一种超宽带连续变频微波消融系统及其控制方法

本申请涉及微波和天线，尤其是一种超宽带连续变频微波消融系统及其控制方法。

背景技术：

1、传统的微波消融技术依托于两个关键设备，其一是微波消融仪，其二是微波消融天线。现有技术的微波消融仪均为高功率微波单频点或双频点消融仪器，均无法实现宽带以及连续调节频率的功能。而现有的微波消融天线也局限于单个频点或多个单频点结合的设计，无法实现宽带工作。在此之前，对于微波消融天线的研究，主要集中在同轴线上进行单极子，偶极子，缝隙口径天线的设计，功能上集中在进行扼流设计以及消融范围圆度控制的设计，通常上是通过加载套筒，扼流环，巴伦等方式实现。可见，此前微波消融天线的设计形式单一，功能欠缺，难以应对微波消融过程实时变化带来的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种超宽带连续变频微波消融系统及其控制方法，以实现微波消融系统的宽带工作和连续调节频率。

2、本申请的一方面提供了一种超宽带连续变频微波消融系统，包括：微波源、定向耦合器、微波消融天线、功率计系统以及计算机；

3、其中，所述定向耦合器分别与所述微波源、所述微波消融天线以及所述功率计系统连接；所述计算机分别与所述微波源和所述功率计系统连接；

4、所述微波源，用于产生微波能量；

5、所述定向耦合器，用于向所述微波消融天线传输所述微波能量；

6、所述微波消融天线，用于利用所述微波能量进行电磁辐射；

7、所述功率计系统，用于测量所述微波能量的大小；将测量结果发送到所述计算机；

8、所述计算机，用于根据所述测量结果确定所述微波消融天线的阻抗匹配度；当所述阻抗匹配度低于预设的阈值时，向所述微波源依次发送不同频段的控制信号，以提高所述阻抗匹配度；当所述阻抗匹配度达到预设的目标值时，将所述控制信号的频段维持在当前频段并持续向所述微波源发送所述当前频段的控制信号。

9、可选地，所述微波源包括信号发生器和功率放大器；所述信号发生器与所述功率放大器相连；

10、其中，所述计算机与所述信号发生器相连，所述功率放大器与所述定向耦合器相连；

11、所述信号发生器，用于产生微波信号；

12、所述功率放大器，用于将所述微波信号放大，得到所述微波能量。

13、可选地，所述微波消融系统还包括模数转换装置；

14、其中，所述模数转换装置的一端连接所述功率计系统，另一端连接所述计算机；

15、所述模数转换装置，用于将模拟信号的所述测量结果转换为数字信号，再将所述数字信号发送到所述计算机。

16、可选地，所述定向耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口；

17、所述功率计系统包括第一功率计和第二功率计；

18、其中，所述功率放大器通过所述第一端口与所述定向耦合器连接；所述微波消融天线通过所述第二端口与所述定向耦合器连接；

19、所述第一功率计通过所述第三端口与所述定向耦合器连接，所述第二功率计通过所述第四端口与所述定向耦合器连接；

20、所述第一功率计，用于测量所述微波消融天线上进出的所述微波能量的大小；

21、所述第二功率计，用于测量所述功率放大器进出的所述微波能量的大小。

22、可选地，所述微波消融天线整体结构呈针状；

23、所述微波消融天线从上到下依次包括顶层金属层、上层介质层、固化层、内金属层、底部介质层以及底部金属层；

24、所述微波消融天线的尾部为馈电端，所述馈电端与所述定向耦合器连接；所述微波消融天线的头部为针尖状；

25、所述顶层金属层、上层介质层、固化层、内金属层、底部介质层以及底部金属层的尾部宽于针状的所述微波消融天线的直径。

26、可选地，所述微波消融天线的针体外壁设置有多圈环形槽；

27、多圈所述环形槽设置于所述微波消融天线头部的下方；

28、在所述环形槽位置的所述内金属层的金属宽度宽于其他位置的所述内金属层的金属宽度。

29、本申请的另一方面还提供了一种超宽带连续变频微波消融系统的控制方法，包括：

30、应用于如前述的一种超宽带连续变频微波消融系统中的计算机，所述方法包括：

31、获取对微波能量大小的测量结果；

32、根据所述测量结果确定微波消融天线的阻抗匹配度；

33、当所述阻抗匹配度低于预设的阈值时，向微波源依次发送不同频段的控制信号，以提高所述阻抗匹配度；

34、当所述阻抗匹配度达到预设的目标值时，将所述控制信号的频段维持在当前频段并持续向所述微波源发送所述当前频段的控制信号。

35、可选地，所述根据所述测量结果确定微波消融天线的阻抗匹配度，包括：

36、根据预设的映射关系确定数字信号的所述测量结果所对应的模拟信号；

37、根据所述模拟信号确定微波消融天线的阻抗匹配度。

38、本申请的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；

39、所述存储器用于存储程序；

40、所述处理器执行所述程序实现所述的方法。

41、本申请的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现所述的方法。

42、本申请还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述的方法。

43、本申请至少包括以下有益效果：

44、1)本申请的方法利用宽频带方法辅以微波消融系统中的闭环自动化系统实时自动变频，从而克服单频点工作条件下阻抗失配导致消融效率和效果变差和消融不可控的问题。

45、2)本申请的方法根据自动化实时变频调控控制微波消融系统过程功率传递效率效果，避免人为调控出现认为操作失误或判断错误。

46、3)本申请的微波消融系统并非如现有设计方案分开单一设计再联合使用，而是将微波源与微波消融天线联合设计，从而实现需求频段的定制。

技术特征：

1.一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，包括：微波源、定向耦合器、微波消融天线、功率计系统以及计算机；

2.根据权利要求1所述的一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，所述微波源包括信号发生器和功率放大器；所述信号发生器与所述功率放大器相连；

3.根据权利要求2所述的一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，所述微波消融系统还包括模数转换装置；

4.根据权利要求3所述的一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，所述定向耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口；

5.根据权利要求1所述的一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，所述微波消融天线整体结构呈针状；

6.根据权利要求5所述的一种超宽带连续变频微波消融系统，其特征在于，所述微波消融天线的针体外壁设置有多圈环形槽；

7.一种超宽带连续变频微波消融系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6任一项所述的一种超宽带连续变频微波消融系统中的计算机，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的一种超宽带连续变频微波消融系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述测量结果确定微波消融天线的阻抗匹配度，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求7或8所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种超宽带连续变频微波消融系统及其控制方法，系统包括：微波源用于产生微波能量；定向耦合器用于向微波消融天线传输微波能量；微波消融天线用于利用微波能量进行电磁辐射；功率计系统用于测量微波能量的大小；将测量结果发送到计算机；计算机用于根据测量结果确定微波消融天线的阻抗匹配度；当阻抗匹配度低于预设的阈值时，向微波源依次发送不同频段的控制信号，以提高阻抗匹配度；当阻抗匹配度达到预设的目标值时，将控制信号的频段维持在当前频段并持续向微波源发送当前频段的控制信号。本申请可以实现微波消融系统的宽带工作和连续调节频率，可广泛应用于微波和天线技术领域。

技术研发人员：薛泉,王宇琦,廖绍伟
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11