射频电源的制作方法

本实用新型涉及质谱分析领域，特别涉及一种射频电源。

背景技术：

如附图4所示，电感耦合等离子体质谱仪主要包括雾化器、炬管、射频电源、四极分析器和一个快速通道电子倍增管，其中快速通道电子倍增管又称为离子探测器或收集器。其工作原理是：雾化器将溶液样品送入炬管在高温下进行汽化,射频电源使汽化的样品解离出离子化气体,通过铜或镍截取锥收集的离子,在低真空约133.322帕压力下形成分子束,再通过1～2毫米直径的截取板进入四极杆分析器，经四级杆分析器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系,可测出元素的含量或同位素比值。

目前，申请号为CN201010164178.1的中国专利公开了一种用于质谱仪的射频电源，它包括用于产生占空比可调射频信号的射频信号产生装置、放大射频信号功率的功率放大器和为驱动对象提供射频电压的谐振电路，射频电源体积小巧，成本低廉。但这种功率放大器的输出功率精度不够高，从而降低射频电源输出的射频电压的精度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种提高射频电源输出精度的射频电源。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种射频电源，包括用于产生射频信号的射频信号发生器、射频功率放大器和谐振电路，所述射频功率放大器包括：

第一功率放大电路，耦接于射频信号发生器以接收射频信号并响应于射频信号以线性放大射频信号的射频功率，第一功率放大电路输出第一功率放大信号；

第二功率放大电路，耦接于第一功率放大电路以接收第一功率放大信号并响应于第一功率放大信号以提高第一功率放大信号的输出功率。

通过上述技术方案，第一功率放大电路对射频信号发生器输出的较小的射频信号进行线性放大，使射频信号放大后的射频频率失真程度低，但由于线性放大的程度小，第二功率放大电路再对线性放大的射频信号进行放大，进一步提高射频信号的输出功率和效率，使射频信号更加稳定。

优选的，所述第一功率放大电路(4)包括：

偏置电路，耦接于射频信号发生器以接收射频信号并响应于射频信号以输出偏置信号；

甲类功率放大器，耦接于偏置电路以接收偏置信号并响应于偏置信号以输出第一功率放信号至第二功率放大电路。

通过上述技术方案，偏置电路用来调节甲类功率放大器的偏置电流，使甲类功率放大器有一个适合的工作点。

优选的，所述偏置电路包括第一电阻、第一滑动变阻器、第二滑动变阻器、第二电阻，所述第一电阻耦接于电源电压，所述第一电阻的另一端耦接于第一滑动变阻器，所述第一滑动变阻器的另一端接地，所述第二电阻耦接于甲类功率放大器，所述第二电阻的另一端耦接于第二滑动变阻器，所述第二滑动变阻器的另一端接地，所述第一电阻和第一滑动变阻器的连接点耦接于射频信号发生器。

通过上述技术方案，第一滑动变阻器和第二滑动变阻器串联连接在偏置电路中，可以改变甲类功率放大器的增益，对其实现可调控制，滑动变阻器的无级调节使阻值能被调节为阻值范围内任一数值，且相比较于一个滑动变阻器，两个滑动变阻器使调节电阻阻值的滑动量程增大一倍，提高了调节的精度，对阻值的细微调节更加容易。

优选的，所述第二功率放大电路包括：

丙类功率放大器，耦接于第一功率放大电路以接收第一功率放大信号并响应于第一功率放大信号以提高第一功率放大信号的输出功率；

反馈电路，用于调节丙类功率放大器的增益。

通过上述技术方案，用反馈电路使丙类功率放大器输出增益可以进行调节，当需要改变输出的射频频率时，只需改变丙类功率放大器的增益就可升高或降低输出的射频频率，操作简单，加大丙类功率放大器的适用范围。

优选的，所述反馈电路为滑动变阻器。

通过上述技术方案，滑动变阻器的调节方式为无级调节，可以在阻值范围内将电阻阻值调节到任意一个所需要的数值，调节的局限性小，适用范围广。

优选的，所述甲类功率放大器包括第一调谐电路，所述丙类功率放大器包括第二调谐电路,所述第二调谐电路内设有用于调节振荡电路频率的可变电容。

通过上述技术方案，第一调谐电路和第二调谐电路都进行振荡，调节第二调谐电路中可变电容的电容量，使第一调谐电路和第二调谐电路的振荡频率相同，进而发生谐振，使甲类和丙类功率放大器达到最佳的工作状态。

优选的，所述第二功率放大电路还包括：

滤波电路，用于过滤丙类功率放大电路输出波形的滤波电路。

通过上述技术方案，丙类功率放大器的输出波形中存在一些杂质波形，这些波形进而会降低第二功率放大电路输出频率的精度，滤波电路过滤掉这些杂质波形，提高了第二功率放大电路输出频率的精度。

优选的，所述滤波电路包括第七电容、第八电容和第四电感，所述第七电容耦接于甲类功率放大器，所述第七电容的另一端接地，所述第四电感耦接于第七电容和甲类功率放大器的连接点，所述第四电感的另一端耦接于第八电容，所述第八电容的另一端接地，所述第四电感和第八电容的连接点耦接于电源电压。

通过上述技术方案，组成滤波电路的元器件数量少且结构简单，降低了电路的复杂程度，提高电路的可靠性，节省成本。

附图说明

图1为实施例一的组成框图；

图2为实施例一的第一功率放大电路和射频信号发生器的电路原理图；

图3为实施例一的第二功率放大电路的电路原理图；

图4为实施例二的结构示意图。

附图标记：1、偏置电路；2、甲类功率放大器；3、第一调谐电路；4、第一功率放大电路；5、反馈电路；6、丙类功率放大器；7、第二调谐电路；8、滤波电路；9、第二功率放大电路；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；C6、可变电容；C7、第六电容；C8、第七电容；C9、第八电容；C10、第九电容；C11、第十电容；C12、第十一电容；R1、第一电阻；R2、第一滑动变阻器；R3、第二滑动变阻器；R4、第二电阻；R5、第三电阻；R6、第四电阻；R7、第三滑动变阻器；R8、第五电阻；R9、第六电阻；R10、第七电阻；Q1、第一三极管；Q2、第二三极管；L1、第一电感；L2、第二电感；L3、第三电感；L4、第四电感；A、端口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示的一种射频电源，本实施例公开的一种射频电源包括射频信号发生器、射频功率放大器和谐振电路。

如图2和图3所示，射频功率放大器第一功率放大电路4和第二功率放大电路9，第一功率放大电路4连接于射频信号放大器，第二功率放大电路9耦接于第一功率放大电路 4。

如图2所示，第一功率放大电路4包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第五电容C5、第一电阻R1、第一滑动变阻器R2、第二滑动变阻器R3、第二电阻R4、第一三极管Q1和第一电感L1，其中第一三极管Q1为NPN型三极管。

如图2所示，射频信号发生器接地GND，第一电容C1耦接于射频信号发生器的输出端，第一电容C1的另一端耦接于第一电阻R1，第一电阻R1的另一端耦接于电源电压Vcc，第一滑动变阻器R2耦接于第一电容C1和第一电阻R1连接点，第一滑动变阻器R2的另一端接地GND，第五电容C5接地GND，第五电容C5的另一端耦接于第二电阻R4，第二电阻R4的另一端耦接于第二滑动变阻器R3，第二滑动变阻器R3的另一端接地GND，第一三极管Q1的基极耦接于第一电阻R1和第一电容C1的连接点，第一三极管Q1的发射极耦接于第二电阻R4和第五电容C5的连接点，第一三极管Q1的集电极耦接于第一电感L1，第一电感L1的另一端耦接于电源电压Vcc，第二电容并联连接于第一电感L1的两端，第三电容C3耦接于第一三极管Q1的集电极，第三电容C3的另一端耦接于端口A。

如图3所示，第二功率放大电路9包括第四电容C4、可变电容C6、第六电容C7、第七电容C8、第八电容C9、第九电容C10、第十电容C11、第十一电容C12、第三电阻R5、第四电阻R6、第三滑动变阻器R7、第五电阻R8、第六电阻R9、第七电阻R10、第二三极管Q2、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4，其中，第二三极管Q2为NPN型三极管。

如图3所示，串联连接的第二电感L2和第三电阻R5，第二电感L2的另一端耦接于端口A，第三电阻R5的另一端接地GND，第四电容C4耦接于第二电感L2和第三电阻R5的连接点，第四电容C4的另一端接地，第二三极管Q2的基极耦接于第二电感L2和端口A的连接点，串联连接的第四电阻R6和第三滑动变阻器R7，第四电阻R6的另一端耦接于第二三极管Q2的发射极，第三滑动变阻器R7的另一端接地GND，第二三极管Q2的集电极耦接于第三电感L3，第三电感L3的另一端耦接于第四电感L4，第四电感L4的另一端耦接于电源电压Vcc，第六电容C7耦接于第二三极管Q2的集电极和第三电感L3的连接点，第六电容C7的另一端耦接于第三电感L3和第四电感L4的连接点，可变电容C6耦接于第二三极管Q2的集电极和第三电感L3的连接点，可变电容C6的另一端耦接于第三电感L3和第四电感L4的连接点。

如图3所示，串联连接的第七电容C8和第八电容C9，第七电容C8的另一端耦接于第三电感L3和第四电感L4的连接点，第八电容C9的另一端耦接于第四电感L4和电源电 压Vcc的连接点，第七电容C8和第八电容C9的连接点接地GND。

如图3所示，串联连接的第六电阻R9和第九电容C10，第九电容C10的另一端耦接于第二三极管Q2的集电极和第三电感L3的连接点，第六电阻R9的另一端接地GND；串联连接的第七电阻R10和第十电容C11，第十电容C11的另一端耦接于第二三极管Q2的集电极和第三电感L3的连接点，第七电阻R10的另一端接地GND；串联连接的第五电阻R8和第十一电容C12，第十一电容C12的另一端耦接于第二三极管Q2的集电极和第三电感L3的连接点，第五电阻R8的另一端接地GND。

实施例二：

如图4所示的一种电感耦合等离子体质谱仪，电感耦合等离子体质谱仪包括蠕动泵、雾化器、炬管、实施例一中的射频电源、样品锥、截取锥、截取板、离子透镜、四级杆分析器、离子检测器、第一真空室、第二真空室、第三真空室、机械泵、涡轮分子泵。

检测的样品从蠕动泵的进口端进入，蠕动泵匀速的将样品输送到雾化器，雾化器对样品进行雾化，使样品呈气体状态，射频电源产生等离子体输送到炬管中，炬管接收气体状态的样品和等离子体，雾化的样品以气溶胶的形式引入等离子体，在炬管高温加热的过程中汽化解离出离子化气体，样品锥和截取锥收集炬管输出的离子。

如图4所示，第一真空室，位于样品锥和截取锥之间，第二真空室，位于截取锥和离子透镜之间，截取板置于第二真空室内，第三真空室，四级杆分析器和离子检测器置于第三真空室内，机械泵抽取第一真空室内的空气形成低真空状态，涡轮分子泵抽取第二真空室和第三真空室内的空气形成低真空状态。样品锥和截取锥在低真空约133.322帕压力下形成分子束,再通过1～2毫米直径的截取板进入四极杆分析器，经过质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系,可测出样品中元素的含量或同位素的比值。本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。