一种腔内光控微波功率合成器的制作方法

1.本发明涉及高功率微波、粒子加速器技术领域，特别涉及一种腔内光控微波功率合成器。


背景技术：

2.微波功率合成是指为了提高微波固态振荡器的输出功率而采用将多个振荡源输出功率合成的技术，采用的主要方法有将多个振荡二极管安装在同一个微波谐振腔中，以实现各器件输出功率的合成，或者将多个振荡器通过各种形式的外电路耦合进行功率合成，功率合成技术的关键是振荡的稳定性；
3.传统的光控相控阵功率合成主要是指相控阵天线的空间功率合成，即多个微波源通过天线输出后再远场实现功率的合成，无法实现腔内功率合成，系统效率、规模和输出功率受到影响，并且目前的光控相控阵功率合成通用性不足，存在一定的局限性。为此，我们提出一种腔内光控微波功率合成器。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种腔内光控微波功率合成器，以解决上述背景中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种腔内光控微波功率合成器，包括合成器壳体，所述合成器壳体包括有微波信号源、激光光源、电光调制器和腔体光控微波功率合成模块，所述腔体光控微波功率合成模块由光学分束器、光学移相器阵列、光电转换器阵列、固态放大器阵列和耦合腔组成，所述由激光器发出的光信号经过电光调制器加载上微波信号，所述加载微波信号后的信号光通过光学分束器分成m个子路，所述每一子路微波信号分别经过一个光学移相器实现对信号的相位控制，所述每一路移相后的光信号经过对应的光电转换阵列转换为微波信号，所述每路转换后的微波信号经过对应的固态放大器进行放大，所述放大后的m路微波信号通过耦合腔的m个微波馈入口输入到耦合腔，并在耦合腔内实现m路微波信号的功率合成。
6.优选地，所述光学移相阵列、光电转换阵列和固态放大器阵列分别由m个光学移相器、光电转换器和固态放大器组成。
7.优选地，所述合成器壳体底端安装有安装板，所述安装板表面设置有若干安装孔，便于对该腔内光控微波功率合成器进行安装固定。
8.优选地，所述安装板表面连接有固定件，所述固定件一端与合成器壳体连接，加强操作使用时的稳定性。
9.优选地，所述合成器壳体表面与耦合腔之间连接有连接件，加工完成度更高，延长设备使用寿命。
10.优选地，所述光学移相阵列、光电转换阵列和固态放大器阵列围绕耦合腔合成，提升关联性及运行效率。
11.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
12.一、本发明方案采用光控微波移相的方法实现腔内微波功率合成，光学系统尤其是光纤的低损耗特性可以使复杂的移相控制模块与功率合成模块有效分离，易于提升系统效率、规模和输出功率；
13.二、本发明方案具有良好的通用性，可广泛应用于如粒子加速器等诸多系统中，具有很好的经济性。
附图说明
14.图1为本发明腔内光控微波功率合成器的整体结构示意图；
15.图2为本发明腔内光控微波功率合成器的底面结构示意图；
16.图3为本发明腔内光控微波功率合成器的主视结构示意图；
17.图4为本发明腔内光控微波功率合成器架构组成图；
18.图5为本发明腔内光控微波功率合成器模块平面图。
19.图中：1、合成器壳体；2、微波信号源；3、激光光源；4、电光调制器；5、腔体光控微波功率合成模块；6、光学分束器；7、光学移相器；8、光电转换器；9、固态放大器；10、耦合腔；11、安装板；12、固定件；13、安装孔；14、连接件。
具体实施方式
20.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.请参照图1
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5所示，本发明为一种腔内光控微波功率合成器，包括合成器壳体1，合成器壳体1包括有微波信号源2、激光光源3、电光调制器4和腔体光控微波功率合成模块5，腔体光控微波功率合成模块5由光学分束器6、光学移相器7阵列、光电转换器8阵列、固态放大器9阵列和耦合腔10组成，由激光器发出的光信号经过电光调制器4加载上微波信号，加载微波信号后的信号光通过光学分束器6分成m个子路，每一子路微波信号分别经过一个光学移相器7实现对信号的相位控制，每一路移相后的光信号经过对应的光电转换阵列转换为微波信号，每路转换后的微波信号经过对应的固态放大器9进行放大，放大后的m路微波信号通过耦合腔10的m个微波馈入口输入到耦合腔10，并在耦合腔10内实现m路微波信号的功率合成；
24.光学移相阵列、光电转换阵列和固态放大器阵列分别由m个光学移相器7、光电转换器8和固态放大器9组成，合成器壳体1底端安装有安装板11，安装板11表面设置有若干安装孔13，安装板11表面连接有固定件12，固定件12一端与合成器壳体1连接，帮助对该腔内光控微波功率合成器进行安装固定，提升使用稳定性及使用寿命，合成器壳体1表面与耦合腔10之间连接有连接件14，操作完成度更高，光学移相阵列、光电转换阵列和固态放大器阵列围绕耦合腔10合成。
25.需要说明的是，本发明为一种腔内光控微波功率合成器，由微波信号源2、激光光源3、电光调制器4和腔体光控微波功率合成模块5组成，腔体光控微波功率合成模块5由光学分束器6、光学移相阵列、光电转换阵列、固态放大器阵列和耦合腔10组成，光学移相阵列、光电转换阵列和固态放大器阵列分别由m个光学移相器7、光电转换器8和固态放大器9组成,由激光器发出的光信号经过电光调制器4加载上微波信号，加载微波信号后的信号光通过光学分束器6分成m个子路,每一子路微波信号分别经过一个光学移相器7实现对信号的相位控制,每一路移相后的光信号经过对应的光电转换阵列转换为微波信号，每路转换后的微波信号经过对应的固态放大器9进行放大,放大后的m路微波信号通过耦合腔10的m个微波馈入口输入到耦合腔10，在腔内实现m路微波信号的功率合成；
26.本方案采用光控微波移相的方法实现腔内微波功率合成，光学系统尤其是光纤的低损耗特性可以使复杂的移相控制模块与功率合成模块有效分离，易于提升系统效率、规模和输出功率。
27.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。