一种调频5kW分体式功率合成器的制作方法

本实用新型涉及一种功率合成器，尤其是一种适用于调频波段数字音频广播发射机的调频5kW分体式功率合成器。

背景技术：

功率合成器是调频波段数字音频广播发射机的核心组成部分，在现有大功率发射机的功率合成中得到了广泛的应用。现有技术的大功率发射机一般通过功率分配器将前级功率放大器的功率输出分配成多路，分别驱动多个末级功率放大器，然后再将多个末级功率放大器的输出功率通过功率合成器合成，得到所需要的大输出功率。功率合成器有多种实现形式，但在大功率的工况下，由于受工作频率及部件结构尺寸的限制，很多合成方式实际上难以采用。公开日为2010年4月21日、公开号为CN201440450U的专利文件公开了一种高频大功率合成器，公开了一种高频大功率合成器，包括多个输入接口及一个输出接口，所述的高频大功率合成器的壳体为导体组成的盒式结构，盒体内设有多路电气长度相当于四分之一工作波长的带状导体，该带状导体的一端相互连接并连通输出接口的内导体，另一端分别与一输入接口及通过一电气长度相当于四分之一工作波长的A同轴线连接大功率负载及一电气长度相当于四分之一工作波长的B同轴线，所有B同轴线的另一端相互连接。但该合成器采用带状线作为合成单元，比较适合于电视米波高段或分米波段使用，在调频波段使用时，存在以下问题，一是直条状的带状线在调频波段其电气长度较长，因此合成器的长度很长；二是如果采用S形折弯的带状线，则需要整块铜板线切割加工，生产成本很高；三是带状线的边缘效应比较明显，在大功率空气介质的情况下容易引起电击穿，为了避免这种情况的出现，通常只能增加合成器的体积。四是该合成器将散热器置于整个合成器下方，使得合成器的厚度较大，不利于合成器在整机机箱内的布置。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有合成器存在的上述技术问题，提供一种加工方便、成本低且容易布置的调频5kW分体式功率合成器。

本实用新型为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为：一种调频5kW分体式功率合成器，包括扁平结构的合成盒及与合成盒通过电缆连接的负载盒，所述合成盒的盒体上设有三个输入接口及一个输出接口，合成盒的盒体内并列设有三根电气长度为四分之一工作波长的悬置导体，悬置导体的横截面呈圆形，三根悬置导体的一端相互连接并与输出接口的内导体连通，三根悬置导体另一端分别与三个输入接口的内导体连接，合成盒的盒体上还设有与输入接口并联的三个连接接口；所述的负载盒为扁平状结构，负载盒的盒体内设有三个负载电阻，每个负载电阻均通过电气长度为四分之一工作波长的连接电缆与一输入接口连通，每个负载电阻上还连接有一根电气长度为四分之一工作波长的平衡电缆，平衡电缆的另一端相互连接。本实用新型的合成器采用分开独立设置的合成盒与负载盒，分开设置的合成盒与负载盒均为扁平结构，有利于将其贴装在机柜的侧壁上，从而减少一体结构的合成器对机柜整体布局结构的影响，另外可以避免负载盒可以产生的热量对合成盒的影响，有利于整机散热设计。本实用新型悬置导体的横截面呈圆形，改变了现有技术中合成器普遍采用的带状线或微带线结构，这样悬置导体可以采用管材、线材或棒材等加工，不但使悬置导体的结合强度得到加强，而且加工方便，同时大大减少了悬置导体的边缘效应，因此可以缩小合成器的体积，有利于合成器的扁平化。本实用新型的合成器整体上采用威尔金森同相合成网络，悬置导体、连接电缆及平衡电缆的电气长度均采用为四分之一工作波长，满足同相合成网络的要求。合成盒及负载盒的盒体结构作为整个同相环形回路合成器的外导体，将同相环形回路合成器的阻抗变换部分的内导体以悬置导体的形式设置在合成盒内；回路上的负载电阻及平衡电缆设置在负载盒内，安装时负载盒可以紧贴机柜侧板并利用机柜侧板进行散热，也可以为负载盒配置扁平结构的散热器，合成盒与负载盒之间利用连接电缆连接，主要可以使合成盒与负载盒在机柜的布置更加灵活。

作为优选，悬置导体的主体段呈折线状设置，包括直线段及与直线段连接的折返段，所述的直线段相互平行且等间距设置，所述的折返段呈圆弧形。悬置导体的主体段呈折线状设置，可以有效缩短合成器的长度，同时由于本实用新型采用横截面为圆形的悬置导体，因此通过简单的折弯就可以将其加工成S形的折线状，与带状线相比，加工非常容易，成本很低。

作为优选，悬置导体设置在合成盒深度方向的中心面上，相邻直线段的间距大于等于合成盒的深度，悬置导体与盒体之间设有绝缘支撑条。相邻直线段的间距大于等于合成盒的深度，可以减小由于直线段的间距过小而对合成器技术指标产生的不利影响。这里的合成盒深度，是指合成盒在厚度方向的内部空间部分，合成盒深度方向的中心面位于合成盒深度的一半处；而合成盒的厚度，是指合成盒包括底板与盖板厚度的整体尺寸。

作为优选，靠近输出接口的左右两根悬置导体上设有匹配微调机构，所述匹配微调机构为设置在悬置导体上的滑块，滑块上设有锁定机构。考虑到三路结构的合成器左右两侧的两根悬置导体与位于中间的一根悬置导体其结构上无法做到一样，因此在靠近输出接口的左右两根悬置导体上设置匹配微调机构，通过调节匹配微调机构可以弥补结构上的差异，使合成器在使用频率附近达到更好的技术指标。

作为优选，悬置导体的电气长度为685至870毫米，悬置导体的特性阻抗为85-90欧姆；连接电缆和平衡电缆均为聚四氟乙烯电缆，连接电缆和平衡电缆的特性阻抗均为50欧姆，平衡电缆远离负载电阻的一端通过三通接插件相互连接。电气长度685至870毫米对应于调频88-108MHz的四分之一波长，三路合成时悬置导体的理论阻抗为86.6欧姆，实际使用时通常会产生一定的偏离，可在85-90欧姆之间选取。聚四氟乙烯电缆为耐高温电缆，可以满足合成器的大功率传输要求及负载电阻可能出现的高温对电缆耐温的要求。

作为优选，负载电阻的阻抗为50欧姆，由两只800瓦100欧姆的贴片式高频大功率电阻并联构成，所述的负载电阻设置在负载盒的中部，所述的连接电缆与平衡电缆分设在负载电阻的两侧。本实用新型单路负载电阻的额定功率为1600瓦，可以满足末级功率放大器输出异常时对合成器负载电阻的功率承受要求。

作为优选，合成盒与负载盒均由铝质的盖板、侧围板及底板螺接构成，合成盒内还设有用于分隔相邻悬置导体的隔板；负载盒的底板为铝型材散热器，负载电阻固定在铝型材散热器上，合成盒与负载盒的整体厚度均小于等于60毫米。本实用新型仅在负载盒的底部设置散热器，由于负载盒内仅有电缆及贴片式高频大功率电阻，因此其占用的厚度方向空间相对较少，加上铝型材散热器的厚度，负载盒的整体厚度也相对较小，可以使负载盒整体结构扁平化。

作为优选，悬置导体为横截面呈圆形的铜管或铜棒弯折构成，三根悬置导体与输出接口的连接端均与一导电柱焊接，三根悬置导体通过导电柱与输出接口连接，所述的输出接口为φ40同轴接口，所述的输入接口与连接接口均为L29插座。

本实用新型的有益效果是：1、采用扁平盒式结构，在机柜内贴装方便，有利于整机布局；2、采用圆截面的悬置导体，功率大、加工方便且成本低；3、合成盒与负载盒分体设置，盒体厚度小，安装布局灵活；4、具有匹配微调机构，调试方便，容易实现较高的技术指标。

附图说明

图1是本实用新型的一种电原理图。

图2本实用新型合成盒的一种结构示意图；

图3本实用新型合成盒的一种内部结构示意图；

图4是本实用新型负载盒的一种内部结构示意图；

图5是本实用新型合成盒与负载盒连接状态的一种结构示意图；

图6是图5的左视图。

图中：1.合成盒，2.输入接口，3.输出接口，4.悬置导体，5.连接接口，6.负载盒，7.负载电阻，8.连接电缆，9.平衡电缆，10.直线段，11.折返段，12.绝缘支撑条，13.滑块， 14. 三通接插件，15.盖板，16.侧围板，17.底板，18.隔板，19.铝型材散热器，20.导电柱，21.连接片。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

在如图1图5所示的实施例1中，一种调频5kW分体式功率合成器，包括扁平结构的合成盒及与合成盒通过电缆连接的负载盒，合成盒与负载盒均由铝质的盖板15、侧围板16及底板17螺接构成（见图6），底板上设有安装孔。所述合成盒1的盒体上设有三个输入接口2及一个输出接口3，三个输入接口为特性阻抗50欧姆的L29插座，输出接口为φ40同轴接口，三个输入接口及一个输出接口均设置在合成盒的盖板上。合成盒的盒体内并列设有三根电气长度为685至870毫米、特性阻抗为85-90欧姆的悬置导体4（见图3）（本实施例悬置导体的电气长度为750毫米、特性阻抗为86欧姆），悬置导体的横截面呈圆形，悬置导体的主体段呈S形折线状设置，由铜管通过弯折构成，包括直线段10及与直线段连接的折返段11，所述的直线段相互平行且等间距设置，所述的折返段呈圆弧形；悬置导体设置在合成盒深度方向的中心面上，相邻直线段的间距等于合成盒的深度，本实施例合成盒的深度为50毫米，悬置导体的直径为12毫米。悬置导体与盒体之间设有绝缘支撑条12，所述绝缘支撑条由上下两根夹持条构成，夹持条将悬置导体固定在合成盒深度方向的中心面上。三根悬置导体的一端与导电柱20焊接，并通过导电柱与输出接口的内导体连通，靠近导电柱（即靠近输出接口）的左右两根悬置导体上设有匹配微调机构，所述匹配微调机构为设置在悬置导体上的滑块13，滑块上设有锁定机构。三根悬置导体另一端分别与三个输入接口的内导体连接，合成盒内还设有用于分隔相邻悬置导体的隔板18；合成盒的盒体上还设有与输入接口并联的三个连接接口5（见图2），连接接口为特性阻抗50欧姆的L29插座，设置在紧靠输入接口的侧围板上，连接接口与输入接口之间通过连接片21连接。所述的负载盒6为扁平状结构，由铝质的盖板、侧围板及底板螺接构成，负载盒的盒体内设有三个负载电阻7（见图4），每个负载电阻均通过电气长度为四分之一工作波长的连接电缆8与一输入接口连通，连接电缆的一端与负载电阻连接，另一端穿出负载盒的侧围板并设有可与连接接口插接的同轴插头。每个负载电阻上还连接有一根电气长度为四分之一工作波长的平衡电缆9，平衡电缆的另一端通过三通接插件14相互连接，连接电缆和平衡电缆均为聚四氟乙烯电缆，连接电缆和平衡电缆的特性阻抗均为50欧姆。负载电阻的阻抗为50欧姆，由两只800瓦100欧姆的贴片式高频大功率电阻并联构成，所述的负载电阻设置在负载盒的中部，所述的连接电缆与平衡电缆分设在负载电阻的两侧。负载盒的底板为铝型材散热器19，负载电阻固定在铝型材散热器上，合成盒与负载盒的整体厚度均为60毫米。

实施例2

实施例2采用的悬置导体由横截面呈圆形的铜棒折弯构成，其余和实施例1相同。

本实用新型的调频5kW分体式功率合成器具有以下优点：1、采用扁平盒式结构，在机柜内贴装方便，有利于整机布局；2、采用圆截面的悬置导体，功率大、加工方便且成本低；3、合成盒与负载盒分体设置，盒体厚度小，安装布局灵活；4、具有匹配微调机构，调试方便，容易实现较高的技术指标。

除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。