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一种矩形腔式高功率合成器的设计

曾凡剑 何源 孙列鹏 施龙波 高郑 朱正龙 薛纵横 马瑾颖 陈奇 黄贵荣

曾凡剑, 何源, 孙列鹏, 等. 一种矩形腔式高功率合成器的设计[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 113006. doi: 10.11884/HPLPB201931.190176
引用本文: 曾凡剑, 何源, 孙列鹏, 等. 一种矩形腔式高功率合成器的设计[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 113006. doi: 10.11884/HPLPB201931.190176
Zeng Fanjian, He Yuan, Sun Liepeng, et al. Design of a high power rectangular cavity power combiner[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 113006. doi: 10.11884/HPLPB201931.190176
Citation: Zeng Fanjian, He Yuan, Sun Liepeng, et al. Design of a high power rectangular cavity power combiner[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 113006. doi: 10.11884/HPLPB201931.190176

一种矩形腔式高功率合成器的设计

doi: 10.11884/HPLPB201931.190176
基金项目: 

国家自然科学基金项目 91426303

详细信息
    作者简介:

    曾凡剑(1989—),男,博士后,从事高频固态功率源及高精度功率测量的研究; zengfj@impcas.ac.cn

    通讯作者:

    黄贵荣(1969—),男,博士生导师,从事加速器微波技术研究; huangguirong@impcas.ac.cn

  • 中图分类号: TN99

Design of a high power rectangular cavity power combiner

  • 摘要: 研究了一种基于矩形腔式功率合成的射频高功率合成器。该合成器可以实现功放模块与合成器的直接耦合,合成效率高,功率容量大,且功率容量可调,可以很好地满足目前CiADS中对固态发射机功率容量的梯度要求。12合1矩形腔式功率合成器仿真结果表明,合成器各输入端到输出端的幅度传输和相位传输具有很好的一致性,最大偏差分别在0.05 dB和0.5°以内,调节功放模块数量可以调节发射机的功率容量。
  • 图  1  一个传输系统折合到矩形谐振腔前后的等效电路图

    Figure  1.  Equivalent circuit diagram of one transmission system pre-converting and post-converting to the rectangular cavity

    图  2  多个传输系统折合到矩形谐振腔前后的等效电路图

    Figure  2.  Equivalent circuit diagram of transmission systems pre-converting and post-converting to the rectangular cavity

    图  3  所有传输系统折合到矩形谐振腔的等效电路图

    Figure  3.  Equivalent circuit diagram of transmission systems converted to the rectangular cavity

    图  4  输出耦合结构

    Figure  4.  Output coupling structure

    图  5  输出耦合度随探针插入深度的变化曲线

    Figure  5.  Output coupling factor VSWR1 changes curve with the probe insertion depth

    图  6  输入耦合结构

    Figure  6.  Input coupling structure

    图  7  各端口到输出端的信号幅度传输

    Figure  7.  Signal amplitude transmission from each port to the output

    图  8  各端口到输出端的信号相位传输

    Figure  8.  Signal phase transmission from each port to the output

    图  9  输入端间的传输系数

    Figure  9.  Transmission between the input ports

    表  1  不同插入深度d2和弯转半径r2下的输入耦合度VSWR2

    Table  1.   Input coupling VSWR2 at different insertion depths d2 and bending radius r2

    d2/mm r2/mm VSWR2 d2/mm r2/mm VSWR2
    10 10 6.8 14 14 11.8
    12 12 9.3 15 15 13.1
    15 12 10.1 16 16 14.3
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    表  2  11合1、8合1、4合1时的传输系数(单位:dB)

    Table  2.   Transmission coefficients of 11 in 1, 8 in 1, and 4 in 1 combiners (dB)

    combiner S1, 13 S2, 13 S3, 13 S4, 13 S5, 13 S6, 13 S7, 13 S8, 13 S9, 13 S10, 13 S11, 13 S12, 13 S13, 13
    11 in 1 -67.4 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -10.5 -45.0
    8 in 1 -53.5 -9.10 -9.12 -9.11 -9.10 -53.6 -53.8 -9.10 -9.12 -9.11 -9.10 -53.8 -42.1
    4 in 1 -98.5 -66.5 -6.11 -6.11 -65.7 -79.3 -85.0 -66.2 -6.11 -6.11 -67.6 -79.1 -23.8
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-21
  • 修回日期:  2019-07-11
  • 刊出日期:  2019-11-15

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