一种可调的射频电源及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可调的射频电源及其控制方法，该可调的射频电源包含：信号发生电路、ATT电路、可调射频功率放大模块、可调LC滤波电路、信号采样电路、电源电路、信号处理电路及控制电路；信号发生电路输出的频率信号，经ATT电路至可调射频功率放大模块放大、并经可调LC滤波电路滤波后，通过信号采样电路采集输出信号的幅度和相位，经信号处理电路转换后，由控制电路对ATT电路或/和电源电路进行控制，从而输出需要的射频功率信号。本发明专利技术可以根据频率调整电路匹配参数并输出高效率的射频信号，同时采用闭环增益控制，解决了射频电源工作带宽窄的问题并大大提高了产品的响应速度。的问题并大大提高了产品的响应速度。的问题并大大提高了产品的响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种可调的射频电源及其控制方法


[0001]本专利技术属于半导体设备
，具体涉及一种可调的射频电源及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前随着技术的发展，很多大功率的工业设备、医疗设备、半导体加工设备均采用效率高、寿命长、体积小的晶体管设计的射频电源作为设备的驱动源，但晶体管设计的射频电源频率带宽一般较窄，且在目标功率调整的时候，一般采用软件方式实现目标输出功率的调整，响应速度一般毫秒级或秒级，出现响应速度过慢或过激的问题；同时，射频电源的输出阻抗一般为固定的50欧输出，而一般的等离子腔体的输入阻抗与射频电源的输出阻抗不匹配且会根据等离子腔体内气体的特性产生变化，因此需要在射频电源与等离子腔体之间增加匹配器调整使射频电源的输出阻抗和等离子腔体的输入阻抗匹配，但匹配器受限于其电容的调整范围，只能满足大部分情况下的射频电源和等离子腔体之间的阻抗匹配。因此，为解决以上的射频电源带宽窄，响应速度慢，且输出阻抗匹配全覆盖的问题，本专利技术提出一种频率和功率可调的射频电源及其控制方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调的射频电源，其特征在于，包括：信号发生电路、ATT电路、可调射频功率放大模块、可调LC滤波电路、信号采样电路、电源电路、信号处理电路及控制电路；所述信号发生电路的输入端与所述控制电路的第一输出端连接，其输出端与所述ATT电路的射频输入端连接，用于按所述控制电路指令输出设定频率的射频信号至所述ATT电路的射频输入端；所述的ATT电路的控制输入端与所述控制电路的第二输出端连接，其射频输出端与所述可调射频功率放大模块的射频输入端连接，用于基于所述控制电路信号对输入的射频信号进行幅度和相位调整后，输出至所述可调射频功率放大模块的射频输入端；所述可调射频功率放大模块的射频输出端与所述可调LC滤波电路的射频输入端连接，其电源供电端与所述电源电路的输出端连接，其控制端与控制电路的第三输出端连接，用于基于所述电源电路的供电电压和控制电路信号对输入的射频信号进行放大后输出至所述可调LC滤波电路的射频输入端；所述可调LC滤波电路的控制输入端与所述控制电路的第四输出端连接，其射频输出端连接至所述信号采样电路的射频输入端，用于基于控制电路信号对输入的射频大功率信号进行滤波后输出至所述信号采样电路的射频输入端；所述信号采样电路的射频输出端为本射频电源的输出端，输入的射频信号经其射频输出端输出，所述信号采样电路的采样输出端连接所述信号处理电路的输入端，用于对输入的射频信号进行耦合采样后输出至所述信号处理电路中；所述电源电路的第一输入端连接外部AC交流输入，其第二输入端连接所述控制电路的第五输出端，用于将AC交流电压转换为直流电压，同时基于控制电路信号向所述可调射频功率放大模块供电；所述信号处理电路的输出端连接至所述控制电路的输入端，用于对输入的射频采样信号进行电平转换或模数转换后输出至所述控制电路进行处理；所述控制电路的对外接口连接外部设备，用于与外部设备通信与信息交互。2.根据权利要求1所述的可调的射频电源，其特征在于，所述可调射频功率放大模块是由单个功率放大模块组成或是由多个功率放大模块并联合路组成；所述合路方式是平衡合路或Doherty合路方式；其中，所述的功率放大模块是由前级放大器、驱动放大器和末级放大器级联组成的具有射频功率放大功能的放大电路。3.根据权利要求1所述的可调的射频电源，其特征在于，所述可调射频功率放大模块中的每级放大器的输入端或/和输出端匹配电路中分别安装有一个或多个可调电容，其可调电容的安装方式是并联或串联在匹配电路中；其中，所述安装的一个或多个可调电容的调整端分别与控制电路的一个或多个控制输出端连接，控制电路根据预设的参数配置可调电容的控制电平，还根据信号处理电路输入的信号进行分析处理后，对可调电容的电平进行调整，从而调整每级放大器的输入端匹配或/和输出端匹配，并实现放大器频率
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幅度特性和频率
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功率特性及效率的调整，从而调整可调射频功率放大模块的频率和功率及效率。4.根据权利要求3所述的可调的射频电源，其特征在于，所述的可调LC滤波电路是由固定的电容和电感组成的宽带LC滤波电路，或是由电感和1个或多个可调电容组成的频率、带
宽、输入阻抗和输出阻抗基于控制电路的控制电平信号可调整的LC滤波电路；其中，在电感和可调电容和组成的可调LC滤波电路中，其中的1个或多个可调电容的控制端与所述控制电路的另一路或另多路控制输出端连接，所述控制电路通过调整至少1个可调电容的控制端，调整对应可调电容的电压，从而基于公式C＝Q/U，实现对可调电容的容值调整；其中，C为容值，Q为电容的电荷容量，U为电容的控制电压。5.根据权利要求1所述的可调的射频电源，其特征在于，所述信号采样电路包含前向功率采样电路和反向功率采样电路；其中，前向功率采样电路用于无失真采集从所述信号采样电路的射频输入端输入的射频信号，前向采样信号经信号采样电路的第一输出端输出至信号处理电路的第一输入端，反向功率采样电路用于无失真采集经信号采样电路射频输出端反射的射频信号，反向采样信号并经信号采样电路的第二输出端输出至信号处理电路的第二输入端；其中，所述的前向功率采样电路和反向功率采样电路为微带耦合、电容耦合、腔体耦合中的一种或任意组合；信号处理电路将输入的前向功率采样信号和反向采样信号分别转换成电平信号或数字信号后输出至所述控制电路进行分析和处理。6.根据权利要求4所述的可调的射频电源，其特征在于，所述的可调射频功率放大模块、可调LC滤波电路、信号采样电路、信号处理电路以及控制电路中的第一误差放大电路、电源电路组成自动增益控制模块A，实现对射频电源的设定功率值微秒级的快速响应和调整；其中，控制电路中的第一误差放大电路的第一输入端连接信号处理电路的输出端，其第二输入端连接控制电路内部与频率和输出功率对应的参考电平信号，第一误差放大电路的输出端连接电源电路的控制输入端；所述自动增益控制模块A的自动增益控制方法为：控制电路接收到目标频率和功率设定值后，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：何泽凤，胡杰，汪敏，李文彬，
申请(专利权)人：武汉正维电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：