本发明涉及半导体技术领域,更具体地说,涉及一种自谐振射频功率源。
背景技术:
现有生活中,射频功率源目前已广泛应用与生活,工业等领域中,随着科学技术的高速发展,市场竞争愈加激烈,对射频功率源提出更多的要求,开发适应时代的射频功率源将会是时代主流。
传统的射频功率源采用锁相环产品,通过将低功率频率经过滤波处理,再通过调相位和调振幅芯片后,再通过三级到四级的放大,才输出至较大功率。
为了实现输出大功率,传统的射频功率源所用器件多,成本高。
技术实现要素:
为解决上述问题,本发明提供了一种一种自谐振射频功率源,该自谐振射频功率源所用器件少,成本低。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种自谐振射频功率源,包括:
场效应管、功率耦合控制单元、频率选择单元、第一匹配电路、第二匹配电路及第三匹配电路;
其中,所述场效应管、所述第一匹配电路、所述功率耦合控制单元、第二匹配电路、所述频率选择单元及所述第三匹配电路依次连接构成反馈环路;
所述第一匹配电路、所述第二匹配电路及所述第三匹配电路用于使所述场效应管、所述功率耦合控制单元及所述频率选择单元三者之间匹配连接;
所述功率耦合控制单元用于控制反馈到所述功率耦合控制单元的输入功率的大小;
所述频率选择单元用于选择在工作频率范围内的频率并返回给所述频率选择单元;
当所述反馈环路达到反馈深度和相位的条件时,所述场效应管自发震荡,从而产生在需要工作频率范围内的功率信号。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,所述场效应管、所述第一匹配电路、所述功率耦合控制单元、第二匹配电路、所述频率选择单元及所述第三匹配电路依次连接构成反馈环路包括:
所述场效应管的漏极与所述第一匹配电路一端连接,所述第一匹配电路另一端与所述功率耦合控制单元一端连接,所述功率耦合控制单元另一端与所述第二匹配电路一端连接,所述第二匹配电路另一端与所述频率选择单元一端连接,所述频率选择单元另一端与所述第三匹配电路一端连接,所述第三匹配电路另一端与所述场效应管的栅极连接构成反馈环路;
所述场效应管的源极与接地端连接。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,还包括:
单片机,所述单片机的输出端与所述场效应管的漏极连接。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,还包括:
当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的栅极电压时,可以控制所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作频率。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的栅极电压时,可以控制所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作频率包括:
当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的栅极电压,通过改变所述场效应管的寄生参数,再配合所述频率选择单元及所述功率耦合控制单元,进而控制所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作频率。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,所述寄生参数包括:
栅极寄生对地电容、栅极寄生对地电阻及漏极寄生对地电容。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,还包括:
当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的漏极电压时,可以改变所述自谐振射频功率源的工作功率的大小。
优选的,在上述自谐振射频功率源中,当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的漏极电压时,可以改变所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作功率的大小包括:
当所述单片机在所述场效应管的漏极输出不同的漏极电压,通过改变所述场效应管的饱和输出功率,在配合所述频率选择单元及所述功率耦合控制单元,可以改变所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作频率的大小。
通过上述描述可知,本发明提供的一种自谐振射频功率源,包括:场效应管、功率耦合控制单元、频率选择单元、第一匹配电路、第二匹配电路及第三匹配电路;其中,所述场效应管、所述第一匹配电路、所述功率耦合控制单元、第二匹配电路、所述频率选择单元及所述第三匹配电路依次连接构成反馈环路;所述第一匹配电路、所述第二匹配电路及所述第三匹配电路用于使所述场效应管、所述功率耦合控制单元及所述频率选择单元三者之间匹配连接;所述功率耦合控制单元用于控制反馈到所述功率耦合控制单元的输入功率的大小;所述频率选择单元用于选择在工作频率范围内的频率并返回给所述频率选择单元;当所述反馈环路达到反馈深度和相位的条件时,所述场效应管自发震荡,从而产生在需要工作频率范围内的功率信号。
根据背景技术可知,传统的射频功率源采用锁相环产品,通过将低功率频率经过滤波处理,再通过调相位和调振幅芯片后,再通过三级到四级的放大,才输出至较大功率。为了实现输出大功率,传统的射频功率源所用器件多,成本高。
而本发明提供的自谐振射频功率源,充分利用一个场效应管半导体芯片的各种特性,在加电时,所述场效应管在所述频率选择单元及所述功率耦合控制单元的配合下,自动产生大功率震荡,且稳定输出在大于1W的射频功率,同时当改变自身寄生参数时,可以达到震荡频率调节控制的目的。
因此本发明提供的自谐振射频功率源,所用器件少,进而成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源自谐振产生大功率的框架结构图;
图2为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源达到控制工作频率的框架结构图;
图3为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源达到控制工作功率的框架结构图。
具体实施方式
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,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据背景技术可知,传统的射频功率源采用锁相环产品,通过将低功率频率经过滤波处理,再通过调相位和调振幅芯片后,再通过三级到四级的放大,才输出至较大功率。为了实现输出大功率,传统的射频功率源所用器件多,成本高。
为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种自谐振射频功率源,该自谐振射频功率源包括:
场效应管、功率耦合控制单元、频率选择单元、第一匹配电路、第二匹配电路及第三匹配电路;
其中,所述场效应管、所述第一匹配电路、所述功率耦合控制单元、第二匹配电路、所述频率选择单元及所述第三匹配电路依次连接构成反馈环路;
所述第一匹配电路、所述第二匹配电路及所述第三匹配电路用于使所述场效应管、所述功率耦合控制单元及所述频率选择单元三者之间匹配连接;
所述功率耦合控制单元用于控制反馈到所述功率耦合控制单元的输入功率的大小;
所述频率选择单元用于选择在工作频率范围内的频率并返回给所述频率选择单元;
当所述反馈环路达到反馈深度和相位的条件时,所述场效应管自发震荡,从而产生在需要工作频率范围内的功率信号。
通过上述描述可知,本发明提供的一种自谐振射频。充分利用一个场效应管半导体芯片的各种特性,在加电时,所述场效应管在所述频率选择单元及所述功率耦合控制单元的配合下,自动产生大功率震荡,且稳定输出在大于1W的射频功率。所用器件少,成本低。
为了更加详细的说明本发明实施例,下面结合附图对本发明实施例进行具体描述。
本发明实施例提供了一种自谐振射频功率源,参考图1,图1为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源自谐振产生大功率的框架结构图。
所述自谐振射频功率源包括:
场效应管11、功率耦合控制单元13、频率选择单元15、第一匹配电路12、第二匹配电路14及第三匹配电路16;
其中,所述场效应管11、所述第一匹配电路12、所述功率耦合控制单元13、第二匹配电路14、所述频率选择单元15及所述第三匹配电路15依次连接构成反馈环路;
所述第一匹配电路12、所述第二匹配电路14及所述第三匹配电路16用于使所述场效应管11、所述功率耦合控制单元13及所述频率选择单元15三者之间匹配连接;
所述功率耦合控制单元13用于控制反馈到所述功率耦合控制单元13的输入功率的大小;
所述频率选择单元15用于选择在工作频率范围内的频率并返回给所述频率选择单元15;
在加电时,所述反馈环路达到反馈深度和相位的条件时,所述场效应管11自发产生大功率震荡,且可以稳定输出在需要工作频率范围内大于1W的射频功率。
其中,所述反馈环路的具体连接如下:
所述场效应管11的漏极与所述第一匹配电路12一端连接,所述第一匹配电路12另一端与所述功率耦合控制单元13一端连接,所述功率耦合控制单元13另一端与所述第二匹配电路14一端连接,所述第二匹配电路14另一端与所述频率选择单元15一端连接,所述频率选择单元15另一端与所述第三匹配电路16一端连接,所述第三匹配电路16另一端与所述场效应管11的栅极连接构成反馈环路;
所述场效应管11的源极与接地端连接。
在所述反馈环路的状态下,由于功率半导体器件本身就不是一个绝对稳定的器件,因此在通过所述反馈环路达到一定的反馈深度和相位的条件下,就可以让功率半导体器件自己发生震荡,从而可以产生在所需要工作频率范围内的大功率信号。
在本申请实施例中,参考图2,图2为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源达到控制工作频率的框架结构图。所述自谐振射频功率源还包括:
单片机21,所述单片机21的输出端与所述场效应管11的漏极连接。
当所述单片机21在所述场效应管11的漏极输出不同的栅极电压时,可以改变所述场效应管11的寄生参数,其中,所述寄生参数包括但不限于:栅极寄生对地电容、栅极寄生对地电阻、漏极寄生对地电容及漏极对栅极的电容等;再配合所述功率耦合控制单元13及所述频率选择单元15,进而控制所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作频率,从而让所述自谐振射频功率源达到最优化工作的目的。
参考图3,图3为本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源达到控制工作功率的框架结构图。
当所述单片机21在所述场效应管11的漏极输出不同的漏极电压时,可以改变所述场效应管11的饱和输出功率,再配合所述功率耦合控制单元13及所述频率选择单元15,就可以改变所述自谐振射频功率源在工作频率范围内的工作功率的大小。
其中,所述场效应管11为LDMOS管或GaN管。
由上可知,本申请实施例提供的一种自谐振射频功率源,仅仅只有一个半导体器件即所述场效应管11,在给所述自谐振射频功率源加电时,所述场效应管11自发产生大功率震荡,并且可以稳定输出大于1W的射频功率。
当在改变所述场效应管11的寄生参数时,可以实现调节控制震荡频率的目的。
并且所述功率耦合控制单元13还用于补偿所述自谐振射频功率源中电路的增益不平坦度,提高不同频率点谐振输出功率幅度大小的一致,进而在改变频率时,提高输出功率的平坦度。
通过上述描述并结合背景技术可知,传统的射频功率源采用锁相环产品,通过将低功率频率经过滤波处理,再通过调相位调振幅芯片后,再通过三级到四级的放大,才输出至较大功率。为了实现输出大功率,传统的射频功率源所用器件多,成本高。
而本发明提供的自谐振射频功率源,充分利用一个场效应管半导体芯片的各种特性,首先,可知的功率半导体本身就不是一个稳定的器件,在加电时,所述场效应管在所述频率选择单元及所述功率耦合控制单元的配合下,当所述反馈环路达到反馈深度和相位的条件下,所述场效应管自动产生大功率震荡,且稳定输出在大于1W的射频功率,同时当改变自身寄生参数时,可以达到震荡频率调节控制的目的。
因此本发明提供的自谐振射频功率源,所用器件少,进而成本低。
需要说明的是,本发明还适用于基于裸芯片的LDMOS管芯和GaN管芯的应用。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。