用于射頻(rf)功率耦合的組件和使用該組件的方法
【技術領域】
[0001]當前發(fā)明涉及一種用于射頻功率耦合的組件以及使用該組件的方法，其包括至少一個盒形功率合成器和/或分配器，帶有用于射頻功率的輸入和輸出的連接器，帶有在盒子內部的導體，該導體將連接器與至少一個中心導體電連接，以及帶有至少一個外部導體。
【背景技術】
[0002]功率分配器被用于從單獨的射頻發(fā)生器分配射頻功率到多個接收器。功率合成器是用于從多個源合成射頻功率以用額外功率饋送單個接收器。接收射頻功率的接收器例如是負載或天線。大多用作功率分配器或功率合成器的裝置也是互逆工作的，即他們能夠被用作分配器并且用作合成器。在下文中，措辭分配器的使用包括合成器的使用，并且反之亦然。在射頻功率處理方面，用于合成器/分配器的設計的主要參數(shù)是熱和擊穿電壓。使用中的要求是射頻功率的傳輸，帶有低插入損耗和回波損耗。進一步的要求是緊湊性，易于組裝并且成本有效，易于制造。
[0003]從現(xiàn)有技術已知有兩種主要類型的功率合成器/分配器，基于印刷電路板(PCB)或同軸基的合成器/分配器。印刷電路板基的合成器/分配器主要用在低功率應用中。在這個背景下的低功率是在連續(xù)波形機制中的幾千瓦到在脈沖模式用途中的約十千瓦的范圍內。印刷電路板基的裝置相當緊湊，但是不與高功率一起使用。同軸基的合成器/分配器對于低功率應用和對于極高功率等級(特別地高達幾百千瓦)是可用的。同軸基的合成器/分配器的缺點是缺少緊湊性，即高體積的相應尺寸。
[0004]從現(xiàn)有技術已知的合成器，例如在US4459568中描述的是空氣條紋耦合器。功率在兩條帶狀線之間的間隙中傳播。該裝置包括印刷電路板，不能實現(xiàn)高壓使用。從US2012029327中已知的功率合成器/分配器允許高功率信號。這種功率合成器/分配器在尺寸上相對大并且不緊湊，以及由于其圓柱形的形狀，它不能用在機架中。在功率合成器/分配器的結構內部有過多的空的空間。在US 5111166中描述了用于多個輸入的電長度均衡系統(tǒng)，除了其它的以外，具有功率合成應用。由于它的印刷電路板基底，它只能夠用于低功率應用中。另外，該系統(tǒng)的處理和制造不容易。該組件包括復雜的結構。

【發(fā)明內容】

[0005]當前發(fā)明的目標是提出一種用于射頻功率耦合的緊湊組件，其易于組裝并且易于低成本制造，以及能夠被用于高功率應用中。當前發(fā)明的另一個目標是提出一種以緊湊的方式使用該組件的方法。
[0006]上述目標的實現(xiàn)是通過根據(jù)權利要求1所述的用于射頻功率耦合的組件，以及根據(jù)權利要求13所述的使用用于射頻(RH功率耦合的組件(特別是之前描述的組件)的方法。當前發(fā)明的有利實施方式在從屬權利要求中給出。主權利要求的特征能夠彼此結合以及與從屬權利要求的特征結合，并且從屬權利要求的特征能夠結合在一起。
[0007]根據(jù)當前發(fā)明的用于射頻(RF)功率耦合的組件包括至少一個盒形功率合成器和/或分配器，帶有用于射頻-功率的輸入和輸出的連接器，帶有在盒子內部的導體，其將連接器與至少一個中心導體電連接，以及帶有至少一個外部導體。根據(jù)當前發(fā)明至少一個外部導體是盒形外殼。
[0008]盒子的形狀能夠實現(xiàn)用于射頻功率耦合的緊湊組件。功率合成器和/或分配器的簡單結構易于組裝和低成本地制造。它能夠被用于高功率應用中。
[0009]盒形外殼能夠是平行六面體，特別是長方體。這能夠實現(xiàn)在機架中的方便存儲以及功率合成器和/或分配器的緊湊組件。通過外部形狀的非緊密配合不需要或失去許多空間。
[0010]該至少一個盒形功率合成器和/或分配器的部件，特別是所有部件，能夠由固體金屬件制成。他們能夠包括銅、鋁和/或帶有銅涂層的鋼，或由其構成。這能夠實現(xiàn)低功率和高功率應用，并且在功率合成器和/或分配器內部沒有很多電的、電阻的和/或頻率損失。
[0011 ]該至少一個盒形功率合成器和/或分配器能夠包括至少一個功率合成或分配部件
(A)以及至少一個阻抗轉換部件(B)。阻抗轉換部件(B)能夠是窄帶或寬帶頻率元件。它能夠是用于減少射頻功率反射的射頻匹配元件，特別地在位于該至少一個盒形功率合成器和/或分配器的一側的多個50歐姆同軸連接器和在另一側的單個50歐姆連接器之間。
[0012]阻抗轉換部件(B)能夠是導電線，其具有外部階梯、錐形或二項式形狀。該形狀取決于應用、所使用的功率和頻率，以及能夠被優(yōu)化以減少功率損失和產生的熱量。
[0013]該至少一個盒形功率合成器和/或分配器能夠包括至少一個同軸的、和/或至少一個矩形波導的、和/或至少一個圓形波導的連接器。該連接器取決于特殊的應用、頻率和功率，以及取決于相應功率合成器和/或分配器的所連接裝置的種類。對應的連接線能夠被用于連接其他裝置。
[0014]該至少一個盒形功率合成器和/或分配器能夠大體上具有19英寸機架的尺寸，特別是帶有482.6毫米寬的模塊前面板。由于19英寸機架是在電子應用中以及用于裝置的最普遍使用的機架，這使得簡易使用成為可能。它能夠實現(xiàn)與其他標準組件一起結合的非常緊湊的機架。
[0015]該至少一個盒形功率合成器和/或分配器能夠包括至少一個流體(特別是水)冷卻裝置。冷卻在高功率應用中能夠是必要的，以從功率合成器中去除廢熱。水冷卻元件能夠被布置在中心導體的內部。它能夠在具有盒形外殼形式的外部導體的與輸入/輸出射頻連接器被布置到的側相同的側上具有入口。那阻止了水冷卻系統(tǒng)滲透到功率合成器和/或分配器的內部空間，以及擾亂功率合成器和/或分配器的射頻特性。它增加了與功率合成器和/或分配器一起使用的最大可能的操作射頻功率。
[0016]該至少一個中心導體能夠呈平板的形式，特別地布置成平行于該至少一個盒形功率合成器和/或分配器的接地平面。這能夠實現(xiàn)非常緊湊的組件和小尺寸功率合成器和/或分配器成為可能。
[0017]在盒子內部的導體能夠呈桿狀形式，特別是帶有圓形和/或矩形橫截面的固體彎桿，其將連接器與至少一個中心導體電連接。使用這種組件，從用于射頻-功率的多個連接器到中心導體的帶有低電阻損失和高頻率傳輸?shù)牧己玫碾妭鲗强赡艿?。低損失導致很少量廢熱要去除。這能夠實現(xiàn)在沒有冷卻系統(tǒng)或只有小型冷卻系統(tǒng)下的工作。
[0018]根據(jù)使用用于射頻(RF)功率耦合的組件(特別地使用之前描述的組件)的當前發(fā)明的方法，包括盒形功率合成器和/或分配器的疊堆，特別是在19英寸機架中彼此相鄰和/或在彼此之上。
[0019]與根據(jù)當前發(fā)明使用用于射頻(RF)功率耦合的組件的所描述方法相關的優(yōu)點類似于之前的與用于射頻(RF)功率耦合的組件相關的所描述優(yōu)點，并且反之亦然。特別地，功率合成器和/或分配器的緊湊組裝具有與之前描述類似的相同優(yōu)點，例如，與從現(xiàn)有技術中已知的功率合成器/分配器相比更少空間消耗。
【附圖說明】
[0020]當前發(fā)明將在下面參考在附圖中顯示的圖示實施方式被進一步說明，其中:
圖1圖示了在根據(jù)當前發(fā)明的組件的角視圖中的功率合成器/分配器，具有對功率合成器/分配器的內部部件的窺視圖，以及
圖2圖示了沿圖1的功率合成器/分配器的縱向軸線的橫截面?zhèn)纫晥D，該合成器/分配器帶有功率合成或分配部件A和阻抗轉換部件B，以及
圖3圖示了從上面沿圖1的功率合成器/分配器的縱向軸線的橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0021]在圖1中顯示了在角視圖中的根據(jù)當前發(fā)明的組件的功率合成器/分配器。通過省略外部外殼5的某個部件，能夠實現(xiàn)對功率合成器/分配器的內部部件的窺視。功率合成器/分配器具有矩形盒子的形狀，帶有在盒形外殼5的一側上的用于射頻-功率的多個連接