(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバイナであって、
各々がＮ個の無線周波数パワーアンプのそれぞれの出力と接続するように構成されるＮ個の同軸ケーブルであって、ここでＮは、１より大きな整数であり、前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのそれぞれ１つのパワーアンプから増幅された無線周波数信号を受信し、前記Ｎ個の同軸ケーブルは第１と第２の端を有し、前記Ｎ個の同軸ケーブルは、それぞれの第１の端において、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの前記出力に接続されるそれぞれの同軸コネクタ以外の要素に接続されないように構成される、Ｎ個の同軸ケーブルと、
複数の容量を含み、前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々に電気的に接続し前記複数の増幅された無線周波数信号を合成するように構成される基板であって、前記Ｎ個の同軸ケーブルおよび前記複数の容量は、Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供し、前記Ｎ個の同軸ケーブルは前記第１の端以外で前記基板に接続される、基板と、
前記基板の出力を負荷に接続するように構成されるコネクタと、
を備えるコンバイナ。
【請求項２】
前記Ｎ個の同軸ケーブルは、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第１の１つのパワーアンプの第１出力に接続するように構成される第１の同軸ケーブルと、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第２の１つのパワーアンプの第２出力に接続するように構成される第２の同軸ケーブルと、
を備える請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項３】
前記Ｎ個の同軸ケーブルは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第３の１つのパワーアンプの第３出力に接続するように構成される第３の同軸ケーブルをさらに備える請求項２に記載のコンバイナ。
【請求項４】
前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は、前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせの１つを提供するために前記複数の容量のそれぞれ１つに接続され、
前記複数の容量の各々は、前記Ｎ個の同軸ケーブルおよび電圧リファレンスの間に接続される、
請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項５】
前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々の入力インピーダンスは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの１つのパワーアンプの出力インピーダンスを整合する請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項６】
前記コネクタで前記コンバイナの出力インピーダンスを前記負荷の入力インピーダンスと整合する請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項７】
前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせは、互いに関して並列に接続される請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項８】
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの各々の出力インピーダンスは、前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせの各々の組み合わせの出力インピーダンスよりも大きく、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの各々のパワーアンプの前記出力インピーダンスは、前記コンバイナの合計出力インピーダンスに等しい、
請求項７に記載のコンバイナ。
【請求項９】
前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は、
同軸コネクタに接続されたシースセクションであって、前記同軸コネクタは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの１つのパワーアンプに接続するように構成される、シースセクションと、
電圧リファレンスに接続するように構成されるシールドセクションと、
インダクタンスを有する非シールドセクションと、
前記基板に接続されたコアセクションと、
を備える請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項１０】
前記シースセクションは、シースを備え、
前記シールドセクションは、シールドを備え、シースを含まない前記シールドセクションであって、前記シールドは、クランプを介して前記電圧リファレンスに接続するように構成され、
前記非シールドセクションは、誘電絶縁体を備え、前記シースおよび前記シールドを含まず、
前記コアセクションは、ワイヤを備え、前記シース、前記シールドおよび前記誘電絶縁体を含まない、
請求項９に記載のコンバイナ。
【請求項１１】
前記誘電絶縁体は、前記コアセクションおよび、前記シースセクションおよび前記シールドセクションの前記シールドとの間に配置され、
前記シールドは、前記誘電絶縁体および前記シースセクションの前記シースとの間に配置される、
請求項１０に記載のコンバイナ。
【請求項１２】
複数の前記非シールドセクションの各々のセクションの前記インダクタンスは、複数の前記非シールドセクションの長さに直接関係している請求項９に記載のコンバイナ。
【請求項１３】
複数の前記非シールドセクションの第１の１つのセクションの第１のインダクタンスは、複数の前記非シールドセクションの第２の１つのセクションの第２のインダクタンスと等しい請求項９に記載のコンバイナ。
【請求項１４】
前記Ｎ個の同軸ケーブルは、互いに利得および位相整合し、前記負荷に供給される電力を等しく分配する請求項１に記載のコンバイナ。
【請求項１５】
パワー・ジェネレータ・システムであって、
無線周波数信号を受信し、調整された信号を生成するように構成される入力アンプと、
前記調整された信号を複数の無線周波数信号に分割するように構成されるスプリッタと、
増幅された複数の無線周波数信号を生成するために、前記複数の無線周波数信号を増幅するように構成されるＮ個の無線周波数パワーアンプと、
請求項１に記載のコンバイナと、
を備えるパワー・ジェネレータ・システム。
【請求項１６】
コンバイナであって、
第１の無線周波数パワーアンプの第１の出力に接続するように構成される第１の同軸ケーブルであって、前記第１の同軸ケーブルは、第１のインダクタンスをもった第１の非シールドセクションを備える、第１の同軸ケーブルと、
第２の無線周波数パワーアンプの第２の出力に接続するように構成される第２の同軸ケーブルであって、前記第２の同軸ケーブルは、第２のインダクタンスをもった第２の非シールドセクションを備える、第２の同軸ケーブルと、
基板であって、
第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する前記第１の非シールドセクションに接続された第１の容量と、
第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する前記第２の非シールドセクションに接続された第２の容量であって、第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせは、第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせに等しい、第２の容量と、
を備える基板と、
を備えるコンバイナ。
【請求項１７】
前記第１の同軸ケーブルは、
第１の同軸コネクタに接続された第１のシースセクションであって、前記第１の同軸コネクタは、前記第１の無線周波数パワーアンプに接続するように構成される、第１のシースセクションと、
電圧リファレンスに接続するように構成される第１のシールドセクションと、
前記基板に接続された第１のコアセクションと、
を備え、
前記第２の同軸ケーブルは、
第２の同軸コネクタに接続された第２のシースセクションであって、前記第２の同軸コネクタは、前記第２の無線周波数パワーアンプに接続するように構成される、第２のシースセクションと、
前記電圧リファレンスに接続するように構成される第２のシールドセクションと、
前記基板に接続された第２のコアセクションと、
を備える、
請求項１６に記載のコンバイナ。
【請求項１８】
前記第１のシースセクションは、第１のシースを備え、
前記第２のシースセクションは、第２のシースを備え、
前記第１のシールドセクションは、第１のシールドを備え、前記第１のシースを含まず、
前記第２のシールドセクションは、第２のシールドを備え、前記第２のシースを含まず、
前記第１のシールドおよび前記第２のシールドは、クランプを介して電圧リファレンスに接続するように構成され、
前記第１の非シールドセクションは、第１の誘電絶縁体を備え、前記第１のシースおよび前記第１のシールドを含まず、
前記第２の非シールドセクションは、第２の誘電絶縁体を備え、前記第２のシースおよび前記第２のシールドを含まず、
前記第１のコアセクションは、第１のワイヤを備え、前記第１のシース、前記第１のシールドおよび前記第１の誘電絶縁体を含まず、
前記第２のコアセクションは、第２のワイヤを備え、前記第２のシース、前記第２のシールドおよび前記第２の誘電絶縁体を含まない、
請求項１７に記載のコンバイナ。
【請求項１９】
前記第１の同軸ケーブルの第１の利得は、前記第２の同軸ケーブルの第２の利得に整合し、
前記第１の同軸ケーブルの第１の位相は、前記第２の同軸ケーブルの第２の位相に整合する、
請求項１６に記載のコンバイナ。
【請求項２０】
前記第１の同軸ケーブルの第１のインピーダンスは、前記第１の無線周波数パワーアンプの出力のインピーダンスに整合し、
前記第２の同軸ケーブルの第２のインピーダンスは、前記第２の無線周波数パワーアンプの出力のインピーダンスに整合し、
前記基板の出力の第３のインピーダンスは、負荷の入力のインピーダンスに整合し、前記基板の前記出力は、コネクタを介して前記負荷の前記入力に接続するように構成される、
請求項１６に記載のコンバイナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はパワーアンプおよびパワーアンプ出力のコンバイナ（combiner）に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年８月３１日に出願された米国実用新案出願第１３／２２２，０１４号の優先権、および２０１０年９月７日に出願された米国仮出願第６１／３８０，４９６号の利益を主張する。上記複数の出願の複数の開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
このセクションでは本開示に関連する背景情報を提供する。このセクションは必ずしも先行技術ではない。
【０００４】
様々な複数の産業分野で負荷に供給される電力を増加させるため増幅された複数の信号を合成する複数のコンバイナを使用している。非限定的な例として、無線周波数（ＲＦ）発生器は複数のＲＦパワーアンプを含んでいてもよい。複数のＲＦパワーアンプからの電力はコンバイナにより合成され、プラズマチャンバなどの負荷に供給されてもよい。合成された電力は、複数の集積回路、複数の太陽電池パネル、複数のコンパクトディスク（ＣＤ）、複数のデジタル・バーサタイル・ディスク（またはデジタル・ビデオ・ディスク）（ＤＶＤ）などの様々な複数の部品を製作するためにプラズマチャンバを動作させる。
【０００５】
短波（ＨＦ）および超短波（ＶＨＦ）の複数の周波数環境では、コンバイナは複数の損失フェライトトランス、複数の電送路、複数の絶縁デバイスなどを含んでいてもよい。コンバイナは絶縁型であっても、または非絶縁型であってもよく、例えば、ウィルキンソン型コンバイナは絶縁型コンバイナまたは非絶縁型コンバイナであってもよい。非絶縁型トランスのもう一つの例は、バランスモードで動作する損失フェライトトランスである。絶縁型コンバイナは、例えば、１つ以上の複数の抵抗器および／または他の複数の絶縁デバイスなどにより互いに絶縁されている複数の入力を有する。非絶縁型コンバイナは互いに絶縁されていない複数の入力を有する。
【０００６】
複数のコンバイナは、複数のフォームファクタ、複数の電力密度レベル、複数の発熱レベル、複数の利得整合誤差、複数の位相整合誤差などのような関連する複数のパラメータを有する。用語「フォームファクタ」はコンバイナの容積（高さ、幅、および深さ）および／または包絡面を指す。用語「電力密度」はコンバイナの単位面積当たりの電力（例えば、キロワット）を指す。複数の利得および位相整合誤差は負荷が短絡および／または開回路を有する際のコンバイナおよび負荷間の複数の整合誤差を指す。コンバイナの特定のアプリケーションでは利得、位相および／またはインピーダンス整合の複数の要件があってもよい。利得、位相および／またはインピーダンス整合の各複数の要件は、関連する複数の整合誤差限界を含んでいてもよい。
【０００７】
従来のコンバイナの複数のフォームファクタ、複雑性、および複数の構造は（ｉ）複数のコンバイナを使用できる複数のアプリケーションおよび複数の動作環境、および（ｉｉ）複数のコンバイナの複数の効率、複数の電力出力などを制限する。例として、パワージェネレータは電力密度の要件および／または専用最大筐体容積の複数の要件（例えば、最大高さ、幅、および深さの複数の要件）を有してもよい。パワージェネレータは所望の電力出力を満たすために２つ以上の複数のＰＡを含んでいてもよい。コンバイナは必要な電力出力を供給するために複数のＰＡの複数の出力を合成するために使用してもよい。しかし、コンバイナは、コンバイナおよび／または複数のＰＡのフォームファクタが結果的に最大筐体容積を超えるパワージェネレータの全体容積となる場合には使用できない場合がある。
【０００８】
また、典型的な複数のコンバイナの構造上の複数の制限および複数の動作特性は、複数のＰＡが複数の偶数で合成されることを必要とすることがある。例えば、パワージェネレータの電力出力の要件は、３つの複数のＰＡの使用が必要となることがある。偶数個の複数のＰＡを使用しなければならないので、４つの複数のＰＡが組み込まれる。４つの複数のＰＡは、必要な電力出力を満たすには出力不足である。追加の複数のＰＡの使用は、サイズ、複雑性、コスト、発熱などを増加させ、パワージェネレータの効率性および複数の応用の可能性および複数の動作環境を減少させる。
【発明の概要】
【０００９】
コンバイナは、Ｎが１より大きい整数であるＮ個の無線周波数パワーアンプの各々の出力に接続するように各々が構成されたＮ個の同軸ケーブルを含む。Ｎ個の同軸ケーブルの各々は、Ｎ個の無線周波数パワーアンプの各々１つから増幅された無線周波数信号を受信するように構成される。基板(board)は複数の容量を含み、Ｎ個の同軸ケーブルの各々に接続するように構成され、複数の無線周波数信号を合成する。Ｎ個の同軸ケーブルおよび複数の容量は、Ｎ個のインダクタンスおよび容量の複数の組み合わせを提供する。コネクタが基板の出力を負荷に接続するように構成される。
【００１０】
他の複数の特徴において、コンバイナが提供され、第１の無線周波数パワーアンプの第１の出力に接続するように構成される第１の同軸ケーブルを含む。第１の同軸ケーブルは、第１のインダクタンスの第１の非シールド（non-shielded）セクションを含む。第２の同軸ケーブルは、第２の無線周波数パワーアンプの第２の出力に接続するように構成される。第２の同軸ケーブルは、第２のインダクタンスの第２の非シールドセクションを含む。基板は、第１の容量および第２の容量を含む。第１の容量は、第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する第１の非シールドセクションに接続される。第２の容量は、第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する第２の非シールドセクションに接続される。第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせは、第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせに等しい。
【００１１】
本開示の適用のさらなる複数の範囲は、詳細な説明、複数の特許請求の範囲および複数の図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な複数の実施例は単に例示の複数の目的のために意図されており、開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本明細書中に記載された複数の図面は、選択された複数の実施形態での説明のみを複数の目的としており、すべての可能な複数の実装ではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【図１】図１は、本開示に従ってコンバイナを組み込んだパワー・ジェネレータ・システムのブロック図である。
【図２】図２は、本開示に従ったコンバイナの上面図である。
【図３】図３は、図２の断面線Ａ−Ａに沿ったコンバイナの同軸ケーブルの断面図である。
【図４】図４は、図２のコンバイナの一部の回路図である。
【図５】図５は、本開示に従ったマルチウェイ・コンバイナ・パラメータ・テーブル例である。
【００１３】
対応する複数の参照番号はいくつかの複数の図面を通して対応する複数の部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
例示的な複数の実施形態を複数の添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
例示的な複数の実施形態は、この開示が十分に説明され、当業者に適用範囲を完全に伝えるために提供されるであろう。多数の複数の具体的な詳細は、本開示の複数の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の複数の部品、複数のデバイスおよび複数の方法の複数の例などとして記述されている。具体的な複数の詳細を採用する必要がないこと、例示的な複数の実施形態は、多くの異なる複数の形で具現化してもよいこと、および本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことは、当業者には明らかであろう。いくつかの複数の実施形態では、周知の複数のプロセス、周知の複数のデバイス構造、および周知の複数の技術について詳細は説明されない。
【００１６】
本明細書で使用する用語は、特定の複数の実施形態の例を説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。文脈上明確に別途示されない限り、本明細書での使用は、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は複数を含むことを意図してもよい。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は包括的であるため、記載された複数の特徴、複数の整数、複数のステップ、複数の動作、複数の構成要素、および／または複数の部品の存在を指定するが、１つ以上の他の複数の特徴、複数の整数、複数のステップ、複数の動作、複数の構成要素、複数の部品、および／またはこれらの複数のグループの存在または追加を排除するものではない。本明細書に記載の方法の複数のステップ、複数のプロセス、および複数の操作は、必ずしも具体的に実行の順序として識別しない限り、議論されるまたは図示される特定の順序での実行を必要とするものとして解釈されるべきではない。また、追加または代替の複数のステップが使用され得ることが理解されるべきである。
【００１７】
構成要素または層が他の構成要素または層「上に」、「〜と係合する」、「〜と接続する」、または「〜と結合する」となっていると言及される場合、直接他の構成要素または層上に、〜と係合する、〜と接続する、または〜と結合するであってもよく、または介在性の他の複数の構成要素または複数の層が存在してもよい。これとは対照的に、構成要素が他の構成要素または層「上に直接」、「〜と直接係合する」、「〜と直接接続する」、または「〜と直接結合する」となっていると言及される場合、介在性の複数の構成要素または複数の層が存在しない場合がある。複数の構成要素間の関係を説明するために使用される他の用語（例えば、「〜間」対「直接〜間」、「〜に隣接」対「〜に直接隣接」など）も同様に解釈されるべきである。本明細書において使用される場合、用語「および／または」は関連する列挙された複数の項目の１つ以上の任意の、およびすべての複数の組み合わせを含む。
【００１８】
第１の、第２の、第３のなどの複数の用語は、本明細書では様々な複数の構成要素、複数の部品、複数の領域、複数の層、および／または複数のセクションを説明するために使用されてもよいが、これらの複数の構成要素、複数の部品、複数の領域、複数の層および／または複数のセクションはこれらの用語により限定されるべきではない。これらの複数の用語は、１つの構成要素、部品、領域、層またはセクションを他の構成要素、部品、領域、層またはセクションから区別するためにのみ使用してもよい。文脈により明確に示されない限り、「第１の」、「第２の」、および他の複数の数値表現用語などの複数の用語は、本明細書で使用される場合、順番または順序を意味するものではない。したがって、以下に述べる第１の構成要素、部品、領域、層またはセクションは、複数の実施例の複数の教示から逸脱することなく、第２の構成要素、部品、領域、層またはセクションと呼ぶことができる。
【００１９】
「内側」、「外側」、「〜の下」、「〜より下」、「下部」、「〜より上」、「上部」などの複数の空間的相対用語は、複数の図に示すような他の構成要素（複数）または特徴（複数）との１つの構成要素または特徴との関係の説明を容易にするために本明細書中で使用されてもよい。複数の空間的相対用語は、複数の図に示された方向に加えて使用されるまたは動作するデバイスの異なる複数の向きを包含することが意図されてもよい。例えば、複数の図中のデバイスが反転された場合は、他の複数の構成要素または複数の特徴「より下」または「の下」として記述される複数の構成要素は、他の複数の構成要素または複数の特徴「より上」に向けられることになる。したがって、例えば用語「より下」は、上下の向きの両方を包含することができる。デバイスは、他の状態（９０度回転または他の複数の方向）を向いていてもよく、本明細書で使用される複数の空間的相対記述子はそれに応じて解釈される。
【００２０】
図１において、パワー・ジェネレータ・システム１０のブロック図は、コンバイナ１２を組み入れている。パワー・ジェネレータ・システム１０は、入力アンプ１４、スプリッタ１６、第１および第２の複数の無線周波数（ＲＦ）パワーアンプ（ＰＡ）１８、２０、コンバイナ１２および負荷２２（例えば、プラズマチャンバ）を含む。入力アンプ１４は、調整された信号２６を生成するためにＲＦ信号２４を受信し調整する。入力アンプ１４は、例えば、プリアンプ、ドライバなどを含んでもよい。スプリッタ１６は、調整された信号２６を複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の各々に供給する。スプリッタ１６の複数の出力は、アイソレータ２８により互いに分離されてもよい。アイソレータ２８は、１つ以上の複数の抵抗器および／または他の複数の絶縁デバイスを含んでもよい。
【００２１】
複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０は、複数のハイパワーアンプであってもよい。非限定的な例としては、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０は、各々２．５キロワット（ｋＷ）より大きいまたは等しい複数の電力出力を供給してもよい。複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０は、互いに同相（例えば、各々が０°の位相を有していてもよい）である増幅された複数の出力信号３０、３２を生成する。２つのＲＦ  ＰＡが図示されているがいくつかのＲＦ  ＰＡが組み込まれてもよい。複数のＲＦ  ＰＡの数は奇数または偶数であってもよい。
【００２２】
コンバイナ１２は、複数のＲＦ  ＰＡの複数の出力信号を合成することに関して主に説明されているが、コンバイナ１２は、他の複数の回路部品の複数の出力信号を合成するために使用してもよい。コンバイナ１２は、負荷２２に供給される、パワージェネレータの出力信号３４を供給するために、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の増幅された複数の出力信号３０および３２を合成する。コンバイナ１２は、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の複数の出力端子３８、４０間の絶縁を提供しない。コンバイナ１２の複数の入力４２、４４は、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の複数の出力のインピーダンス整合をしてもよい。例示のみであるが複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の各々の出力インピーダンスおよびコンバイナ１２の入力インピーダンスの各々は、５０オーム（Ω）であってもよい。また、コンバイナ１２の出力インピーダンスは、負荷２２の入力インピーダンスと整合してもよい。別の例として、コンバイナ１２の出力インピーダンスおよび負荷２２の入力インピーダンスは、各々５０Ωであってもよい。
【００２３】
図２では、図１のコンバイナ１２の例が図示される。コンバイナ１２は、２つ以上の複数の同軸ケーブル５０、５２（２つが図示される）を含む。複数の同軸ケーブル５０、５２は、複数の同軸コネクタ５４、５６、複数の接地セクション５８、５９、容量基板（capacitance board）６０、および出力コネクタ６２を含む。複数の同軸ケーブル５０、５２は、複数の同軸コネクタ（第１）端６４、６６および複数のコンデンサ（第２）端６８、７０を有する。複数の同軸コネクタ５４、５６（例えば、Ｃ型コネクタ）は、複数の第１の端６４、６６および複数のＲＦ  ＰＡの複数の出力端子（例えば、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の複数の出力端子３８、４０）に接続される。複数の接地セクション５８、５９は、グランド７４（例えば、回路および／または筐体グランド）に接続されるクランプ７２により保持される。クランプ７２は、接地クランプと呼ばれることもある。クランプ７２は、例えば、接地するかまたは電圧リファレンスに接続されたＲＦデッキに接続および／またはネジ止めされてもよい。クランプ７２はネジ止めクランプであってもよい。複数の第２の端６８、７０は容量基板６０に接続される。容量基板６０は、出力コネクタ６２に接続され、出力コネクタ６２は、今度は負荷（例えば、負荷２２）に接続されてもよい。
【００２４】
次に図３もまた参照すると、第１の同軸ケーブル５０の断面図が図示される。第２の同軸ケーブル５２は、第１の同軸ケーブル５０と同じ断面構成を有していてもよい。複数の第１の同軸ケーブル５０は、コア８０（例えば、ワイヤ）、誘電絶縁体８２、シールド８４、およびシース（sheath）８６（第２の同軸ケーブル５２用に各々８０’、８２’、８４’、および８６’と付される）を有してもよい。コア８０は、出力コネクタ２２で電力出力信号３４を供給するために合成されてもよい複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０のいずれかの出力信号に接続され、受信してもよい。誘電絶縁体８２は、コア８０をシールド８４から絶縁する。シールド８４は、例えば、露出し電圧リファレンス９０（例えば、グランドリファレンス）に接続されたワイヤメッシュであってもよい。コア８０およびシールド８４は、銅または他の複数の導電性材料で形成されてもよい。誘電絶縁体８２およびシース８６は、非導電性であり、プラスチックおよび／または他の複数の誘電体材料から形成されてもよい。
【００２５】
複数の同軸ケーブル５０、５２の各々は、４つセクション、複数のシースセクション１００、複数のシールドセクション１０２、複数の非シールドセクション１０４、および複数のコアセクション１０６を含む。複数のシースセクション１００は、複数の同軸コネクタ５４、５６からクランプ（clamp）７２に延びる。
【００２６】
複数のシールドセクション１０２は、複数のシースセクション１００および複数の非シールドセクション１０４間に延び、クランプ７２により保持され、電圧リファレンス９０に接続される。複数のシールドセクション１０２では、複数の同軸ケーブル５０、５２の複数のシース８６、８６’は、複数のシールド８４、８４’を露出させるために取り除かれる。複数のシールド８４、８４’は、複数のシールド８４、８４’を電圧リファレンス９０に結合するクランプ７２に接続するため露出されている。
【００２７】
複数の非シールドセクション１０４は、クランプ７２から複数のコアセクション１０６に延びる。複数のシース８６、８６’および複数のシールド８４、８４’は、複数の誘電絶縁体８２、８２’を露出するため複数の非シールドセクション１０４から取り除かれる。複数の非シールドセクション１０４の各々は、複数のコネクタ５４、５６の各々に直列に接続された線形インダクタとして機能する。複数の非シールドセクション１０４の各々のインダクタンスは、複数の非シールドセクション１０４の長さＤに基づいている。長さＤは、アプリケーションに基づいて選択されてもよい。
【００２８】
複数のコアセクション１０６は、複数のシース８６、８６’、複数のシールド８４、８４’および複数の誘電絶縁体８２、８２’を含まない。複数のコアセクション１０６は、複数の非シールドセクション１０４から延び、容量基板６０に接続される。容量基板６０は、所望のインピーダンス変換を提供するために出力コネクタ６２で分岐容量を提供する。
【００２９】
容量基板６０は、並行におよび／または直列に接続してもよい任意の数の複数のコンデンサ（例えば、複数のコンデンサＣ１、Ｃ２）を含んでいてもよい。複数のコンデンサの複数の第１の端１２２は、複数のコアセクション１０６中の複数のコア８０、８０’に接続されてもよい。複数のコンデンサの複数の第２の端１２４は、電圧リファレンス９０に接続されてもよい。容量基板６０の出力は、出力コネクタ６２に供給される。
【００３０】
複数の同軸ケーブル５０、５２は、ほぼ同じ複数の寸法、セクションの複数の長さを有していてもよく、同じ複数の材料で形成されてもよい。例えば、複数のシースセクション１００の複数の長さ（および他の複数の寸法）は同じであってもよく、複数のシールドセクション１０２の複数の長さ（および他の複数の寸法）は同じであってもよく、複数の非シールドセクション１０４の複数の長さ（および他の複数の寸法）は同じであってもよく、複数のコアセクション１０６の複数の長さ（および他の複数の寸法）は同じであってもよい。これは、複数の同軸ケーブル５０、５２の複数のインピーダンスおよび複数のインダクタンスがほぼ同じであることを保証する。例として、複数の非シールドセクション１０４の複数の長さはほぼ同じであってもよく（例えば、±１−３ミリメートル（ｍｍ）を超えない複数の長さの違いでの等しい長さ）、複数の非シールドセクション１０４の複数のインピーダンスを、例えば、１Ω以内に整合させてもよい。
【００３１】
複数の同軸ケーブル５０、５２は、複数の第２の端６８、７０に関して並列に事実上接続（connected in parallel）される。結果として、コンバイナ１２の出力インピーダンス（例えば、５０Ω）は、コンバイナ１２の各インダクタンスおよび容量（ＬＣ）の組み合わせのインピーダンス（例えば、５０Ω）に等しい。ＬＣの組み合わせは、複数の同軸ケーブル５０、５２とそれに対応する複数の容量（例えば、Ｃ１、Ｃ２）の各々どちらかにより提供される。例えば、第１のＬＣの組み合わせは、第１の同軸ケーブル５０の第１の非シールドセクションおよび第１の容量Ｃ１により提供される。第２のＬＣの組み合わせは、第２の同軸ケーブル５２の第２の非シールドセクションおよび第２の容量Ｃ２により提供される。複数の容量Ｃ１、Ｃ２の各々について１個のコンデンサが図示されているが、複数の容量Ｃ１、Ｃ２の各々は任意の数の複数のコンデンサを含んでもよい。
【００３２】
ＬＣの複数の組み合わせの各々は、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０のどちらかの出力インピーダンス（例えば、５０Ωから１００Ωまで）を増加および／または倍にする。ＬＣの複数の組み合わせは、容量基板６０および／または出力コネクタ６２で並列に接続されているので、コンバイナ１２の出力インピーダンス（例えば、５０Ω）が複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０のどちらかの出力インピーダンスにほぼ等しくてもよい（すなわち整合していてもよい）。言い換えれば、各ケーブルの出力インピーダンスは複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の各々の出力インピーダンスよりも大きい（または倍である）。しかし、コンバイナ１２の合計出力インピーダンスは、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の各々の出力インピーダンスにほぼ等しくてもよい。「ほぼ等しい」という用語は、互いに所定の範囲内にある２つの値および／または互いに等しいことを指す。例として、上述したインピーダンスの複数の値は互いに±１−３Ω以内であってもよい。
【００３３】
次に図４もまた参照すると、コンバイナ１２の一部の回路図が図示される。コンバイナ１２は、インダクタ−コンデンサ−インダクタ（ＬＣＬ）型コンバイナである。複数の非シールドセクション１０４の複数のインダクタンスは複数のインダクタＬ１およびＬ２で表される。容量基板６０の複数のコンデンサ（例えば、Ｃ１およびＣ２）の合計容量はコンデンサＣＴｏｔａｌにより表される。複数のインダクタＬ１およびＬ２は、複数の入力端１５０、１５２および複数の出力端１５４、１５６を有する。コンデンサＣＴｏｔａｌは入力端１５８および出力端１６０を有する。
【００３４】
複数の入力端１５０、１５２は、複数のシースセクション１００を介して複数の同軸コネクタ５４、５６に接続されてもよい。複数の出力端１５４、１５６はコンデンサＣＴｏｔａｌの第１の端１５８に接続される。コンデンサＣＴｏｔａｌの第２の端１６０は、電圧リファレンス９０に接続される。第２の端１６０はまた出力コネクタ６２に接続される。
【００３５】
図５では、例示のマルチウェイ・コンバイナ・パラメータ・テーブルが図示される。マルチウェイ・コンバイナ・パラメータ・テーブルは、種々の複数のＮウェイコンバイナ用合計容量Ｔｏｔａｌ  Ｃ、非シールド・セクション・インダクタンスＬ、および非シールドセクション長Ｄなどを含む複数のコンバイナパラメータを提供し、ここでＮは１より大きい整数である。テーブルでは、Ｆ１−Ｆ４は複数のＲＦ周波数、ＴＣ１−ＴＣ１０はコンデンサＣＴｏｔａｌの複数の合計容量値、ｌ１−ｌ１０はインダクタＬ１およびＬ２の各々の複数のインダクタンス値、およびＤ１−Ｄ１０は長さＤの長さの複数の値である。選択された合計容量、インダクタンス、および／または長さの複数の値は、複数のＮウェイコンバイナにより受信されたＲＦ周波数の増加に関連して低下してもよい。
【００３６】
マルチウェイ・コンバイナ・パラメータ・テーブルは、異なる複数の周波数で動作する２ウェイ、３ウェイ、および４ウェイの複数のコンバイナ用の例示の複数のパラメータ値を提供する。２ウェイコンバイナは、２つのＲＦ  ＰＡから２つの電力出力を受信し合成するコンバイナを指す。２ウェイコンバイナは、図１、２、および４に図示される。３ウェイコンバイナは、３つのＲＦ  ＰＡからの３つの電力出力を受信し合成するコンバイナを指す。４ウェイコンバイナは、４つのＲＦ  ＰＡから４つの電力出力を受信し合成するコンバイナを指す。３つ以上のＲＦ  ＰＡから３つ以上の出力を受信するＮウェイコンバイナは、受信した追加の各ＲＦ  ＰＡ出力用の追加の同軸ケーブルおよび対応する容量を含んでいてもよい。例えば、３ウェイコンバイナは、図２および４のコンバイナ１２として構成してもよいが、２つの同軸ケーブルでの２つのＬＣの組み合わせの代わりに３つの同軸ケーブルでの３つのＬＣの組み合わせを含む。３つの同軸ケーブルは、出力コネクタ６２に関して並列に事実上接続されてもよい。任意の数の複数の同軸ケーブルおよび／またはＬＣの複数の組み合わせは所望の電力出力を供給するために接続されてもよい。
【００３７】
合計容量Ｔｏｔａｌ  Ｃは、容量基板の容量またはＬＣの複数の組み合わせの複数のコンデンサ（例えば、ＣＴｏｔａｌ）の結果的な容量である。非シールドセクションのインダクタンスＬは、コンバイナ１２の複数の非シールドセクション１０４の各々のインダクタンスを指す。複数の非シールドセクション１０４の各々の複数のインダクタンスは、複数の非シールドセクションの複数の長さ（例えば、長さＤ）に基づいている。複数の長さは、複数のＲＦ  ＰＡから受信した増幅された複数のＲＦ信号の複数のＲＦ周波数に基づいて調整されてもよい。
【００３８】
再び図２および４を参照すると、コンバイナ１２の複数のインダクタンス（例えば、Ｌ１およびＬ２）は、複数の非シールドセクション１０４の複数のコア８０、８０’を介して提供される。複数のインダクタンスは、追加の複数のコネクタ、複数のプリント回路基板、および追加の複数のハイパワーインダクタの取り込みなしで提供される。
【００３９】
一実装例において、コンバイナ１２は、例えば、入力および出力との５０Ωのインピーダンス整合を提供するために使用される。入力および出力のインピーダンス整合は、コンバイナ１２の各複数の入力および合成出力の複数のインピーダンスを、例えば、±１Ω以内で５０Ωとするように提供されてもよい。結果として、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０の各出力は、５０Ωの負荷またはコンバイナ１２の入力インピーダンスに接続される。また、複数の同軸ケーブル５０、５２の各々の寸法上、構造上、および材料上の整合に起因して、コンバイナ１２は複数の同軸ケーブル５０、５２間に正確な利得および位相の整合（例えば、±０．１デシベル（ｄＢ）の利得および±３°以内の位相）を提供する。複数の同軸ケーブル５０、５２の複数の位相は、信号キャンセルなしで合成されるように整合される。
【００４０】
コンバイナ１２の複数の同軸ケーブル５０、５２の各々の整合は、複数のＲＦ  ＰＡ１８、２０からの電力バランスを分配することができる。結果として、コンバイナ１２の利得整合および位相整合の複数の誤差が従来の利得および位相整合の複数の誤差未満となる。例えば、従来の利得および位相整合の複数の誤差は、各々０．５ｄＢおよび１０°であり、負荷が短絡または開放回路を有する場合、コンバイナ１２の負荷により増幅されてもよい。
【００４１】
ＲＦ電力を合成する上記複数のコンバイナは、最小の複数のサイズおよび複数のフォームファクタを有し、増幅された複数の電力密度を可能にする。複数のコンバイナは複数の同軸ケーブル、複数の同軸コネクタ、および容量基板で形成されるので、コンバイナのフォームファクタはメカニカルボックス、複数のフェライト、複数のトランス巻線などを使用せずに最小限に抑えられる。これは複数のコンバイナおよび対応する複数のＲＦ  ＰＡを従来のＲＦ  ＰＡ／コンバイナの複数のシステムよりも小さいスペースまたは設置面積に組み込むことを可能にする。
【００４２】
本明細書に開示される複数のコンバイナの複数の構造は、従来の複数のハイパワーコンバイナよりもより少ない複数の部品を有しより小さいので、従来の複数のハイパワーコンバイナよりも複数の構造があまり複雑でなくより低コストである。より小さく、より複雑でないことにより、複数のコンバイナは従来の複数のコンバイナよりも容易に製造することができる。上記に開示された複数のコンバイナはまた、コンバイナが複数のフェライト材料および／または複数のフェライトトランスを含まないため、ＲＦ電力損失を最小限に抑えることができ動作温度を高くすることができる。上記に開示された複数のコンバイナは複数の部品数および構造の複雑さが最小限であることにより向上した信頼性を提供する。
【００４３】
複数の実施形態の前述の説明は、図示および説明の複数の目的のために提供されている。包括的であることまたは開示を制限することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の複数の構成要素または複数の特徴は、一般的に特定の実施形態に限定されるものではないが、該当する場合には、具体的に図示または説明されていない場合でも、交換可能であり選択された実施形態で使用することができる。また同様のことが多くの複数の方法で変更されてもよい。このような複数の変形は、開示からの逸脱とみなされるべきではなく、このようなすべての複数の修正は本開示の範囲内に含まれることが意図される。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  コンバイナであって、
各々がＮ個の無線周波数パワーアンプのそれぞれの出力と接続するように構成されるＮ個の同軸ケーブルであって、ここでＮは、１より大きな整数であり、前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのそれぞれ１つのパワーアンプから増幅された無線周波数信号を受信するように構成される、Ｎ個の同軸ケーブルと、
複数の容量を含み、前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々に接続し前記複数の増幅された無線周波数信号を合成するように構成される基板であって、前記Ｎ個の同軸ケーブルおよび前記複数の容量は、Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する、基板と、
前記基板の出力を負荷に接続するように構成されるコネクタと、
を備えるコンバイナ。
[２]  前記Ｎ個の同軸ケーブルは、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第１の１つのパワーアンプの第１出力に接続するように構成される第１の同軸ケーブルと、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第２の１つのパワーアンプの第２出力に接続するように構成される第２の同軸ケーブルと、
を備える前記[１]に記載のコンバイナ。
[３]  前記Ｎ個の同軸ケーブルは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプのうちの第３の１つのパワーアンプの第３出力に接続するように構成される第３の同軸ケーブルをさらに備える前記[２]に記載のコンバイナ。
[４]  前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は、前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせの１つを提供するために前記複数の容量のそれぞれ１つに接続され、
前記複数の容量の各々は、前記Ｎ個の同軸ケーブルおよび電圧リファレンスの間に接続される、
前記[１]に記載のコンバイナ。
[５]  前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々の入力インピーダンスは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの１つのパワーアンプの出力インピーダンスを整合する前記[１]に記載のコンバイナ。
[６]  前記コネクタで前記コンバイナの出力インピーダンスを前記負荷の入力インピーダンスと整合する前記[１]に記載のコンバイナ。
[７]  前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせは、互いに関して並列に接続される前記[１]に記載のコンバイナ。
[８]  前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの各々の出力インピーダンスは、前記Ｎ個のインダクタンスおよび容量の組み合わせの各々の組み合わせの出力インピーダンスよりも大きく、
前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの各々のパワーアンプの前記出力インピーダンスは、前記コンバイナの合計出力インピーダンスに等しい、
前記[７]に記載のコンバイナ。
[９]  前記Ｎ個の同軸ケーブルの各々は、
同軸コネクタに接続されたシースセクションであって、前記同軸コネクタは、前記Ｎ個の無線周波数パワーアンプの１つのパワーアンプに接続するように構成される、シースセクションと、
電圧リファレンスに接続するように構成されるシールドセクションと、
インダクタンスを有する非シールドセクションと、
前記基板に接続されたコアセクションと、
を備える前記[１]に記載のコンバイナ。
[１０]  前記シースセクションは、シースを備え、
前記シールドセクションは、シールドを備え、シースを含まない前記シールドセクションであって、前記シールドは、クランプを介して前記電圧リファレンスに接続するように構成され、
前記非シールドセクションは、誘電絶縁体を備え、前記シースおよび前記シールドを含まず、
前記コアセクションは、ワイヤを備え、前記シース、前記シールドおよび前記誘電絶縁体を含まない、
前記[９]に記載のコンバイナ。
[１１]  前記誘電絶縁体は、前記コアセクションおよび、前記シースセクションおよび前記シールドセクションの前記シールドとの間に配置され、
前記シールドは、前記誘電絶縁体および前記シースセクションの前記シースとの間に配置される、
前記[１０]に記載のコンバイナ。
[１２]  複数の前記非シールドセクションの各々のセクションの前記インダクタンスは、複数の前記非シールドセクションの長さに直接関係している前記[９]に記載のコンバイナ。
[１３]  複数の前記非シールドセクションの第１の１つのセクションの第１のインダクタンスは、複数の前記非シールドセクションの第２の１つのセクションの第２のインダクタンスと等しい前記[９]に記載のコンバイナ。
[１４]  前記Ｎ個の同軸ケーブルは、互いに利得および位相整合し、前記負荷に供給される電力を等しく分配する前記[１]に記載のコンバイナ。
[１５]  パワー・ジェネレータ・システムであって、
無線周波数信号を受信し、調整された信号を生成するように構成される入力アンプと、
前記調整された信号を複数の無線周波数信号に分割するように構成されるスプリッタと、
増幅された複数の無線周波数信号を生成するために、前記複数の無線周波数信号を増幅するように構成されるＮ個の無線周波数パワーアンプと、
前記[１]に記載のコンバイナと、
を備えるパワー・ジェネレータ・システム。
[１６]  コンバイナであって、
第１の無線周波数パワーアンプの第１の出力に接続するように構成される第１の同軸ケーブルであって、前記第１の同軸ケーブルは、第１のインダクタンスをもった第１の非シールドセクションを備える、第１の同軸ケーブルと、
第２の無線周波数パワーアンプの第２の出力に接続するように構成される第２の同軸ケーブルであって、前記第２の同軸ケーブルは、第２のインダクタンスをもった第２の非シールドセクションを備える、第２の同軸ケーブルと、
基板であって、
第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する前記第１の非シールドセクションに接続された第１の容量と、
第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせを提供する前記第２の非シールドセクションに接続された第２の容量であって、第２のインダクタンスおよび容量の組み合わせは、第１のインダクタンスおよび容量の組み合わせに等しい、第２の容量と、
を備える基板と、
を備えるコンバイナ。
[１７]  前記第１の同軸ケーブルは、
第１の同軸コネクタに接続された第１のシースセクションであって、前記第１の同軸コネクタは、前記第１の無線周波数パワーアンプに接続するように構成される、第１のシースセクションと、
電圧リファレンスに接続するように構成される第１のシールドセクションと、
前記基板に接続された第１のコアセクションと、
を備え、
前記第２の同軸ケーブルは、
第２の同軸コネクタに接続された第２のシースセクションであって、前記第２の同軸コネクタは、前記第２の無線周波数パワーアンプに接続するように構成される、第２のシースセクションと、
前記電圧リファレンスに接続するように構成される第２のシールドセクションと、
前記基板に接続された第２のコアセクションと、
を備える、
前記[１６]に記載のコンバイナ。
[１８]  前記第１のシースセクションは、第１のシースを備え、
前記第２のシースセクションは、第２のシースを備え、
前記第１のシールドセクションは、第１のシールドを備え、前記第１のシースを含まず、
前記第２のシールドセクションは、第２のシールドを備え、前記第２のシースを含まず、
前記第１のシールドおよび前記第２のシールドは、クランプを介して電圧リファレンスに接続するように構成され、
前記第１の非シールドセクションは、第１の誘電絶縁体を備え、前記第１のシースおよび前記第１のシールドを含まず、
前記第２の非シールドセクションは、第２の誘電絶縁体を備え、前記第２のシースおよび前記第２のシールドを含まず、
前記第１のコアセクションは、第１のワイヤを備え、前記第１のシース、前記第１のシールドおよび前記第１の誘電絶縁体を含まず、
前記第２のコアセクションは、第２のワイヤを備え、前記第２のシース、前記第２のシールドおよび前記第２の誘電絶縁体を含まない、
前記[１７]に記載のコンバイナ。
[１９]  前記第１の同軸ケーブルの第１の利得は、前記第２の同軸ケーブルの第２の利得に整合し、
前記第１の同軸ケーブルの第１の位相は、前記第２の同軸ケーブルの第２の位相に整合する、
前記[１６]に記載のコンバイナ。
[２０]  前記第１の同軸ケーブルの第１のインピーダンスは、前記第１の無線周波数パワーアンプの出力のインピーダンスに整合し、
前記第２の同軸ケーブルの第２のインピーダンスは、前記第２の無線周波数パワーアンプの出力のインピーダンスに整合し、
前記基板の出力の第３のインピーダンスは、負荷の入力のインピーダンスに整合し、前記基板の前記出力は、コネクタを介して前記負荷の前記入力に接続するように構成される、
前記[１６]に記載のコンバイナ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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