ВЧ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2015 года по МПК H01P5/02 H03B5/18 

Настоящее изобретение относится к высокочастотному (ВЧ) генератору для формирования ВЧ мощности согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.

Известно, что ВЧ генераторы выполняются в модульной форме из множества ВЧ модулей. Обычные модульные ВЧ генераторы используют ВЧ модули, которые, например, посредством коаксиального кабеля подключены к сумматору мощности (объединителю). При этом обычно требуется выходной импеданс каждого ВЧ модуля согласовывать с импедансом линии коаксиального кабеля. Внутри сумматора мощности обычно требуется дополнительное преобразование импеданса. Преобразования импеданса обычно реализуются с помощью частотно-избирательных компонентов. Из-за этого обычные ВЧ генераторы являются узкополосными.

Задачей настоящего изобретения является предоставить ВЧ генератор, в котором двукратное преобразование импеданса не требуется. Эта задача решается ВЧ генератором с отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с изобретением ВЧ генератор содержит первый твердотельный переключатель и второй твердотельный переключатель, причем каждый из твердотельных переключателей имеет первый выходной вывод и второй выходной вывод и выполнен с возможностью коммутировать высокочастотный электрический ток между первым выходным выводом и вторым выходным выводом. Кроме того, ВЧ генератор содержит коаксиальную линию с первым проводником и вторым проводником. При этом первый проводник в продольном направлении коаксиальной линии имеет следующие друг за другом первый участок и второй участок, которые отделены друг от друга первым местом прерывания. При этом первый выходной вывод первого твердотельного переключателя проводящим способом соединен со вторым проводником, и второй выходной вывод первого твердотельного переключателя проводящим способом соединен с первым участком. Кроме того, первый выходной вывод второго твердотельного переключателя проводящим способом соединен с первым участком, и второй выходной вывод второго твердотельного переключателя проводящим способом соединен со вторым участком.

Предпочтительным образом в этом ВЧ генераторе твердотельные переключатели интегрированы в сумматор мощности. При этом может выполняться согласование импедансов от оптимального нагрузочного импеданса твердотельных переключателей к импедансу коаксиальной линии через последовательное соединение твердотельных переключателей. За счет этого исключается необходимость в преобразованиях импедансов.

Предпочтительным образом первый твердотельный переключатель размещен в первой камере, которая ограничена посредством проходящей в радиальном направлении коаксиальной линии первой стенки камеры и проходящей в радиальном направлении коаксиальной линии второй стенки камеры. Предпочтительным образом первый твердотельный переключатель за счет этого развязан от потенциала выдаваемого посредством коаксиальной линии выходного напряжения.

Предпочтительным образом второй твердотельный переключатель размещен во второй камере, которая ограничена посредством проходящей в радиальном направлении коаксиальной линии третьей стенки камеры и проходящей в радиальном направлении коаксиальной линии четвертой стенки камеры. Предпочтительным образом тогда и второй твердотельный переключатель развязан от потенциала выходного напряжения коаксиальной линии.

Является целесообразным, что вторая стенка камеры и третья стенка камеры выполнены за одно целое. Предпочтительным образом первая камера и вторая камера отделены тогда друг от друга общей стенкой камеры. Это позволяет осуществить компактное выполнение ВЧ генератора.

Предпочтительным образом вторая камера в радиальном направлении коаксиальной линии ограничена посредством первого проводника и посредством стенки оболочки. Предпочтительным образом второй твердотельный переключатель полностью окружен тогда стенками второй камеры.

В другом выполнении ВЧ генератора вторая камера заполнена диэлектрическим или ферроэлектрическим материалом. Предпочтительным образом этим может достигаться то, что амплитуды протекающих в стенках камеры токов пренебрежимо малы по сравнению с выходным током коаксиальной линии.

Особенно предпочтительным образом второй твердотельный переключатель имеет первый вывод питания, который соединен с первой линией питания, и второй вывод питания, который соединен со второй линией питания. При этом первая линия питания на участках параллельна третьей стенке камеры, а вторая линия питания на участках параллельна четвертой стенке камеры. Предпочтительным образом второй твердотельный переключатель может тогда посредством того же постоянного напряжения питания снабжаться электрической мощностью, как и остальные твердотельные переключатели ВЧ генератора.

В одной форме выполнения ВЧ генератора первый проводник является внешним проводником, а второй проводник является внутренним проводником коаксиальной линии.

Предпочтительным образом твердотельные переключатели расположены тогда в радиальном направлении коаксиальной линии снаружи первого проводника.

В другой форме выполнения ВЧ генератора первый проводник является внутренним проводником, а второй проводник является внешним проводником коаксиальной линии.

Предпочтительным образом твердотельные переключатели расположены тогда в радиальном направлении коаксиальной линии внутри первого проводника.

В другом выполнении ВЧ генератора третий твердотельный переключатель включен параллельно с первым твердотельным переключателем или со вторым твердотельным переключателем. Предпочтительным образом можно тогда достичь высокой выходной мощности ВЧ генератора. Также предпочтительным является, что нагрузочный импеданс третьего твердотельного переключателя может тогда также быть согласованным с импедансом коаксиальной выходной линии.

В дополнительном дальнейшем развитии ВЧ генератора первый проводник имеет следующий за вторым участком в продольном направлении коаксиальной линии третий участок, который отделен посредством второго места прерывания от второго участка, причем первый выходной вывод четвертого твердотельного переключателя проводящим способом соединен со вторым участком, а второй выходной вывод четвертого твердотельного переключателя проводящим способом соединен с третьим участком. Предпочтительным образом можно в соответствующем изобретению ВЧ генераторе посредством продолжения каскада включать последовательно дополнительные твердотельные переключатели. За счет этого можно повысить выходную мощность ВЧ генератора.

Является целесообразным, если волновой импеданс коаксиальной линии в первом месте прерывания изменяется скачкообразно.

В другой форме выполнения изобретения радиус первого проводника изменяется в первом месте прерывания. Предпочтительным образом за счет этого можно реализовать скачкообразное изменение волнового импеданса коаксиальной линии.

В другой форме выполнения ВЧ генератора в первом месте прерывания изменяется диэлектрик коаксиальной линии. Предпочтительным образом за счет этого можно реализовать скачкообразное изменение волнового импеданса коаксиальной линии в первом месте прерывания.

Предпочтительным образом изменение волнового импеданса в первом месте прерывания соответствует примерно нагрузочному импедансу второго твердотельного переключателя. Предпочтительным образом второй твердотельный переключатель можно тогда использовать с его оптимальным нагрузочным импедансом.

Является целесообразным, что изменение волнового импеданса в первом месте прерывания составляет примерно 10 Ом. Предпочтительным образом второй твердотельный переключатель может тогда использоваться с нагрузочным импедансом 10 Ом. Альтернативно, второй твердотельный переключатель и включенный параллельно второму твердотельному переключателю дополнительный твердотельный переключатель могут использоваться с импедансом по 20 Ом.

Изобретение далее поясняется более подробно со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичное представление ВЧ генератора согласно первой форме выполнения, и

Фиг.2 - схематичное представление ВЧ генератора согласно второй форме выполнения.

Фиг.1 показывает схематичное представление в сечении ВЧ генератора 100 согласно первой форме выполнения. ВЧ генератор 100 служит для выработки ВЧ мощности, то есть для выработки высокочастотного электрического сигнала.

ВЧ генератор 100 имеет множество твердотельных переключателей 300 для выработки ВЧ мощности. Каждый из твердотельных переключателей 300 является ВЧ модулем, пригодным для выработки ВЧ мощности. Применяемое в последующем описании и формуле изобретения понятие «твердотельный переключатель» в этом смысле не следует понимать ограничительным образом.

Каждый из твердотельных переключателей 300 имеет первый вывод 301 питания и второй вывод 302 питания. Каждый первый вывод 301 питания соединен с первой линией 303 питания. Каждый второй вывод 302 питания соединен со второй линией 304 питания. Через линии 303, 304 питания твердотельные переключатели 300 могут снабжаться постоянным напряжением питания для работы твердотельных переключателей 300. Кроме того, каждый из твердотельных переключателей 300 имеет первый выходной вывод 305 и второй выходной вывод 306. Каждый из твердотельных переключателей 300 выполнен с возможностью коммутировать высокочастотный электрический ток между его первым выходным выводом 305 и его вторым выходным выводом 306.

ВЧ генератор 100 также содержит коаксиальную линию 200, которая служит для суммирования выработанной посредством твердотельных переключателей 300 ВЧ мощности и для направления суммарного ВЧ сигнала. Коаксиальная линия 200 содержит первый проводник 210, который образует внешний проводник коаксиальной линии, и второй проводник 220, который образует внутренний проводник коаксиальной линии 200. Первый проводник 210 размещен в радиальном направлении снаружи вокруг второго проводника 220. Первый проводник 210 и второй проводник 220 состоят, соответственно, из электропроводного материала, предпочтительно из металла. Коаксиальная линия 200 имеет выход 230, на котором выдается выработанная ВЧ генератором и просуммированная ВЧ мощность.

Коаксиальная линия 200 устанавливает продольное направление 201, которое соответствует направлению протяженности коаксиальной линии 200, и радиальное направление 202, которое ориентировано перпендикулярно продольному направлению 201.

Первый проводник 210 коаксиальной линии 200 в продольном направлении 201 подразделен на первый участок 211, второй участок 212, третий участок 213 и четвертый участок 214. Также может предусматриваться больше или меньше, чем четыре участка 211, 212, 213, 214. Первый участок 201 посредством первого места прерывания 215 отделен от второго участка 212. Второй участок 212 посредством второго места прерывания 216 отделен от третьего участка 213. Третий участок 213 посредством третьего места прерывания 217 отделен от четвертого участка 214. Четвертый участок 214 посредством четвертого места прерывания 218 отделен от последующего пятого участка первого проводника 210. Места прерывания 215, 216, 217, 218 могут, например, быть выполнены как окружные кольцевые прорези.

Каждый из твердотельных переключателей 300 в радиальном направлении 202 коаксиальной линии 200 размещен вне первого проводника 210. Первый выходной вывод 305 первого твердотельного переключателя 310 электропроводно соединен со вторым проводником 220 коаксиальной линии 200. Второй выходной вывод 306 первого твердотельного переключателя 310 электропроводно соединен с первым участком 211 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Первый выходной вывод 305 второго твердотельного переключателя 320 электропроводно соединен с первым участком 211 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Второй выходной вывод 306 второго твердотельного переключателя 320 электропроводно соединен со вторым участком 212 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Второй твердотельный переключатель 320 размещен, таким образом, над первым местом прерывания 215. Первый твердотельный переключатель 310 и второй твердотельный переключатель 320 включены последовательно.

Первый выходной вывод 305 третьего твердотельного переключателя 330 электропроводно соединен со вторым проводником 220 коаксиальной линии 200. Второй выходной вывод 306 третьего твердотельного переключателя 330 электропроводно соединен с первым участком 211 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Третий твердотельный переключатель 330 также включен параллельно первому твердотельному переключателю 310. Могут быть предусмотрены дополнительные твердотельные переключатели 300, которые также подключены параллельно первому твердотельному переключателю 310 и третьему твердотельному переключателю 330. Однако третий твердотельный переключатель 330 также мог бы отсутствовать.

Первый выходной вывод 305 четвертого твердотельного переключателя 340 электропроводно соединен со вторым участком 212 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Второй выходной вывод 206 четвертого твердотельного переключателя 340 электропроводно соединен с третьим участком 213 первого проводника 210 коаксиальной линии 200. Четвертый твердотельный переключатель 340 размещен, таким образом, над вторым местом прерывания 216. Четвертый твердотельный переключатель 340 соединен последовательно с первым твердотельным переключателем 310 и вторым твердотельным переключателем 320. Четвертый твердотельный переключатель 340 мог бы также отсутствовать. Но ВЧ генератор 100 может также включать в себя дополнительные твердотельные переключатели 300, которые размещены над третьим местом прерывания 217, четвертым местом прерывания 218 и дополнительными местами прерывания первого проводника 210 коаксиальной линии 200 и включены последовательно с первым твердотельным переключателем 310 и вторым твердотельным переключателем 320. Кроме того, ВЧ генератор 100 может содержать дополнительные твердотельные переключатели 300, которые включены параллельно со вторым твердотельным переключателем 320 и/или четвертым твердотельным переключателем 340.

ВЧ генератор 100 содержит, таким образом, по меньшей мере первый твердотельный переключатель 310 и второй твердотельный переключатель 320. Дополнительные твердотельные переключатели 300 могут быть включены параллельно этим твердотельным переключателям 310, 320. Кроме того, ВЧ генератор может содержать дополнительные каскадные элементы с дополнительными твердотельными переключателями 300, которые соединены последовательно с первым твердотельным переключателем 310 и вторым твердотельным переключателем 320.

На каждом из мест прерывания 215, 216, 217, 218 волновой импеданс коаксиальной линии 200 скачкообразно изменяется. В показанной для примера на фиг.1 форме выполнения это достигается тем, что на местах прерывания 215, 216, 217, 218, соответственно, изменяется радиус первого проводника 210. Однако не является обязательно необходимым, чтобы изменения радиуса осуществлялись точно в местах прерывания. Позиции изменения радиуса первого проводника 210 и позиции мест прерывания 215, 216, 217, 218 первого проводника 210 могут также быть смещены относительно друг друга в продольном направлении 201 коаксиальной линии 200. В качестве альтернативы, радиус первого проводника 210 в продольном направлении 201 коаксиальной линии 200 также может быть постоянным. В этом случае изменение волнового импеданса между участками 211, 212, 213, 214 первого проводника 210 может достигаться посредством изменений диэлектрика коаксиальной линии 200.

Предпочтительно изменение волнового импеданса коаксиальной линии 200 в каждом из мест прерывания 215, 216, 217, 218 соответствует нагрузочному импедансу размещенного над соответствующим местом прерывания 215, 216, 217, 218 твердотельного переключателя 300 или, в случае нескольких параллельно включенных над местом прерывания 215, 216, 217, 218 твердотельных переключателей, нагрузочному импедансу параллельного включения твердотельных переключателей 300. Тем самым можно избежать необходимости преобразования импедансов между твердотельным переключателем 300 и коаксиальной линией 200. Если, например, каждый из твердотельных переключателей 300 имеет выходное напряжение 200 В и выходной ток 10 А, и если на каждом из мест прерывания 215, 216, 217, 218 параллельно включены два твердотельных переключателя 300, то изменение волнового импеданса коаксиальной линии 200 на каждом из мест прерывания 215, 216, 217, 218 должно было бы составлять примерно 10 Ом.

Первый твердотельный переключатель 310 и третий твердотельный переключатель 330 размещены в первой камере 410. Первая камера 410 в продольном направлении 201 коаксиальной линии 200 ограничена посредством проходящей в радиальном направлении 202 коаксиальной линии 200 первой стенкой 411 и проходящей параллельно первой стенке 411 второй стенкой 412 камеры. Первая стенка 411 камеры состоит из электропроводного материала, предпочтительно из металла, и электропроводно соединена со вторым проводником 220. Вторая стенка 412 камеры также состоит из электропроводного материала и проводящим способом соединена с первым участком 211 первого проводника 210. В радиальном направлении 202 снаружи первая камера 410 ограничена стенкой 413 оболочки первой камеры 410. Стенка 413 оболочки выполнена в форме цилиндрической оболочки и состоит из электропроводного материала. Стенка 413 оболочки электропроводно соединена с первой стенкой 411 камеры и со второй стенкой 412 камеры. В радиальном направлении 202 внутрь первая камера 410 ограничена посредством части первого участка 211 первого проводника 210 и посредством части проводника 220 коаксиальной линии 200.

Первая линия 303 питания первого твердотельного переключателя 310 проходит параллельно первой стенке 411 камеры первой камеры 410 радиально наружу. Вторая линия 304 питания первого твердотельного переключателя 310 проходит параллельно второй стенке 412 камеры внутри первой камеры 410 радиально наружу. Линии 303, 304 питания третьего твердотельного переключателя 330, который также размещен в первой камере 410, проходят соответствующим образом. Предпочтительно линии 303, 304 питания находятся по возможности ближе или в непосредственном контакте со стенками 411, 412 камеры. Тем самым достигается то, что твердотельные переключатели 310, 330 развязаны от потенциала выходного напряжения.

Второй твердотельный переключатель 320 размещен во второй камере 420, которая ограничена посредством первой стенки 421 камеры и второй стенки 422 камеры второй камеры 420 в продольном направлении 201. Первая стенка 421 камеры и вторая стенка 422 камеры второй камеры 420 проходят вновь в радиальном направлении 202 коаксиальной линии 200. Предпочтительно первая стенка 421 камеры второй камеры 420 одновременно образует вторую стенку 412 камеры первой камеры 410. Вторая камера 420 в радиальном направлении 202 наружу вновь ограничена стенкой 423 оболочки второй камеры 420, в то время как она в радиальном направлении 202 внутрь ограничена частью первого участка 211 первого проводника 210 и частью второго участка 212 второго проводника 210. Первая линия 303 питания второго твердотельного переключателя 320 проходит параллельно первой стенке 421 камеры второй камеры 420. Вторая линия 304 питания второго твердотельного переключателя 320 проходит параллельно второй стенке 422 камеры второй камеры 420. Предпочтительно линии 303, 304 питания второго твердотельного переключателя 320 находятся в непосредственном контакте со стенками 421, 422 второй камеры 420.

Четвертый твердотельный переключатель 340, который размещен на втором месте прерывания 216 первого проводника 210, находится соответственно в третьей камере. Все другие последовательно включенные твердотельные переключатели 300 находятся также в соответствующих камерах. Посредством размещения твердотельных переключателей 300 в камерах 410, 420 достигается то, что твердотельные переключатели 300 развязаны от потенциала выходного напряжения коаксиальной линии 200. За счет этого все твердотельные переключатели 300 могут снабжаться общим постоянным напряжением питания по соответствующим линиям 303, 304 питания. Камеры 410, 420 могут быть заполнены диэлектрическим или ферромагнитным материалом-заполнителем.

Фиг.2 показывает схематичное представление в сечении ВЧ генератора 1100 согласно второй форме выполнения. ВЧ генератор 1100 второй формы выполнения служит, как и ВЧ генератор 100 первой формы выполнения, для выработки ВЧ мощности.

ВЧ генератор 1100 вновь содержит множество твердотельных переключателей 300, которые соответствуют твердотельным переключателям 300 на фиг.1. Кроме того, ВЧ генератор 1100 содержит коаксиальную линию 1200, которая предназначена для суммирования ВЧ мощности, выработанной твердотельными переключателями 300 и для направления суммарной ВЧ мощности на выход 1230.

Коаксиальная линия 1200 содержит первый проводник 1210, который образует внутренний проводник коаксиальной линии 1200. Кроме того, коаксиальная линия 1200 содержит второй проводник 1220, который образует внешний проводник коаксиальной линии 1200. Коаксиальная линия 1200 вновь определяет продольное направление 201 и радиальное направление 202. Продольное направление 201 соответствует направлению продольной протяженности коаксиальной линии 1200. Второй проводник 1220 в радиальном направлении размещен снаружи вокруг первого проводника 1210.

Первый проводник 1210 содержит первый участок 1211, второй участок 1212, третий участок 1213 и четвертый участок 1214. Первый участок 1201 первого проводника 1210 посредством первого места прерывания 1215 отделен от второго участка 1212. Второй участок 1212 первого проводника 1210 посредством второго места прерывания 1216 отделен от третьего участка 1213. Третий участок 1213 первого проводника 1210 посредством третьего места прерывания 1217 отделен от четвертого участка 1214. Места прерывания 1215, 1216, 1217 могут, например, быть выполнены как окружные кольцевые прорези. Также может предусматриваться больше или меньше, чем четыре участка 1211, 1212, 1213, 1214, которые соответственно отделены друг от друга местами прерывания 1215, 1216, 1217.

Твердотельные переключатели 300 ВЧ генератора 1100 в радиальном направлении 202 размещены внутри первого проводника 1210. Первый проводник 1210 выполнен, таким образом, как полое тело.

Первый выходной вывод 305 первого твердотельного переключателя 310 ВЧ генератора 1100 электропроводно соединен со вторым проводником 1220. Второй выходной вывод 306 первого твердотельного переключателя 310 электропроводно соединен с первым участком 1211 первого проводника 1210 коаксиальной линии 1200. Первый выходной вывод 305 второго твердотельного переключателя 320 коаксиальной линии 1200 электропроводно соединен с первым участком 1211 первого проводника 1210. Второй выходной вывод 306 второго твердотельного переключателя 320 электропроводно соединен со вторым участком 1212 первого проводника 1210. Второй твердотельный переключатель 320 размещен, таким образом, над первым местом прерывания 1215. Первый твердотельный переключатель 310 и второй твердотельный переключатель 320 включены последовательно.

Первый выходной вывод 305 третьего твердотельного переключателя 330 ВЧ генератора 1100 электропроводно соединен со вторым проводником 1220 коаксиальной линии 1200. Второй выходной вывод 306 третьего твердотельного переключателя 330 электропроводно соединен с первым участком 1211 первого проводника 1210 коаксиальной линии 1200. Третий твердотельный переключатель 330 также включен параллельно первому твердотельному переключателю 310.

Первый выходной вывод 305 четвертого твердотельного переключателя 340 электропроводно соединен со вторым участком 1212 первого проводника 1210. Второй выходной вывод 306 четвертого твердотельного переключателя 340 электропроводно соединен с третьим участком 1213 первого проводника 1210. Четвертый твердотельный переключатель 340 соединен, таким образом, последовательно с первым твердотельным переключателем 310 и вторым твердотельным переключателем 320. Четвертый твердотельный переключатель 340 размещен над вторым местом прерывания 1216 первого проводника 1210 коаксиальной линии 1200.

ВЧ генератор 1100 может также включать в себя дополнительные твердотельные переключатели 300, которые размещены над дополнительными местами прерывания 1217 и включены последовательно с первым твердотельным переключателем 310, вторым твердотельным переключателем 320 и четвертым твердотельным переключателем 340. Кроме того, ВЧ генератор 1100 может содержать дополнительные твердотельные переключатели 300, которые включены параллельно с первым твердотельным переключателем 310, вторым твердотельным переключателем 320 и четвертым твердотельным переключателем 340. Но четвертый твердотельный переключатель 340 может также отсутствовать.

На каждом из мест прерывания 1215, 1216, 1217 волновой импеданс коаксиальной линии 1200 скачкообразно изменяется. Как схематично показано на фиг.2, это может достигаться тем, что на каждом из мест прерывания 1215, 1216, 1217 скачкообразно изменяется радиус первого проводника 1210. В качестве альтернативы, вместо изменения радиуса первого проводника 1210 коаксиальной линии 1200 в каждом из мест прерывания 1215, 1216, 1217, может изменяться диэлектрик коаксиальной линии 1200. Как уже пояснялось со ссылкой на фиг.1, позиции изменений волнового импеданса коаксиальной линии 1200 в продольном направлении 201 не обязательно должны совпадать с местами прерывания 1215, 1216, 1217, а могут также быть смещены относительно них в продольном направлении 201. Требуется только, чтобы между двумя участками 1211, 1212, 1213, 1214 первого проводника 1210 волновой импеданс коаксиальной линии 1200 изменялся. Предпочтительно изменения волнового импеданса коаксиальной линии 1200 выбираются так, чтобы они соответствовали выходному импедансу твердотельных переключателей 300, параллельно включенных над местом прерывания 1215, 1216, 1217.

Первый проводник 1210 коаксиальной линии 1200 имеет осевую полость 1240, которая продолжается вдоль продольной оси первого проводника 1210 и ограничена поверхностью оболочки. Твердотельные переключатели 300 размещены между поверхностью оболочки осевой полости 1240 и внешней поверхностью оболочки первого проводника 1210.

Первый твердотельный переключатель 310 и третий твердотельный переключатель 330 размещены в первой камере 1410. Первая камера 1410 в продольном направлении 201 коаксиальной линии 1200 ограничена посредством первой стенки 1411 камеры и второй стенки 1412 камеры первой камеры 1410. Первая стенка 1411 камеры и вторая стенка 1412 камеры проходят перпендикулярно продольному направлению 201 коаксиальной линии 1200. Первая стенка 1411 камеры электропроводно соединена со стенкой оболочки осевой полости 1240 первого проводника 1210 и электропроводно соединена со вторым проводником 1220 коаксиальной линии 1200, таким образом, коротко замыкает первый проводник 1210 и второй проводник 1220 друг с другом. Вторая стенка 1412 камеры первой камеры 1410 электропроводно соединена с поверхностью оболочки осевой полости 1240 и электропроводно соединена с первым участком 1211 первого проводника 1210. Первая камера 1410 в радиальном направлении 202 внутрь, кроме того, ограничена участком 1413 стенки оболочки осевой полости 1240, а наружу - частью первого участка 1211 первого проводника 1210. Первая линия 303 питания первого твердотельного переключателя 310 проходит параллельно первой стенке 1411 камеры в первой камере 1410 в направлении осевой полости 1240, проходит далее через участок 1413 стенки оболочки осевой полости 1240 в осевую полость 1240. Вторая линия 304 питания первого твердотельного переключателя 310 проходит параллельно второй стенке 1412 камеры первой камеры 1410 через участок 1413 стенки оболочки осевой полости 1240 в осевую полость 1240. Линии 303, 304 питания первого твердотельного переключателя 310 размещены по возможности ближе к стенкам 1411, 1412 камеры первой камеры 1410. Второй твердотельный переключатель 320 размещен аналогичным образом также в первой камере 1410.

Второй твердотельный переключатель 320 размещен во второй камере 1420, которая продолжается между поверхностью оболочки осевой полости 1240 и внешней поверхностью оболочки первого проводника 1210. В продольном направлении 201 коаксиальной линии 1200 вторая камера 1420 ограничена посредством первой стенки 1421 камеры и второй стенки 1422 камеры, которые проходят перпендикулярно продольному направлению 201. Первая стенка 1421 камеры второй камеры 1420 предпочтительно идентична со второй стенкой 1412 камеры первой камеры 1410. Первая стенка 1421 камеры второй камеры 1420 электропроводно соединена с поверхностью оболочки осевой полости 1240 первого проводника 1210 и электропроводно соединена с первым участком 1211 первого проводника 1210. Вторая стенка 1422 камеры второй камеры 1420 электропроводно соединена с поверхностью оболочки осевой полости 1240 первого проводника 1210 и электропроводно соединена со вторым участком 1212 первого проводника 1210. В радиальном направлении 202 наружу вторая камера 1420 ограничена частью первого участка 1211 первого проводника 1210 и частью второго участка 1212 первого проводника 1210. В радиальном направлении 202 внутрь вторая камера 1420 ограничена участком 1423 стенки оболочки осевой полости 1240. Линии 303, 304 питания второго твердотельного переключателя 320 проходят вновь параллельно стенкам 1421, 1422 камеры по возможности ближе к стенкам 1421, 1422 камеры и продолжаются в осевую полость 1240. Через осевую полость 1240 твердотельные переключатели 300 снабжаются постоянным напряжением питания.

Дополнительные твердотельные переключатели 300, последовательно соединенные с первым твердотельным переключателем 310 и вторым твердотельным переключателем 320, находятся в соответствующих камерах 1410, 1420. Камеры 1410, 1420 обеспечивают то, что твердотельные переключатели 300 развязаны от потенциала напряжения, выдаваемого на выход 1230 через коаксиальную линию 1200. Камеры 1410, 1420 могут быть заполнены диэлектрическим или ферромагнитным материалом-заполнителем.

В ВЧ генераторе 100 по фиг.1, внешний проводник 210 коаксиальной линии 200 имеет участки 211, 212, 213, 214, которые отделены друг от друга местами прерывания 215, 216, 217, 218. В ВЧ генераторе 1100 по фиг.2, внутренний проводник 1210 коаксиальной линии 1200 имеет участки 1211, 1212, 1213, которые отделены друг от друга местами прерывания 1215, 1216, 1217. В другой форме выполнения соответствующего изобретению ВЧ генератора, как внутренний проводник, так и внешний проводник коаксиального кабеля имеют участки, которые отделены друг от друга местами прерывания.

Изобретение относится к ВЧ генератору. Технический результат состоит в отсутствии требования двукратного преобразования импеданса. Для этого такой генератор содержит первый твердотельный переключатель и второй твердотельный переключатель, причем каждый из твердотельных переключателей имеет первый выходной вывод и второй выходной вывод и выполнен с возможностью коммутировать высокочастотный электрический ток между первым выходным выводом и вторым выходным выводом. Кроме того, ВЧ генератор содержит коаксиальную линию с первым проводником и вторым проводником. При этом первый проводник в продольном направлении коаксиальной линии имеет следующие друг за другом первый участок и второй участок, которые отделены друг от друга первым местом прерывания. Первый выходной вывод первого твердотельного переключателя проводящим способом соединен со вторым проводником, и второй выходной вывод первого твердотельного переключателя проводящим способом соединен с первым участком. Кроме того, первый выходной вывод второго твердотельного переключателя проводящим способом соединен с первым участком, и второй выходной вывод второго твердотельного переключателя проводящим способом соединен со вторым участком. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ВЧ генератор (100, 1100), содержащий
первый твердотельный переключатель (300, 310) и второй твердотельный переключатель (300, 320), причем каждый из твердотельных переключателей (300, 310, 320) имеет первый выходной вывод (305) и второй выходной вывод (306) и выполнен с возможностью коммутировать высокочастотный электрический ток между первым выходным выводом (305) и вторым выходным выводом (306), и
коаксиальную линию (200, 1200) с первым проводником (210, 1210) и вторым проводником (220, 1220),
отличающийся тем, что
первый проводник (210, 1210) в продольном направлении (201) коаксиальной линии (200, 1200) имеет следующие друг за другом первый участок (211, 1211) и второй участок (212, 1212), которые отделены друг от друга первым местом прерывания (215, 1215),
причем первый выходной вывод (305) первого твердотельного переключателя (300, 310) проводящим способом соединен со вторым проводником (220, 1220), и второй выходной вывод (306) первого твердотельного переключателя (300, 310) проводящим способом соединен с первым участком (211, 1211),
причем первый выходной вывод (305) второго твердотельного переключателя (300, 320) проводящим способом соединен с первым участком (211, 1211), и второй выходной вывод (306) второго твердотельного переключателя (300, 320) проводящим способом соединен со вторым участком (212, 1212).

2. ВЧ генератор (100, 1100) по п.1,
причем первый твердотельный переключатель (300, 310) размещен в первой камере (410, 1410), которая ограничена посредством проходящей в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200, 1200) первой стенки (411, 1411) камеры и проходящей в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200, 1200) второй стенки (412, 1412) камеры.

3. ВЧ генератор (100, 1100) по п.2,
причем второй твердотельный переключатель (300, 320) размещен во второй камере (420, 1420), которая ограничена посредством проходящей в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200, 1200) третьей стенки (421, 1421) камеры и проходящей в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200, 1200) четвертой стенки (422, 1422) камеры.

4. ВЧ генератор (100, 1100) по п.3,
причем вторая стенка (412, 1412) камеры и третья стенка (421, 1421) камеры выполнены за одно целое.

5. ВЧ генератор (100, 1100) по п.3,
причем вторая камера (420, 1420) в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200, 1200) ограничена посредством первого проводника (210, 1210) и посредством стенки (423, 1423) оболочки.

6. ВЧ генератор (100, 1100) по п.3,
причем вторая камера (420, 1420) заполнена диэлектрическим или ферромагнитным материалом.

7. ВЧ генератор (100, 1100) по п.3,
причем второй твердотельный переключатель (300, 320) имеет первый вывод (301) питания, который соединен с первой линией (303) питания, и имеет второй вывод (302) питания, который соединен со второй линией (304) питания,
при этом первая линия (303) питания на участках параллельна третьей стенке (421, 1421) камеры, а вторая линия (304) питания на участках параллельна четвертой стенке (422, 1422) камеры.

8. ВЧ генератор (100) по п.3,
причем первый проводник (210) является внешним проводником, а второй проводник (220) является внутренним проводником коаксиальной линии (200).

9. ВЧ генератор (100) по п.8,
причем твердотельные переключатели (300) расположены в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (200) снаружи первого проводника (210).

10. ВЧ генератор (1100) по п.1 или 3,
причем первый проводник (1210) является внутренним проводником, а второй проводник (1220) является внешним проводником коаксиальной линии (1200).

11. ВЧ генератор (1100) по п.10,
причем твердотельные переключатели (300) расположены в радиальном направлении (202) коаксиальной линии (1200) внутри первого проводника (1210).

12. ВЧ генератор (100, 1100) по п.1 или 3,
причем третий твердотельный переключатель (300, 330) включен параллельно с первым твердотельным переключателем (300, 310) или со вторым твердотельным переключателем (300, 320).

13. ВЧ генератор (100, 1100) по п.1 или 3,
причем первый проводник (210, 1210) имеет следующий за вторым участком (212, 1212) в продольном направлении (201) коаксиальной линии (200, 1200) третий участок (213, 1213), который отделен посредством второго места прерывания (216) от второго участка (212, 1212), причем первый выходной вывод (305) четвертого твердотельного переключателя (300, 340) проводящим способом соединен со вторым участком (212, 1212), а второй выходной вывод (306) четвертого твердотельного переключателя (300, 340) проводящим способом соединен с третьим участком (213, 1213).

14. ВЧ генератор (100, 1100) по п.1 или 3,
причем волновой импеданс коаксиальной линии (200, 1200) в первом месте прерывания (215) изменяется скачкообразно.

15. ВЧ генератор (100, 1100) по п.14,
причем радиус первого проводника (210, 1210) изменяется в первом месте прерывания (215).

16. ВЧ генератор (100, 1100) по п.14,
причем в первом месте прерывания (215) изменяется диэлектрик коаксиальной линии (200, 1200).

17. ВЧ генератор (100, 1100) по п.14,
причем изменение волнового импеданса в первом месте прерывания (215) соответствует примерно нагрузочному импедансу второго твердотельного переключателя (300, 320).

18. ВЧ генератор (100, 1100) по п.14,
причем изменение волнового импеданса в первом месте прерывания (215) составляет примерно 10 Ом.