短波治疗仪功放电路设计

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。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 短波疗法的发展现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 短波治疗仪功放电路相关理论分析

2.1 功率放大器的分类

2.1.1 A类功率放大器

2.1.2 B类和AB类功率放大器

2.1.3 C类功率放大器

2.1.4 D类和E类功率放大器

2.1.5 F类功率放大器

2.2 E类功率放大器的原理分析

2.3 反射系数检测原理

2.3.1 电压反射系数

2.3.2 电压驻波比VSWR

2.3.3 耦合器的原理分析

2.4 阻抗匹配

2.4.1 阻抗匹配原理

2.4.2 Smith圆图介绍

2.5 阻抗匹配网络

2.5.1Г型匹配网络

2.5.2Τ型和П匹配网络

2.6 本章小结

第3章 短波治疗仪功放电路硬件设计

3.1 短波治疗仪功放电路总体设计

3.2 E类功率放大电路设计

3.2.1 E类功率放大电路参数计算

3.2.2 E类功率放大电路仿真

3.2.3 E类功率放大器的驱动电路设计

3.2.4 E类功率放大电路部分的实现

3.3 驻波比检测模块设计

3.3.1 驻波比检测电路设计

3.3.2 驻波比检测电路测试

3.4 自动阻抗匹配电路设计

3.4.1 人体阻抗范围

3.4.2 电容值的确定

3.4.3 中央处理器模块

3.5 其它电路模块设计

3.5.1 电源供电模块设计

3.5.2 电流检测模块设计

3.6 本章小结

第4章 阻抗自动匹配软件设计和系统整体实现

4.1 调谐算法研究

4.2 分部调谐算法和调谐程序流程

4.3 阻抗匹配系统整体实现

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢