一種數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高能等離子束制造工藝關(guān)鍵設(shè)備之一的射頻電源研宄領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器，該阻抗匹配器設(shè)于射頻電源和負(fù)載之間。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，射頻電源阻抗自動(dòng)匹配器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)醫(yī)療等領(lǐng)域，很多生產(chǎn)工藝控制設(shè)備供應(yīng)商都生產(chǎn)自動(dòng)阻抗匹配器，但大部分采用的技術(shù)為模擬電路的控制方式。
[0003]另外，對(duì)于太陽能光伏發(fā)電、半導(dǎo)體芯片制造等新興產(chǎn)業(yè)來說，高能等離子束鍍膜、射頻濺射是其中的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝，而射頻電源自動(dòng)阻抗匹配器又是這些關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵設(shè)備之一。
[0004]目前阻抗匹配器普遍采用模擬技術(shù)產(chǎn)品存在的主要問題有:(I)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配的工作點(diǎn)范圍小、匹配時(shí)間長(zhǎng)；(2)在匹配點(diǎn)處有時(shí)會(huì)出現(xiàn)來回震蕩現(xiàn)象；(3)不具備全局智能，會(huì)陷入局部極小點(diǎn)。應(yīng)用實(shí)踐表明:這些問題往往會(huì)造成高能等離子束加工工藝的失敗，同時(shí)也制約應(yīng)用研宄水平的提高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種數(shù)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(fù)載之間以實(shí)現(xiàn)兩者阻抗自動(dòng)匹配，具有可自動(dòng)匹配范圍大、匹配速度快、具有全局智能等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器，包括反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、第一電機(jī)、第二電機(jī)和Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路依次相連，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)下發(fā)生旋轉(zhuǎn)；所述Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)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(shù)檢測(cè)器連接，所述射頻輸出端口與負(fù)載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機(jī)的電機(jī)軸和第二電機(jī)的電機(jī)軸連接。
[0007]優(yōu)選的，所述第一電容處設(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第一電容角位置的第一位置檢測(cè)器，所述第二電容處設(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第二電容角位置的第二位置檢測(cè)器，第一位置檢測(cè)器和第二位置檢測(cè)器分別與數(shù)字信號(hào)處理器相連。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0009]1、本實(shí)用新型通過采用反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器和數(shù)字信號(hào)處理器來進(jìn)行射頻電源阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的控制方式，克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用模擬電路進(jìn)行控制的種種弊端。
[0010]2、本實(shí)用新型中，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而可以控制第一電容和第二電容的電容值，由于電機(jī)是由數(shù)字化控制，因此電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的精度高，得到的電容值更加準(zhǔn)確。
[0011]3、本實(shí)用新型中，在第一電容和第二電容處還分別設(shè)置了第一位置檢測(cè)器和第二位置檢測(cè)器，從而可以實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前電容信息，進(jìn)而便于后面根據(jù)該信息建立一反饋機(jī)制，使控制更加精確。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0015]實(shí)施例1
[0016]參見圖1，本實(shí)施例所述的數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器可應(yīng)用于高能等離子束制造設(shè)備中，在該設(shè)備中，本實(shí)施例所述的射頻電源阻抗匹配器2設(shè)置在射頻電源I和等離子發(fā)生器3之間，負(fù)載阻抗4設(shè)置在等離子發(fā)生器3內(nèi)，阻抗匹配器2用于實(shí)現(xiàn)射頻電源到等離子腔體的最大功率傳輸。
[0017]本實(shí)施例所述的射頻電源阻抗匹配器的結(jié)構(gòu)參見圖2，包括反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、第一電機(jī)、第二電機(jī)和Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)。其中反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路依次相連，反射系數(shù)檢測(cè)器與射頻電源的輸出端連接，用于檢測(cè)射頻電源的入射功率Pf、反射功率匕、反射系數(shù)相位Pha、幅度Mag等，上述采集的信號(hào)和現(xiàn)有技術(shù)中采集的信號(hào)相同，均為模擬信號(hào)。然后將信號(hào)通過放大器放大后發(fā)送到數(shù)字信號(hào)處理器。本實(shí)施例數(shù)字信號(hào)處理器可采用內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換卡的DSP控制器，從而將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制。DSP控制器根據(jù)采集的數(shù)字信號(hào)得到控制信號(hào)，然后將控制信號(hào)經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路后發(fā)送到第一電機(jī)(Tune直流電機(jī))、第二電機(jī)(Load直流電機(jī))，驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]所述Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)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(shù)檢測(cè)器連接，所述射頻輸出端口與負(fù)載連接。所述第一電容與第一電機(jī)的電機(jī)軸連接，第二電容與第二電機(jī)的電機(jī)軸連接。第一電機(jī)、第二電機(jī)在控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)第一電容、第二電容的電容值產(chǎn)生相應(yīng)的變化，實(shí)現(xiàn)阻抗變化，實(shí)現(xiàn)通過數(shù)字化的方式對(duì)阻抗進(jìn)行調(diào)整。
[0019]同時(shí)，本實(shí)施例中，第一電容處設(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第一電容角位置的第一位置檢測(cè)器(即電位器)，所述第二電容處設(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第二電容角位置的第二位置檢測(cè)器(即電位器)，第一位置檢測(cè)器和第二位置檢測(cè)器分別與數(shù)字信號(hào)處理器相連。實(shí)際操作過程中，可以通過DSP控制器直接設(shè)定調(diào)整值，也可以根據(jù)應(yīng)用需求，設(shè)定當(dāng)反射功率Pr最小時(shí)，完成阻抗的匹配。
[0020]同時(shí)，所述射頻電源阻抗匹配器還可以設(shè)置一人機(jī)交互模塊，該電路和DSP控制器連接，人機(jī)交互模塊包括顯示采集數(shù)據(jù)的顯示屏、直接輸入控制信號(hào)的輸入裝置，以及存儲(chǔ)模塊等。實(shí)際結(jié)構(gòu)可由用戶根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行配置。
[0021]同時(shí)，所述DSP控制器可通過RS485通信與射頻電源連接，同時(shí)通過PWM控制方式對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。上述通信方式和控制方式均為本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段，用戶在實(shí)際使用時(shí)也可自行選擇其他方式。
[0022]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器，其特征在于，包括反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、第一電機(jī)、第二電機(jī)和Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路依次相連，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)下發(fā)生旋轉(zhuǎn)；所述Γ型無源匹配網(wǎng)絡(luò)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(shù)檢測(cè)器連接，所述射頻輸出端口與負(fù)載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機(jī)的電機(jī)軸和第二電機(jī)的電機(jī)軸連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)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(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第一電容角位置的第一位置檢測(cè)器，所述第二電容處設(shè)置了用于檢測(cè)當(dāng)前第二電容角位置的第二位置檢測(cè)器，第一位置檢測(cè)器和第二位置檢測(cè)器分別與數(shù)字信號(hào)處理器相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種數(shù)字化的射頻電源阻抗匹配器，包括反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、第一電機(jī)、第二電機(jī)和Г型無源匹配網(wǎng)絡(luò)，所述反射系數(shù)檢測(cè)器、放大器、數(shù)字信號(hào)處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路依次相連，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)下發(fā)生旋轉(zhuǎn)；所述Г型無源匹配網(wǎng)絡(luò)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(shù)檢測(cè)器連接，所述射頻輸出端口與負(fù)載連接，所述第一電容和第二電容分別與第一電機(jī)的電機(jī)軸和第二電機(jī)的電機(jī)軸連接。本實(shí)用新型具有可自動(dòng)匹配范圍大、匹配速度快、具有全局智能等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H05H1/46
【公開號(hào)】CN204616187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520203676
【發(fā)明人】詹彤, 張建雄, 蔡智圣, 楊勇, 陳冠霖
【申請(qǐng)人】廣東技術(shù)師范學(xué)院
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日