用于測量高頻醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的信號的頻率的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于利用低頻測量系統(tǒng)，來確定由高頻醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的輸出信號的特性的系統(tǒng)和相應方法。數(shù)字測量系統(tǒng)包括相互耦接的振蕩器、混頻器和控制器。振蕩器提供具有第二頻率的參考信號?；祛l器基于輸出信號和參考信號，來產(chǎn)生下變頻信號?？刂破麟S后基于下變頻信號，來確定輸出信號的特性(例如，頻率或相位)。模擬測量系統(tǒng)包括具有中心頻率的濾波器、整流器和控制器。濾波器對輸出信號進行濾波，整流器對濾波信號進行整流?？刂破鲗φ餍盘栠M行采樣，并基于整流信號的電平來確定輸出信號的特性。參考信號控制器可基于確定的輸出信號的頻率和/或相位，來調(diào)整輸出信號的特性。
【專利說明】用于測量高頻醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的信號的頻率的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于測量高頻醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的系統(tǒng)和方法。更特別地，本公開涉及用于利用低頻測量技術(shù)來測量高頻發(fā)生器的輸出頻率的系統(tǒng)和方法。進一步地，本公開涉及用于將高頻發(fā)生器的輸出頻率保持在可接受范圍內(nèi)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在其中利用電刀(electrosurgical)發(fā)生器向用于組織的治療的儀器供給電刀能量的醫(yī)學治療過程中，通常有用的是測量和/或監(jiān)視發(fā)生器的輸出頻率。對在較低頻率(例如低于IMHz的頻率)下工作的發(fā)生器來說，測量輸出頻率相對容易，例如，借助利用測量系統(tǒng)的時鐘頻率的已知方法。
[0003]然而，對在較高頻率下工作的發(fā)生器(比如工作在300MHz以上，更典型地在900MHz以上的微波發(fā)生器)來說，以可靠并且經(jīng)濟有效的方式測量輸出頻率更加困難。這是因為在這些較高的頻率下，不再可能利用測量系統(tǒng)的時鐘頻率。
[0004]出于要在給定過程中更有效地利用設(shè)備的許多原因，測量高頻醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的能力極其有用。一個原因在于，在將輸出頻率保持在特定頻帶內(nèi)以確保發(fā)生器和/或醫(yī)療設(shè)備在特定的國際公認的工業(yè)、科學和醫(yī)學(ISM)無線電頻帶內(nèi)工作的過程中，這即使不是必需的也是有用。在某些ISM頻帶中，尤其是與醫(yī)學應用相關(guān)的那些ISM頻帶中，只允許距離中心頻率的有限設(shè)定的偏離。其它原因?qū)⑹菨M足為了阻抗匹配的目的而使輸出頻率偏移或者調(diào)整發(fā)生器的輸出的相位的需要。
[0005]在一個例子中，微波能量傳遞系統(tǒng)(例如，包括發(fā)生器、能量傳遞設(shè)備、被配置為將微波能量信號從發(fā)生器傳遞到能量傳遞設(shè)備的波導、和天線的系統(tǒng))的電氣性能在整個治療(例如在其中諸如腫瘤組織之類的組織是破壞目標的切除治療)的過程中變化。性能上的變化可歸因于能量傳遞設(shè)備的變化、組織性質(zhì)的變化或者傳遞路徑的變化。例如通過在所述過程中測量發(fā)生器的輸出頻率來觀察表示這些變化的參數(shù)的能力提供了對微波能量傳遞的更好控制。
[0006]因而，需要用于利用低頻測量系統(tǒng)來測量高頻醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率并且用于將輸出頻率保持在可接受范圍內(nèi)的可靠系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]這里使用的術(shù)語“遠端”指的是所描述的離用戶較遠的部分，而術(shù)語“近端”指的是所描述的離用戶較近的部分。
[0008]本公開描述用于測量在比測量系統(tǒng)的時鐘頻率更高的頻率下工作的醫(yī)療設(shè)備和/或發(fā)生器的輸出頻率的系統(tǒng)和方法。
[0009]因而，需要用于利用低頻測量系統(tǒng)來測量醫(yī)療設(shè)備的高頻輸出并且用于將輸出頻率保持在可接受范圍內(nèi)的可靠系統(tǒng)和方法。
[0010]按照本公開的一個方面，提供一種用于測量由發(fā)生器產(chǎn)生的輸出信號的特性的系統(tǒng)，所述輸出信號具有第一頻率。所述系統(tǒng)包括被配置為提供具有第二頻率的參考信號的振蕩器。所述系統(tǒng)還包括被配置為基于輸出信號和參考信號來產(chǎn)生下變頻信號的混頻器。此外，所述系統(tǒng)包括被配置為在比第一頻率低的時鐘頻率下工作并基于下變頻信號來確定輸出信號的特性的控制器。
[0011]按照本公開的另一個方面，輸出信號的特性可以是頻率或相位。
[0012]按照本公開的另一個方面，輸出信號可以是數(shù)字信號或模擬信號。
[0013]按照本公開的另一個方面，控制器還可以被配置為基于所確定的輸出信號的特性來控制輸出信號。
[0014]按照本公開的再另一個方面，參考信號可以是具有固定或可變頻率的信號。
[0015]按照本公開的再另一個方面，第二頻率可以被設(shè)定為使得第一頻率和參考信號頻率之差小于發(fā)生器的時鐘頻率的頻率。
[0016]按照本公開的再另一個方面，第二頻率可以被設(shè)定為等于第一頻率。
[0017]按照本公開的另一個方面，第二頻率可以被設(shè)定為偏離第一頻率的頻率。
[0018]按照本公開的再另一個方面，當輸出信號和參考信號被鎖定到相同頻率時，輸出信號可以是DC值。
[0019]按照本公開的另一個方面，輸出信號的特性可以是頻率，并且系統(tǒng)可以進一步包括被配置為放大輸出信號的放大器。所述系統(tǒng)可以還包括被配置為基于放大的輸出信號和參考信號來產(chǎn)生第二下變頻信號的第二混頻器。控制器可以進一步被配置為基于第二下變頻信號來確定放大的輸出信號的相位。
[0020]按照本公開的另一個方面，所述系統(tǒng)可以進一步包括與放大器的輸出耦接的一個或多個傳感器。所述一個或多個傳感器可被配置為感測放大的輸出信號，并將感測的放大的輸出信號提供給第二混頻器。
[0021]按照本公開的另一個方面，提供一種用于測量由發(fā)生器產(chǎn)生的高頻輸出信號的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有中心頻率的濾波器，所述濾波器被配置為對輸出信號進行濾波以獲得濾波信號。所述系統(tǒng)還包括被配置為對濾波信號進行整流以獲得整流信號的整流器、和被配置為對整流信號進行采樣并基于整流信號的電平(level)來確定輸出信號的頻率的微處理器。
[0022]按照本公開的另一個方面，濾波器可以是陷波濾波器或帶通濾波器。
[0023]按照本公開的再另一個方面，濾波器可以被配置為當輸出信號的頻率從所述中心頻率移開時，使輸出信號衰減。
[0024]按照本公開的另一個方面，所述系統(tǒng)可以進一步包括被配置為放大輸出信號的放大器、和具有第二中心頻率的第二濾波器，第二濾波器被配置為對放大信號進行濾波以獲得第二濾波信號。所述系統(tǒng)可以進一步包括被配置為對第二濾波信號進行整流以獲得第二整流信號的第二整流器。微處理器可以進一步被配置為對第二整流信號進行采樣，并且基于第二整流信號的電平來確定放大的輸出信號的相位。
[0025]按照本公開的另一個方面，提供給一種用于測量由發(fā)生器產(chǎn)生的高頻輸出信號的特性的方法，所述輸出信號具有比在發(fā)生器內(nèi)的處理器的時鐘頻率高的第一頻率。所述方法包括如下步驟:產(chǎn)生具有第二頻率的參考信號，以及混合輸出信號和參考信號以產(chǎn)生下變頻信號參考信號。所述方法進一步包括基于下變頻信號來確定輸出信號的特性的步驟。[0026]作為選擇，所述特性可以是頻率或相位參考信號。
[0027]作為選擇或者額外地，所述方法可以進一步包括核實輸出信號的特性是否在預定范圍內(nèi)的步驟。
[0028]作為選擇或者額外地，所述方法可以進一步包括調(diào)整輸出信號的頻率以達到發(fā)生器的理想輸出阻抗的步驟。
[0029]作為選擇或者額外地，所述方法可以進一步包括如下步驟:放大輸出信號，以及混合放大的輸出信號和參考信號以獲得第二下變頻信號的步驟。所述方法可以還包括基于第二下變頻信號來確定放大的輸出信號的相位。
[0030]按照本公開的再另一方面，一種發(fā)生器包括被配置為產(chǎn)生輸出信號的第一振蕩器，所述輸出信號具有比發(fā)生器的時鐘頻率高的第一頻率。所述發(fā)生器進一步包括被配置為產(chǎn)生具有第二頻率的參考信號的第二振蕩器。另外，發(fā)生器包括與第一和第二振蕩器耦接的混頻器。所述混頻器被配置為基于輸出信號和參考信號來產(chǎn)生下變頻信號。此外，該發(fā)生器包括被配置為基于下變頻信號來確定所述第一頻率的控制器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面參考附圖，來描述本公開的各個方面，其中:
[0032]圖1是按照本公開的實施例的微波能量傳遞系統(tǒng)的透視圖；
[0033]圖2是按照本公開的說明性實施例的用于確定醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的利用數(shù)字方式的系統(tǒng)的示意框圖；
[0034]圖3是按照本公開的另一個說明性實施例的用于確定醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的利用模擬方式的系統(tǒng)的示意框圖；
[0035]圖4是按照本公開的一個說明性實施例的用于利用圖2中的數(shù)字方式來保持醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的方法的流程圖；以及
[0036]圖5是按照本公開的另一個說明性實施例的用于利用圖3中的模擬方式來保持醫(yī)療設(shè)備的輸出頻率的方法的流程圖；
【具體實施方式】
[0037]這里說明本公開的具體實施例；然而應理解，公開的實施例僅僅是說明性的，可以以各種形式體現(xiàn)。因此，這里公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應被解釋成對本發(fā)明的限制，而應僅僅理解成權(quán)利要求的基礎(chǔ)，和教導本領(lǐng)域的技術(shù)人員在幾乎任何適當?shù)脑敿毥Y(jié)構(gòu)中采用本公開內(nèi)容的具有代表性的基礎(chǔ)。
[0038]為了描述目前公開的用于利用低頻測量系統(tǒng)來測量和/或調(diào)整高頻發(fā)生器的輸出頻率的系統(tǒng)和方法，下面的詳細描述將使用用于傳遞對患者進行的微波療法或治療的微波能量的系統(tǒng)的說明性實施例。然而，應理解這種高頻系統(tǒng)出于說明目的，決不限制本公開的范圍。
[0039]現(xiàn)在參照圖1，按照本公開的實施例，用于傳遞微波療法用的微波能量的系統(tǒng)一般用附圖標記10標不。微波能量傳遞系統(tǒng)10包括:電刀發(fā)生器20和經(jīng)由傳輸線34與電刀發(fā)生器20電耦接的微波能量傳遞設(shè)備30，該電刀發(fā)生器20具有用于控制電刀發(fā)生器20的工作的控制電路22。微波能量傳遞設(shè)備30包括布置在從手持件36延伸的軸38的遠端的天線32。
[0040]傳輸線34包括同軸電纜34a(即，波導)和輔助電纜34b。同軸電纜34a被配置為在電刀發(fā)生器20和微波能量傳遞設(shè)備30的手持件36之間傳遞微波能量信號。輔助電纜34b被配置為在手持件36和電刀發(fā)生器20之間傳遞一個或多個信號。在手持件36和電刀發(fā)生器20之間被傳遞的一個或多個信號可以包括用于向手持件36中的電路供電的DC功率信號和信息信號，該信息信號包含與在手持件36、軸38和/或從其發(fā)射治療能量的天線32的微波能量信號的狀況和/或質(zhì)量相關(guān)的實時或歷史信息。
[0041]布置在傳輸線34的近端的傳輸線連接器24連接到在電刀發(fā)生器20上的傳輸線接收器46。傳輸線34的遠端連接到微波能量傳遞設(shè)備30。
[0042]電刀發(fā)生器20可以包括操作員接口 40，該操作員接口 40具有用于輸入與電刀發(fā)生器20、微波能量傳遞設(shè)備10相關(guān)的參數(shù)、和/或與微波能量的傳遞相關(guān)的參數(shù)的鍵區(qū)42。顯示器44可指示或者用圖表示與微波能量的傳遞相關(guān)的一個或多個參數(shù)、和/或與微波發(fā)生器20、傳輸線34和/或微波能量傳遞設(shè)備10相關(guān)的一個或多個參數(shù)。
[0043]供與本公開關(guān)聯(lián)地使用的一種適當?shù)奈⒉芰總鬟f設(shè)備30是Covidien以商標Evident? Microwave Ablation Surgical Antennas銷售的組織穿透微波能量傳遞設(shè)備，不過這里所描述的實施例可能適合于能夠傳遞微波能量的任何設(shè)備或類似器件。如下面更詳細地解釋的，這里所描述的實施例也可以應用于任何適當?shù)哪芰總鬟f設(shè)備。
[0044]圖2示出了用于確定典型的電刀發(fā)生器20的輸出頻率的數(shù)字系統(tǒng)200的示意框圖。系統(tǒng)200可以是發(fā)生器20的一部分，是連接在微波能量傳遞設(shè)備30和發(fā)生器20之間和/或在微波能量傳遞設(shè)備30內(nèi)的獨立盒子(未示出)。
[0045]數(shù)字系統(tǒng)200包括控制器22，該控制器22可以是微處理器、中央處理器或者其它類似的設(shè)備。控制器22被配置為通過控制第一振蕩器210，來在預定頻率下控制微波能量信號的產(chǎn)生和傳遞。
[0046]第一振蕩器210產(chǎn)生第一高頻微波信號212,并將其提供給稱合器230。第一振蕩器210可產(chǎn)生具有固定頻率的信號，具有可變頻率的信號，或者具有兩個或者更多的相關(guān)或者不相關(guān)頻率的信號，微波能量傳遞設(shè)備30 (參見圖1)被配置為在所述兩個或者更多的相關(guān)或者無關(guān)頻率下諧振。
[0047]第二振蕩器220產(chǎn)生參考信號222，并將其提供給第一混頻器240和第二混頻器270。參考信號222是可以具有由控制器22控制的可變頻率或固定頻率的參考信號。第一混頻器240將輸出信號212乘以參考信號222，以產(chǎn)生下變頻信號242。下變頻信號242包括:具有與輸出信號212和參考信號222的頻率之差相等的頻率的第一信號；和具有與輸出信號212和參考信號222的頻率之和相等的頻率的第二信號。選擇參考信號222的頻率，以使輸出信號212的頻率和參考信號222的頻率之差小于在發(fā)生器20內(nèi)的處理器122的時鐘頻率。
[0048]參考信號222可以具有比輸出信號212的頻率低的頻率。例如，如果主信號的頻率約為915MHz，而參考信號222的頻率約為914MHz，那么來自第一混頻器240的第一下變頻信號242為IMHz。
[0049]接著使第一下變頻信號242通過濾波器246和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 248。濾波器246可以是使基帶信號通過(即第一下變頻信號的第一信號)而拒絕第一下變頻信號242的第二信號的低通濾波器。低通濾波器可以是有限沖激響應(FIR)濾波器、無限沖激響應(IIR)濾波器或者級聯(lián)積分梳狀濾波器。
[0050]接著，利用諸如快速傅里葉變換算法的頻率檢測器23來確定濾波后的第一下變頻信號242的頻率?？刂破?2接著利用參考信號222的頻率和檢測到的第一下變頻信號242的頻率來確定輸出信號212的頻率?；诖_定的輸出信號212的頻率，控制器22接著能夠確定輸出信號212的頻率是否在預定范圍內(nèi)。測量從第一振蕩器210輸出的信號的頻率的一個優(yōu)點是其功率電平恒定。
[0051]另一方面，第二振蕩器220可以被配置為產(chǎn)生具有與輸出信號212的頻率近似相等的頻率的參考信號222。第一混頻器240接著基于輸出信號212和參考信號222產(chǎn)生第一下變頻信號242。第一下變頻信號242接著經(jīng)由濾波器246和ADC248被提供給控制器22。如上所述，濾波后的第一下變頻信號242具有與輸出信號212和參考信號222之間的頻差相等的頻率。
[0052]當參考信號222的頻率被設(shè)定為與輸出信號212的頻率相等時，或者換句話說，當參考信號222的頻率被鎖定到輸出信號212的頻率上時，由第一混頻器240產(chǎn)生的第一下變頻信號242為DC值。
[0053]第一下變頻信號242被發(fā)送給控制器22。在由頻率檢測器23對第一下變頻信號242進行采樣之后，控制器22確定輸出信號212和參考信號是否近似相等，即，輸出信號的頻率是否準確。如果第一下變頻信號242大于或小于0，那么輸出信號212的頻率不準確?？刂破?2可以接著校正輸出信號212的頻率，和/或校正其它類似的參數(shù)，以校正輸出信號212的頻率。
[0054]在實施例中，警報器或LED燈(未示出)可以指示用戶輸出信號212的頻率不正確，這可以指示用戶應該停止使用設(shè)備30，調(diào)整頻率，和/或修改發(fā)生器20上的其它參數(shù)。在實施例中，在控制器22修改一個或多個參數(shù)和/或用戶被通知和/或修改發(fā)生器20的一個或多個參數(shù)之前，輸出信號212和參考信號222之間的頻率差可能需要大于預定閾值。
[0055]在一些實施例中，參考信號222的頻率可以偏離于輸出信號212的頻率。例如，頻率偏移可以約為0.1-2MHZ。另一方面，可以通過頻帶之間所要求的隔離和所使用的濾波器的種類或質(zhì)量，來確定頻率偏移。另外，可以根據(jù)倍頻程(octaves)、十倍頻程(decades)、數(shù)學模型和/或可隔離的變量，來指定頻率偏移。在其它實施例中，參考信號222的頻率可以高于輸出信號212的頻率。
[0056]參考信號222可具有可變頻率。例如，可以相對于輸出信號212的頻率的變化，調(diào)整參考信號222的頻率。可以將輸出信號212設(shè)置到用戶或者控制器指定的程序中的頻率范圍。另一方面，參考信號222可以具有固定頻率。例如，參考信號222的固定頻率可以在從約IOMHz到約IOGHz的范圍內(nèi)。
[0057]耦合器230的第二輸出234將輸出信號212提供給放大器250。放大器250接收高頻微波輸出信號212，并將其放大到所期望的能量級。放大器250可以包括單級或多級放大器，并且可以包括一個或多個信號調(diào)節(jié)電路或濾波器(未示出)，比如低通濾波電路、高通濾波電路或帶通濾波電路。放大器250的增益可以是固定的，或者由適當?shù)目刂破?例如監(jiān)控系統(tǒng)(未示出)中的控制算法)來控制。作為替代，放大器250的增益可以由臨床醫(yī)生通過鍵區(qū)42 (參見圖1)手動調(diào)整。[0058]放大信號252被提供給處于關(guān)鍵位置的、用于感測各種性質(zhì)或狀況(例如組織阻抗、在組織部位的電壓、在組織部位的電流等)的一個或多個傳感器260。傳感器被配備有引線，或者可以是無線的，以向控制器22傳送信息。一個或多個傳感器260可以包括控制電路，該控制電路從多個傳感器接收信息，并將信息和信息的來源(例如提供信息的特定傳感器)提供給控制器22。
[0059]更特別地，一個或多個傳感器260可以包括用于感測與在手術(shù)部位的施加電壓和電流相關(guān)的實時值的實時電壓感測系統(tǒng)和實時電流感測系統(tǒng)。另外，可以包括RMS電壓感測系統(tǒng)和RMS電流感測系統(tǒng)，以感測和得出在手術(shù)部位施加的電壓和電流的RMS值。
[0060]控制器22包括具有存儲器124的微處理器122，該存儲器124可以是易失性存儲器(例如RAM)和/或非易失性存儲器(例如，閃速介質(zhì)、磁盤介質(zhì)等)。微處理器122包括連接到發(fā)生器20的輸出端口，該輸出端口允許微處理器122按照開環(huán)和/或閉環(huán)控制方案來控制發(fā)生器20的輸出。
[0061]閉環(huán)控制方案通常包括反饋控制環(huán)路266，其中一個或多個傳感器260向控制器22提供反饋266(即，從用于感測諸如組織阻抗、組織溫度、正向和反射電流和/或電壓等的各種參數(shù)的一個或多個感測機構(gòu)獲得的信息)?？刂破?2接著用信號通知發(fā)生器20，發(fā)生器20接著調(diào)整輸出電磁能量?？刂破?2還從發(fā)生器22和/或儀器30的輸入控制接收輸入信號?？刂破?2運用輸入信號來調(diào)整發(fā)生器20的功率輸出和/或命令發(fā)生器20進行其它控制功能。
[0062]微處理器122能夠執(zhí)行用于處理由一個或多個傳感器260接收的數(shù)據(jù)并相應地向發(fā)生器20輸出控制信號的軟件指令。可由控制器22執(zhí)行的軟件指令被保存在控制器22的存儲器124中。
[0063]放大的信號252經(jīng)由輸出264被提供給微波能量傳遞設(shè)備30。此外，放大的信號252經(jīng)由一個或多個傳感器260和/或直接地被提供給第二混頻器270。如果通過一個或多個傳感器260提供放大的信號252，那么向第二混頻器270提供感測到的信號262。
[0064]第二混頻器270基于放大的信號252 (或者第二信號262)和參考信號222,來產(chǎn)生第二下變頻信號272。在實施例中，第二混頻器270將放大的信號252乘以參考信號222，以獲得第二下變頻信號272。第二下變頻信號272經(jīng)由濾波器274被發(fā)送給控制器22。另一方面，可以使用鎖相環(huán)路電路或者壓控振蕩器代替混頻器來確定相差。如果相位相同，那么約為0的相位信號被發(fā)送給控制器22，并指示相位未偏移。如果第二下變頻信號272大于或小于0,那么放大的信號252的相位偏移。控制器22接著可以校正輸出信號212的頻率，調(diào)整放大器250的增益，關(guān)掉發(fā)生器20，和/或?qū)崿F(xiàn)其它類似的功能，以校正輸出信號212的頻率。作為替代，警報器或LED燈(未示出)可指示用戶相位已偏移，這可以指示用戶應該停止使用儀器30，調(diào)整頻率，和/或修改發(fā)生器20的其它參數(shù)。在作為替代的實施例中，在控制器22修改一個或多個參數(shù)，關(guān)掉發(fā)生器20，和/或用戶被通知和/或修改一個或多個參數(shù)之前，相移可能需要大于預定閾值。
[0065]控制器22被配置為接收與第一下變頻信號242、第二下變頻器信號272和/或反饋信號266相關(guān)的測量信號。例如，控制器22從第一混頻器240接收第一下變頻信號242，從第二混頻器270接收第二下變頻信號272。通過接收與頻率、相位相關(guān)的信息和/或傳感器信息，控制器22能夠確定發(fā)生器20的輸出264的頻率和相移，和/或確定發(fā)生器20是否在指定的頻率范圍內(nèi)運行。另外，控制器22能夠利用由傳感器260測量的阻抗和測量到的輸出信號212的頻率，來調(diào)整輸出信號212的頻率，以改變發(fā)生器20的阻抗。
[0066]參照圖3，現(xiàn)在說明用于確定電刀發(fā)生器的輸出頻率的模擬系統(tǒng)300。系統(tǒng)300可以是發(fā)生器20的一部分，是連接在微波能量傳遞設(shè)備30和發(fā)生器20之間和/或在微波能量傳遞設(shè)備30之內(nèi)的獨立盒子(未示出)。
[0067]模擬系統(tǒng)300包括與在上面描述的數(shù)字系統(tǒng)200中使用的類似的控制器22和第一振蕩器210。輸出信號212被提供給I禹合器230。f禹合器230的第一輸出232將輸出信號212提供給第一濾波器320。
[0068]第一濾波器320可以是陷波濾波器、帶通濾波器或者其它適當?shù)臑V波器。第一濾波器320被配置有中心頻率，該中心頻率被設(shè)定為輸出信號212的期望頻率，例如，用戶通過輸入42 (參見圖1)設(shè)定的頻率。
[0069]第一濾波器320將濾波信號322提供給第一整流器330。整流器330可以包括任何種類的適當二極管，比如Zener 二極管、Schottky 二極管、隧道二極管等等。整流器330將整流信號332發(fā)送給控制器22。
[0070]當輸出信號212的頻率移動到中心頻率之上或之下時，第一濾波器320使輸出信號232衰減一定量，該衰減量取決于輸出信號232的頻率離中心頻率有多遠。第一濾波器將第一濾波信號322提供給第一整流器330。第一整流器330對第一濾波信號322進行整流，將第一整流信號332輸出到控制器22。第一整流信號332可以是DC信號。控制器22和/或微處理器122對第一整流信號332進行采樣，并確定頻移。如果頻移不為0，在預定范圍之外，或者大于預定閾值，那么控制器22通過如前面提到的警報器或LED通知用戶，調(diào)整由第一振蕩器210產(chǎn)生的頻率，調(diào)整發(fā)生器20的一個或多個參數(shù)，和/或關(guān)掉發(fā)生器20。作為替代，作為對來自控制器22的通知的響應，用戶可以調(diào)整發(fā)生器20的一個或多個參數(shù)，停止使用儀器30，和/或關(guān)掉發(fā)生器20。
[0071]f禹合器230的第二輸出234向放大器250提供輸出信號212。輸出信號212被放大，并且放大后的信號被提供給傳感器260，經(jīng)由輸出264被提供給儀器30，和/或被提供給第二濾波器340。第二濾波器340可以是陷波濾波器、帶通濾波器或其它適當?shù)臑V波器。第二濾波器340被配置有被設(shè)置到輸出信號212的期望相位(例如零相位)的中心頻率。
[0072]第二濾波器340將第二濾波信號342提供給第二整流器350。如同整流器330 —樣，整流器350可以包括任何種類的適當二極管，比如Zener 二極管、Schottky 二極管、隧道二極管等等。整流器350將第二整流信號352發(fā)送給控制器22。第二整流信號352可以是DC信號。
[0073]當輸出信號212的相位偏移到期望相位之上或之下時，第二濾波器340使該信號衰減，并將第二濾波信號342輸出到第二整流器350。第二整流器350對第二濾波信號342進行整流，并將第二整流信號352輸出到控制器22?？刂破?2和/或微處理器122對第二整流信號352進行采樣，并確定相移。如果相移大于0或者大于預定閾值，那么控制器通過警報器或LED通知用戶，調(diào)整通過第一振蕩器210提供的頻率，調(diào)整放大器250的增益，調(diào)整發(fā)生器20的一個或多個參數(shù)，和/或關(guān)掉發(fā)生器20。作為替代，作為來自控制器22的通知的響應，用戶可以調(diào)整發(fā)生器20的一個或多個參數(shù)，停止使用儀器30，和/或關(guān)閉發(fā)生器20。[0074]現(xiàn)在結(jié)合圖2參照圖4，描述用于保持發(fā)生器20的輸出頻率的數(shù)字方式的處理。處理400始于步驟405和步驟410，在步驟410中，由第一振蕩器210和第二振蕩器220產(chǎn)生輸出信號212和參考信號222。輸出信號212和/或參考信號222可以由振蕩器210、220提供，振蕩器210、220可以由或者可以不由控制器22控制。輸出信號212的期望頻率可以由用戶通過用戶接口 42和/或從控制器22內(nèi)的程序來編制?？梢园磁c輸出信號212相同的頻率，偏離于輸出信號212的頻率，或者固定的頻率，來提供參考信號222。
[0075]之后,在步驟415中，第一信號212和參考信號222被混合在一起，以基于輸出信號212和參考信號222，來產(chǎn)生第一下變頻信號242。接著在步驟417中，第一下變頻信號242被采樣和處理，以確定輸出信號212的頻率。
[0076]之后，在步驟420中，確定輸出信號212的頻率是否在預定范圍內(nèi)。預定范圍可以是由用戶或控制器22設(shè)定的范圍，或者可選地，預定范圍可被設(shè)定為所要求的ISM頻帶。如果控制器22確定輸出信號212和參考信號之間的頻差不在預定范圍之內(nèi)，那么在步驟425中，控制器22和/或用戶可以調(diào)整輸出信號212的頻率，和/或調(diào)整發(fā)生器20的一個或多個其它參數(shù)。接著，處理400循環(huán)回到步驟410，以重新檢查調(diào)整后的輸出信號212。另一方面，該確定可以以大于閾值為基準。
[0077]如果控制器22確定輸出信號212的頻率在預定范圍內(nèi)，那么處理400繼續(xù)到步驟430，在步驟430中，輸出信號212被放大。接著在步驟435中，輸出信號212和參考信號222被混合在一起，以產(chǎn)生第二下變頻信號272。之后在步驟437中，第二下變頻信號272被采樣，以確定第二下變頻信號272的相位。第二下變頻信號272的相位代表輸出信號212的相移。
[0078]之后在步驟440中，控制器222確定輸出信號的相位是否在預定范圍內(nèi)。作為替代，可以將所述相位和預定閾值比較。預定閾值可以是由用戶或控制器22指定的任何范圍。如果相位不在預定范圍內(nèi)，那么處理400進入步驟425，在步驟425中調(diào)整頻率，或者作為替代，調(diào)整放大器的增益。接著，處理400返回步驟410，以重新檢查輸出信號212的頻率和相移。如果相移在預定范圍內(nèi)，那么處理400結(jié)束于步驟445。
[0079]圖5示出了用于保持發(fā)生器20的輸出頻率的流程圖。處理500始于步驟505和步驟510，在步驟510中，由第一振蕩器210產(chǎn)生主信號，例如輸出信號212。第一振蕩器210由控制器22控制。之后在步驟515中，利用第一濾波器320對主信號212進行濾波。當主信號212的頻率從第一濾波器320的中心頻率移開時，第一濾波器320使主信號212衰減。第一濾波信號332接著被發(fā)送到整流器330。在步驟520中，整流器330對第一濾波信號332進行整流，并且將第一整流信號532提供給控制器。
[0080]之后，控制器22和/或微處理器122對第一整流信號532進行采樣，以確定頻移。接著在步驟530中，控制器22確定頻移大于預定閾值或者在預定范圍之外，接著在步驟535中，調(diào)整主信號212。主信號212可以由用戶和/或控制器調(diào)整，可以包括調(diào)整發(fā)生器20的頻率和/或其它參數(shù)。
[0081]如果控制器22確定頻移小于或等于預定閾值，或者在預定范圍內(nèi)，那么在步驟540中，放大主信號212。放大后的主信號262被提供給第二濾波器340。接著，在步驟545中，通過在放大后的主信號262從第二濾波器340的中心頻率移開時，使放大的主信號262衰減，從而第二濾波器340產(chǎn)生第二濾波信號342。優(yōu)選地，第二濾波器340的中心頻率被設(shè)定為O，以顯示大于或小于O的任何相移。第二濾波信號342被提供給整流器350。在步驟550中，整流器350對第二濾波信號342進行整流，并將第二整流信號352輸出到控制器
22?？刂破?2和/或微處理器122接著對第二整流信號352進行采樣，以確定相移。然后在步驟555中，控制器22確定相移是否大于預定閾值或者在預定范圍之外。如果是，那么調(diào)整主信號212和/或調(diào)整放大器250的增益補償。如果否，那么處理500結(jié)束于步驟565。
[0082]由于在不脫離本公開的范圍的情況下，可以在上面的結(jié)構(gòu)中作出各種變化，因此目的是，包含在上面的描述中的所有主題應被理解為對本公開的舉例說明，而不是對本公開的限制。應該明白，如所附權(quán)利要求的范圍限定的那樣，可實現(xiàn)本公開的幾個目的，并獲得其它有利的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量由發(fā)生器產(chǎn)生的輸出信號的特性的系統(tǒng)，所述輸出信號具有第一頻率，所述系統(tǒng)包括: 振蕩器，其被配置為提供具有第二頻率的參考信號； 混頻器，其被配置為基于所述輸出信號和所述參考信號，來產(chǎn)生下變頻信號；以及控制器，其被配置為在比所述第一頻率低的時鐘頻率下工作，并基于所述下變頻信號，來確定所述輸出信號的特性。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輸出信號的特性是頻率或相位。
3.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述輸出信號是數(shù)字信號或模擬信號。
4.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制器進一步被配置為基于所確定的輸出信號的特性，來控制所述輸出信號。
5.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述參考信號是具有固定或可變頻率的信號。
6.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二頻率被設(shè)定為使得所述第一頻率和參考信號頻率之差小于所述發(fā)生器的時鐘頻率的頻率。
7.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二頻率被設(shè)定為等于所述第一頻率。
8.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二頻率被設(shè)定為偏離所述第一頻率的頻率。
9.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中當所述輸出信號和所述參考信號被鎖定到相同頻率時，所述輸出信號是DC值。
10.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)， 其中所述輸出信號的特性是頻率，以及 其中所述系統(tǒng)還包括: 放大器，其被配置為放大輸出信號；和 第二混頻器，其被配置為基于放大后的輸出信號和所述參考信號，來產(chǎn)生第二下變頻信號， 其中所述控制器還被配置為基于所述第二下變頻信號，來確定所述放大后的輸出信號的相位。
11.按照權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括與所述放大器的輸出耦接的一個或多個傳感器，所述一個或多個傳感器被配置為感測所述放大后的輸出信號，并將感測的放大后的輸出信號提供給所述第二混頻器。
12.—種發(fā)生器,包括: 第一振蕩器，其被配置為產(chǎn)生輸出信號，所述輸出信號具有比所述發(fā)生器的時鐘頻率高的第一頻率； 第二振蕩器，其被配置為產(chǎn)生具有第二頻率的參考信號； 混頻器，其與所述第一振蕩器和所述第二振蕩器耦接，該混頻器被配置為基于輸出信號和參考信號，來產(chǎn)生下變頻信號；以及 控制器，其被配置為基于下變頻信號，來確定所述第一頻率。
【文檔編號】A61B18/18GK103529291SQ201310267859
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】W·L·莫魯爾, R·J·貝漢克二世, S·E·M·弗拉舒爾, J·L·杰恩森 申請人:科維蒂恩有限合伙公司