可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源，采用在CO2激光器工作初期采用功率源脈沖工作的模式，逐漸使激光器達到輝光狀態(tài)后（即激光器阻抗變低后）逐漸加寬功率源的脈沖寬度，當(dāng)激光器阻抗恒定后，功率源連續(xù)工作，這樣10KW的功率源就可以連續(xù)的輸出10KW的功率，而不需要采用20KW的功率源只能輸出10KW的功率，提高設(shè)備的利用率，也降低了成本。
【專利說明】可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)解決激光器變阻抗的問題是加大功率源的輸出功率(比如IOKW的功率源，實際采用15-20KW的功率源)，從而加大射頻系統(tǒng)的抗駐波能力來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，克服變阻抗的問題，但這樣會增加功率源的成本,功率有一定的浪費。因此,如何能夠使功率源適應(yīng)變阻抗的激光器成為現(xiàn)在亟待需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能使功率源適應(yīng)變阻抗的激光器成為現(xiàn)在亟待需要解決的問題。
[0004]本發(fā)明主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種射頻功率源，包括:信號源、功率放大器和定向耦合器；
[0006]所述信號源，用于向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號，并根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號;
[0007]所述功率放大器，用于根據(jù)所述激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器；
[0008]所述定向耦合器,用于實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率，并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源。
[0009]優(yōu)選地，所述信號源具體用于，先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
[0010]優(yōu)選地，所述信號源進一步包括:發(fā)射單元、接收單元和控制單元；
[0011]所述發(fā)射單元，用于根據(jù)所述控制單元的控制向所述功率放大器輸出射頻信號；
[0012]所述接收單元，用于接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率，并將其發(fā)送給所述控制單元；
[0013]所述控制單元，用于控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
[0014]優(yōu)選地，所述控制單元具體用于，控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，隨著能量的輸入，所述激光器的阻抗變低，所述功率放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，此時提高輸入功率的占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，并且在監(jiān)測的平均反向功率下降后，再加大占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元進行輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
[0015]優(yōu)選地，還包括:操控顯示器；
[0016]所述操控顯示器，用于將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯
/Jn ο
[0017]本發(fā)明還提供了一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法，包括:
[0018]信號源向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號，所述功率放大器根據(jù)激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器；
[0019]所述定向耦合器實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率,并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源；
[0020]所述信號源根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
[0021]優(yōu)選地，所述信號源先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化。
[0022]優(yōu)選地,所述信號源進一步包括:發(fā)射單元、接收單元和控制單元；
[0023]所述接收單元接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率，并將其發(fā)送給所述控制單元；
[0024]所述控制單元控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
[0025]優(yōu)選地，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化的步驟具體包括:
[0026]隨著能量的輸入，所述激光器的阻抗變低，所述功率放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，此時提高輸入功率的占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，并且在監(jiān)測的平均反向功率下降后，再加大占空t匕，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化。
[0027]優(yōu)選地，還包括:操控顯示器；
[0028]通過所述操控顯示器將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯
/Jn ο
[0029]本發(fā)明提供的一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源，本發(fā)明通過在激光器工作初期采用功率源脈沖工作的模式，逐漸使激光器達到輝光狀態(tài)后(即激光器阻抗變低后)逐漸加寬功率源的脈沖寬度，當(dāng)激光器阻抗恒定后，功率源連續(xù)工作，這樣IOKW的功率源就可以連續(xù)的輸出IOKW的功率，而不需要采用20KW的功率源只能輸出IOKff的功率，提高設(shè)備的利用率，也降低了成本。
[0030]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例射頻功率源的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡化目的，當(dāng)其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時，將省略本文所描述的器件中已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)具體說明。
[0033]本發(fā)明設(shè)計了一種射頻功率源，參見圖1，該射頻功率源包括:信號源向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號，例如，l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，并根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比(具體為當(dāng)所述反向功率變小時，則提高輸出的射頻信號的占空比)，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，如，先輸功出Ius的射頻信號，經(jīng)過放大后輸入激光器，這時測量反向功率，這時峰值的反向功率比較大，但平均反向功率比較小，功率放大器能夠承受，一般功放的駐波比門限(閾值)設(shè)定1.2，隨著能量的輸入，由于激光器的負(fù)阻抗效應(yīng)，激光器的阻抗變低，放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，這樣我們提高輸入功率的占空比，比如加到2us，雖然峰值反向功率下降，但占空比提高，直到定向耦合器測到的平均反向功率和之前Iu時的一樣。再經(jīng)過一段時間后定向耦合器監(jiān)測的平均反向功率下降后，我們再加大占空比，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比。在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
[0034]舉一個具體的例子，當(dāng)系統(tǒng)起動后信號源輸出3?5us脈沖寬度的67.8MHz射頻信號，通過功率放大器放大到IOKW加到激光器上，由于系統(tǒng)剛啟動這時激光器的阻抗較高，反射較大，采用較小的脈沖寬度，即使反射比較大也不會損壞功率放大器件，這時操控顯示部分通過定向偶合器檢測前向功率和反向功率，當(dāng)反向功率變小時說明激光器阻抗變底，可以提高脈沖寬度，就這樣逐漸提高射頻信號的脈沖寬度，直到激光器阻抗恒定后，可以將脈沖變?yōu)檫B續(xù)功率。這樣系統(tǒng)就很好的解決激光器變阻抗的問題。
[0035]功率放大器根據(jù)所述激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器；
[0036]定向耦合器實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率,并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源。
[0037]操控顯示器將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯示。
[0038]本發(fā)明還提供了一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法，該方法包括:
[0039]信號源向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號(本發(fā)明實施例采用l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，以保證功率放大器的安全)，所述功率放大器根據(jù)激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器;
[0040]所述定向耦合器實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率,并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源；
[0041]所述信號源根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，本發(fā)明實施例采用的調(diào)整的方法具體為當(dāng)所述反向功率變小時，則提高輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
[0042]本發(fā)明實施例還可以包括操控顯示器，通過操控顯示器將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯示，以便于工作人員及時掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0043]本發(fā)明實施例的控制單元控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。其中具體調(diào)整的方法為:隨著能量的輸入，所述激光器的阻抗變低，所述功率放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，此時提高輸入功率的占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，并且在監(jiān)測的平均反向功率下降后，再加大占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化。
[0044]本發(fā)明實施例所使用的頻率為67.8MHz范圍內(nèi)某一點頻，頻率非穩(wěn)定度:< 10_5，脈沖峰值功率輸出:10Kw，脈沖峰值功率輸出非穩(wěn)定度:< 3%，輸出諧波:諧波< -30db，輸出阻抗:50Ω，滿功率脈沖輸出駐波比2.0，電源電壓:交流380V，輸出功率和反向功率監(jiān)測值隨溫度和時間不穩(wěn)定度:< 1%。
[0045]綜上所述，本發(fā)明提供的一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法及射頻功率源，本發(fā)明通過在激光器工作初期采用功率源脈沖工作的模式，逐漸使激光器達到輝光狀態(tài)后(即激光器阻抗變低后)逐漸加寬功率源的脈沖寬度，當(dāng)激光器阻抗恒定后，功率源連續(xù)工作，這樣IOKW的功率源就可以連續(xù)的輸出IOKW的功率，而不需要采用20KW的功率源只能輸出IOKW的功率，提高設(shè)備的利用率，也降低了成本。
[0046]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻功率源，其特征在于，包括:信號源、功率放大器和定向耦合器； 所述信號源，用于向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號，并根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號； 所述功率放大器，用于根據(jù)所述激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器； 所述定向耦合器，用于實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率，并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率源，其特征在于， 所述信號源具體用于，先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率源，其特征在于，所述信號源進一步包括:發(fā)射單元、接收單元和控制單元； 所述發(fā)射單元，用于根據(jù)所述控制單元的控制向所述功率放大器輸出射頻信號； 所述接收單元，用于接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率，并將其發(fā)送給所述控制單元； 所述控制單元，用于控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的`占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻功率源，其特征在于， 所述控制單元具體用于，控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，隨著能量的輸入，所述激光器的阻抗變低，所述功率放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，此時提高輸入功率的占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，并且在監(jiān)測的平均反向功率下降后，再加大占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，控制所述發(fā)射單元進行輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的射頻功率源，其特征在于，還包括:操控顯示器； 所述操控顯示器，用于將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯示。
6.一種可適應(yīng)變阻抗激光器的射頻信號調(diào)整方法，其特征在于，包括: 信號源向所述功率放大器輸出預(yù)定占空比的射頻信號，所述功率放大器根據(jù)激光器的需要將所述信號源發(fā)送來的射頻信號進行功率放大，并將功率發(fā)大后的射頻信號發(fā)送給所述激光器； 所述定向耦合器實時采集所述功率放大器功率放大后的前向功率和反向功率,并將所述前向功率和所述反向功率發(fā)送給所述信號源； 所述信號源根據(jù)所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，在所述激光器阻抗恒定后，輸出恒定的占空比的射頻信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， 所述信號源先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述信號源進一步包括:發(fā)射單元、接收單元和控制單元； 所述接收單元接收到所述定向耦合器發(fā)送來的前向功率和反向功率，并將其發(fā)送給所述控制單兀； 所述控制單元控制所述發(fā)射單元先向所述功率放大器輸出l-5us脈沖寬度的工業(yè)射頻信號，接收到所述接收單元發(fā)送來的前向功率和反向功率后，根據(jù)所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化，并控制所述發(fā)射單元輸出調(diào)整后的射頻信號，在所述激光器阻抗恒定后，控制所述發(fā)射單元輸出恒定的占空比的射頻信號，并根據(jù)所述前向功率以及所述反向功率判斷輸出的射頻信號是否異常。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻功率源，其特征在于，根據(jù)所述前向功率和所述反向功率實時調(diào)整所述發(fā)射單元輸出的射頻信號的占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化的步驟具體包括: 隨著能量的輸入，所述激光器的阻抗變低，所述功率放大器的駐波比下降，峰值反向功率下降，定向耦合器測到的平均反向功率也隨之下降，此時提高輸入功率的占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，并且在監(jiān)測的平均反向功率下降后，再加大占空比，直到測到的平均反向功率小于預(yù)設(shè)的閾值，如此反復(fù)動態(tài)增大占空比，使輸出的射頻信號適應(yīng)所述激光器阻抗的變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括:操控顯示器； 通過所述操控顯示器將所述定向耦合器采集的前向功率和反向功率進行實時顯示。
【文檔編號】H01S3/097GK103762492SQ201310750582
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉鵬, 劉銀修, 謝勇 申請人:北京長峰廣播通訊設(shè)備有限責(zé)任公司