CN216646631U - 基于实时操作系统的微波功率源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开基于实时操作系统的微波功率源，包括信号发生与控制单元和射频放大器单元；信号发生与控制单元包括处理器、锁相环信号源和可调衰减器；射频放大器单元包括功率放大器、功率耦合器和检测电路；处理器控制锁相环信号源生成源信号并通过可调衰减器进行处理；功率放大器，用于接收通过可调衰减器处理后的源信号并放大处理生成目标信号，以及将目标信号通过功率耦合器输出外部设备；检测电路与功率耦合器连接，用于检测目标信号的输出功率并将其反馈给处理器，从而使得处理器内的实时操作系统根据目标信号的输出功率控制可调衰减器的工作。本实用新型可解决现有的微波功率源的目标信号的输出功率不稳定的问题。

Description

基于实时操作系统的微波功率源

技术领域

本实用新型涉及微波功率源，尤其涉及一种基于实时操作系统的微波功率源。

背景技术

微波功率源是工业与商业领域内重要的设备，用于微波信号的功率源，但是其常会出现稳定性和可靠性的问题，但是系统无法发现该问题导致系统损害等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于实时操作系统的微波功率源，其能够解决现有技术中微波功率源无法提供稳定信号的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

基于实时操作系统的微波功率源，包括信号发生与控制单元和射频放大器单元；其中，所述信号发生与控制单元包括处理器、锁相环信号源和可调衰减器；所述锁相环信号源的一端与处理器电性连接、另一端与可调衰减器电性连接；所述可调衰减器还与处理器电性连接；所述处理器，用于控制锁相环信号源生成源信号并通过可调衰减器进行处理；

所述射频放大器单元包括功率放大器、功率耦合器和检测电路；其中，所述功率放大器的输入端与可调衰减器电性连接，输出端与功率耦合器电性连接；所述功率放大器，用于对通过可调衰减器处理后的源信号放大处理后生成目标信号，并通过功率耦合器耦合后输出外部设备；

所述检测电路的一端与功率耦合器电性连接、另一端与处理器电性连接，用于检测目标信号的输出功率并将其反馈给处理器，从而使得处理器内的RTOS系统根据目标信号的输出功率与目标信号的预定功率的大小控制所述可调衰减器的工作。

进一步地，还包括电源模块，所述处理器、功率放大器分别与电源模块电性连接。

进一步地，还包括电压转换模块；所述处理器、功率放大器均通过电压转换模块与电源模块电性连接。

进一步地，所述射频放大器单元还包括隔离器，所述功率耦合器通过隔离器与外部设备连接，用于将目标信号通过隔离器输出到外部设备。

进一步地，还包括接口电路，所述处理器通过接口电路与上位机通信连接。

进一步地，所述射频放大器单元还包括温度检测模块，所述温度检测模块与处理器电性连接，用于将检测到的射频放大器单元内的功率源的温度反馈到处理器。

进一步地，所述检测电路包括前向功率检测电路和反向功率检测电路；所述前向功率检测电路与功率耦合器的耦合端连接，用于检测目标信号的前向功率；所述反向功率检测电路与功率耦合器的隔离端连接，用于检测目标信号的反向功率。

进一步地，所述功率放大器由多个放大器级联而成。

进一步地，所述锁相环信号源与可调衰减器之间设有开关，所述开关与处理器电性连接，用于控制锁相环信号源与可调衰减器的通断。

进一步地，还包括电压检测模块和电流检测模块；所述电压检测模块、电流检测模块与电源模块电性连接，分别用于检测工作电压、工作电流并将其反馈到处理器。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在微波功率源的处理器内设置实时操作系统，利用实时操作系统的工作特性，定时获取目标信号的输出功率，以检测器是否符合目标信号的预定功率，以控制可调衰减器的工作状态，实现目标信号的稳定输出，解决现有的微波功率源无法提供稳定的输出信号的问题。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于实时操作系统的微波功率源的模块图；

图2为本实用新型提供的基于实时操作系统的微波功率源的各个模块的具体连接示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本实用新型提供一种基于实时操作系统(简称：RTOS，Real Time OperatingSystem)的微波功率源，其通过在微波功率源内部设置检测电路，用于定时检测目标信号的输出功率，并结合处理器内的RTOS来实现对微波功率源内可调衰减器的工作状态进行控制，实现对微波功率源的输出信号的功率进行调节，使其稳定输出。

优选地，本实用新型提供一种优选的实施例，如图1-2所示，基于实时操作系统的微波功率源，包括信号发生与控制单元和射频放大器单元。

其中，信号发生与控制单元，用于信号的生成及控制。

射频放大器单元，用于接收信号发生与控制单元发送的信号并对其进行放大处理后输出到外部，以及用于向信号发生与控制单元反馈输出的信号的功率，从而使得信号发生与控制单元判断输出的信号功率是否符合设定要求。

优选地，信号发生与控制单元包括处理器、锁相环信号源和可调衰减器。其中，处理器内设有实时操作系统RTOS，通过RTOS系统来实现各种任务的调度与处理。

锁相环信号源，用于生成源信号并将源信号发送到可调衰减器进行处理后输出到射频放大器单元。也即，锁相环信号源与处理器连接，用于在处理器的控制下生成源信号。具体地，通过处理器可实现源信号的频率等参数进行设置。

优选地，可调衰减器与处理器电性连接，用于根据处理器的控制信号对源信号进行衰减处理。由于需要的目标信号的输出功率具有设定值，而生成的源信号与目标信号的功率并不相同，因此，对于锁相环信号源生成的源信号还通过可调衰减器、射频放大器单元进行衰减、放大处理后生成目标信号。

对于源信号的衰减程度可根据目标信号的输出功率的设定值进行控制。

优选地，射频放大器单元包括功率放大器、功率耦合器和检测电路。其中，功率放大器的输入端与可调衰减器的输出端连接、输出端通过功率耦合器与外部设备连接，用于对可调衰减器衰减处理后的源信号进行放大处理生成目标信号，然后将目标信号经过功率耦合器进行耦合处理后输出到外部设备，实现目标信号的生成。

优选地，在实际工作的过程中，由于各个设备的工作时长、工作温度等的变化，会导致目标信号的输出功率会发生不变，因此，本实施例还通过设置检测电路，将其与功率耦合器连接，用于检测目标信号的输出功率并将其反馈到处理器。这样，处理器内的RTOS系统可根据目标信号的输出功率与目标信号的设定功率的大小来判断目标信号的输出功率是否符合设定功率，以便通过可调衰减器对源信号进行衰减处理调整，以使得目标信号的输出功率符合设定功率，实现目标信号的稳定。

本实用新型中的处理器采用RTOS系统来实现数据信号的采集、数据信号的处理以及控制信号的下发等。该RTOS系统为多任务的实时操作系统，支持优先级调度、实时响应事件、实时处理事件等，可在保证优先处理异常中断的前提下，使得实时闭环控制任务快速的运行，达到实时稳定目标信号的输出功率的目的。

优选地，检测电路可定时或实时向处理器的RTOS系统来反馈目标信号的实时输出功率，以便使得RTOS系统判断目标信号的实时输出功率与设定功率的大小，进而对可调衰减器的工作状态进行调整，以实现目标信号的稳定输出。本实用新型的重点在于通过设置检测电路及时向处理器反馈目标信号的输出功率，并结合处理器内的RTOS系统来实现对可调衰减器的工作状态的调整，从而实现目标信号的稳定输出，解决现有技术中的微波功率源无法保证输出信号的功率的稳定的问题。通过RTOS系统和检测电路可实现实时闭环控制，实时对输出的目标信号的功率进行调整，使目标信号的输出功率稳定到目标值上。同时，由于RTOS系统为多任务操作系统，可支持优先级调度、实时响应事件、实时处理事件，因此，在保证优先处理异常中断的前提下，保证实时闭环控制的快速运行，大大实时稳定目标信号的输出功率的功能。

优选地，检测电路包括前向功率检测电路和反向功率检测电路。其中，前向功率检测电路与功率耦合器的耦合端连接，用于检测目标信号的前向功率。前向功率检测电路与处理器电性连接，用于向处理器的RTOS系统反馈检测结果，以使得RTOS系统根据检测结果实现对可调衰减器的工作状态的调整。具体地，当根据前向功率检测电路的检测结果得出目标信号的输出功率大于目标信号的设定功率时，RTOS系统生成第一控制信号，通过处理器发送到可调衰减器以控制可调衰减器的工作，以降低目标信号的输出功率。

反之，当根据前向功率检测电路的检测结果得出目标信号的输出功率小于目标信号的设定功率时，RTOS系统生成第二控制信号，通过处理器发送到可调衰减器以控制可调衰减器的工作，以提高目标信号的输出功率。

当根据前向功率检测电路的检测结果得出目标信号的输出功率与目标信号的设定功率相同时，说明当前的微波功率源处于正常工作状态，因此，不需要对可调衰减器做任何的调整处理，继续保持当前工作状态即可。

优选地，反向功率检测电路与功率耦合器的耦合端连接，用于检测目标信号的反向功率。反向功率检测电路与处理器电性连接，用于向处理器的RTOS系统反馈检测结果，以使得RTOS系统根据检测结果做出响应。比如，当根据反向功率检测电路检测得出目标信号的反向功率过大时，则RTOS系统控制对应设备实现反向功率过大保护，保证微波功率源的正常工作。

优选地，本实用新型的微波功率源可通过处理器内的RTOS系统和检测电路实现闭环控制，具体地可通过检测电路实时或定时获取目标信号的输出功率，进而实现对可调衰减器的工作调整。其中，定时时间可以为5ms～20ms。也即，RTOS系统每隔5ms～20ms从检测电路获取当前的目标信号的输出功率，然后对其大小进行判断，以实现对可调衰减器的控制，实现对目标信号的输出功率的降低或提高，使其符合设定功率。

优选地，本实用新型中的功率放大器由多级放大器级联而成，比如本实施例中的功率放大器由三级放大器级联而成。

优选地，本实用新型还包括电源模块和电压转换模块。其中，电源模块，用于为整个微波功率源提供电源。

电压模块通过电压转换模块与处理器、功率放大器电性连接，为处理器、功率放大器供电。其中，电压转换模块，用于将电源模块的输入电源转换为处理器、功率放大器所需要的工作电源，以保证模块的正常工作。

优选地，电源模块为直流电源。

优选地，射频放大器单元还包括隔离器。功率耦合器通过隔离器与外部设备连接，用于将目标信号通过隔离器输出到外部设备。

优选地，锁相环信号源与可调衰减器之间还设有开关。开关与处理器电性连接，用于根据处理器的控制信号控制锁相环信号源与可调衰减器的通断。比如，当微波功率源出现故障或需要停止工作时，可通过处理器控制开关断开，使得锁相环信号源与可调衰减器断开，停止输出源信号。

优选地，信号发生与控制单元还包括接口电路。处理器通过接口电路接入外部设备，比如上位机、用户终端等。处理器，通过接口电路可实现与上位机或用户终端等进行数据通信，比如通过接收上位机或用户终端发送的数据信号实现对锁相环信号源生成的源信号的预定频率的设定、目标信号的设定功率的设定等。处理器还可通过接口电路接收上位机或用户终端发送的其他中断信号，以实现对微波功率源的工作控制。

优选地，本实用新型还包括温度检测模块，温度检测模块用于检测微波功率源内的工作温度并将温度数据反馈到处理器，以使得RTOS系统根据温度数据检测微波功率源的工作状态。

优选地，本实施例还包括电压检测模块和电流检测模块，电压检测模块，用于对系统的工作电压进行检测。电流检测模块，用于对系统的工作电流进行检测。处理器，用于接收工作电压和工作电流，以便实现对系统的工作状况进行检测。当处理器接收到上述检测数据后，由于RTOS系统可实现多任务的调度，因此，其可根据系统中预先设置的各种触发条件来判断系统的工作状态，实时根据各个任务的优先级及时做出响应和处理，保证目标信号的输出功率以及保证微波功率源内的各个模块的正常工作。比如，本实用新型通过RTOS系统可实现过热保护、反向功率过大保护、工作电流异常检测、响应上位机或用户终端的指令等，同时还可保证上述闭环控制，保证目标信号的稳定输出。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，包括信号发生与控制单元和射频放大器单元；其中，所述信号发生与控制单元包括处理器、锁相环信号源和可调衰减器；所述锁相环信号源的一端与处理器电性连接、另一端与可调衰减器电性连接；所述可调衰减器还与处理器电性连接；所述处理器，用于控制锁相环信号源生成源信号并通过可调衰减器进行处理；

所述射频放大器单元包括功率放大器、功率耦合器和检测电路；其中，所述功率放大器的输入端与可调衰减器电性连接，输出端与功率耦合器电性连接；所述功率放大器，用于对通过可调衰减器处理后的源信号放大处理后生成目标信号，并通过功率耦合器耦合后输出外部设备；

所述检测电路的一端与功率耦合器电性连接、另一端与处理器电性连接，用于检测目标信号的输出功率并将其反馈给处理器，从而使得处理器内的RTOS系统根据目标信号的输出功率与目标信号的预定功率的大小控制所述可调衰减器的工作。

2.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，还包括电源模块，所述处理器、功率放大器分别与电源模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，还包括电压转换模块；所述处理器、功率放大器均通过电压转换模块与电源模块电性连接。

4.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，所述射频放大器单元还包括隔离器，所述功率耦合器通过隔离器与外部设备连接，用于将目标信号通过隔离器输出到外部设备。

5.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，还包括接口电路，所述处理器通过接口电路与上位机通信连接。

6.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，所述射频放大器单元还包括温度检测模块，所述温度检测模块与处理器电性连接，用于将检测到的射频放大器单元内的功率源的温度反馈到处理器。

7.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，所述检测电路包括前向功率检测电路和反向功率检测电路；所述前向功率检测电路与功率耦合器的耦合端连接，用于检测目标信号的前向功率；所述反向功率检测电路与功率耦合器的隔离端连接，用于检测目标信号的反向功率。

8.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，所述功率放大器由多个放大器级联而成。

9.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，所述锁相环信号源与可调衰减器之间设有开关，所述开关与处理器电性连接，用于控制锁相环信号源与可调衰减器的通断。

10.根据权利要求1所述的基于实时操作系统的微波功率源，其特征在于，还包括电压检测模块和电流检测模块；所述电压检测模块、电流检测模块与电源模块电性连接，分别用于检测工作电压、工作电流并将其反馈到处理器。

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