[發(fā)明專利]一種非平衡功率合成裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110521306.1
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113258945B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃貴榮;曾凡劍;孫列鵬;施龍波;金珂安;何源
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院近代物理研究所
• 主分類號: H04B1/04
• 分類號: H04B1/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發(fā)明涉及一種非平衡功率合成裝置及方法，其特征在于，包括：可選分配器、單插件陣列組、合成器組和可選合成器。其中，功率單插件陣列組包括若干層單插件陣列，各層單插件陣列的輸入分別與可選分配器的各輸出相連，各層單插件陣列的輸出與合成器組相連；合成器組包括若干合成器，各合成器的輸入分別與各層單插件陣列的輸出相連，各合成器的輸出與可選合成器的輸入相連，用于對單插件陣列組的輸出功率進行合成；可選合成器的輸出端通過輸出傳輸線與終端負載相連。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于固體發(fā)射機領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非平衡功率合成裝置及方法，屬于固態(tài)發(fā)射機領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，得益于半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，采用許多個固態(tài)功率放大器進行功率合成的固態(tài)發(fā)射機在加速器領(lǐng)域逐漸被廣泛應(yīng)用。特別是對于CiADS這樣的重離子加速器而言，由于其功率容量需求多樣，相較于傳統(tǒng)的速調(diào)管發(fā)射機，固態(tài)發(fā)射機具有可靠性高、可維護性好、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。因此，CiADS直線加速器的功率源系統(tǒng)采用多級合成的固態(tài)發(fā)射機方案。

然而，在實際的功率源設(shè)計中，我們發(fā)現(xiàn)，采用目前通用的柜式固態(tài)發(fā)射機功率合成方案依舊會產(chǎn)生過大的功率冗余浪費，造成功率源系統(tǒng)整體造價過高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種非平衡功率合成裝置及方法，實現(xiàn)了固態(tài)功率的輸出功率等級多樣化，確保固態(tài)功率源系統(tǒng)的標準化設(shè)計以及成本控制。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個方面，是提供一種非平衡功率合成裝置，其包括：可選分配器、單插件陣列組、合成器組和可選合成器；所述單插件陣列組包括若干層單插件陣列，各層單插件陣列的輸入分別與所述可選分配器的各輸出相連，所述各層單插件陣列的輸出與所述合成器組相連；所述合成器組包括若干合成器，各所述合成器的輸入分別與所述各層單插件陣列的輸出相連，各所述合成器的輸出與所述可選合成器的輸入相連；所述可選合成器的輸出端通過輸出傳輸線與終端負載相連；所述可選分配器將前級射頻激勵信號分配至所述單插件陣列組中，所述各層單插件陣列對射頻激勵信號進行放大后輸出到對應(yīng)的所述合成器進行第一次功率合成，各所述合成器將合成后的信號輸出到所述可選合成器進行第二次功率合成。

進一步，所述合成器組中的合成器的數(shù)量與所述單插件陣列組中單插件陣列的層數(shù)相同。

進一步，所述單插件陣列組包括四層單插件陣列，所述合成器組包括四個合成器。

進一步，所述各層單插件陣列中陣列設(shè)置有若干功率放大器模塊，且各所述功率放大器模塊可拆卸設(shè)置。

進一步，所述各層單插件陣列中的功率放大器模塊的數(shù)量為6個或8個。

進一步，各所述合成器采用與前級單插件陣列中功率放大器模塊數(shù)量適配的功率合成器。

7、如權(quán)利要求1所述的一種非平衡功率合成裝置，其特征在于，所述可選合成器的合成數(shù)量與所述可選分配器的分配數(shù)量相匹配。

進一步，所述可選合成器采用三種方式：一路4:1合成，2路2:1合成以及4路1:1射頻傳輸。

本發(fā)明的第二個方面，是提供一種非平衡功率合成方法，其包括以下步驟：1)設(shè)置一非平衡功率合成裝置，并將各層單插件陣列分別與可選分配器和合成器組中的各合成器相連，同時將各合成器與可選合成器的輸入端相連；2)根據(jù)實際輸出功率要求，對可選合成器的工作模式進行選擇，輸出對應(yīng)功率。

進一步，所述步驟2)中，根據(jù)實際輸出功率要求，對可選合成器的工作模式進行選擇，輸出對應(yīng)功率的方法為：當(dāng)需要整機輸出時，可選合成器設(shè)置為一路4:1合成；當(dāng)需要每兩層獨立輸出時，可選合成器設(shè)置為2路2:1合成；當(dāng)需要4層分別獨立輸出時，可選合成器設(shè)置為4路1:1射頻傳輸。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：