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一种轻小型四极杆质谱仪射频电源的研制

质谱学报 2020年第6期41卷 547-555,I0002页

作者：吕嘉玮牟欢刘亚宁桑鹏李保权中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190

四极杆结构是四极杆质谱仪的核心结构,由射频电源分别施加两组高压高频信号进行驱动,利用电场的变化和输入离子的质荷比差异对离子进行筛选。针对四极杆质谱仪小型化的研制需求,以信号调制模块、放大模块、反馈电路和直流模块为基本构型... 详细信息

四极杆结构是四极杆质谱仪的核心结构,由射频电源分别施加两组高压高频信号进行驱动,利用电场的变化和输入离子的质荷比差异对离子进行筛选。针对四极杆质谱仪小型化的研制需求,以信号调制模块、放大模块、反馈电路和直流模块为基本构型,设计了一种应用于轻小型四极杆质谱仪的射频驱动电源。经实际测试,该电源可以在谐振频率1.33 MHz、扫描频率10 Hz的输入条件下,输出峰-峰值电压最高可达3.33 kV的调幅射频高压信号并驱动四极杆结构,扫描切换时间不高于1 ms。射频电源输出信号稳定、波动小、交直比的波动为0.1%。该射频电源相较于常规的四极杆射频电源具有更高的扫描范围,体积小巧,功耗仅30 W,接口简单,有较高的实用价值。

关键词：四极杆质谱仪变压器射频电源谐振电路交直比

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超声聚焦微喷压电换能器射频电源的设计

压电与声光 2008年第1期30卷 45-47页

作者：王桂林张德远北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

介绍了一种应用于生物微阵列中，工作频率为10～20MHz的超声聚焦微喷压电换能器射频电源的设计。该射频电源采用基于直接数字频率合成（DDS）技术得到波谱纯净，频率连续可调，幅值可调，分辨率高且稳定的射频信号。采用具有可关断功能... 详细信息

介绍了一种应用于生物微阵列中，工作频率为10～20MHz的超声聚焦微喷压电换能器射频电源的设计。该射频电源采用基于直接数字频率合成（DDS）技术得到波谱纯净，频率连续可调，幅值可调，分辨率高且稳定的射频信号。采用具有可关断功能的视频运算放大器实现了一种简单实用、低成本的脉冲调制电路。功率输出级采用变压器推挽式功率放大电路，实现了宽带脉冲调制信号的功率有效放大。

关键词：超声聚焦微喷射频电源直接数字频率合成(DDS) 脉冲调制

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射频电源中的阻抗匹配研究

应用激光 2005年第2期25卷 101-102,136页

作者：曹锋光张德玲王新兵何云贵华中科技大学激光加工国家工程研究中心武汉430074

阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。阻抗匹配是功率放大器的核心技术。本文以射频激励CO2 激光器电源为例,根据传输线中高频电磁波的传播理论及一般的阻抗匹配计算方法,推导出1/... 详细信息

阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。阻抗匹配是功率放大器的核心技术。本文以射频激励CO2 激光器电源为例,根据传输线中高频电磁波的传播理论及一般的阻抗匹配计算方法,推导出1/4传输线阻抗匹配的研究设计方法及计算有关参数的普遍公式。这一结果同样适用于其它射频电源的阻抗匹配研究。

关键词：射频电源配研阻抗匹配无线电技术功率放大器激光器电源高频电磁波工作状态功率传输输出电路输入电路核心技术射频激励计算方法传播理论设计方法 CO2 传输线线中

直接数字频率合成技术在四极质谱仪射频电源中的应用

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冶金分析 2014年第2期34卷 20-24页

作者：李凯李明唐兴斌梁斌钢研纳克检测技术有限公司

四极质谱仪射频电源的驱动电路大多采用模拟电路搭建而成,频率相对固定。然而,由于射频电源在驱动不同负载时所需的频率各不相同,因此,若要驱动不同负载,必须改变模拟器件的硬件参数,过程比较繁琐。针对此不足,研发了一种新型的射频电... 详细信息

四极质谱仪射频电源的驱动电路大多采用模拟电路搭建而成,频率相对固定。然而,由于射频电源在驱动不同负载时所需的频率各不相同,因此,若要驱动不同负载,必须改变模拟器件的硬件参数,过程比较繁琐。针对此不足,研发了一种新型的射频电源的频率发生电路。该电路结合了直接数字频率合成（DDS）技术和高级精简指令集（ARM）型微控制器,通过上位机配置,可输出频率和相位可调的正弦波信号,频率可调范围为0;5 MHz,分辨率是0.023 28Hz。实验表明,该频率发生电路结构简洁,性能稳定、可靠,已成功用于四极质谱仪射频电源中。

关键词：直接数字频率合成技术高级精简指令集型微控制器射频电源四极质谱仪

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飞行时间质谱仪传输区射频电源的研制

分析测试学报 2012年第8期31卷 922-927页

作者：谢春光郭长娟王姜江宗耀高伟黄正旭傅忠周振上海大学环境与化学工程学院环境污染与健康研究所上海200072 华南师范大学化学与环境学院广东广州510006 广州禾信分析仪器有限公司广东广州510663 东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室江西南昌330013

设计了一种新型射频电源,主要由信号发生及放大模块、幅值调节模块、功率驱动模块构成,其结构紧凑、体积小、性能稳定、成本低。此射频电源分为低频和高频两部分,分别用以驱动自制飞行时间质谱仪传输区的两段四极杆,可调频率范围分别为... 详细信息

设计了一种新型射频电源,主要由信号发生及放大模块、幅值调节模块、功率驱动模块构成,其结构紧凑、体积小、性能稳定、成本低。此射频电源分为低频和高频两部分,分别用以驱动自制飞行时间质谱仪传输区的两段四极杆,可调频率范围分别为150～900 kHz及1～2 MHz,峰峰值Vp-p可调范围分别为0～100 V和0～1 400 V。配合自制飞行时间质谱仪对实际样品进行测试,可稳定测得m/z 50～1 200范围内的离子,5.0×10-9～5.0×10-5mol/L浓度的样品离子线性良好。

关键词：射频电源射频四极杆飞行时间质谱仪

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射频电源与阻抗自动匹配技术研究

射频电源与阻抗自动匹配技术研究

作者：王亮黑龙江大学

学位级别：硕士

射频电源是一类特殊的高频电源,在电子工业、无线通信、现代医疗、石油化工和环境设备等领域都有广泛的应用。射频电源的优劣对关联设备和系统的性能有极为重要的影响。目前基于电子管技术的射频电源仍然占市场的主导地位,此类电源的使... 详细信息

射频电源是一类特殊的高频电源,在电子工业、无线通信、现代医疗、石油化工和环境设备等领域都有广泛的应用。射频电源的优劣对关联设备和系统的性能有极为重要的影响。目前基于电子管技术的射频电源仍然占市场的主导地位,此类电源的使用周期短、精度低和自动化程度差等问题严重影响射频设备的应用,基于大功率半导体器件和微处理器的自动匹配控制技术是研究的热点。本文在详细研究射频电源技术原理和发展现状的基础上,针对目前射频电源设计和应用中的关键问题,提出了采用大功率半导体器件结合ARM微处理器实现自动化射频电源系统的设计方案。该电源系统由射频功率源和阻抗自动匹配器两部分组成,本文以DEI公司的大功率MOSFET芯片DE275作为核心器件,设计了工作在E类开关状态下的射频电源,该电源在13.56MHz的工作频率下能够输出连续稳定的射频波,设计输出功率可达1KW。论文中对设计的电路参数使用ORCAD仿真软件进行仿真,分析不同的参数对射频电源性能的影响,在此基础上设计驱动级和放大器,并进一步优化电路。以ARM为核心处理器设计了阻抗自动匹配系统,实现了电容位置检测、步进电机驱动、电容容量自动调节;设计了反射系数信息采集器,实现对电压反射系数的实时采集;设计了人机操作界面,实现了键盘控制和LCD显示功能;提出一种阻抗快速自动匹配算法,经实验证明该算法能够达到较好的匹配效果,为新型固态射频电源的应用打下坚实的基础。

关键词：射频电源功率放大器阻抗自动匹配

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射频电源三次谐波谐振控制技术的研究

射频电源三次谐波谐振控制技术的研究

作者：左海彪南华大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术和半导体技术的发展,射频电源的应用领域得到了推广。为克服大功率电子管射频电源体积大、效率低等缺点以及射频功率管射频电源价格昂贵的缺点,本文选用普通MOSFET器件作为固态射频电源的功率器件,采用全桥逆变器与三... 详细信息

随着电力电子技术和半导体技术的发展,射频电源的应用领域得到了推广。为克服大功率电子管射频电源体积大、效率低等缺点以及射频功率管射频电源价格昂贵的缺点,本文选用普通MOSFET器件作为固态射频电源的功率器件,采用全桥逆变器与三次谐波谐振电路的拓扑结构,设计出了2 MHz/2 kW的固态射频电源,满足大功率输出和小型化的要求。本文提出了三次谐波谐振电路的控制方式,改善普通MOSFET器件的开关速度和开关损耗,使其适用于更高的工作频率。其主要内容如下:首先,阐述固态射频电源拓扑结构,对全桥式串联谐振固态射频电源的工作原理进行简要介绍,分析其工作状态和串联谐振元件参数的设计以及开关管死区设置。根据固态射频电源的拓扑结构,提出了全桥式三次谐波谐振控制策略,以改善开关管的工作状态,并对三次谐波谐振电路控制原理进行分析。其次,介绍全桥式三次谐波谐振固态射频电源的整机方案和工作原理,对该固态射频电源主电路的工作原理进行分析及主电路各元件参数的设计。具体阐述了辅助及驱动电源、隔离驱动电路和锁相环控制电路等的设计。再次,利用ORCAD PSPICE仿真平台建立全桥式固态射频电源主电路系统,设置电路参数,分别对未接入三次谐波谐振电路的射频电源和接入三次谐波谐振电路的射频电源进行对比仿真分析。再对全桥式三次谐波谐振固态射频电源进行试验验证,对其锁相环控制电路和系统试验结果进行分析。仿真实验表明:桥式三次谐波谐振固态射频电源确实改善了普通MOSFET的开关性能(其漏源电压Vds上升或下降时间由44 ns减少至24 ns),有利于普通MOSFET器件工作于更高的频率,同时降低了开关管的开关损耗;但是其输出功率因数由0.96降低至0.9。最后,对比分析普通MOSFET和RF MOSFET的特性,并对射频电源设计中的电磁干扰和处理措施,以及该射频电源的PCB布局布线进行总结。本文通过对2 MHz/2 kW固态射频电源的研究,完成了全桥式三次谐波谐振固态射频电源的理论分析、系统仿真和硬件电路设计,希望对高功率固态射频电源的研制做出有意义的探索。

关键词：射频电源三次谐波谐振锁相环系统仿真

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射频电源放大器研究

射频电源放大器研究

作者：孙必武哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

射频放大器应用于很多领域,射频电源就是其中之一。本文主要研究射频电源中的射频放大器。该放大器是核心模块,其性能直接决定了整个系统的性能。设计要求不同于其它领域的放大器,实现大功率、高效率、高线性度、低谐波和低杂波一直是... 详细信息

射频放大器应用于很多领域,射频电源就是其中之一。本文主要研究射频电源中的射频放大器。该放大器是核心模块,其性能直接决定了整个系统的性能。设计要求不同于其它领域的放大器,实现大功率、高效率、高线性度、低谐波和低杂波一直是设计难点。本文紧密围绕射频电源中射频放大器的实际应用,针对效率增强、杂波和谐波抑制及滤波器优化技术展开研究。提出了一种新的放大器设计方案。该方案将滤波器从第二级放大器之后移到第一级和第二级之前。改变传统的先放大后滤除谐波与杂波的模式,改为先滤波后放大射频信号,显著提高了放大器系统的效率。设计了一种谐振滤波器。该滤波器利用LC串联电路和LC并联电路的阻抗特性,实现频率选择和带通滤波作用。前者对谐振频率信号阻抗小,对偏离谐振频率的信号阻抗大;后者的阻抗特性相反。通过二者的串联与并联组合,射频信号无损通过,杂波信号被吸收。设计了一种三传输线变压器。该变压器连接在功放器输入端和输出端,起抑制谐波与杂波、及变换阻抗的作用。重新设计了推挽式放大器作为功放器,修改了偏置和直流调理电路,在功放管的栅极和漏极接入紧密耦合的互感变压器。互感变压器有助于实现射频信号高增益无损放大。利用Smith圆图工具设计了匹配电路。通过ADS软件对13.56MHz放大器做了仿真分析。设计和制作了27.12MHz放大器电路,测试性能参数,整体性能满足指标要求。

关键词：射频放大器射频电源射频滤波器匹配网络传输线变压器

用于无损离子操纵结构的双极性射频电源的研制

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质谱学报 2024年

作者：刘青许润泽张允晶李灵锋李鹏苏州大学电子信息学院

无损离子操纵结构（structures for lossless ion manipulations，SLIM）是一种在特殊背景气体下，利用静电场、射频电场、离子驱动电场共同作用实现对气相离子无损传输的新结构，在物质传输和分离方面有着广阔的应用前景。为了充分发挥... 详细信息

无损离子操纵结构（structures for lossless ion manipulations，SLIM）是一种在特殊背景气体下，利用静电场、射频电场、离子驱动电场共同作用实现对气相离子无损传输的新结构，在物质传输和分离方面有着广阔的应用前景。为了充分发挥SLIM在体积和成本上的优势，研发了一款体积小、结构紧凑、成本经济的高频高压双极性射频（radio frequency，RF）电源。该电源使用隔离模块实现控制电路与功率电路的电气隔离，并采用以GaN金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）为核心的半桥电路作为输出级。针对SLIM的容性负载特性，利用电阻-电感-电容（RLC）电路的滤波特性，实现双极性正弦脉冲电压的输出。经测试，该电源可输出频率1 MHz、峰-峰值420 V（±210V）的双极性正弦射频高压信号。在实验室自建的基于行波的无损离子操纵结构（TW-SLIM）迁移谱实验平台上，以甲基膦酸二甲酯（DMMP）为样本，深入探究了射频电源幅值及频率对小分子离子传输效率的影响。结果表明，射频电源幅值及频率均会对TW-SLIM结构的离子传输效率产生影响，并存在1个最优值范围，与COMSOL的仿真结果相吻合。该射频电源能够有效支持TW-SLIM平台的稳定运行，对推动基于SLIM的小分子迁移谱技术的小型化和便携化研发具有重要的实用价值。

关键词：无损离子操纵结构(SLIM) 射频电源半桥电路隔离电路