意指詳盡無疑或限制本揭露。特定實施例之單獨元件或特性通常地不因特定實施例而限制,但是,在適用的情況下,甚至在不特別顯示或描述下,其為可互換的且可被使用在所選實施例。相同方法也可以多種方法變化。如此變化不被認為偏離本揭露,且所有這樣的修正應包含在本揭露之範圍中。
10‧‧‧功率產生器系統
12‧‧‧結合器
14‧‧‧輸入放大器
16‧‧‧分離器
18、20‧‧‧射頻功率放大器
22‧‧‧負載
24‧‧‧射頻訊號
26‧‧‧調節訊號
28‧‧‧隔離器
30、32‧‧‧已放大的輸出訊號
34‧‧‧功率輸出訊號
38、40‧‧‧輸出端子
42、44‧‧‧輸出端

Claims (20)

  1. 一種結合器,其包含:N個同軸電纜,每一該同軸電纜配置以連接N個射頻功率放大器之各自輸出端,N為大於1之整數,且其中每一該N個同軸電纜係配置以從各自之一的該N個射頻功率放大器接收一增強射頻訊號,該N個同軸電纜分別具有一第一端及一第二端,每一該N個同軸電纜之該第一端係未被連接;一板材,其係包含複數個電容且配置以連接每一該N個同軸電纜並結合該增強射頻訊號,其中該N個同軸電纜與該複數個電容提供N個電感與電容結合體,其中該N個同軸電纜以該第二端連接該板材;以及一連接器,其係配置以連接該板材之一輸出端至一負載。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中該N個同軸電纜包含:一第一同軸電纜,其係配置以連接該N個射頻功率放大器中之第一個的一第一輸出端;以及一第二同軸電纜,其係配置以連接該N個射頻功率放大器中之第二個之一第二輸出端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之結合器,其中該N個同軸電纜進一步包含一第三同軸電纜,其係配置以連接該N個射頻功率放大器中之第三個之一第三輸出端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中:每一該N個同軸電纜係連接各自之一的該複數個電容以提供該N 個電感與電容結合體的其中之一;以及每一該複數個電容連接該N個同軸電纜與一參考電壓之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中每一該N個同軸電纜之輸入阻抗匹配每一該N個射頻功率放大器之輸出阻抗。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中在該連接器的該結合器之輸出阻抗匹配該負載之輸入阻抗。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中該N個電感與電容結合體係以彼此相對平行之方式連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之結合器,其中:每一該N個射頻功率放大器之輸出阻抗大於每一該N個電感與電容結合體之輸出阻抗;以及每一該N個射頻功率放大器之輸出阻抗等於該結合器之總輸出阻抗。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中每一該N個同軸電纜包含:一護套區,其係連接一同軸連接器,其中該同軸連接器係配置以連接至該N個射頻功率放大器的其中之一;一屏蔽區,其係配置以連接一參考電壓;一非屏蔽區,其具有一電感;以及一核心區,其係連接該板材。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之結合器,其中:該護套區包含一護套;該屏蔽區包含一屏蔽且不包含該護套,其中該屏蔽係配置以經由一鉗夾連接至該參考電壓;該非屏蔽區包含一介電絕緣體且不包含該護套以及該屏蔽;以 及該核心區包含一線路且不包含該護套、該屏蔽及該介電絕緣體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之結合器,其中:該介電絕緣體設置於該護套區與該屏蔽區中之核心與該屏蔽之間;以及該屏蔽設置於該護套區中之該介電絕緣體與該護套之間。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之結合器,其中每一該非屏蔽區之該電感係直接地與該非屏蔽區之長度相關。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之結合器,其中該非屏蔽區中之第一個的一第一電感等同於該非屏蔽區中之第二個的一第二電感。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之結合器,其中該N個同軸電纜係增益及彼此相位匹配且平均地分配在供應至該負載之功率。
  15. 一種功率產生器系統,其包含:一輸入放大器,其係配置以接收一射頻訊號並產生一調節訊號;一分離器,其係配置以分離該調節訊號為複數個射頻訊號;該N個射頻功率放大器係配置以增強該複數個射頻訊號,以產生已增強之該些射頻訊號;以及如申請專利範圍第1項之該結合器。
  16. 一種結合器,其包含:一第一同軸電纜,其係配置以連接一第一射頻功率放大器之一第一輸出端,其中該第一同軸電纜包含具有一第一電感之一第一非屏蔽區;一第二同軸電纜,其係配置以連接至一第二射頻功率放大器之 一第二輸出端,其中該第二同軸電纜包含具有一第二電感之一第二非屏蔽區;以及一板材包含:一第一電容,其係連接該第一非屏蔽區,以提供一第一電感與電容結合體,以及一第二電容,其係連接該第二非屏蔽區,以提供一第二電感與電容結合體,其中該第二電感與電容之結合等同於該第一電感與該電容之結合體。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之結合器,其中:該第一同軸電纜包含:一第一護套區,其係連接一第一同軸連接器,其中該第一同軸連接器係配置以連接該第一射頻功率放大器,一第一屏蔽區,其係配置以連接一參考電壓,以及一第一核心區,其係連接該板材;以及該第二同軸電纜包含:一第二護套區,其係連接一第二同軸連接器,其中該第二同軸連接器係配置以連接該第二射頻功率放大器,一第二屏蔽區,其係配置以連接該參考電壓,以及一第二核心區,其係連接該板材。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之結合器,其中:該第一護套區包含一第一護套;該第二護套區包含一第二護套;該第一屏蔽區包含一第一屏蔽且並不包含該第一護套;該第二屏蔽區包含一第二屏蔽且並不包含該第二護套;該第一屏蔽與該第二屏蔽係配置以經由一鉗夾連接該參考電壓 ;該第一非屏蔽區包含一第一介電絕緣體且並不包含該第一護套與該第一屏蔽;該第二非屏蔽區包含一第二介電絕緣體且並不包含該第二護套與該第二屏蔽;該第一核心區包含一第一線路且並不包含該第一護套、該第一屏蔽及該第一介電絕緣體;以及該第二核心區包含一第二線路且並不包含該第二護套、該第二屏蔽及該第二介電絕緣體。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之結合器,其中:該第一同軸電纜中之一第一增益係匹配該第二同軸電纜中之一第二增益;以及該第一同軸電纜中之一第一相位係匹配該第二同軸電纜中之一第二相位。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之結合器,其中:該第一同軸電纜中之一第一阻抗係匹配該第一射頻功率放大器之一輸出端之一阻抗;該第二同軸電纜之一第二阻抗係匹配該第二射頻功率放大器之一輸出端之一阻抗;該板材之一輸出端之一第三阻抗係匹配一負載之一輸入端之一阻抗,其中該板材之該輸出端係配置以經由一連接器連接該負載之該輸入端。
TW100131833A 2010-09-07 2011-09-02 電感-電容-電感觸高功率結合器 TWI485923B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38049610P 2010-09-07 2010-09-07
US13/222,014 US8791772B2 (en) 2010-09-07 2011-08-31 LCL high power combiner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201232913A TW201232913A (en) 2012-08-01
TWI485923B true TWI485923B (zh) 2015-05-21

Family

ID=45770252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100131833A TWI485923B (zh) 2010-09-07 2011-09-02 電感-電容-電感觸高功率結合器

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8791772B2 (zh)
EP (1) EP2614554B1 (zh)
JP (1) JP5889900B2 (zh)
KR (1) KR101705606B1 (zh)
CN (1) CN103403958B (zh)
SG (1) SG187775A1 (zh)
TW (1) TWI485923B (zh)
WO (1) WO2012033729A2 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9214901B2 (en) * 2012-07-27 2015-12-15 Mks Instruments, Inc. Wideband AFT power amplifier systems with frequency-based output transformer impedance balancing
JP2014195189A (ja) * 2013-03-29 2014-10-09 Daihen Corp 電力合成器および電力分配器
US10224184B2 (en) * 2014-03-24 2019-03-05 Aes Global Holdings, Pte. Ltd System and method for control of high efficiency generator source impedance
US20160294334A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Cryoelectra Gmbh Circuit arrangement and apparatus for protecting an electronic component
US9871501B2 (en) * 2015-06-22 2018-01-16 Nxp Usa, Inc. RF circuit with multiple-definition RF substrate and conductive material void under a bias line
CN112444767A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 通用电气精准医疗有限责任公司 用于磁共振成像的射频功率变换器和射频发射系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136812A (en) * 1981-02-17 1982-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency branching synthesizer
US5939939A (en) * 1998-02-27 1999-08-17 Motorola, Inc. Power combiner with harmonic selectivity
US20070063791A1 (en) * 2004-02-06 2007-03-22 L-3 Communications Corporation Radial power divider/combiner using waveguide impedance transformers
US20080204134A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Howard Knickerbocker Power combiner
TW201004128A (en) * 2008-03-21 2010-01-16 Qualcomm Inc Stepped gain mixer

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5515881B2 (zh) * 1973-04-17 1980-04-26
US3963993A (en) 1975-01-31 1976-06-15 The Bendix Corporation Power amplifier using a plurality of parallel connected amplifier elements and having burn-out protection
JPS5515881A (en) 1978-07-21 1980-02-04 Pentel Kk Lettering method and its device
JPS60254477A (ja) 1984-05-31 1985-12-16 Fujitsu Ltd メモリシステム
US5206604A (en) * 1991-12-20 1993-04-27 Harris Corporation Broadband high power amplifier
FI94807C (fi) 1992-12-30 1995-10-25 Nokia Telecommunications Oy Menetelmä ja järjestely kompainerisuodattimen virittämiseksi
US6252354B1 (en) 1996-11-04 2001-06-26 Applied Materials, Inc. RF tuning method for an RF plasma reactor using frequency servoing and power, voltage, current or DI/DT control
JP2000278010A (ja) * 1999-03-29 2000-10-06 Kokusai Electric Co Ltd 電力合成器
JP4163818B2 (ja) * 1999-07-07 2008-10-08 三菱電機株式会社 内部整合型トランジスタ
KR20010037095A (ko) * 1999-10-13 2001-05-07 서평원 전력증폭기 신호합성용 자동 위상제어 장치
US6887339B1 (en) 2000-09-20 2005-05-03 Applied Science And Technology, Inc. RF power supply with integrated matching network
US6621347B2 (en) * 2000-12-21 2003-09-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. RF power amplifier
US20030117231A1 (en) 2001-12-21 2003-06-26 Spectrian Corporation Switched power combiner with adjustable impedance-matching transformer
US6707348B2 (en) 2002-04-23 2004-03-16 Xytrans, Inc. Microstrip-to-waveguide power combiner for radio frequency power combining
TWI425767B (zh) 2005-10-31 2014-02-01 Mks Instr Inc 無線電頻率電力傳送系統
US7777567B2 (en) 2007-01-25 2010-08-17 Mks Instruments, Inc. RF power amplifier stability network
US8384475B2 (en) 2007-11-19 2013-02-26 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Composite amplifier, a radio terminal and a method for improving the efficiency of the composite amplifier
US7839223B2 (en) 2008-03-23 2010-11-23 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for advanced frequency tuning
DE102009051229A1 (de) * 2009-10-29 2011-05-12 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Hochfrequenz-Signalkombinierer
CN102255127A (zh) * 2010-05-20 2011-11-23 上海明珠广播电视科技有限公司 一种用于调频大功率多路射频信号的合成器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136812A (en) * 1981-02-17 1982-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency branching synthesizer
US5939939A (en) * 1998-02-27 1999-08-17 Motorola, Inc. Power combiner with harmonic selectivity
US20070063791A1 (en) * 2004-02-06 2007-03-22 L-3 Communications Corporation Radial power divider/combiner using waveguide impedance transformers
US20080204134A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Howard Knickerbocker Power combiner
TW201004128A (en) * 2008-03-21 2010-01-16 Qualcomm Inc Stepped gain mixer

Also Published As

Publication number Publication date
US9477851B2 (en) 2016-10-25
US8791772B2 (en) 2014-07-29
EP2614554B1 (en) 2018-05-02
WO2012033729A3 (en) 2012-05-03
EP2614554A2 (en) 2013-07-17
US20140333390A1 (en) 2014-11-13
SG187775A1 (en) 2013-04-30
JP5889900B2 (ja) 2016-03-22
CN103403958B (zh) 2017-06-20
KR20130107290A (ko) 2013-10-01
KR101705606B1 (ko) 2017-02-10
JP2014507818A (ja) 2014-03-27
TW201232913A (en) 2012-08-01
CN103403958A (zh) 2013-11-20
EP2614554A4 (en) 2014-04-23
US20120056658A1 (en) 2012-03-08
WO2012033729A2 (en) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI485923B (zh) 電感-電容-電感觸高功率結合器
US6703080B2 (en) Method and apparatus for VHF plasma processing with load mismatch reliability and stability
US10903546B2 (en) Planar balun transformer device
US10263314B2 (en) Coupling high-frequency signals with a power combiner
US6246299B1 (en) High power broadband combiner having ferrite cores
CN103733741B (zh) 高频信号线路及电子设备
JPWO2016114181A1 (ja) トランス型移相器、移相回路および通信端末装置
US20130181803A1 (en) Wideband multilayer transmission line transformer
KR20190088523A (ko) 비아-리스 빔 형성기를 위한 회로 및 기법
KR20110101621A (ko) 일체형 커플러-써큘레이터 및 그를 포함하는 전력 증폭기
CN203968495U (zh) 高频信号线路及电子设备
US10804863B2 (en) System and method for amplifying and combining radiofrequency power
US9362883B2 (en) Passive radio frequency signal handler
US11405012B2 (en) Balun and method for manufacturing the same
US9461353B2 (en) Power combiner and power divider
CN117353693B (zh) 一种差分阻抗变换器及电子设备
US12063057B2 (en) Signal coupler
Park et al. Design of a compact low pass filter for high power RF generators