[发明专利]一种大功率全固态射频电源合成电路

说明书

本发明公开了一种大功率全固态射频电源合成电路，首先，通过第一电压合成单元传输线变压器模块的电压变换作用，将前级功率输出单元输出信号进行电压合成；合成后的信号进入滤波单元做滤波处理，提高电压合成后信号的质量；随后信号通过阻抗变换单元的升压变压器，在输出电流一定的情况下，尽可能减小前级电路的通过电流；最后第一电压合成单元与第二合成单元的信号通过电流合成单元做电流合成，提高输出电流能力。

技术领域

本发明属于射频电源技术领域，更为具体地讲，涉及一种大功率全固态射频电源合成电路。

背景技术

全固态射频电源是继电子管射频电源后的新一代射频电源，相比于电子管射频电源来说，全固态射频电源采用晶体管作为开关器件。由于晶体管相对于电子管体积小、器件损耗低、寿命长、容易驱动，因此基于晶体管的全固态射频电源体积更小、效率更高、寿命更长，全固态射频电源将具有广阔的应用前景。

虽然全固态射频电源在寿命、效率与效率等方面性能优良，但也存在一定问题，采用体积更小的晶体管的全固态射频电源功率损耗耗散能力相对电子管射频电源来说更弱，因此全固态射频电源极限功率输出能力受到限制。单开关管固态射频电源输出功率在几十瓦到几百瓦，因此高效的全固态射频电源功率合成为解决该问题的关键技术。

为了解决以上问题，相关人员提出一些功率合成方法。例如：中国发明专利文献[202010618023.4]介绍了一种覆盖9kHz～100MHz的大功率合成器及合成方法，这一方法通过适当的变压器拓扑设计，减小线间耦合电容，增加相同线长下的等效电感量，使得合成电路能同时工作在9kHz～100MHz频段。

上述方法虽然解决了宽带宽下功率合成的问题，但是这一方法使用了六个传输线变压器以及两个隔离电阻，在高频大电流模式场景下工作，变压器磁芯与隔离电阻损耗较大，导致系统整体效率降低；而且以上方法仅能实现偶数次功率合成。目前的功率合成方法更多的应用于无线通信技术领域，作为通信发射机功率放大器，单路合成功率较小，对等离子体发生等高功率应用场景无法满足功率输出要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大功率全固态射频电源合成电路，针对多路单管功率放大器输出实现功率的高效合成，从而提高全固态射频电源输出功率能力。

为实现上述发明目的，本发明一种大功率全固态射频电源合成电路，其特征在于，包括：推挽功率输出单元、第一级功率合成单元、滤波单元、阻抗变换单元和电流合成单元；

所述推挽功率输出单元包括第一推挽功率输出单元和第二推挽功率输出单元；其中，第一推挽功率输出单元又包括第一功率输出单元与第二功率输出单元；第二推挽功率输出单元又包括第三功率输出单元与第四功率输出单元；

在第一推挽功率输出单元中，第一功率输出单元与第二功率输出单元的输出与第一电压合成单元连接，并通过第一电压合成单元对第一功率输出单元与第二功率输出单元输出电压进行合成，合成后作为第一推挽功率输出单元的输出电压，输入至第一滤波单元，其输出电压值为第一功率输出单元与第二功率输出单元电压差值的两倍；

在第二推挽功率输出单元中，第三功率输出单元与第四功率输出单元的输出与第二电压合成单元连接，并通过第二电压合成单元对第三功率输出单元与第四功率输出单元输出电压进行合成，合成后作为第二推挽功率输出单元的输出电压，输入至第二滤波单元，其输出电压值为第三功率输出单元与第四功率输出单元电压差值的两倍；

所述第一级功率合成单元包括第一电压合成单元和第二电压合成单元；第一电压合成单元和第二电压合成单元均由两个传输线变压器组成，其中，第一电压合成单元的两个传输线变压器标号为T1、T2，第二电压合成单元的两个传输线变压器标号为T3、T4；