一種數字化的射頻電源阻抗匹配器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于高能等離子束制造工藝關鍵設備之一的射頻電源研宄領域，特別涉及一種數字化的射頻電源阻抗匹配器，該阻抗匹配器設于射頻電源和負載之間。
【背景技術】
[0002]目前，射頻電源阻抗自動匹配器被廣泛應用于工業醫療等領域，很多生產工藝控制設備供應商都生產自動阻抗匹配器，但大部分采用的技術為模擬電路的控制方式。
[0003]另外，對于太陽能光伏發電、半導體芯片制造等新興產業來說，高能等離子束鍍膜、射頻濺射是其中的關鍵生產工藝，而射頻電源自動阻抗匹配器又是這些關鍵工藝的關鍵設備之一。
[0004]目前阻抗匹配器普遍采用模擬技術產品存在的主要問題有:(I)可實現自動匹配的工作點范圍小、匹配時間長；(2)在匹配點處有時會出現來回震蕩現象；(3)不具備全局智能，會陷入局部極小點。應用實踐表明:這些問題往往會造成高能等離子束加工工藝的失敗，同時也制約應用研宄水平的提高。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種數字化的射頻電源阻抗匹配器，其插入在大功率射頻電源與負載之間以實現兩者阻抗自動匹配，具有可自動匹配范圍大、匹配速度快、具有全局智能等優點。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術方案實現:一種數字化的射頻電源阻抗匹配器，包括反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路、第一電機、第二電機和Γ型無源匹配網絡，所述反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路依次相連，所述第一電機和第二電機在電機驅動電路驅動下發生旋轉；所述Γ型無源匹配網絡包括射頻輸入端口、第一電容、第二電容、第一電感線圈和射頻輸出端口，所述射頻輸入端口與反射系數檢測器連接，所述射頻輸出端口與負載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機的電機軸和第二電機的電機軸連接。
[0007]優選的，所述第一電容處設置了用于檢測當前第一電容角位置的第一位置檢測器，所述第二電容處設置了用于檢測當前第二電容角位置的第二位置檢測器，第一位置檢測器和第二位置檢測器分別與數字信號處理器相連。
[0008]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0009]1、本實用新型通過采用反射系數檢測器、放大器和數字信號處理器來進行射頻電源阻抗匹配，實現了數字化的控制方式，克服了現有技術中采用模擬電路進行控制的種種弊端。
[0010]2、本實用新型中，通過控制電機的轉動，進而可以控制第一電容和第二電容的電容值，由于電機是由數字化控制，因此電機轉動的精度高，得到的電容值更加準確。
[0011]3、本實用新型中，在第一電容和第二電容處還分別設置了第一位置檢測器和第二位置檢測器，從而可以實時地采集當前電容信息，進而便于后面根據該信息建立一反饋機制，使控制更加精確。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的應用實例圖。
[0013]圖2是本實用新型整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0015]實施例1
[0016]參見圖1，本實施例所述的數字化的射頻電源阻抗匹配器可應用于高能等離子束制造設備中，在該設備中，本實施例所述的射頻電源阻抗匹配器2設置在射頻電源I和等離子發生器3之間，負載阻抗4設置在等離子發生器3內，阻抗匹配器2用于實現射頻電源到等離子腔體的最大功率傳輸。
[0017]本實施例所述的射頻電源阻抗匹配器的結構參見圖2，包括反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路、第一電機、第二電機和Γ型無源匹配網絡。其中反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路依次相連，反射系數檢測器與射頻電源的輸出端連接，用于檢測射頻電源的入射功率Pf、反射功率匕、反射系數相位Pha、幅度Mag等，上述采集的信號和現有技術中采集的信號相同，均為模擬信號。然后將信號通過放大器放大后發送到數字信號處理器。本實施例數字信號處理器可采用內置A/D轉換卡的DSP控制器，從而將模擬信號轉化為數字信號進行控制。DSP控制器根據采集的數字信號得到控制信號，然后將控制信號經電機驅動電路后發送到第一電機(Tune直流電機)、第二電機(Load直流電機)，驅動電機進行轉動。
[0018]所述Γ型無源匹配網絡包括射頻輸入端口、第一電容、第二電容、第一電感線圈和射頻輸出端口。所述射頻輸入端口與反射系數檢測器連接，所述射頻輸出端口與負載連接。所述第一電容與第一電機的電機軸連接，第二電容與第二電機的電機軸連接。第一電機、第二電機在控制信號驅動下轉動時，會帶動第一電容、第二電容的電容值產生相應的變化，實現阻抗變化，實現通過數字化的方式對阻抗進行調整。
[0019]同時，本實施例中，第一電容處設置了用于檢測當前第一電容角位置的第一位置檢測器(即電位器)，所述第二電容處設置了用于檢測當前第二電容角位置的第二位置檢測器(即電位器)，第一位置檢測器和第二位置檢測器分別與數字信號處理器相連。實際操作過程中，可以通過DSP控制器直接設定調整值，也可以根據應用需求，設定當反射功率Pr最小時，完成阻抗的匹配。
[0020]同時，所述射頻電源阻抗匹配器還可以設置一人機交互模塊，該電路和DSP控制器連接，人機交互模塊包括顯示采集數據的顯示屏、直接輸入控制信號的輸入裝置，以及存儲模塊等。實際結構可由用戶根據實際使用情況進行配置。
[0021]同時，所述DSP控制器可通過RS485通信與射頻電源連接，同時通過PWM控制方式對電機驅動電路進行驅動。上述通信方式和控制方式均為本領域的常用技術手段，用戶在實際使用時也可自行選擇其他方式。
[0022]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種數字化的射頻電源阻抗匹配器，其特征在于，包括反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路、第一電機、第二電機和Γ型無源匹配網絡，所述反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路依次相連，所述第一電機和第二電機在電機驅動電路驅動下發生旋轉；所述Γ型無源匹配網絡包括射頻輸入端口、第一電容、第二電容、第一電感線圈和射頻輸出端口，所述射頻輸入端口與反射系數檢測器連接，所述射頻輸出端口與負載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機的電機軸和第二電機的電機軸連接。2.根據權利要求1所述的數字化的射頻電源阻抗匹配器，其特征在于，所述第一電容處設置了用于檢測當前第一電容角位置的第一位置檢測器，所述第二電容處設置了用于檢測當前第二電容角位置的第二位置檢測器，第一位置檢測器和第二位置檢測器分別與數字信號處理器相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種數字化的射頻電源阻抗匹配器，包括反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路、第一電機、第二電機和Г型無源匹配網絡，所述反射系數檢測器、放大器、數字信號處理器、電機驅動電路依次相連，所述第一電機和第二電機在電機驅動電路驅動下發生旋轉；所述Г型無源匹配網絡包括射頻輸入端口、第一電容、第二電容、第一電感線圈和射頻輸出端口，所述射頻輸入端口與反射系數檢測器連接，所述射頻輸出端口與負載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機的電機軸和第二電機的電機軸連接。本實用新型具有可自動匹配范圍大、匹配速度快、具有全局智能等優點。
【IPC分類】H05H1/46
【公開號】CN204616187
【申請號】CN201520203676
【發明人】詹彤, 張建雄, 蔡智圣, 楊勇, 陳冠霖
【申請人】廣東技術師范學院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月3日