射频RF和/或微波功率用适当的生成器产生。用于高功率应用的RF功率生成器基于管，例如速调管、感应输出管或磁控管。可替代地，固态技术用于RF功率生成器，该固态技术特别是晶体管技术。有了固态RF功率生成器，具有小尺寸和高效率的可靠的RF功率产生是可能的。晶体管技术的缺点是：在以500MHz频率的高达1.5kW功率输出的范围中，每个晶体管芯片的低RF功率输出。为了比较，有了作为用于管技术的示例的速调管，高达某一兆瓦的RF功率输出是可能的。
为了例如用基于晶体管的RF生成器生成大量的功率，RF生成器的聚集是必要的。例如基于推挽或平衡种类的拓扑，在单个功率放大器PA中的晶体管的聚集可以增加系统的复杂性，并且增加故障的风险。如果单个晶体管故障，必须交换整个设备。可替代的方式是使用具有共同的特别是单个功率组合器的许多功率放大器模块。
在模块化装置中，来自经由传输线连接到共同的功率组合器的功率放大器模块的RF功率在功率组合器中被聚集到高RF功率。例如，同轴电缆和/或带状线被用作传输线。由于不同的长度和属性，传输线中的每一个向装置引入单独的功率损失和信号相移。这导致出现从功率组合器输入反射回的功率，该功率可以在功率放大器(即RF模块)之间被不等地划分。它引起额外的功率损失，减少整体的输出RF功率，并且可以导致放大器的过热。
为了减少或防止损失，每个RF模块必须被分离地配置以生成具有一定幅度和一定相位的单独的信号，以向功率组合器提供相等的信号。在现有技术中，例如参见US20130170512A1和US20130051416A1，手动执行RF模块的调节。所有RF模块由单个预放大的振荡器同相馈送，并且选择性地使用连接到每个RF模块的各自的输入的可变阻抗电路，连接到功率组合器的每个RF模块的幅度以及相位被手动调节。只有在传输线的长度是永久的情况下，才可应用所述的方法。长度的变化使新的调节成为必要。在一旦组装系统之后，它几乎不可以被调节。例如由于老化引起的电子元件的偏差不可以被补偿，并且增加损失。
可替代地，在放大器操作期间可以连续地监测和调节RF模块信号的幅度和相位。例如作为许多定向耦合器的额外的设备是必要的，并且必须被安装在每个RF模块输出支路中，增加了成本和复杂性。
本发明的目的是提出一种用于RF高功率生成的装置和方法，以克服以上提到的问题。特别地，本发明的目的是提供一种成本有效的易处理的组合件，其可以被自动调节(甚至在组装之后)。应当防止RF输出功率损失的减少(例如由组件的老化和/或连接线长度的改变所引起)，并且应当可达到来自功率组合器的最大输出功率。提出的装置和方法应当提供(特别在组件的组装之后、灵活、在任何时间、容易而不太费力地)调节组件输出信号的能力，以减少在功率组合器的输出处的功率损失。
以上目的由根据权利要求1的用于RF高功率生成的装置以及根据权利要求6的用于RF高功率生成的方法来实现。
在从属权利要求中给出本发明的有利实施例。主权利要求的特征可以彼此组合以及与从属权利要求的特征组合，并且从属权利要求的特征可以组合在一起。
根据本发明的用于RF高功率生成的装置包括：具有RF输入和至少一个RF输出的至少一个功率组合器，以及分别由至少一条传输线电连接到至少一个功率组合器的输入的至少两个功率放大器模块。至少一个RF开关由至少一条传输线包括，并且至少一个定向耦合器电连接到至少一个功率组合器的至少一个RF输出。
用于RF高功率生成的所述装置提供一种成本有效的易处理的组合件，其可以被自动调节以优化功率输出(甚至在组装之后)。可以防止RF输出功率损失的减少(例如由组件的老化和/或连接线长度的改变所引起)，并且可以使用至少一个RF开关和用于电气参数调节的至少一个定向耦合器达到来自功率组合器的最大输出功率。可以(特别在装置的组装之后、在任何时间灵活、容易而不太费力地)改变和优化/同步至少两个功率放大器模块的输出信号。这减少在功率组合器的输出处的功率损失。
RF开关可以是外部控制的RF开关，特别是pin二极管或机械开关的类型。该开关可以在50欧姆的范围内、在切断状态中展现欧姆电阻。外部控制可以由例如包括计算机的控制单元提供。
可以包括经由至少一个定向耦合器电连接到至少一个功率组合器的至少一个RF输出的至少一个负载，该定向耦合器特别由至少一个输出传输线包括。负载可以是由于测量原因定义的电阻，和/或负载可以是由装置提供的类似RF高功率的电接受器的设备。
可以包括一种用于存储从至少一个定向耦合器测量的值的设备，特别是具有EPROM的控制单元。可替代地或另外，计算机可以由控制单元包括以处理存储的值。
幅度ADC和相位ΨDC检测器可以特别是由控制单元包括，该控制单元电连接到至少一个定向耦合器，特别是连接到至少一个定向耦合器的前向信号输出。特别是在逐个测量之后，用于测量幅度ADC和/或相位ΨDC的检测器或其它设备可以提供存储在用于存储的设备中的值，该值用于为每个单个放大器模块的校正确定值。
根据本发明的用于RF高功率生成的方法(特别是具有如上所述的装置)，包括步骤：用至少一个设备测量和确定用于功率放大器模块的校正的值，该功率放大器模块分别经由至少一个RF开关电连接到至少一个功率组合器，存储该值并向功率放大器模块应用该值，作为对输入信号的校正。
确定和/或应用的值可以包括：分别用于每个功率放大器模块的幅度差ΔAi和相位差ΔΨi(特别是相比于参考模块r)。
测量用于校正的值的步骤可以包括：分别对于N个功率放大器模块：
-用接入通过状态的编号k的相应的RF开关接通编号k的模块，从而生成具有幅度Ak和相位Ψk的RF信号，所有其它模块处于关断状态和/或相应的RF开关处于负载状态，其中没有来自相应的模块的信号通过，
-用幅度和相位检测器测量幅度Ak和相位Ψk。
可以为所有模块测量并且分别存储幅度Ak和相位Ψk的值，一个模块r的值可以被选为参考值，对于所有其它模块，幅度衰减ΔAi和相位差ΔΨi可以被确定为对参考模块r的各自的值的差值。
第一测量模块可以被选为在测量开始时的参考模块，和/或所有其它模块的值可以与第一测量的模块的值比较，特别是在模块k的每次测量之后确定和存储幅度差ΔAi和相位差ΔΨi。可以避免或跳过除了参考模块r之外的幅度Ak和相位Ψk的存储。
可替代地，对于所有模块，可以逐个分别测量并且存储幅度Ak和相位Ψk，可以在测量之后选择参考模块r，特别是具有最靠近所有模块的平均值的值的模块，并且可以相对于参考模块r的值为每个模块k确定并且存储幅度差ΔAi和相位差ΔΨi。
该方法可以是特别是由计算机控制的自动方法，和/或特别是在生产或维护期间的手动方法。使用根据本发明的装置和自动的方法的能力还允许在装置的使用期间调节(例如由于组件的老化影响所引起的变化，所述调节是必要的)。可能在例如维护期间连接线的交换之后容易和快速地调节装置。装置的高输出RF功率可以随时被接收，或者随着时间保存，并且可以避免或至少减少功率损失。
可以在时间段之后(特别是定期地)重复该方法。
结合根据本发明的用于RF高功率生成的所述方法的优点类似于先前结合用于RF高功率生成的装置的所述优点，并且反之亦然。
下文中参照在附图中所示的图示的实施例进一步描述本发明，在附图中：
图1图示根据本发明的用于RF高功率生成的装置1。
在图1中示出根据本发明的用于RF高功率生成的装置1，包括具有RF输入3并且具有RF输出4的功率组合器2。具有它们的输出的功率放大器模块5分别由传输线6电连接到功率组合器2的各自的输入3。RF开关7由每条传输线6包括，被布置在各自的RF模块的输出和到功率组合器2的各自的输入3之间。定向耦合器8电连接到功率组合器2的RF输出4，在输出4和负载11之间，在输出传输线6′内。幅度ADC和相位ΨDC检测器在前向信号方向10上电连接到定向耦合器8。
有了数量N的RF模块功率放大器5，如由在第二和编号N的模块5之间的虚线点在图1中描绘的，功率组合器2的数量N的输入3分别由输入传输线6电连接到各自的功率放大器模块5。每条输入传输线6包括RF开关7，即开关7电互连在各自的模块5的输出与功率组合器2的各自的输入3之间。每个开关7，例如由特别是包括计算机的控制单元外部控制，可以彼此独立地被接通或切断。开关例如可以是机械开关或pin二极管。在切断模式中，它例如可以展现出50欧姆电阻，切断在各自的模块5和功率组合器2之间的直接电连接。以上和在下文中，以RF信号正在通过的方式使用措辞接通，并且以阻断RF信号的通过的方式使用措辞切断。
每个RF模块5，例如模块k，具有单独的低电平RF信号输入，具有它的特定的幅度Ak和相位Ψk。幅度Ak和相位Ψk可以由控制单元调整/改变，为简化起见，图1中不示出控制单元。
功率组合器2的输出4由输出传输线6′电连接到例如外部负载11。外部负载11可以是医疗设备或其它电气接受器，使用由装置1提供的高RF功率。定向耦合器8被电连接在负载11与功率组合器2的输出4之间，并且由输出传输线6′包括。定向耦合器8的前向信号10使用在定向耦合器8与幅度ADC和/或相位ΨDC检测器9之间的电连接来传送。
检测器一起或分离地测量RF信号的幅度ADC和/或相位ΨDC，其中RF信号被提供为功率组合器2的输出。幅度ADC和相位ΨDC的值被存储在设备中，例如由控制单元包括的EPROM，并且用于校正每个模块5的幅度Ak和相位Ψk的值，以分别从装置1得到来自功率组合器2的最大RF输出功率。
如果所有的输入信号具有相同的幅度和相位，功率组合器2以来自输入3的最小反射的方式起作用，并且实现在输出4处的最大功率。传输线6来自不同的功率放大器模块5，由于它们可以被任意选择，可以向功率组合器2的各自的输入信号引入不同的幅度衰减ΔAi和相移ΔΨi。
用作为参考RF模块5的编号的编号j，其小于或等于所有模块5的总数N并且大于或等于1(1≤j≤N)，并且用具有不等于j的各自的编号i(i≠j)的所有其它模块5，其中i小于或等于所有模块5的总数N并且大于或等于1(1≤i≤N)，具有编号i的所有模块是用于幅度和相位配置的主题。对于除参考模块5之外的所有其它模块5，那意味着必须调节/改变幅度Ak和相位Ψk。
根据所有信号的平等的要求，即来自所有模块5的信号在功率组合器2的各自的输入处的幅度Ak和相位Ψk应当相等，以在功率组合器2处得到最大功率输出和/或得到正常的系统性能，所有RF放大器模块5(模块i，1≤i≤N，i≠j)的幅度Ai和相位Ψi必须相对于参考RF模块5(模块j)按幅度衰减ΔAi和相移ΔΨi调节。
为了在电连接到功率组合器2的输出4的定向耦合器8的前向信号输出10处用检测器9测量单独的模块5的幅度Ak和相位Ψk，使用RF开关7。通过在功率组合器2的输出处测量单独的模块5的幅度Ak和相位Ψk，仅仅需要一个检测器9。在功率组合器2的每个单个输入3处，与具有检测器9的装置1相比，这降低装置1的成本和复杂性，以测量每个单独的模块5的幅度Ak和相位Ψk。
RF信号通过处于开关7的第一状态的RF开关，开关充当处于其它第二状态的任意负载。开关7可以在两个状态中起作用，例如一次作为打开和一次作为50欧姆负载。例如，可以用pin二极管或通过机械装置实现RF开关7。
为了最大化功率组合器2的输出RF功率，即为了在幅度Ak和相位Ψk上对齐所有模块5，具有编号j的参考模块5可以被接通，即它生成信号。该模块j的各自的RF开关7处于通过状态，即打开。所有其它模块5(模块i，1≤i≤N，i≠j)被关断，并且所有各自的RF开关7处于任意负载状态，即关闭。
幅度ADC和相位ΨDC检测器9，也被称为APD(出于简明的原因，该检测器9作为整体由图1中未示出的控制单元包括)，测量来自定向耦合器5的“前向”信号10的幅度Ak和相位Ψk。在这种特殊情况下，它测量具有编号j的参考模块5的幅度Aj和相位Ψj。
例如，在由控制单元包括的计算机和/或EPROM中，存储具有编号j的参考模块5的幅度Aj和相位Ψj的测量值。
为所有其它的模块5重复相同的程序。具有编号i的模块5可被接通，即它生成信号。该模块i的各自的RF开关7处于通过状态，即打开。所有其它模块5被关断，并且所有各自的RF开关7处于任意的负载状态，即关闭。幅度ADC和相位ΨDC检测器9测量来自定向耦合器5(即具有编号i的模块5)的“前向”信号10的幅度Ai和相位Ψi。存储具有编号i的模块5的幅度Ai和相位Ψi的测量值。
在为所有N个单个模块5执行幅度Ak和相位Ψk的测量并且存储所有值之后，为除了参考模块j之外的每个单个模块i计算幅度衰减ΔAi和相移ΔΨi的值。为所有RF放大器模块i(1≤i≤N，i≠j)计算作为模块j的值与模块i的值的差的值。用于参考模块j的幅度衰减ΔAj和相移ΔΨj被设置/计成零。
幅度衰减ΔAi和相移ΔΨi的值作为对低电平输入信号的校正信号而分别被应用到相关的RF模块i中。对于参考模块j，不需要任何校正。模块5在全部接通的装置1的使用中，并且所有RF开关处于打开状态。作为应用到模块5的输入的校正的结果，在功率组合器2的输入3处，来自所有N个模块5的信号的幅度Ak和相位Ψk相等。通过删除、分别最小化在功率组合器2的输入3处的信号的差，最大化功率组合器2的输出功率。最大的输出功率可以由电接受器/负载11使用。
根据本发明的实施例的上述特征可以相互组合和/或可以与从现有技术中已知的实施例组合。例如，可以在时间上以所述次序或以不同次序应用用以最小化功率组合器2中的功率损失的方法的所述步骤。通过为所有模块5测量所有值而不使用参考模块j的值，可以用所有模块5将功率组合器2输入3处的信号校准成任意的预定义的幅度Ak和相位Ψk的值。为了计算幅度衰减ΔAk和相移ΔΨk，使用幅度Ak和相位Ψk的预定义值，并且为具有各自的测量值的每个模块5执行计算。
可以使用不同类型的开关7，例如简单的电子或自动机械开/关式开关。连接接线6，6例如可以以印刷电路板轨迹、金属线和/或同轴电缆的方式来实现。不同的长度以及类似厚度的尺寸可以用于连接线。可以使用一个以上的功率组合器2和/或一个以上的输出4，具有或不具有各自连接的检测器9。例如可以测量输出功率，作为功率组合器2的完整输出功率的一小部分。
根据本发明所述的装置和方法的优点是：在功率组合器输入3处的幅度和相位平衡的过程可以是快速和容易的。使用具有不同属性的传输线的独立的传输线设计是可能的(特别是用长度、导电性和/或横截面不同的传输线)。可以自动地或部分手动地执行该方法。也可以例如在维护期间手动执行整个方法，而没有任何自动的步骤。可以在装置的生产期间、在维护期间类似连接线的组件的变化之后、或者例如在例如对组件老化调节的定期时间段之后执行它。