一种微波发生电路及微波发生装置

技术领域

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

随时加热不燃烧电子烟的出现，让广大烟民有了更多的选择。与传统香烟相比，加热不燃烧电子烟的工作温度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。

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。虽然现有的微波射频电路也能调节微波射频电路最终输出的微波功率和微波频率，但是现有技术中对微波射频电路发出的微波进行放大处理时存在操作繁琐，微波功率损耗较大，电源功率的有效利用率较低的问题。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

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，以解决现有技术中对微波射频电路发出的微波进行放大处理时存在操作繁琐，存在微波功率损耗较大，电源功率的有效利用率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种微波发生电路，包括：电源、电源管理电路、运算放大电路、单片机、微波射频电路，所述电源管理电路输入端与所述电源连接，所述电源管理电路第一输出端通过所述运算放大电路与所述微波射频电路连接，所述电源管理电路第二输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端通过所述电源管理电路与所述微波射频电路连接，

所述微波射频电路包括微波芯片和正反馈电路；所述微波芯片串联在所述微波射频电路中，所述正反馈电路并联在所述微波芯片两端；所述正反馈电路中包括至少一个电容；

所述正反馈电路用于调节所述微波芯片产生的微波的第一输出频率，以使所述微波射频电路输出的微波的第二输出频率符合预设频率要求；

所述微波芯片内设置有功率放大器，所述功率放大器用于对微波芯片产生的微波的第一输出功率进行预设倍数的放大处理，以使所述微波射频电路输出的微波的第二输出功率符合预设功率要求。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述微波芯片的输入端与所述微波射频电路的栅极电压管脚Vg连接，所述微波芯片的输出端与所述微波射频电路的射频输出管脚Pout连接；

所述正反馈电路的一端设置在所述微波芯片的输入端和所述栅极电压管脚Vg之间，所述正反馈电路的另一端设置在所述微波芯片的输出端和所述射频输出管脚Pout之间。

可选的，所述微波发生电路还包括：

在所述栅极电压管脚Vg和所述微波芯片之间还设置有电阻R5。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述微波射频电路的调谐电压管脚Vt依次经过电感L

所述调谐电压管脚Vt与所述正反馈电路交汇于第一节点。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述运算放大电路包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端经电阻R1、电阻R2与所述电源管理电路第一输出端连接；

所述运算放大器的反向输入端与所述运算放大器的输出端连接；

所述运算放大器的输出端通过电阻R4与所述微波射频电路的栅极电压管脚Vg连接。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述运算放大器的同相输入端经电阻R2接地；

所述运算放大器的反向输出端经电容C2接地；

所述运算放大器的输出端经电容C6接地。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述单片机的输出端包括单片机第一输出端口、单片机第二输出端口；

所述单片机第一输出端口依次经过所述电源管理电路、二极管与所述微波射频电路的漏极电压管脚Vd连接；

所述单片机第二输出端口通过所述电源管理电路与所述微波射频电路的调谐电压管脚Vt连接。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述二极管的源极与所述电源连接；

所述二极管的源极经电阻R3与所述二极管的栅极连接；

所述二极管的漏极与所述漏极电压管脚Vd连接。

可选的，所述微波发生电路还包括：

所述二极管的漏极经电容C7接地。

本发明的另一目的在于提供一种微波发生装置，包括微带线，具有如上权利要求1-9任一所述的一种微波发生电路，所述微带线与所述微波发生电路中微波射频电路的射频输出管脚Pout连接。

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：

本发明通过电源管理电路对电源的电压进行管理，让电源管理电路为单片机提供电压，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，从而可调整微波芯片的输出功率和输出频率。

并且通过在微波芯片中设置功率放大器，通过功率放大器调节微波芯片输出的射频信号的输出功率，使得经过一次调整后的输出功率符合预设功率要求，减小了对电源功率的损耗，大大提高了电源功率的有效利用率。避免了先对微波芯片输出的微波信号分成多份分别进行放大，然后再将多份放大后的微波信号整合到一起输出，进而在避免了电源功率在传输时损耗严重，影响电源功率的利用率。

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

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：

图1是本发明提供的一种微波发生电路的第一种结构示意图；

图2是本发明提供的一种微波发生电路的第二种结构示意图；

图3是本发明提供的微波射频电路的结构示意图。

图中：BAT、电源；U1、电源管理电路；U2、运算放大电路；U3、单片机、U4、微波射频电路；U5、微波芯片、U6、正反馈电路；

Vd、漏极电压管脚；Vg、栅极电压管脚；Vt、调谐电压管脚；Pout、射频输出管脚；GND、接地管脚；C1-C19、电容；L1、电感；Q1：二级管、D1、二级管。

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

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。

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。

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。

如图1所示，为本发明提供的一种微波发生电路的第一种结构示意图，包括电源BAT、电源管理电路U1、运算放大电路U2、单片机U3、微波射频电路U4，所述电源管理电路U1输入端与所述电源BAT连接，所述电源管理电路U1第一输出端通过所述运算放大电路U2与所述微波射频电路U4连接，所述电源管理电路U1第二输出端与所述单片机U3的输入端VCC连接，所述单片机U3的输出端通过所述电源管理电路U1与所述微波射频电路U4连接，

所述微波射频电路U4包括微波芯片U5和正反馈电路U6；所述微波芯片U5串联在所述微波射频电路U4中，所述正反馈电路U6并联在所述微波芯片U5两端；所述正反馈电路U6中包括至少一个电容；

所述正反馈电路U6用于调节所述微波芯片产生的微波的第一输出频率，以使所述微波射频电路U4输出的微波的第二输出频率符合预设频率要求；

所述微波芯片U5内设置有功率放大器，所述功率放大器用于对微波芯片U5产生的微波的第一输出功率进行预设倍数的放大处理，以使所述微波射频电路U4输出的微波的第二输出功率符合预设功率要求。

具体的，电源管理电路U1用于对电源提供的电压进行管理，以实现为微波发生电路U4供电。

本发明的电路工作原理如下：电源管理电路U1生成+3.3v的电压通过电源管理电路第一输出端为单片机U3供电，单片机U3内部具有内置控制程序，通过对内置控制程序的占空比、扫频、时间等参数进行调整，来控制单片机U3的输出端口的输出电压，单片机U3的输出端口输出的电压经过电源管理器U1放大后，向微波射频电路U4的调谐电压管脚Vt供电。即，通过控制单片机U3输出端口的输出电压，来控制微波射频电路U4的调谐电压管脚Vt的电压，从而控制微波射频电路U4的输出频率。

电源管理电路U1还生成-3.3v的电压通过电源管理电路电源管理器U1第二输出端为运算放大电路U2供电，经过运算放大器U2放大后的电压向微波射频电路U4的栅极电压管脚Vg供电，通过调节向运算放大电路U2供电的电压，来控制微波射频电路U4的栅极电压管脚Vg的电压值，从而控制射频微波电路U4的输出功率。

本发明中微波芯片U5中设有功率放大器，用于对微波芯片U5产生的微波的第一功率进行预设倍数的放大处理，控制微波芯片U5最终的输出功率在0-10w内。例如，微波芯片U5产生的微波的第一功率为1w，则利用功率放大器对第一功率放大八倍，得到第二功率为8w的微波，不需要向现有技术中先将微波芯片产生的微波信号分成两份，分别利用第一功率放大器和第二功率放大器分别各自对接收的微波信号进行放大，然后再通过lange电桥将第一功率放大器和第二功率放大器放大的微波信号合成一份，得到最终的输出功率。本发明中进行一次放大，就能得到放大后的输出功率，减小了对电源功率的损耗，大大提高了电源功率的有效利用率。避免了先对微波芯片输出的微波信号分成多份分别进行放大，然后再将多份放大后的微波信号整合到一起输出，进而在避免了电源功率在传输时损耗严重，影响电源功率的利用率。

另外，正反馈电路U6中包括串联有至少一个电容，微波芯片U5产生一频率为0或者频率很小的微波，基于微波芯片U5两端并联有正反馈电路U6，正反馈电路U6与微波芯片U5形成自激振荡，从而调节微波芯片U5的输出频率，当微波芯片U5的输出功率控制在2.4-2.5GHz内后，则停止振荡，使得微波芯片U5最终的输出频率控制在2.4-2.5GHz。

本发明中的电源电压在0-9v范围内，基于微波芯片U5为封装的振荡器功放芯片，通过与正反馈电路形成自激振荡调节微波射频电路的输出频率，以及通过自身的功率放大器实现功率的放大，调节微波射频电路的输出功率，实现了微波射频电路输出管脚POUT输出微波的频率在2.4-2.5GHz范围内，输出功率在0-10W内可调。

进一步的，如图2所示，为本发明提供的一种微波发生电路的第二种结构示意图，图3为微波射频电路的结构示意图，本发明还包括：

运算放大电路U2包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端经电阻R1与所述电源管理电路U1第一输出端连接；

所述运算放大器的反向输入端与所述运算放大器的输出端连接；

所述运算放大器的输出端通过电阻R4与所述微波射频电路的栅极电压管脚Vg连接。

具体地，由图2、图3可知，微波射频电路U4具有漏极电压管脚Vd、栅极电压管脚Vg、调谐电压管脚Vt、接地管脚GND、射频输出管脚Pout，如图2所示，运算放大器的同相输入端经电阻R1、电阻R2与电源管理电路U1的第一输出端连接，运算放大器的反向输入端与运算放大器的输出端连接，运算放大器的输出端通过电阻R4与微波射频电路的栅极电压管脚Vg连接。

基于电源为电源管理电路U1供电，电源管理电路U1生成-3.3v的电压，然后经电阻R1和电阻R2分压后生成分压电压，分压电压经过运算放大器进行放大处理，得到放大电压，放大电压经运算放大器的输出端输出后，经过电阻R4再次分压后，将第二次的分压电压传输至微波射频电路U4的栅极电压管脚Vg。

进一步的，本发明还包括：

所述运算放大器的同相输入端经电阻R2接地；

所述运算放大器的反向输出端电经电容C2接地；

所述运算放大器的输出端经电容C6接地。

具体地，电源管理电路U1的第一输出端经电容C4接地，运算放大器的同相输入端经电阻R2接地，运算放大器的反相输入端经电容C2接地，运算放大器的输出端经电容C6接地，均起到滤波稳压的作用。

进一步的，本发明还包括：

所述单片机U3的输出端包括单片机第一输出端口IO、单片机第二输出端口DAC；

所述单片机第一输出端口依次经过所述电源管理电路、二极管与所述微波射频电路的漏极电压管脚Vd连接；

所述单片机第二输出端口通过所述电源管理电路与所述微波射频电路的调谐电压管脚Vt连接。

具体的，如图2所示，单片机U3包括输入端VCC，单片机第一输出端口IO、单片机第二输出端口DAC，单片机U3的输入端VCC与电源管理电路U1的第二输出端口连接，单片机第一输出端口IO经电源管理电路U1、二极管Q1与漏极电压管脚Vd连接，单片机第二输出端口DAC通过电源管理电路U1与调谐电压管脚Vt连接。

电源管理电路U1生成+3.3v的电压，并通过第二输出端为单片机U3供电，单片机U3内部具有内置控制程序，通过对内置控制程序的占空比进行调整，使得单片机第一输出端IO口输出占空比可调的方波，经过电源管理电路U1放大后输出放大方波，得到放大电压，当放大电压为高电平时，漏极电压管脚Vd接收到的为低电平信号；当放大电压为低电平时，漏极电压管脚Vd接收到的为高电平信号，因此实现了根据输出的放大电压控制二极管Q1的通断，从而控制漏极电压管脚Vd的通断。

而单片机第二输出端口DAC输出可调节的三角波，经过电源管理电路U1放大后输出放大方波，该输出电压控制调谐电压管脚Vt的电压，从而控制微波射频电路U4的输出频率。

可选的，本发明还包括：

所述二极管Q1的源极与所述电源BAT连接；

所述二极管Q1的源极经电阻R3与所述二极管Q1的栅极连接；

所述二极管Q1的漏极与所述漏极电压管脚Vd连接。

具体地，二极管Q1的源极与电源BAT连接，二极管的源极通过电阻R3二极管Q1的栅极连接，二极管Q1的漏极与漏极电压管脚Vd连接，以及二极管Q1的漏极经电容C7接地。

进一步的，为了更详细的了解微波射频电路的结构，本发明还包括：

所述微波芯片U5的输入端与所述微波射频电路U4的栅极电压管脚Vg连接，所述微波芯片U5的输出端与所述微波射频电路U4的射频输出管脚Pout连接；

所述正反馈电路U6的一端设置在所述微波芯片U5的输入端和所述栅极电压管脚Vg之间，所述正反馈电路U6的另一端设置在所述微波芯片U5的输出端和所述射频输出管脚Pout之间。

具体的，如图3可知，微波芯片U5的输入端与栅极电压管脚Vg连接，微波芯片U5的输出端与射频输出管脚Pout连接，正反馈电路U6的一端设置在微波芯片U5的输入端和栅极电压管脚Vg之间，正反馈电路U6的另一端设置在微波芯片U5的输出端和射频输出管脚Pout之间。

如3图还可以知道，正反馈电路U6中设有电容C14、电容C15和电容C16，当微波芯片U5产生一频率较小的微波信号时，微波信号经过微波芯片U5的输出端进入正反馈电路U6中，经过正反馈电路U6的作用后的微波信号在返回至微波芯片U5的输入端，基于自激振荡的方式调节微波芯片U5的输出频率，当输出频率在控制微波芯片U5的输出频率在2.4-2.5GHz范围内时，则从微波射频电路U4的射频输出管脚Pout端输出。

进一步的，本发明还包括：

在所述栅极电压管脚Vg和所述微波芯片U5之间还设置有电阻R5。

具体地，从栅极电压管脚Vg输入电压以后，先经过电阻R5将输入的电压进行分压，本发明中基于电阻R4和电阻R5共同分压，为微波芯片U5提供栅压。

进一步的，如3图可知，在栅极电压管脚Vg经电容C18、C19接地，起到稳压滤波的作用。

微波射频输出管脚Pout发射微波，并通过与微带线传输至目标介质，对目标介质进行加热，当微波射频电路的阻抗与微带线的阻抗相匹配时，能够提高加热效率，因此，为了调节微波射频电路的阻抗，微波射频输出管脚Pout经电容C10、C11、C12、C13接地，起到调节微波射频电路的阻抗的作用，使得调节后的微波射频电路的阻抗与微带线的阻抗相匹配。

进一步的，本发明还包括：

所述微波射频电路U4的调谐电压管脚Vt依次经过电感L

所述调谐电压管脚Vt与所述正反馈电路U6交汇于第一节点。

具体地，调谐电压管脚Vt依次经过电感L

进一步的，根据图3可知，漏极电压管脚Vd与射频输出管脚Pout连接，并与微波芯片U5所在的支路交汇于一点，同时漏极电压管脚Vd经电容C8和C9接地。

本发明还包括一种微波发生装置，包括微带线，具有如上述任一项所述的一种微波发生电路，微带线与微波射频电路U4的射频输出管脚Pout连接。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，微波发生装置产生微波，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。

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。