[发明专利]高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用电子加速器技术，具体涉及一种高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源。

背景技术

医用高能加速器在不同能量档位的工作状态下，对微波信号功率有非常高精度的控制要求，由于微波激励源在长期工作状态下可能受到部件老化、环境温湿度变化等因素影响，传统的激励源并不足以满足新一代高能加速器需求。传统技术的高能医用电子加速器中，激励源由锁相源模块输出的功率直接经过功率放大器输出，由于激励源的输出功率不具备实时自动稳幅功能，且半导体材料在长期工作状态下会受到部件老化、环境温湿度变化等因素影响参数稳定性，进而造成功率随环境、温度波动，甚至长时间使用后功率出现较大偏差，导致治疗效果受到影响。因此，如何实现自稳幅技术，使得微波激励源通过自身的自动控制单元进行实时功率幅度控制，大幅提升激励微波信号幅度稳定性，显著提高高能加速器的整体性能指标，已经成为一项研发的关键技术。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种设计合理，能够通过自身的自动控制单元进行实时功率幅度控制，使得激励源输出功率可以被实时监测并自动校准，大幅提升激励源幅度稳定性能的高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源，包括用于系统供电的线性电源，包括依次连接的基准振荡器、锁相源、电控衰减器、调制开关、前级放大器、高功率放大器、隔离器、功率耦合单元、功率监测模块Ⅱ和控制主板，所述的控制主板包括A/D与D/A模组和主控制器MCU，功率监测模块Ⅱ的信号输出端连接A/D与D/A模组，A/D与D/A模组的控制输出端连接电控衰减器，A/D与D/A模组的通信端口连接主控制器MCU，主控制器MCU连接显示单元，调制开关还与时序控制器相连接。

高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源设计合理，通过在高功率放大器前后两端设置功率监测模块，能够实时监测功率幅度，同时，通过主控制器MCU进行幅度分析校准计算，通过A/D与D/A模组将实时校准计算得出的控制电压施加于微波电控衰减器，电控衰减器根据施加的控制电压对输出功率幅度进行微调，经过该控制回路的自动校正调节，使整个系统的功率值稳定在主控制器MCU设定的准确值范围内。本发明能够通过自身的自动控制单元进行实时功率幅度控制，使得激励源输出功率可以被实时监测并自动校准，提升了激励源幅度稳定性能，具有较强的实用性。

进一步的优选，电控衰减器和调制开关之间设置功率监测模块Ⅰ。

进一步的优选，主控制器MCU通过远程通信模块连接医用电子加速器主处理器。

进一步的优选，主控制器MCU采用平行架构的FPGA处理器。在医疗加速器中，激励源工作在脉冲输出模式，峰值功率输出的时间极短，通常单个脉冲的剂量输出窗口时间只有10至20微秒，传统的自动增益控制电路无法在这样短时间内建立反馈响应，这要求功率测量和控制的整个过程以非常高的速度完成，基于FPGA平行处理架构的控制主板处理速度能够达到ns级，可以在几个脉冲周期内完成监测和校准控制。

进一步的优选，FPGA处理器的型号为EP4CE6E22C8N。

进一步的优选，线性电源、基准振荡器、锁相源、电控衰减器、功率监测模块Ⅰ、调制开关、前级放大器、高功率放大器、隔离器、功率耦合单元、功率监测模块Ⅱ、控制主板、显示单元和远程通信模块均固定在壳体内部。

所述的高能医用电子加速器用的具有自稳幅技术的微波激励源的自稳幅方法，包括以下步骤：

(1)基准振荡器和锁相源产生微波功率信号，并将微波功率信号传送至电控衰减器；

(2)电控衰减器对接收到的微波功率信号的幅度进行调节，调节后的微波功率信号传送至调制开关；

(3)调制开关对微波功率信号进行同步脉冲调制，然后将调制后的微波功率信号发送至前级放大器；

(4)前级放大器和高功率放大器对接收到的微波功率信号进行功率放大，然后通过隔离器和功率耦合单元对输出的信号进行采集监测；

(5)隔离器和功率耦合单元将采集监测的微波功率信号发送至功率监测模块Ⅱ，通过功率监测模块Ⅱ将微波功率信号转化为包络电压值，包络电压值为模拟脉冲信号，然后通过A/D与D/A模组将模拟脉冲信号转化为数字电压信号，数字电压信号传送至主控制器MCU，通过将数字电压信号与主控制器MCU中的预设参数值进行比较分析，得出相应的实时校准值；