一种微波发生电路及微波发生装置的制作方法

1.本发明属于微波电路领域，具体地说，涉及一种微波发生电路及微波发生装置。


背景技术：

2.香烟燃烧时会产生烟雾，由于香烟燃烧时温度较高，最高温度可以超过800℃，在高温条件下产生的烟雾会包含大量有害物质，烟雾弥漫在空气中形成二手烟，二手烟会对吸烟者周围的人群造成伤害。并且香烟燃烧时会有明火，部分烟民吸食完香烟后并未将烟头彻底灭火，容易引起火灾，具有较高的安全隐患。
3.随着加热不燃烧电子烟的出现，让广大烟民有了更多的选择。加热不燃烧电子烟是以“加热不燃烧”为理念所设计的一种烟具，与传统香烟相比，加热不燃烧电子烟的工作温度要远远低于传统香烟燃烧时的温度，加热不燃烧电子烟仅仅对烟叶进行加热，让烟叶散发出烟草香味，满足使用者的需求。加热不燃烧电子烟的工作温度通常在250℃至350℃范围内，而烟叶在温度低于350℃时不会燃烧，避免了产生传统香烟燃烧时产生的有害物质，同时不会在空气中形成二手烟，减少了对周围人群的伤害。
4.现有的一种加热不燃烧电子烟内设有微波射频电路，通过微波射频电路来发射微波，用微波对烟草介质进行加热来产生烟雾。现有微波射频电路供电电压较高，使用电池供电需要使用升压电路，导致分立元件的体积较大，增大电子烟的体积，不方便用户使用。
5.有鉴于此特提出本发明。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种微波发生电路及微波发生装置，可以调节输出的微波功率和频率，减小了微波发生电路的供电电压。
7.为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
8.一种微波发生电路，包括电源电路、第一运算放大电路、第二运算放大电路、单片机u4、微波芯片u6和功率驱动电路，电源电路输入端与供电单元连接，电源电路第一输出端经第一运算放大电路连接至微波芯片u6的栅极电压管脚vg，电源电路第二输出端连接至单片机u4的输入端口vcc，单片机u4的输出端口dac经第二运算放大电路连接至微波芯片u6的调谐电压管脚vt，单片机u4的输出端口io1经功率驱动电路连接至微波芯片u6的使能电压管脚en和微波芯片u6的漏极电压管脚vd。
9.优选的，第一运算放大电路包括第一运算放大器u3，第一运算放大器u3的同相输入端经电阻r5连接至电源电路第一输出端，第一运算放大器u3的反向输入端与第一运算放大器u3输出端连接，第一运算放大器u3输出端连接至微波芯片u6的栅极电压管脚vg。
10.优选的，第一运算放大器u3的同相输入端经电阻r6接地，第一运算放大器u3的输出端经电容c5接地。
11.优选的，第二运算放大电路包括第二运算放大器u5，第二运算放大器u5的同相输入端经电阻r7连接至单片机u4的输出端口dac，第二运算放大器u5的反相输入端经电阻r1
接地，第二运算放大器u5的反向输入端经电阻r2连接至第二运算放大器u5的输出端，第二运算放大器u5的输出端连接至微波芯片u6的调谐电压管脚vt。
12.优选的，第二运算放大器u5的电源正极连接至供电单元，第二运算放大器u5的电源负极接地，第二运算放大器u5的输出端经电容c6接地，单片机u4的输出端口dac经电阻r8接地。
13.优选的，功率驱动电路包括第一场效应管q1和第二场效应管q2，第一场效应管q1的源极与供电单元连接，第一场效应管q1的栅极连接至第二场效应管q2的漏极，第一场效应管q1的漏极连接至微波芯片u6的漏极电压管脚vd，第二场效应管q2的栅极连接至单片机u4的输出端口io1，第二场效应管q2的源极接地。
14.优选的，第一场效应管q1的源极经电阻r3连接至第一场效应管q1的栅极，第二场效应管q2的源极经电阻r4连接至第二场效应管q2的栅极，第一场效应管q1的漏极经电容c7接地。
15.优选的，电源电路包括稳压芯片u1和负压芯片u2，稳压芯片u1的输入端与供电单元连接，稳压芯片u1的输入端经电容c1接地，稳压芯片u1的输出端连接至负压芯片u2的输入端和单片机u4的输入端vcc，稳压芯片u1的输出端经电容c2接地，负压芯片u2的输出端经电阻r5连接至第一运算放大器u3的同相输入端，负压芯片u2的输入端经电容c3接地，负压芯片u2的输出端经电容c4接地。
16.优选的，微波芯片u6包括依次连接的压控振荡器vco、低噪声放大器、第一功率放大器和第二功率放大器，第一功率放大器和第二功率放大器之间通过lange电桥合成。
17.本发明的另一目的在于提供一种微波发生装置，包括电池和微带线，具有如上权利要求1
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9任一所述的一种微波发生电路，电池作为所述微波发生电路的供电单元，微带线与微波发生电路中微波芯片u6的射频输出管脚pout连接。
18.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
19.本发明通过用电源电路对供电单元的电压进行稳压，让电源电路的输出电压符合单片机的工作电压，保证单片机的正常工作，并通过调整单片机的控制程序参数，进而控制单片机的输出电压，从而可以调整微波芯片的输出功率和输出频率，最终输出在指定频率范围内频率可调且功率可调的微波。
20.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
21.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
22.图1是本发明一种微波发生电路图。
23.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1所示，本发明实施例介绍了一种微波发生电路，包括电源电路、第一运算放大电路、第二运算放大电路、单片机u4、微波芯片u6和功率驱动电路，电源电路输入端与供电单元连接，电源电路第一输出端经第一运算放大电路连接至微波芯片u6的栅极电压管脚vg，电源电路第二输出端连接至单片机u4的输入端口vcc，单片机u4的输出端口dac经第二运算放大电路连接至微波芯片u6的调谐电压管脚vt，单片机u4的输出端口io1经功率驱动电路连接至微波芯片u6的使能电压管脚en和微波芯片u6的漏极电压管脚vd。
28.本发明实施例中供电单元用于给微波发生电路供电，电源电路第二输出端连接至单片机u4的输入端口vcc，电源电路对供电单元电压进行稳压后向单片机u4供电。
29.单片机u4具有内置控制程序，可以通过对控制程序的参数进行调整，例如调整占空比、扫频、时间等参数，来控制单片机u4的输出端口dac的输出电压。单片机u4的输出端口dac为da输出，通过控制程序可以控制单片机u4的输出端口dac输出连续的0
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3.3v电压，单片机u4的输出端口dac的输出电压经过第二运算放大电路将电压放大后向微波芯片u6供电，经过第二运算放大电路放大后的电压符合微波芯片u6的工作电压，由于单片机u4的输出端口dac的输出电压可调，从而可以控制微波芯片u6的输出频率。
30.单片机u4具有输出端口io1，单片机u4通过输出端口io1来控制功率驱动电路。当单片机u4的输出端口io1为低电平时，微波芯片u6的使能电压管脚en和微波芯片u6的漏极电压管脚vd接收低电平信号；当单片机u4的输出端口io1为高电平时，微波芯片u6的使能电压管脚en和微波芯片u6的漏极电压管脚vd接收高电平信号。根据微波芯片u6的使能电压管脚en接收到的信号可以控制微波芯片u6的输出，本发明通过单片机u4的输出端口io1输出pwm波来控制微波芯片u6的工作和停止，从而控制微波芯片u6的输出功率。
31.本发明实施例中微波芯片u6的工作电压为8v，微波芯片u6的工作频率为8w，通过控制向微波芯片u6的使能电压管脚en输入信号的占空比，可以调节微波芯片u6的输出功率，通过控制微波芯片u6的调谐电压管脚vt的电压，可以调节微波芯片u6的输出频率。使微波芯片u6的输出功率在8w内可调，微波芯片u6的输出频率在2.4
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2.5ghz范围内可调。
32.本发明实施例中，第一运算放大电路包括第一运算放大器u3，第一运算放大器u3的同相输入端经电阻r5连接至电源电路第一输出端，第一运算放大器u3的反向输入端与第一运算放大器u3输出端连接，第一运算放大器u3输出端连接至微波芯片u6的栅极电压管脚
vg。第一运算放大器u3的电源正极连接至电源电路第一输出端，第一运算放大器u3的电源负极接地，第一运算放大器u3的同相输入端经电阻r6接地，第一运算放大器u3的输出端经电容c6接地。供电单元电压经过电源电路稳压后，通过第一运算放大电路放大，提供给微波芯片u6。
33.本发明实施例中，第二运算放大电路包括第二运算放大器u5，第二运算放大器u5的同相输入端经电阻r7连接至单片机u4的输出端口dac，第二运算放大器u5的反相输入端经电阻r1接地，第二运算放大器u5的反向输入端经电阻r2连接至第二运算放大器u5的输出端，第二运算放大器u5的输出端连接至微波芯片u6的调谐电压管脚vt。第二运算放大器u5的电源正极连接至供电单元，第二运算放大器u5的电源负极接地，第二运算放大器u5的输出端经电容c6接地，单片机u4的输出端口dac经电阻r8接地。
34.通过调整单片机u4内置控制程序的参数，来控制单片机u4的输出端口dac的输出电压，单片机u4的输出端口dac的输出电压经第二运算放大电路后提供给微波芯片u6的调谐电压管脚vt，调节微波芯片u6的输出频率。
35.本发明实施例中，功率驱动电路包括第一场效应管q1和第二场效应管q2，第一场效应管q1的源极与供电单元连接，第一场效应管q1的栅极连接至第二场效应管q2的漏极，第一场效应管q1的漏极连接至微波芯片u6的漏极电压管脚vd，第二场效应管q2的栅极连接至单片机u4的输出端口io1，第二场效应管q2的源极接地。第一场效应管q1的源极经电阻r3连接至第一场效应管q1的栅极，第二场效应管q2的源极经电阻r4连接至第二场效应管q2的栅极，第一场效应管q1的漏极经电容c7接地。
36.本发明中在功率驱动电路中使用第一场效应管q1和第二场效应管q2，第二场效应管q2的栅极连接至单片机u4的输出端口io1，第二场效应管q2的源极接地，通过控制单片机u4的输出端口io1的电平来控制第二场效应管q2的栅极和源极之间的电压，进而控制第二场效应管q2的漏极输出。第二场效应管q2的漏极连接至第一场效应管q1的栅极，第一场效应管q1的源极与供电单元连接，第一场效应管q1的源极电压固定，通过控制第二场效应管q2的漏极输出来控制第一场效应管q1的栅极电压，进而控制第一场效应管q1的漏极输出，控制微波芯片u6的使能电压管脚en的电压，进而控制微波芯片u6的输出功率。
37.本发明实施例中，电源电路包括稳压芯片u1和负压芯片u2，稳压芯片u1的输入端与供电单元连接，稳压芯片u1的输入端经电容c1接地，稳压芯片u1的输出端连接至负压芯片u2的输入端和单片机u4的输入端vcc，稳压芯片u1的输出端经电容c2接地，负压芯片u2的输出端经电阻r5连接至第一运算放大器u3的同相输入端，负压芯片u2的输入端经电容c3接地，负压芯片u2的输出端经电容c4接地。
38.本发明中电源电路具有稳压芯片和负压芯片，让电源电路可以输出+3.3v电压，符合单片机的工作电压，电源电路还可以输出
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3.3v电压，经过第一运算放大电路放大后作为微波芯片u6的栅极电压。
39.本发明实施例中，微波芯片u6包括依次连接的压控振荡器vco、低噪声放大器、第一功率放大器和第二功率放大器，第一功率放大器和第二功率放大器之间通过lange电桥合成。
40.本发明中微波芯片u6具有压控振荡器vco，通过调节压控振荡器vco的输入控制电压可以调节输出频率。微波芯片u6具有管脚vt、管脚en、管脚vg、管脚vd、管脚gnd、管脚
pout，其中微波芯片u6的管脚vt表示vco调谐电压，通过控制微波芯片管脚vt的电压可以调节微波芯片u6的输出频率；管脚en表示vco使能电压，可以控制微波芯片u6的工作和停止，从而控制微波芯片u6的输出功率；管脚pout为微波芯片u6的输出管脚。
41.本发明实施例介绍了一种微波发生装置，包括电池和微带线，具有如上任一实施例所述的一种微波发生电路，电池作为微波发生电路的供电单元，微带线与微波发生电路中微波芯片u6的射频输出管脚pout连接。
42.本发明中微波芯片u6采用8v电压供电，摒弃了现有分立元件28v供电需要电路升压的缺点。在使用时可以通过两节电池串联作为供电单元进行供电，供电单元提供7.7v
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8.7v的电压，经过电源电路稳压后输出单片机u4工作的3.3v电压。在微波发生装置开始工作后，微波芯片u6的射频输出管脚pout发射微波，并通过微带线传输至目标介质，对目标介质进行加热。
43.在本发明实施例中，微波发生装置应用于电子烟，电子烟具有微波腔体，微波发生装置安装在电子烟的微波腔体内，在电子烟工作时，微波发生装置发射微波，通过微带线作用于微波腔体内的烟草介质，对烟草介质进行加热并产生烟雾。
44.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
45.除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
46.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
47.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，上述实施例中的实施方案也可以进一步组合或者替换，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。