CN109787586B - 微波功率源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种微波功率源，包括控制器和波形调节器，以及依次连接的信号发生器、调制器、衰减器和放大器。控制器分别连接信号发生器、调制器和波形调节器。波形调节器连接衰减器。信号发生器用于输出初始信号至调制器，调制器用于对初始信号进行调制后输出调制信号至衰减器，衰减器用于调节调制信号的波形和增益后，得到微波信号并输出至放大器，放大器用于放大微波信号并对外输出。控制器用于控制信号发生器、调制器和波形调节器。波形调节器用于控制衰减器。通过控制器控制信号发生器、调制器和波形调节器实现输出波形调整和增益调节，提供多种波形模式的选择输出同时功率可调，提升了微波功率源的工作效率。

Description

微波功率源

技术领域

本申请涉及微波技术领域，特别是涉及一种微波功率源。

背景技术

随着微波技术的发展，微波技术在微波加热和微波理疗等领域中的应用较广。其中，传统磁控管是应用较早的微波功率源，其所存在的频谱杂散丰富、输出功率不稳定且不可控、频率不可调、频率稳定度差以及寿命短等诸多弊端日益凸显。随着技术的不断发展，传统磁控管将逐渐退出历史的舞台，取而代之的是固态微波功率源。固态微波功率源具有输出功率高、功率稳定度高、功率可控制、频谱干净不会造成频谱污染、频率稳定度高不会随着温度而偏移、工作频点可调、体积小且使用寿命长等诸多优点，这使得固态微波功率源应用较为广泛。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现固态微波功率源至少存在着工作效率较低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅提升工作效率的微波功率源。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例提供一种微波功率源，包括控制器和波形调节器，以及依次连接的信号发生器、调制器、衰减器和放大器；

所述控制器分别连接所述信号发生器、所述调制器和所述波形调节器，所述波形调节器连接所述衰减器；

所述信号发生器用于输出初始信号至所述调制器，所述调制器用于对所述初始信号进行调制后输出调制信号至所述衰减器，所述衰减器用于调节所述调制信号的波形和增益后，得到微波信号并输出至所述放大器，所述放大器用于放大所述微波信号并对外输出；

所述控制器用于控制所述信号发生器、所述调制器和所述波形调节器，所述波形调节器用于控制所述衰减器。

在其中一个实施例中，所述调制器包括射频开关K1和开关管Q1，所述射频开关K1的输入端连接所述信号发生器，所述射频开关K1的第一输出端连接所述衰减器，所述射频开关K1的第二输出端接地；

所述射频开关K1的第一控制端连接所述控制器，所述开关管Q1的输出端连接所述射频开关K1的第二控制端和供电源，所述开关管Q1的控制端连接所述控制器，所述开关管Q1的公共端接地；

所述射频开关K1的所述第一控制端和所述第二控制端用于根据接收到的控制信号，切换所述射频开关K1的输入端与第一输出端的通断状态，得到所述调制信号并输出到所述衰减器。

在其中一个实施例中，所述调制器还包括用于隔直流的电容C1、电容C2和电容C3，以及用于稳定电路的电阻R1、电阻R2和电阻R3；

所述射频开关K1的输入端通过所述电容C1连接所述信号发生器，所述射频开关K1的第一输出端通过所述电容C3连接所述衰减器，所述射频开关K1的第二输出端通过串联的所述电容C2和所述电阻R1接地；

所述开关管Q1的输出端通过所述电阻R2连接所述供电源，所述开关管Q1的控制端通过所述电阻R3连接所述控制器。

在其中一个实施例中，所述波形调节器包括跟随电路，以及并联的三角波电路和增益调节电路，所述控制器分别通过所述三角波电路和所述增益调节电路连接所述跟随电路的输入端，所述跟随电路的输出端连接所述衰减器的控制端；

所述三角波电路用于将所述控制器输出的控制信号转换为三角波控制信号；所述三角波控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的波形为三角波；

所述增益调节电路用于将所述控制信号转换为增益控制信号；所述增益控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的增益；

所述跟随电路用于跟随所述三角波控制信号或所述增益控制信号控制所述衰减器。

在其中一个实施例中，所述波形调节器还包括与所述三角波电路并联的锯齿波电路，所述锯齿波电路用于将所述控制信号转换为锯齿波控制信号；所述锯齿波控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的波形为锯齿波。

在其中一个实施例中，所述跟随电路包括运算放大器U1、电阻R4、电阻R5和电容C4；

所述运算放大器U1的同相端连接所述三角波电路和所述增益调节电路的输出端，所述运算放大器U1的反相端和输出端相连，所述运算放大器U1的输出端通过所述电阻R4连接所述衰减器的控制端，所述运算放大器U1的第一反馈端接地；

所述运算放大器U1的第二反馈端连接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端连接所述电容C4的第一端和供电源，所述电容C4的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述三角波电路包括运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5和二极管D1；

所述控制器通过所述电阻R6连接所述运算放大器U2的反相端，所述运算放大器U2的同相端接地，所述电容C5连接在所述运算放大器U2的反相端和输出端之间，所述电阻R7的第一端连接所述运算放大器U2的输出端和所述电容C5的第二端，所述电阻R7的第二端连接所述运算放大器U3的同相端；

所述运算放大器U3的反相端连接所述电阻R8和所述电阻R9的第一端，所述电阻R8的第二端接地，所述运算放大器U3的输出端连接所述电阻R9的第二端和所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述跟随电路的输入端。

在其中一个实施例中，所述增益调节电路包括运算放大器U4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6和电容C7；

所述控制器通过所述电阻R10和所述电阻R11连接至所述运算放大器U4的同相端，所述电容C6的第一端连接所述电阻R10的第二端，所述电容C6的第二端接地，所述电容C7的第一端连接所述电阻R11的第二端，所述电容C7的第二端接地；

所述运算放大器U4的反相端连接所述电阻R12和所述电阻R13的第一端，所述电阻R12的第二端接地，所述电阻R13的第二端连接所述运算放大器U4的输出端和所述电阻R14的第一端，所述电阻R14的第二端连接所述跟随电路的输入端。

在其中一个实施例中，所述锯齿波电路包括运算放大器U5、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8和二极管D2；

所述控制器通过所述电阻R15连接所述运算放大器U5的同相端和所述电容C8的第一端，所述运算放大器U5的反相端连接所述电阻R16和所述电阻R17的第一端，所述电阻R16的第二端接地，所述电容C8的第二端接地；

所述电阻R17的第二端连接所述运算放大器U5的输出端和所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述跟随电路的输入端。

在其中一个实施例中，所述信号发生器包括晶体振荡器和频率综合器，所述频率综合器的输入端连接所述晶体振荡器，所述频率综合器的输出端连接所述调制器，所述频率综合器的控制端连接所述控制器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述微波功率源，通过控制器、信号发生器、调制器、衰减器、波形调节器和放大器的协同设计，形成输出频率稳定且可调的固态微波功率源。控制器通过波形调节器控制衰减器调整输出波形和增益，可有效实现脉冲调制后的波形调节，从而可以提供多种波形模式的选择输出，有效适应更多的微波应用场景，大幅提升了微波功率源的工作效率，提高适用性。

附图说明

图1为一个实施例中微波功率源的结构示意图；

图2为一个实施例中信号发生器的结构示意图；

图3为一个实施例中调制器的电路结构示意图；

图4为一个实施例中波形调节电路的结构框图；

图5为另一个实施例中波形调节电路的结构框图；

图6为一个实施例中波形调节电路的电路结构示意图；

图7为另一个实施例中波形调节电路的电路结构示意图；

图8为一个实施例中微波功率源的模式配置流程的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。所说的“连接”可以是直接连接，也可以是通过一定元件的间接连接。所使用的“第一”、“第二”均为按照一定顺序的命名术语，仅用于更清楚的解释元件之间的关系。

目前，传统磁控管主要应用于微波加热领域，传统磁控管开始工作即以最大功率kW级输出，其频谱复杂、频率不稳定且功率不可控，这对输出波形的控制就难以实现。因此难以采用传统磁控管作为微波理疗的系统设备或装置的微波功率源。固态微波功率源主要用于驱动固态微波功率放大器，可应用于微波理疗、微波加热等系统设备或大型装置中。例如在微波理疗过程中常会根据病灶的情况使用不同的理疗模式，如连续波理疗、脉冲理疗、三角波或锯齿波理疗等。而大功率固态微波治疗仪虽然可以满足部分微波理疗的需求，然而可供选择的理疗模式仍然较少，工作效率不高，使其应用范围及模式灵活性大打折扣。

请参阅图1，为解决传统微波功率源在工作效率上的短板，在一个实施例中，提供了一种微波功率源100，包括控制器12和波形调节器20，以及依次连接的信号发生器14、调制器16、衰减器18和放大器22。控制器12分别连接信号发生器14、调制器16和波形调节器20。波形调节器20连接衰减器18。信号发生器14用于输出初始信号至调制器16，调制器16用于对初始信号进行调制后输出调制信号至衰减器18，衰减器18用于调节调制信号的波形和增益后，得到微波信号并输出至放大器22，放大器22用于放大微波信号并对外输出。控制器12用于控制信号发生器14、调制器16和波形调节器20。波形调节器20用于控制衰减器18。

其中，控制器12指的是具有数据和指令处理等功能的控制类器件，用于控制信号发生器14、调制器16和波形调节器20，以得到所需波形例如连续波、脉冲、三角波和锯齿波等的微波信号，以及控制微波信号的功率等。调制器16是对通过的信号进行信号调制的器件，例如调整信号的占空比和频率等的器件。衰减器18是可对通过的信号进行波形和增益调节的器件，例如电调衰减器18。波形调节器20是衰减器18进行的波形调节和增益调节的直接控制元件。初始信号为信号发生器14在控制器12的控制下输出的原始信号，例如CW(continuous wave，等幅波)信号，用于经过调制器16和衰减器18的处理后，形成所需的用于预放大输出的微波信号，以便进行预放大后输出应用所需的微波信号。调制信号是指初始信号经过调制器16调制后形成具有设定占空比和频率的信号，用于经过衰减器18后产生所需波形和功率大小后进行预放大输出的微波信号。

具体的，控制器12可以控制信号发生器14输出设定频率的初始信号，以输出到调制器16，进而控制调制器16对初始信号进行调制输出，得到相应的调制信号。相应的，控制器12控制波形调节器20产生所需波形对应的波形控制信号，以使衰减器18按照波形调节器20的波形控制信号对调制信号进行波形调节和增益调节，得到所需波形和输出功率的微波信号，最终通过放大器22进行放大输出。通过控制器12和波形调节器20的配合，可以灵活调节微波信号的波形和功率，有效实现多种微波信号的输出。

上述的微波功率源，通过控制器12、信号发生器14、调制器16、衰减器18、波形调节器20和放大器22的协同设计，形成输出频率稳定且可调的固态微波功率源。控制器12通过波形调节器20控制衰减器18调整输出微波信号的波形和增益，从而可以实现提供多种波形模式的选择输出，有效适应更多的微波应用场景，大幅提升了微波功率源的工作效率，提高适用性。

请参阅图2，在一个实施例中，信号发生器14包括晶体振荡器142和频率综合器144。频率综合器144的输入端连接晶体振荡器142。频率综合器144的输出端连接调制器16。频率综合器144的控制端连接控制器12。

可以理解，晶体振荡器142是初始信号的振荡来源，用于产生振荡频率，可以是本领域各类晶体振荡器142件，具体类型可以根据信号发生器14的设计精度等指标来选用。频率综合器144可以是现有的各种类型的频率综合器144，用于在控制器12的控制下，基于晶体振荡器142提供的振荡频率，产生处于设定频段内的初始信号并输出到调制器16，例如产生频率处于400MHz至2600MHz频段范围以内的初始信号。

具体的，基于实践结果所证明的晶体振荡器142的输出频率与频率综合器144的输出频率之间存在特定的函数关系，控制器12可以根据该特定的函数关系配置频率综合器144的寄存器，从而使得频率综合器144输出所需频率的初始信号，确保控制器12对调制器16和波形控制器12控制的有效实现。通过上述的晶体振荡器142和频率综合器144，确保控制器12能够通过控制频率综合器144来完成初始信号的获得和输出，保证输出的微波信号频率可调。

在一个实施例中，控制器12通过SPI接口连接频率综合器144。可以理解，控制器12和频率综合器144之间的连接可以通过串口连接，例如但不限于SPI接口(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)，或者是I2C(Inter-Integrated Circuit，串行总线)接口，具体可以根据频率综合器144的类型选定。优选的，控制器12通过SPI接口来配置频率综合器144的寄存器，如按照频率综合器144的数据手册进行所需功能的配置，从而使频率综合器144在晶体振荡器142输出的震荡频率作用下，产生所需频率的初始信号，确保频率可调。

在一个实施例中，控制器12为微处理器。可选的，在上述的微波功率源中，采用微处理器作为控制器12，以分别控制信号发生器14、调制器16和波形调节器20。例如，微处理器可以根据SPI协议配置和控制信号发生器14产生所需的初始信号输出，向调制器16和波形调节器20分别输出占空比和频率均可调的PWM(脉冲宽度调制)电压信号，以使调制器16按照接收到的PWM电压信号对初始信号进行调制，得到占空比和频率对应于PWM电压信号的调制信号输出。波形调节器20则可以将接收到的PWM电压信号转换成所需波形对应的控制电压信号，并输出给衰减器18，以使衰减器18按照该控制电压信号调节衰减量，实现调制信号的波形调节。波形控制器12还可以将接收到的PWM电压信号转换成所需功率大小对应的直流电压信号，输出给衰减器18以调节衰减器18的控制电压大小来实现输出的微波信号的增益调节。通过应用上述的微处理器协调控制各器件，可以实现设定波形和功率大小的微波信号的获得与放大输出。

请参阅图3，在一个实施例中，调制器16包括射频开关K1和开关管Q1。射频开关K1的输入端连接信号发生器14。射频开关K1的第一输出端连接衰减器18。射频开关K1的第二输出端接地。射频开关K1的第一控制端连接控制器12。开关管Q1的输出端连接射频开关K1的第二控制端和供电源。开关管Q1的控制端连接控制器12。开关管Q1的公共端接地。射频开关K1的第一控制端和第二控制端用于根据接收到的控制信号，切换射频开关K1的输入端与第一输出端的通断状态，得到调制信号并输出到衰减器18。

其中，射频开关K1也称微波开关，可以是本领域中单刀双掷或者多掷的射频开关，可以在输入到第一控制端和第二控制端上的控制信号的作用下，不断切换输入端与第一输出端之间的闭合、断开(即输入端与第二输出端之间闭合时)状态，以调整初始信号的占空比和频率，实现对初始信号的调制和输出调制信号。供电源是三极管供电电源Vcc，用于提供开关管Q1工作时所需的直流电压。供电源的输出电压大小可以根据开关管Q1的具体类型来确定。

可选的，上述的调制器16中，射频开关K1的输入端接收来自信号发生器14的初始信号后，射频开关K1的第一控制端和第二控制端接收到控制器12输入的控制信号后，射频开关K1按照控制信号不断切换输入端与第一输出端、第二输出端之间的接通状态，从而调整初始信号的占空比和频率，得到占空比和频率对应于控制信号的调制信号，从第一输出端输出到衰减器18。通过调整控制器12输出给射频开关K1的第一控制端和第二控制端的控制信号的占空比和频率，即可以对应调节调制信号的占空比和频率，以配合衰减器18的波形和增益调节，得到所需波形和频率的微波信号输出给放大器22进行放大输出。

在一个实施例中，如图3所示，调制器16还包括用于隔直流的电容C1、电容C2和电容C3，以及用于稳定电路的电阻R1、电阻R2和电阻R3。射频开关K1的输入端通过电容C1连接信号发生器14。射频开关K1的第一输出端通过电容C3连接所述衰减器18。射频开关K1的第二输出端通过串联的电容C2和电阻R1接地。开关管Q1的输出端通过电阻R2连接供电源。开关管Q1的控制端通过电阻R3连接控制器12。

可选的，在上述的调制器16中，还可以设置有隔直电容和匹配电阻，以提高调制器16的电路可靠性、调制精度和电路稳定性。上述的电容C1、电容C2和电容C3的具体电容参数大小可以根据电路的工作需要来确定。电阻R1、电阻R2和电阻R3的具体电容参数大小可以根据电路的工作需要来确定，只要能够使调制器16的电路可靠稳定工作即可。

在一个实施例中，开关管Q1包括三极管。三极管的发射极接地。三极管的集电极连接射频开关K1的第二控制端。三极管的基极连接控制器12。可选的，上述的开关管Q1可以是常规的普通三极管，例如PNP型或NPN型三极管，具体类型及其电参数可以根据电路的设计需要来选定。通过三极管的应用可以快速响应控制器12的控制，确保调制精度。

在一个实施例中，开关管Q1包括MOS管。MOS管的源极接地。MOS管的漏极连接射频开关K1的第二控制端。MOS管的栅极连接控制器12。优选的，上述的开关管Q1为MOS管，例如N型或者P型MOS管，具体类型额电参数可以根据电路的设计需要来选定。通过MOS管的应用可以提高对控制器12输入的控制信号的响应，提高调制精度。

请参阅图4，在一个实施例中，波形调节器20包括跟随电路202，以及并联的三角波电路204和增益调节电路206。控制器12分别通过三角波电路204和增益调节电路206连接跟随电路202的输入端。跟随电路202的输出端连接衰减器18的控制端。三角波电路204用于将控制器12输出的控制信号转换为三角波控制信号。三角波控制信号用于指示跟随电路202控制衰减器18调节调制信号的波形为三角波。增益调节电路206用于将控制信号转换为增益控制信号。增益控制信号用于指示跟随电路202控制衰减器18调节调制信号的增益。跟随电路202用于跟随三角波控制信号或增益控制信号控制衰减器18。

可选的，在波形调节器20中，控制器12提供的控制信号，也即上述的PWM电压信号输出到三角波电路204和增益调节电路206的输入端时，三角波电路204可以将PWM电压信号转换成三角波控制信号，如三角波电压信号。增益调节电路206可以将PWM电压信号转换成增益控制信号，如用于调制衰减器18的控制电压的直流电压信号。当三角波电路204或者增益调节电路206，接通控制器12和跟随电路202时，跟随电路202即可跟随收到的三角波控制信号或者增益控制信号，调节衰减器18的控制电压，从而使衰减器18根据三角波控制信号调整调制信号的衰减，在时域上得到对应三角波控制信号的三角波信号；或者根据增益控制信号调整调制信号的衰减，调节所得微波信号的增益大小，也即实现微波信号功率大小的调节。

通过上述的跟随电路202、三角波电路204和增益调节电路206，在控制器12的控制作用下，可有效实现输出到放大器22的微波信号的功率调节，以及三角波信号的获得与输出。

请参阅图5，在一个实施例中，波形调节器20还包括与三角波电路204并联的锯齿波电路208。锯齿波电路208用于将控制信号转换为锯齿波控制信号。锯齿波控制信号用于指示跟随电路202控制衰减器18调节调制信号的波形为锯齿波。

优选的，在上述的调节器中，还设置有锯齿波电路208。锯齿波电路208接收到PWM电压信号转换成锯齿波控制信号，如锯齿波电压信号。当锯齿波电路208接通控制器12和跟随电路202时，跟随电路202即可跟随收到的锯齿波控制信号，调节衰减器18的控制电压，从而使衰减器18根据锯齿波控制信号调整调制信号的衰减，在时域上得到对应于锯齿波控制信号的锯齿波信号。

可以理解，在本实施例中的波形调节器20，控制器12在控制波形调节器20时，上述的三角波电路204、锯齿波电路208和增益调节电路206中的任一个电路导通，则另两个电路截止而无法将信号输出到跟随电路202，例如控制器12可以通过改变输出的PWM电压信号的电平组合，而实现同一时间导通三角波电路204、锯齿波电路208和增益调节电路206中的一个，而使另两个截止，以避免跟随电路202同时接收到两路及以上的控制信号时，无法准确控制衰减器18的问题。通过上述的锯齿波电路208与三角波电路204、增益调节电路206的组合设计，可以通过产生连续波、脉冲等常规信号外，产生所需的锯齿波或三角波，扩展了微波功率源的输出波形选择模式，有效提高工作效率，提升应用灵活度。

请参阅图6，在一个实施例中，跟随电路202包括运算放大器U1、电阻R4、电阻R5和电容C4。运算放大器U1的同相端连接三角波电路204和增益调节电路206的输出端。运算放大器U1的反相端和输出端相连。运算放大器U1的输出端通过电阻R4连接衰减器18的控制端。运算放大器U1的第一反馈端接地。运算放大器U1的第二反馈端连接电阻R5的第一端。电阻R5的第二端连接电容C4的第一端和供电源。电容C4的第二端接地。

其中，供电源是运算放大器U1的第二反馈端的供电电源Vcc，用于提供运算放大器U1工作时第二反馈端所需的直流电压。供电源的输出电压大小可以根据运算放大器U1的具体类型来确定。本说明书中各元器件的电参数可以根据微波信号的设计需要具体选定。

具体的，上述的三角波电路204、锯齿波电路208或者增益调节电路206在导通时，输出的三角波控制信号、锯齿波控制信号或者增益控制信号从运算放大器U1的同相端输入，经过电压跟随器(由运算放大器U1和电阻R4组成)输出三角形电压信号、锯齿波电压信号或者直流电压信号到衰减器18，以使衰减器18在三角形电压信号的作用下将调制信号的波形调整为三角波形，或者在锯齿波电压信号的作用下将调制信号的波形调整为锯齿形，又或者在直流电压信号的作用下调整调制信号的增益。通过上述优选的跟随电路202，可准确实现对衰减器18的控制。

在一个实施例中，如图6所示，三角波电路204包括运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5和二极管D1。控制器12通过电阻R6连接运算放大器U2的反相端。运算放大器U2的同相端接地。电容C5连接在运算放大器U2的反相端和输出端之间。电阻R7的第一端连接运算放大器U2的输出端和电容C5的第二端。电阻R7的第二端连接运算放大器U3的同相端。运算放大器U3的反相端连接电阻R8和电阻R9的第一端。电阻R8的第二端接地。运算放大器U3的输出端连接电阻R9的第二端和二极管D1的阴极。二极管D1的阳极连接跟随电路202的输入端。

具体的，控制器12输出的PWM电压信号由电阻R6进入运算放大器U2的反相端后，经过有源积分器(由电阻R6、电容C5和运算放大器U2组成)积分得到三角波电压信号，在经过隔离电阻R7，被由运算放大器U3、电阻R8和电阻R9组成的放大电路放大到设定的值后，得到所需的三角波控制信号输出到二极管D1的阴极。此时，若二极管D1导通则三角波控制信号即可输入到跟随电路202。通过上述优选的三角波电路204，可实现对衰减器18的进行跟随三角波控制信号的控制后，得到波形为三角波的微波信号输出。

在一个实施例中，如图6所示，增益调节电路206包括运算放大器U4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6和电容C7。控制器12通过电阻R10和电阻R11连接至运算放大器U4的同相端。电容C6的第一端连接电阻R10的第二端。电容C6的第二端接地。电容C7的第一端连接电阻R11的第二端。电容C7的第二端接地。运算放大器U4的反相端连接电阻R12和电阻R13的第一端。电阻R12的第二端接地。电阻R13的第二端连接运算放大器U4的输出端和电阻R14的第一端。电阻R14的第二端连接跟随电路202的输入端。

具体的，控制器12输出的PWM电压信号由电阻R10输入后，经过两级积分(一级积分由电阻R10和电容C6组成，二级积分由电阻R11和电容C7组成)得到直流电平，该直流电平再经过由运算放大器U4、电阻R12和电阻R13组成的放大电路放大到设定的值后，得到增益控制信号(为直流电压信号)并经电阻R14输出到跟随电路202。其中，当上述的二极管D1导通时，增益调节电路206的输出电压受到三角波电路204输出电压的牵制，即增益调节电路206的输出电压被下拉低，且压降施加在电阻R14上，因而跟随电路202此时的输出对应于三角波电路204的输出，增益控制信号则无法有效经电阻R14输出到跟随电路202。如此，当上述的二极管D1截止时，增益控制信号则可正常经电阻R14输出到跟随电路202，实现增益控制输出。通过上述优选的增益调节电路206，即可实现对衰减器18进行跟随增益控制信号的控制后，调整输出到放大器22的微波信号的功率。

请参阅图7，在一个实施例中，锯齿波电路208包括运算放大器U5、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8和二极管D2。控制器12通过电阻R15连接运算放大器U5的同相端和电容C8的第一端。运算放大器U5的反相端连接电阻R16和电阻R17的第一端。电阻R16的第二端接地。电容C8的第二端接地。电阻R17的第二端连接运算放大器U5的输出端和二极管D1的阴极。二极管D1的阳极连接跟随电路202的输入端。

具体的，控制器12输出的PWM电压信号由电阻R15进入运算放大器U5的同相端后，经过积分电路(由电阻R15和电容C8组成)后，转变成锯齿波电压信号，该锯齿波电压信号经过由运算放大器U5、电阻R16和电阻R17组成的放大电路放大到设定的值后，得到所需的锯齿波控制信号输出到二极管D2的阴极。此时，若二极管D2导通(此时二极管D1截止，增益控制信号仍然无法有效经电阻R14输出到跟随电路202)，则锯齿波控制信号即可输入到跟随电路202。

通过上述优选的锯齿波电路208，可实现对衰减器18的进行跟随锯齿波控制信号的控制后，得到波形为锯齿波的微波信号输出。需要说明的是，在图7所示的电路中，控制器12将电阻R6和电阻R15的第一端的电平均置为高电平时，二极管D1和二极管D2均截止。例如增益控制电路工作时，控制器12将电阻R6的第一端的电平置为高电平(或低电平)，相应地将电阻R15的第一端的电平置为低电平(或高电平)，即可实现二极管D1和二极管D2中同一时间有一个导通一个截止。前述的电平置为高电平也即是将控制器12输出的PWM电压信号的占空比设为100％。可以理解，上述各电路中的器件连接关系，也可以进行局部的等效串并联关系调整，只要能够实现相同的功能均可。控制器12可以通过不同的端口连接各电路的输入端。

在一个实施例中，为了更清楚地说明本发明上述实施例提供的微波功率源，如图8所示，从应用的角度示出了微波功率源开机后进行波形输出模式选择的流程，控制器12可以根据用户输入的模式选择信号，例如脉冲模式、三角波模式、锯齿波模式等选择信号，进行相应的模式判断、模式设置(即通过调整输出到相应波形电路的PWM信号的占空比实现)等响应，以及根据用户输入频率调节指令进行增益调节等，完成模式配置，输出所需波形和功率大小的微波信号。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微波功率源，其特征在于，包括控制器和波形调节器，以及依次连接的信号发生器、调制器、衰减器和放大器；

所述控制器分别连接所述信号发生器、所述调制器和所述波形调节器，所述波形调节器连接所述衰减器；

所述信号发生器用于输出初始信号至所述调制器，所述调制器用于对所述初始信号进行调制后输出调制信号至所述衰减器，所述衰减器用于调节所述调制信号的波形和增益后，得到微波信号并输出至所述放大器，所述放大器用于放大所述微波信号并对外输出；

所述控制器用于控制所述信号发生器、所述调制器和所述波形调节器，所述波形调节器用于控制所述衰减器；

其中，所述波形调节器包括跟随电路，以及并联的三角波电路和增益调节电路，所述控制器分别通过所述三角波电路和所述增益调节电路连接所述跟随电路的输入端，所述跟随电路的输出端连接所述衰减器的控制端；

所述三角波电路用于将所述控制器输出的控制信号转换为三角波控制信号；所述三角波控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的波形为三角波；

所述增益调节电路用于将所述控制信号转换为增益控制信号；所述增益控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的增益；

所述跟随电路用于跟随所述三角波控制信号或所述增益控制信号控制所述衰减器。

2.根据权利要求1所述的微波功率源，其特征在于，所述调制器包括射频开关K1和开关管Q1，所述射频开关K1的输入端连接所述信号发生器，所述射频开关K1的第一输出端连接所述衰减器，所述射频开关K1的第二输出端接地；

所述射频开关K1的第一控制端连接所述控制器，所述开关管Q1的输出端连接所述射频开关K1的第二控制端和供电源，所述开关管Q1的控制端连接所述控制器，所述开关管Q1的公共端接地；

所述射频开关K1的所述第一控制端和所述第二控制端用于根据接收到的控制信号，切换所述射频开关K1的输入端与第一输出端的通断状态，得到所述调制信号并输出到所述衰减器。

3.根据权利要求2所述的微波功率源，其特征在于，所述调制器还包括用于隔直流的电容C1、电容C2和电容C3，以及用于稳定电路的电阻R1、电阻R2和电阻R3；

所述射频开关K1的输入端通过所述电容C1连接所述信号发生器，所述射频开关K1的第一输出端通过所述电容C3连接所述衰减器，所述射频开关K1的第二输出端通过串联的所述电容C2和所述电阻R1接地；

所述开关管Q1的输出端通过所述电阻R2连接所述供电源，所述开关管Q1的控制端通过所述电阻R3连接所述控制器。

4.根据权利要求1所述的微波功率源，其特征在于，所述波形调节器还包括与所述三角波电路并联的锯齿波电路，所述锯齿波电路用于将所述控制信号转换为锯齿波控制信号；所述锯齿波控制信号用于指示所述跟随电路控制所述衰减器调节所述调制信号的波形为锯齿波。

5.根据权利要求1所述的微波功率源，其特征在于，所述跟随电路包括运算放大器U1、电阻R4、电阻R5和电容C4；

所述运算放大器U1的同相端连接所述三角波电路和所述增益调节电路的输出端，所述运算放大器U1的反相端和输出端相连，所述运算放大器U1的输出端通过所述电阻R4连接所述衰减器的控制端，所述运算放大器U1的第一反馈端接地；

所述运算放大器U1的第二反馈端连接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端连接所述电容C4的第一端和供电源，所述电容C4的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的微波功率源，其特征在于，所述三角波电路包括运算放大器U2、运算放大器U3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5和二极管D1；

所述控制器通过所述电阻R6连接所述运算放大器U2的反相端，所述运算放大器U2的同相端接地，所述电容C5连接在所述运算放大器U2的反相端和输出端之间，所述电阻R7的第一端连接所述运算放大器U2的输出端和所述电容C5的第二端，所述电阻R7的第二端连接所述运算放大器U3的同相端；

所述运算放大器U3的反相端连接所述电阻R8和所述电阻R9的第一端，所述电阻R8的第二端接地，所述运算放大器U3的输出端连接所述电阻R9的第二端和所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述跟随电路的输入端。

7.根据权利要求5所述的微波功率源，其特征在于，所述增益调节电路包括运算放大器U4、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6和电容C7；

所述控制器通过所述电阻R10和所述电阻R11连接至所述运算放大器U4的同相端，所述电容C6的第一端连接所述电阻R10的第二端，所述电容C6的第二端接地，所述电容C7的第一端连接所述电阻R11的第二端，所述电容C7的第二端接地；

所述运算放大器U4的反相端连接所述电阻R12和所述电阻R13的第一端，所述电阻R12的第二端接地，所述电阻R13的第二端连接所述运算放大器U4的输出端和所述电阻R14的第一端，所述电阻R14的第二端连接所述跟随电路的输入端。

8.根据权利要求4所述的微波功率源，其特征在于，所述锯齿波电路包括运算放大器U5、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C8和二极管D2；

所述控制器通过所述电阻R15连接所述运算放大器U5的同相端和所述电容C8的第一端，所述运算放大器U5的反相端连接所述电阻R16和所述电阻R17的第一端，所述电阻R16的第二端接地，所述电容C8的第二端接地；

所述电阻R17的第二端连接所述运算放大器U5的输出端和所述二极管D1的阴极，所述二极管D1的阳极连接所述跟随电路的输入端。

9.根据权利要求1至3任一项所述的微波功率源，其特征在于，所述信号发生器包括晶体振荡器和频率综合器，所述频率综合器的输入端连接所述晶体振荡器，所述频率综合器的输出端连接所述调制器，所述频率综合器的控制端连接所述控制器。

10.根据权利要求1的所述微波功率源，其特征在于，所述微波信号的波形包括连续波、脉冲、三角波和锯齿波中任一项。