一种163MHz/300kW固态功率源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种163MHz/300kW固态功率源系统，所述系统包括前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器、定向耦合器、电源系统、水冷系统和控制保护系统；所述前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器和定向耦合器串联组成发射链路，外部射频信号馈入时，先通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给2个末级功放单元将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经定向耦合器输出。本实用新型专利技术具有效率高、高占空比、宽脉宽且性能可靠性等优点。脉宽且性能可靠性等优点。脉宽且性能可靠性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种163MHz/300kW固态功率源系统


[0001]本技术涉及大功率功率源领域，尤其是一种163MHz/300kW固态功率源系统。

技术介绍

[0002]固态功率源系统是粒子加速器重要组成部分之一，主要是为其提供射频功率。因此，在满足试验测试的要求和指标的同时，还需具备“安全、稳定、可靠、长寿命，便于维护”的特点才能为粒子加速器提供稳定可靠的射频功率。

技术实现思路

[0003]本技术目的在于提供一种效率高、高占空比、宽脉宽且性能可靠性的163MHz/300kW固态功率源系统。
[0004]为实现上述目的，采用了以下技术方案：本技术所述系统包括前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器、定向耦合器、电源系统、水冷系统和控制保护系统；所述前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器和定向耦合器串联组成发射链路，所述控制保护系统用于对所述固态功率源系统进行集中监控管理，所述电源系统用于为所述前置功放单元和所述控制保护系统供电，所述水冷系统用于将所述固态功率源系统的热耗散导出；外部射频信号馈入时，先通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给2个末级功放单元将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经定向耦合器输出。
[0005]进一步地，所述前置功放单元由输入保护单元、推动级模块、末级模块、霍尔传感器、监控单元、温度传感器、电压电流采样板和状态指示组成，实现输入信号的放大，所述输入保护单元用于对所述输入信号进行检测、判断和衰减控制，所述推动级模块为20W LDMOS功放管，所述末级模块为300W LDMOS功放管。
[0006]进一步地，所述输入1:4功率分配器采用威尔金森微带结构形式，实现输入信号的四路信号分配。
[0007]进一步地，所述2个末级功放单元为40kW功放机柜1和40kW功放机柜2，所述40kW功放机柜1和40kW功放机柜2的峰值功率≥40kW，所述40kW功放机柜1由1:4功率分配器、4个1:10功率分配器、40个1.2kW功放单元、4个10:1功率合成器、2:1功率合成器、定向耦合器、电源系统、水冷系统和控制保护系统组成。
[0008]进一步地，所述40kW功放机柜2由所述推动级模块、所述末级模块、环形器、吸收负载、输出耦合器、输出功率检波器、末级功放监控单元、温度传感器、电压电流采样板和状态指示组成。
[0009]进一步地，所述2级2:1功率合成器实现机柜间功率的两级合成，单机柜输出接口为EIA1
‑
5/8，两两机柜合成后，输出接口为EIA 3
‑
1/8，第二级2:1合成器输出接口为EIA 3
‑
1/8。
[0010]进一步地，所述定向耦合器采用耦合环实现，小信号测试具有30dB方向性，两路检
波信号均送入功率取样板。
[0011]进一步地，所述电源系统由AC/DC组成，将系统供电转换为组成单元所需电压并对各模块供电。
[0012]进一步地，所述系统还设置有冷却装置，所述冷却装置通过强制风冷方式将功放单元的耗散热量导出，保证所述前置功放单元和所述末级功放单元的正常工作。
[0013]本技术大致使用过程如下：
[0014]该163MHz/300kW固态功率源由4组163MHz/75kW固态功率源组成，每组163MHz/75kW功率源相互独立的整体系统，同时每套独立的75kW功率源，预留了丰富的通信和外控接口，便于系统之间相互集成和控制，从而并入上级系统，构成一个整体。
[0015]固态功率源工作时，射频激励信号输入至输入保护单元，经耦合器、限幅器、滤波器、保护开关、增益调节器后进入前置功放单元，经前置功放放大至47dBm左右后，再经定向耦合器从输出口输出。前置功放单元输出的射频信号进入1：4同相功率分配器，分别进入2个40kW功放机柜，每个机柜经过32dB增益放大输出，经过二合一合成器后，再经过机柜内定向耦合器，输出大于39.5kW的功率。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下优点：采用最新一代的大功率管技术和大功率合成技术，为全固态功率放大器，通过合理设计功放链路，并优化链路功率和增益分配，保证整机的高效率、高可靠性，并满足体积和重量要求，从而保证功放的先进性。
附图说明
[0017]图1是本技术的系统组成框图；
[0018]图2是本技术的请前置功放单元的示意框图；
[0019]图3是本技术的40kW功放机柜1的示意框图；
[0020]图4是本技术的末级功放单元的示意框图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0022]需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0023]本技术使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
[0024]如图1至图4所示，本技术所述系统包括前置功放单元、1:4功率分配器、2个末
级功放单元、2级2:1功率合成器、定向耦合器、电源系统、水冷系统和控制保护系统。
[0025]在一些实施例中，所述输入保护单元、前置功放单元、1:4功率分配器、4个1.8kW功放机柜、4:1功率合成器和定向耦合器串联组成发射链路，所述控制保护系统用于对所述固态功率源系统进行集中监控管理，所述电源系统用于为所述前置功放单元和所述控制保护系统供电，所述水冷系统用于将所述固态功率源系统的热耗散导出。
[0026]在一些实施例中，当外部的射频信号馈入时，先通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给2个末级功放单元将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经定向耦合器输出。
[0027]耦合器对输入信号的功率采样，并将采样信号送至检波器件内，检测的电平信号送至系统控制的监控单元，用于显示和判断整机输入功率状态，过激励输入及时上报告警信号。输入滤波器采用带通形式，用于抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种163MHz/300kW固态功率源系统，其特征在于：所述系统包括前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器、定向耦合器、电源系统、水冷系统和控制保护系统；所述前置功放单元、1:4功率分配器、2个末级功放单元、2级2:1功率合成器和定向耦合器串联组成发射链路，所述控制保护系统用于对所述固态功率源系统进行集中监控管理，所述电源系统用于为所述前置功放单元和所述控制保护系统供电，所述水冷系统用于将所述固态功率源系统的热耗散导出；外部射频信号馈入时，先通过前置功放单元对信号进行初步放大，再经过一个1:4功率分配器分给2个末级功放单元将放大至所需功率后，通过2级2:1功率合成器，经定向耦合器输出。2.根据权利要求1所述的一种163MHz/300kW固态功率源系统，其特征在于：所述前置功放单元由输入保护单元、推动级模块、末级模块、霍尔传感器、监控单元、温度传感器、电压电流采样板和状态指示组成，实现输入信号的放大，所述输入保护单元用于对所述输入信号进行检测、判断和衰减控制，所述推动级模块为20W LDMOS功放管，所述末级模块为300W LDMOS功放管。3.根据权利要求1所述的一种163MHz/300kW固态功率源系统，其特征在于：所述1:4功率分配器采用威尔金森微带结构形式，实现输入信号的四路信号分配。4.根据权利要求2所述的一种163MHz/300kW固态功率源系统，其特征在于：所述2个末级功放单元为40kW功放机柜1和40kW功放机柜2，所述40kW功放机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，
申请(专利权)人：成都六三零电子设备有限公司，
类型：新型
国别省市：