短波治疗仪功放电路设计

发布时间：2017-05-19 12:23

  本文关键词：短波治疗仪功放电路设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物理治疗在现代医学中越来越广泛的应用,电疗、光疗以及磁疗等物理治疗设备的研究逐步受到人们的重视。短波治疗是一种高频电疗法,具有消除组织炎症、促进细胞代谢等显著作用。目前,市场上短波治疗设备一般基于多级放大的原理,具有效率低、损耗大等缺点,因此,设计一种高效、低损耗的短波治疗设备具有重要的研究意义。本课题设计一款短波治疗仪设备。该系统利用E类高效功放电路作为射频信号源,通过Pspice软件将设计的E类功放仿真验证,实现输出频率为27.12MHz,输出最大功率50 W的射频信号源发生电路。系统利用电压和电流互感耦合器以及检波电路设计一种驻波比检测电路,经验证达到很好的检测效果。在阻抗自动匹配电路模块中,通过继电器控制Г型匹配网络中串联以及并联的电容阵列,实现阻抗的自动匹配,并利用Matlab对Г型匹配网络的匹配区域进行仿真验证。中央处理器部分电路作为控制单元,将驻波比检测电路中检测到的电压驻波比进行处理,根据处理结果去调整继电器开关状态,从而对匹配网络的匹配状况进行实时调整。在射频信号源和匹配网络之间,利用传输线变压器对射频信号源和输出进行电器隔离。此外,设计一种基于分步原理的阻抗匹配方法,在保证匹配速度的同时,也确保了匹配精度,达到较好的匹配效果。最后,对短波治疗仪整体设备进行测试,结果表明,该短波治疗仪电路达到预期设计目标。
【关键词】：E类功率放大 驻波比检测 自动阻抗匹配 匹配网络 阻抗匹配算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.6;TN722.75
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 短波疗法的发展现状9-10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第2章 短波治疗仪功放电路相关理论分析12-32
• 2.1 功率放大器的分类12-18
• 2.1.1 A类功率放大器13-14
• 2.1.2 B类和AB类功率放大器14-16
• 2.1.3 C类功率放大器16
• 2.1.4 D类和E类功率放大器16-17
• 2.1.5 F类功率放大器17-18
• 2.2 E类功率放大器的原理分析18-20
• 2.3 反射系数检测原理20-24
• 2.3.1 电压反射系数20-22
• 2.3.2 电压驻波比VSWR22-23
• 2.3.3 耦合器的原理分析23-24
• 2.4 阻抗匹配24-28
• 2.4.1 阻抗匹配原理24-26
• 2.4.2 Smith圆图介绍26-28
• 2.5 阻抗匹配网络28-31
• 2.5.1 Г 型匹配网络29-30
• 2.5.2 Τ 型和 П 匹配网络30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 短波治疗仪功放电路硬件设计32-51
• 3.1 短波治疗仪功放电路总体设计32-33
• 3.2 E类功率放大电路设计33-40
• 3.2.1 E类功率放大电路参数计算33-36
• 3.2.2 E类功率放大电路仿真36-38
• 3.2.3 E类功率放大器的驱动电路设计38-39
• 3.2.4 E类功率放大电路部分的实现39-40
• 3.3 驻波比检测模块设计40-42
• 3.3.1 驻波比检测电路设计40-42
• 3.3.2 驻波比检测电路测试42
• 3.4 自动阻抗匹配电路设计42-46
• 3.4.1 人体阻抗范围43-44
• 3.4.2 电容值的确定44-45
• 3.4.3 中央处理器模块45-46
• 3.5 其它电路模块设计46-50
• 3.5.1 电源供电模块设计47-48
• 3.5.2 电流检测模块设计48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 阻抗自动匹配软件设计和系统整体实现51-58
• 4.1 调谐算法研究51-52
• 4.2 分部调谐算法和调谐程序流程52-54
• 4.3 阻抗匹配系统整体实现54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

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