用于控制射频源的输出频率的方法和设备技术

一种用于控制射频(RF)源的输出频率的方法和设备，所述方法包括通过所述射频源将射频电磁波(射频波)提供给波导，检测从所述波导反射的反射射频波，测量所述反射射频波的强度，以及基于所述反射射频波的所述强度确定所述射频源的调谐器的谐振位置。

Method and apparatus for controlling output frequency of radio frequency source

A method for controlling radio frequency (RF) method and the equipment output frequency source, the method includes the RF source RF electromagnetic wave (RF) for detection of radio waves reflected from the waveguide, the waveguide reflection, measuring the reflected radio wave intensity, and based on the position of the resonant tuner the radio frequency source to determine the intensity of the reflected radio waves.

【技术实现步骤摘要】
用于控制射频源的输出频率的方法和设备
本公开总地涉及频率控制，更具体地，涉及用于控制射频电磁波源的频率的方法和设备。
技术介绍
诸如X射线的电磁放射物已经被广泛用于医疗，例如用于治疗癌症。在放射治疗设备中，可以使用磁控管利用由阴极发射的电子产生射频(RF)电磁(EM)波。射频波可以提供给波导或“加速器波导”，以使诸如电子的带电粒子加速至高能量。经加速的粒子撞击靶，以产生医疗所需的放射物。图1示出了常规的放射治疗系统100，其包括射频源102、波导104以及靶106。射频源102产生射频波。波导104耦合到射频源102，以接收射频波并且使用射频波来加速从诸如电子枪(未示出)的带电粒子源发射的带电粒子。经加速的粒子在撞击靶106之前可以穿过弯曲的磁体(未示出)，以产生用于医疗的电磁放射物，例如X射线。由靶106所产生的电磁放射物作用在患者的身体，用于治疗例如肿瘤。射频源102例如可以是磁控管或速调管。靶106可以由在被粒子撞击时能够产生电磁放射物的材料制成。用于靶106的合适材料包括诸如钨的金属。放射治疗系统100进一步包括频率控制设备108，其通过驱动射频源102的调谐器102-2控制由射频源102产生的射频波的频率。射频源102通过射频源102中的空腔产生射频波，并且射频源102的输出频率取决于该空腔的尺寸。调谐器102-2可以旋转射频源102中的空腔和改变该空腔的尺寸。频率控制设备108控制调谐器102-2的位置，进而决定了射频源102的输出频率。为了获得最大的加速度，射频源102的输出频率应当与波导104的谐振频率匹配。然而，在放射治疗系统100的各个部分中，经过一段时间后可能发生频率(例如波导104的谐振频率或射频源102的输出频率)漂移，导致射频源102的输出频率和波导104的谐振频率之间不匹配并且降低加速度的值。因此，在一定时间段(诸如几个月)之后，可能需要重新调节射频源102的输出频率。图1示出了控制设备108的常规结构，其包括正向射频探头、反射射频探头、微波相位单元(MPU)、自动频率控制(AFC)印刷电路板(PCB)、驱动器以及调谐驱动组件。控制设备108用作监控正向射频波和反射射频波之间的相位误差并且基于所述相位误差调节调谐器102-2的射频相位伺服。具体地，如图1中所示，正向射频探头检测由射频源102产生的正向射频波。反射射频探头检测由波导104反射的射频波。MPU接收正向射频波和反射射频波，并生成矢量和信号(“和(Sum)”)和矢量差信号(“差(Diff)”)。AFCPCB接收该矢量和信号和该矢量差信号，并生成复合相位误差信号。驱动器接收该复合相位误差信号并生成控制信号，以控制调谐驱动组件。调谐驱动组件通过机械连接(诸如机械连杆机构)联接至调谐器102-2，并控制调谐器102-2的移动(或旋转)，以调整射频源102的输出频率。调谐驱动组件例如可以是诸如伺服马达或步进马达的调谐马达。调谐马达可以以小角度的步进来旋转，诸如每步几秒或几度。调谐器102-2的驱动方向可以由复合相位误差信号的符号，即该复合相位误差信号是正还是负，来表示。如图1中所示，MPU包括移相器、两个衰减器、混合耦合器以及两个射频二极管。移相器接收正向射频波并且使正向射频波的相位移相。经移相的正向射频波输入到衰减器中的一个。另一个衰减器接收未移相的反射射频波。衰减器降低经移相的正向射频波和反射射频波的强度。混合耦合器接收并耦合衰减后的射频波，以生成这两个射频波的矢量和以及这两个射频波的矢量差。该矢量和与矢量差分别通过射频二极管输出，分别作为矢量和信号和矢量差信号。控制设备108需调节和维护。例如，应调节正向射频探头和反射射频探头，使得正向射频波和反射射频波彼此匹配。MPU中的移相器需要调节。进一步地，AFCPCB上的电位计(未示出)需要调节，以补偿MPU中的两个射频二极管之间的不一致。
技术实现思路
根据本公开，提供一种用于控制射频(RF)源的输出频率的方法。所述方法包括通过射频源将射频电磁波(射频波)提供给波导，检测从波导反射的射频波，测量反射射频波的强度，以及基于反射射频波的强度确定射频源的调谐器的谐振位置。根据本公开，还提供一种用于控制射频(RF)源的输出频率的设备，该射频源配置为将射频电磁波(射频波)提供给波导。所述设备包括配置为检测从波导反射的射频波的射频探头。所述设备进一步包括控制模块，所述控制模块配置为测量反射射频波的强度并且基于反射射频波的强度确定射频源的调谐器的谐振位置。与本公开一致的特征和优点的一部分将在以下说明书中阐明，另一部分将从说明书显而易见，或可以通过本公开的实践学习到。这种特征和优点将借助于所附权利要求书中指出的特定的元件和组合而实现和得到。将要理解的是，前述整体说明以及以下详细说明都仅是示例性和解释性的，并且不限定所要求保护的本专利技术。并入此说明书并且构成此说明书的一部分的附图图示了本专利技术的几个实施例，并且与说明书一起用来解释本专利技术的原理。附图说明图1是常规的放射治疗系统的方框图。图2是根据示例性实施例的放射治疗系统的方框图。图3是示出反射射频波的强度与调谐器的位置的示例性关系的曲线图。图4是示出射频源在启动时的示例性输出频率漂移的曲线图。图5是根据示例性实施例的用于控制射频源的输出频率的设备。图6是示出根据示例性实施例的用于控制射频源的输出频率的方法的流程图。图7是示出根据另一示例性实施例的用于控制射频源的输出频率的方法的流程图。图8是示出根据另一示例性实施例的用于控制射频源的输出频率的方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述符合本公开的实施例。在任何可能的情况下，各个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。符合本公开的实施例提供了用于控制射频(RF)电磁波源(“RF源”)的频率的方法和设备。图2是示例性放射治疗系统200的方框图。放射治疗系统200包括射频源202(包括调谐器202-2)、加速器波导204、靶206以及控制设备208。射频源202、波导204、靶206以及调谐器202-2类似于图1中示出的那些器件，这里不详细描述。控制设备208包括射频探头和控制电路。射频探头检测由波导204反射的射频波。控制电路接收并处理来自射频探头的反射射频波，并且控制射频源202的调谐器202-2调整由射频源202产生的射频波的频率。当由射频源202产生的射频波进入波导204并在波导204中行进时，一部分被反射。反射射频波的强度或量级取决于波导204的谐振频率以及射频源202的输出频率。图3是反射射频波的强度与射频源202的输出频率之间的关系的示例性曲线图，如图3中所图示地，当射频源202的输出频率与波导204的谐振频率匹配时，反射射频波具有最低强度。图3中的纵轴表示反射射频波的量级，横轴表示射频源202的调谐器202-2的位置，其直接关系到输出频率。反射射频波的量级以射频波的电压来反映，并且可以由诸如下文参考图5描述的ADC508-2的模数转换器(ADC)来检测，ADC将射频波的电压转换成数字读数。在图3中，ADC的读数在纵轴上示出。在下文中，ADC的读数还被称为“ADC值”。进一步地，调谐器202-2的位置可以由增量编码器测量。在图3中，增量编码器的读数(值)在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制射频源的输出频率的方法，包括：通过所述射频源将射频电磁波提供给波导；检测从所述波导反射的反射射频波；测量所述反射射频波的强度；以及基于所述反射射频波的所述强度确定所述射频源的调谐器的谐振位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制射频源的输出频率的方法，包括：通过所述射频源将射频电磁波提供给波导；检测从所述波导反射的反射射频波；测量所述反射射频波的强度；以及基于所述反射射频波的所述强度确定所述射频源的调谐器的谐振位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述谐振位置包括：测量在所述调谐器的第一位置处的所述反射射频波的第一强度；沿着第一方向将所述调谐器调节一个扫描步长至所述调谐器的第二位置；测量在所述第二位置处的所述反射射频波的第二强度；确定所述第一强度和所述第二强度之间的关系；如果所述第二强度等于或小于所述第一强度，则沿着所述第一方向将所述调谐器调节另一个扫描步长；以及如果所述第二强度大于所述第一强度，则沿着第二方向将所述调谐器调节另一个扫描步长，所述第二方向与所述第一方向相反。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述调谐器具有第一调节极限和第二调节极限，所述第一调节极限和所述第二调节极限彼此相反并且限定所述调谐器的调节范围；所述方法进一步包括：将所述调谐器设定至靠近或位于所述第一调节极限的位置处；以及将从所述第一调节极限至所述第二调节极限的方向确定为所述第一方向。4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述谐振位置包括：测量在所述调谐器的第一位置处的所述反射射频波的第一强度；沿着第一方向将所述调谐器调节一个扫描步长至所述调谐器的第二位置；测量在所述第二位置处的所述反射射频波的第二强度；确定所述第一强度和所述第二强度之间的关系；如果所述第二强度等于或小于所述第一强度，则确定所述第二位置是否位于所述调谐器的调节极限处，如果所述第二位置不是位于所述调节极限处，则将所述调谐器沿着所述第一方向调节另一个扫描步长；以及如果所述第二位置位于所述调节极限处，则将所述调谐器沿着第二方向调节另一个扫描步长，所述第二方向与所述第一方向相反；以及如果所述第二强度大于所述第一强度，则将所述调谐器沿着所述第二方向调节另一个扫描步长。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：接收结束指令；以及在接收到所述结束指令时，停止所述谐振位置的确定。6.一种用于控制射频源的输出频率的设备，所述射频源配置为将射频电磁波提供给波导，所述设备包括：射频探头，所述射频探头配置为检测从所述波导反射的反射射频波；控制模块，所述控制模块配置为：测量所述反射射频波的强度；以及基于所述反射射频波的所述强度确定所述射频源的调谐器的谐振位置。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述控制模块进一步配置为：测量在所述调谐器的第一位置处的所述反射射频波的第一强度；沿着第一方向将所述调谐器调节一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，周史良，
申请(专利权)人：医科达北京医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11