本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种微波固态功率源电路及微波治疗仪。
背景技术：
微波是指频率从300mhz到300ghz范围内的电磁波，在20世纪30年代，医务工作者发现了微波的生物效应。在临床上，微波与生物体的相互作用可以分为两大类，即微波致热效应和非微波致热效应。微波治疗仪所采用的微波热疗是一种非接触加热方式，不存在因电接触造成的热灼伤和电灼伤的可能。
微波固态电路是微波治疗仪中的关键部件。微波固态电路采用磁控管作为核心元件，实现生成所需微波的功能，通过单片机控制器控制磁控管的开关，直接作用在输出电极上。然而，磁控管存在体积大、发热严重、输出会随温升影响大等问题，造成输出的微波信号的频率和功率不稳定，影响使用效果。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种微波固态功率源电路及微波治疗仪，用于提供频率稳定的微波信号。
为解决上述技术问题，本发明提供一种微波固态功率源电路，包括参考晶振，与所述参考晶振连接的锁相环，与所述锁相环连接的输出电路，以及与所述锁相环连接的控制器；
其中，所述参考晶振用于给所述锁相环电路提供参考信号，所述控制器用于驱动所述锁相环的寄存器根据所述参考信号生成目标微波信号，并通过所述输出电路输出所述目标微波信号。
可选的，所述参考晶振具体为恒温晶振。
可选的，所述参考晶振具体为40mhz晶振。
可选的，所述锁相环具体为ltc6946iufd-1芯片。
可选的，还包括设于所述参考晶振和所述锁相环之间的第一衰减器，以及设于所述锁相环和所述输出电路之间的第二衰减器。
可选的，所述第一衰减器和所述第二衰减器均具体为pi衰减器。
可选的，还包括设于所述参考晶振和所述锁相环之间的第一放大器，以及设于所述锁相环和所述输出电路之间的第二放大器。
可选的，还包括设于所述锁相环和所述输出电路之间的低通滤波器。
可选的，所述控制器具体为现场可编程逻辑门阵列fpga。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种微波治疗仪，包括上述任意一项所述的微波固态功率源电路。
本发明提供的微波固态功率源电路，包括参考晶振，与参考晶振连接的锁相环，与锁相环连接的输出电路，以及与锁相环连接的控制器，其中，由参考晶振为锁相环电路提供参考信号，再由控制器驱动锁相环的寄存器根据参考信号生成目标微波信号，通过输出电路输出目标微波信号，利用锁相环能够稳定输出频率的特点，使微波信号转换为目标微波信号并输出的传输过程中保持频率稳定，从而得到稳定的目标微波信号，提升了输出微波信号的质量，优化了用户体验。本发明还提供一种微波治疗仪，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。
图1为本发明实施例提供的一种微波固态功率源电路的结构示意图；
图2(a)为本发明实施例提供的一种参考晶振及第一衰减器部分的电路图；
图2(b)为本发明实施例提供的一种锁相环、第二放大器、第二衰减器及低通滤波器部分的电路图；
图2(c)为本发明实施例提供的第一稳压电路部分的电路图；
图2(d)为本发明实施例提供的第二稳压电路部分的电路图；
图2(e)为本发明实施例提供的第三稳压电路部分的电路图；
图2(f)为本发明实施例提供的控制器部分的电路图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种微波固态功率源电路及微波治疗仪，用于提供频率稳定的微波信号。
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付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
图1为本发明实施例提供的一种微波固态功率源电路的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的微波固态功率源电路包括参考晶振101，与参考晶振101连接的锁相环102，与锁相环102连接的输出电路103，以及与锁相环102连接的控制器104；
其中，参考晶振101用于给锁相环102电路提供参考信号，控制器104用于驱动锁相环102的寄存器根据参考信号生成目标微波信号，并通过输出电路103输出目标微波信号。
在具体实施中，本发明实施例采用参考晶振101产生参考信号后，由控制器104对锁相环102的寄存器进行配置，控制锁相环102生成目标微波信号，相较于现有技术中的磁控管来说能够更不易受到环境影响，保证输出信号的频率的稳定性。
其中，参考晶振101可以采用恒温晶振。参考晶振101具体可以选用40mhz晶振。
锁相环102具体可以采用ltc6946iufd-1芯片。
控制器104具体可以采用现场可编程逻辑门阵列fpga或复杂可编程逻辑器件cpld等。
进一步的，为避免后端电路信号对前端电路产生干扰，本发明实施例提供的微波固态功率源电路还包括设于参考晶振101和锁相环102之间的第一衰减器105，以及设于锁相环102和输出电路103之间的第二衰减器106。
其中，第一衰减器105和第二衰减器106均可以采用pi衰减器。
此外，由于参考晶振101需要产生驱动锁相环102的参考信号，而锁相环102的参考信号需要满足一定的功率要求。如参考晶振101采用晶振，则通常无法满足锁相环102的驱动条件。因此，本发明实施例提供的微波固态功率源电路还包括设于参考晶振101和锁相环102之间的第一放大器107。根据参考晶振101产生的参考信号的功率大小与锁相环102所需驱动信号的大小选取合适倍数的第一放大器107。
进一步的，本发明实施例提供的微波固态功率源电路还包括设于锁相环102和输出电路103之间的第二放大器108。
若同时设置衰减器和放大器，则第一衰减器105设于参考晶振101和第一放大器107之间，第二衰减器106设于第二放大器108和输出电路103之间。
在实际应用中，根据微波固态功率源电路的应用场景(如所需的目标微波信号的大小)以及所采用的元器件型号选取合适倍数的第二放大器108。
为了提高输出信号质量，本发明实施例提供的微波固态功率源电路还包括设于锁相环102和输出电路103之间的低通滤波器109，用于滤除微波信号中的高次谐波信号，从而进一步得到稳定的目标微波信号。
在输出电路103中，根据实际需要，可以设置功率放大器用于进一步放大微波信号的功率。
本发明实施例提供的微波固态功率源电路，包括参考晶振，与参考晶振连接的锁相环，与锁相环连接的输出电路，以及与锁相环连接的控制器，其中，由参考晶振为锁相环电路提供参考信号，再由控制器驱动锁相环的寄存器根据参考信号生成目标微波信号，通过输出电路输出目标微波信号，利用锁相环能够稳定输出频率的特点，使微波信号转换为目标微波信号并输出的传输过程中保持频率稳定，从而得到稳定的目标微波信号，提升了输出微波信号的质量，优化了用户体验。
在上述实施例的基础上，本发明实施例提供一种微波固态功率源电路的具体实施电路，该电路通过参考晶振产生40mhz微波信号，输出2450mhz的目标微波信号。为便于观看，将本发明实施例提供的微波固态功率源电路拆分为下述六部分。
图2(a)为本发明实施例提供的一种参考晶振及第一衰减器部分的电路图；图2(b)为本发明实施例提供的一种锁相环、第二放大器、第二衰减器及低通滤波器部分的电路图；图2(c)为本发明实施例提供的第一稳压电路部分的电路图；图2(d)为本发明实施例提供的第二稳压电路部分的电路图；图2(e)为本发明实施例提供的第三稳压电路部分的电路图；图2(f)为本发明实施例提供的控制器部分的电路图。
如图2(a)所示，参考晶振选用晶振u11产生40mhz参考信号，并通过晶振u11的3脚输出0dbm微波信号，经过电阻r44后变为-6dbm微波信号，进入第一衰减器。
第一衰减器由电阻r42、r43、r38、r39、r45、r46、r47、r49组成，用于隔离参考晶振与后端电路，输出分为两路，一路进入放大器u35放大后得到40mhz且大于 14dbm的微波信号输入控制器，控制器采用fpga芯片；另一路经过lc滤波器后进入第一放大器u12，此时功率为 17dbm，将40mhz的微波信号通过电容c55输出，作为锁相环的参考信号，此时信号的功率范围在-5dbm和 5dbm之间。
如图2(b)所示，40mhz的参考信号输入锁相环芯片u17的ref 引脚，锁相环芯片的stat引脚通过电阻r50连接至fpga芯片的stat-6946引脚，锁相环芯片的cs引脚通过电阻r51连接至fpga芯片的cs-6946引脚，锁相环芯片的sclk引脚通过电阻r52连接至fpga芯片的sclk-6946引脚，锁相环芯片的sdi引脚通过电阻r53连接至fpga芯片的sdi-6946引脚，锁相环芯片的rf-引脚输出经过rc电路后得到功率为-5dbm的微波信号，进入低通滤波器fz2的in引脚，滤去小于信号中的4.9ghz、7.35ghz等的高次谐波信号(即滤去-0.5dbm/-33dbm信号)，经第二放大器u13(功率为 15dbm)放大后，经过由电容c57、电容c62、电阻r58、电感l15、电容c64、电阻r83、电阻r84、电阻r86组成的第二衰减器，得到2450mhz的信号进入输出电路。
如图2(c)所示，通过800ma的稳压芯片u20搭建第一稳压电路，稳压芯片u20的输入端连接 5.5vd电源，稳压芯片u20的输出端提供 5v_2电源，为era-51sm 供电。
如图2(d)所示，通过150ma的稳压芯片u19搭建第二稳压电路，稳压芯片u19的输入端连接图2(c)中的 5v_2电源，稳压芯片u19的输出端为图2(a)中的参考晶振提供 3vj电压。
如图2(e)所示，通过150ma的稳压芯片u20搭建第三稳压电路，稳压芯片u20的输入端连接图2(c)中的 5v_2电源，稳压芯片u20的输出端为图2(b)中的锁相环芯片提供 3.3vt电源。
如图2(f)所示，采用fpga芯片u44b作为控制器，芯片型号采用xc3s250e-4vq100i，其主要引脚连接关系参照上述对图2(b)的描述。
上文详述了微波固态功率源电路对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述微波固态功率源电路对应的微波治疗仪。
基于上述实施例提供的微波固态功率源电路方案及其具体实施电路，可以应用于微波治疗仪中，具体可以采用上述各实施方式及其组合。通过上述实施例提供的微波固态功率源电路，可以提供稳定的2450mhz的微波信号。进一步的，通过在输出电路中设置功率放大器，达到理想的输出功率。此外，还可以设置多组微波固态功率源电路，用于提供多个微波信号输出通道，供用户灵活使用。
由于微波治疗仪部分的实施例与微波固态功率源电路部分的实施例相互对应，因此微波治疗仪部分的实施例请参见微波固态功率源电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
以上对本发明所提供的微波固态功率源电路及微波治疗仪进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不用之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二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者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
1.一种微波固态功率源电路，其特征在于，包括参考晶振，与所述参考晶振连接的锁相环，与所述锁相环连接的输出电路，以及与所述锁相环连接的控制器；
其中，所述参考晶振用于给所述锁相环电路提供参考信号，所述控制器用于驱动所述锁相环的寄存器根据所述参考信号生成目标微波信号，并通过所述输出电路输出所述目标微波信号。
2.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，所述参考晶振具体为恒温晶振。
3.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，所述参考晶振具体为40mhz晶振。
4.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，所述锁相环具体为ltc6946iufd-1芯片。
5.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，还包括设于所述参考晶振和所述锁相环之间的第一衰减器，以及设于所述锁相环和所述输出电路之间的第二衰减器。
6.根据权利要求5所述的微波固态功率源电路，其特征在于，所述第一衰减器和所述第二衰减器均具体为pi衰减器。
7.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，还包括设于所述参考晶振和所述锁相环之间的第一放大器，以及设于所述锁相环和所述输出电路之间的第二放大器。
8.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，还包括设于所述锁相环和所述输出电路之间的低通滤波器。
9.根据权利要求1所述的微波固态功率源电路，其特征在于，所述控制器具体为现场可编程逻辑门阵列fpga。
10.一种微波治疗仪，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的微波固态功率源电路。
技术总结