一种650MHz/150kW固态发射机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发射机，尤其涉及一种650MHz/150kW固态发射机。
【背景技术】
[0002]高频功率系统是加速器驱动的次临界系统强流质子直线加速器的重要组成部分，而发射机作为高频功率系统的关键设备，其性能直接关系到整个加速器的可靠性。目前要达到650MHz/150kW且具备安全、稳定、可靠、长寿命，便于维护特点的发射机一直是个技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，具有安全、稳定、可靠、长寿命，且便于维护特点的650MHz/150kW固态发射机。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种650MHz/150kW固态发射机，包括1个激励功放/监控机柜、八个25kW功放机柜、一个输出功率合成/耦合器、一个配电机柜、一套供电系统和水冷系统，所述激励功放/监控机柜由前置功放切换器、前置功放A、前置功放B、一个1:4分配器、四个2kW功放插件、一个4:1功率合成器、输出耦合器、一个1: 8分配器、监控系统、电源系统和水冷装置组成，射频激励信号由射频输入端口输入，经前置功放切换器后进入前置功放A或前置功放B，再经前置功放切换器后进入1:4分配器，分成四路射频信号分别推动四个2kw功放插件，由四个2kw功放插件输出再经4:1功率合成器，经输出耦合器和1:8分配器，输出八路射频信号分别进入八个25kW功放机柜，最后从输出功率合成/親合器输出。
[0005]作为优选，所述前置功放切换器由输入滤波器、输入耦合器、射频保护开关、输入切换开关、前置功放A/前置功放B、输出切换器、隔离器和耦合器组成，所述输入滤波器、输入耦合器、射频保护开关、输入切换开关、前置功放A/前置功放B、输出切换器、隔离器和耦合器依次串行连接。
[0006]作为优选，所述2kW功放插件由一个1:4功率分配器、四个500W功放模块、四个输出隔离器、一个4:1功率合成器、输出親合器组成，四个500W功放模块输入端分别与1:4功率分配器相连，四个500W功放模块输出端分别与隔离器相连，隔离器输出端与4:1功率合成器输入口相连，4:1功率合成器输出口与输出親合器相连。
[0007]作为优选，所述激励功放/监控机柜内的4:1功率合成器与1:8功率分配器，均采用结型方式同轴线实现，可承受6KW功率。
[0008]作为优选，所述25kW功放机柜由输入耦合器、一个1:2分配器、二个1:8分配器、十六个2KW功放插件、四个7KW 4:1合成器、一个25KW 4:1合成器、输出耦合器、监控单元、电源系统和水冷装置组成，来自激励功放/监控机柜的激励信号经输入端口首先送入输入耦合器，然后经1:2功率分配器分成两路射频信号，再经两个1:8功率分配器分成16路射频信号送入十六个2kw功放插件，十六个功放插件经四个7KW 4:1功率合成器合成四路射频功率信号，再经一个25KW 4:1功率合成器后经输出耦合器后输出。
[0009]作为优选，所述输出功率合成/耦合器由四个50kw 2:1合成器、两个100kw2:l合成器、一个200kw 2:1合成器和一个同轴线定向耦合器组成，所述四个50kw 2:1合成器、两个lOOkw 2:1合成器、一个200kw 2:1合成器和同轴线定向親合器依次级联。
[0010]作为优选，所述配电机柜由一个总输入开关和九个输出开关以及10套电压、电流取样单元和采样显示单元组成。
[0011]作为优选，所述供电系统由一个激励功放/监控机柜供电系统和八个25kW功放机柜供电系统组成，激励功放/监控机柜供电系统由八个45V/56A电源、两个12V/4A电源和一个米样通信电路组成，八个25kW功放机柜供电系统由二十五个45V/56A电源、两个12V/4A电源和一个采样通信电路组成。
[0012]作为优选，所述水冷系统由管道、水阀门、水压传感器、水接头和水冷板组成。外部液冷装置流出的冷却液进入发射机总进水管，再由总进水管上的九根分水管，分流到八个25kff功放机柜和一个激励功放/监控机柜，冷却液吸收热量后，再通过九根合水管在发射机总出水管上汇合，由总出水管流出至外部液冷装置，完成发射机水流的一次循环，九根分水管上分别安装有水压传感器，水压参数送机柜监控系统。
[0013]作为优选，所述监控系统由激励功放/监控机柜监控单元、配电机柜监控单元、八个25Kw功放机柜监控单元组成，负责激励功放/监控机柜、配电机柜、八个25Kw功放机柜和整机的集中监控管理，还具有远程通信模块，监控系统与各监控单元通过CAN总线进行连接通信，所述八个25kW功放机柜分别有各自的监控单元，负责本机柜的主要工作参数和工作状态测量，并上报监控系统，同时接收监控系统的控制。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0015]a)模块化设计，便于规模生产；
[0016]b)插拔设计，便于安装、调试、维护；
[0017]c)冗余设计，提高设备任务可靠性；
[0018]d)电磁兼容设计，降低电磁发射和电磁敏感度；
[0019]e)发射机集中监控管理；
[0020]f)安全性设计，保障人员和设备安全；
[0021]g)结构布局合理，造型美观。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的整机组成框图；
[0023]图2为本发明的25KW功放机柜组成框图；
[0024]图3为本发明的激励功放/监控机柜组成框图；
[0025]图4为本发明的2kw功放插件组成框图；
[0026]图5为本发明的前置功放切换器组成框图。
【具体实施方式】
[0027]下面将对本发明作进一步说明。
[0028]实施例:参见图1、图2、图3、图4和图5，一种650MHz/150kW固态发射机，包括包括一个激励功放/监控机柜、八个25kW功放机柜、一个输出功率合成/耦合器、一个配电机柜、一套供电系统和水冷系统。来自系统的射频激励信号由射频输入端口输入至激励功放/监控机柜，经放大后，激励功放/监控机柜输出八路射频信号，分别输入25kW功放机柜，八路25kW功放机柜输出经合成器输出约180kW射频大功率信号，再经耦合器和WR1500矩形波导输出至负载。
[0029]所述激励功放/监控机柜由前置功放切换器、前置功放A (或前置功放B)、一个1:4分配器、四个2kW功放插件、一个4:1功率合成器、输出耦合器、一个1:8分配器、监控系统、电源系统和水冷装置组成。来自系统的射频激励信号由射频输入端口输入，经前置功放切换器后进入前置功放A (或前置功放B)，再经前置功放切换器后进入1:4分配器，分成4路射频信号分别推动4个2kw功放插件，4个2kw功放插件输出再经4: 1功率合成器，所述4: 1功率合成器，为结型方式，用同轴线实现，可承受6KW功率经输出耦合器和1:8分配器，输出八路射频信号，所述1:8功率分配器，为结型方式，用同轴线实现，可承受6KW功率。监控系统负责本机柜、配电机柜、八个25Kw功放机柜和整机的集中监控管理，以及远程通信。电源系统为功放链路、监控系统提供电源。液冷系统将功率器件的热耗散导出，保持激励功放/监控机柜的工作温度稳定。
[0030]所述25kW功放机柜由输入耦合器、一个1:2分配器、二个1:8分配器、十六个2KW功放插件、四个7KW 4:1合成器、一个25KW 4:1合成器、输出耦合器、监控单元、电源系统和水冷装置组成。来自激励功放/监控机柜的激励信号经输入端口首先送入输入耦合器，然后经1:2功率分配器分成2路射频信号，再经2个1:8功率分配器分成16路射频信号送入16个2kw功放插件；16个功放插件经4个7KW 4:1功率合成器合成4路射频功率信号，再经1个25KW 4:1功率合成器后经输出耦合器后输出。监控单元完成本机柜的控制和主要工作参数和工作状态的测量、显示和上报。电源系统为功放链路、监控单元提供电源。液冷系统将功率器件的热耗散导出，保持25KW功放机柜的工作温度稳定。
[0031]所述输出功率合成/ f禹合器由四个50kw 1:2合成器、两个lOOkw 1:2合成器、一个200kw 1:2合成器和一个同轴线定向耦合器组成。四个50kw 1:2合成器、两个lOOkw 1:2合成器、一个200kw 1:2合成器和同轴线定向耦合器依次级联。
[0032]所述前置功放切换器由输入滤波器、输入耦合器、射频保护开关、输入切换开关、前置功放A (或前置功放B)、输出切换器、隔离器、耦合器和监控单元组成。输入滤波器、输入耦合器、射频保护开关、输入切换开关、前置功