一種基於GYSEL網絡的10kW調頻十路合成器的製作方法
2023-06-10 08:26:36
專利名稱：一種基於GYSEL網絡的10kW調頻十路合成器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基於GYSEL網絡的IOKW調頻十路合成器，實現二次阻抗變換的裝置。
背景技術：
隨著半導體固態器件科學、設計製造、生產工藝不斷取得長足的發展，全固態廣播電視發射機，特別是調頻廣播發射機進入了實用階段。全固態調頻發射機具有電子管發射機不可比擬的優勢其冗餘度、可靠性高，壽命長，效率高，實用安全方便。但由於目前無法生產千瓦級的高頻固態器件，要製造大功率發射機必須使用多個中功率固態器件。但多個中功率器件簡單的並聯工作存在致命的缺陷甚至根本無法正常工作一是並聯後，阻抗太小，很難匹配；二是各固態器件之間很難保證參量完全一致，容易造成失配或損壞。此外，若其中一個固態器件損壞，並聯的其他固態器件都面臨損壞的威脅，可靠性很差。因此，要製造大功率發射機必須採用具有隔離作用的功率合成技術。在微波電路中，功率合成器是非常重要的器件，它廣泛應用於饋線系統、混頻及功率放大單元。常用的功率合成器包括GYSEL合成器和WILKINSON合成器兩種。GYSEL網絡的理論闡述於20世紀70年代由Ulrich Gysel H提出，是WILKINSON 網絡的一種變形。其拓撲結構介於分支線耦合器結構和WILKINSON網絡之間，與分支線耦合器一樣，其終端負載可以通過一段任意長度，特性阻抗與負載阻抗相同的傳輸線引到電路上，因而負載可以根據需要外接在電路上，便於大功率隔離負載的使用。GYSEL合成器具有和WILKINSON合成器一樣的相對帶寬。GYSEL合成器可以採用同軸線、帶狀線及微帶線等多種形式實現。GYSEL合成器在20%相對帶寬情況下，其插入損耗、電壓駐波比等指標比WILKINSON合成器要好，顯示出較好的寬帶特性。窄帶情況下，當傳輸線損耗相同時，GYSEL合成器的損耗值約為0. 12 dB, WILKINSON合成器則為0. 1 dB， 電壓駐波比也稍大一些。但是GYSEL合成器有更高的隔離度，回波功率消耗在隔離電阻上， 加上GYSEL合成器的結構加工相對容易，所以，中小功率的合成多用WILKINSON合成器，大功率的功率合成多用GYSEL合成器，尤其是大功率的多路合成時，WILKINSON合成器加工困難，GYSEL合成器的優勢更加明顯。由於其在高功率性能方面的優點，得到了廣泛的應用， 通常用在傳輸功率較大而幅相一致性要求又很高的網絡裡面。調頻全固態10KW發射機的末級功率合成方案較多，基本都是二級或三級合成。其中最常見的是先用GYSEL合成器合成兩個獨立的5KW，再用3dB耦合器二次合成為10KW。 這種合成的不足受空間的限制，兩個5KW GYSEL合成器的腔體不能做得很大，導致插入損耗偏大(0.3 0. 5dB)，產生的熱量不容易散發；3dB耦合器為寬帶耦合器，在調頻的大功率合成應用為窄帶應用，容易產生相對較大的損耗(0.2 0.3dB)；在兩次合成的過程裡，會產生比較大的損耗(0. 5 0. 6dB)，導致射頻功率的不必要浪費，所產生的熱量也會帶來合成系統的穩定性的降低；為了保證整個合成網絡的穩定性，3dB耦合器的隔離電阻需要的功率容量較大，大功率的隔離電阻必然會帶來大的安裝空間要求和較高的生產成本；同相性保證相對困難。有鑑於此，確有必要提出一種克服上述缺陷的基於GYSEL網絡的IOKW調頻十路合成器。
發明內容本實用新型的目的是提供一種基於GYSEL網絡的IOKW調頻十路合成器，其結構設計合理，外置隔離電阻、體積小，維護方便，散熱效果好，生產成本低。為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，包括帶狀傳輸線與同軸傳輸線共同構成的GYSEL網絡，其特徵在於，在十路帶狀傳輸線的公共節點處增設用以實現十路帶狀傳輸線公共節點到特性阻抗的阻抗變換的λ/4同軸變阻器，所述的十路帶狀傳輸線結構相同，位於同一個平面內，互相屏蔽；每一路帶狀傳輸線一端與輸入連接器相連接，另一端在輸出連接器匯聚為公共節點，與同軸變阻器相連接。所述的同軸變阻器包括變阻彎頭和變阻傳輸線硬饋，變阻傳輸線硬饋通過變阻彎頭與輸出連接器內的十路帶狀傳輸線公共節點相連接。所述的十路帶狀傳輸線所在的平面內設有隔離電阻連接器，通過隔離電阻連接器連接有外置隔離電阻。所述的十路帶狀傳輸線、輸入連接器、隔離電阻連接器設置於一個封閉腔體之中， 每路帶狀傳輸線之間設有起屏蔽及支撐作用的合金鋁支撐結構。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型提高了合成器的功率容量，可滿足IOKW調頻全固態發射機的功率合成的使用要求，並且該合成器具有工作頻帶寬、輸入電壓駐波比小、插入損耗小、隔離度大、 功率容量大、加工簡單、免調試、成本低等特點。本合成器由於採用了大功率容量的帶狀傳輸線、二次阻抗變換的同軸傳輸硬饋及彎頭，使得本裝置具有帶寬範圍較寬、輸入電壓駐波比小、輸入差損小、輸入隔離度高、功率容量大、成本低、加工簡單、免調試等特點，非常適用於IOKW調頻廣播發射機的功率合成的應用。
圖1是基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器的內部結構圖；圖2是基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器的外形結構圖；圖3是基於GYSEL網絡的IOKW調頻十路合成器電壓駐波比實測圖；圖4是基於GYSEL網絡的IOKW調頻十路合成器插入損耗實測圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細敘述本實用新型的具體實施方式
。見圖1，一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，包括帶狀傳輸線5與同軸傳輸線共同構成的GYSEL網絡，在十路帶狀傳輸線的公共節點處通過輸出連接器7增設用以實現十路帶狀傳輸線公共節點到特性阻抗的阻抗變換的λ/4同軸變阻器，所述的十路帶狀傳輸線5結構相同，位於同一個平面內，通過絕緣支撐柱6進行支撐，並通過兩兩帶狀傳輸線5之間的合金鋁支撐4互相屏蔽；每一路帶狀傳輸線5 —端與輸入連接器2相連接，另一端在輸出連接器7匯聚為公共節點，與同軸變阻器相連接。所述的十路帶狀傳輸線5所在的平面內設有隔離電阻連接器3，通過隔離電阻連接器3連接有外置隔離電阻，該結構使得裝置整體結構緊湊，便於維護。十路帶狀傳輸線5、輸入連接器2、隔離電阻連接器3設置於一個封閉腔體之中，封閉腔體由腔體兩側封板1及側板構成，兩側封板1及側板通過螺絲穿入封板1上的螺絲孔 8固定，每路帶狀傳輸線5之間設有起屏蔽及支撐作用的合金鋁支撐4結構。見圖2，同軸變阻器包括變阻彎頭10和變阻傳輸線硬饋12，變阻傳輸線硬饋12通過變阻彎頭10與輸出連接器7內的十路帶狀傳輸線公共節點相連接，在變阻彎頭10與輸出連接器7的連接部位設有傳輸線硬饋抱箍9，在變阻彎頭10與變阻傳輸線硬饋12的連接部位設有喉箍11。所述帶狀傳輸線結構一致，在同一個平面內，互相屏蔽十根帶狀傳輸線內導體採用一定厚度的黃銅板線切割一次成型，並安裝於具有一定強度的相鄰的鋁板之間。所述帶狀傳輸線內導體為通過絕緣支撐柱6支撐的點支撐結構，用聚四氟乙烯棒加工而成，把帶狀線內導體支撐固定於兩個相鄰的合金鋁板的中心平面內。所述帶狀傳輸線內導體採用曲線設計，相互距離遠。所述基於阻抗匹配設計的節點連接器件輸入連接器2及隔離電阻連接器3，採用銅材加工而成，是基於阻抗匹配理論設計的圓柱環，在側壁上均分三個或十個安裝孔，用於各分支傳輸線或隔離電阻傳輸線的連接。所述用於支撐及阻抗匹配的功率輸入口構件輸出連接器7 用合金鋁加工而成， 用於構成帶狀傳輸線的兩張合金鋁板的支撐，同時兼顧輸入口的阻抗匹配。所述針對指定頻率設計的GYSEL網絡所有四分之一波長分支傳輸線所對應的波長，是指定頻率(發射機工作頻率)所對應的波長。所述外置大功率容量的GYSEL網絡隔離電阻是指GYSEL網絡的隔離電阻在所述合成器腔體之外，用大功率容量的高頻電阻製成。所述輸出連接器、變阻彎頭及變阻傳輸線硬饋共同構成總長為λ /4的阻抗變換器，用於帶狀傳輸線公共節點到特性阻抗的阻抗變換。本實施例採用的技術指標如下頻率範圍87.5 108MHz工作帶寬彡8MHz功率輸入口 VSWR ^ 1. 05 1 (工作頻率)輸入口功率容量彡1. OKW輸入插損^ 0. 20dB (工作頻率)輸入隔離度彡35. OdB (工作頻率) 輸入連接器L27K連接器 輸出連接器40直通硬饋。
權利要求1.一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，包括帶狀傳輸線與同軸傳輸線共同構成的GYSEL網絡，其特徵在於，在十路帶狀傳輸線的公共節點處增設用以實現十路帶狀傳輸線公共節點到特性阻抗的阻抗變換的λ/4同軸變阻器，所述的十路帶狀傳輸線結構相同，位於同一個平面內，互相屏蔽；每一路帶狀傳輸線一端與輸入連接器相連接，另一端在輸出連接器匯聚為公共節點，與同軸變阻器相連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，其特徵在於， 所述的同軸變阻器包括變阻彎頭和變阻傳輸線硬饋，變阻傳輸線硬饋通過變阻彎頭與輸出連接器內的十路帶狀傳輸線公共節點相連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，其特徵在於，所述的十路帶狀傳輸線所在的平面內設有隔離電阻連接器，通過隔離電阻連接器連接有外置隔離電阻。
4.根據權利要求3所述的一種基於GYSEL網絡的IOkW調頻十路合成器，其特徵在於， 所述的十路帶狀傳輸線、輸入連接器、隔離電阻連接器設置於一個封閉腔體之中，每路帶狀傳輸線之間設有起屏蔽及支撐作用的合金鋁支撐結構。
專利摘要本實用新型涉及一種基於GYSEL網絡的10kW調頻十路合成器，其特徵在於，在十路帶狀傳輸線的公共節點處增設λ/4同軸變阻器，用以實現十路帶狀傳輸線公共節點到特性阻抗的阻抗變換。所述的十路帶狀傳輸線結構相同，位於同一個平面內，互相屏蔽；所述的十路帶狀傳輸線所在的平面內設有隔離電阻連接器，通過隔離電阻連接器連接有外置隔離電阻。本實用新型的有益效果是提高了合成器的功率容量，可滿足10KW調頻全固態發射機的功率合成的使用要求，具有工作頻帶寬、輸入電壓駐波比小、插入損耗小、隔離度大、功率容量大、加工簡單、免調試、成本低等特點。
文檔編號H01P5/16GK202268468SQ20112039578
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者宋春水, 張宏斌, 鄭義, 龔賀龍 申請人:遼寧普天數碼產業有限公司