專利名稱：一種射頻電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻電源裝置。
背景技術(shù)：
在氣體激光器激勵(lì)方面，特別是快速軸流C02激光器，都是用直 流放電來(lái)激勵(lì)的。諧振腔內(nèi)的C02分子在DC電流的激勵(lì)下，由基態(tài)躍 遷到高能級(jí)，形成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)，然后迅速跌至低能層，放出的光子 在前，后窗鏡間反復(fù)振蕩，諧振后形成光的放大，5096經(jīng)前窗鏡射出后 形成激光。DC電場(chǎng)的電極都安裝在諧振腔玻璃管內(nèi)或接頭處，和放 電氣體直接接觸。使用沒(méi)多長(zhǎng)時(shí)間，激光器的諧振腔和光學(xué)鏡片，便 被這些金屬粒子的涂層污染了，導(dǎo)致激光器功率下降，放電不均勻， 光束質(zhì)量和模式變差。不難發(fā)現(xiàn)，DC電場(chǎng)的金屬電極，被電離和剝 蝕了。究其原因，是由于電離后的氣體，及羅茨泵漏出的油蒸汽，在 放電所產(chǎn)生的高溫中(最高可達(dá)200 °C),以亞音速流動(dòng)時(shí)(約300米/ 秒)，對(duì)電極的金屬表面進(jìn)行沖擊，產(chǎn)生了陰極的濺射和剝蝕，弓l起 了材料的損耗。羅茨泵內(nèi)漏出的潤(rùn)滑油，又把這些濺射后剝蝕的金屬 粒子，黏附在諧振腔的管壁和光學(xué)鏡片上，造成了污染，既破壞了激 光器的性能，又降低了這些器件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種射頻電源裝置，其采用無(wú)線電射頻的 激勵(lì)方式，射頻的電極被放置在諧振腔外，不和放電氣體接觸，射電 的頻率從一萬(wàn)到三百萬(wàn)兆赫，隔著玻璃激勵(lì)腔內(nèi)的氣體，進(jìn)行電離和 放電，從而避免電極濺射和腐蝕引起諧振腔及光學(xué)器件污染。
本發(fā)明所提出的技術(shù)方案是 一種射頻電源裝置，包括多路輸 出同步信號(hào)源、多路功率放大器、多路匹配器和多路放電電極等；其 中，所述匹配器的輸出連接所述放電電極并與之匹配，所述匹配器的 輸入連接所述功率放大器的輸出并與之匹配；所述多路輸出同步信號(hào) 源的輸出，接入多路所述功率放大器的輸入端；多路所述功率放大器 對(duì)輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行同步放大，并通過(guò)多路所述匹配器對(duì)多路所述 放電電極進(jìn)行射頻放電，使多路所述放電電極內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放 電。
其中，所述多路輸出同步信號(hào)源安裝在金屬外殼內(nèi)，且該多路同 步信號(hào)源內(nèi)部用石英晶體振蕩器產(chǎn)生射頻振蕩，并用一分配器對(duì)該射 頻振蕩信號(hào)進(jìn)行分配并多路輸出。
其中，所述功率放大器安裝在帶水冷卻的金屬外殼內(nèi)，該功率放 大器為非線性放大器，且該功率放大器內(nèi)置的功放管工作在開(kāi)關(guān)狀 態(tài)。
其中，所述放電電極位于放電管內(nèi)，放電電極的放電的投影為長(zhǎng) 矩形，放電電極的橫切面為短矩形，兩根相同的所述放電電極對(duì)稱的 排列于放電管內(nèi)，形成一對(duì)放電電極。其中，還包括直流供電電源，所述直流供電電源同時(shí)分別向多個(gè) 所述功率放大器供電。
其中，所述直流供電電源還包括調(diào)節(jié)所述功率放大器的輸出功率
的輸出斬波器，所述輸出斬波器是由二極管和IGBT組成，所述IGBT 還受外置控制器控制，使所述斬波器輸出脈沖波形的脈寬和頻率都可 變，所述IGBT工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
其中，所述直流供電電源還包括三相變壓器、三相整流橋和濾 波電容，所述三相變壓器把輸入的380V降壓至160 170V，再經(jīng)過(guò) 所述三相整流橋整流和所述濾波電容的濾波，產(chǎn)生直流電源，通過(guò)所 述輸出斬波器對(duì)所述射頻電源裝置供電。
其中，所述匹配器還包括輸入平衡變壓器、并聯(lián)電容器、串聯(lián) 電感器和可調(diào)電容器，所述可調(diào)電容器并聯(lián)于所述匹配器的輸出端口 上，所述串聯(lián)電感器的一端連接于輸出端口的陽(yáng)極端，另一端連接于 所述并聯(lián)電容器的一端，所述并聯(lián)電容器的另一端連接于輸出端口的 陰極端，所述輸入平衡變壓器的輸出端口并聯(lián)于所述并聯(lián)電容器的兩 端上，所述輸入平衡變壓器的輸入端口并聯(lián)于所述匹配器的輸入端口 上。
其中，所述功率放大器還包括推挽輸出變壓器、M0SFET、 M0SFET 驅(qū)動(dòng)器、及正負(fù)半周分離器，其中， 一對(duì)所述M0SFET連接于所述推 挽輸出變壓器的初級(jí)的兩端，所述推挽輸出變壓器的輸出端連接于所 述功率放大器的輸出端上， 一對(duì)所述M0SFET驅(qū)動(dòng)器分別連接于一對(duì) 所述M0SFET上，所述正負(fù)半周分離器的正半周和負(fù)半周輸出端口分別連接于一對(duì)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器的輸入端上，所述正負(fù)半周分離器 的輸入端連接于所述功率放大器的輸入端上，當(dāng)射頻信號(hào)連接于所述 功率放大器的輸入端上時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述正負(fù)半周分離器分離成 正半周和負(fù)半周信號(hào)，再通過(guò)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器，把正半周和負(fù)半 周的信號(hào)分別饋給連接于所述推挽變壓器上的一對(duì)M0SFET，所述輸 入正半周和負(fù)半周信號(hào)在一對(duì)所述MOSFET的作用下，在所述推挽變 壓器內(nèi)合成為完整的正弦波信號(hào)，并通過(guò)所述推挽變壓器輸出。
本發(fā)明通過(guò)在設(shè)置多路輸出同步信號(hào)源、多路功率放大器、多路 匹配器、及多路放電電極，并且所述匹配器的輸出連接所述放電電極 并與之匹配，所述匹配器的輸入連接所述功率放大器的輸出并與之匹 配，并在直流電源的供電作用下，所述多路輸出同步信號(hào)源的輸出， 經(jīng)過(guò)多路所述功率放大器的同步放大，在多路所述匹配器的共同作用 下，多路所述放電電極對(duì)氣體進(jìn)行射頻放電，使多路所述放電電極內(nèi) 的氣體產(chǎn)生輝光，所述氣體生產(chǎn)等離子體，并在激光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激 光，其采用無(wú)線電射頻的激勵(lì)方式，射頻的電極被放置在諧振腔外， 不和放電氣體接觸，射電的頻率從一萬(wàn)到三百萬(wàn)兆赫，隔著玻璃激勵(lì) 腔內(nèi)的氣體，進(jìn)行電離和放電，從而避免電極濺射和腐蝕引起諧振腔 及光學(xué)器件污染。


圖1為本發(fā)明射頻電源裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1所示的射頻電源裝置的電源部分的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示的射頻電源裝置的匹配器的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖1所示的射頻電源裝置的功率放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。 如圖1所示為本發(fā)明射頻電源裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，本射頻電源裝 置包括多路輸出同步信號(hào)源l、多路功率放大器2、多路匹配器3、
及多路放電電極4。
其中，所述多路輸出同步信號(hào)源l安裝在金屬外殼內(nèi)，且該多路 同步信號(hào)源1內(nèi)部用石英晶體振蕩器產(chǎn)生射頻振蕩，并用一分配器對(duì) 該射頻振蕩信號(hào)進(jìn)行分配并多路輸出。
其中，所述功率放大器2安裝在帶水冷卻的金屬外殼內(nèi)，該功率 放大器2為非線性放大器，且該功率放大器2內(nèi)置的功放管工作在開(kāi) 關(guān)狀態(tài)。
其中，所述放電電極4位于圓柱形的放電管內(nèi)，放電電極4的放 電的投影為長(zhǎng)矩形，放電電極的橫切面為短矩形，放電面為圓弧形， 兩根相同的所述放電電極4對(duì)稱的排列于圓柱形的放電管的兩邊，形 成一對(duì)放電電極。
其中，所述匹配器3的輸出連接到所述放電電極4并與之匹配， 所述匹配器3的輸入連接到所述功率放大器2的輸出并與之匹配，所 述多路輸出同步信號(hào)源1的輸出，接入多路所述功率放大器2的輸入端，多路所述功率放大器2對(duì)輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行同步放大，并通過(guò) 多路所述匹配器3對(duì)多路所述放電電極4進(jìn)行射頻放電，使多路所述 放電電極4內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放電，所述氣體生產(chǎn)等離子體，并在激 光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光。
故本射頻電源采用無(wú)線電射頻的激勵(lì)方式，射頻的電極被放置在 諧振腔外，不和放電氣體接觸，射電的頻率從一萬(wàn)到三百萬(wàn)兆赫，隔 著玻璃激勵(lì)腔內(nèi)的氣體，進(jìn)行電離和放電，從而避免電極濺射和腐蝕 弓1起諧振腔及光學(xué)器件污染。
參考圖2為本射頻電源裝置的電源部分的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 所示裝置5是對(duì)圖1一種射頻電源裝置直流供電的電源裝置5部分， 用于對(duì)多路功率放大器2進(jìn)行脈沖和直流供電，即裝置5是功率放大 器2脈沖供電電源。
所述直流供電電源裝置5還包括三相變壓器51、三相整流橋 52、濾波電容53和斬波器54，所述三相變壓器51把輸入的380V降 壓至160 170V，再經(jīng)過(guò)所述三相整流橋52整流和所述濾波電容53 的濾波，產(chǎn)生直流電源，所述直流電源通過(guò)所述輸出斬波器54對(duì)本 射頻電源裝置進(jìn)行脈沖供電。
在供電電源裝置5中，所述輸出斬波器54是由二極管和IGBT組 成，所述IGBT還受外置控制器6控制，使所述斬波器54輸出脈沖波 形的脈寬和頻率都可變，所述IGBT工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
所述輸出斬波器54用于調(diào)節(jié)所述功率放大器2的輸出功率，所 述輸出斬波器54還受外置控制器6控制，使所述斬波器54輸出脈沖波形的脈寬和頻率都可變。
參考圖3，圖3所示為本射頻電源裝置的匹配器3的一部分， 用于對(duì)放電電極4和功率放大器2之間的匹配。
匹配器3由輸入平衡變壓器31、并聯(lián)電容器32、串聯(lián)電感器 33和可調(diào)電容器34組成。
其中，可調(diào)電容器34并聯(lián)于所述匹配器3的輸出端口上，串 聯(lián)電感器33的一端連接于輸出端口的陽(yáng)極端，另一端連接于所述并 聯(lián)電容器32的一端，所述并聯(lián)電容器32的另一端連接于輸出端口的 陰極端，所述輸入平衡變壓器31的輸出端口并聯(lián)于所述并聯(lián)電容器 32的兩端上，所述輸入平衡變壓器31的輸入端口并聯(lián)于所述匹配器 3的輸入端口上。
參考圖4，圖4所示為本射頻電源裝置的功率放大器2的一部 分，用于把多路輸出同步信號(hào)源1輸出的射頻信號(hào)放大至額定功率輸 出的功率放大器2，并把輸出給入的功率信號(hào)接入匹配器3的輸入端。
所述功率放大器2還包括推挽輸出變壓器24、 M0SFET"23"、 M0SFET驅(qū)動(dòng)器22、正負(fù)半周分離器21。
其中，所述多路輸出同步信號(hào)源1，除了給各所述功率放大器2 提供射頻信號(hào)外，同時(shí)，還給M0SFET驅(qū)動(dòng)器22提供直流供電電源， 一對(duì)所述M0SFET"23"連接于所述推挽輸出變壓器24的初級(jí)的兩端， 所述推挽輸出變壓器24的輸出端連接于所述功率放大器2的輸出端 上， 一對(duì)所述M0SFET驅(qū)動(dòng)器22分別連接于一對(duì)所述M0SFET "23" 上，所述正負(fù)半周分離器21的正半周和負(fù)半周輸出端口分別連接于一對(duì)所述M0SFET驅(qū)動(dòng)器22的輸入端上，所述正負(fù)半周分離器21的 輸入端連接于所述功率放大器2的輸入端上，當(dāng)射頻信號(hào)連接于所述 功率放大器2的輸入端上時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述正負(fù)半周分離器21 分離成正半周和負(fù)半周信號(hào)，再通過(guò)所述M0SFET驅(qū)動(dòng)器22，把正半 周和負(fù)半周的信號(hào)分別饋給連接于所述推挽變壓器上的一對(duì)MOSFET "23"，所述輸入正半周和負(fù)半周信號(hào)在一對(duì)所述MOSFET "23"的作 用下，在所述推挽輸出變壓器24內(nèi)合成為完整的正弦波信號(hào)，并通 過(guò)所述推挽變壓器24的次級(jí)端輸出。
權(quán)利要求
1、一種射頻電源裝置，其特征在于，包括多路輸出同步信號(hào)源、多路功率放大器、多路匹配器和多路放電電極等；其中，所述匹配器的輸出連接所述放電電極并與之匹配，所述匹配器的輸入連接所述功率放大器的輸出并與之匹配；所述多路輸出同步信號(hào)源的輸出，接入多路所述功率放大器的輸入端；多路所述功率放大器對(duì)輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行同步放大，并通過(guò)多路所述匹配器對(duì)多路所述放電電極進(jìn)行射頻放電，使多路所述放電電極內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放電。
2、 如權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于所述多路輸 出同步信號(hào)源安裝在金屬外殼內(nèi)，且該多路同步信號(hào)源內(nèi)部用石 英晶體振蕩器產(chǎn)生射頻振蕩，并用一分配器對(duì)該射頻振蕩信號(hào)進(jìn) 行分配并多路輸出。
3、 如權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于所述功率放 大器安裝在帶水冷卻的金屬外殼內(nèi)，該功率放大器為非線性放大 器，且該功率放大器內(nèi)置的功放管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
4、 如權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于所述放電電 極位于放電管內(nèi)，放電電極的放電的投影為長(zhǎng)矩形，放電電極的 橫切面為短矩形，兩根相同的所述放電電極對(duì)稱的排列于放電管 內(nèi)，形成一對(duì)放電電極。
5、 如權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于還包括直流供電電源，所述直流供電電源同時(shí)分別向多個(gè)所述功率放大器供 電。
6、 如權(quán)利要求5所述的射頻電源裝置，其特征在于所述直流供 電電源還包括調(diào)節(jié)所述功率放大器的輸出功率的輸出斬波器，所述輸出斬波器是由二極管和IGBT組成，所述IGBT還受外置控制 器控制，使所述斬波器輸出脈沖波形的脈寬和頻率都可變，所述 IGBT工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
7、 如權(quán)利要求5所述的射頻電源裝置，其特征在于所述直流供 電電源還包括三相變壓器、三相整流橋和濾波電容，所述三相 變壓器把輸入的380V降壓至160 170V，再經(jīng)過(guò)所述三相整流橋 整流和所述濾波電容的濾波，產(chǎn)生直流電源，通過(guò)所述輸出斬波 器對(duì)所述射頻電源裝置供電。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于所述匹配 器還包括輸入平衡變壓器、并聯(lián)電容器、串聯(lián)電感器和可調(diào)電容器，所述可調(diào)電容器并聯(lián)于所述匹配器的輸出端口上，所述串 聯(lián)電感器的一端連接于輸出端口的陽(yáng)極端，另一端連接于所述并 聯(lián)電容器的一端，所述并聯(lián)電容器的另一端連接于輸出端口的陰 極端，所述輸入平衡變壓器的輸出端口并聯(lián)于所述并聯(lián)電容器的 兩端上，所述輸入平衡變壓器的輸入端口并聯(lián)于所述匹配器的輸 入端口上。
9、 如權(quán)利要求1所述的射頻電源裝置，其特征在于所述功率放 大器還包括推挽輸出變壓器、M0SFET、 MOSFET驅(qū)動(dòng)器、及正負(fù)半周分離器，其中， 一對(duì)所述MOSFET連接于所述推挽輸出變壓器 的初級(jí)的兩端，所述推挽輸出變壓器的輸出端連接于所述功率放 大器的輸出端上， 一對(duì)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器分別連接于一對(duì)所述 MOSFET上，所述正負(fù)半周分離器的正半周和負(fù)半周輸出端口分別 連接于一對(duì)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器的輸入端上，所述正負(fù)半周分離器 的輸入端連接于所述功率放大器的輸入端上，當(dāng)射頻信號(hào)連接于 所述功率放大器的輸入端上時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述正負(fù)半周分離 器分離成正半周和負(fù)半周信號(hào)，再通過(guò)所述MOSFET驅(qū)動(dòng)器，把正 半周和負(fù)半周的信號(hào)分別饋給連接于所述推挽變壓器上的一對(duì) M0SFET，所述輸入正半周和負(fù)半周信號(hào)在一對(duì)所述MOSFET的作用下，在所述推挽變壓器內(nèi)合成為完整的正弦波信號(hào)，并通過(guò)所述 推挽變壓器輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種射頻電源裝置，通過(guò)在設(shè)置多路輸出同步信號(hào)源、功率放大器、匹配器、及放電電極，并且匹配器的輸出連接所述放電電極并與之匹配，匹配器的輸入連接功率放大器的輸出并與之匹配，并在直流電源的供電作用下，多路輸出同步信號(hào)源的輸出，經(jīng)過(guò)多路所述功率放大器的同步放大，在多路匹配器的共同作用下，多路放電電極對(duì)氣體進(jìn)行射頻放電，使多路所述放電電極內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光，所述氣體生產(chǎn)等離子體，并在激光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光，其采用無(wú)線電射頻的激勵(lì)方式，射頻的電極被放置在諧振腔外，不和放電氣體接觸，射電的頻率從一萬(wàn)到三百萬(wàn)兆赫，隔著玻璃激勵(lì)腔內(nèi)的氣體，進(jìn)行電離和放電，從而避免電極濺射和腐蝕引起諧振腔及光學(xué)器件污染。
文檔編號(hào)H01S3/0977GK101640369SQ20091018964
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者葉建國(guó), 張建群, 謝根華, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司