短波治疗仪功放电路与控制系统设计

作     者：刘伟 

作者单位：中原工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：但永平

授予年度：2020年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

主      题：短波治疗仪 功率放大器 ADS 驻波比 阻抗自动匹配 

摘      要：随着医疗水平的不断提高,医疗设备也快速发展起来,基于电疗、磁疗等物理疗法的医疗设备受到人们的重视。本文所研究的短波治疗仪就是一种基于电疗法的医疗设备,大功率短波治疗仪设备对于癌细胞有很好的抑制作用。目前,国内市场上的短波治疗仪设备大多采用电子管作为发射源,具有辐射大、效率低、使用寿命短等缺点,而国外设备存在价格昂贵、维修不便等问题。因此,设计一款国产新型短波治疗仪设备具有重要的意义。本次设计主要讨论了短波治疗仪的设计过程。该系统放大部分采用27.12MHz有源晶振作为射频输出单元,经过功率放大器对输入信号放大,由驻波比检测模块对系统输出匹配状态进行检测,从而实现最佳功率传输的目的。本次设计的主要工作:首先,利用ADS对功率放大电路进行仿真分析与设计,其中包含直流工作点扫描、稳定性分析、源负载牵引仿真以及输入输出匹配网络的设计等工作,经过对放大器的整体仿真得出,当输入功率为33dBm,仿真得到的输出功率达到59.69dBm(931W),输出效率达到73.56%,系统的功率增益达到26dB以上,基本满足设计要求。然后,利用Altium Designer对放大器系统进行原理图设计并进行打板测试,经过对实际电路测试得出系统的放大增益达到24.96dB,基本满足需求。最后,利用耦合器的耦合原理对输出的驻波比信号进行检测,将检测电路采集到的驻波比信号供CPU电路进行处理,根据处理结果控制调谐电机转动,完成对于负载阻抗的匹配,实现阻抗自动匹配。利用CPU输出控制阀控开关,调节治疗仪的输出治疗模式,从而实现多种治疗模式调节的作用。