[發明專利]超大功率合成器

在審

• 申請號: 202010041251.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111063974A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 隋強;王軼冬;王典進;孔義;張增賦;羅世成
• 申請（專利權）人: 江蘇德是和通信科技有限公司
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12;H01P1/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉文聞

本發明公開了一種超大功率合成器，包括諧振腔和波導管，諧振腔的外腔上設置若干個輸入端口，諧振腔的上蓋板中心位置圓孔，還包括輸出耦合探針和輸出耦合環，所述上蓋板的圓孔中設置中空的介質片，輸出耦合探針設置在介質片中，輸出耦合探針伸入到諧振腔中，輸出耦合環的一端連接在輸出耦合探針上，另一端連接在波導管的側壁上。本合成器解決了傳統采用電容耦合結構的徑向合成器中同軸波導轉換結構內存在的散熱問題，有效地降低了同軸波導轉換結構內導體的表面溫度，可以有效增加功率合成器的額定功率。

技術領域

本發明涉及一種合成器，特別是一種超大功率合成器。

背景技術

超大功率合成器是超大功率射頻系統中的重要組成部分，在基礎科學研究、核物理、軍事、農業、醫療等領域都有重要應用。超大功率合成器將多個功率源的輸出功率合成在一起，功率可達上百千瓦乃至兆瓦等級。

帶有諧振腔的徑向合成器是超大功率合成器常用結構中的一種。這種結構有多個輸入接口(數量可達上百個)和一個輸出接口。每個輸入接口均與一個功放單元連接，輸出接口則與大功率系統的應用端連接。為了滿足輸出接口的功率容量，徑向合成器的輸出接口一般采用波導接口，徑向合成器中則包含一個同軸結構和波導接口的轉換結構。傳統徑向合成器如圖1所示，其同軸波導轉換結構采用電容耦合結構，一根兩端帶有“蘑菇頭”狀結構的內導體分別深入諧振腔和波導內部，通過設計合理的內導體結構，實現同軸接口到波導接口的轉換。

傳統徑向合成器的同軸波導轉換結構的散熱存在嚴重問題，主要原因為：

一是徑向合成器同軸波導轉換結構處的工作功率很大，如實例中需承受120kW的功率。

二是該種結構的內導體與合成器腔體及波導外腔之間并不直接相連，內導體通過絕緣介質結構安裝在合成器腔體及波導外腔中，而絕緣介質一般都是不良導熱體，內導體上由于損耗而產生的熱量很難傳導出去，從而導致內導體發熱現象非常嚴重。實例中，同軸波導轉換結構內導體的溫度可達600℃以上。

三是由于傳統結構的同軸波導轉換結構內導體對于合成器腔體及波導外腔而言是“懸空”的，僅靠絕緣介質支撐，一些散熱方式(如增加散熱片、水冷或液冷等)很難直接應用在這種結構的內導體中。

所以，傳統徑向合成器的同軸波導轉換結構存在嚴重的發熱問題，也直接限制了徑向合成器的功率容量。

發明內容

發明目的：本發明要解決的技術問題是提供一種超大功率合成器，解決了傳統采用電容耦合結構的徑向合成器中同軸波導轉換結構內存在的散熱問題，有效地降低了同軸波導轉換結構內導體的表面溫度，可以有效增加功率合成器的額定功率。

技術方案：本發明所述的超大功率合成器，包括諧振腔和波導管，諧振腔的外腔上設置若干個輸入端口，諧振腔的上蓋板中心位置開設圓孔，還包括輸出耦合探針和輸出耦合環，所述上蓋板的圓孔中設置中空的介質片，輸出耦合探針設置在介質片上并伸入到諧振腔中，輸出耦合環的一端連接在輸出耦合探針上，另一端連接在波導管的側壁上。

進一步的，輸出耦合探針為倒立的“蘑菇頭”狀結構，“蘑菇頭”狀結構伸入到諧振腔中。

進一步的，波導管的側面上設置能夠調整深入管體深度的匹配調節螺柱，匹配調節螺柱用于調節合成器輸出端口的反射損耗。

進一步的，諧振腔的徑向截面為圓形或者正多邊形。

進一步的，諧振腔的徑向截面為正十六邊型，每條邊上均縱向設置8個輸入端口，輸入端口為標準尺寸的同軸端口，端口與諧振腔之間為環耦合結構。

進一步的，諧振腔底蓋板的中心位置設置能夠調整深入腔體深度的頻率調節螺柱，頻率調節螺柱用于調節合成器的諧振頻率。

進一步的，還包括連接法蘭和波導彎頭，連接法蘭連接合成器的輸出端口和波導彎頭，波導彎頭用于改變合成器的輸出端口的朝向。