一種650MHz/150kW固態(tài)發(fā)射機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)射機(jī)，尤其涉及一種650MHz/150kW固態(tài)發(fā)射機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]高頻功率系統(tǒng)是加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)強(qiáng)流質(zhì)子直線加速器的重要組成部分，而發(fā)射機(jī)作為高頻功率系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其性能直接關(guān)系到整個(gè)加速器的可靠性。目前要達(dá)到650MHz/150kW且具備安全、穩(wěn)定、可靠、長(zhǎng)壽命，便于維護(hù)特點(diǎn)的發(fā)射機(jī)一直是個(gè)技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問(wèn)題，具有安全、穩(wěn)定、可靠、長(zhǎng)壽命，且便于維護(hù)特點(diǎn)的650MHz/150kW固態(tài)發(fā)射機(jī)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種650MHz/150kW固態(tài)發(fā)射機(jī)，包括1個(gè)激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜、八個(gè)25kW功放機(jī)柜、一個(gè)輸出功率合成/耦合器、一個(gè)配電機(jī)柜、一套供電系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)，所述激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜由前置功放切換器、前置功放A、前置功放B、一個(gè)1:4分配器、四個(gè)2kW功放插件、一個(gè)4:1功率合成器、輸出耦合器、一個(gè)1: 8分配器、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和水冷裝置組成，射頻激勵(lì)信號(hào)由射頻輸入端口輸入，經(jīng)前置功放切換器后進(jìn)入前置功放A或前置功放B，再經(jīng)前置功放切換器后進(jìn)入1:4分配器，分成四路射頻信號(hào)分別推動(dòng)四個(gè)2kw功放插件，由四個(gè)2kw功放插件輸出再經(jīng)4:1功率合成器，經(jīng)輸出耦合器和1:8分配器，輸出八路射頻信號(hào)分別進(jìn)入八個(gè)25kW功放機(jī)柜，最后從輸出功率合成/親合器輸出。
[0005]作為優(yōu)選，所述前置功放切換器由輸入濾波器、輸入耦合器、射頻保護(hù)開(kāi)關(guān)、輸入切換開(kāi)關(guān)、前置功放A/前置功放B、輸出切換器、隔離器和耦合器組成，所述輸入濾波器、輸入耦合器、射頻保護(hù)開(kāi)關(guān)、輸入切換開(kāi)關(guān)、前置功放A/前置功放B、輸出切換器、隔離器和耦合器依次串行連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述2kW功放插件由一個(gè)1:4功率分配器、四個(gè)500W功放模塊、四個(gè)輸出隔離器、一個(gè)4:1功率合成器、輸出親合器組成，四個(gè)500W功放模塊輸入端分別與1:4功率分配器相連，四個(gè)500W功放模塊輸出端分別與隔離器相連，隔離器輸出端與4:1功率合成器輸入口相連，4:1功率合成器輸出口與輸出親合器相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜內(nèi)的4:1功率合成器與1:8功率分配器，均采用結(jié)型方式同軸線實(shí)現(xiàn)，可承受6KW功率。
[0008]作為優(yōu)選，所述25kW功放機(jī)柜由輸入耦合器、一個(gè)1:2分配器、二個(gè)1:8分配器、十六個(gè)2KW功放插件、四個(gè)7KW 4:1合成器、一個(gè)25KW 4:1合成器、輸出耦合器、監(jiān)控單元、電源系統(tǒng)和水冷裝置組成，來(lái)自激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜的激勵(lì)信號(hào)經(jīng)輸入端口首先送入輸入耦合器，然后經(jīng)1:2功率分配器分成兩路射頻信號(hào)，再經(jīng)兩個(gè)1:8功率分配器分成16路射頻信號(hào)送入十六個(gè)2kw功放插件，十六個(gè)功放插件經(jīng)四個(gè)7KW 4:1功率合成器合成四路射頻功率信號(hào)，再經(jīng)一個(gè)25KW 4:1功率合成器后經(jīng)輸出耦合器后輸出。
[0009]作為優(yōu)選，所述輸出功率合成/耦合器由四個(gè)50kw 2:1合成器、兩個(gè)100kw2:l合成器、一個(gè)200kw 2:1合成器和一個(gè)同軸線定向耦合器組成，所述四個(gè)50kw 2:1合成器、兩個(gè)lOOkw 2:1合成器、一個(gè)200kw 2:1合成器和同軸線定向親合器依次級(jí)聯(lián)。
[0010]作為優(yōu)選，所述配電機(jī)柜由一個(gè)總輸入開(kāi)關(guān)和九個(gè)輸出開(kāi)關(guān)以及10套電壓、電流取樣單元和采樣顯示單元組成。
[0011]作為優(yōu)選，所述供電系統(tǒng)由一個(gè)激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜供電系統(tǒng)和八個(gè)25kW功放機(jī)柜供電系統(tǒng)組成，激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜供電系統(tǒng)由八個(gè)45V/56A電源、兩個(gè)12V/4A電源和一個(gè)米樣通信電路組成，八個(gè)25kW功放機(jī)柜供電系統(tǒng)由二十五個(gè)45V/56A電源、兩個(gè)12V/4A電源和一個(gè)采樣通信電路組成。
[0012]作為優(yōu)選，所述水冷系統(tǒng)由管道、水閥門(mén)、水壓傳感器、水接頭和水冷板組成。外部液冷裝置流出的冷卻液進(jìn)入發(fā)射機(jī)總進(jìn)水管，再由總進(jìn)水管上的九根分水管，分流到八個(gè)25kff功放機(jī)柜和一個(gè)激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜，冷卻液吸收熱量后，再通過(guò)九根合水管在發(fā)射機(jī)總出水管上匯合，由總出水管流出至外部液冷裝置，完成發(fā)射機(jī)水流的一次循環(huán)，九根分水管上分別安裝有水壓傳感器，水壓參數(shù)送機(jī)柜監(jiān)控系統(tǒng)。
[0013]作為優(yōu)選，所述監(jiān)控系統(tǒng)由激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜監(jiān)控單元、配電機(jī)柜監(jiān)控單元、八個(gè)25Kw功放機(jī)柜監(jiān)控單元組成，負(fù)責(zé)激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜、配電機(jī)柜、八個(gè)25Kw功放機(jī)柜和整機(jī)的集中監(jiān)控管理，還具有遠(yuǎn)程通信模塊，監(jiān)控系統(tǒng)與各監(jiān)控單元通過(guò)CAN總線進(jìn)行連接通信，所述八個(gè)25kW功放機(jī)柜分別有各自的監(jiān)控單元，負(fù)責(zé)本機(jī)柜的主要工作參數(shù)和工作狀態(tài)測(cè)量，并上報(bào)監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)接收監(jiān)控系統(tǒng)的控制。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]a)模塊化設(shè)計(jì)，便于規(guī)模生產(chǎn)；
[0016]b)插拔設(shè)計(jì)，便于安裝、調(diào)試、維護(hù)；
[0017]c)冗余設(shè)計(jì)，提高設(shè)備任務(wù)可靠性；
[0018]d)電磁兼容設(shè)計(jì)，降低電磁發(fā)射和電磁敏感度；
[0019]e)發(fā)射機(jī)集中監(jiān)控管理；
[0020]f)安全性設(shè)計(jì)，保障人員和設(shè)備安全；
[0021]g)結(jié)構(gòu)布局合理，造型美觀。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的整機(jī)組成框圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的25KW功放機(jī)柜組成框圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜組成框圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的2kw功放插件組成框圖；
[0026]圖5為本發(fā)明的前置功放切換器組成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例:參見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，一種650MHz/150kW固態(tài)發(fā)射機(jī)，包括包括一個(gè)激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜、八個(gè)25kW功放機(jī)柜、一個(gè)輸出功率合成/耦合器、一個(gè)配電機(jī)柜、一套供電系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)。來(lái)自系統(tǒng)的射頻激勵(lì)信號(hào)由射頻輸入端口輸入至激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜，經(jīng)放大后，激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜輸出八路射頻信號(hào)，分別輸入25kW功放機(jī)柜，八路25kW功放機(jī)柜輸出經(jīng)合成器輸出約180kW射頻大功率信號(hào)，再經(jīng)耦合器和WR1500矩形波導(dǎo)輸出至負(fù)載。
[0029]所述激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜由前置功放切換器、前置功放A (或前置功放B)、一個(gè)1:4分配器、四個(gè)2kW功放插件、一個(gè)4:1功率合成器、輸出耦合器、一個(gè)1:8分配器、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和水冷裝置組成。來(lái)自系統(tǒng)的射頻激勵(lì)信號(hào)由射頻輸入端口輸入，經(jīng)前置功放切換器后進(jìn)入前置功放A (或前置功放B)，再經(jīng)前置功放切換器后進(jìn)入1:4分配器，分成4路射頻信號(hào)分別推動(dòng)4個(gè)2kw功放插件，4個(gè)2kw功放插件輸出再經(jīng)4: 1功率合成器，所述4: 1功率合成器，為結(jié)型方式，用同軸線實(shí)現(xiàn)，可承受6KW功率經(jīng)輸出耦合器和1:8分配器，輸出八路射頻信號(hào)，所述1:8功率分配器，為結(jié)型方式，用同軸線實(shí)現(xiàn)，可承受6KW功率。監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)本機(jī)柜、配電機(jī)柜、八個(gè)25Kw功放機(jī)柜和整機(jī)的集中監(jiān)控管理，以及遠(yuǎn)程通信。電源系統(tǒng)為功放鏈路、監(jiān)控系統(tǒng)提供電源。液冷系統(tǒng)將功率器件的熱耗散導(dǎo)出，保持激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜的工作溫度穩(wěn)定。
[0030]所述25kW功放機(jī)柜由輸入耦合器、一個(gè)1:2分配器、二個(gè)1:8分配器、十六個(gè)2KW功放插件、四個(gè)7KW 4:1合成器、一個(gè)25KW 4:1合成器、輸出耦合器、監(jiān)控單元、電源系統(tǒng)和水冷裝置組成。來(lái)自激勵(lì)功放/監(jiān)控機(jī)柜的激勵(lì)信號(hào)經(jīng)輸入端口首先送入輸入耦合器，然后經(jīng)1:2功率分配器分成2路射頻信號(hào)，再經(jīng)2個(gè)1:8功率分配器分成16路射頻信號(hào)送入16個(gè)2kw功放插件；16個(gè)功放插件經(jīng)4個(gè)7KW 4:1功率合成器合成4路射頻功率信號(hào)，再經(jīng)1個(gè)25KW 4:1功率合成器后經(jīng)輸出耦合器后輸出。監(jiān)控單元完成本機(jī)柜的控制和主要工作參數(shù)和工作狀態(tài)的測(cè)量、顯示和上報(bào)。電源系統(tǒng)為功放鏈路、監(jiān)控單元提供電源。液冷系統(tǒng)將功率器件的熱耗散導(dǎo)出，保持25KW功放機(jī)柜的工作溫度穩(wěn)定。
[0031]所述輸出功率合成/ f禹合器由四個(gè)50kw 1:2合成器、兩個(gè)lOOkw 1:2合成器、一個(gè)200kw 1:2合成器和一個(gè)同軸線定向耦合器組成。四個(gè)50kw 1:2合成器、兩個(gè)lOOkw 1:2合成器、一個(gè)200kw 1:2合成器和同軸線定向耦合器依次級(jí)聯(lián)。
[0032]所述前置功放切換器由輸入濾波器、輸入耦合器、射頻保護(hù)開(kāi)關(guān)、輸入切換開(kāi)關(guān)、前置功放A (或前置功放B)、輸出切換器、隔離器、耦合器和監(jiān)控單元組成。輸入濾波器、輸入耦合器、射頻保護(hù)開(kāi)關(guān)、輸入切換開(kāi)關(guān)、前置功