CN117459011B - 射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法 - Google Patents

射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法 Download PDF

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CN117459011B CN202311774048.3A CN202311774048A CN117459011B CN 117459011 B CN117459011 B CN 117459011B CN 202311774048 A CN202311774048 A CN 202311774048A CN 117459011 B CN117459011 B CN 117459011B
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Abstract

本申请提供一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，涉及射频技术领域，射频电路包括射频电源、射频输出端、匹配网络以及补偿网络，射频电源用于输出射频电流，射频输出端用于连接负载，匹配网络位于射频电源的射频电流的输出路径中，至少对射频电源的内部电抗进行电抗匹配，补偿网络可选择地连接于射频输出端的两端，用于在射频输出端连接的负载的电抗发生变化时，连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络配合实现对射频电源的内部电抗进行电抗匹配。本申请可满足射频电路在动态变化时的电抗匹配需求。

Description

射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法
技术领域
本申请涉及射频技术领域，尤其涉及一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法。
背景技术
目前，随着射频（Radio Frequency，RF）各种应用的普及，对射频电路工作前进行的阻抗匹配变得越发重要，射频电源和负载的阻抗不匹配将导致反射功率的产生，反射功率对射频电源存在较大的负面影响，甚至致使射频电源损坏。
然而，在已进行阻抗匹配的射频电路的工作过程中，可能由于负载的电抗变化导致阻抗不匹配，现有的方式也很难在射频电路动态变化时重新进行电抗匹配，容易致使射频电源因反射功率而损坏，因此，如何在射频电路动态变化时进行电抗匹配，成为了需要考虑的问题。
发明内容
本申请提供一种射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，可满足射频电路在动态变化时的电抗匹配需求。
第一方面，提供一种射频电路，所述射频电路包括射频电源、射频输出端、匹配网络以及补偿网络，所述射频电源用于输出射频电流，所述射频输出端用于连接负载，所述匹配网络位于所述射频电源的射频电流的输出路径中，至少对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配，所述补偿网络可选择地连接于所述射频输出端的两端，用于在所述射频输出端连接的所述负载的电抗发生变化时，连接于所述射频输出端的两端，以对所述负载的电抗变化值进行补偿，并与所述匹配网络配合实现对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配。
在一种可能的实施方式中，所述射频输出端包括第一端和第二端，所述第一端与所述匹配网络连接，所述第二端接地，所述第一端与所述第二端用于连接所述负载的两端，所述补偿网络包括相连的补偿电抗提供单元和电抗补偿单元，所述补偿电抗提供单元与所述第二端可选择地连接，所述电抗补偿单元与所述第一端连接；其中，在所述射频输出端连接的所述负载的电抗发生变化时，所述补偿电抗提供单元与所述第二端连接，以提供补偿电抗，所述电抗补偿单元用于根据所述补偿电抗提供单元提供的所述补偿电抗，对所述电抗变化值进行补偿。
在一种可能的实施方式中，所述射频电路还包括第一电阻，所述第一电阻连接于所述第二端与地之间，所述电抗补偿单元包括三极管，所述三极管的基极与所述补偿电抗提供单元连接，所述三极管的集电极与所述第一端连接，所述三极管的发射极接地；其中，在所述负载的电抗发生变化时，所述补偿电抗提供单元与所述第二端连接，以提供所述补偿电抗，所述补偿电抗经所述三极管变换后而得到与所述补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对所述电抗变化值进行补偿。
在一种可能的实施方式中，所述补偿电抗提供单元包括第一补偿支路、第二补偿支路以及开关单元，所述第一补偿支路呈感性，所述第二补偿支路呈容性；其中，所述开关单元用于在所述负载的电抗发生变化时，将所述第一补偿支路或所述第二补偿支路连接于所述第二端与所述三极管的基极之间，以提供感性或容性的所述补偿电抗，感性或容性的所述补偿电抗经所述三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，以对感性或容性的所述电抗变化值进行补偿。
在一种可能的实施方式中，所述开关单元包括单刀多掷开关，所述单刀多掷开关包括一固定端以及多个自由端，所述固定端与所述第二端连接，所述第一补偿支路连接于其中一个自由端与所述三极管的基极之间，所述第二补偿支路连接于另一个自由端与所述三极管的基极之间，所述单刀多掷开关的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，从而将所述第一补偿支路或所述第二补偿支路连接于所述第二端与所述三极管的基极之间。
在一种可能的实施方式中，所述第一补偿支路包括至少一个补偿电感，所述第二补偿支路包括至少一个补偿电容。
在一种可能的实施方式中，所述至少一个补偿电感为可调电感，所述至少一个补偿电容为可调电容，通过调节所述至少一个补偿电感或所述至少一个补偿电容的大小，以使经所述三极管变换后的补偿电抗的值与所述电抗变化值共轭。
在一种可能的实施方式中，所述补偿网络还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述电抗补偿单元与所述第一端之间。
第二方面，还提供一种射频电源设备，所述射频电源设备包括上述的射频电路、检测单元以及控制单元，所述检测单元用于检测所述射频输出端连接的所述负载的参数，所述控制单元至少用于基于所述负载的参数，判断所述负载的电抗是否发生变化，并在所述负载的电抗发生变化时，控制所述补偿电抗提供单元连接，以对所述负载的电抗进行补偿。所述射频电路包括射频电源、射频输出端、匹配网络以及补偿网络，所述射频电源用于输出射频电流，所述射频输出端用于连接负载，所述匹配网络位于所述射频电源的射频电流的输出路径中，至少对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配，所述补偿网络可选择地连接于所述射频输出端的两端，用于在所述射频输出端连接的所述负载的电抗发生变化时，连接于所述射频输出端的两端，以对所述负载的电抗变化值进行补偿，并与所述匹配网络配合实现对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配。
第三方面，还提供一种电抗补偿方法，应用于上述的射频电源设备中，用于对所述射频电源设备中的所述射频电路进行补偿，所述电抗补偿方法包括：
通过检测单元检测射频输出端连接的负载的参数，
基于负载的参数，判断负载的电抗是否发生变化；
在负载的电抗发生变化时，控制补偿网络连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿。
所述射频电源设备包括射频电路、检测单元以及控制单元，所述检测单元用于检测所述射频输出端连接的所述负载的参数，所述控制单元至少用于基于所述负载的参数，判断所述负载的电抗是否发生变化，并在所述负载的电抗发生变化时，控制所述补偿电抗提供单元连接，以对所述负载的电抗进行补偿。
本申请的射频电路、射频电源设备及电抗补偿方法，通过补偿网络可选择地连接于射频输出端的两端，能够在射频输出端连接的负载的电抗发生变化时，配置补偿网络连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络配合实现对射频电源的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路在动态变化时的电抗匹配需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1为本申请一实施例中的射频电路的结构示意图。
图2为本申请一实施例中的补偿网络的结构示意图。
图3为本申请一实施例中的射频电路的电路示意图。
图4为本申请另一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。
图5为本申请又一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。
图6为本申请另一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。
图7为本申请又一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。
图8为本申请另一实施例中的射频电路的电路示意图。
图9为本申请一实施例中的射频电源设备的结构示意图。
图10为本申请一实施例中的射频电源设备的电路示意图。
图11为本申请一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。
图12为本申请另一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。
附图标记说明：1、射频电源设备，10、射频电路，100、射频电源，200、射频输出端，210、第一端，220、第二端，RL、负载，300、匹配网络，L1、匹配电感，C1、匹配电容，400、补偿网络，410、补偿电抗提供单元，411、第一补偿支路，L2、补偿电感，S2、第一补偿开关，412、第二补偿支路，C2、补偿电容，S3、第二补偿开关，413、开关单元，S1、单刀多掷开关，414、第三补偿支路，S4、拨动开关，420、电抗补偿单元，B、基极，C、集电极，E、发射极，I0、干路电流，U1、第一电压，I1、第一电流，I2、第二电流，UB、基极电压，IB、基极电流，GND、地，R1、第一电阻，R2、第二电阻，20、检测单元，30、控制单元，40、执行单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是暗示或指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1，图1为本申请一实施例中的射频电路的结构示意图。如图1所示，本申请提供一种射频电路10，射频电路10包括射频电源100、射频输出端200、匹配网络300以及补偿网络400，射频电源100用于输出射频电流，射频输出端200用于连接负载RL，匹配网络300位于射频电源100的射频电流的输出路径中，至少对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，补偿网络400可选择地连接于射频输出端200的两端，用于在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配。
从而，本申请的上述射频电路10，通过补偿网络400可选择地连接于射频输出端200的两端，能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，配置补偿网络400连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路10在所连接的负载RL的电抗动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
在一个或多个实施例中，匹配网络300可以连接于射频电源100与射频输出端200之间，也可以位于射频电源100的内部。
在一个或多个实施例中，在负载RL为纯阻性负载，且射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值均为50Ω的标准电阻值时，更便于射频电路10在工作前进行阻抗匹配，匹配网络300可以仅对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，即可实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，在负载RL为感性负载或容性负载，且射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值均为50Ω的标准电阻值时，匹配网络300还可以用于对负载RL的电抗进行电抗匹配，从而实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
在一个或多个实施例中，在射频电源100的内部电阻值与负载RL的电阻值不一致时，匹配网络300还可以用于对射频电源100的内部电阻与负载RL的电阻进行阻抗匹配，从而实现射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗匹配。
具体的，在射频电路10工作前，往往要通过匹配网络300对射频电源100的内部阻抗与负载RL的阻抗进行阻抗匹配。但是，在已进行阻抗匹配的射频电路10的工作过程中，可能由于负载RL的电抗变化导致射频电源100和负载RL的阻抗不匹配，阻抗不匹配将导致反射功率的产生，而反射功率在反射的过程中经过匹配网络300消耗后，残余的反射功率可能会冲击射频电源100。若在此时调整匹配网络300，更容易导致匹配网络300无法较好地消耗反射功率，也就使得较大地反射功率在调整匹配网络300的过程中持续冲击射频电源100，从而对射频电源100产生较大的负面影响，甚至致使射频电源100损坏。因此，本申请的上述射频电路10，通过补偿网络400可选择地连接于射频输出端200的两端，在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，不调整匹配网络300，而配置补偿网络400连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，最终使得射频电源100与负载RL的阻抗匹配，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
在一个或多个实施例中，匹配网络300可以包括至少一个匹配电感L1和至少一个匹配电容C1，至少一个匹配电感L1与至少一个匹配电容C1串联或并联连接，还可以包括匹配电阻等阻性元器件，本申请不以此为限，只要能够通过匹配网络300至少对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配即可。
请一并参阅图2、图3，图2为本申请一实施例中的补偿网络的结构示意图，图3为本申请一实施例中的射频电路的电路示意图。如图2、图3所示，射频输出端200包括第一端210和第二端220，第一端210与匹配网络300连接，第二端220接地，第一端210与第二端220用于连接负载RL的两端，补偿网络400包括相连的补偿电抗提供单元410和电抗补偿单元420，补偿电抗提供单元410与第二端220可选择地连接，电抗补偿单元420与第一端210连接；其中，在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，补偿电抗提供单元410与第二端220连接，以提供补偿电抗，电抗补偿单元420用于根据补偿电抗提供单元410提供的补偿电抗，对电抗变化值进行补偿。
从而，通过相连的补偿电抗提供单元410和电抗补偿单元420，能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，补偿电抗提供单元410与第二端220连接，以提供补偿电抗，电抗补偿单元420根据补偿电抗提供单元410提供的补偿电抗，对电抗变化值进行补偿，避免反射功率对射频电源100产生较大的负面影响。
在一个或多个实施例中，射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化的情况包括负载RL本身的电抗发生变化的情况，还包括射频输出端200变化连接的负载RL，且变化连接的负载RL与原本连接的负载RL的电抗不一致的情况。
如图3所示，射频电路10还包括第一电阻R1，第一电阻R1连接于第二端220与地之间，电抗补偿单元420包括三极管，三极管的基极B与补偿电抗提供单元410连接，三极管的集电极C与第一端210连接，三极管的发射极E接地GND；其中，在负载RL的电抗发生变化时，补偿电抗提供单元410与第二端220连接，以提供补偿电抗，补偿电抗经三极管变换后而得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对电抗变化值进行补偿。
从而，通过三极管的基极B与补偿电抗提供单元410连接，三极管的集电极C与第一端210连接，三极管的发射极E接地GND，能够在负载RL的电抗发生变化时，补偿电抗提供单元410与第二端220连接，以提供补偿电抗，补偿电抗经三极管变换后而得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对电抗变化值进行补偿，避免反射功率对射频电源100产生较大的负面影响。
具体的，三极管具有放大系数（β），利用三极管的放大特性，通过基极B数值较小的基极电流IB控制集电极C的第二电流I2，并使得第二电流I2能够为基极电流IB的β倍。在本申请的上述射频电路10中，三极管还能够进行阻抗变换，补偿电抗经三极管变换后，能够得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗。
即是说，连接负载RL的射频输出端200两端的第一电压U1和第一电流I1满足以下关系表达式：
U1=U×sin(ωt)；
I1=I×sin(ωt+φ)。
其中，U为射频电源100输出的射频电压，I为射频电源100输出的射频电流，φ为第一电流I1的初相角。从而，在初相角φ=0时，第一电压U1与第一电流I1的相位相同，由于射频电源100与射频输出端200之间没有其他的用电器，本申请也不对匹配网络300进行调整，因此射频电源100与射频输出端200之间也不会发生电抗变化，射频电源100输出的射频电压U与射频电流I以及干路电流I0的相位也就相同，射频电路10的射频电源100与负载RL的阻抗匹配，故而负载RL的电抗没有发生变化，也就不需要补偿电抗提供单元410与第二端220连接，即，此时补偿电抗提供单元410不连接于所述射频输出端200的两端，此时，所述射频输出端200的两端仅连接所述负载RL，干路电流I0=I1。在初相角φ≠0时，第一电压U1与第一电流I1的相位不同，参照上述，射频电源100输出的射频电压U与射频电流I以及干路电流I0的相位也就不同，要么射频电压U的相位超前于射频电流I以及干路电流I0的相位，要么射频电压U的相位滞后于射频电流I以及干路电流I0的相位，射频电路10的射频电源100与负载RL的阻抗不匹配，故而负载RL的电抗发生了变化，也就需要补偿电抗提供单元410与第二端220连接，此时，干路电流I0=I1+I2。
在初相角φ≠0时，补偿电抗提供单元410连接于射频输出端200的两端，基极B的基极电压UB和基极电流IB满足以下关系表达式：
UB=R1×I1=R1×I×sin(ωt+φ)；
IB=UB/Z=R1×I×sin(ωt+φ)/Z。
其中，Z为补偿电抗的值。从而，利用三极管的放大特性，集电极C的第二电流I2也就为基极B的基极电流IB的β倍，即第二电流I2=βIB=β×R1×I×sin(ωt+φ)/Z。
进而根据容抗的计算公式Xc=1/(ω×C)以及感抗的计算XL=ω×L，其中，C和L为等效的电容或者电感。从而，基极B提供的补偿电抗如果为容抗Xc，经三极管变换后，集电极C变换后的补偿电抗也就为感抗XL，基极B提供的补偿电抗如果为感抗XL，经三极管变换后，集电极C变换后的补偿电抗也就为容抗Xc。进而在变换后的补偿电抗的作用下，集电极C的第二电流I2产生一个与第一电流I1的初相角φ正负相反的补偿相角，能够将数值较小的基极电流IB放大β倍后，在数值较大的第二电流I2的作用下对第一电流I1的初相角φ进行补偿，从而至少使得干路电流I0以及射频电流I的相角也随之减小，进而射频电源100输出的射频电压U与射频电流I的相位差变小，以对电抗变化值进行补偿。
需要说明的是，补偿电抗经三极管变换后而得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗表明集电极C的第二电流I2所在的支路因基极B的补偿电抗而产生一个等效电抗，等效电抗为得到的变换后的补偿电抗，并在等效电抗的作用下使得集电极C的第二电流I2产生一个与第一电流I1的初相角φ正负相反的补偿相角，干路电流I0也就在第二电流I2的作用下对第一电流I1的初相角φ进行补偿。
特别的，由于三极管具有的放大和阻抗变换的特点，在电抗变化值较小时，即使基极B提供数值较小的补偿电抗，经三极管变换后，集电极C变换后的补偿电抗的绝对值也可能大于电抗变化值，并且当集电极C变换后的补偿电抗的绝对值大于两倍的电抗变化值时，可能导致使得干路电流I0以及射频电流I的相角反而变大，故此，可以减小补偿电抗的值，也可以使用放大倍数β较小的三极管，还可以设置补偿阈值，在电抗变化值小于补偿阈值时，补偿电抗提供单元410不与第二端220连接，不对电抗变化值进行补偿，而在电抗变化值大于补偿阈值时，补偿电抗提供单元410与第二端220连接，以提供补偿电抗，补偿电抗经三极管变换后而得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对电抗变化值进行补偿。其中，补偿阈值可以为最小的变换后的补偿电抗的绝对值。
需要说明的是，本申请中的三极管为NPN型三极管，第一电阻R1至少用于在补偿电抗提供单元410与第二端220连接时，提供补偿电抗提供单元410与第二端220之间的基极电压UB，以使得基极电压UB为高电平，因此能够导通三极管，并使得第二电流I2能够为基极电流IB的β倍，从而使得三极管能够根据补偿电抗提供单元410提供的补偿电抗，变换后而得到与补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对电抗变化值进行补偿，第一电阻R1还可以作为检流电阻，用于检测流过第一电阻R1的电流波形。
如图3所示，补偿电抗提供单元410包括第一补偿支路411、第二补偿支路412以及开关单元413，第一补偿支路411呈感性，第二补偿支路412呈容性；其中，开关单元413用于在负载RL的电抗发生变化时，将第一补偿支路411或第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性或容性的补偿电抗，感性或容性的补偿电抗经三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，以对感性或容性的电抗变化值进行补偿。
从而，在负载RL的电抗发生变化时，通过开关单元413将第一补偿支路411或第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性或容性的补偿电抗，感性或容性的补偿电抗经三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，能够对感性或容性的电抗变化值进行补偿，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率对射频电源100产生较大的负面影响。
在一个或多个实施例中，在电抗变化值的电抗属性为感性时，即初相角φ＞0时，开关单元413将第一补偿支路411连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性的补偿电抗，感性的补偿电抗经三极管变换后而得到容性的变换后的补偿电抗，以对感性的电抗变化值进行补偿。在电抗变化值的电抗属性为容性时，即初相角φ＜0时，开关单元413将第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供容性的补偿电抗，容性的补偿电抗经三极管变换后而得到感性的变换后的补偿电抗，以对容性的电抗变化值进行补偿。
另外，在负载RL的电抗没有发生变化时，即初相角φ＝0时，开关单元413断开，将第一补偿支路411和第二补偿支路412均不连接于第二端220与三极管的基极B之间，也不提供感性或容性的补偿电抗。
如图3所示，开关单元413包括单刀多掷开关S1，单刀多掷开关S1包括一固定端以及多个自由端，固定端与第二端220连接，第一补偿支路411连接于其中一个自由端与三极管的基极B之间，第二补偿支路412连接于另一个自由端与三极管的基极B之间，单刀多掷开关S1的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，从而将第一补偿支路411或第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间。
从而，通过单刀多掷开关S1的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，能够根据电抗变化值的电抗属性，将感性的第一补偿支路411或容性的第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间。
如图3所示，第一补偿支路411包括至少一个补偿电感L2，第二补偿支路412包括至少一个补偿电容C2。
从而，通过至少一个补偿电感L2，使得第一补偿支路411呈感性，以在连接于第二端220与三极管的基极B之间时提供感性的补偿电抗。以及通过至少一个补偿电容C2，使得第二补偿支路412呈容性，以在连接于第二端220与三极管的基极B之间时提供容性的补偿电抗。
如图3所示，至少一个补偿电感L2为可调电感，至少一个补偿电容C2为可调电容，通过调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
从而，通过至少一个补偿电感L2为可调电感，至少一个补偿电容C2为可调电容，能够在负载RL的电抗发生变化时，基于电抗变化值的电抗属性调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
具体的，根据前述，在变换后的补偿电抗的作用下，集电极C的第二电流I2产生一个与第一电流I1的初相角φ正负相反的补偿相角，如变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭，则补偿相角与初相角φ的大小相同，方向相反，干路电流I0也就在第二电流I2的作用下对第一电流I1的初相角φ进行补偿，从而使得干路电流I0以及射频电流I的相角为零，进而射频电源100输出的射频电压U与射频电流I的相位差为零，射频电路10中也就不会产生反射功率，也不会有反射功率对射频电源100造成损坏。
请一并参阅图4、图5，图4为本申请另一实施例中的第一补偿支路的电路示意图，图5为本申请又一实施例中的第一补偿支路的电路示意图。如图4、图5所示，第一补偿支路411包括至少两个串联或并联的补偿电感L2以及至少两个第一补偿开关S2，至少两个第一补偿开关S2用于在电抗变化值的电抗属性为感性时，将至少一个补偿电感L2连接于第二端220与三极管的基极B之间，提供感性的补偿电抗，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
从而，通过至少两个串联或并联的补偿电感L2以及至少两个第一补偿开关S2，能够根据感性的电抗变化值将不同数量的补偿电感L2连接于第二端220与三极管的基极B之间，提供的感性的补偿电抗经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭，射频电路10中也就不会产生反射功率，也不会有反射功率对射频电源100造成损坏。
在一个或多个实施例中，每个第一补偿开关S2可以对应将一个补偿电感L2连接于第二端220与三极管的基极B之间，便于控制每个补偿电感L2的连接与断开。
在一个或多个实施例中，每个补偿电感L2所能提供的感性的补偿电抗可以相同，也可以不同，即，每个补偿电感L2的大小可以相同，也可以不同。
请一并参阅图6、图7，图6为本申请另一实施例中的第二补偿支路的电路示意图，图7为本申请又一实施例中的第二补偿支路的电路示意图。如图6、图7所示，第二补偿支路412包括至少两个串联或并联的补偿电容C2以及至少两个第二补偿开关S3，至少两个第二补偿开关S3用于在电抗变化值的电抗属性为容性时，将至少一个补偿电容C2连接于第二端220与三极管的基极B之间，提供容性的补偿电抗，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
从而，通过至少两个串联或并联的补偿电容C2以及至少两个第二补偿开关S3，能够根据容性的电抗变化值将不同数量的补偿电容C2连接于第二端220与三极管的基极B之间，提供的容性的补偿电抗经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭，射频电路10中也就不会产生反射功率，也不会有反射功率对射频电源100造成损坏。
在一个或多个实施例中，每个第二补偿开关S3可以对应将一个补偿电容C2连接于第二端220与三极管的基极B之间，便于控制每个补偿电容C2的连接与断开。
在一个或多个实施例中，每个补偿电容C2所能提供的容性的补偿电抗可以相同，也可以不同，即，每个补偿电容C2的大小可以相同，也可以不同。
在一个或多个实施例中，第一补偿支路411还可以包括至少一个辅助电容，至少一个辅助电容与补偿电感L2串联或并联连接，第二补偿支路412还可以包括至少一个辅助电感，至少一个辅助电感与补偿电容C2串联或并联连接。
从而，通过至少一个辅助电容，能够对第一补偿支路411所提供的感性的补偿电抗的值进行辅助调节。以及通过至少一个辅助电感，能够对第二补偿支路412所提供的容性的补偿电抗的值进行辅助调节，避免单一的补偿电感L2和补偿电容C2难以对所提供的补偿电抗的值进行准确的调节。
请参阅图8，图8为本申请另一实施例中的射频电路的电路示意图。如图8所示，补偿电抗提供单元410包括第三补偿支路414以及开关单元413，第三补偿支路414呈感性或容性；其中，开关单元413用于在负载RL的电抗发生变化时，将第三补偿支路414连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性或容性的补偿电抗，感性或容性的补偿电抗经三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，以对感性或容性的电抗变化值进行补偿。
从而，在负载RL的电抗发生变化时，通过开关单元413将第三补偿支路414连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性或容性的补偿电抗，感性或容性的补偿电抗经三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，能够对感性或容性的电抗变化值进行补偿，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率对射频电源100产生较大的负面影响。
在一个或多个实施例中，开关单元413包括拨动开关S4，第三补偿支路414包括串联连接的至少一个补偿电感L2和至少一个补偿电容C2，拨动开关S4与第三补偿支路414连接，以将第三补偿支路414连接于第二端220与三极管的基极B之间。
其中，至少一个补偿电感L2为可调电感，至少一个补偿电容C2为可调电容，通过调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
从而，相较于图3所示一实施例的射频电路10的补偿电抗提供单元410，图8所示另一实施例的射频电路10的补偿电抗提供单元410无需呈感性的第一补偿支路411和呈容性的第二补偿支路412，仅需要一条补偿支路，即图8中的第三补偿支路414，就能够提供感性或容性的补偿电抗，并基于电抗变化值调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭，射频电路10中也就不会产生反射功率，也不会有反射功率对射频电源100造成损坏，第三补偿支路414的可调电感和可调电容也能够对所提供的补偿电抗的值进行准确地调节。
请再次参阅图3、图8。如图3、图8所示，补偿网络400还包括第二电阻R2，第二电阻R2连接于电抗补偿单元420与第一端210之间。
从而，通过第二电阻R2，能够对流过第二电阻R2的电流进行消耗，即是说，第二电阻R2对第一电流I1的电能进行消耗，进而转化为热能。
具体的，反射功率往往以反射电流的形式冲击射频电源100，并在射频电路10中持续震荡，直到被消耗完毕，但如果射频电源100的输出路径中有匹配网络300、电阻等元器件，能够较好地消耗反射电流，从而使得射频电源100仅受到残余的反射电流的冲击或者不受到反射电流的冲击，通过第二电阻R2，在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，连接于射频输出端200的两端，以对反射电流进行消耗。
在一个或多个实施例中，第二电阻R2为可变电阻，第二电阻R2用于对流过第二电阻R2的电流进行消耗，并在射频输出端200连接的负载RL的电阻发生变化时，连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电阻变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电阻进行电阻匹配。
本申请的射频电路10，通过上述结构，能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，配置补偿网络400连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
请参阅图9、图10，图9为本申请一实施例中的射频电源设备的结构示意图，图10为本申请一实施例中的射频电源设备的电路示意图。如图9、图10所示，本申请还提供一种射频电源设备1，射频电源设备1包括上述的射频电路10、检测单元20以及控制单元30，检测单元20用于检测射频输出端200连接的负载RL的参数，控制单元30至少用于基于负载RL的参数，判断负载RL的电抗是否发生变化，并在负载RL的电抗发生变化时，控制补偿网络400可选择地连接，以对负载RL的电抗进行补偿。
如图9、图10所示，射频电路10包括射频电源100、射频输出端200、匹配网络300以及补偿网络400，射频电源100用于输出射频电流，射频输出端200用于连接负载RL，匹配网络300位于射频电源100的射频电流的输出路径中，至少对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，补偿网络400可选择地连接于射频输出端200的两端，用于在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，连接于射频输出端200的两端，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配。
其中，射频电路10更具体的结构可参见前述任一实施例中射频电路10的相关内容，在此不再赘述。
在一个或多个实施例中，检测单元20可以通过检测流过第一电阻R1的电流波形，也可以通过检测射频输出端200两端的电流波形，还可以通过检测射频输出端200两端的功率值，以得到射频输出端200连接的负载RL的参数。
其中，在检测单元20检测流过第一电阻R1的电流波形时，第一电阻R1还可以作为检流电阻。
在一个或多个实施例中，检测单元20可以是电流表，也可以是霍尔传感器等其他电流检测器件，还可以是由电阻、电容以及二极管等元件组成的电流检测电路。
在一个或多个实施例中，在检测单元20检测流过第一电阻R1的电流波形时，控制单元30通过第一电阻R1的电流波形，以获取第一电流I1的初相角φ，根据上述的初相角φ是否为0而判断负载RL的电抗是否发生变化，并在负载RL的电抗发生变化时，控制补偿电抗提供单元410连接，以对负载RL的电抗进行补偿。
其中，初相角φ=0时，控制单元30判断负载RL的电抗未发生变化，控制开关单元413断开。初相角φ＞0时，控制单元30判断负载RL的电抗发生变化，并且电抗变化值的电抗属性为感性，控制第一补偿支路411连接于第二端220与三极管的基极B之间，或者控制如图8所示的第三补偿支路414连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供感性的补偿电抗。初相角φ＜0时，控制单元30判断负载RL的电抗发生变化，并且电抗变化值的电抗属性为容性，控制第二补偿支路412连接于第二端220与三极管的基极B之间，或者控制如图8所示的第三补偿支路414连接于第二端220与三极管的基极B之间，以提供容性的补偿电抗。
在一个或多个实施例中，控制单元30可以是中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)等通用处理器，也可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门逻辑器件、晶体管逻辑器件等逻辑控制器件，还可以是微控制单元(Micro Control Unit，MCU)等微处理器。
在一个或多个实施例中，射频电源设备1还包括执行单元40，用于调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
在一个或多个实施例中，控制单元30还用于在负载RL的电抗发生变化时，计算电抗变化值，基于电抗变化值，控制补偿网络400可选择地连接，以对电抗变化值进行补偿。
其中，控制单元30基于电抗变化值确定至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，并控制执行单元40调节至少一个补偿电感L2或至少一个补偿电容C2的大小，以使经三极管变换后的补偿电抗的值与电抗变化值共轭。
本申请的射频电路10以及射频电源设备1，通过上述结构，通过检测射频输出端200连接的负载RL的参数，基于负载RL的参数，判断负载RL的电抗是否发生变化，并能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，控制补偿网络400可选择地连接，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
请参阅图11，图11为本申请一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。如图11所示，本申请还提供一种电抗补偿方法，应用于上述的射频电源设备1中，用于对射频电源设备1中的射频电路10进行补偿，电抗补偿方法包括：
步骤S100：通过检测单元检测射频输出端连接的负载的参数；
步骤S200：基于负载的参数，判断负载的电抗是否发生变化；
步骤S300：在负载的电抗发生变化时，控制补偿网络可选择地连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿。
如图9、图10所示，射频电源设备1包括射频电路10、检测单元20以及控制单元30，检测单元20用于检测射频输出端200连接的负载RL的参数，控制单元30至少用于基于负载RL的参数，判断负载RL的电抗是否发生变化，并在负载RL的电抗发生变化时，控制补偿网络400可选择地连接，以对负载RL的电抗进行补偿。
其中，射频电源设备1更具体的结构可参见前述任一实施例中射频电源设备1的相关内容，在此不再赘述。
从而，通过检测射频输出端200连接的负载RL的参数，基于负载RL的参数，判断负载RL的电抗是否发生变化，并能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，控制补偿网络400可选择地连接，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
请一并参阅图12，图12为本申请另一实施例中的电抗补偿方法的步骤图。如图11、图12所示，步骤S300：在负载的电抗发生变化时，控制补偿网络可选择地连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿，包括：
步骤S310：在负载的电抗发生变化时，计算电抗变化值；
步骤S320：基于电抗变化值，控制补偿网络可选择地连接，以对电抗变化值进行补偿。
从而，通过控制补偿网络400可选择地连接，以对电抗变化值进行补偿，射频电路10中也就不会产生反射功率。
在一个或多个实施例中，射频电源设备1的控制单元30执行上述的电抗补偿方法，以对射频电源设备1中的射频电路10进行补偿。
本申请的射频电路10、射频电源设备1及电抗补偿方法，通过上述结构和方法，能够在射频输出端200连接的负载RL的电抗发生变化时，控制补偿网络400可选择地连接，以对负载RL的电抗变化值进行补偿，并与匹配网络300配合实现对射频电源100的内部电抗进行电抗匹配，可满足射频电路10在动态变化时的电抗匹配需求，避免反射功率的产生，进而避免反射功率致使射频电源100损坏。
以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种射频电路，其特征在于，包括：
射频电源，用于输出射频电流；
射频输出端，用于连接负载；
匹配网络，位于所述射频电源的射频电流的输出路径中，至少对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配；以及
补偿网络，用于在所述射频输出端连接的所述负载的电抗发生变化时，连接于所述射频输出端的两端，以对所述负载的电抗变化值进行补偿，并与所述匹配网络配合实现对所述射频电源的内部电抗进行电抗匹配；
所述射频输出端包括第一端和第二端，所述第一端与所述匹配网络连接，所述第二端接地，所述第一端与所述第二端用于连接所述负载的两端，所述补偿网络包括相连的补偿电抗提供单元和电抗补偿单元，所述补偿电抗提供单元的一端在所述负载的电抗发生变化时与所述第二端连接，所述补偿电抗提供单元的另一端与所述电抗补偿单元的一端连接，所述电抗补偿单元的另一端与所述第一端连接；
所述射频电路还包括第一电阻，所述第一电阻连接于所述第二端与地之间，所述电抗补偿单元包括三极管，所述三极管的基极与所述补偿电抗提供单元的另一端连接，所述三极管的集电极与所述第一端连接，所述三极管的发射极接地；
其中，在所述负载的电抗发生变化，所述补偿电抗提供单元的一端与所述第二端连接时，所述补偿电抗提供单元提供补偿电抗，所述补偿电抗经所述电抗补偿单元的三极管变换后而得到与所述补偿电抗的电抗属性相反的变换后的补偿电抗，以对所述电抗变化值进行补偿。
2.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述补偿电抗提供单元包括第一补偿支路、第二补偿支路以及开关单元，所述第一补偿支路呈感性，所述第二补偿支路呈容性；
其中，所述开关单元用于在所述负载的电抗发生变化时，将所述第一补偿支路或所述第二补偿支路连接于所述第二端与所述三极管的基极之间，以提供感性或容性的所述补偿电抗，感性或容性的所述补偿电抗经所述三极管变换后而得到容性或感性的变换后的补偿电抗，以对感性或容性的所述电抗变化值进行补偿。
3.根据权利要求2所述的射频电路，其特征在于，所述开关单元包括单刀多掷开关，所述单刀多掷开关包括一固定端以及多个自由端，所述固定端与所述第二端连接，所述第一补偿支路连接于其中一个自由端与所述三极管的基极之间，所述第二补偿支路连接于另一个自由端与所述三极管的基极之间，所述单刀多掷开关的投掷端可选择性地连接至其中一个自由端，从而将所述第一补偿支路或所述第二补偿支路连接于所述第二端与所述三极管的基极之间。
4.根据权利要求3所述的射频电路，其特征在于，所述第一补偿支路包括至少一个补偿电感，所述第二补偿支路包括至少一个补偿电容。
5.根据权利要求4所述的射频电路，其特征在于，所述至少一个补偿电感为可调电感，所述至少一个补偿电容为可调电容，通过调节所述至少一个补偿电感或所述至少一个补偿电容的大小，以使经所述三极管变换后的补偿电抗的值与所述电抗变化值共轭。
6.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述补偿网络还包括第二电阻，所述第二电阻连接于所述电抗补偿单元与所述第一端之间。
7.一种射频电源设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的射频电路、检测单元以及控制单元，所述检测单元用于检测所述射频输出端连接的所述负载的参数，所述控制单元至少用于基于所述负载的参数，判断所述负载的电抗是否发生变化，并在所述负载的电抗发生变化时，控制所述补偿网络连接于所述射频输出端的两端，以对所述负载的电抗进行补偿。
8.一种电抗补偿方法，其特征在于，应用于如权利要求7所述的射频电源设备中，用于对所述射频电源设备中的所述射频电路进行补偿，所述电抗补偿方法包括：
通过检测单元检测射频输出端连接的负载的参数；
基于负载的参数，判断负载的电抗是否发生变化；
在负载的电抗发生变化时，控制补偿网络连接于射频输出端的两端，以对负载的电抗变化值进行补偿。
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