CN103947298A - 用于高频灯的hf系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种HF系统,该系统包括一个HF装置(5)、具体地一个HF灯和一个HF火花塞或类似的HF等离子体应用、以及一个用于操作所述HF装置(5)的HF信号入耦合装置(3)。该HF系统包括一个用于生成一个用于操作所述HF装置(5)的HF信号的振荡器(7),并且所述系统特征在于,其包括在振荡器(7)所生成的HF信号和所述HF装置反射的信号的基础上生成与该HF装置的适配程度成比例的电压信号(U比例)的装置(15)。而且,该系统特征在于,其包括一个装置(27),优选地没有微处理器,用于生成一个用于在HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比例)的基础上适配振荡器(7)输出频率的控制信号(UA)。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的HF系统、一种根据权利要求14的前序部分所述的信号入耦合装置、以及一种根据权利要求15的前序部分所述的用于操作HF装置的方法。
例如,从WO2009/068618A2已知此处讨论的类型的HF系统。其具体地用于高效地操作高频装置,如高频率下的高频灯,具体地在2.45GHz下的ISM频段中。HF装置的操作(具体地,HF灯、HF火花塞或类似的HF等离子体应用)以灯的良好高频适配为前提。灯的适配取决于频率并且是灯可以占用振荡器生成的HF信号的什么部分用于灯的操作的一种措施。HF装置与馈入的HF信号的频率的适配越大,因此灯反射的信号的部分越小。因此,HF装置的适配对HF系统的总效率具有显著的贡献。具体地在高频操作节能灯的情况下,操作频率与几十MHz数量级的HF系统中的最佳适配频率的偏差会引起效率降低超过50%。HF装置与馈入的HF信号的适配取决于多个因素。这些具体地涉及HF装置的电子器件的制造公差、热性能和老化引起的变化。此外,点燃HF装置之后的位置和通常还有适配变化的幅值如从图1变得明显。图1a示出了点燃之前馈送至HF装置的HF信号的操作频率f0的示意图,并且图1b示出了HF装置点燃后的同一信号。变得明显的是,操作频率f0’在点燃HF装置之后发生偏移,从而使得其不再与HF装置的最佳操作频率对应。在这种情况下,HF装置的适配不再是最佳的并且发生所馈送至HF装置的HF信号的反射,如上所述,这会大大降低HF装置的效率。
现有技术披露了被提供用于HF装置的适配的动态闭环控制的控制电路。所述电路使用例如从放大器开发和MHz等离子体技术领域已知的可变电容器。在这种情况下,为了获得阻抗变换,使用链接到步进电机上的可变电容器。本解决方案能够实现HF装置的模拟适配,但必要地提供对闭环控制进行控制并形成单独设置的微控制器的使用。结果是,首先延长了动态适配时间,并且电路进一步变得相对复杂和成本密集。
此外,众所周知的是提供更高频率下的交换网络,例如在移动无线电领域,其通过不同电感电容元件被接通和关闭能够实现具有用于动态地使天线适配的离散状态的适配机构。本解决方案使得可以为负载阻抗的大变化实现离散匹配值。可以实现的离散步骤和可补偿负载偏差取决于交换状态的数量和适配机构的元件。本解决方案还必要地提供微型控制器的使用,这再一次使整个系统复杂和相对昂贵。
因此,本发明的目标是提供一种HF系统,该系统包括一个HF装置和一个HF信号入耦合装置,该信号入耦合装置简单、成本有效以及高效地实现HF装置与最佳操作频率的适配。
提出了包括如权利要求1所述的特征的HF系统用于实现上述目标。根据本发明的HF系统包括一个HF装置(具体地,HF灯、HF火花塞或类似HF的等离子体应用)和一个用于操作该HF装置的HF信号入耦合装置,其中,该HF信号入耦合装置包括一个用于生成用于操作该HF装置的HF信号的振荡器。该HF系统特征在于在该振荡器生成的HF信号和该HF装置反射的信号的基础上生成与该HF装置的适配程度成比例的一个电压信号,并且特征在于一个优选地没有微处理器的装置,用于在与该HF装置的适配程度成比例的电压信号的基础上生成一个用于使该振荡器的输出频率适配的控制信号。
因此,本发明的本质点在于,在点燃时刻和操作过程中保证HF装置的最佳适配,这通过将控制信号的频率动态地控制到HF装置的最佳适配的频率的控制电路而发生。这种控制电路可以被设计成为ALL电路(振幅锁环电路)。因此,根据本发明的HF系统和具体地根据本发明的HF信号入耦合装置能够实现HF信号的频率位置到HF装置(具体地,节能灯)在节能灯点燃时和在操作过程中两者的适配的模拟和动态闭环控制。与现有技术中的之前已知的解决方案相比,本发明优选地不需要微控制器,而是仅需要形成控制电路元件所需的逻辑单元的几个逻辑门。由此,整个HF系统被大大简化并且可以必要时被实现在单独半导体IC上。
本发明的本质基本概念是,生成与HF装置的适配程度成比例的一个电压信号,并且提供了用于本目的相应装置,其中,在振荡器生成的HF信号和HF装置反射的信号的基础上生成与HF装置的适配程度成比例的电压信号。然后,以如下方式优选地在没有微处理器的装置内(具体地,使用至少一个逻辑门)处理与HF装置的适配程度成比例的该电压信号:可以输出一个控制信号用于在极短的时间内使振荡器的输出频率适配。
操作频率到具有HF装置的最佳适配的频率的模拟闭环控制受到根据本发明的HF系统的影响。在这种情况下,保证了HF等离子体在最佳频率下被可靠地点燃。此外保证了在最佳频率下操作灯。此外,保证了在点燃过程中和在操作过程中将操作频率与最佳频率(它们可以对例如电子器件的制造公差、热行为或老化引起的变化有贡献)之间的偏差考虑在内。通过省掉微控制器,由于控制时间现在实质上仅是门渡越时间的函数,根据本发明的优选HF系统实现了操作频率的更快速的闭环控制。此外,HF信号入耦合装置的整个电路安排变得更加紧凑,因为仅需要单独的逻辑门。如果合适的话,还可以在单独半导体IC上实现该电路安排。用于大量生产的紧凑且方便的解决方法随着半导体IC而出现。本发明所提供的进一步的优点是显著较不复杂的开发,因为硬件更精简且不需要软件。而且,不需要软件的事实意味着也不出现软件错误,并且所以该HF系统总体上较不容易受干扰的影响。
特别优选一种HF系统,其中用于生成与HF装置的适配程度成比例的电压信号的装置包括用于耦合出振荡器生成的HF信号的一部分和至少一个出耦合装置和用于耦合出该HF装置反射的信号的一部分的至少一个进一步的出耦合装置。此外,优选地,提供了用于检测并输出振荡器生成的HF信号的耦合出部分的电压信号的一个电压检测装置和用于检测并输出该HF装置反射的信号的耦合出部分的电压信号的至少一个进一步的电压检测装置。为了生成与HF装置的适配程度成比例的实际电压信号,优选地提供了一个装置,具体地至少一个运算放大器,其在HF装置反射的信号的耦合出部分的电压信号和振荡器生成的HF信号的耦合出部分的电压信号的基础上生成与HF装置的适配程度成比例的电压信号。
可替代地,用于生成与HF装置的适配程度成比例的电压信号的装置可以包括一个环行器,该环行器被设计成用于耦合出振荡器生成的HF信号的一部分并且用于耦合出HF装置反射的信号一部分,并且如果合适的话,检测并输出这些耦合出部分的相应电压信号。优选地,该环行器包括至少一个装置,具体地至少一个运算放大器或至少一个放大器电路,该至少一个装置在这些耦合出部分的电压信号的基础上生成一个与HF装置的适配程度成比例的电压信号。
在一个进一步优选HF系统中,用于生成用于使振荡器的输出频率适配的控制信号的优选地无微处理器的装置包括一个具有至少一个、优选地两个逻辑门的逻辑单元,该逻辑单元在至少一个、优选地三个条件的基础上输出使用于使振荡器的输入频率适配的控制信号。此外,该逻辑单元可以连接到一个移位寄存器上,其中,该移位寄存器被提供用于接收该逻辑单元的输出信号。此外,该优选地无微处理器的装置还可以包括一个用于对该逻辑单元的输出信号进行计时的时钟发生器装置。以此方式,可以生成一个仿真数字信号或对其进行计时。优选地,该逻辑单元通过用于生成模拟输出电压的环路滤波器连接到该振荡器上,用于控制所述振荡器。具体地通过该逻辑单元的被该环路滤波器进行平滑处理的数字输出信号生成模拟输出频率。可替代地,不是环路滤波器,可以提供一个电荷泵安排(多个电荷泵)用于生成模拟输出电压,用于控制振荡器的频率。作为一个进一步的替代方案,可以省掉环路滤波器和电荷泵安排两者,并且该优选的无微处理器的装置(具体地,该逻辑单元)反而被设计成使得其被设计成用于生成用于控制该振荡器的频率的模拟输出电压。优选地,该HF系统此外包括一个复位电路,该复位电路被设计成用于将该振荡器放到一个预定义状态下。结果是,该复位电路使得可以设计该振荡器的预定义状态,具体地预定义操作频率。
还提出了一种用于在根据权利要求1至13中任一项所述的HF系统中使用的信号耦合装置,用于实现上述目标。
最后,此外提出了一种用于操作HF装置(具体地,HF灯、HF火花塞或类似的HF等离子体应用)的方法,用于实现上述目标。该方法包括通过振荡器生成用于操作HF装置的HF信号的步骤。该方法特征在于在该振荡器生成的HF信号和该HF装置处反射的信号的基础上生成一个与该HF装置的适配程度成比例的电压信号。此外,该方法特征在于在与该HF装置的适配程度成比例的该电压信号的基础上生成一个用于使该振荡器的输出频率适配的控制信号。
优选一种方法,该方法涉及在生成一个使该振荡器的输出频率适配的一个控制信号之前在与该HF装置的适配程度成比例的该电压信号的基础上生成一个第一条件。所述第一条件优选地通过将与该HF装置的适配程度成比例的该电压信号与一个预定义的电压值进行比较来获得。还优选在生成一个使该振荡器的输出频率适配的一个控制信号之前在与该HF装置的适配程度成比例的该电压信号的基础上生成一个第二条件。具体地,在这种情况下,该第一条件是通过获得与该HF装置的适配程度成比例的该电压信号而获得的。根据本发明的方法优选地还包括将该第一和该第二条件和具体地还有一个第三条件引导向一个或多个逻辑门并在基于该逻辑门或这些逻辑门的真值表的基础上生成一个用于使该振荡器的输出频率适配的控制信号的步骤。
关于根据本发明的方法的优点,参考如上解释的根据本发明的HF系统的优点。
以下参考附图对本发明进行了更加详细的解释,其中:
图1a示出了在HF装置点燃之前的操作频率的示意图;
图1b示出了在HF装置点燃之后的操作频率的示意图;
图2示出了根据本发明的HF系统的示例性实施例的示意电路图;
图3示出了用于生成用于使振荡器的输出频率适配的控制信号的优选地无微处理器装置的示例性实施例的示意电路图;
图4示出了根据本发明的逻辑单元的示例性实施例的示意图;
图5示出了通过逻辑单元实现的真值表;
图6示出了根据本发明的时钟发生器装置的示例性实施例的示意图;
图7示出了环路滤波器的示例性实施例的示意图;以及
图8示出了环路滤波器的示例性实施例的示意图。
图2示出了根据本发明的HF系统1的实施例的示意图。HF系统1包括一个HF信号入耦合装置3和一个HF装置5,该HF装置可以是HF灯、HF火花塞或类似的HF等离子体应用。下文仅通过示例在使用参考符号5的HF灯的基础上对本发明进行描述。
HF信号入耦合装置3用于操作HF灯5并且出于此目的通过振荡器7生成具有用于HF灯5的点燃和操作的操作频率的一个HF信号。在如图2中所示的根据本发明的HF系统1的实施例的情况下,放大器9和阻尼元件11连接到振荡器7上,借此,振荡器7的输出信号可以在其通过一个进一步的放大器13被增加至操作功率之前被增加或减少。放大器9和13以及阻尼元件11是任选的并且或者可以被省略或者用其他合适的元件替代。还可以想到HF灯5与振荡器7之间的其他组合中的安排。
HF信号入耦合装置3此外包括用于产生与HF装置的适配程度成比例的一个电压信号的装置,用参考符号15概括所述装置。根据如图2中所示的本发明的实施例,所述装置15包括两个出耦合装置17和19,其中出耦合装置17用于耦合出振荡器7生成的HF信号的一部分a,而出耦合装置19用于耦合出HF灯5反射的信号的一部分b。不言而喻,仅当灯没有与振荡器7生成的HF信号的频率最佳适配时,HF灯5才反射信号b。因此,出耦合装置17用于耦合出传向HF灯5的功率,而出耦合装置19用于耦合出离开(即HF灯5反射的)的功率。
参考标号为15的装置进一步包括一个电压检测装置21(检测器),其用于检测并输出振荡器13生成的HF信号的耦合出部分a的电压信号。此外,提供了一个电压检测装置23(检测器),其用于检测并输出HF灯5反射的信号b的耦合出部分的电压信号。根据本发明本实施例,电压检测装置21和23生成的两个电压信号被馈送至一个共同的运算放大器25,该运算放大器在电压检测装置21和23的输出电压的基础上生成与灯适配成比例的电压U比例。
作为用参考标号15标识的用于生成与HF灯的适配程度成比例的电压信号U比例的装置的实施例的替代方案,可以使用环行器而不使用出耦合装置17和19,该环行器从HF灯5与振荡器7之间的连接耦合出HF灯5的反射信号并使其可以作为受控变量而使用。然而,振荡器7的HF信号在该过程中没有丢失。在这种情况下,可以或者省掉运算放大器25,或者可以用放大器电路替换运算放大器。在用于生成与HF灯的适配程度成比例的电压信号的装置15的进一步实施例中,还可以规定仅提供一个出耦合装置17或19,该出耦合装置可以分别用于耦合出振荡器7生成的HF信号的那一部分和HF灯5反射的HF信号部分两者。
所有至关重要的是提供一个装置,该装置从振荡器7的HF信号和灯5处反射的信号生成与HF装置适配程度成比例的电压信号。换言之,所生成的与HF装置适配程度成比例的电压信号是对振荡器7的被传递至HF灯5的HF信号有多少在HF灯5处被反射并且因此HF灯的失配有多高的一种措施。
在后续步骤中,根据本发明,与灯适配成比例的电压U比例被馈送至优选地没有微处理器的装置27,该装置用于生成一个控制信号用于使振荡器7的输出频率适配。在图2中所示的实施例的情况下,优选地没有微处理器的装置27包括一个振幅鉴别器29、一个环路滤波器31和一个复位电路33。振幅鉴别器29在与HF灯5的适配程度成比例的电压U比例的基础上生成一个数字或计时输出电压UD,该电压进而被馈送至一个滤波器装置,具体地环路滤波器31,该滤波器装置以一种使得生成实质上模拟输出信号UA的方式使计时输出电压UD平滑,该模拟输出信号作为控制电压被馈送至振荡器7。因此,被馈送至振荡器7的控制电压UA是对振荡器7的频率是否增加、降低或保持相同的一种措施。
图3示出了图2中所示的所谓的振幅鉴别器29的一个示例性实施例。振幅鉴别器29具有一个输入端35,在该输入端馈入与HF灯5的适配程度成比例的电压U比例。在本示例性实施例的情况下,在振幅鉴别器29中生成总计3个条件K1、K2和K3。在与HF灯5的适配程度成比例的电压信号U比例的基础上通过所述信号与预定义的电压值进行比较来生成该第一条件K1。为此目的,振幅鉴别器29包括一个比较器39,向该比较器首先馈送电压信号U比例并且其次馈送一个固定电压值,由电压值发生装置41生成该固定电压值。电压值发生装置41优选地通过分压器实现。比较器39将电压U比例的当前值与电压值发生装置41的固定电压值进行比较。比较器39的结果输出信号对应于该第一条件K1。
同时,在振幅鉴别器29中,电压信号U比例被馈送至具有一个集成反向比较器的一个微分器单元43,该单元获得电压信号U比例。因此,微分器单元43的输出信号提供关于灯适配的趋势的信息,即,适配是否降低或增加,并且对应于该第二条件K2。
该第一条件K1和该第二条件K2被馈送至一个逻辑单元45。逻辑单元45连接到一个移位寄存器,具体地连接到2位的移位寄存器47,该移位寄存器可以通过例如两个D式触发器实现并且从这些触发器接收一个第三条件K3。如图3中所示,移位寄存器47可以连接到一个时钟发生器49以便在振幅鉴别器29内仿真地数字化模拟过程或对其进行计时。
在根据图4的示意性实施例中展示了振幅鉴别器29的逻辑单元45的可能实现方式。逻辑单元45包括三个输入端51、53和55,其中该第一条件K1通过输入端51被馈送至逻辑单元45,该第二条件K2通过该第二输入端53并且该第三条件K3通过该第三输入端55。逻辑单元45此外包括一个连接到图3中所示的移位寄存器47上的输出端57。
在根据图4的示例性实施例中,逻辑单元45包括两个逻辑门59和61和一个逆变器63。逻辑门61例如为异或门,而逻辑门49为与门。逆变器63使异或门61的供应信号反向。如果逻辑单元45的输出端57处存在输出信号Y,则下式适用于图4中所示的安排:
可以将具有上述关系的逻辑单元45分配给图5中所示的真值表。从根据图5的真值表中明显的是,在本实施例中,仅当来自运算放大器25的与灯适配成比例的电压U比例超过电压值发生装置41定义的值时并且同时
-存在具有一个集成反向比较器的微分器单元43生成的第二条件K2(K2=“1”),而来自移位寄存器47的n-1位对应于“1”
-或者不存在具有一个集成反向比较器的微分器单元43生成的第二条件K2(K2=“0”),而来自移位寄存器47的N-1位对应于“0”时,振荡器7的输出频率才增加(Y=1)。
时钟发生器装置49是有利的,因为由此可以避免由于单独逻辑门的瞬态响应引起的不正确决定。图6中展示了时钟发生器装置49的一种可能的实现方式。通过示例示出,时钟发生器装置49包括三个逆变器65、67和69、两个电阻器71和73以及一个电容器75,以便在具有一个固定频率f的输出端77处实现一个信号。针对电阻器71和73的电阻R和电容器75的电容C出现以下频率:
F=0.558/(RC)。
图7显示了图2中所示的环路滤波器31的一个示例性实施例,所述环路滤波器从振幅鉴别器29接收一个计时输出电压UD。环路滤波器31从通过移位寄存器47传递的逻辑单元45的控制信号为振荡器7的输出频率的闭环控制生成一个模拟电压。在根据图7的实施例中,环路滤波器31包括一个串联电阻器79和至少一个并联电容器81和还有至少一个并联电阻器83,它们位于环路滤波器31的连接到移位寄存器47上的输入端85与连接到振荡器7上的输出端87之间。
为了增加振荡器7的输出频率,逻辑单元45的输出端57被设置为“1”。此信号以与串联电阻器79的电阻与并联电容器81的电容的乘积对应的时间常数τ充电通过串联电阻器79对环路滤波器31中的并联电容器81进行充电。逻辑单元45的输出端57处的值“0”具有一些影响:并联电容器81上的电荷通过由并联电阻器83和电容器79形成的并联电路放电。相应的时间常数τ放电对应于并联电容器81的电容与由两个电阻器79和83形成的并联电路的结果电阻乘积对应。
图8示出了图2中所示的复位电路33的一个可能实施例。在本实施例中,复位电路33包括一个用于将环路滤波器31中的并联电容器81处的电压与参考电压U比较进行比较的比较器89,其中可以通过例如外部分压器91生成参考电压U比较。由此,可以定义闭环控制的下限频率。如果环路滤波器31中的并联电容器81处的电压下降到电压值U比较以下,则通过单稳态开关93生成对环路滤波器31中的并联电容器81进行充电的电压。由此,振荡器7的输出频率被定义在闭环控制的上限频率处。可以根据需要在接通过程中和在HF灯5的操作过程中两者激活复位电路33和结果复位过程。
总之,可以表述为,图2中所示的HF系统1仅是可以关于一些元件被修改的示例性实施例。具体地,可以用环行器替换出耦合元件。电压检测装置21和23可以是任意设计的合适检测器。此外,存在将图8中所示的复位电路33或所述复位电路的功能集成到逻辑单元45内的可能性。另一方面,存在用门替换复位电路33的可能性,具体地用比较器和/或简单的采样并保持电路。
而且,可以用电荷泵替换根据图7的环路滤波器31,即,基于锁相环路电路(PLL)的模型的电荷泵电路。在这种情况下,该电路可以被设计成使得可以“保持”最佳操作频率。在这种情况下,该电路某种程度上更复杂并且更大并且需要一个新的逻辑单元和多个负电压。还可以想到将环路滤波器31或至少其功能集成到逻辑单元45内。然后,直接在逻辑单元45内生成模拟输出电压,从而使得时钟发生器的使用是多余的。还可以想到扩展逻辑单元45。具体地,可以考虑进一步的条件,这些条件可以在不使用微处理器的情况下实现附加功能。则此目的可能需要附加逻辑门。而且,还可以修改并且具体地通过非稳态触发器的使用补充移位寄存器47。具体地,可以提供使时钟发生器或时钟发生器装置49多余的附加元件。
放大器9和12的使用和阻尼元件11的使用也是可选的。还可以想到例如将具有可变增益的放大器用于更准确的功率设置。同样,可以用可变的方式体现阻尼元件,或可以提供相应的附加可变阻尼元件。具体地,放大和阻尼量级也是可选的。
总体上,本发明实现了一种HF系统并且具体地一种有利的HF信号入耦合装置用于在HF系统中使用以便以一种尽可能没有损耗的方式将HF信号耦合到HF装置内,具体地到HF灯内。该HF信号入耦合装置优选地具有没有微处理器的设计,而是使用使微处理器多余的多个逻辑门。以此方式,HF系统实现了HF信号入耦合装置的输出频率的快速模拟闭环控制,例如,用于节能灯。根据本发明的HF信号入耦合装置能够在具有与HF灯最佳适配的操作频率下点燃和高效操作HF灯。有利的模拟闭环控制此外可以对由电子器件的制造公差、操作支配的热行为或老化引起的变化引起的频移进行补偿。所实现的逻辑单元由多个单独的逻辑门组成并且因此能够将电路有利集成到单个半导体IC中。因此,其为HF信号入耦合装置和因此使用大量生产的整个HF系统的成本有效的实现方式提供了前提条件。
参考符号列表
1 HF系统
3 HF信号入耦合装置
5 HF装置(HF灯)
7 振荡器
9 放大器
11 阻尼元件
13 放大器
15 用于生成与HF装置的适配程度成比例的电压信号的装置
17 出耦合装置
19 出耦合装置
21 电压检测装置
23 电压检测装置
25 运算放大器
27 优选地没有微处理器的装置
29 振幅鉴别器
31 滤波器装置(环路滤波器)
33 复位电路(复位装置)
35 输入端
37 比较装置
39 比较器
41 电压值发生装置
43 微分器单元
45 逻辑单元
47 移位寄存器
49 时钟发生器装置
51 输入
53 输入
55 输入
57 输出
59 逻辑门
61 逻辑门
63 逆变器
65 逆变器
67 逆变器
69 逆变器
71 电阻器
73 电阻器
75 电容器
77 输出端
79 串联电阻器
81 并联电容器
83 并联电阻器
85 输入
87 输出
89 比较器
91 外部分压器
93 单稳态开关
f0 操作频率
f0’ 移位操作频率
a 振荡器的HF信号的一部分
b 反射信号的一部分
U比例 与灯的适配程度成比例的电压
UD 计时输出电压
UA 模拟输出信号
Claims (20)
1.包括一个HF装置(5)的HF系统(1),具体地,一个HF灯、一个HF火花塞或类似的HF等离子体应用,和一种用于操作该HF装置(5)的HF信号入耦合装置(3),包括:
-一个振荡器(7),用于生成一个用于操作该HF装置(5)的HF信号(),
其特征在于
-装置(15),用于在该振荡器(7)生成的该HF信号和该HF装置反射的一个信号的基础上生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比例),以及
-一个优选地没有微处理器的装置(27),用于在与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)的基础上生成一个用于使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)。
2.根据权利要求1所述的HF系统,
其特征在于
用于生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比 例)的该装置包括至少一个出耦合装置(17,19),该出耦合装置用于耦合出该振荡器(7)生成的该HF信号的一部分并且用于耦合出该HF装置(5)反射的该信号的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的HF系统,
其特征在于
用于生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比 例)的该装置包括用于检测并输出该振荡器(7)生成的该HF信号的该耦合出部分(a)的一个电压信号的至少一个电压检测装置(21)和用于检测并输出该HF装置(5)反射的该信号的该耦合出部分(b)的一个电压信号的至少一个进一步的电压检测装置(23)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的HF系统,
其特征在于
生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比例)的该装置包括至少一个装置,具体地以至少一个运算放大器(25)为形式,该至少一个装置在该HF装置(5)反射的该信号的该耦合出部分(b)的该电压信号和该振荡器(7)生成的该HF信号的该耦合出部分(a)的该电压信号的基础上生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比例)。
5.根据权利要求1所述的HF系统,
其特征在于
用于生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比 例)的该装置包括一个环行器,该环行器被设计成用于耦合出该振荡器(7)生成的该HF信号的一部分并且用于耦合出该HF装置(5)反射的该信号()的一部分,并且如果合适的话,检测并输出这些耦合出部分(a,b)的相应电压信号。
6.根据权利要求5所述的HF系统,
其特征在于
该环行器包括至少一个装置,具体地至少一个运算放大器或至少一个放大器电路,该至少一个装置在这些耦合出部分的电压信号的基础上生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号。
7.根据以上权利要求中任一项所述的HF系统,
其特征在于
用于生成一个用于使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)的该优选地无微处理器的装置(27)包括一个具有至少一个、优选地两个逻辑门(61,63,59)的逻辑单元(45),该逻辑单元在至少一个、优选地三个条件(K1,K2,K3)的基础上输出用于使该振荡器(7)的输入频率适配的一个控制信号。
8.根据权利要求7所述的HF系统,
其特征在于
提供了一个用于接收该逻辑单元(45)的一个输出信号(Y)的移位寄存器(47)。
9.根据权利要求8所述的HF系统,
其特征在于
提供了一个用于对该逻辑单元(45)的该输出信号(Y)进行计时的时钟发生器装置(49)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的HF系统,
其特征在于
该逻辑单元(45)通过一个用于生成一个模拟输出电压(UA)的环路滤波器(31)连接到该振荡器(7)上,用于控制所述振荡器(7)的频率。
11.根据权利要求7至9中任一项所述的HF系统,
其特征在于
该逻辑单元(45)通过一个用于生成一个用于控制所述振荡器(7)的频率的模拟输出电压的电荷泵安排连接到该振荡器(7)上。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的HF系统,
其特征在于
该优选地无微处理器的装置(27)、具体地该逻辑单元(45)被设计成使得其被设计成用于生成一个用于控制该振荡器(7)的频率的模拟输出电压(UA)。
13.根据以上权利要求中任一项所述的HF系统,
其特征在于
提供了一个复位电路(33),其被设计成用于将该振荡器(7)放到一个预定义状态下。
14.用于在根据权利要求1至13中任一项所述的HF系统(1)中使用的信号入耦合装置(3)。
15.用于操作HF装置(5)、具体地HF灯、HF火花塞或类似的HF等离子体应用的方法,包括
-通过一个振荡器(7)生成一个用于操作该HF装置(5)的HF信号,
其特征在于
-在该振荡器(7)生成的该HF信号和该HF装置(5)反射的一个信号的基础上生成一个与该HF装置(5)的适配程度成比例的电压信号(U比例),以及
-在与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)的基础上生成一个用于使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)。
16.根据权利要求15所述的方法,
其特征在于
在生成一个使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)之前在与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)的基础上生成一个第一条件(K1)。
17.根据权利要求16所述的方法,
其特征在于
该第一条件(K1)通过将与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)与一个预定义的电压值进行比较来获得。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法,
其特征在于
在生成一个使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)之前在与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)的基础上生成一个第二条件(K2)。
19.根据权利要求18所述的方法,
其特征在于
该第二条件(K2)通过获得与该HF装置(5)的适配程度成比例的该电压信号(U比例)来获得。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法,
其特征在于
将该第一(K1)和该第二条件(K2)以及具体地一个第三条件(K3)引导向一个或多个逻辑门(59,61,63)并且在基于该逻辑门或这些逻辑门的一个真值表的基础上生成一个用于使该振荡器(7)的输出频率适配的控制信号(UA)。
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DE102017206132B3 (de) | 2017-04-10 | 2018-07-12 | TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG | Verfahren zur Erzeugung einer Hochfrequenzleistung mit einer vorgegebenen Frequenz und Leistungswandler |
DE102017115438A1 (de) | 2017-06-06 | 2018-12-06 | Fricke Und Mallah Microwave Technology Gmbh | Vorrichtung zum erzeugen eines plasmastrahls im mhz- und ghzbereich mit tem- und hohlleitermoden |
EP3747241A1 (de) | 2018-02-02 | 2020-12-09 | Ionics SA | Atmosphärenplasmajet mit geradem kanülenrohr |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020079845A1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-06-27 | Kirkpatrick Douglas A. | High output lamp with high brightness |
CN1706106A (zh) * | 2002-10-15 | 2005-12-07 | 塞瑞费克无线公司 | 用于射频下变频的直流微调电路 |
US7099241B1 (en) * | 1999-07-27 | 2006-08-29 | Deutsche Thomson—Brandt GmbH | Apparatus for scanning optical recording media |
US20100253231A1 (en) * | 2006-10-16 | 2010-10-07 | Devincentis Marc | Electrodeless plasma lamp systems and methods |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4044308A (en) * | 1976-09-20 | 1977-08-23 | Gte Sylvania Incorporated | Communication transmitting apparatus with carrier level control |
US4375051A (en) * | 1981-02-19 | 1983-02-22 | The Perkin-Elmer Corporation | Automatic impedance matching between source and load |
US5688357A (en) * | 1995-02-15 | 1997-11-18 | Applied Materials, Inc. | Automatic frequency tuning of an RF power source of an inductively coupled plasma reactor |
US6313587B1 (en) * | 1998-01-13 | 2001-11-06 | Fusion Lighting, Inc. | High frequency inductive lamp and power oscillator |
JP2001284078A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 無電極放電ランプ装置 |
DE10243271A1 (de) * | 2002-09-18 | 2003-12-04 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zum Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Verbrennungsmotor |
US20060252283A1 (en) * | 2003-08-07 | 2006-11-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and sustrate processing method |
JP2006128075A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Seiko Epson Corp | 高周波加熱装置、半導体製造装置および光源装置 |
JP4799947B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2011-10-26 | 株式会社ダイヘン | 高周波電源装置および高周波電源の制御方法 |
US8258687B2 (en) * | 2006-03-28 | 2012-09-04 | Topanga Technologies, Inc. | Coaxial waveguide electrodeless lamp |
DE102007057581A1 (de) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | Fachhochschule Aachen | Hochfrequenzlampe und Verfahren zu deren Betrieb |
JP2009181771A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Seiko Epson Corp | 光源装置、光源装置の発光制御方法、およびプロジェクタ |
RU2551644C2 (ru) * | 2009-01-06 | 2015-05-27 | Лаксим Корпорейшн | Безэлектродная плазменная лампа (варианты) |
US8723531B2 (en) * | 2009-03-12 | 2014-05-13 | Sige Semiconductor, Inc. | Integrated VSWR detector for monolithic microwave integrated circuits |
US8670730B2 (en) * | 2011-08-24 | 2014-03-11 | Spectralux Corporation | Power efficient radio frequency transmitter |
US8878432B2 (en) * | 2012-08-20 | 2014-11-04 | Varian Medical Systems, Inc. | On board diagnosis of RF spectra in accelerators |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020079845A1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-06-27 | Kirkpatrick Douglas A. | High output lamp with high brightness |
US7099241B1 (en) * | 1999-07-27 | 2006-08-29 | Deutsche Thomson—Brandt GmbH | Apparatus for scanning optical recording media |
CN1706106A (zh) * | 2002-10-15 | 2005-12-07 | 塞瑞费克无线公司 | 用于射频下变频的直流微调电路 |
US20100253231A1 (en) * | 2006-10-16 | 2010-10-07 | Devincentis Marc | Electrodeless plasma lamp systems and methods |
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