专利名称：用于模拟/数字电视发射机的多路微波功率合成器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种功率合成器，尤其涉及到一种用于模拟/数字电视发射机 的多路微波功率合成器。
背景技术：
电视发射机的全固态技术赖以发展的基础是VHF和UHF固态器件制造技 术的不断进度。为提高效率，全固态功率放大器采用甲乙类线性放大方式，但 单管的输出能力有限，要提高发射机的功率等级，只能采用多管并联运行的方 法，但多管并联需经多级功率合成，才能形成具有一定功率等级的功率放大器。 这种将多个器件的输出功率叠加起来的技术，就是功率合成技术。使用功率合 成技术可以提高输出设备的可靠性，降级设备的故障率，减少维护量，保证了 播出。
射频功率合成的方式主要有高频变压器功率合成、90度移相3dB功率合成、 同相二等分功率合成及同相多路合成、180度反相3dB功率合成等。功率合成技 术有多种实现形式，在低功率情况下多使用微带线，高功率一般用同轴线、带 状线。使用微带线可以获得较小的体积，但是由于受到材料及加工工艺的限制， 合成器的稳定性存在一定的问题；使用同轴线能够允许大功率，但是需要牺牲 很多空间；而带状线就处于两者之间，能够在体积和功率容量之间取得一个平 衡。
中国专利局2005年3月30日公开了申请号为200410067515.乂、名称为"带 状线多路射频功率合成器"的专利文件，该技术包括如下方案在金属基板的 侧面间隔设置一组输入连接器、金属基板的正面设有与相应的输入连接器的组 数相同并与之连接的一组带状线，金属基板的背面设有印制板，印制板设有与 输入连接器组数相同的一组微带，该微带的一端与相应的带状线连接，另一端
在印制板汇合于一点，金属基板上连接有散热器。该技术方案率先采用带状线 和微带线组合，在功率合成中具有较好的一致性，而且便于加工，可以应用于
中小型功率合成；但由于采用印制板电路和微带线结构，在应用过程中受到了 本身功率的限制，不能有效满足大功率合成的需要，极易导致合成电路损坏。 发明内容
针对上述技术的缺陷，本发明旨在提供一种适配大功率合成、应用更灵活、 安全、操作更简便的多路微波功率合成器。
本发明主要是通过如下技术方案实现的 一种多路微波功率合成器，包括 底板、中间板和上盖板，其特征在于所述底板、中间板和上盖板均为整块金 属基板；所述上盖板的正面间隔设有一组输入连接器和一个输出连接器，输入 连接器位于以输出连接器为圆心的圆周上；所述上盖板的背面设有多个铣槽， 各个输入连接器通过嵌入在铣槽内的功率合成内导体传输线与输出连接器连 接，铣槽及功率合成内导体传输线的组数与输入连接器的组数相同；所述底板 的正面设有多个铣槽，铣槽内嵌入平衡内导体传输线；所述平衡内导体传输线 的一端在相应的输入连接器处与功率合成内导体传输线连接，另一端在底板上 汇合于一点，各个平衡内导体传输线上的中间点还设有平衡电阻，其平衡部分 电路位于底板上；所述中间板的正反两面还设有多个铣槽，正面的铣槽与上盖 板背面的铣槽相对称，并一起构成功率合成内导体传输线的空腔部分；中间板 背面的铣槽与底板正面的铣槽相对称，并一起构成平衡内导体传输线的空腔部 分；所述底板与散热器一体设计。
所述功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线材料材质相同，为带状线 或圆状线等形材中的任何一种。
所述底板、中间板和上盖板上的铣槽的轮廓、形状与内导体传输线相匹配。
所述功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线的空腔部分内的介质为空
气或其它高频介质材料中的任何一种。
与以往技术相比，本发明具有以下优越性
1、 本发明率先在功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线使用同一种传 输线的实现形式，可以有效避免在合成过程中的功率损耗。
2、 本发明中输出连接器位于内导体传输线的公共点即圆心，各个输入连接 器位于以公共点为圆心的等半径圆周上，实现形式简单，各支路之间易于实现 幅度和相位平衡，容易实现各路之间的匹配和隔离度。
3、 本发明中的所有输入、输出连接器位于同一个平面，便于外围设备的连接。
4、 本发明中功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线的空腔部分采用 空气或其它低介质损耗的高频介质材料，因此具备良好的插入损耗，易于实现 大功率应用；
5、 本发明中各个平衡内导体传输线上的中间点还设有平衡电阻，其平衡 部分电路位于底板上；当功率合成内导体传输线出现不平衡问题时，大功率信 号进入到平衡电路，由于采用了大功率设计，电路击穿和过热损坏，同时多余 的热量由平衡电路吸收，保证电路有效。
6、 本发明中的平衡部分电路位于金属底板上，且金属底板与散热器-体 设计，散热效果好。
图1是图解说明依据本专利的数字电视发射机用的三合一功率合成器外观 示意图2是图解说明依据本专利的数字电视发射机用的三合一功率合成器内部结 构图3是图解说明依据本专利的数字电视发射机用的三合一功率合成器功率合 成带状线图4是图解说明依据本专利的数字电视发射机用的三合一功率合成器平衡带 状线图5是图解说明三合一功率合成器的原理图； 图6是图解说明四合一功率合成器功率合成带状线图； 图7是图解说明四合一功率合成器平衡带状线图。 图8是图解说明四合一功率合成器的原理其中l一散热底板，2—中间盖板，3—输入连接器，4—输出连接器，5—上 盖板，6—功率合成带状线，7—平衡带状线，8—平衡电阻，9一绝缘垫子。
具体实施方式
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为更好说明本发明的创新点，现以带状线作为内导体传输线的实施例，并 结合附图进一步说明本发明的技术原理及结构特征。
实施例一
如图l 、图2、图3、图4所示， 一种多路微波功率合成器，包括底板l， 中间盖板2，输入连接器3，输出连接器4，上盖板5，功率合成带状线6，平衡 带状线7，平衡电阻8，绝缘垫子9。所需合成的信号从输入连接器3输入，经 过功率合成带状线6的各支路之后汇聚到连接器4输出，器件所产生的热量主 要通过散热底板1挥发，上盖板5可以有效屏蔽功率合成带状线6与外界的电 磁关系。平衡带状线7和平衡电阻8主要是用来优化电路的各项参数，包括工 作带宽、输入输出匹配、隔离度、幅度平衡、相位平衡等。
图3图解说明了本专利三合一功率合成器的功率合成面图。基板上需铣出 安放功率合成带状线6内导体的槽，该槽构成带状线结构的空腔部分，以空气 作为介质，以减小合成器的插入损耗，槽的分支数量根据所需的输入组数确定。
槽的尺寸取决于合成器的功率容量及带状线的特性阻抗和工作波长。槽需以输 出公共点为圆心，使各输入端口均匀分布在以公共点为圆心的等半径圆周上，
这个圆周的半径一般是四分之一工作波长。功率合成带状线6的内导体尺寸需 综合考虑功率容量、特性阻抗、工作波长来确定。 一般情况下，功率合成带状 线内导体的宽度要大于平衡带状线内导体的宽度，槽的宽度和深度也是如此。 连接器3和连接器4的大小根据所需功率容量确定， 一般情况下连接器3的尺 寸要小于连接器4的尺寸。带状线由上盖板5进行屏蔽。
图4图解说明了本专利功率合成器的平衡带状线图。该图说明的是功率合 成器的平衡电路部分。与图3中所示相似，散热器背面也需要铣槽，以放置平 衡带状线7的内导体。槽和带状线内导体的尺寸都需要综合考虑功率容量、特 性阻抗、工作波长来确定。不同于图3，理论上讲，这个面上的槽和带状线内导 体的长需二分之一工作波长，而由于功率合成带状线3和平衡带状线6之间的 连接器是以平衡带状线的特性阻抗设计的，所以该连接器的长度需计算在平衡 电路部分，这个面上的槽和带状线内导体的长度要减去连接器的长度。为形成 圆周分布形式，根据原理，需要将平衡带状线7的各支路进行弯折。所形成的 圆周分布同样是根据功率合成面上的输出连接器中心为圆心的。这个面上还需 要留出用于安装平衡电阻8的小槽，槽位于平衡带状线长度与上下两层连接器 长度总和的中间。
实施例二
如图6，图7所示，是一个四路合成器，与实施例(一) 一样，合成电路和 平衡电路都使用带状线，可以满足在縮小体积的同时获得较大的功率容量。图6 表示的是合成带状线组，线宽需根据当前合成的路数所决定的特性阻抗来计算， 每支路线长是四分之一工作波长。图7表示的是平衡带状线组，四路二分之-工作波长的带状线弯折后通过一个公共点形成共电位，在四分之一线长处同样
需要接50欧姆的平衡电阻，平衡带状线与合成带状线之间的连接与实施例(一) 的方法一致。
因为所有的带状线支路都是以等半径的圆周分布的，在允许的合成路数情
况下，所需的铝板、散热器尺寸可以基本保持不变。
应该理解到的是上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，
任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求1、一种多路微波功率合成器，包括底板、中间板和上盖板，其特征在于所述底板、中间板和上盖板均为整块金属基板；所述上盖板的正面间隔设有一组输入连接器和一个输出连接器，输入连接器位于以输出连接器为圆心的圆周上；所述上盖板的背面设有多个铣槽，各个输入连接器通过嵌入在铣槽内的功率合成内导体传输线与输出连接器连接，铣槽及功率合成内导体传输线的组数与输入连接器的组数相同；所述底板的正面设有多个铣槽，铣槽内嵌入平衡内导体传输线；所述平衡内导体传输线的一端在相应的输入连接器处与功率合成内导体传输线连接，另一端在底板上汇合于一点，各个平衡内导体传输线上的中间点还设有平衡电阻，其平衡部分电路位于底板上；所述中间板的正反两面还设有多个铣槽，正面的铣槽与上盖板背面的铣槽相对称，并一起构成功率合成内导体传输线的空腔部分；中间板背面的铣槽与底板正面的铣槽相对称，并一起构成平衡内导体传输线的空腔部分；所述底板与散热器一体设计。
2、 基于权利要求1所述的一种多路微波功率合成器，其特征还包括所述 功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线材料材质相同，为适合高频及微波 传输的导体，其形状是带状线或圆状线。
3、 基于权利要求1所述的一种多路微波功率合成器，其特征还包括所述 底板、中间板和上盖板上的铣槽的轮廓、形状与内导体传输线相匹配。
4、 基于权利要求1所述的一种多路微波功率合成器，其特征还包括所述 功率合成内导体传输线和平衡内导体传输线的空腔部分内的介质为空气或其它 高频介质材料。
专利摘要一种用于模拟/数字电视发射机的多路微波功率合成器，包括底板、中间板和上盖板，底板、中间板和上盖板均为整块金属基板；所述上盖板的正面间隔设有一组输入连接器和一个输出连接器，输入连接器位于以输出连接器为圆心的等半径圆周上；上盖板的背面、中间板的两面和底板的正面均有铣槽，并组合构成内导体传输线的空腔部分，底板与散热器一体设计。与以往技术相比，具有易于加工、合成性能好、具有良好的散热效果的优势，尤其适用于大功率合成。
文档编号H04N5/38GK201069878SQ20072010732
公开日2008年6月4日 申请日期2007年3月19日 优先权日2007年3月19日
发明者方昭敏, 潘国平, 佳 许 申请人:诶比控股集团杭州南广科技有限公司