CN112535809B - 一种功率调节系统和短波治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率调节系统和短波治疗仪，涉及医用器材的功率调节技术领域。该功率调节系统包括：频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出。

Description

一种功率调节系统和短波治疗仪

技术领域

本发明涉及医用器材的功率调节技术领域，具体而言，涉及一种功率调节系统和短波治疗仪。

背景技术

目前的技术中，对于医用短波治疗仪固态功率源，其无法实现对功率的自动匹配。而如何对医用短波治疗仪固态功率元的小信号源并进行信号放大，电容调节模块将产生的信号源调节到驻波比最佳状态，以便通过辐射器模块输出短波是目前继续解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率调节系统和短波治疗仪，以解决背景技术提出的不足。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种功率调节系统，包括：频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；

所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括增益调节模块和功率检测模块，所述频率发生模块通过所述增益调节模块与所述电容匹配模块电连接，所述功率检测模块电连接于所述增益调节模块和所述电容匹配模块之间，所述增益调节模块和所述功率检测模块均与所述控制器电连接；

所述功率检测模块用于采集所述功率调节系统输出的功率，并将所述功率发送至所述控制器；

所述控制器还用于依据所述功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据所述比较结果和PID控制算法调节所述增益调节模块的增益参数，以使所述功率调节系统输出的功率与所述预设功率一致。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括功放模块，所述功放模块包括前置放大器和末级放大器，所述频率发生模块通过所述前置放大器与所述增益调节模块电连接，所述增益调节模块通过所述末级放大器与所述电容匹配模块之间；

所述前置放大器用于对所述初始射频信号进行小信号放大，得到初始放大射频信号，并通过所述增益调节模块将所述初始放大射频信号发送至所述末级放大器；

所述末级放大器用于对所述初始放大射频信号进行放大处理，得到末级放大射频信号，并将所述末级放大射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述末级放大射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到所述调节射频信号。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括射频开关，所述功率检测模块与所述末级放大器电连接，所述控制器通过所述射频开关与所述末级放大器电连接；所述功率包括正向功率；

所述控制器还用于依据所述正向功率计算出正向驻波比，并将所述正向驻波比与预设的第一门限值进行比较，若所述正向驻波比大于所述第一门限值，则通过所述射频开关控制所述末级放大器停止工作。

在可选的实施方式中，所述功率还包括反向功率；

所述控制器还用于依据所述反向功率计算出反向驻波比，并将所述反向驻波比与预设的第二门限值进行比较，若所述反向驻波比大于所述第二门限值，则通过所述射频开关控制所述末级放大器停止工作。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器电连接；

所述显示模块用于响应用户操作向所述控制器提供所述设置参数。

在可选的实施方式中，所述控制器还用于在所述正向驻波比小于或等于所述第一门限值、以及所述反向驻波比小于或等于所述第二门限值时，通过所述显示模块显示所述功率当前的值。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括告警模块，所述告警模块与所述控制器电连接；

所述控制器还用于将所述功率与安全阈值进行比较，若所述功率不在所述安全阈值范围内，则控制所述告警模块产生告警信号，并控制所述频率发生模块和所述电容匹配模块停止工作。

第二方面，本发明还提供一种短波治疗仪，所述短波治疗仪包括功率调节系统，所述功率调节系统包括频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；

所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出。

在可选的实施方式中，所述功率调节系统还包括增益调节模块和功率检测模块，所述频率发生模块通过所述增益调节模块与所述电容匹配模块电连接，所述功率检测模块电连接于所述增益调节模块和所述电容匹配模块之间，所述增益调节模块和所述功率检测模块均与所述控制器电连接；

所述功率检测模块用于采集所述功率调节系统输出的功率，并将所述功率发送至所述控制器；

所述控制器还用于依据所述功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据所述比较结果和PID控制算法调节所述增益调节模块的增益参数，以使所述功率调节系统输出的功率与所述预设功率一致。

相较于现有技术，本发明提供一种功率调节系统和短波治疗仪，涉及医用器材的功率调节技术领域。该功率调节系统包括：频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种功率调节系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图。

图标：功率调节系统-20，频率发生模块-210，电容匹配模块-220，控制器-230，增益调节模块-240，功率检测模块-250，前置放大器-260a，末级放大器-260b，射频开关-270，显示模块-280，告警模块-290。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。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，在本发明的描述中，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。

为了至少解决背景技术提出的不足，本发明实施例提供了一种功率调节系统，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种功率调节系统的示意图，该功率调节系统20包括：频率发生模块210、电容匹配模块220和控制器230，频率发生模块210与电容匹配模块220电连接，控制器230与频率发生模块210、电容匹配模块220均电连接。

控制器230用于依据设置参数控制频率发生模块210产生初始射频信号，并将初始射频信号发送至电容匹配模块220。

例如，该控制器230可以是微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)，该初始射频信号可以是频率发生模块210产生的一个或多个频段的信号，频率发生模块210可以包括锁相环/压控振荡器(Phase Locked Loop/voltage-controlled oscillator，PLL/VCO)。

电容匹配模块220在控制器230的控制下工作，以将初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将调节射频信号按照预设功率输出。

应理解，该预设功率可以是使用者根据实际需求进行调整的，还可以是在器材设计时出厂预设的。在一种可能的情况下，电容匹配模块220可以是电容匹配器，其可以为真空电容和空气电容中的任意一种或组合。

在控制器的控制下，由频率发生模块产生初始射频信号，再经由电容匹配模块将初始射频信号将初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将调节射频信号按照预设功率输出，实现对射频信号的控制和使用。

在可选的实施方式中，为了有效的控制输出的射频信号，在图1的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图2，图2为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20还包括增益调节模块240和功率检测模块250，频率发生模块210通过增益调节模块240与电容匹配模块220电连接，功率检测模块250电连接于增益调节模块240和电容匹配模块220之间，增益调节模块240和功率检测模块250均与控制器230电连接。

例如，该增益调节模块240可以是数控衰减器，其可以实现功率的增益调节，该功率检测模块250可以包括一个或多个功率检测电路，其可以是正向(V+)功率检测电路和反向(V-)功率检测电路中的任意一种或组合。

功率检测模块250用于采集功率调节系统20输出的功率，并将功率发送至控制器230。

控制器230还用于依据功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据比较结果和PID控制算法调节增益调节模块240的增益参数，以使功率调节系统20输出的功率与预设功率一致。

例如，该PID控制算法可以是根据PID闭环增益控制系统实现的；如，用户通过LCD显示屏进行工作参数设置，设置完成后点击开始，开始产生小功率射频信号，功率调节系统经过采集到的V+计算出当前时刻的Pout，并与用户设定的工作功率Pset进行对比，经过PID控制算法控制ATT进行增益调节，使实际输出功率与用户设定功率趋于一致并稳定输出。

在可选的实施方式中，为了使得输出的射频信号更加稳定，在图2的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图3，图3为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20还包括功放模块260，功放模块260包括前置放大器260a和末级放大器260b，频率发生模块210通过前置放大器260a与增益调节模块240电连接，增益调节模块240通过末级放大器260b与电容匹配模块220之间。

前置放大器260a用于对初始射频信号进行小信号放大，得到初始放大射频信号，并通过增益调节模块240将初始放大射频信号发送至末级放大器。

末级放大器260b用于对初始放大射频信号进行放大处理，得到末级放大射频信号，并将末级放大射频信号发送至电容匹配模块220。

电容匹配模块220在控制器230的控制下工作，以将末级放大射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号。

应理解，通过功放模块260中的前置放大器260a和末级放大器260b对初始射频信号进行信号防弹，并结合控制器230，可以实现将初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，以便得到符合用户需求的调节射频信号。

在可选的实施方式中，为了避免功率调节系统无节制的发出调节射频信号，在图3的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20还包括射频开关270，功率检测模块250与末级放大器260b电连接，控制器230通过射频开关270与末级放大器电连接。

在可选的实施方式中，功率包括正向功率，控制器230还用于依据正向功率计算出正向驻波比，并将正向驻波比与预设的第一门限值进行比较，若正向驻波比大于第一门限值，则通过射频开关控制末级放大器260b停止工作。

在可选的实施方式中，功率还包括反向功率，控制器230还用于依据反向功率计算出反向驻波比，并将反向驻波比与预设的第二门限值进行比较，若反向驻波比大于第二门限值，则通过射频开关控制末级放大器260b停止工作。

也就是说，功率调节系统可以根据功率的情况来计算驻波比，并与预设的门限值进行比较，进而通过射频开关控制末级放大器260b停止工作，使得功率调节系统20发出的调节射频信号得到控制。

在可选的实施方式中，为了用户更为便捷的查看功率调节系统20的运行情况，以及方便用户调整功率调节系统20的参数，在图4的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图5，图5为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20还包括显示模块280，显示模块280与控制器230电连接。

显示模块280用于响应用户操作向控制器230提供设置参数。

例如，该显示模块280可以用于显示图像，视频等。显示模块280可以包括一个或多个显示屏，显示屏包括显示面板，显示面板可以采用液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)，有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode的，AMOLED)，柔性发光二极管(Flex Light-Emitting Diode，FLED)，Miniled，MicroLed，Micro-oLed，量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)等。

在可选的实施方式中，控制器230还用于在正向驻波比小于或等于第一门限值、以及反向驻波比小于或等于第二门限值时，通过显示模块280显示功率当前的值。

通过显示模块280对功率进行显示，有利于用户根据功率调节系统20的当前工作状态进行调整。

在可选的实施方式中，为了实现对功率调节系统20的监控，在图2的基础上，给出一种可能的实现方式，请参见图6，图6为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20还包括告警模块290，告警模块290与控制器230电连接。

控制器230还用于将功率与安全阈值进行比较，若功率不在安全阈值范围内，则控制告警模块290产生告警信号，并控制频率发生模块210和电容匹配模块220停止工作。

例如，功率调节系统20可以具有完善的告警保护功能，当功率调节系统20的电压、电流、温度、输出的正向功率、反向功率、驻波比等各个指标中的任意一个或多个指标不在设定安全范围内，功率调节系统20会发出告警信号，并关闭相应的功能对功率调节系统20实施保护；此外，还可以设置：只有通过复位或者重启后，才可重新运行功率调节系统。

针对于上述任意一个实施例所提供的功率调节系统20，本发明实施例给出一种可能的完整实施例，请参见图7，图7为本发明实施例提供的另一种功率调节系统的示意图，功率调节系统20包括PLL/VCO(锁相环和压控振荡器)频率发生器、MPA(前置放大器)小信号放大、ATT(数控衰减器)增益调节、电容匹配器(真空电容和空气电容)、HPA(推动功率放大器和末级功率放大器)推动级及末级信号放大、V+(正向)和V-(反向)功率检测电路、MCU控制反馈与保护电路和LCD显示屏等。

在MCU的控制下，由VCO或PLL频率发生器产生信号源，通过前端信号放大电路、增益调节电路将射频信号按照一定的相位输出给末级功放；MCU控制给末级功放供电后，信号源在小功率下经过电容匹配器调节到最佳状态后按一定大小的功率输出。同时，MCU采集经过末级功放放大后的正向功率和反向功率，将采集到的正向功率与用户设定的功率进行对比，在经过ATT反馈调节，使输出功率逐步稳定。

本发明还提供一种短波治疗仪，该短波治疗仪包括上述任意一个实施例所提供的功率调节系统，功率调节系统包括频率发生模块、电容匹配模块和控制器，频率发生模块与电容匹配模块电连接，控制器与频率发生模块、电容匹配模块均电连接。

控制器用于依据设置参数控制频率发生模块产生初始射频信号，并将初始射频信号发送至电容匹配模块。

电容匹配模块在控制器的控制下工作，以将初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将调节射频信号按照预设功率输出。

在可选的实施方式中，功率调节系统还包括增益调节模块和功率检测模块，频率发生模块通过增益调节模块与电容匹配模块电连接，功率检测模块电连接于增益调节模块和电容匹配模块之间，增益调节模块和功率检测模块均与控制器电连接。功率检测模块用于采集功率调节系统输出的功率，并将功率发送至控制器。控制器还用于依据功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据比较结果和PID控制算法调节增益调节模块的增益参数，以使功率调节系统输出的功率与预设功率一致。

综上，本发明提供一种功率调节系统和短波治疗仪，涉及医用器材的功率调节技术领域。该功率调节系统包括：频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出。在控制器的控制下，由频率发生模块产生初始射频信号，再经由电容匹配模块将初始射频信号将初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将调节射频信号按照预设功率输出，实现对射频信号的控制和使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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。

Claims (8)

1.一种功率调节系统，其特征在于，包括：频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；

所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出；

所述功率调节系统还包括增益调节模块和功率检测模块，所述频率发生模块通过所述增益调节模块与所述电容匹配模块电连接，所述功率检测模块电连接于所述增益调节模块和所述电容匹配模块之间，所述增益调节模块和所述功率检测模块均与所述控制器电连接；

所述功率检测模块用于采集所述功率调节系统输出的功率，并将所述功率发送至所述控制器；

所述控制器还用于依据所述功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据所述比较结果和PID控制算法调节所述增益调节模块的增益参数，以使所述功率调节系统输出的功率与所述预设功率一致。

2.如权利要求1所述的功率调节系统，其特征在于，所述功率调节系统还包括功放模块，所述功放模块包括前置放大器和末级放大器，所述频率发生模块通过所述前置放大器与所述增益调节模块电连接，所述增益调节模块通过所述末级放大器与所述电容匹配模块之间；

所述前置放大器用于对所述初始射频信号进行小信号放大，得到初始放大射频信号，并通过所述增益调节模块将所述初始放大射频信号发送至所述末级放大器；

所述末级放大器用于对所述初始放大射频信号进行放大处理，得到末级放大射频信号，并将所述末级放大射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述末级放大射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到所述调节射频信号。

3.如权利要求2所述的功率调节系统，其特征在于，所述功率调节系统还包括射频开关，所述功率检测模块与所述末级放大器电连接，所述控制器通过所述射频开关与所述末级放大器电连接；所述功率包括正向功率；

所述控制器还用于依据所述正向功率计算出正向驻波比，并将所述正向驻波比与预设的第一门限值进行比较，若所述正向驻波比大于所述第一门限值，则通过所述射频开关控制所述末级放大器停止工作。

4.如权利要求3所述的功率调节系统，其特征在于，所述功率还包括反向功率；

所述控制器还用于依据所述反向功率计算出反向驻波比，并将所述反向驻波比与预设的第二门限值进行比较，若所述反向驻波比大于所述第二门限值，则通过所述射频开关控制所述末级放大器停止工作。

5.如权利要求4所述的功率调节系统，其特征在于，所述功率调节系统还包括显示模块，所述显示模块与所述控制器电连接；

所述显示模块用于响应用户操作向所述控制器提供所述设置参数。

6.如权利要求5所述的功率调节系统，其特征在于，所述控制器还用于在所述正向驻波比小于或等于所述第一门限值、以及所述反向驻波比小于或等于所述第二门限值时，通过所述显示模块显示所述功率当前的值。

7.如权利要求1所述的功率调节系统，其特征在于，所述功率调节系统还包括告警模块，所述告警模块与所述控制器电连接；

所述控制器还用于将所述功率与安全阈值进行比较，若所述功率不在所述安全阈值范围内，则控制所述告警模块产生告警信号，并控制所述频率发生模块和所述电容匹配模块停止工作。

8.一种短波治疗仪，其特征在于，所述短波治疗仪包括功率调节系统，所述功率调节系统包括频率发生模块、电容匹配模块和控制器，所述频率发生模块与所述电容匹配模块电连接，所述控制器与所述频率发生模块、所述电容匹配模块均电连接；

所述控制器用于依据设置参数控制所述频率发生模块产生初始射频信号，并将所述初始射频信号发送至所述电容匹配模块；

所述电容匹配模块在所述控制器的控制下工作，以将所述初始射频信号调节到驻波最小、匹配最佳的状态得到调节射频信号，并将所述调节射频信号按照预设功率输出；

所述功率调节系统还包括增益调节模块和功率检测模块，所述频率发生模块通过所述增益调节模块与所述电容匹配模块电连接，所述功率检测模块电连接于所述增益调节模块和所述电容匹配模块之间，所述增益调节模块和所述功率检测模块均与所述控制器电连接；

所述功率检测模块用于采集所述功率调节系统输出的功率，并将所述功率发送至所述控制器；

所述控制器还用于依据所述功率和预设功率进行比较得到比较结果，并依据所述比较结果和PID控制算法调节所述增益调节模块的增益参数，以使所述功率调节系统输出的功率与所述预设功率一致。

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