[发明专利]用于生成同步射频输出信号的控制单元、射频功率发生器和方法

说明书

本发明描述了一种用于生成各自具有相应的输出频率(fi)、相位(Φsubgt;L/subgt;)和幅度(Ai)的多个同步射频(RF)输出信号(RFsubgt;ou/subgt;t,i)的控制单元(2、21)，该控制单元(2、21)包括：信号比较器(3)，其被配置为将具有参考频率(fsubgt;ref/subgt;)和参考相位(Φsubgt;ref/subgt;)的参考信号(4)与具有反馈频率(fsubgt;PLL/subgt;)和反馈相位(Φsubgt;PLL/subgt;)的反馈信号(5)进行比较，并且被配置为生成表示参考信号(4)和反馈信号(5)之间的差异的误差信号(6、6’)；以及数据处理单元(7)，其接收由信号比较器(3)生成的误差信号(6、6’)作为输入信号，并根据误差信号(6、6’)输出多个波形调谐信号(FTWsubgt;PLL/subgt;、FTWi)；其中多个波形发生器(DDSsubgt;PLL/subgt;、DDSi)各自接收由数据处理单元(7)输出的多个波形调谐信号(FTWsubgt;PLL/subgt;、FTWi)中的至少一个，其中每个波形发生器(DDSsubgt;PLL/subgt;、DDSi)根据接收到的相应的波形调谐信号(FTWsubgt;PLL/subgt;、FTWi)生成时间相关的幅度信号(Asubgt;PLL/subgt;(t)、Ai(t))，其中所生成的多个幅度信号(Asubgt;PLL/subgt;(t)、Ai(t))的一个预定的幅度信号(Asubgt;PLL/subgt;(t))表示输入到信号比较器(3)的反馈信号(5)，并且其他幅度信号(Ai(t))表示要生成的相应的射频(RF)输出信号(RFsubgt;ou/subgt;t,i)，并且其中数据处理单元(7)被配置为既调整与表示反馈信号(5)的所述一个预定的幅度信号(Asubgt;PLL/subgt;(t))相对应的波形调谐信号(FTWsubgt;PLL/subgt;)以便使误差信号(6、6’)最小化，又基于表示反馈信号(5)的预定的幅度信号(Asubgt;PLL/subgt;(t))的调整后的波形调谐信号(FTWsubgt;PLL/subgt;)而调整与表示射频(RF)输出信号(RFsubgt;ou/subgt;t,i)的其他幅度信号(Ai(t))相对应的其他波形调谐信号(FTWi)。本发明还描述了分别用于生成多个同步射频(RF)输出信号(RFsubgt;ou/subgt;t,i)的射频(RF)功率发生器(1、20、30)、至少两个这样的射频(RF)功率发生器(1、20、30)的布置(35、40、45、50、55)和方法。

技术领域

本发明总体涉及生成例如用于驱动等离子体处理系统的多个同步射频(RF)信号，每个同步RF信号具有相应的输出频率、相位和幅度。特别地，本发明涉及用于生成多个同步射频信号的控制单元、射频功率发生器和方法，每个同步射频信号具有相应的输出频率、相位和幅度。此外，本发明涉及至少两个这样的射频功率发生器的布置。

背景技术

通过使用设置所需的输出频率的数字频率调谐信息从固定频率系统时钟通过数字装置(例如所谓的波形发生器)生成任意模拟波形的基本原理在本领域中是公知的。然后，重构滤波器之后的数模转换器将所得到的数字序列转换为预期的模拟波形。

例如，US2010/0164561A1描述了用于生成射频信号的例子。

US2013/0170512A1描述了用于高功率RF功率组合器的多个锁相环，其中通过每个相应的锁相环生成一个相应的射频输出信号，这意味着对于每个单独的RF输出信号需要一个锁相环。因此，可扩展性相当有限，或者至少就高的设计和制造复杂性、高的操作复杂性而言需要高度努力来将各个RF输出信号在例如所需的公差内保持同步(参见噪声或热漂移)，需要大量电子组件、高成本等。

因此，需要分别用于生成通过改进的性能来区分的多个同步射频信号的控制单元、射频功率发生器和方法，其中，尤其基于可扩展性的质量、操作稳健性、频率精度、应用灵活性、制造简易性和成本来评估性能。

发明内容