射頻電源自動阻抗匹配器的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著射頻技術(shù)進(jìn)入鍍膜工藝之后，射頻匹配也隨之成為需要解決的問題。射頻電源的功率應(yīng)盡可能的用于鍍膜工藝中，系統(tǒng)的輸入功率直接影響到等離子體的濃度和壓力，也就直接影響了鍍膜的質(zhì)量，關(guān)系到工藝水平的好壞。在一定條件下，鍍膜系統(tǒng)負(fù)載是隨時間發(fā)生變化的，這使得阻抗的自動匹配變得更為必要。而國內(nèi)現(xiàn)在都是以手動匹配為主，射頻電源自動阻抗匹配器的發(fā)展是一個瓶頸。因此，自動匹配技術(shù)的研究有很重要的意義。
　　 本文以真空實(shí)驗(yàn)室的射頻RF-500型

2、射頻等離子體增強(qiáng)CVD鍍膜機(jī)相配套的射頻電源阻抗匹配器RS-500為研究對象，對射頻電源的手動阻抗匹配器的原理和設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并把傳入電表的信號傳入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行自動控制，實(shí)現(xiàn)自動匹配。本文以功率檢測模塊的詳盡設(shè)計(jì)和對系統(tǒng)建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制仿真為重點(diǎn)研究內(nèi)容，結(jié)合功能較為完善、技術(shù)相對成熟的其他模塊如傳動模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊等的分析研究，提出了射頻電源自動阻抗匹配器較為完善的設(shè)計(jì)方法，在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理上有一個相對完整的認(rèn)識。
　

3、　 本文電路的設(shè)計(jì)是基于匹配原理的，即隨著鍍膜過程中等離子體阻抗的變化，通過阻抗匹配器來實(shí)現(xiàn)整體傳輸電路的共軛阻抗匹配，使得入射功率始終達(dá)到最大，反射功率達(dá)到最小，以保證鍍膜的質(zhì)量。等離子體的變化，可以等視為電路中的一個阻抗，匹配器通過調(diào)節(jié)自身模塊中的兩個可變電容，來實(shí)現(xiàn)整個傳輸電路的共軛匹配。確定共軛匹配的方法是通過檢測入射功率和反射功率，使得入射功率達(dá)到最大，反射功率達(dá)到最小為宜。功率可由電流、電壓和兩者之間的相位來表征，即P=U

4、*I*cos。在功率檢測模塊，測量電流的電流互感器選用性能優(yōu)于傳統(tǒng)線圈的Rogowski線圈，測量電壓的電壓互感器選用電容式電壓互感器，由于兩者的相位在鍍膜過程中固定，因此兩者的相位角不變，不用測量。由電流互感器和電壓互感器組成的定向耦合裝置，是功率檢測模塊的核心部分。本文著重分析了功率檢測模塊的電路，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。然后通過對其他各個模塊的分析，得出可行性的設(shè)計(jì)方案。最后對傳輸電路進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立，并用MATLAB對信號進(jìn)行P