[发明专利]一种带有四象限反馈环的功率波形发生器及其控制方法

权利要求书

1.一种带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，包括开关电源模块(1)，功率放大模块(2)，四象限反馈环(3)，数字信号处理与控制电路(4)和上位机系统(5)；所述开关电源模块(1)均与功率放大模块(2)、四象限反馈环(3)和数字信号处理与控制电路(4)连接，并为它们供电；四象限反馈环(3)，数字信号处理与控制电路(4)还分别与上位机系统(5)连接；四象限反馈环(3)还分别与功率放大模块(2)和数字信号处理与控制电路(4)连接。

2.根据权利要求1所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述开关电源模块(1)包括顺次连接的正弦波产生电路(6)、频谱剔除与倍频电路(7)和推挽式开关电源与功率滤波器(8)；开关电源模块(1)通过推挽式开关电源与功率滤波器(8)连接到功率放大模块(2)、四象限反馈环(3)和数字信号处理与控制电路(4)。

3.根据权利要求2所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述功率放大模块(3)包括偏置调整电路(9)、四象限模拟反馈环(10)和采样调理电路(12)，四象限模拟反馈环(10)分别与偏置调整电路(9)和采样调理电路(12)连接；所述置调整电路(9)还与上位机系统(5)连接，四象限模拟反馈环(10)还与数字信号处理与控制电路(4)连接，采样调理电路(12)还与功率放大模块(2)连接。

4.根据权利要求3所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述功率放大模块(2)包括顺次连接的位数拓展电路(11)、运算放大器自举网络(17)和推挽式输出网络(18)；位数拓展电路(11)还与四象限模拟反馈环(10)连接，运算放大器自举网络(17)还与采样调理电路(12)连接，推挽式输出网络(18)输出功率信号。

5.根据权利要求4所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述数字信号处理与控制电路(4)包括顺次连接的模数转换器(14)、数模转换器(13)、辅助FPGA(15)和FPGA+ARM主控板(16)；数模转换器(13)还与四象限模拟反馈环(10)连接，模数转换器(14)还与采样调理电路(12)连接，FPGA+ARM主控板(16)还与上位机系统(5)连接。

6.根据权利要求5所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述正弦波产生电路(6)产生正弦波驱动信号，经过频谱剔除与倍频电路(7)产生的驱动信号的倍频波形的叠加信号，驱动推挽式开关电源与功率滤波器(8)给功率放大模块(2)、四象限反馈环(3)和数字信号处理与控制电路(4)提供电源。

7.根据权利要求6所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述上位机系统(5)由使用者控制分别输出第一控制信号以及第二控制信号，其中第一控制信号，输入到FPGA+ARM主控板(16)，并解析指令为次级指令发送给辅助FPGA(15)，进一步再控制数模转换器(13)，产生数模转后的信号，输出给四象限模拟反馈环(10)，产生波形信号；而第二控制信号，则直接控制偏置调整电路(9)，输出偏置信号到四象限模拟反馈环(10)。

8.根据权利要求7所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述四象限模拟反馈环(10)将接收到的信号叠加处理后输出电压电流信号给位数拓展电路(11)，并进一步推动运算放大器自举网络(17)产生电压驱动波形，进而通过推挽式输出网络(18)产生功率波形。

9.根据权利要求8所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器，其特征在于，所述运算放大器自举网络(17)输出采样信号到采样调理电路(12)，采样调理电路(12)一方面将信号回送至四象限模拟反馈环(10)完成环路反馈，另一方面流入模数转换器(14)发生模数转换，将数据输入到FPGA+ARM主控板(16)，然后发送到上位机系统(5)。

10.一种权利要求9所述的带有四象限反馈环的功率波形发生器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：正弦波产生电路(6)产生正弦波驱动信号，经过频谱剔除与倍频电路(7)产生的驱动信号的倍频波形的叠加信号，驱动推挽式开关电源与功率滤波器(8)给功率放大模块(2)、四象限反馈环(3)和数字信号处理与控制电路(4)提供电源；

S2：上位机系统(5)由使用者控制分别输出第一控制信号以及第二控制信号，其中第一控制信号，输入到FPGA+ARM主控板(16)，并解析指令为次级指令发送给辅助FPGA(15)，进一步再控制数模转换器(13)，产生数模转后的信号，输出给四象限模拟反馈环(10)，产生波形信号；而第二控制信号，则直接控制偏置调整电路(9)，输出偏置信号到四象限模拟反馈环(10)；

S3：四象限模拟反馈环(10)将接收到的信号叠加处理后输出电压电流信号给位数拓展电路(11)，并进一步推动运算放大器自举网络(17)产生电压驱动波形，进而通过推挽式输出网络(18)产生功率波形；

S4：运算放大器自举网络(17)输出采样信号到采样调理电路(12)，采样调理电路(12)一方面将信号回送至四象限模拟反馈环(10)完成环路反馈，另一方面流入模数转换器(14)发生模数转换，将数据输入到FPGA+ARM主控板(16)，然后发送到上位机系统(5)。