[发明专利]超大功率合成器

说明书

本发明公开了一种超大功率合成器，包括谐振腔和波导管，谐振腔的外腔上设置若干个输入端口，谐振腔的上盖板中心位置圆孔，还包括输出耦合探针和输出耦合环，所述上盖板的圆孔中设置中空的介质片，输出耦合探针设置在介质片中，输出耦合探针伸入到谐振腔中，输出耦合环的一端连接在输出耦合探针上，另一端连接在波导管的侧壁上。本合成器解决了传统采用电容耦合结构的径向合成器中同轴波导转换结构内存在的散热问题，有效地降低了同轴波导转换结构内导体的表面温度，可以有效增加功率合成器的额定功率。

技术领域

本发明涉及一种合成器，特别是一种超大功率合成器。

背景技术

超大功率合成器是超大功率射频系统中的重要组成部分，在基础科学研究、核物理、军事、农业、医疗等领域都有重要应用。超大功率合成器将多个功率源的输出功率合成在一起，功率可达上百千瓦乃至兆瓦等级。

带有谐振腔的径向合成器是超大功率合成器常用结构中的一种。这种结构有多个输入接口(数量可达上百个)和一个输出接口。每个输入接口均与一个功放单元连接，输出接口则与大功率系统的应用端连接。为了满足输出接口的功率容量，径向合成器的输出接口一般采用波导接口，径向合成器中则包含一个同轴结构和波导接口的转换结构。传统径向合成器如图1所示，其同轴波导转换结构采用电容耦合结构，一根两端带有“蘑菇头”状结构的内导体分别深入谐振腔和波导内部，通过设计合理的内导体结构，实现同轴接口到波导接口的转换。

传统径向合成器的同轴波导转换结构的散热存在严重问题，主要原因为：

一是径向合成器同轴波导转换结构处的工作功率很大，如实例中需承受120kW的功率。

二是该种结构的内导体与合成器腔体及波导外腔之间并不直接相连，内导体通过绝缘介质结构安装在合成器腔体及波导外腔中，而绝缘介质一般都是不良导热体，内导体上由于损耗而产生的热量很难传导出去，从而导致内导体发热现象非常严重。实例中，同轴波导转换结构内导体的温度可达600℃以上。

三是由于传统结构的同轴波导转换结构内导体对于合成器腔体及波导外腔而言是“悬空”的，仅靠绝缘介质支撑，一些散热方式(如增加散热片、水冷或液冷等)很难直接应用在这种结构的内导体中。

所以，传统径向合成器的同轴波导转换结构存在严重的发热问题，也直接限制了径向合成器的功率容量。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种超大功率合成器，解决了传统采用电容耦合结构的径向合成器中同轴波导转换结构内存在的散热问题，有效地降低了同轴波导转换结构内导体的表面温度，可以有效增加功率合成器的额定功率。

技术方案：本发明所述的超大功率合成器，包括谐振腔和波导管，谐振腔的外腔上设置若干个输入端口，谐振腔的上盖板中心位置开设圆孔，还包括输出耦合探针和输出耦合环，所述上盖板的圆孔中设置中空的介质片，输出耦合探针设置在介质片上并伸入到谐振腔中，输出耦合环的一端连接在输出耦合探针上，另一端连接在波导管的侧壁上。

进一步的，输出耦合探针为倒立的“蘑菇头”状结构，“蘑菇头”状结构伸入到谐振腔中。

进一步的，波导管的侧面上设置能够调整深入管体深度的匹配调节螺柱，匹配调节螺柱用于调节合成器输出端口的反射损耗。

进一步的，谐振腔的径向截面为圆形或者正多边形。

进一步的，谐振腔的径向截面为正十六边型，每条边上均纵向设置8个输入端口，输入端口为标准尺寸的同轴端口，端口与谐振腔之间为环耦合结构。

进一步的，谐振腔底盖板的中心位置设置能够调整深入腔体深度的频率调节螺柱，频率调节螺柱用于调节合成器的谐振频率。

进一步的，还包括连接法兰和波导弯头，连接法兰连接合成器的输出端口和波导弯头，波导弯头用于改变合成器的输出端口的朝向。