CN106656172B - 一种变频它激式射频发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变频它激式射频发生器，属于射频技术领域。该变频它激式射频发生器包括压控振荡单元、功率检测单元和鉴频器单元；所述鉴频器单元用于根据检测到的负载射频网络的频率值向所述压控振荡单元发送调整频率的控制信号，所述功率检测单元用于将检测到的所述压控振荡单元的功率值发送给所述鉴频器单元。本发明通过鉴频器单元根据负载射频网络的频率值的变化输出正信号或负信号，并反馈至压控振荡单元，从而实现对输出频率的调整，使负载射频网络处于等效阻抗为50欧姆的状态，不仅具有较好的稳定性及可以标定的输出功率，而且响应速度较快，避免由于负载变化过大导致失谐使等离子炬熄灭。
Description
技术领域
本发明涉及一种变频它激式射频发生器，属于射频技术领域。
背景技术
电感耦合等离子体质谱仪/光谱仪是一种新型的分析技术，可快速同时检测周期表上几乎所有元素，成为公认的最有力的元素分析手段，目前已广泛应用于国民经济的各个领域。
大功率射频发生器是电感耦合等离子体光谱仪/质谱仪重要的核心部件之一，它的主要作用是通过大功率高频发生器产生强大的高频电能，并通过耦合线圈产生高频电磁场，形成稳定的高频电能输送给等离子炬，用以激发和维持氩气或其它气体形成的高温等离子体，其稳定性和可靠性对仪器的测量结果的质量至关重要。
现有的射频发生器主要包括自激式和它激式两种形式。自激式射频发生器通过负载线圈及谐振电容构成振荡电路，这种方式结构简单，制造调试相对容易，但不足之处是频率稳定性较差且输出功率无法标定。它激式射频发生器利用石英晶振构成振荡器，频率稳定性高，功率易于控制，但其匹配调节采用电机控制真空电容，调节速度较慢，特别是当负载变化剧烈时，导致等离子炬因匹配失谐而熄灭。
发明内容
本发明提出了一种变频它激式射频发生器，为解决现有的射频发射器存在的频率稳定性较差、输出功率无法标定以及调节速度较慢的问题，为此本发明采用如下的技术方案：
一种变频它激式射频发生器，包括压控振荡单元、功率检测单元和鉴频器单元；所述鉴频器单元用于根据检测到的负载射频网络的频率值向所述压控振荡单元发送调整频率的控制信号，所述功率检测单元用于将检测到的所述压控振荡单元的功率值发送给所述鉴频器单元。
本发明的有益效果是：通过鉴频器单元根据负载射频网络的频率值的变化输出正信号或负信号，并反馈至压控振荡单元，从而实现对输出频率的调整，使负载射频网络处于等效阻抗为50欧姆的状态，不仅具有较好的稳定性及可以标定的输出功率，而且响应速度较快，避免由于负载变化过大导致失谐使等离子炬熄灭。
附图说明
图1为本发明所述的变频它激式射频发生器的结构示意图。
图2为负载射频网络的电路结构示意图。
图3为鉴频器单元的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1所示，本具体实施方式提供的变频它激式射频发生器包括压控振荡单元11、功率检测单元12和鉴频器单元13；鉴频器单元13用于根据检测到的负载射频网络21的频率值向压控振荡单元11发送调整频率的控制信号，功率检测单元12用于将检测到的压控振荡单元11的功率值发送给鉴频器单元13。
可选的，如图1所示，本具体实施方式提供的变频它激式射频发生器还包括前级激励单元14和后级功率放大单元15，前级激励单元14用于将压控振荡单元11输出的振荡信号经过激励处理后发送给后级功率放大单元15，后级功率放大单元15用于将振荡信号经过放大处理后发送给功率检测单元12，功率检测单元12用于向前级激励单元14发送调整激励程度的控制信号。
可选的，鉴频器单元13还用于当负载射频网络21的等效阻抗达到50欧姆时输出信号为零，当负载射频网络21的等效阻抗不为该50欧姆时将正信号或负信号发送给压控振荡单元11。
下面通过具体的实施例对本发明提出的变频它激式射频发生器进行说明。
实施例一
结合图1所示，压控振荡单元11在一定电压下产生27.12M或40.68M Hz的频率信号，振荡频率的变化与控制电压成线性关系；前级激励单元14将振荡信号进行功率放大，为后级功率放大单元15提供驱动激励，其输出阻抗为50欧姆；后级功率放大单元15将激励功率进一步放大，达到1500W左右，输出阻抗为50欧姆；功率检测单元12用于检测输出功率的变化，反馈到前级激励单元14，以达到稳定的输出功率；鉴频器单元13用于检测负载射频网络21的负载频率变化，当负载射频网络21的射频负载处于等效阻抗50欧姆时，即负载射频网络21的振荡频率与压控振荡单元11的频率一致，输出信号为0，反射功率接近于0；当负载射频网络21的射频负载不为50欧姆时，此时为感性负载或容性负载，反射功率增加，即由于负载射频网络21的变化使自身振荡频率与压控振荡单元11的频率不一致，此时鉴频器单元13输出正/负信号，叠加、反馈到压控振荡单元11的控制端，进行频率的调整，使负载射频网络处于等效阻抗50欧姆。
图2所示为现有它激式射频发生器的功率输出单元的等效负载匹配网络，调谐电容C1、第一负载电容C2和第二负载电容C3与电感L1组成振荡电路，通过调节调谐电容C1和第一负载电容C2使负载匹配网络的频率与射频输出频率一致。由于电感L1的负载炬管等离子炬是变化的，因此电感L1也是变化的，需要时时调节调谐电容C1和第一负载电容C2来应对电感L1的变化。对于采用这种方式进行调节的它激式射频发生器，由于调节速度较慢，当负载变化剧烈时容易导致失谐，致使等离子炬熄灭。
结合图3所示，鉴相器单元反映的是负载匹配网络与输入振荡频率的瞬时频率变化关系，电容C1耦合出输入功率电压信号，电感L1耦合出电流信号，第一二极管D1和第二二极管D2为两个检波器，在电阻R6中心端输出检波电压差，此电压差与输入功率的瞬时频率及功率信号的幅度有关，当射频负载处于等效阻抗50欧姆时，电压差值为0，即射频负载的振荡频率与压控振荡的频率一致；当图3中的电感L1发生变化时，就产生了电压差，将此电压差信号反馈到压控振荡单元，进行频率的调整，使射频输出功率的频率与射频负载的频率保持一致，使射频负载的等效阻抗保持在50欧姆。
采用本实施例提出的变频它激式射频发生器，通过鉴频器单元根据负载射频网络的频率值的变化输出正信号或负信号，并反馈至压控振荡单元，从而实现对输出频率的调整，使负载射频网络处于等效阻抗为50欧姆的状态，不仅具有较好的稳定性及可以标定的输出功率，而且响应速度较快，避免由于负载变化过大导致失谐使等离子炬熄灭。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种变频它激式射频发生器，其特征在于，包括压控振荡单元、功率检测单元和鉴频器单元；所述鉴频器单元用于根据检测到的负载射频网络的频率值向所述压控振荡单元发送调整频率的控制信号，所述功率检测单元用于将检测到的所述压控振荡单元的功率值发送给所述鉴频器单元；
所述变频它激式射频发生器还包括前级激励单元和后级功率放大单元，所述前级激励单元用于将所述压控振荡单元输出的振荡信号经过激励处理后发送给所述后级功率放大单元，所述后级功率放大单元用于将所述振荡信号经过放大处理后发送给所述功率检测单元，所述功率检测单元用于向所述前级激励单元发送调整激励程度的控制信号；
压控振荡单元在一定电压下产生27.12M或40.68M Hz的频率信号，振荡频率的变化与控制电压成线性关系；前级激励单元将振荡信号进行功率放大，为后级功率放大单元提供驱动激励，其输出阻抗为50欧姆；后级功率放大单元将激励功率进一步放大，达到1500W左右，输出阻抗为50欧姆；功率检测单元用于检测输出功率的变化，反馈到前级激励单元，以达到稳定的输出功率；鉴频器单元用于检测负载射频网络的负载频率变化，当负载射频网络的射频负载处于等效阻抗50欧姆时，即负载射频网络的振荡频率与压控振荡单元的频率一致，输出信号为0，反射功率接近于0；当负载射频网络的射频负载不为50欧姆时，此时为感性负载或容性负载，反射功率增加，即由于负载射频网络的变化使自身振荡频率与压控振荡单元的频率不一致，此时鉴频器单元输出正/负信号，叠加、反馈到压控振荡单元的控制端，进行频率的调整，使负载射频网络处于等效阻抗50欧姆。
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