功率和频率控制组件以及相应的控制磁控管的方法技术

一种控制磁控管到设定功率和设定频率的方法，包括：接收磁控管的被设定的需求功率和需求频率；产生与需求功率对应的检波信号；设定高压调制器的高压和电磁铁线圈的电流；将磁控管的实际输出功率对应的采样信号与被设定的需求功率对应的检波信号进行比较，并且将设定的需求频率对应的信号与磁控管的实际输出频率对应的信号进行比较；若功率信号比较结果是不一致的，则对高压调制器的高压和电磁铁线圈的电流调节以使磁控管的实际输出功率达到被设定的需求功率；同时若频率信号比较结果是不一致的，则通过耦合到磁控管的频率调谐单元调节磁控管的实际输出频率直到与被设定的需求频率一致。

Power and frequency control assembly and method for controlling the same

A method to control the magnetron, set power and frequency set includes: receiving the magnetron is a set of power demand and demand frequency; the detection signal corresponding to the demand of power generation; current setting high voltage modulator and high-pressure solenoid coil; the detection signal of the actual output power of the magnetron corresponding to the sampling signal and set the corresponding power demand are compared, and the actual output signal frequency signal and the corresponding frequency magnetron demand corresponds to the set of comparison; if the power signal comparison results is inconsistent, then the current of the high voltage modulator and high pressure solenoid coil to regulate the actual output power of the magnetron to power demand is set; at the same time, if the frequency of the signal comparison results are inconsistent, the frequency tuning unit is coupled to the magnetron magnetic regulation The actual output frequency of the control is consistent with the required frequency.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁控管领域，具体涉及磁控管的频率和/或功率控制。
技术介绍
图1示出了一种现有技术中的控制组件10，该控制组件10与加速管20耦合。具体地，该控制组件10包括磁控管11、与磁控管11耦合的高压调制器12、电磁铁线圈13以及传输波导14、与传输波导14耦合的耦合器15以及与耦合器15耦合的隔离器16。具体地，磁控管11通过传输波导14、耦合器15和隔离器16耦合到加速管20上。其中，前述高压调制器12可以提供高压；电磁铁线圈13在由单独的电磁铁电源17或者高压调制器12分出的电路通入电流时可以提供磁场；磁控管11在高压和磁场激励下可以产生一定功率以及一定频率的微波，该微波通过磁控管11和加速管20之间的元件馈入到加速管20内。另外，该磁控管11还耦合有频率调谐单元18，用于调节该磁控管11的频率，在一种图1所示的实施例中，该频率调谐单元18可以为自动频率控制系统(AFC，AutomaticFrequencyController)。对于图1所示的控制组件10而言，控制组件10有几个输出指标，例如输出功率、输出频率及稳定性。其中，控制组件10的输出功率大小由高压调制器12输出高压和电磁铁线圈13产生的磁场决定的，控制组件10的输出频率主要由与磁控管11耦合的频率调谐装置18调节，稳定性主要取决于高压调制器12产生的高压与电磁铁线圈13产生磁场的匹配状态。为得到适应于已被限定特定输出能量(如10MeV或者6MeV)的加速管20对功率和频率的特定化的需要，通常有必要对图1的控制组件10进行手动调试。目前的手动调试过程一般包括根据功率大小适当调节高压调制器高压、根据微波波形适当调节电磁铁磁场大小以及根据检测到的微波频率通过频率调谐单元调节频率。然而，根据功率要求调节高压及磁场时会影响频率，根据频率要求调节频率时也会影响功率，因此这三个调节过程相互影响，难以实现对功率和频率的精准调节。
技术实现思路
根据本专利技术的第一实施例的一个方面，本专利技术提供了一种功率控制组件，包括：磁控管；高压调制器，与所述磁控管耦合，以产生高压；电磁铁线圈，与所述磁控管耦合，以产生磁场；信号采集单元，与所述磁控管耦合，以采集所述磁控管的实际输出功率对应的采样信号；存储器，预存储所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系以及所述磁控管的输出功率和对应的检波信号的关系；检波信号产生单元，根据所述被设定的需求功率以及所述磁控管的输出功率和其对应的检波信号的关系产生与所述被设定的需求功率对应的检波信号；信号比较单元，与所述信号采集单元和所述检波信号产生单元分别耦合，以将所述信号采集单元采集的采样信号与所述检波信号产生单元产生的检波信号进行比较；控制单元，与所述高压调制器、所述电磁铁线圈、存储器和所述信号比较单元分别耦合，当其收到所述磁控管的被设定的需求功率时，根据所述存储器存储的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流，并且根据所述信号比较单元的结果对所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流进行调节以使所述磁控管的实际输出功率达到被设定的需求功率。根据本专利技术的第一实施例的另一个方面，提供了一种直线加速器组件，包括加速管以及功率控制组件，所述控制组件如前所述，其中，所述功率控制组件的磁控管与所述加速管耦合。根据本专利技术的第一实施例的再一个方面，提供了一种控制磁控管到设定功率的方法，其中，所述磁控管与高压调制器和电磁铁线圈耦合，所述方法包括：接收所述磁控管的被设定的需求功率；产生与被设定的需求功率对应的检波信号；根据预存储的所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流；将所述磁控管的实际输出功率对应的采样信号与被设定的需求功率对应的检波信号进行比较；若比较结果不一致，则调节所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流以使所述磁控管的实际输出功率达到被设定的需求功率。根据本专利技术的第二实施例的一个方面，提供了一种功率和频率控制组件，包括：磁控管；高压调制器，与所述磁控管耦合，以产生高压；电磁铁线圈，与所述磁控管耦合，以产生磁场；频率调谐单元，与所述磁控管耦合，以调节所述磁控管的实际输出频率；频率产生单元，产生与所述磁控管的被设定的需求频率对应的信号；信号采集单元，与所述磁控管耦合，以采集所述磁控管的实际输出频率以及实际输出功率对应的采样信号；存储器，预存储所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系、所述磁控管的输出功率和其对应的检波信号的关系；检波信号产生单元，根据所述磁控管的被设定的需求功率以及所述磁控管的输出功率和检波信号的对应关系产生与所述被设定的需求功率对应的检波信号；信号比较单元，与所述频率产生单元、所述信号采集单元和所述存储器分别耦合，以将来自所述频率产生单元的信号与所述信号采集单元采集的输出频率对应的信号进行比较，并且将来自所述信号采集单元的输出功率对应的采样信号与所述检波信号产生单元产生的检波信号进行比较；控制单元，与所述高压调制器、所述电磁铁线圈、存储器、所述信号比较单元和频率调谐单元分别耦合，当其收到所述磁控管的被设定的需求功率时，根据所述存储器预存储的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流，并且根据所述信号比较单元的结果对所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流进行调节以使所述磁控管的输出功率达到被设定的需求功率；并且当其收到所述磁控管的被设定的需求频率时，根据所述信号比较单元的结果对所述频率调谐单元进行调节以使所述磁控管的输出频率达到被设定的需求频率。。根据本专利技术的第二实施例的另一个方面，提供了一种直线加速器组件，包括加速管以及功率和频率控制组件，所述功率和频率控制组件如前所述，其中，所述功率和频率控制组件的磁控管与所述加速管耦合，其中，所述加速管为固定频率的加速管。根据本专利技术的第二实施例的再一个方面，提供了一种控制磁控管到设定功率和设定频率的方法，包括：接收所述磁控管的被设定的需求功率和需求频率；产生与被设定的需求功率对应的检波信号；根据预存储的所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流；将所述磁控管的实际输出功率对应的采样信号与所述被设定的需求功率对应的检波信号进行比较，并且将所述设定的需求频率对应的信号与所述磁控管的实际输出频率对应的信号进行比较；若功率信号比较结果是不一致的，则对所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流调节以使所述磁控管的实际输出功率达到所述被设定的需求功率；同时若频率信号比较结果是不一致的，则通过耦合到所述磁控管的频率调谐单元调节所述磁控管的实际输出频率直到与所述被设定的需求频率一致。本专利技术界面简单、操作方便、响应迅速，大大缩短调试时间。例如，对于本专利技术第一实施例的直线加速器组件而言，对于多种功率需求的负载，如医用直线加速器的多种电子能量需求(如第一能级为6MeV，第二能级为10MeV)，仅在配置界面中对磁控管设置不同功率即可实现。同时，对于应用本专利技术第二实施例的直线加速器组件而言，可以实现功率以及频率的恒定输出的。附图说明图1是现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率和频率控制组件，包括：磁控管；高压调制器，与所述磁控管耦合，以产生高压；电磁铁线圈，与所述磁控管耦合，以产生磁场；频率调谐单元，与所述磁控管耦合，以调节所述磁控管的实际输出频率；频率产生单元，产生与所述磁控管的被设定的需求频率对应的信号；信号采集单元，与所述磁控管耦合，以采集所述磁控管的实际输出频率以及实际输出功率对应的采样信号；存储器，预存储所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系、所述磁控管的输出功率和其对应的检波信号的关系；检波信号产生单元，根据所述磁控管的被设定的需求功率以及所述磁控管的输出功率和检波信号的对应关系产生与所述被设定的需求功率对应的检波信号；信号比较单元，与所述频率产生单元、所述信号采集单元和所述存储器分别耦合，以将来自所述频率产生单元的信号与所述信号采集单元采集的输出频率对应的信号进行比较，并且将来自所述信号采集单元的输出功率对应的采样信号与所述检波信号产生单元产生的检波信号进行比较；控制单元，与所述高压调制器、所述电磁铁线圈、存储器、所述信号比较单元和频率调谐单元分别耦合，当其收到所述磁控管的被设定的需求功率时，根据所述存储器预存储的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流，并且根据所述信号比较单元的结果对所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流进行调节以使所述磁控管的输出功率达到被设定的需求功率；并且当其收到所述磁控管的被设定的需求频率时，根据所述信号比较单元的结果对所述频率调谐单元进行调节以使所述磁控管的输出频率达到被设定的需求频率。...

【技术特征摘要】
1.一种功率和频率控制组件，包括：磁控管；高压调制器，与所述磁控管耦合，以产生高压；电磁铁线圈，与所述磁控管耦合，以产生磁场；频率调谐单元，与所述磁控管耦合，以调节所述磁控管的实际输出频率；频率产生单元，产生与所述磁控管的被设定的需求频率对应的信号；信号采集单元，与所述磁控管耦合，以采集所述磁控管的实际输出频率以及实际输出功率对应的采样信号；存储器，预存储所述磁控管的输出功率与所述高压调制器的高压以及所述电磁铁线圈的电流的对应关系、所述磁控管的输出功率和其对应的检波信号的关系；检波信号产生单元，根据所述磁控管的被设定的需求功率以及所述磁控管的输出功率和检波信号的对应关系产生与所述被设定的需求功率对应的检波信号；信号比较单元，与所述频率产生单元、所述信号采集单元和所述存储器分别耦合，以将来自所述频率产生单元的信号与所述信号采集单元采集的输出频率对应的信号进行比较，并且将来自所述信号采集单元的输出功率对应的采样信号与所述检波信号产生单元产生的检波信号进行比较；控制单元，与所述高压调制器、所述电磁铁线圈、存储器、所述信号比较单元和频率调谐单元分别耦合，当其收到所述磁控管的被设定的需求功率时，根据所述存储器预存储的对应关系设定所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流，并且根据所述信号比较单元的结果对所述高压调制器的高压和所述电磁铁线圈的电流进行调节以使所述磁控管的输出功率达到被设定的需求功率；并且当其收到所述磁控管的被设定的需求频率时，根据所述信号比较单元的结果对所述频率调谐单元进行调节以使所述磁控管的输出频率达到被设定的需求频率。2.根据权利要求1所述的功率和频率控制组件，其中，所述控制单元还包括稳波子单元，其与所述信号采集单元和所述电磁铁线圈耦合，用于当所述信号采集单元采集的实际输出功率对应信号的幅值斜率超过阈值时调节所述电磁铁线圈的电流以使所述实际输出功率对应信号的幅值斜率处于阈值范围内。3.根据权利要求1所述的功率和频率控制组件，其中，所述控制组件还包括配置界面，所述配置界面用于输入所述磁控管的被设定的需求功率和需求频率。4.根据权利要求1所述的功率和频率控制组件，其中，所述频率产生单元包括本振晶体或者现场可编程门阵列(FPGA)。5.根据权利要求1所述的功率和频率控制组件，其中，所述信号比较单元包括频率比较器和功率比较器，其中，所述频率比较器用于所述频率产生单元产生的与被设定的需求频率对应的信号与所述信号采集单元采集的实际输出频率对应的信号的比较，所述功率比较器用于所述信号采集单元的实际输出功率对应的采样信号与所述检波信号产生单元产生的检波信号的比较。6.一种直线加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世豪，陈雪成，徐一鸣，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31