申请/专利权人：通快许廷格两合公司

申请日：2016-06-30

公开（公告）日：2021-01-12

公开（公告）号：CN107735901B

主分类号：H01P5/18(20060101)

分类号：H01P5/18(20060101)

优先权：["20150630 DE 102015212233.6"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.12#授权;2018.06.26#实质审查的生效;2018.02.23#公开

摘要：本发明涉及一种具有冷却体40的功率合成器10。所述功率合成器10具有至少一个第一电导体14以及第二电导体16。所述第一电导体14和所述第二电导体16在总体上尽量等距地与所述冷却体40间隔开。为此，所述第一电导体14以及所述第二电导体16交替地靠近或远离所述冷却体40布置。替代地或附加地，所述冷却体40可以布置在所述第一电导体14与所述第二电导体16之间。替代地或附加地，所述第一电导体14和所述第二电导体16尽量分成平行的导体段14a、14b、16a、16b，其中，所述导体段14a、14b、16a、16b与所述冷却体40如此间隔开，使得所述第一电导体14以及所述第二电导体16在总体上尽量与所述冷却体40等距地间隔开。

主权项：1.一种功率合成器10，其用于将频率大于1MHz的高频信号耦合和或分配成大于100W的输出功率，其中，所述功率合成器10具有以下：a用于第一高频信号的第一输入端12a；b用于第二高频信号的第二输入端32；c输出端30；d平衡连接12b；e所述第一输入端12a与所述输出端30之间的第一电导体14，其中，所述第一电导体14绝大部分地以平面式表面电极的形式构造；f所述第二输入端32与所述平衡连接12b之间的第二电导体16，其中，所述第二电导体16绝大部分地以平面式表面电极的形式构造，其中，所述第二电导体16电容性地和电感性地与所述第一电导体14耦合；g冷却体40，其中，所述第一电导体14的总表面的70％以上与所述冷却体40的距离等于所述第二电导体16的总表面与所述冷却体的距离，其中，所述冷却体40与接地42连接，其中，所述第一电导体和所述第二电导体14，16关于所述冷却体40如此对称布置，使得寄生电容对称地分布到两个所述电导体14，16上。

全文数据：具有对称布置的冷却体的功率合成器以及功率合成器装置技术领域[0001]本发明涉及一种用于将频率大于IMHz的高频信号耦合和或分配分离）成大于100W的输出功率的功率合成器。此外，本发明还涉及一种具有这种功率合成器的功率合成器装置。背景技术[0002]已知使用具有电导体的功率合成器来聚合多个高频信号源和或分配分离一个高频信号。[0003]由EP1699107Al已知一种功率合成器，该功率合成器具有与第一电导体间隔开的第二电导体。第一电导体与第二电导体电容性且电感性地耦合。根据EP1699107A1，为了提高两个导体之间的电感性耦合，第一电导体和第二电导体都可以具有多个绕组。[0004]其他功率合成器例如从以下文献中已知:US8044749B1，DE10342611A1，US20140085019Al〇[0005]必须将功率合成器充分冷却。在此，可以通过冷却体来实现有效的冷却。冷却体应该靠近电导体布置，以便能够实现良好的散热。[0006]然而，由于电导体靠近冷却体，所以在冷却体与电导体之间产生寄生电容：电导体越靠近冷却体，虽然冷却越有效，但寄生电容也越大。寄生电容导致功率合成器的特性以不利的方法和方式改变。发明内容[0007]因此，本发明的任务在于，提供一种功率合成器以及一种功率合成器装置，所述功率合成器以及功率合成器装置既通过冷却体而具有有效冷却，也具有冷却体对功率合成器的功率特性的最小不利的电影响[0008]根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的功率合成器以及具有权利要求10的特征的功率合成器装置来解决。从属权利要求说明符合目的的扩展方案。[0009]因此，根据本发明的任务通过用于将频率大于IMHz的高频信号耦合和或分配成大于100W的输出功率的功率合成器来解决，其中，该功率合成器具有：[0010]a用于第一高频信号的第一输入端；[0011]b用于第二高频信号的第二输入端；[0012]c输出端；[0013]d平衡连接Ausgleichsanschluss;[0014]e第一输入端与输出端之间的第一电导体，其中，第一电导体绝大部分地以平面式表面电极1的匝数。[0026]第一电导体和第二电导体的匝数优选是n2、尤其n=3、进一步优选是n3。[0027]第一电导体的和或第二电导体的内部绕组可以具有不平行于外部绕组延伸的路段，以便在内部绕组与外部绕组之间产生相位平衡。[0028]如果第一电导体的总表面的60%以上叠合地、尤其共面地与第二电导体的总表面相对，则进一步改善功率合成器的电容性和电感性的耦合并且使装置更加对称地构造。[0029]第一电导体的总表面的优选70%以上、尤其80%以上、特别优选90%以上与第二电导体的总表面叠合地、尤其共面地相对置。[0030]参考阻抗可以降低到小于50Ω的值。则第一电导体和第二电导体的电感降低，因此，可以在较小的面上实现安装。[0031]优选地，在频率大于IMHz的情况下，第一输入端和第二输入端处的参考阻抗是25Ω0[0032]进一步优选地，在频率大于3MHz、IOMHz、40MHz、IOOMHz或200MHz的情况下，第一输入端和第二输入端处的参考阻抗分别小于50Ω、尤其分别小于25Ω。[0033]在本发明的一种优选实施方式中，第一电导体可以具有第一第一导体段以及第二第一导体段，第二电导体可以具有第一第二导体段以及第二第二导体段，其中，第二第二导体段的70%以上共面地且叠合地相对于第一第一导体段移位地延伸，第二第一导体段的70%以上共面地且叠合地相对于第一第二导体段移位地延伸。[0034]因此，第二第二导体段优选至少部分地在第一第一导体段下面延伸，第二第一导体段优选至少部分地在第一第二导体段下面延伸。[0035]第二第二导体段的优选80%以上、尤其90%以上共面地且叠合地相对于第一第一导体段移位地延伸，第二第一导体段的优选80%以上、尤其90%以上共面地且叠合地相对于第一第二导体段移位地延伸。[0036]进一步优选地，第一第一导体段的70%以上、尤其80%以上、特别优选90%以上平行于第一第二导体段延伸，第二第二导体段的优选70%以上、尤其80%以上、特别优选90%以上平行于第二第一导体段延伸。[0037]冷却体可以布置在第一第二导体段与第二第一导体段之间。由此实现功率合成器的特别对称的构造。[0038]功率合成器可以在第一与第二电导体之间具有气隙。然而优选地，功率合成器在第一电导体的平面式表面电极与第二电导体的平面式表面电极之间具有电介质、尤其电绝缘衬底。由此，可以特别紧凑地并且成本有利地制造功率合成器。此外，电介质、尤其电绝缘衬底避免电导体之间的火花放电Uberschlag。[0039]第一电导体的平面式表面电极和第二电导体的平面式表面电极可以直接布置在电介质上、尤其电绝缘衬底上。[0040]第一电导体的平面式表面电极可以至少部分地、尤其完全地布置在功率合成器的第一电介质上、尤其电绝缘衬底上，第二电导体的平面式表面电极可以至少部分地、尤其完全地布置在功率合成器的第二电介质上、尤其电绝缘衬底上。[0041]在这种实施方式的其他构型中，第一表面电极的第一第一导体段可以布置在第一电介质的、尤其绝缘衬底的第一主侧上，第一表面电极的第二第一导体段可以布置在第二电介质的、尤其绝缘衬底的第一主侧上，其中，第二表面电极的第一第二导体段可以布置在第一电介质的、尤其电绝缘衬底的第二主侧上，第二表面电极的第二第二导体段可以布置在第二电介质的、尤其绝缘衬底的第二主侧上。[0042]替代地或附加地，第一平面式表面电极以及第二平面式表面电极可以具有以下一些部分段:所述部分段交替地在电介质的、尤其电绝缘衬底的第一平面主侧上以及在电介质的、尤其电绝缘衬底的与第一平面主侧相对置的第二平面主侧上延伸。前面提到的第一主侧和前面提到的第二主侧优选是唯一的电介质的、尤其电绝缘衬底的主侧。[0043]功率合成器可以具有多层电路板，其中，该多层电路板具有第一电导体的平面式表面电极以及第二电导体的平面式表面电极。[0044]多层电路板的至少一个电介质、尤其电绝缘衬底可以具有由环氧树脂织物构成的电路板材料。多层电路板的另一层可以具有聚四氟乙烯的或含聚酰亚胺的印制导线载体材料。由此，在同时降低制造成本的情况下显著提高抗电击穿强度。[0045]多层电路板优选可以在多层电路板的主平面中具有横向放大（seitenmaPe，其中，第一导体的和第二导体的表面电极延伸小于λ1〇〇、尤其小于λ200,其中，λ涉及第一输入端和第二输入端处的大于IMHz、尤其大于3MHz、IOMHz、40MHz、IOOMHz或200MHz的频率。[0046]功率合成器可以构型成90°混合器。[0047]如果将90°混合器用于耦合高频信号源，则当输入端的信号以90°相移时，将两个输入端的信号合并耦合到输出端。[0048]如果将90°混合器用于分配分离）高频信号源，则将施加到一个输入端的信号均匀地分配到两个输出端，其中，两个经分配的信号以90°相移。[0049]第一和第二电导体可以分别具有相同的电感Lk。由于耦合器的尺寸，可能会在第一与第二电导体之间产生电容Ck。[0050]对于90°混合器而言，电感Lk和电容Ck可以设计如下：[0053]其中，Zo是参考阻抗，f是90°混合器的设计用于的频率。[0054]此外，根据本发明的任务还通过具有前面所描述的功率合成器的功率合成器装置来解决，其中，功率合成器装置具有连接到第一输入端处的第一高频信号源、连接到第二输入端处的第二高频信号源以及尤其连接到输出端处的用电器。[0055]第一高频信号源和第二高频信号源优选以高频晶体管放大器的形式、尤其以频率捷变的高频晶体管放大器的形式构造。特别优选地，两个高频信号源构造成相同的。[0056]用电器优选以等离子体设备的形式构造。[0057]在本发明的进一步优选的构型中，冷却体尤其通过平衡电阻）与平衡连接和或接地连接。附图说明[0058]本发明的其他特征和优点从接下来对本发明的多个实施例的详细描述中、从权利要求中以及根据示出本发明的重要细节的附图得出。[0059]附图中所示的特征如此示出，使得根据本发明的特征能够更加清晰可见。各个特征可以单独实现或在本发明的变型方案的情况下以多个任意组合的形式实现。[0060]附图示出：[0061]图1示出第一功率合成器的俯视图；[0062]图2示出另一功率合成器的透视图；[0063]图3a示出具有另一功率合成器的功率合成器装置的俯视图；[0064]图3b示出图3a中的功率合成器的部分剖视图。具体实施方式[0065]图1示出功率合成器10。功率合成器10具有用于第一高频信号的第一输入端12a以及用于第二高频信号的第二输入端32。第一输入端12a与第一电导体14连接。第二输入端32与第二电导体16连接。电导体14、16彼此电感性并且电容性耦合。在电导体14、16之间布置有电介质、尤其电绝缘衬底18。[0066]更确切地说，功率合成器10在当前情况下由具有电介质、尤其绝缘衬底18的电路板构成，其中，在电介质的、尤其电绝缘衬底的第一平面主侧上布置有第一能够导电的层20,在电介质的、尤其电绝缘衬底18的第二平面主侧上布置有第二能够导电的层22,该第二能够导电的层相对于第一能够导电的层平行延伸。[0067]第一电导体14和第二电导体16分别在第一能够导电的层20以及第二能够导电的层22中区段式地且交替地构造。在图1中，仅能看出电导体14、16在第一能够导电的层20中形成的区段。在图1中，第二能够导电的层22由电介质、尤其电绝缘衬底18以及第一能够导电的层22所覆盖。[0068]第一电导体14和第二电导体16绝大部分地分别以表面电极的形式构造。表面电极分别具有以下一些部分段，所述部分段交替地在电介质的、尤其电绝缘衬底18的上方和下方延伸。第一电导体14的部分段24a、24c在图1中可见的第一能够导电的层20中延伸。第一电导体14的部分段24b、24d在第二能够导电的层22中延伸。此外，部分段26a、26c在第二能够导电的层22中延伸，部分段26b、26d在第一能够导电的层20中延伸。在此，第一电导体14的部分段24a-d的表面电极分别相对于第二电导体16的部分段26a-d叠合地且共面地延伸。[0069]在此，通过桥28a_f实现从第一能够导电的层20到第二能够导电的层22的转换。在此，桥28a-c在能够导电的层20、22之间引导第一电导体14,桥28d-f在能够导电的层之间引导第二电导体16。[0070]第一电导体14在其与第一输入端12a相对置的端部处在输出端30处终止。第二电导体16在其与第二输入端32相对置的端部处在平衡连接12b处终止。[0071]将图1中示出的由能够导电的层20、22以及电介质、尤其电绝缘衬底18构成的电路板布置在功率合成器10的冷却体未示出）上。由于关于电介质、尤其电绝缘衬底18对称延伸的第一和第二电导体14、16,在此，在第一电导体14与冷却体之间或在第二电导体16与冷却体之间形成非常对称的寄生电容。由此，功率合成器1〇的电传输特性仅受到最小程度的影响。[0072]图2示出另一功率合成器10。功率合成器10具有由多个电路板36a_d组成的多层电路板34。第一电路板36a具有第一电介质、尤其电绝缘衬底38a，第二电路板36b具有第二电介质、尤其电绝缘衬底38b，第三电路板36c具有第三电介质、尤其电绝缘衬底38c，第四电路板36d具有第四电介质、尤其电绝缘衬底38d。[0073]功率合成器10具有第一输入端12a以及第二输入端32。第一输入端12a通过第一电导体14与输出端30连接。第二输入端32通过第二电导体16与平衡连接12b连接。[0074]在本实施例中，不仅第一电导体14而且第二电导体16被分别分成两个线路:第一电导体14具有第一第一导体段14a以及第二第一导体段14b，第二电导体16具有第一第二导体段16a以及第二第二导体段16b。[0075]功率合成器10具有冷却体40,该冷却体相对于电导体14、16对称地间隔开。在当前情况下，第二第一导体段14b在此靠近冷却体40布置，第一第一导体段14a远离冷却体40布置，而第一第二导体段16a靠近冷却体40布置，第二第二导体段16b远离冷却体40布置。冷却体40与接地42连接。[0076]图3a示出具有另一功率合成器10的功率合成器装置44。在功率合成器10的第一输入端12a连接有第一高频信号源46a，在功率合成器10的第二输入端32连接有第二高频信号源46b。第一输入端12a通过第一电导体14与连接有用电器48的输出端30连接。第二输入端32通过第二电导体16与通过终端电阻31连接到地电位处的平衡连接12b连接。[0077]功率合成器10具有电介质、尤其电绝缘衬底18。将第一电导体14分支成第一第一导体段14a和第二第一导体段14b。将第二电导体16分支成第一第二导体段16a和第二第二导体段16b。将第一第一导体段14a和第一第二导体段16a引导到电介质的、尤其绝缘衬底18的第一主侧上。将第二第一导体段14b和第二第二导体段16b引导到电介质的、尤其电绝缘衬底18的第二主侧上。[0078]第一电导体14和第二电导体16描述内部绕组或外部绕组。在此，内部绕组具有不平行于外部绕组延伸的路段50,使得在内部绕组与外部绕组之间产生相位平衡。[0079]第一第一导体段14a与第二第一导体段14b以及第一第二导体段16a与第二第二导体段16b在输出端30或平衡连接12b的区域中的聚合与之前在附图标记14b、16b的区域中的分离类似地进行，因此未在图3a中示出。[0080]图3b示意性地示出根据图3a的功率合成器装置的部分剖面。由图3b可看出，第二第一导体段14b尽量相对于第一第二导体段16a叠合地延伸，第二第二导体段16b尽量相对于第一第一导体段14a叠合地延伸。在导体段14a、16a与导体段14b、16b之间布置有电介质、尤其电绝缘衬底18。[0081]第二第一导体段14b和第二第二导体段16b与电介质接通，该电介质尤其可以构造成能够导热的板52。能够导热的板52放置到冷却体40上。由图3b可以看出，电导体14、16相对于冷却体40在总体上等距地间隔开。[0082]—般地，尤其可以构造成能够导热的板52的这种电介质也可以在根据图1或图2的装置的情况下布置在冷却体40与朝向冷却体的印制导线或印制导线部分段之间。该电介质可以满足多个功能。首先，该电介质用于印制导线或印制导线部分段相对于通常与接地地连接的冷却体40的电位的电绝缘。此外，可以借助电介质的厚度和介电特性对印制导线或印制导线部分段之间的定义的电容进行调节。因此，可以对抗不期望的高频振荡。此夕卜，可以借助材料特性、尤其借助电介质的损耗因子对功率合成器10的电损耗进行调节。原则上，第一假设可能是尽可能低的损耗应该是最佳的。事实上，在本装置、尤其在等离子体设备形式的用电器的情况下有利的是，功率合成器10具有预给定的损耗，以便防止高频率反射下的起振Aufschwingen。这种预给定的损耗应该小于功率合成器10親合或分配的功率的10%。此外，电介质具有以下优点：在没有强制的空气流动的情况下，功率合成器10可以仅通过与冷却体40的热接通而充分冷却。[0083]功率合成器10可以与放大器的其他部件一起构造在共同的电路板上。这可以显著降低这种放大器-功率合成器-组件的成本，同时显著降低由外部干扰场引起的干扰耦合。[0084]功率合成器10可以单独地或与放大器的其他部件一起布置在金属壳体中。这可以进一步降低由外部干扰场引起的干扰耦合。[0085]在概览所有附图的情况下，本发明涉及一种具有冷却体40的功率合成器10。功率合成器10具有至少一个第一电导体14以及第二电导体16。第一电导体14和第二电导体16在总体上尽量与冷却体40等距地间隔开，为此，第一电导体14和第二电导体15交替地靠近或远离冷却体40布置。替代地或附加地，冷却体40可以布置在第一电导体14与第二电导体16之间。替代地或附加地，第一电导体14和第二电导体16尽量分成平行的导体段14a、14b、16a、16b，其中，导体段14a、14b、16a、16b与冷却体40如此间隔开，使得第一电导体14和第二电导体16在总体上尽量与冷却体40等距地间隔开。

权利要求：1.一种功率合成器（10，其用于将频率大于IMHz的高频信号耦合和或分配成大于100W的输出功率，其中，所述功率合成器10具有以下：a用于第一高频信号的第一输入端（12a;b用于第二高频信号的第二输入端32;c输出端30;d平衡连接（12b;e所述第一输入端（12a与所述输出端30之间的第一电导体14，其中，所述第一电导体14绝大部分地以平面式表面电极的形式构造；f所述第二输入端32与所述平衡连接（12b之间的第二电导体（16，其中，所述第二电导体（16绝大部分地以平面式表面电极的形式构造，其中，所述第二电导体（16电容性地和电感性地与所述第一电导体14耦合；g冷却体40，其中，所述第一电导体（14的总表面的70%以上与所述冷却体40的距离等于所述第二电导体16的总表面与所述冷却体的距离。2.根据权利要求1所述的功率合成器，其中，所述第一电导体和所述第二电导体（14，16关于所述冷却体40如此对称布置，使得寄生电容对称地分布到两个所述导体14,16上。3.根据权利要求2所述的功率合成器，其中，所述第一电导体（14的和或所述第二电导体16的内部绕组具有不平行于外部绕组延伸的路段50，以便在所述内部绕组与所述外部绕组之间产生相位平衡。4.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，所述第一电导体（14的总表面的60%以上叠合地且尤其共面地与所述第二电导体16的总表面相对。5.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，在频率大于IMHz的情况下，所述第一输入端12a和所述第二输入端32处的参考阻抗小于50Ω、尤其25Ω。6.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，所述第一电导体（14具有第一第一导体段Ha以及第二第一导体段14b，所述第二电导体16具有第一第二导体段16a以及第二第二导体段（16b，其中，所述第二第二导体段（16b的70%以上共面地且叠合地相对于第一第一导体段（Ha移位地延伸，所述第二第一导体段（14b的70%以上共面地且叠合地相对于所述第一第二导体段16a移位地延伸。7.根据权利要求6所述的功率合成器，其中，所述冷却体40布置在所述第一第二导体段16a与所述第二第一导体段14b之间。8.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，所述功率合成器（10在所述第一电导体（14的平面式表面电极与所述第二电导体（16的平面式表面电极之间具有电介质、尤其电绝缘衬底18。9.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，第一平面式表面电极以及第二平面式表面电极具有一些部分段24a-d，26a_d，所述部分段交替地在电介质的、尤其所述电绝缘衬底（18的第一平面主侧上以及在电介质的、尤其所述电绝缘衬底（18的与所述第一平面主侧相对置的第二平面主侧上延伸。10.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，所述第一电导体（14以及所述第二电导体16分别具有匝数η1。11.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，其中，所述功率合成器构造用于耦合IMHz至200MHz之间的高频信号。12.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，所述功率合成器构造用于输出高于2kW的功率。13.根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器，所述功率合成器以90°混合耦合器的形式构造。14.一种功率合成器装置44，其具有根据上述权利要求中任一项所述的功率合成器10，其中，所述功率合成器装置44具有连接到第一输入端（12a处的第一高频信号源46a、连接到第二输入端32处的第二高频信号源46b以及尤其连接到输出端30处的用电器48。

百度查询： 通快许廷格两合公司 具有对称布置的冷却体的功率合成器以及功率合成器装置

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