[實用新型]一種射頻電壓電流檢測裝置

有效

• 申請號: 201521027111.8
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN205229289U
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李冬;王弘毅;秦斌;陳德智;劉開鋒;余調琴;趙鵬;王曉敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 宋業斌

技術領域

本實用新型涉及射頻離子源和加速器領域的射頻電壓、電流檢測，更 具體地，涉及一種中頻至高頻范圍內雙導體傳輸系統中電壓、電流的檢測 裝置。

背景技術

目前主要的射頻電壓、電流檢測方法如下：

對射頻傳輸線的電壓和電流分別進行采樣，然后進行后續計算處理。 具體地說，在傳輸線雙導體之間串接若干數量電容器，對傳輸線電壓進行 分壓取樣；采用帶有磁芯的環形螺線管套在傳輸線的內導體上，對傳輸線 電流進行取樣。這種檢測方法需要在雙導體傳輸線的兩個導體之間焊接電 容，同時讓內導體穿過環形螺線管，會對已經集成安裝在射頻系統中的射 頻傳輸線結構造成破壞，安裝和調試不方便；實際電容受到寄生電阻的影 響，導致電壓取樣的分壓比隨頻率的變化而改變，由此帶來的誤差不容忽 視，也很難消除，需對不同頻率下的檢測信號進行修正；線圈磁芯材料存 在磁滯損耗和渦流損耗等非線性特性，其等效電阻隨頻率、功率的不同而 變化，對電流大小和相位的測量精度帶來影響。此外，該檢測方案的頻帶 寬度受磁芯工作頻率的限制。

實用新型內容

針對現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種射頻電壓電流 檢測裝置，旨在解決現有射頻電壓檢測裝置安裝、調試和檢測精度受限的 問題，以及現有射頻電流檢測裝置由于線圈磁芯材料特性所導致的工作頻 率和檢測精度受限的問題。

本實用新型提供了一種射頻電壓電流檢測裝置，包括電壓取樣單元、 電流取樣單元、緩沖單元和信號處理單元；所述電壓取樣單元用于對雙導 體傳輸線中導體之間的電壓進行采集；所述電流取樣單元用于感應傳輸線 內導體周圍的磁場強度，并根據空心線圈兩端的感應電壓獲得所述內導體 的電流；所述緩沖單元的第一輸入端連接所述電壓取樣單元，所述緩沖單 元的第二輸入端連接所述電流取樣單元，用于對電壓和電流的采樣信號進 行緩沖處理；所述信號處理單元的第一輸入端連接至所述緩沖單元的第一 輸出端，所述信號處理單元的第二輸入端連接至所述緩沖單元的第二輸出 端，用于對所述緩沖單元輸出的信號進行處理后獲得待檢測射頻電壓、電 流的幅值、頻率和相位差。

更進一步地，所述電壓取樣單元包括金屬片，所述金屬片分別與內導 體、外導體構成等效電容。

更進一步地，所述電壓取樣單元還包括電容C10，所述電容C10的一 端與外導體相接，所述電容C10的另一端連接所述金屬片。

更進一步地，金屬片與內導體之間的耐壓強度，需要滿足大于或等于 傳輸線兩導體間電壓兩倍的要求。

更進一步地，所述金屬片與內導體平行放置。

更進一步地，在金屬片與內導體之間的氣隙中插入電介質材料。

更進一步地，所述電流取樣單元為空心線圈，所述空心線圈的一個引 腳與外導體相接，所述空心線圈的另一個引腳作為所述電流取樣單元的輸 出端。

更進一步地，所述空心線圈為平面線圈或空心螺線管線圈。

更進一步地，緩沖單元包括第一緩沖單元和第二緩沖單元，所述第一 緩沖單元的輸入端作為所述緩沖單元的第一輸入端，所述第一緩沖單元的 輸出端作為所述緩沖單元的第一輸出端；所述第二緩沖單元的輸入端作為 所述緩沖單元的第二輸入端，所述第二緩沖單元的輸出端作為所述緩沖單 元的第二輸出端。

更進一步地，所述第一緩沖單元和所述第二緩沖單元的結構相同，均 包括運算放大器U1、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電容C7、電 容C8、電容C9、電阻R1、電阻R3和電阻R4；所述運算放大器U1包括8 個引腳，第1引腳懸空，第2引腳通過所述電阻R1連接至第6引腳，第3 引腳作為緩沖單元的輸入端，第4引腳接-5V電源，第5引腳接-5V電源， 第6引腳作為緩沖單元的輸出端，第7引腳和第8引腳均接+5V電源；所 述電容C1、電容C2和電容C3并聯后一端接地，另一端接+5V電源；所述 電容C7、電容C8和電容C9并聯后一端接地，另一端接-5V電源；所述電 阻R3的一端接地，另一端連接至所述U1的第3引腳；所述電阻R4與所 述電容C4并聯連接后一端接地，另一端連接至所述運算放大器U1的第5 引腳。