一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法和装置，采集阻抗匹配网络和负载之间的入反射波，根据入射波和反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，根据幅值差异电压和相角差异电压获取控制信号，并将其输入到受控电流源得到控制电流；通过控制电流增加磁芯的磁感应强度，进而增加磁芯的饱和程度，影响磁芯的有效磁导率，使得阻抗匹配网络中绕在该磁芯上的电感的电感值发生变化，进而改变阻抗匹配网络的阻抗，解决了现有技术采用伺服步进电机或控制并联电容的数量以改变匹配箱中的电容值来实现阻抗匹配，存在成本高昂，可调节范围小，以及调节过程不够平滑，对电容值的设计要求较高的技术问题。高的技术问题。高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法和装置


[0001]本申请涉及阻抗匹配调节
，尤其涉及一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法和装置。

技术介绍

[0002]射频电源系统包括射频电源，射频电源是等离子体腔室的配套电源，应用于射频溅镀、PECVD化学气相沉积、反应离子刻蚀等领域中。通常等离子体腔室中的非线性负载的阻抗与射频电源的恒定输出阻抗并不相等，故在射频电源和等离子体腔室之间具有严重的阻抗失配，使得传输线上存在较大的反射功率，射频电源产生的功率无法全部输送到等离子体腔室，功率损耗较大。为了解决该问题，需要对射频电源系统中的阻抗匹配网络进行调节，以使阻抗匹配网络的阻抗与等离子体腔室中的非线性负载的阻抗之和等于射频电源的阻抗，从而实现阻抗匹配，达到最大的输出功率。
[0003]现有技术中，通常采用改变匹配箱中的电容值来实现阻抗匹配，常见的有通过伺服步进电机改变电容两个极板之间的距离，以此来改变电容的值，还有通过控制并联电容的数量来改变电容的值。以上的调节方式对伺服步进电机的精度要求极高，而且成本高昂，可调节范围小；而采取并联电容的调节方法调节过程不够平滑，对电容值的设计要求较高。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法和装置，用于解决现有技术采用伺服步进电机或控制并联电容的数量以改变匹配箱中的电容值来实现阻抗匹配，存在成本高昂，可调节范围小，以及调节过程不够平滑，对电容值的设计要求较高的技术问题。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，包括：
[0006]S1、采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波；
[0007]S2、根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1；
[0008]S3、根据所述幅值差异电压和所述相角差异电压获取控制信号，并将所述控制信号输入到受控电流源，得到控制电流；
[0009]S4、通过所述控制电流增加受控电流源输出端的控制绕组中磁芯的磁感应强度，进而增加该磁芯的饱和程度，影响该磁芯的有效磁导率，使得所述阻抗匹配网络中绕在该磁芯上的电感的电感值发生变化，进而改变所述阻抗匹配网络的阻抗，并返回步骤S1。
[0010]可选的，所述采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波，包括：
[0011]通过两个定向耦合器采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波，其中，所述定向耦合器的结构为三绕组变压器结构。
[0012]可选的，所述根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1，包括：
[0013]通过幅相测量芯片根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则通过幅相测量芯片获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1。
[0014]可选的，所述受控电流源由运算放大器、电阻和晶体管构成。
[0015]本申请第二方面提供了一种应用于射频电源的阻抗匹配调节装置，包括：
[0016]采集单元，用于采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波；
[0017]判断单元，用于根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则触发所述采集单元；
[0018]获取单元，用于根据所述幅值差异电压和所述相角差异电压获取控制信号，并将所述控制信号输入到受控电流源，得到控制电流；
[0019]调节单元，用于通过所述控制电流增加受控电流源输出端的控制绕组中磁芯的磁感应强度，进而增加该磁芯的饱和程度，影响该磁芯的有效磁导率，使得所述阻抗匹配网络中绕在该磁芯上的电感的电感值发生变化，进而改变所述阻抗匹配网络的阻抗，并触发所述采集单元。
[0020]可选的，所述采集单元具体用于：
[0021]通过两个定向耦合器采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波，其中，所述定向耦合器的结构为三绕组变压器结构。
[0022]可选的，所述判断单元具体用于：
[0023]通过幅相测量芯片根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则通过幅相测量芯片获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，触发所述采集单元。
[0024]可选的，所述受控电流源由运算放大器、电阻和晶体管构成。
[0025]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
[0026]本申请提供了一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，包括：S1、采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波；S2、根据入射波和反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1；S3、根据幅值差异电压和相角差异电压获取控制信号，并将控制信号输入到受控电流源，得到控制电流；S4、通过控制电流增加受控电流源输出端的控制绕组中磁芯的磁感应强度，进而增加该磁芯的饱和程度，影响该磁芯的有效磁导率，使得阻抗匹配网络中绕在该磁芯上的电感的电感值发生变化，进而改变阻抗匹配网络的阻抗，并返回步骤S1。
[0027]本申请中，采集到入射波和反射波后，根据入射波和反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若不匹配，则获取的幅值差异电压和相角差异电压，并根据幅值差异电压和相角差异电压获取受控电流源的控制信号，进而获取对应的控制电流，通过控制电流改变磁芯的磁饱和程度，改变电感的电感值，通过改变电感的方法改变阻抗，使得负载和阻抗匹配网络的总阻抗与输入阻抗一致，进而达到阻抗匹配的目的，可调节范围大，且不需要采用伺服步进电机和增加额外的电感电容元件进行阻抗调节，降低了成本，增加了阻抗调节的准确性；本申请在改变阻抗匹配网络的阻抗后，继续采集入射波和反射波信号，再根据调节后
的入射波和反射波的幅值、相角判断阻抗是否匹配，若还不匹配，则继续调节，形成闭环控制，调节过程平滑，解决了现有技术采用伺服步进电机或控制并联电容的数量以改变匹配箱中的电容值来实现阻抗匹配，存在成本高昂，可调节范围小，以及调节过程不够平滑，对电容值的设计要求较高的技术问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0029]图1为本申请实施例提供的一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法的一个流程示意图；
[0030]图2为本申请实施例提供的一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法的电路结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例提供的一种受控电流源的电路结构示意图；
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，其特征在于，包括：S1、采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波；S2、根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1；S3、根据所述幅值差异电压和所述相角差异电压获取控制信号，并将所述控制信号输入到受控电流源，得到控制电流；S4、通过所述控制电流增加受控电流源输出端的控制绕组中磁芯的磁感应强度，进而增加该磁芯的饱和程度，影响该磁芯的有效磁导率，使得所述阻抗匹配网络中绕在该磁芯上的电感的电感值发生变化，进而改变所述阻抗匹配网络的阻抗，并返回步骤S1。2.根据权利要求1所述的应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，其特征在于，所述采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波，包括：通过两个定向耦合器采集射频电源系统中的阻抗匹配网络和负载之间的入射波和反射波，其中，所述定向耦合器的结构为三绕组变压器结构。3.根据权利要求1所述的应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，其特征在于，所述根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1，包括：通过幅相测量芯片根据所述入射波和所述反射波的幅值和相角判断阻抗是否匹配，若否，则通过幅相测量芯片获取幅值差异电压和相角差异电压，若是，则返回步骤S1。4.根据权利要求1所述的应用于射频电源的阻抗匹配调节方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂东，陈泽湘，涂腾，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：