本實(shí)用新型涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光源射頻驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

射頻驅(qū)動(dòng)器主要應(yīng)用于通信干擾機(jī)、等離子體激發(fā)、光源驅(qū)動(dòng)等方面，連續(xù)波微波射頻驅(qū)動(dòng)器在高功率應(yīng)用時(shí)存在熱耗過(guò)高的問(wèn)題給系統(tǒng)散熱、可靠性及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很多實(shí)際的問(wèn)題，所以為了降低熱耗有必要采用脈沖的高功率射頻頻源。

現(xiàn)有射頻驅(qū)動(dòng)源，如圖1所示，主要由高頻振蕩器、高頻放大器、功率放大器及耦合匹配器組成實(shí)現(xiàn)，例如，《一種射頻激勵(lì)激光器》、發(fā)明人華中科技大學(xué)，申請(qǐng)?zhí)?01120399496.6，該實(shí)用新型公開(kāi)了一種射頻激勵(lì)氣體激光器，通過(guò)使用射頻電源，使放電過(guò)程更加穩(wěn)定，更大功率的激光輸出，但是由于射頻驅(qū)動(dòng)源的功耗大、可靠性低、結(jié)構(gòu)散熱設(shè)計(jì)難，導(dǎo)致系統(tǒng)重量太大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中光源射頻驅(qū)動(dòng)器功耗過(guò)大等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種光源射頻驅(qū)動(dòng)器，包括頻率發(fā)生器，功率放大器模塊、檢測(cè)控制電路和MCU（微控制單元），所述的頻率發(fā)生器、功率放大器模塊、檢測(cè)控制電路和MCU依次首尾連接組成一個(gè)電路回路，所述的功率放大器模塊包括預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器、驅(qū)動(dòng)功率放大器、末級(jí)功率放大器，所述的預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器、驅(qū)動(dòng)功率放大器、末級(jí)功率放大器依次連接，所述的MCU與所述的預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器控制連接。

其中，還可以包括可調(diào)多諧震蕩器，所述的可調(diào)多諧震蕩器連接MCU及預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器。可調(diào)多諧震蕩器可降低MCU選型要求，同時(shí)亦可以降低系統(tǒng)成本。

更進(jìn)一步，所述的檢測(cè)控制電路包括正反向微帶耦合器及檢波器，所述的正反向微帶耦合器與所述的末級(jí)功率放大器連接，所述的檢波器連接正反向微帶耦合器及MCU。

更進(jìn)一步，所述的檢波器包括第一檢波器和第二檢波器，第一檢波器和第二檢波器形成并聯(lián)關(guān)系。

更進(jìn)一步，還包括LDO（低壓差線性穩(wěn)壓器）、高速運(yùn)算放大器，所述的LDO與預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器連接，所述的高速運(yùn)算放大器連接所述的MCU和預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器。

頻率發(fā)生器主要是用來(lái)產(chǎn)生頻率，LDO用來(lái)給預(yù)驅(qū)動(dòng)放大器線性供電，高速運(yùn)放用于放大脈沖信號(hào)、功率放大器將某一特定頻率的射頻電平放大到額定值，正反向功率檢測(cè)電路的功能是對(duì)功放進(jìn)行輸出/反射功率檢測(cè)并將檢測(cè)結(jié)果送入MCU，MCU 主要是對(duì)頻率發(fā)生器、功率放大器模塊、LDO進(jìn)行控制，使其工作在最優(yōu)負(fù)載對(duì)應(yīng)頻率下。

頻率發(fā)生器（VCO/PLL）在某一頻率產(chǎn)生一定功率的射頻信號(hào)，射頻信號(hào)進(jìn)入功率放大器，經(jīng)功率放大器放大達(dá)到額定功率輸出至正反向耦合器，然后經(jīng)過(guò)正反向藕合器輸出給負(fù)載，正反向耦合器經(jīng)過(guò)正向藕合端藕合輸出信號(hào)作為功率放大器輸出功率的采樣信號(hào)送入第一檢波器；正反向耦合器經(jīng)過(guò)反向藕合端藕合由負(fù)載反射的信號(hào)作為功率放大器反射功率的采樣信號(hào)送入第二檢波器；第一、第二檢波器輸出直流電壓V1和V2送入MCU，MCU 根據(jù) V1和V2的值重新設(shè)定頻率發(fā)生器和功率放大器的工作頻率，以滿足系統(tǒng)在最優(yōu)負(fù)載條件下工作。

本實(shí)用新型的有益效果：

1）可根據(jù)負(fù)載特性自適應(yīng)調(diào)整射頻驅(qū)動(dòng)裝置的功率、頻率；

2）在最佳負(fù)載下工作，射頻功率損耗小，系統(tǒng)效率高；

3）系統(tǒng)體積和重量可有效減小，且系統(tǒng)具有非常高的可靠性。

附圖說(shuō)明（為了減少附圖文字，附圖標(biāo)注均采用簡(jiǎn)寫(xiě)方式）

圖1 現(xiàn)有射頻驅(qū)動(dòng)源方案；

圖2 本實(shí)用新型技術(shù)方案原理；

圖3 本實(shí)用新型實(shí)施案例原理圖；

圖4 本實(shí)用新型方案2原理框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，提供一種光源射頻驅(qū)動(dòng)器，包括頻率發(fā)生器，功率放大器模塊、檢測(cè)控制電路和MCU（微控制單元），所述的頻率發(fā)生器、功率放大器模塊、檢測(cè)控制電路和MCU依次首尾連接組成一個(gè)電路回路，所述的功率放大器模塊包括預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器、驅(qū)動(dòng)功率放大器、末級(jí)功率放大器，所述的預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器、驅(qū)動(dòng)功率放大器、末級(jí)功率放大器依次連接，所述的MCU與所述的預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器控制連接。MCU可以通過(guò)運(yùn)算放大器U2與預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器連接。此時(shí)MCU產(chǎn)生PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制運(yùn)算放大器U2。

微波等離子體功率源具體工作步驟如下:

第一步： 系統(tǒng)上電初始化，MCU控制預(yù)驅(qū)動(dòng)功放在線性供電下正常工作，關(guān)閉連接運(yùn)算放大器同相輸入端PWM輸出；

第二步： MCU控制頻率發(fā)生器產(chǎn)品初始頻率為f1，射頻功率為P1的射頻功率；

第三步：功率放大器在頻率f1下將頻率發(fā)生器輸出功率由P1放大到P2并輸出至負(fù)載此時(shí)反射功率為P3；

第四步：MCU根據(jù)V1和V2計(jì)算功放輸出端駐波S1 ；

第五步： MCU設(shè)定駐波門(mén)限，并判斷本次駐波值是否小于門(mén)限值；

第六步：若本次檢測(cè)駐波值小于門(mén)限值，MCU將鎖定此時(shí)頻率發(fā)生器的頻率；

第七步： MCU控制功放輸出功率到額定輸出，打開(kāi)連接高速運(yùn)放同相輸入端的PWM輸出；

第八步：若本次檢測(cè)駐波值大于門(mén)限值，MCU將改變頻率發(fā)生器的頻率，返回第一步，頻率變化步進(jìn)為Δf,且為單調(diào)變化 ；

第九步： MCU累計(jì)設(shè)置N次頻率，功放駐波值任然大于門(mén)限值，判斷為結(jié)束掃描程序，檢查硬件。

實(shí)施例1：具體的連接方式如圖3所示，系統(tǒng)主要包括：壓控震蕩器VCO，高速運(yùn)算放大器U2，作為一種具體的實(shí)施方案，高速運(yùn)算放大器U2選擇LM7171，此時(shí)，保證速運(yùn)算放大器U2正常工作的電阻R1和R2可取值為R1=150K，R2=15K；線性穩(wěn)壓電源LDO，LDO可選擇LP2951，微處理器MCU，作為一種具體的實(shí)施方案，微處理器MCU 可選擇STM32F-051K4T6，預(yù)驅(qū)動(dòng)功能放大器選擇2SC2026+AH128兩級(jí)串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)功能放大器選擇MW6S004NT1,，末級(jí)功能放大器選擇 BLC10M6XS200 ，檢測(cè)電路包括30dB正反向微帶耦合器及兩個(gè)檢波電路，兩個(gè)檢波電路可由兩個(gè)HSMS-2850檢波器實(shí)現(xiàn)，具體的連接方式可參考附圖3，具體實(shí)施過(guò)程如下：

1）系統(tǒng)上電初始化以后，STM32F051K4T6控制LDO使能為預(yù)驅(qū)動(dòng)功放線性供電，關(guān)閉連接高速運(yùn)放同相輸入端PWM輸出

2）STM32F051K4T6控制VCO-S-A22輸出工作頻率425MH的射頻信號(hào)；

3）射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)2SC2026、AH128、MW6S004NT1和 BLC10M6XS200 功率放大器，（BLC10M6XS200此LDMOS功率放大器工作在C類偏置條件，以便提高功放的效率， STM32F051K4T6對(duì)功放增益進(jìn)行控制，保證其輸出功率恒定。）功放輸出功率首先經(jīng)過(guò)正反向30dB耦合器，由耦合器前向藕合端進(jìn)行采樣，進(jìn)而由HSMS -2850檢波，得到功放輸出功率對(duì)應(yīng)的直流電壓為V1=1.2V，電壓值直接由STM32F051K4T6進(jìn)行采集；

4）經(jīng)過(guò)正反向耦合器的直通輸出功率直接輸出給負(fù)載，該輸出功率在傳輸給負(fù)載時(shí)，有一部份反射功率，由正反向耦合器的反向藕合端進(jìn)行采樣，進(jìn)而由HSMS -2850檢波，得到相應(yīng)的反射功率的直流電壓V2=0 .8V 并，做為差分比例電路的反向輸入；

5）STM32F051K4T6計(jì)算V2/V1=0.67，大于預(yù)設(shè)電壓0.25V，則STM32F051K4T6控制VCO-S-A22輸出工作頻率427MHz，經(jīng)過(guò)上述步驟后得到V2/V1=0.42,依然大于0.25的門(mén)限要求；

6）然后經(jīng)過(guò)7次設(shè)置VCO，其輸出頻率為441MHz時(shí)對(duì)應(yīng)V2/V1=0.2，達(dá)到預(yù)設(shè)門(mén)限，此時(shí)VCO輸出頻率被STM32F051K4T6鎖定。

7）STM32F051K4T6控制功放輸出功率到額定輸出，打開(kāi)連接高速運(yùn)放同相輸入端的PWM輸出，系統(tǒng)保持穩(wěn)定工作。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種低成本并且方便實(shí)用的射頻驅(qū)動(dòng)源，且該射頻驅(qū)動(dòng)源可以根據(jù)需要工作在連續(xù)和脈沖信號(hào)兩種狀態(tài)下，該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便，解決了現(xiàn)有射頻驅(qū)動(dòng)源功耗大、可靠性低、結(jié)構(gòu)散熱設(shè)計(jì)難、系統(tǒng)重量太大等問(wèn)題，為等離子體激發(fā)及光源應(yīng)用等方面提供了高性能易實(shí)現(xiàn)的脈沖射頻驅(qū)動(dòng)源。

實(shí)施例2：

如圖4所示，在圖2的基礎(chǔ)上增加可調(diào)多諧震蕩器，可調(diào)多諧震蕩器連接MCU及預(yù)驅(qū)動(dòng)功率放大器。即利用可調(diào)多諧震蕩器產(chǎn)生PWM信號(hào)，可調(diào)多諧震蕩器可以降低MCU選型要求，可以降低系統(tǒng)成本，另外在要求較低的場(chǎng)合可不通過(guò)MCU獨(dú)立使用。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。