一种工作点可调的微波源、调节方法及MPCVD设备技术

本申请涉及微波源技术领域，具体提供了一种工作点可调的微波源、调节方法及MPCVD设备，该微波源包括：环形器；激励波导，与环形器的第一端口连接；三销钉波导，其输出端用于连接工作负载；磁控管，设置在激励波导上；三销钉调节器，设置在三销钉波导上；波状态检测器，其两端分别与三销钉波导的输入端和环形器的第二端口连接，用于获取三销钉波导的驻波信息和相位信息；可调负载，与环形器的第三端口连接，用于部分吸收反射微波；该微波源能够通过三销钉调节器调节磁控管的工作点。节器调节磁控管的工作点。节器调节磁控管的工作点。

【技术实现步骤摘要】
一种工作点可调的微波源、调节方法及MPCVD设备


[0001]本申请涉及微波源
，具体而言，涉及一种工作点可调的微波源、调节方法及MPCVD设备。

技术介绍

[0002]在各种等离子体微波应用中，以MPCVD（微波等离子体化学气相沉积）设备为例，由于MPCVD设备需要长期高功率工作，而在MPCVD设备的生产成本中能源成本占比较高，因此为了节约能源成本，现有技术需要通过微波系统达到高直流
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微波转换效率。如图1所示，图1为现有的微波系统的结构示意图，图1中较粗的箭头表示磁控管产生的微波的传递方向，现有的微波系统包括磁控管（图1中的a）、激励波导（图1中的b）、环形器（图1中的c）、匹配负载（图1中的d）、定向耦合器（图1中的e）、三销钉波导（图1中的f）和三销钉调节器（图1中的g），三销钉波导的输出端用于连接工作负载（图1中的h）。为了获得较高的直流
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微波转换效率和追求最小的管外损耗，现有的微波系统将磁控管的工作点设置在磁控管下沉相位附近和通过三销钉调节器将三销钉波导的驻波比调节至1（即三销钉波导内不存在反射微波），即使驻波比无法调节至1（即三销钉波导内存在反射微波），匹配负载也会完全吸收反射微波。由于磁控管下沉相位附近的性能对负载变动非常敏感，轻微的负载变动对磁控管稳定性、输出及效率的影响很大，因此为了使磁控管稳定工作，现有技术将工作点选择在直流
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微波转换效率相对较低，稳定度相对较高的位置，即现有技术将工作点设置为一个固定的点（如图2所示），即现有的微波系统无法通过三销钉调节器调节磁控管的工作点，而由于不同磁控管的负载特性存在差异，因此将工作点设置为一个固定的点必然导致绝大部分磁控管不能达到高直流
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微波转换效率的工作状态，从而造成能耗的浪费。
[0003]针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种工作点可调的微波源、调节方法及MPCVD设备，能够通过三销钉调节器调节磁控管的工作点。
[0005]第一方面，本申请提供了一种工作点可调的微波源，其包括：环形器；激励波导，与环形器的第一端口连接；三销钉波导，其输出端用于连接工作负载；磁控管，设置在激励波导上；三销钉调节器，设置在三销钉波导上；波状态检测器，其两端分别与三销钉波导的输入端和环形器的第二端口连接，用于获取三销钉波导的驻波信息和相位信息；可调负载，与环形器的第三端口连接，用于部分吸收反射微波。
[0006]本申请提供的一种工作点可调的微波源，通过三销钉调节器调节磁控管的工作
点，由于不同磁控管的负载特性存在差异，而该微波源能通过三销钉调节器将磁控管调节至高直流
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微波转换效率的工作状态，因此相较于现有技术，该微波源能够使不同的磁控管均达到高直流
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微波转换效率的工作状态，从而尽可能地减小能耗的浪费。
[0007]可选地，可调负载包括波导管、假负载和可调销钉，假负载镶嵌在波导管中，可调销钉插入波导管中，可调销钉用于调节波导管的第一反射功率。
[0008]可选地，三销钉调节器包括三个等距设置的第一销钉，第一销钉用于调节三销钉波导的第二反射功率。
[0009]可选地，波状态检测器包括检测波导和弱耦合三销钉检测装置，检测波导上等距设置有三个窗口，弱耦合三销钉检测装置包括三个第二销钉，第二销钉通过窗口插入检测波导内。
[0010]第二方面，本申请还提供了一种工作点可调的微波源调节方法，应用在工作点可调的微波源中，工作点可调的微波源包括磁控管、激励波导、环形器、三销钉波导、三销钉调节器、波状态检测器和可调负载，激励波导与环形器的第一端口连接，磁控管设置在激励波导上，三销钉调节器设置在三销钉波导上，三销钉波导的输出端用于连接工作负载，波状态检测器两端分别与三销钉波导的输入端和环形器的第二端口连接，波状态检测器用于获取三销钉波导的驻波信息和相位信息，可调负载与环形器的第三端口连接，可调负载用于部分吸收反射微波，工作点可调的微波源调节方法包括以下步骤：根据预设反射状态调节可调负载，以使可调负载的第一反射功率位于预设的第一反射功率阈值范围内；根据驻波信息和相位信息实时获取磁控管的直流微波转换效率，并根据直流微波转换效率调节三销钉调节器，以将直流微波转换效率调节至目标效率。
[0011]本申请提供的一种工作点可调的微波源调节方法，根据波状态检测器获取的驻波信息和相位信息实时获取直流微波转换效率，并根据直流微波转换效率自动调节三销钉调节器，以将直流微波转换效率调节至目标效率，由于不同磁控管的负载特性存在差异，而该方法能通过三销钉调节器将磁控管的直流
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微波转换效率自动调节至目标效率，因此相较于现有技术，该方法能够使不同的磁控管均达到高直流
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微波转换效率的工作状态，从而尽可能地减小能耗的浪费。
[0012]可选地，可调负载包括波导管、假负载和可调销钉，假负载镶嵌在波导管中，可调销钉插入波导管中，可调销钉用于调节波导管的第一反射功率，根据预设反射状态调节可调负载，以使可调负载的第一反射功率位于预设的第一反射功率阈值范围内的步骤包括：根据预设反射状态调节可调销钉的插入深度，以调节第一反射功率，直至第一反射功率位于预设的第一反射功率阈值范围内。
[0013]可选地，第一反射功率阈值范围为30%
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50%。
[0014]当第一反射功率位于第一反射功率阈值范围内时，该技术方案不会出现由于可调负载吸收的反射微波过多而导致传入环形器的第一端口的反射微波过少，三销钉调节器难以调节磁控管的工作点以及由于可调负载吸收的反射微波过少而导致传入环形器的第一端口的反射微波过多，磁控管被破坏的情况。
[0015]可选地，三销钉调节器包括三个等距设置的第一销钉，第一销钉用于调节三销钉波导的第二反射功率，根据驻波信息和相位信息实时获取磁控管的直流微波转换效率，并
根据直流微波转换效率调节三销钉调节器，以将直流微波转换效率调节至目标效率的步骤包括：根据驻波信息和相位信息实时获取磁控管的直流微波转换效率；根据直流微波转换效率调节第一销钉的插入深度，以将第二反射功率调节至位于第二反射功率阈值范围内和将磁控管的工作效率调节至目标效率。
[0016]可选地，第二反射功率阈值范围为0%
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10%。
[0017]第三方面，本申请还提供了一种MPCVD设备，其包括如上述第一方面提供的一种工作点可调的微波源。
[0018]本申请提供的一种MPCVD设备，通过三销钉调节器调节磁控管的工作点，由于不同磁控管的负载特性存在差异，而该MPCVD设备能通过三销钉调节器将磁控管调节至高直流
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微波转换效率的工作状态，因此相较于现有技术，该MPCVD设备能够使不同的磁控管均达到高直流
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微波转换效率的工作状态，从而尽可能地减小能耗的浪费。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工作点可调的微波源，所述工作点可调的微波源包括磁控管、激励波导、环形器、三销钉波导和三销钉调节器，所述激励波导与所述环形器的第一端口连接，所述磁控管设置在所述激励波导上，所述三销钉调节器设置在所述三销钉波导上，所述三销钉波导的输出端用于连接工作负载，其特征在于，所述工作点可调的微波源还包括：波状态检测器，其两端分别与所述三销钉波导的输入端和所述环形器的第二端口连接，用于获取所述三销钉波导的驻波信息和相位信息；可调负载，与所述环形器的第三端口连接，用于部分吸收反射微波。2.根据权利要求1所述的工作点可调的微波源，其特征在于，所述可调负载包括波导管、假负载和可调销钉，所述假负载镶嵌在所述波导管中，所述可调销钉插入所述波导管中，所述可调销钉用于调节所述波导管的第一反射功率。3.根据权利要求1所述的工作点可调的微波源，其特征在于，所述三销钉调节器包括三个等距设置的第一销钉，所述第一销钉用于调节所述三销钉波导的第二反射功率。4.根据权利要求1所述的工作点可调的微波源，其特征在于，所述波状态检测器包括检测波导和弱耦合三销钉检测装置，所述检测波导上等距设置有三个窗口，所述弱耦合三销钉检测装置包括三个第二销钉，所述第二销钉通过所述窗口插入所述检测波导内。5.一种工作点可调的微波源调节方法，应用在工作点可调的微波源中，所述工作点可调的微波源包括磁控管、激励波导、环形器、三销钉波导和三销钉调节器，所述激励波导与所述环形器的第一端口连接，所述磁控管设置在所述激励波导上，所述三销钉调节器设置在所述三销钉波导上，所述三销钉波导的输出端用于连接工作负载，其特征在于，所述工作点可调的微波源还包括波状态检测器和可调负载，所述波状态检测器两端分别与所述三销钉波导的输入端和所述环形器的第二端口连接，所述波状态检测器用于获取所述三销钉波导的驻波信息和相位信息，所述可调负载与所述环形器的第三端口连接，所述可调负载用于部分吸收反射微波，所述工作点可调的微波源调节方法包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴添洪，赵雷，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：