一种数字化的射频电源阻抗匹配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于高能等离子束制造工艺关键设备之一的射频电源研宄领域，特别涉及一种数字化的射频电源阻抗匹配器，该阻抗匹配器设于射频电源和负载之间。
【背景技术】
[0002]目前，射频电源阻抗自动匹配器被广泛应用于工业医疗等领域，很多生产工艺控制设备供应商都生产自动阻抗匹配器，但大部分采用的技术为模拟电路的控制方式。
[0003]另外，对于太阳能光伏发电、半导体芯片制造等新兴产业来说，高能等离子束镀膜、射频溅射是其中的关键生产工艺，而射频电源自动阻抗匹配器又是这些关键工艺的关键设备之一。
[0004]目前阻抗匹配器普遍采用模拟技术产品存在的主要问题有:(I)可实现自动匹配的工作点范围小、匹配时间长；(2)在匹配点处有时会出现来回震荡现象；(3)不具备全局智能，会陷入局部极小点。应用实践表明:这些问题往往会造成高能等离子束加工工艺的失败，同时也制约应用研宄水平的提高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数字化的射频电源阻抗匹配器，其插入在大功率射频电源与负载之间以实现两者阻抗自动匹配，具有可自动匹配范围大、匹配速度快、具有全局智能等优点。
[0006]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:一种数字化的射频电源阻抗匹配器，包括反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路、第一电机、第二电机和Γ型无源匹配网络，所述反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路依次相连，所述第一电机和第二电机在电机驱动电路驱动下发生旋转；所述Γ型无源匹配网络包括射频输入端口、第一电容、第二电容、第一电感线圈和射频输出端口，所述射频输入端口与反射系数检测器连接，所述射频输出端口与负载连接，所述第一电容和第二电容分别与第一电机的电机轴和第二电机的电机轴连接。
[0007]优选的，所述第一电容处设置了用于检测当前第一电容角位置的第一位置检测器，所述第二电容处设置了用于检测当前第二电容角位置的第二位置检测器，第一位置检测器和第二位置检测器分别与数字信号处理器相连。
[0008]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0009]1、本实用新型通过采用反射系数检测器、放大器和数字信号处理器来进行射频电源阻抗匹配，实现了数字化的控制方式，克服了现有技术中采用模拟电路进行控制的种种弊端。
[0010]2、本实用新型中，通过控制电机的转动，进而可以控制第一电容和第二电容的电容值，由于电机是由数字化控制，因此电机转动的精度高，得到的电容值更加准确。
[0011]3、本实用新型中，在第一电容和第二电容处还分别设置了第一位置检测器和第二位置检测器，从而可以实时地采集当前电容信息，进而便于后面根据该信息建立一反馈机制，使控制更加精确。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的应用实例图。
[0013]图2是本实用新型整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0015]实施例1
[0016]参见图1，本实施例所述的数字化的射频电源阻抗匹配器可应用于高能等离子束制造设备中，在该设备中，本实施例所述的射频电源阻抗匹配器2设置在射频电源I和等离子发生器3之间，负载阻抗4设置在等离子发生器3内，阻抗匹配器2用于实现射频电源到等离子腔体的最大功率传输。
[0017]本实施例所述的射频电源阻抗匹配器的结构参见图2，包括反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路、第一电机、第二电机和Γ型无源匹配网络。其中反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路依次相连，反射系数检测器与射频电源的输出端连接，用于检测射频电源的入射功率Pf、反射功率匕、反射系数相位Pha、幅度Mag等，上述采集的信号和现有技术中采集的信号相同，均为模拟信号。然后将信号通过放大器放大后发送到数字信号处理器。本实施例数字信号处理器可采用内置A/D转换卡的DSP控制器，从而将模拟信号转化为数字信号进行控制。DSP控制器根据采集的数字信号得到控制信号，然后将控制信号经电机驱动电路后发送到第一电机(Tune直流电机)、第二电机(Load直流电机)，驱动电机进行转动。
[0018]所述Γ型无源匹配网络包括射频输入端口、第一电容、第二电容、第一电感线圈和射频输出端口。所述射频输入端口与反射系数检测器连接，所述射频输出端口与负载连接。所述第一电容与第一电机的电机轴连接，第二电容与第二电机的电机轴连接。第一电机、第二电机在控制信号驱动下转动时，会带动第一电容、第二电容的电容值产生相应的变化，实现阻抗变化，实现通过数字化的方式对阻抗进行调整。
[0019]同时，本实施例中，第一电容处设置了用于检测当前第一电容角位置的第一位置检测器(即电位器)，所述第二电容处设置了用于检测当前第二电容角位置的第二位置检测器(即电位器)，第一位置检测器和第二位置检测器分别与数字信号处理器相连。实际操作过程中，可以通过DSP控制器直接设定调整值，也可以根据应用需求，设定当反射功率Pr最小时，完成阻抗的匹配。
[0020]同时，所述射频电源阻抗匹配器还可以设置一人机交互模块，该电路和DSP控制器连接，人机交互模块包括显示采集数据的显示屏、直接输入控制信号的输入装置，以及存储模块等。实际结构可由用户根据实际使用情况进行配置。
[0021]同时，所述DSP控制器可通过RS485通信与射频电源连接，同时通过PWM控制方式对电机驱动电路进行驱动。上述通信方式和控制方式均为本领域的常用技术手段，用户在实际使用时也可自行选择其他方式。
[0022]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种数字化的射频电源阻抗匹配器，其特征在于，包括反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路、第一电机、第二电机和Γ型无源匹配网络，所述反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路依次相连，所述第一电机和第二电机在电机驱动电路驱动下发生旋转；所述Γ型无源匹配网络包括射频输入端口、第一电容、第二电容、第一电感线圈和射频输出端口，所述射频输入端口与反射系数检测器连接，所述射频输出端口与负载连接，所述第一电容和第二电容分别与第一电机的电机轴和第二电机的电机轴连接。2.根据权利要求1所述的数字化的射频电源阻抗匹配器，其特征在于，所述第一电容处设置了用于检测当前第一电容角位置的第一位置检测器，所述第二电容处设置了用于检测当前第二电容角位置的第二位置检测器，第一位置检测器和第二位置检测器分别与数字信号处理器相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种数字化的射频电源阻抗匹配器，包括反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路、第一电机、第二电机和Г型无源匹配网络，所述反射系数检测器、放大器、数字信号处理器、电机驱动电路依次相连，所述第一电机和第二电机在电机驱动电路驱动下发生旋转；所述Г型无源匹配网络包括射频输入端口、第一电容、第二电容、第一电感线圈和射频输出端口，所述射频输入端口与反射系数检测器连接，所述射频输出端口与负载连接，所述第一电容和第二电容分别与第一电机的电机轴和第二电机的电机轴连接。本实用新型具有可自动匹配范围大、匹配速度快、具有全局智能等优点。
【IPC分类】H05H1/46
【公开号】CN204616187
【申请号】CN201520203676
【发明人】詹彤, 张建雄, 蔡智圣, 杨勇, 陈冠霖
【申请人】广东技术师范学院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月3日