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Abstract

本发明提供的一种射频电源装置，通过在设置多路输出同步信号源、功率放大器、匹配器、及放电电极，并且匹配器的输出连接所述放电电极并与之匹配，匹配器的输入连接功率放大器的输出并与之匹配，并在直流电源的供电作用下，多路输出同步信号源的输出，经过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，多路放电电极对气体进行射频放电，使多路所述放电电极内的气体产生辉光，所述气体生产等离子体，并在激光谐振腔内产生激光，其采用无线电射频的激励方式，射频的电极被放置在谐振腔外，不和放电气体接触，射电的频率从一万到三百万兆赫，隔着玻璃激励腔内的气体，进行电离和放电，从而避免电极溅射和腐蚀引起谐振腔及光学器件污染。

Description

一种射频电源装置
技术领域
本发明涉及一种射频电源装置。
背景技术
在气体激光器激励方面，特别是快速轴流CO2激光器，都是用直流放电来激励的。谐振腔内的CO2分子在DC电流的激励下，由基态跃迁到高能级，形成粒子数的反转，然后迅速跌至低能层，放出的光子在前，后窗镜间反复振荡，谐振后形成光的放大，50％经前窗镜射出后形成激光。DC电场的电极都安装在谐振腔玻璃管内或接头处，和放电气体直接接触。使用没多长时间，激光器的谐振腔和光学镜片，便被这些金属粒子的涂层污染了，导致激光器功率下降，放电不均匀，光束质量和模式变差。不难发现，DC电场的金属电极，被电离和剥蚀了。究其原因，是由于电离后的气体，及罗茨泵漏出的油蒸汽，在放电所产生的高温中(最高可达200℃)，以亚音速流动时(约300米/秒)，对电极的金属表面进行冲击，产生了阴极的溅射和剥蚀，引起了材料的损耗。罗茨泵内漏出的润滑油，又把这些溅射后剥蚀的金属粒子，黏附在谐振腔的管壁和光学镜片上，造成了污染，既破坏了激光器的性能，又降低了这些器件的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种射频电源装置，其采用无线电射频的激励方式，射频的电极被放置在谐振腔外，不和放电气体接触，射电的频率从一万到三百万兆赫，隔着玻璃激励腔内的气体，进行电离和放电，从而避免电极溅射和腐蚀引起谐振腔及光学器件污染。
本发明所提出的技术方案是：一种射频电源装置，包括：多路输出同步信号源、多路功率放大器、多路匹配器和多路放电电极等；其中，所述匹配器的输出连接所述放电电极并与之匹配，所述匹配器的输入连接所述功率放大器的输出并与之匹配；所述多路输出同步信号源的输出，接入多路所述功率放大器的输入端；多路所述功率放大器对输入的射频信号进行同步放大，并通过多路所述匹配器对多路所述放电电极进行射频放电，使多路所述放电电极内的气体产生辉光放电。
其中，所述多路输出同步信号源安装在金属外壳内，且该多路同步信号源内部用石英晶体振荡器产生射频振荡，并用一分配器对该射频振荡信号进行分配并多路输出。
其中，所述功率放大器安装在带水冷却的金属外壳内，该功率放大器为非线性放大器，且该功率放大器内置的功放管工作在开关状态。
其中，所述放电电极位于放电管内，放电电极的放电的投影为长矩形，放电电极的横切面为短矩形，两根相同的所述放电电极对称的排列于放电管内，形成一对放电电极。
其中，还包括直流供电电源，所述直流供电电源同时分别向多个所述功率放大器供电。
其中，所述直流供电电源还包括调节所述功率放大器的输出功率的输出斩波器，所述输出斩波器是由二极管和IGBT组成，所述IGBT还受外置控制器控制，使所述斩波器输出脉冲波形的脉宽和频率都可变，所述IGBT工作于开关状态。
其中，所述直流供电电源还包括：三相变压器、三相整流桥和滤波电容，所述三相变压器把输入的380V降压至160～170V，再经过所述三相整流桥整流和所述滤波电容的滤波，产生直流电源，通过所述输出斩波器对所述射频电源装置供电。
其中，所述匹配器还包括：输入平衡变压器、并联电容器、串联电感器和可调电容器，所述可调电容器并联于所述匹配器的输出端口上，所述串联电感器的一端连接于输出端口的阳极端，另一端连接于所述并联电容器的一端，所述并联电容器的另一端连接于输出端口的阴极端，所述输入平衡变压器的输出端口并联于所述并联电容器的两端上，所述输入平衡变压器的输入端口并联于所述匹配器的输入端口上。
其中，所述功率放大器还包括：推挽输出变压器、MOSFET、MOSFET驱动器、及正负半周分离器，其中，一对所述MOSFET连接于所述推挽输出变压器的初级的两端，所述推挽输出变压器的输出端连接于所述功率放大器的输出端上，一对所述MOSFET驱动器分别连接于一对所述MOSFET上，所述正负半周分离器的正半周和负半周输出端口分别连接于一对所述MOSFET驱动器的输入端上，所述正负半周分离器的输入端连接于所述功率放大器的输入端上，当射频信号连接于所述功率放大器的输入端上时，射频信号经过所述正负半周分离器分离成正半周和负半周信号，再通过所述MOSFET驱动器，把正半周和负半周的信号分别馈给连接于所述推挽变压器上的一对MOSFET，所述输入正半周和负半周信号在一对所述MOSFET的作用下，在所述推挽变压器内合成为完整的正弦波信号，并通过所述推挽变压器输出。
本发明通过在设置多路输出同步信号源、多路功率放大器、多路匹配器、及多路放电电极，并且所述匹配器的输出连接所述放电电极并与之匹配，所述匹配器的输入连接所述功率放大器的输出并与之匹配，并在直流电源的供电作用下，所述多路输出同步信号源的输出，经过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，多路所述放电电极对气体进行射频放电，使多路所述放电电极内的气体产生辉光，所述气体生产等离子体，并在激光谐振腔内产生激光，其采用无线电射频的激励方式，射频的电极被放置在谐振腔外，不和放电气体接触，射电的频率从一万到三百万兆赫，隔着玻璃激励腔内的气体，进行电离和放电，从而避免电极溅射和腐蚀引起谐振腔及光学器件污染。
附图说明
图1为本发明射频电源装置的电路结构示意图；
图2为图1所示的射频电源装置的电源部分的电路结构示意图；
图3为图1所示的射频电源装置的匹配器的电路结构示意图；
图4为图1所示的射频电源装置的功率放大器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明。如图1所示为本发明射频电源装置的电路结构示意图，本射频电源装置包括：多路输出同步信号源1、多路功率放大器2、多路匹配器3、及多路放电电极4。
其中，所述多路输出同步信号源1安装在金属外壳内，且该多路同步信号源1内部用石英晶体振荡器产生射频振荡，并用一分配器对该射频振荡信号进行分配并多路输出。
其中，所述功率放大器2安装在带水冷却的金属外壳内，该功率放大器2为非线性放大器，且该功率放大器2内置的功放管工作在开关状态。
其中，所述放电电极4位于圆柱形的放电管内，放电电极4的放电的投影为长矩形，放电电极的横切面为短矩形，放电面为圆弧形，两根相同的所述放电电极4对称的排列于圆柱形的放电管的两边，形成一对放电电极。
其中，所述匹配器3的输出连接到所述放电电极4并与之匹配，所述匹配器3的输入连接到所述功率放大器2的输出并与之匹配，所述多路输出同步信号源1的输出，接入多路所述功率放大器2的输入端，多路所述功率放大器2对输入的射频信号进行同步放大，并通过多路所述匹配器3对多路所述放电电极4进行射频放电，使多路所述放电电极4内的气体产生辉光放电，所述气体生产等离子体，并在激光谐振腔内产生激光。
故本射频电源采用无线电射频的激励方式，射频的电极被放置在谐振腔外，不和放电气体接触，射电的频率从一万到三百万兆赫，隔着玻璃激励腔内的气体，进行电离和放电，从而避免电极溅射和腐蚀引起谐振腔及光学器件污染。
参考图2为本射频电源装置的电源部分的电路结构示意图，图2所示装置5是对图1一种射频电源装置直流供电的电源装置5部分，用于对多路功率放大器2进行脉冲和直流供电，即装置5是功率放大器2脉冲供电电源。
所述直流供电电源装置5还包括：三相变压器51、三相整流桥52、滤波电容53和斩波器54，所述三相变压器51把输入的380V降压至160～170V，再经过所述三相整流桥52整流和所述滤波电容53的滤波，产生直流电源，所述直流电源通过所述输出斩波器54对本射频电源装置进行脉冲供电。
在供电电源装置5中，所述输出斩波器54是由二极管和IGBT组成，所述IGBT还受外置控制器6控制，使所述斩波器54输出脉冲波形的脉宽和频率都可变，所述IGBT工作于开关状态。
所述输出斩波器54用于调节所述功率放大器2的输出功率，所述输出斩波器54还受外置控制器6控制，使所述斩波器54输出脉冲波形的脉宽和频率都可变。
参考图3，图3所示为本射频电源装置的匹配器3的一部分，用于对放电电极4和功率放大器2之间的匹配。
匹配器3由输入平衡变压器31、并联电容器32、串联电感器33和可调电容器34组成。
其中，可调电容器34并联于所述匹配器3的输出端口上，串联电感器33的一端连接于输出端口的阳极端，另一端连接于所述并联电容器32的一端，所述并联电容器32的另一端连接于输出端口的阴极端，所述输入平衡变压器31的输出端口并联于所述并联电容器32的两端上，所述输入平衡变压器31的输入端口并联于所述匹配器3的输入端口上。
参考图4，图4所示为本射频电源装置的功率放大器2的一部分，用于把多路输出同步信号源1输出的射频信号放大至额定功率输出的功率放大器2，并把输出给入的功率信号接入匹配器3的输入端。
所述功率放大器2还包括：推挽输出变压器24、MOSFET“23”、MOSFET驱动器22、正负半周分离器21。
其中，所述多路输出同步信号源1，除了给各所述功率放大器2提供射频信号外，同时，还给MOSFET驱动器22提供直流供电电源，一对所述MOSFET“23”连接于所述推挽输出变压器24的初级的两端，所述推挽输出变压器24的输出端连接于所述功率放大器2的输出端上，一对所述MOSFET驱动器22分别连接于一对所述MOSFET“23”上，所述正负半周分离器21的正半周和负半周输出端口分别连接于一对所述MOSFET驱动器22的输入端上，所述正负半周分离器21的输入端连接于所述功率放大器2的输入端上，当射频信号连接于所述功率放大器2的输入端上时，射频信号经过所述正负半周分离器21分离成正半周和负半周信号，再通过所述MOSFET驱动器22，把正半周和负半周的信号分别馈给连接于所述推挽变压器上的一对MOSFET“23”，所述输入正半周和负半周信号在一对所述MOSFET“23”的作用下，在所述推挽输出变压器24内合成为完整的正弦波信号，并通过所述推挽变压器24的次级端输出。

Claims (8)

1.一种射频电源装置，其特征在于，包括：多路输出同步信号源、多路功率放大器、多路匹配器和多路放电电极；其中，所述匹配器的输出连接所述放电电极并与之匹配，所述匹配器的输入连接所述功率放大器的输出并与之匹配；所述多路输出同步信号源的输出，接入多路所述功率放大器的输入端；多路所述功率放大器对输入的射频信号进行同步放大，并通过多路所述匹配器对多路所述放电电极进行射频放电，使多路所述放电电极内的气体产生辉光放电，所述功率放大器还包括：推挽输出变压器、MOSFET、MOSFET驱动器、及正负半周分离器，其中，一对所述MOSFET连接于所述推挽输出变压器的初级的两端，所述推挽输出变压器的输出端连接于所述功率放大器的输出端上，一对所述MOSFET驱动器分别连接于一对所述MOSFET上，所述正负半周分离器的正半周和负半周输出端口分别连接于一对所述MOSFET驱动器的输入端上，所述正负半周分离器的输入端连接于所述功率放大器的输入端上，当射频信号连接于所述功率放大器的输入端上时，射频信号经过所述正负半周分离器分离成正半周和负半周信号，再通过所述MOSFET驱动器，把正半周和负半周的信号分别馈给连接于所述推挽变压器上的一对MOSFET，所述输入正半周和负半周信号在一对所述MOSFET的作用下，在所述推挽变压器内合成为完整的正弦波信号，并通过所述推挽变压器输出。
2.如权利要求1所述的射频电源装置，其特征在于：所述多路输出同步信号源安装在金属外壳内，且该多路输出同步信号源内部用石英晶体振荡器产生射频振荡，并用一分配器对该射频振荡信号进行分配并多路输出。
3.如权利要求1所述的射频电源装置，其特征在于：所述功率放大器安装在带水冷却的金属外壳内，该功率放大器为非线性放大器，且该功率放大器内置的功放管工作在开关状态。
4.如权利要求1所述的射频电源装置，其特征在于：所述放电电极位于放电管内，放电电极的放电的投影为长矩形，放电电极的横切面为短矩形，两根相同的所述放电电极对称的排列于放电管内，形成一对放电电极。
5.如权利要求1所述的射频电源装置，其特征在于：还包括直流供电电源，所述直流供电电源同时分别向多路所述功率放大器供电。
6.如权利要求5所述的射频电源装置，其特征在于：所述直流供电电源还包括调节所述功率放大器的输出功率的输出斩波器，所述输出斩波器是由二极管和IGBT组成，所述IGBT还受外置控制器控制，使所述斩波器输出脉冲波形的脉宽和频率都可变，所述IGBT工作于开关状态。
7.如权利要求6所述的射频电源装置，其特征在于：所述直流供电电源还包括：三相变压器、三相整流桥和滤波电容，所述三相变压器把输入的380V降压至160～170V，再经过所述三相整流桥整流和所述滤波电容的滤波，产生直流电源，通过所述输出斩波器对所述射频电源装置供电。
8.根据权利要求1所述的射频电源装置，其特征在于：所述匹配器还包括：输入平衡变压器、并联电容器、串联电感器和可调电容器，所述可调电容器并联于所述匹配器的输出端口上，所述串联电感器的一端连接于输出端口的阳极端，另一端连接于所述并联电容器的一端，所述并联电容器的另一端连接于输出端口的阴极端，所述输入平衡变压器的输出端口并联于所述并联电容器的两端上，所述输入平衡变压器的输入端口并联于所述匹配器的输入端口上。
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