一种用于激光器的射频电源的制作方法
【专利摘要】一种用于激光器的射频电源，其特征在于：包括第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块，第一微带功率合成电路，第二微带功率合成电路，第三功率合成微带电路，射频输出匹配电路和水冷散热器；其中，第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块。
【专利说明】
一种用于激光器的射频电源
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于激光器的射频电源，尤其涉及激光器领域。
【背景技术】
[0002]气体激光器，特别是二氧化碳气体激光器都是运用射频电源对激光器中的气体放电产生激光。射频电源在其中的作用是产生高频率的激励电流，而传统的射频电源均使用普通的散热器和结构，一般用风冷或单面水冷方式，因此大功率的激光器都是与射频电源分开放置，这样需要多个机壳，体积增加了，成本也增加了，而且在激光器与射频电源间还需要一根射频电缆进行连接，而这根射频电缆在高功率工作的时候会发热而产生额外的能量损耗。并且常用的激光器内部的射频功率合成器一般都采用磁环变压器或用分立的电感电容组成合成器，这样的射频功率合成器因为要在合成线路板上焊接额外的元器件因此体积会相对大，而且效率相对微带的射频功率合成器会低，因而会产生热量还需要配套散热的设备。微带电路的优点是不需要额外的元器件，并且效率高发热小，即使发热也能通过线路板把热量导到地下的散热板带走，无须附加风扇这种风冷的散热方式。
【发明内容】
[0003]针对上述所述现有射频电源所存在的问题与不足之处，本发明的目的是提供一款功率密度高与体积小的并能安装进激光器的射频电源系统。
[0004]—种用于激光器的射频电源，其特征在于:包括第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块，第一功率合成微带电路，第二功率合成微带电路，第三功率合成微带电路，射频输出匹配微带电路和水冷散热器;其中，第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块，这六个模块同时给出81.36MHz的射频功率电流，通过电极传输给第一功率合成微带电路、第三功率合成微带电路，所述第一功率合成微带电路和第三功率合成微带电路，各将三路功率放大模块输出的信号合成为一路，输出给到第二功率合成微带电路的输入端，所述第二功率合成微带电路把两路输入功率电流合成为一路，并通过电极输送给输出匹配微带电路，经过所述输出匹配微带电路匹配后输出到二氧化碳激光器。
[0005]所述第一功率合成微带电路包括第一微带传输部;射频电流从三个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上;其中第一微带传输部是一根宽3.2mm，长度237mm的敷铜线路，其中由3根69.6mm长的直线与2个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成。
[0006]所述第一功率合成微带电路由第一、第二、第三总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2_，长557_的微带铜线，其中，第一总微带合成传输部和第二总微带合成传输部与第三总微带合成传输部的微带输入端是分开的，输出接到一起。
[0007]所述第二功率合成微带电路包括第二微带传输部;射频电流从三个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上;其中第二微带传输部是一根宽3.2mm，长度186.3mm的敷铜线路，其中由4根36mm长的直线与3个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成。
[0008]所述第二功率合成微带电路由第四、第五、第六总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2mm，长557mm的微带铜线，第四总微带合成传输部和第五总微带合成传输部与第六总微带合成传输部的微带输入端是分开的，输出接到一起。
[0009]所述第三功率合成微带电路包括第三微带传输部;射频电流从两个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上；其中第三微带传输部是一根宽4mm，长度398mm的敷铜线路，其中由9根34mm长的直线与8个半径为3.67mm的半圆首尾相接而成。
[0010]所述第三功率合成微带电路由第七、第八总微带合成传输部组成，这两个部分都是一根宽4mm，长557mm的微带铜线，第七总微带合成传输部的输入接的是所述的第一总微带合成传输部和第二总微带合成传输部与第三总微带合成传输部的微带输出端，而第八总微带合成传输部的微带输入接的是所述的第四总微带合成传输部和第五总微带合成传输部与第六总微带合成传输部的微带输出端，最后第七总微带合成传输部与第八总微带合成传输部的微带的输出端连接到一起。
[0011]所述输出匹配微带电路中，射频电流输入进匹配端，经过电容电感匹配后从输出端输出到激光器，输出匹配微带电路包括第四微带传输部，其是一根宽8mm，长度51.5mm的敷铜线路，射频电流经过时起到匹配的作用。
【附图说明】
:
[0012]图1为本发明的系统整体结构示意图；
[0013]图2为本发明的功率合成微带电路7的详细布线图；
[0014]图3为本发明的功率合成微带电路9的详细布线图；
[0015]图4为本发明的功率合成微带电路8的详细布线图；
[0016]图5为本发明的输出匹配微带电路10的详细布线图；
[0017]图6为第一总微带合成传输部29详细布线图；
[0018]图7为第二总微带合成传输部30详细布线图；
[0019]图8为第三总微带合成传输部31详细布线图；
[0020]图9为第四总微带合成传输部32详细布线图；
[0021 ]图10为第五总微带合成传输部33详细布线图；
[0022]图11为第六总微带合成传输部34详细布线图；
[0023]图12为第七总微带合成传输部35详细布线图；
[0024]图13为第八总微带合成传输部36详细布线图；
【具体实施方式】
:
[0025]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明书，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0026]参考图1，第一功率放大模块i，第二功率放大模块2，第三功率放大模块3，第四功率放大模块4，第五功率放大模块5，第六功率放大模块6，第一功率合成微带电路7，第二功率合成微带电路8，第三功率合成微带电路9，射频输出匹配电路1，水冷散热器11，其中，第一功率放大模块I，第二功率放大模块2，第三放大模块3，第四功率放大模块4，第五功率放大模块5，第六功率放大模块6，六个模块同时给出81.36Mhz的射频功率电流，通过电极传输给第一功率合成微带电路7，第三功率合成微带电路9，所述第一功率合成微带电路7和第三功率合成微带电路9，各将三路功率放大模块输出的信号合成为一路，输出给到第二功率合成微带电路8的输入端，所述第二功率合成微带电路8把两路输入功率电流合成为一路，并通过电极输送给输出匹配微带电路10，经过所述输出匹配微带电路匹配后输出到二氧化碳激光器。
[0027]参考图2，图中为功率合成微带电路图7，射频电流从输入端12，13，14输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端15上，其中原理为射频电流通过特定宽度和长度的微带敷铜线后，能合成在一起，其中微带的作用是匹配和减少损耗。第一微带传输部25是一根宽3.2mm，长度237mm的敷铜线路，其中由3根69.6mm长的直线与2个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成，以上所述微带传输部都是关键部位，这样设计能起到缩小体积减小损耗的作用。原理是射频电流流过这些微带线后能在输出端保持同样的相位，并均匀地输出到输出端。功率合成微带电路7是由三个总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2mm，长557mm的微带铜线，其区别在于因为电路板的尺寸而走的位置不一样，还有就是连接顺序不一样，第一总微带合成传输部29和第二总微带合成传输部30与第三总微带合成传输部31的微带输入端是分开的，输出则接到一起，所有的微带合成线路的设计好处是能把电流平均地合成为一路并保持各线路的相位不会互相抵消，不需要额外的元器件，并且效率高发热小，即使发热也能通过线路板把热量导到地下的散热板带走。
[0028]参考图3，图中为功率合成微带电路图9，射频电流从输入端16，17，18输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端19上，其中原理为射频电流通过特定宽度和长度的微带敷铜线后，能合成在一起，其中微带的作用是匹配和减少损耗。第二微带传输部26是一根宽3.2mm，长度186.3mm的敷铜线路，其中由4根36mm长的直线与3个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成，以上所述微带传输部都是关键部位，这样设计能起到缩小体积减小损耗的作用。原理是射频电流流过这些微带线后能在输出端保持同样的相位，并均匀地输出到输出端。功率合成微带电路9是由三个总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2mm，长557mm的微带铜线，其区别在于因为电路板的尺寸而走的位置不一样，还有就是连接顺序不一样，第四总微带合成传输部32和第五总微带合成传输部33与第六总微带合成传输部34的微带输入端是分开的，输出则接到一起，所有的微带合成线路的设计好处是能把电流平均地合成为一路并保持各线路的相位不会互相抵消，不需要额外的元器件，并且效率高发热小，即使发热也能通过线路板把热量导到地下的散热板带走。
[0029]参考图4，图中为功率合成微带电路图8，射频电流从输入端20，21输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端22上，其中原理为射频电流通过特定宽度和长度的微带敷铜线后，能合成在一起，其中微带的作用是匹配和减少损耗。第三微带传输部27是一根宽4mm，长度398mm的敷铜线路，其中由9根34mm长的直线与8个半径为3.67mm的半圆首尾相接而成，以上所述微带传输部都是关键部位，这样设计能起到缩小体积减小损耗的作用。原理是射频电流流过这些微带线后能在输出端保持同样的相位，并均匀地输出到输出端。功率合成微带电路8是由两个总微带合成传输部组成，这两个部分都是一根宽4mm，长557mm的微带铜线，其区别在于因为电路板的尺寸而走的位置不一样，还有就是连接顺序不一样，第七总微带合成传输部35的输入接的是第一总微带合成传输部29和第二总微带合成传输部30与第三总微带合成传输部31的微带输出端，而第八总微带合成传输部36的微带输入接的是第四总微带合成传输部32和第五总微带合成传输部33与第六总微带合成传输部34的微带输出端，最后第七总微带合成传输部35与第八总微带合成传输部36的微带的输出端连接到一起，这样的微带合成线路的设计好处是能把电流平均地合成为一路并保持各线路的相位不会互相抵消，不需要额外的元器件，并且效率高发热小，即使发热也能通过线路板把热量导到地下的散热板带走。
[0030]参考图5，输出匹配微带电路10，射频电流从23输入进匹配端，经过电容电感匹配后从输出端24输出到激光器。第四微带传输部28是一根宽8mm，长度51.5mm的敷铜线路，射频电流经过时起到匹配的作用。
[0031]参考图6，第一总微带合成传输部29详细布线图，所述传输部是一根宽3.2mm，总长557mm的微带铜线，其中是由10根直线与6个半径为4.5mm半圆，4个半径为4.5mm的I/4圆组成。
[0032]参考图7，第二总微带合成传输部30详细布线图，所述传输部是一根宽3.2mm，总长557mm的微带铜线，其中是由8根直线与6个半径为4.5mm半圆，3个半径为4.5mm的I/4圆组成。
[0033]参考图8，第三总微带合成传输部31详细布线图，所述传输部是一根宽3.2mm，总长557mm的微带铜线，其中是由11根直线与9个半径为4.5mm半圆，2个半径为4.5mm的I/4圆组成。
[0034]参考图9，第四总微带合成传输部32详细布线图，所述传输部是一根宽3.2_，总长557mm的微带铜线，其中是由11根直线与9个半径为4.5mm半圆，2个半径为4.5mm的I/4圆组成。
[0035]参考图10，第五总微带合成传输部33详细布线图，所述传输部是一根宽3.2mm，总长557mm的微带铜线，其中是由8根直线与6个半径为4.5mm半圆，3个半径为4.5mm的1/4圆组成。
[0036]参考图11，第六总微带合成传输部34详细布线图，所述传输部是一根宽3.2mm，总长557mm的微带铜线，其中是由10根直线与6个半径为4.5mm半圆，4个半径为4.5mm的1/4圆组成。
[0037]参考图12，第七总微带合成传输部35详细布线图，所述传输部是一根宽4mm，总长557mm的微带铜线，其中是由14根直线与13个半径为3.67mm半圆，I个半径为3.67mm的1/4圆组成。
[0038]参考图13，第八总微带合成传输部36详细布线图，所述传输部是一根宽4mm，总长557mm的微带铜线，其中是由14根直线与6个半径为3.67mm半圆，9个半径为3.67mm的1/4圆组成。
【主权项】
1.一种用于激光器的射频电源，其特征在于:包括第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块，第一功率合成微带电路，第二功率合成微带电路，第三功率合成微带电路，射频输出匹配微带电路和水冷散热器;其中，第一功率放大模块，第二功率放大模块，第三功率放大模块，第四功率放大模块，第五功率放大模块，第六功率放大模块，这六个模块同时给出81.36MHz的射频功率电流，通过电极传输给第一功率合成微带电路、第三功率合成微带电路，所述第一功率合成微带电路和第三功率合成微带电路，各将三路功率放大模块输出的信号合成为一路，输出给到第二功率合成微带电路的输入端，所述第二功率合成微带电路把两路输入功率电流合成为一路，并通过电极输送给输出匹配微带电路，经过所述输出匹配微带电路匹配后输出到二氧化碳激光器。2.根据权利要求1所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第一功率合成微带电路包括第一微带传输部;射频电流从三个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上;其中第一微带传输部是一根宽3.2mm，长度237mm的敷铜线路，其中由3根69.6mm长的直线与2个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成。3.根据权利要求2所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第一功率合成微带电路由第一、第二、第三总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2mm，长557mm的微带铜线，其中，第一总微带合成传输部和第二总微带合成传输部与第三总微带合成传输部的微带输入端是分开的，输出接到一起。4.根据权利要求3所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第二功率合成微带电路包括第二微带传输部;射频电流从三个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上;其中第二微带传输部是一根宽3.2mm，长度186.3mm的敷铜线路，其中由4根36mm长的直线与3个半径为4.5mm的半圆首尾相接而成。5.根据权利要求4所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第二功率合成微带电路由第四、第五、第六总微带合成传输部组成，这三个部分都是一根宽3.2mm，长557mm的微带铜线，第四总微带合成传输部和第五总微带合成传输部与第六总微带合成传输部的微带输入端是分开的，输出接到一起。6.根据权利要求5所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第三功率合成微带电路包括第三微带传输部;射频电流从两个输入端输入，射频电流经过微带线最终聚集合成到输出端上;其中第三微带传输部是一根宽4mm，长度398mm的敷铜线路，其中由9根34mm长的直线与8个半径为3.67mm的半圆首尾相接而成。7.根据权利要求6所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述第三功率合成微带电路由第七、第八总微带合成传输部组成，这两个部分都是一根宽4mm，长557mm的微带铜线，第七总微带合成传输部的输入接的是所述的第一总微带合成传输部和第二总微带合成传输部与第三总微带合成传输部的微带输出端，而第八总微带合成传输部的微带输入接的是所述的第四总微带合成传输部和第五总微带合成传输部与第六总微带合成传输部的微带输出端，最后第七总微带合成传输部与第八总微带合成传输部的微带的输出端连接到一起。8.根据权利要求1所述的一种用于激光器的射频电源，其特征在于:所述输出匹配微带电路中，射频电流输入进匹配端，经过电容电感匹配后从输出端输出到激光器，输出匹配微带电路包括第四微带传输部，其是一根宽8mm，长度51.5mm的敷铜线路，射频电流经过时起到匹配的作用。
【文档编号】H01S3/041GK205429411SQ201521042582
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月14日
【发明人】徐海军
【申请人】北京热刺激光技术有限责任公司