CN112087159A - 一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源，在天线接收到外界的漏波能量后，通过传输线输入到内部电路，依次进行滤波、放大、整流、检波处理，检波后的功率值在比较控制器中进行比较，若功率值高于阈值，则判定泄露电磁波较高，对设备及人体可能造成伤害，随后通过调整占空比对功率进行控制并进行显性警告，以解决射频电源的漏波辐射对人体造成的安全隐患的问题。

Description

一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及的是一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源。
背景技术
关于电磁波泄露问题，研究表明人体与幅射源距离很近时，可以受到过量的辐射能量而导致头昏、睡眠障碍、记忆力减退、心动过缓、血压下降等。研究发现，当人眼靠近微波炉泄漏处约30cm，微波漏能达1mW/cm2时，会使人突然感到眼花，眼底检查见视网膜黄斑部上方有点状出血；人体最容易受到漏波伤害的部位是眼睛的晶体。如果眼睛较长时间受到超过安全规定的微波辐射，视力会下降，甚至引起白内障。为了保障使用者的健康，国际电工委员会和我国有关部门规定，在微波炉门外5厘米处，测得微波的泄漏不得超过5mW/cm2。而其他高功率设备，日最大允许量为400μW*h/cm2。
而为产生等离子体，射频电源（射频电源是可以产生固定频率的正弦波电压，频率在射频范围（约3KHz～300GHz）内、具有一定功率的电源）输出功率往往需要kW级别，典型的输出功率为5kW。一般射频电源采用金属壳体装配，可以提高结构强度和屏蔽能力，但从千瓦级别的可能漏波功率屏蔽到5mW/cm2，需要80dB以上的隔离，金属壳体往往难以满足；而且受装配上的工艺受限（如边角上的缝隙和孔），是天然的传导电磁波的途径，使得漏波风险大大增加。
因此，现有的技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源，旨在解决现有的射频电源上没有漏波检测，导致存在辐射安全隐患的问题。
本发明的技术方案如下：一种用于射频电源的漏波检测电路，其中，包括：
漏波能量接收结构，接收射频电源的漏波能量信号；
检波电路，对接收的射频电源的漏波能量信号进行功率检波，检测功率的幅值；
比较控制器，将检波后的信号功率的幅值与预设阈值进行比较，并根据比较结果发送控制信号；
PWM调制器，根据比较控制器的控制信号通过调整PWM的占空比来更改射频电源信号的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，还包括滤波电路，对接收到的射频电源的漏波能量信号进行过滤，对频率在工作频带以外的杂散信号及干扰进行滤除，仅通过带内的信号。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，还包括数控衰减器，对滤波后的信号进行衰减处理。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，还包括低噪声放大器，对衰减后的信号进行低噪放大处理，低噪放大处理后的信号进入检波电路进行处理。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，所述漏波能量接收结构设置多个，多个漏波能量接收结构设置在射频电源外壳上。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，还包括用于将多个漏波能量接收结构检测到的漏波能量信号进行合路的多路合成器。
所述的用于射频电源的漏波检测电路，其中，还包括用于发出漏波警告的警告结构。
一种采用如上述任一所述的用于射频电源的漏波检测电路的检测方法，其中，具体包括以下步骤：
S10：接收射频电源的漏波能量信号；
S20：对接收的射频电源的漏波能量信号进行功率检波，检测功率的幅值；
S30：比较检波后的信号功率的幅值是否大于预设阈值，是则跳转至S40，否则跳转至S10；
S40：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
所述的用于射频电源的漏波检测电路的检测方法，其中，所述S40中，具体包括以下步骤：
s41：判断数控衰减器的连续衰减次数是否已经达到预设值，是则跳转至s42，否则跳转至s43；
s42：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量；
s43：比较控制器控制调整数控衰减器的衰减值，对接收到的射频电源的漏波能量信号衰减后跳转至S20。
一种射频电源，其中，包括如上述任一所述的用于射频电源的漏波检测电路。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种用于射频电源的漏波检测电路、方法及射频电源，在天线接收到外界的漏波能量后，通过传输线输入到内部电路，依次进行滤波、放大、整流、检波处理，检波后的功率值在比较控制器中进行比较，若功率值高于阈值，则判定泄露电磁波较高，对设备及人体可能造成伤害，随后通过调整占空比对功率进行控制并进行显性警告，以解决射频电源的漏波辐射对人体造成的安全隐患的问题。
附图说明
图1是本发明中用于射频电源的漏波检测电路的示意图。
图2是本发明中用于射频电源的漏波检测电路的检测方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，一种用于射频电源的漏波检测电路，包括：
漏波能量接收结构010，接收射频电源的漏波能量信号；
滤波电路020，对接收到的射频电源的漏波能量信号进行过滤，对频率在工作频带以外的杂散信号及干扰进行滤除，仅通过带内的信号；
数控衰减器030，对滤波后的信号进行衰减处理；
低噪声放大器040，对衰减后的信号进行低噪放大处理；
检波电路050，对低噪放大后的信号进行功率检波，检测功率的幅值；
比较控制器060，将检波后的信号功率的幅值与预设阈值进行比较，并根据比较结果发送控制信号；
PWM调制器070，根据比较控制器060的控制信号通过调整PWM的占空比来更改射频电源信号的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
在某些具体实施例中，所述漏波能量接收结构010采用接收到射频电源的漏波能量的天线。
在某些具体实施例中，为了保证对射频电源的漏波检测的全面性，所述漏波能量接收结构010设置多个，多个漏波能量接收结构010设置在射频电源外壳各个可能出现漏波的位置上。
在某些具体实施例中，为了方便处理，所述用于射频电源的漏波检测电路还包括用于将多路漏波能量接收结构010检测到的漏波能量信号进行合路的多路合成器011，多路合成器011将多路漏波能量接收结构010检测到的漏波能量信号进行合路后输入到后端电路进行信号处理。
其中，经天线接收的漏波能量，其包含了大量的带外成分、谐波分量及无用信号，滤波电路020在这些信号进入低噪声放大器040前将这些干扰信号进行滤除。
其中，所述数控衰减器030对滤波后的输入信号进行衰减，防止功率过冲对后端电路造成损害。所述数控衰减器030的衰减量由比较控制器060控制调整。
其中，通过天线进入电路的信号，其幅值需要经过低噪声放大器040进行低噪放大，作用为：1）在放大微弱信号的场合，低噪声放大器040自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比；2）放大有用信号，防止检波电路050被噪声淹没，进而误动作。
其中，所述比较控制器060内部设置漏波功率阈值，对检波后的信号的功率的幅值与预设阈值进行比较：若检波后的信号的功率低于参考功率阈值，则判定漏波没有超过限值，进行一下轮的检测判定；若检波后的信号的功率大于参考功率阈值，则判定射频电源的对外漏波超出限值，此时比较控制器060发出控制信号，控制PWM调制器070进行脉宽调整。
在某些具体实施例中，所述用于射频电源的漏波检测电路还包括用于发出漏波警告的警告结构080。
其中，所述的射频电源，其工作频率在60MHz以下。
其中，所述的滤波电路020，实现方式为微带线滤波，以进行窄带滤波及衰减最小化。
其中，所述的滤波电路020为通带滤波，其特点是在工作频带内衰减小，带外衰减大。
如图2所示，一种如上述所述的用于射频电源的漏波检测电路的检测方法，具体包括以下步骤：
S1：接收射频电源的漏波能量信号；
S2：对接收到的射频电源的漏波能量信号进行过滤，对频率在工作频带以外的杂散信号及干扰进行滤除，仅通过带内的信号；
S3：对滤波后的信号进行衰减处理；
S4：对衰减后的信号进行低噪放大处理；
S5：将低噪放大后的信号进行功率检波，检测功率的幅值；
S6：比较检波后的信号功率的幅值是否大于预设阈值，是则跳转至S7，否则跳转至S1；
S7：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
在某些具体实施例中，所述S7具体包括：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量，同时发出漏波警告进行提示。
在某些具体实施例中，所述S7具体包括以下步骤：
s71：判断数控衰减器030的连续衰减次数是否已经达到预设值，是则跳转至s72，否则跳转至s73；
s72：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量；
s73：比较控制器060控制调整数控衰减器030的衰减值，并跳转至S3。
其中，所述衰减次数预设值可以根据实际需要而设定，如3次，5次，等。
根据上述所述的用于射频电源的漏波检测电路及其检测方法，现列举以下实施例加以说明：
（1）天线接收漏波能量，经多路合成器011、滤波电路020后，得到功率A。
（2）功率A经数控衰减器030衰减后得到功率B。即B=A-Att1，其中Att1为数控衰减器030的衰减值，由比较控制器060的比较结果决定衰减值。
（3）功率B经低噪声放大器040处理后获得功率C。即C=X+B，其中X为低噪声放大器040的增益。
（4）功率C经过检波电路050检波进入比较控制器060，与预设阈值P进行比较；若预设阈值P小于功率C，则计数为cycle 1。
（5）比较控制器060控制调整数控衰减器030的衰减值，记为Att2。
（6）重复步骤（2）~步骤（4），若此时的预设阈值P仍小于功率C，则计数为cycle 2。
（7）重复步骤（5）及步骤（6），若此时的预设阈值P仍小于功率CC，则计数为cycle3。
（8）当cycle数达到预设次数3次时，则此时判定漏波值达到限值，控制PWM调制器070调整占空比，降低功率。
（9）降低功率后，重新开始新一轮漏波检测，即重复步骤（1）~步骤（8）。
当占空比调为最低限值，即信号功率经过PWM调制器070处理调整为最小值后仍被判定为超过漏波限制时，此时控制警告结构080给出漏波警告。
本技术方案还包括一种射频电源，包括如上述所述的用于射频电源的漏波检测电路。
本技术方案中，在天线接收到外界的漏波能量后，通过传输线输入到内部电路，依次进行滤波、放大、整流、检波处理，检波后的功率值在比较控制器060中进行比较，若功率值高于阈值，则判定泄露电磁波较高，对设备及人体可能造成伤害，随后通过调整占空比对功率进行控制并进行显性警告，以解决射频电源的漏波辐射对人体造成的安全隐患的问题。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，包括：
漏波能量接收结构，接收射频电源的漏波能量信号；
检波电路，对接收的射频电源的漏波能量信号进行功率检波，检测功率的幅值；
比较控制器，将检波后的信号功率的幅值与预设阈值进行比较，并根据比较结果发送控制信号；
PWM调制器，根据比较控制器的控制信号通过调整PWM的占空比来更改射频电源信号的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
2.根据权利要求1所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，还包括滤波电路，对接收到的射频电源的漏波能量信号进行过滤，对频率在工作频带以外的杂散信号及干扰进行滤除，仅通过带内的信号。
3.根据权利要求2所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，还包括数控衰减器，对滤波后的信号进行衰减处理。
4.根据权利要求3所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，还包括低噪声放大器，对衰减后的信号进行低噪放大处理，低噪放大处理后的信号进入检波电路进行处理。
5.根据权利要求1所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，所述漏波能量接收结构设置多个，多个漏波能量接收结构设置在射频电源外壳上。
6.根据权利要求5所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，还包括用于将多个漏波能量接收结构检测到的漏波能量信号进行合路的多路合成器。
7.根据权利要求1所述的用于射频电源的漏波检测电路，其特征在于，还包括用于发出漏波警告的警告结构。
8.一种采用如权利要求1至7任一所述的用于射频电源的漏波检测电路的检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S10：接收射频电源的漏波能量信号；
S20：对接收的射频电源的漏波能量信号进行功率检波，检测功率的幅值；
S30：比较检波后的信号功率的幅值是否大于预设阈值，是则跳转至S40，否则跳转至S10；
S40：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量。
9.根据权利要求8所述的用于射频电源的漏波检测电路的检测方法，其特征在于，所述S40中，具体包括以下步骤：
s41：判断数控衰减器的连续衰减次数是否已经达到预设值，是则跳转至s42，否则跳转至s43；
s42：通过调整PWM的占空比来更改射频电源的功率大小，减少射频电源对外辐射的漏波量；
s43：比较控制器控制调整数控衰减器的衰减值，对接收到的射频电源的漏波能量信号衰减后跳转至S20。
10.一种射频电源，其特征在于，包括如权利要求1至7任一所述的用于射频电源的漏波检测电路。
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