一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置及方法，其中，采样预处理电路与信号输入端口连接，用于对输入信号进行滤波放大处理；第一模拟比较器的第一输入端与预处理电路的输出端连接；第一模拟比较器的输出端和第一D/A转换器的输入端均与处理器连接；第一D/A转换器的输出端与第一模拟比较器的第二输入端连接；处理器采用二分搜索逐次逼近式采样的方式，通过第一D/A转换器产生数字比较基准信号并输入第一模拟比较器的第二输入端；第一模拟比较器根据其第一输入端输入的采样信号与数字比较基准信号进行比较，并将比较结果输入处理器以判定输出状态，得到对应的采样结果；另结合脉冲同步信号，进一步提高了自适应性和采样效率。性和采样效率。性和采样效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置及方法


[0001]本专利技术涉及射频电源
，具体而言，涉及一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置及方法。

技术介绍

[0002]射频电源是一种可提供一定能量的射频功率源系统，现已广泛应用于医疗、新型材料形成、光能、科学实验等领域。
[0003]常见的脉冲射频电源的脉冲重复频率范围在1Hz～1MHz，占空比范围在0％～100％，因此，每个脉冲的宽度范围在0μs～1s。脉冲射频电源的功率经过耦合、检波后转换成电压信号，该电压信号经过滤波、放大、分压等处理成合适的方波信号(含直流电平信号)。该方波信号(含直流电平信号)的重复频率范围也在1Hz～1MHz，占空比范围在0％～100％。
[0004]脉冲射频电源的功率采样需要对处理后的方波信号(含直流电平信号)的峰峰值(Vp)进行采样。然后，按照对应的校正曲线将采样到的电压值还原为功率值，从而得到脉冲射频电源的输出功率。采样系统为了适应在重复频率和占空比在较大范围内可变的情况，必需要采用≥8Msps的高速ADC进行采样和≥400MIPS的高速处理器对采样量化后的数值进行计算。尽管市场上有满足这种运算和采样速度的处理器和ADC，但成本昂贵、功耗大、不便于小尺寸的集成。因此，需要提供一种方案在降低脉冲射频电源的功率采样成本、功耗和尺寸。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置及系统，用以实现在降低脉冲射频电源的功率采样成本、功耗和尺寸的技术效果。r/>[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置，包括信号输入端口、电源模块、采样预处理电路、第一模拟比较器、处理器和第一D/A转换器；所述采样预处理电路与所述信号输入端口连接，用于对所述输入信号进行滤波放大处理；所述第一模拟比较器的第一输入端与所述预处理电路的输出端连接；所述第一模拟比较器的输出端与所述处理器连接；所述第一D/A转换器的输入端与所述处理器连接；所述第一D/A转换器的输出端与所述第一模拟比较器的第二输入端连接；所述处理器采用二分搜索逐次逼近式采样的方式，通过所述第一D/A转换器产生数字比较基准信号并输入所述第一模拟比较器的第二输入端；所述第一模拟比较器根据其第一输入端输入的采样信号与所述数字比较基准信号进行比较，并将比较结果输入所述处理器以判定输出状态，得到对应的采样结果；所述电源模块用于为所述第一模拟比较器、所述处理器、所述第一D/A转换器以及所述采样预处理电路中的元件供电。
[0007]进一步地，所述自适应功率采样装置还包括第二模拟比较器和基准信号生成模块；所述第二模拟比较器的第一输入端与所述预处理电路的输出端连接；所述第二模拟比
较器的输出端与所述处理器连接；所述基准信号生成模块的输入端与所述处理器连接；所述基准信号生成模块的输出端与所述第二模拟比较器的第二输入端连接；所述处理器通过第二模拟比较器和基准信号生成模块获取脉冲同步信号，并分析所述脉冲同步信号的脉宽、占空比值，根据所述脉宽、所述占空比调整采样策略。
[0008]进一步地，所述基准信号生成模块为D/A转换器、电位器或者分压电阻中的任意一种。
[0009]进一步地，所述采样预处理电路包括第一电阻、第二电阻、放大器和滤波电路；所述第一电阻的第一端与所述信号输入端口连接；所述放大器的第一输入端和所述第二电阻的第一端均与所述第一电阻的第二端连接；所述第二电阻的第二端接地；所述放大器的输出端与所述放大器的第二输入端连接；所述滤波电路的第一端与所述放大器的输出端连接；所述滤波电路的第二端与所述第一模拟比较器的第一输入端连接。
[0010]进一步地，所述自适应功率采样装置还包括与所述处理器连接的存储器和显示器。
[0011]进一步地，所述自适应功率采样装置还包括与处理器连接的多种类型的通信接口。
[0012]进一步地，所述电源模块包括电源输入接口；以及与所述电源输入接口连接的DC/DC转换器。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样方法，应用于上述的自适应功率采样装置，包括：
[0014]从处理器需要输出的数字量的最高位开始，通过处理器将第一D/A转换器的输出电压设为当前剩余位数字量的一半，并输入第一模拟比较器的第二输入端；
[0015]第一模拟比较器将第一输入端输入的电压Vin与第二输入端输入的电压Vdac进行比较，并将比较结果发送至处理器；
[0016]处理器根据所述比较结果依次判定所述数字量各位对应的输出状态；其中，若Vin＞Vdac，则最高位为1；若Vin＜Vdac，则最高位为0；
[0017]当所述数字量的最低位确定后，所述处理器根据最终得到的输出按照第一D/A转换器的参考电压还原为电压值，得到最终的采样结果。
[0018]进一步地，所述方法还包括：在采样过程中处理器通过基准信号生成模块和第二模拟比较器获取脉冲同步信号，并分析所述脉冲同步信号的脉宽、占空比值，根据所述脉宽、所述占空比调整采样策略。
[0019]本专利技术能够实现的有益效果是：在本专利技术提供的自适应功率采样装置、系统及方法，信号输入端口的输入信号经过采样预处理电路后，送入第一模拟比较器的第一输入端，同时处理器通过第一D/A转换器的输出可以调整第一模拟比较器的第二输入端输入的比较基准电压。处理器使用二分搜索比较算法根据第一模拟比较器的输出状态调整第一D/A转换器的输出，即可确定脉冲峰值幅度；且可以达到与传统A/D转换器方式相同的采样精度(在D/A转换器、A/D转换器位数相同时)。通过这种方式，无需高速模数转换器和高速处理器也可较快实现脉冲射频电源的功率采样，在保证采样效率的同时降低了成本。
[0020]另外，使用二分搜索逐次逼近式采样可以将一次完整的采样分解成若干个转换周期来进行，所以对D/A转换器、模拟比较器和处理器的速度及性能要求远低于传统的A/D转
换器直接采样技术。对硬件的处理速度要求降低的同时，功耗与实现体积也会大幅度降低。进一步地，二分搜索逐次逼近自适应采样在二分搜索逐次逼近式采样的基础上，提高了在脉冲信号不同的脉宽及占空比值范围内效率的均衡性和自适应性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术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专利技术的某些实施例，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。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置的拓扑结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样方法的流程示意图。
[0024]图标：100
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自适应功率采样装置；110
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采样预处理电路；111
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滤波电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脉冲射频电源的自适应功率采样装置，其特征在于，包括信号输入端口、电源模块、采样预处理电路、第一模拟比较器、处理器和第一D/A转换器；所述采样预处理电路与所述信号输入端口连接，用于对所述输入信号进行滤波放大处理；所述第一模拟比较器的第一输入端与所述预处理电路的输出端连接；所述第一模拟比较器的输出端与所述处理器连接；所述第一D/A转换器的输入端与所述处理器连接；所述第一D/A转换器的输出端与所述第一模拟比较器的第二输入端连接；所述处理器采用二分搜索逐次逼近式采样的方式，通过所述第一D/A转换器产生数字比较基准信号并输入所述第一模拟比较器的第二输入端；所述第一模拟比较器根据其第一输入端输入的采样信号与所述数字比较基准信号进行比较，并将比较结果输入所述处理器以判定输出状态，得到对应的采样结果；所述电源模块用于为所述第一模拟比较器、所述处理器、所述第一D/A转换器以及所述采样预处理电路中的元件供电。2.根据权利要求1所述的自适应功率采样装置，其特征在于，所述自适应功率采样装置还包括第二模拟比较器和基准信号生成模块；所述第二模拟比较器的第一输入端与所述预处理电路的输出端连接；所述第二模拟比较器的输出端与所述处理器连接；所述基准信号生成模块的输入端与所述处理器连接；所述基准信号生成模块的输出端与所述第二模拟比较器的第二输入端连接；所述处理器通过第二模拟比较器和基准信号生成模块获取脉冲同步信号，并分析所述脉冲同步信号的脉宽、占空比值，根据所述脉宽、所述占空比调整采样策略。3.根据权利要求2所述的自适应功率采样装置，其特征在于，所述基准信号生成模块为D/A转换器、电位器或者分压电阻中的任意一种。4.根据权利要求1所述的自适应功率采样装置，其特征在于，所述采样预处理电路包括第一电阻、第二电阻、放大器和滤波电路；所述第一电阻的第一端与所述信号输入端口连接；所述放大器的第一输入端和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建春，郑鑫，王保荣，
申请(专利权)人：成都凯腾四方数字广播电视设备有限公司，
类型：发明
国别省市：