CN108107271B - 一种射频电源匹配器鉴相电路 - Google Patents
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Abstract
一种射频电源匹配器鉴相电路，包括采样电路、带通滤波、波形变换电路、占空比调整电路以及积分电路等。不同的负载状态，U、I矩形波相位不同，由逻辑门组成的占空比调整电路将两路正弦波信号的相位转换成矩形波的占空比，即若阻抗为非50Ω阻抗，U、I的矩形波占空比不同，积分电路的两个电容充电时间不同（充放电时间τ>T，T为信号周期），则运放输入两端的电压不同，从而运放输出即可快速反应出两路信号的相位差信息。
Description
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种射频电源匹配器鉴相电路。
背景技术
射频电源配套使用的匹配器是用于使负载达到50Ω阻抗匹配以便从射频电源发生器获取最大功率。阻抗匹配即进入到匹配器和负载的射频信号Xin（见附图1）的电压U和电流I满足幅度比为定值K和相位差Δφ为0。相位差信息Δφ最终以电压形式体现才能对阻抗实现控制调整，U和I的相位关系直接反映了负载的性质（容性/感性/纯阻），即Δφ的正负对应负载状态，再以此信号为控制基准实现阻抗调整。
发明内容
针对此需求，本发明提出了一种射频电源匹配器鉴相电路，实现将U和I的相位差Δφ转换成-Up~+Up的电压信号。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种射频电源匹配器鉴相电路，包括电压信号输入端和电流信号输入端，所述电压信号输入端连接有电压信号滤波电路，电压信号滤波电路连接有第一比较器，第一比较器将输入的电压信号转化为矩形波；所述电流信号输入端先通过电阻将电流转化为电压，再连接有电流信号滤波电路，电流信号滤波电路连接有第二比较器，第二比较器将输入的电流信号转化为矩形波；
所述射频电源匹配器鉴相电路还包括占空比调整电路，所述占空比调整电路包括两个输入口和两个输出口；占空比调整电路的第一输入口连接第一比较器的输出端，第二输入口连接第二比较器的输出端；占空比调整电路将两个输入口输入的电流信号和电压信号相位信息转化为占空比信息，分别从两个输出口输出；
所述射频电源匹配器鉴相电路还包括差分放大器，所述占空比调整电路的第一输出口与差分放大器的一个输入口连接，占空比调整电路的第一输出口还连接有第一电容，第一电容接地；所述占空比调整电路的第二输出口与差分放大器的另一个输入口连接，占空比调整电路的第二输出口还连接有第二电容，第二电容接地；第一电容和第二电容的电容量相同；占空比调整电路输出的两路占空比信息的差异使第一电容和第二电容充电时间不同，导致差分放大器的两个输入口电压不同，差分放大器的输出端输出的电压即携带了电压信号和电流信号的相位差信息，实现鉴相。
进一步的改进，所述占空比调整电路的两个输出端连接有用于调零的变阻器。
进一步的改进，所述占空比调整电路采用逻辑门电路连接形成。
进一步的改进，所述电压信号滤波电路和电流信号滤波电路为两个完全相同的带通滤波电路，带通滤波电路有效滤除13.56MHz之外的杂波，匹配器工作更精准。
进一步的改进，所述电压信号输入端连接有用于调节输入电压的采样电路。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
能够将正弦波的电压信号U和电流信号I的相位差信息转化为双极性电压信号Up，实现鉴相，为射频电源的阻抗调整提供控制基准。
附图说明
图1为匹配器工作示意图；
图2为实施例1工作流程图；
图3为带通滤波电路和比较器电路图；
图4为占空比调整电路图；
图5为差分放大器电路图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，一种射频电源匹配器鉴相电路，包括电压信号输入端和电流信号输入端，如图3所示，电压信号输入端连接有带通滤波电路，有效滤除杂波，保留13.56MHz有用信号，电压信号滤波电路连接有第一比较器，第一比较器将输入的电压信号转化为矩形波。电压信号输入端可通过采样电路对输入的电压进行调节。
如图4所示，射频电源匹配器鉴相电路还包括占空比调整电路，占空比调整电路为逻辑门电路构成，占空比调整电路也可以采用芯片或其他电路结构，只要能完成相位信息转化即可。如图2所示，所述占空比调整电路包括两个输入口G、H和两个输出口C、D。占空比调整电路的第一输入口G连接第一比较器的输出端。
所述电流信号输入端连接有电阻，电阻将输入的电流信号转化为电压，再连接电流信号带通滤波电路，电流信号滤波电路连接有第二比较器，电流信号滤波电路和电压信号的带通滤波电路完全相同，第二比较器将输入的电流信号转化为矩形波。占空比调整电路的第二输入口H连接第二比较器的输出端。
占空比调整电路将两个输入口G、H输入的电流信号和电压信号的相位信息转化为占空比信息A、B，分别从两个输出口C、D输出；
如图5所示，射频电源匹配器鉴相电路还包括差分放大器，所述占空比调整电路的第一输出口C与差分放大器的一个输入口E连接，占空比调整电路的第一输出口还连接有第一电容C11，第一电容接地；所述占空比调整电路的第二输出口D与差分放大器的另一个输入口F连接，占空比调整电路的第二输出口还连接有第二电容C12，第二电容接地；第一电容和第二电容的电容量相同，均为10nF。占空比调整电路的两个输出端均连接有用于调零的变阻器R7。
因此不同的阻抗状态G、H处U和I矩形波相位不同，逻辑门组成占空比调整电路将两路信号的相位信息转换成占空比信息A、B，若两个信号不同相，则A、B两点的占空比不同，因此若负载为非50Ω纯阻态，则在C、D两点的高电平持续时间则不同， C11、C12的充电时间则不同（充放电时间τ>T，T为信号周期），E、F两点的电压不同，差分放大器的输出X1即携带了两路信号的相位差信息。
以上实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，凡是依据本发明的技术实质对以下实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种射频电源匹配器鉴相电路，包括电压信号输入端和电流信号输入端，其特征在于，所述电压信号输入端连接有电压信号滤波电路，电压信号滤波电路连接有第一比较器，第一比较器将输入的电压信号转化为矩形波；所述电流信号输入端先通过电阻将电流转化为电压，再连接有电流信号滤波电路，电流信号滤波电路连接有第二比较器，第二比较器将输入的电流信号转化为矩形波；
所述射频电源匹配器鉴相电路还包括占空比调整电路，所述占空比调整电路包括两个输入口和两个输出口；占空比调整电路的第一输入口连接第一比较器的输出端，第二输入口连接第二比较器的输出端；占空比调整电路将两个输入口输入的电流信号和电压信号的相位信息转化为占空比信息，分别从两个输出口输出；
所述射频电源匹配器鉴相电路还包括差分放大器，所述占空比调整电路的第一输出口与差分放大器的一个输入口连接，占空比调整电路的第一输出口还连接有第一电容，第一电容接地；所述占空比调整电路的第二输出口与差分放大器的另一个输入口连接，占空比调整电路的第二输出口还连接有第二电容，第二电容接地；第一电容和第二电容的电容量相同；占空比调整电路输出的两路占空比信息的差异使第一电容和第二电容充电时间不同，导致差分放大器的两个输入口电压不同，差分放大器的输出端输出的信号即携带了电压信号和电流信号的相位差信息，实现鉴相；所述占空比调整电路的两个输出端连接有用于调零的变阻器。
2.如权利要求1所述的一种射频电源匹配器鉴相电路，其特征在于，所述占空比调整电路采用逻辑门电路连接形成。
3.如权利要求1所述的一种射频电源匹配器鉴相电路，其特征在于，所述电压信号滤波电路和电流信号滤波电路为两个完全相同的带通滤波电路，所述带通滤波电路可滤除杂波，保留13.56MHz信号。
4.如权利要求1所述的一种射频电源匹配器鉴相电路，其特征在于，所述电压信号输入端连接有用于调节输入电压的采样电路。
Priority Applications (1)
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| CN201711454922.XA CN108107271B (zh) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | 一种射频电源匹配器鉴相电路 |
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| CN101217104A (zh) * | 2007-01-05 | 2008-07-09 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种射频匹配器的传感器的鉴相装置和方法 |
| CN102200550A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-09-28 | 中国航空无线电电子研究所 | 一种用于高精度测量相位差的延迟正交数字中频鉴相方法 |
| CN102291127A (zh) * | 2011-06-02 | 2011-12-21 | 西安电子科技大学 | 全差分复位延时可调鉴频鉴相器 |
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2017
- 2017-12-28 CN CN201711454922.XA patent/CN108107271B/zh active Active
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