[发明专利]EAST-ICRF发射机阻抗匹配调节系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线发射机，特别适用于大功率射频信号发射机

背景技术

阻抗匹配是射频微波领域中最为广泛的问题。一般采用的匹配网络只适用于固定的工作频率，或者只有很小的相对带宽。在一个频带内都能完成匹配，并且能够进行状态的实时改变，就需要一整套的实时控制系统。以往调节匹配的办法主要通过对设备事先的标定，通过经验值进行调节，耗时长，且不容易调准，反射信号长时间的作用可能会将信号源烧坏。

发明内容

本发明的目的是针对以上射频发射机匹配网络调节费时费力，精度不够的问题，而提供的一种新的控制方式。

为实现本发明的目的，在技术上采取如下措施：

该阻抗匹配调节系统包括定向耦合器，双支节，同轴传输线，探针，数据采集卡，上位计算机，可编程逻辑控制器(PLC)，步进电机，检波电路。其特征在于：在探针与数据采集卡之间设有检波电路，其工作频率在20MHz-110MMz之间。由探针耦合出的射频信号接检波电路的输入端，经检波电路输出的信号是一个与输入射频信号大小成一定数量关系的直流信号，经过数据采集卡读入计算机并进行高速数据处理，由计算机将输出指令传递至可编程逻辑控制器，驱动步进电机调整匹配网络的状态，使得射频源的信号能够完全的传递给天线发射。

本发明与现有技术相比有益效果如下：本发明对发射机的调整与现有的调整方式不同的是经过计算机实时监控，实时调节。对数据信号的采集可随时进入计算机，数据处理所用的时间可以忽略不计，可编程逻辑控制器(PLC)最大的特点是抗干扰能力强，可以上时间稳定的接收上位计算机信息并且立即执行其命令。整个过程无需手动操作，可以针对负载阻抗的大小即时做出相应的调整。

附图说明

图1本发明整体方框图

图2检波电路原理图

图3可编程逻辑控制器(PLC)与步进电机控制器的连接图

具体实施方式

参见附图1。阻抗匹配网络调节系统，包括：定向耦合器，双支节，同轴传输线，探针，数据采集卡，上位计算机，可编程逻辑控制器(PLC)，步进电机，检波电路。工作频率20MHz-110MMz。所说的探针对射频信号的耦合度要使用网络分析仪进行测量；考虑到测量的准确性，检波电路直流输出与射频输入的关系经过试验记录数据，其关系可利用拟合的方式给出。这样，整个调节过程中，对于上位计算机来说，数据的输入与输出有了确定的关系，整个调节过程可以利用上位计算机中的程序顺利进行。

参照图2检波电路原理图。由高频电容(C1，C2)，检波二极管(D1，D2)和电阻(R1，R2)构成。其射频信号经高频电容C1耦合至电路，经D1和D2进行检波，电阻R1和R2为后级电路提供稳定的直流电压。其输出与输入的关系可以进行数据标定并且拟合后准确的得到。

参照图3可编程逻辑控制器与步进电机控制器的连接图。步进电机控制器的脉冲输入是由可编程逻辑控制器(PLC)的输出口Q0.0与Q0.1发送的占空比为50％的脉冲控制，脉冲的数量决定了步进电机转动的圈数；方向控制由输出口Q0.2与Q0.3决定，高电平表示正转，低电平对应反转。这样，可编程逻辑控制器(PLC)就可以根据上位计算机的控制命令驱动步进电机对匹配网络做出相应的调整。

该阻抗匹配调节系统的工作过程：

当信号源的射频信号进入匹配网络后，首先由定向耦合器的采集数据得到反射系数的值。如果没有达到预期目标，上位计算机通过数据采集卡得到检波电路的输出电压，并由拟合的函数关系得到同轴传输线内射频信号的分布情况。于是，数据高速处理得到的匹配网络的状态信息经串口通信传送至可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器(PLC)即可解释执行该命令，步进电机调整状态后尽可能的减少射频反射信号。这样，信号源的输出功率就尽可能多的传输给天线，并由天线释放出去。