[发明专利]匹配器及其阻抗匹配方法

说明书

本发明提供一种匹配器及其阻抗匹配方法，该匹配器包括信号采集模块，用于采集匹配器的传输线缆的电压信号、电流信号以及前向功率信号和反射功率信号；信号处理模块，用于获得幅值差信号和相位差信号；控制模块，用于判断幅值差信号和相位差信号是否均等于零；模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；阻抗计算模块，用于计算获得匹配器的阻抗可变元件的目标数值；控制模块，还用于计算获得阻抗可变元件的调整方向及调整量，判断幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定阻抗可变元件对应的调整方向为增大还是减小；控制执行模块调整阻抗可变元件的数值。本发明可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，提高匹配精度。

技术领域

本发明涉及射频匹配技术领域，具体地，涉及一种匹配器及其阻抗匹配方法。

背景技术

匹配器主要用于射频电源和负载之间的自动阻抗匹配，图1为匹配器的L型匹配网络的电路图。如图1所示，该匹配器的阻抗可变元件包括第一可调电容C1和第二可调电容C2，通过调节二者的容值，可以对匹配器的输入端阻抗进行调节，以实现射频电源(RF)与负载(ZL)的阻抗匹配。在匹配过程中，电容的变化与阻抗的变化之间具有非线性、强耦合等特点，匹配算法对传感器的精度要求较高。

如果传感器可以精准测量负载的阻抗，就可以精确的计算真空电容的位置，但是由于传感器无法实现精准测量，因此匹配器一般采用自动控制的方式实现匹配功能，但是，由于上述第一可调电容C1和第二可调电容C2的调整会同时影响电压波和电流波的幅值差信号和相位差信号，也就是说，在这两个可调电容和这两种偏差之间存在强耦合关系，由于用于驱动可调电容的电机转动存在响应时间、转动惯性等因素，当匹配器的输入端阻抗处于特殊位置时，可变电容即使是产生微小变化也可能会导致阻抗的感型容型互换，引起电容的反复调整，从而导致匹配时间过长，甚至出现失控。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种匹配器及其阻抗匹配方法，其不仅可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，而且可以提高匹配器的匹配精度、匹配速度和可靠性。

为实现本发明的目的而提供一种匹配器，包括信号采集模块、信号处理模块、模数转换模块、阻抗计算模块、控制模块、执行模块和匹配网络，其中，

所述信号采集模块用于采集所述匹配器的传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号，并将所述电压信号、所述电流信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于对所述电压信号和所述电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号，并将所述幅值差信号和所述相位差信号发送至所述阻抗计算模块和所述控制模块；以及将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述模数转换模块；

所述模数转换模块用于将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号的模拟信号转换为数字信号，并发送至所述阻抗计算模块；

所述控制模块用于判断述幅值差信号和所述相位差信号是否均等于零，若是，则结束所述匹配器的阻抗匹配；若否，则触发所述阻抗计算模块；

所述阻抗计算模块用于根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得当前负载阻抗；根据所述当前负载阻抗计算获得所述匹配网络中的阻抗可变元件的目标数值；根据所述阻抗可变元件的当前数值和所述目标数值，计算获得所述阻抗可变元件的调整量，并发送至所述控制模块；

所述控制模块还用于判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述阻抗可变元件对应的调整方向为增大还是减小；根据所述调整方向及所述调整量，控制所述执行模块调整所述阻抗可变元件的数值。

可选的，所述匹配网络为L型匹配网络，所述阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容；