[發明專利]一種大功率射頻電源系統

有效

• 申請號: 202110292832.5
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113064368B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陳操;陳海明;汪黃根;鄭煥生
• 申請（專利權）人: 科海技術股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H03F3/189;H03F1/30
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 吳金水

1.一種大功率射頻電源系統，其特征在于，所述大功率射頻電源系統包括射頻信號發生模塊和射頻功能模塊，所述射頻信號發生模塊和射頻功能模塊之間進行電連接；

所述射頻信號發生模塊包括數字控制模塊、轉換模塊、第一V/I檢測模塊和射頻信號處理模塊；所述數字控制模塊與所述轉換模塊之間進行電連接；所述轉換模塊與所述第一V/I檢測模塊之間進行電連接；所述射頻信號處理模塊與數字控制模塊之間進行電連接；

所述數字控制模塊通過以太網與PC機建立連接，所述數字控制模塊包括以FPGA芯片為核心的電路模塊，所述以FPGA芯片為核心的電路模塊用于發出雙8為的射頻數字信號；

所述轉換模塊，用于進行數字信號和模擬信號之間的轉換；

所述第一V/I檢測模塊，用于在射頻輸出端口檢測到射頻信號過流過壓時，觸發過流過壓保護機制；

所述射頻信號處理模塊，用于對輸出的射頻信號進行信號放大、倍頻和阻抗匹配處理；

所述射頻功能模塊包括功率分配器、濾波式合成器、λ/4變換器模塊、隔離電阻模塊和第二V/I檢測模塊；所述功率分配器的射頻信號輸入端與所述射頻信號發生模塊的射頻信號輸出端相連；所述功率分配器、濾波式合成器、λ/4變換器模塊、隔離電阻模塊和第二V/I檢測模塊之間依次進行電連接；

所述大功率射頻電源系統還包括控制面板模塊、狀態顯示模塊、匹配通訊模塊、接口擴展模塊、溫度檢測模塊、散熱模塊和電源模塊。

2.根據權利要求1所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述轉換模塊包括AD轉換模塊和DA轉換模塊；

所述AD轉換模塊，用于將FPGA芯片為核心的數字控制模塊輸出的雙8位數字量進行轉換，輸出兩路射頻信號；

所述DA轉換模塊，用于將射頻輸出端口檢測到的射頻信號轉化為數字信號發送至以FPGA芯片為核心的數字控制模塊，進行射頻信號的實時顯示。

3.根據權利要求1所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述射頻信號處理模塊包括放大電路模塊、倍頻電路模塊、LC阻抗匹配電路模塊和射頻開關電路模塊；所述放大電路模塊、倍頻電路模塊、LC阻抗匹配電路模塊和射頻開關電路模塊之間依次進行電連接。

4.根據權利要求1所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述功率分配器包括一個Driver Bd電路模塊和三個LDOMS PA Quad Bd電路模塊；所述一個Driver Bd電路模塊的信號輸入端與所述射頻信號發生模塊的射頻信號輸出端相連；所述一個Driver Bd電路模塊的信號輸出端分別與所述三個LDOMS PA Quad Bd電路模塊進行電連接。

5.根據權利要求4所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述Driver Bd電路模塊包括電源電路組、RF輸入信號處理模塊、第一推挽放大電路、晶體管放大電路、第二推挽放大電路和4路功分輸出電路；所述電源電路組的電源信號輸出端分別與RF輸入信號處理模塊、第一推挽放大電路、晶體管放大電路、第二推挽放大電路和4路功分輸出電路的電源信號輸入端相連；所述RF輸入信號處理模塊、第一推挽放大電路、晶體管放大電路、第二推挽放大電路和4路功分輸出電路依次進行電連接。

6.根據權利要求4所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述LDOMS PA Quad Bd電路模塊包括三個第三推挽放大電路和一個3路功分輸出電路；所述三個第三推挽放大電路的信號輸入端分別與Driver Bd電路模塊的信號輸出端相連；所述三個第三推挽放大電路的信號輸出端分別與所述3路功分輸出電路的信號輸入端對應相連。

7.根據權利要求1所述大功率射頻電源系統，其特征在于，所述散熱模塊的運行過程包括：

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊和射頻功能模塊的溫度均為超過第一溫度閾值時，所述散熱模塊以初始轉速進行散熱；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度超過第一溫度閾值，但射頻功能模塊的溫度沒有超過第一溫度閾值時，所述散熱模塊調整為第一散熱轉速來進行散熱，其中，所述第一散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₁表示第一散熱轉速；V₀表示初始轉速；T₁₁表示射頻信號發生模塊超過第一溫度閾值時的當前溫度值；T₀₁表示第一溫度閾值；n表示當前溫度檢測的溫度采集次數；T_1i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻信號發生模塊對應的溫度值；T_2i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻功能模塊對應的溫度值；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度沒有超過第一溫度閾值，但射頻功能模塊的溫度超過第一溫度閾值時，所述散熱模塊調整為第二散熱轉速來進行散熱，其中，所述第二散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₂表示第二散熱轉速；V₀表示初始轉速；T₁₁表示射頻信號發生模塊超過第一溫度閾值時的當前溫度值；T₁₂表示射頻功能模塊超過第一溫度閾值時的當前溫度值；T₀₁表示第一溫度閾值；n表示當前溫度檢測的溫度采集次數；T_1i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻信號發生模塊對應的溫度值；T_2i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻功能模塊對應的溫度值；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度和射頻功能模塊的溫度均超過第一溫度閾值，但未超過第二溫度閾值時，所述散熱模塊調整為第三散熱轉速來進行散熱，其中，所述第三散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₃表示第三散熱轉速；V₀表示初始轉速；T₁₁表示射頻信號發生模塊超過第一溫度閾值時的當前溫度值；T₁₂表示射頻功能模塊超過第一溫度閾值時的當前溫度值；T₀₁表示第一溫度閾值；n表示當前溫度檢測的溫度采集次數；T_1i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻信號發生模塊對應的溫度值；T_2i表示第i次溫度采集時，采集到的射頻功能模塊對應的溫度值；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度超過第二溫度閾值，但射頻功能模塊的溫度沒有超過第二溫度閾值時，所述散熱模塊調整為第四散熱轉速來進行散熱，其中，所述第四散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₄表示第四散熱轉速；T₀₂表示第二溫度閾值；T₂₁表示射頻信號發生模塊超過第二溫度閾值時的當前溫度值；T₂表示射頻功能模塊沒有超過第二溫度閾值時的當前溫度值；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度沒有超過第二溫度閾值，但射頻功能模塊的溫度超過第二溫度閾值時，所述散熱模塊調整為第五散熱轉速來進行散熱，其中，所述第五散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₅表示第五散熱轉速；T₀₂表示第二溫度閾值；T₂₂表示射頻功能模塊超過第二溫度閾值時的當前溫度值；T₁表示射頻信號發生模塊沒有超過第二溫度閾值時的當前溫度值；

當溫度檢測模塊檢測到射頻信號發生模塊的溫度和射頻功能模塊的溫度均超過第二溫度閾值，所述散熱模塊調整為第六散熱轉速來進行散熱，其中，所述第六散熱轉速通過如下公式獲取：

其中，V₆表示第六散熱轉速。