DE102009001355B4

DE102009001355B4 - Impedanzanpassungsschaltung und Verfahren zur Impedanzanpassung

Info

Publication number: DE102009001355B4
Application number: DE102009001355.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Maier
Original assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Current assignee: Trumpf Huettinger GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: DE102009001355A1; US8542076B2; US20100225411A1

Abstract

Impedanzanpassungsschaltung (15) mit einer ersten Reaktanzanordnung zur Transformation der Impedanz einer Last (11) in einen Nennimpedanzbereich, in dem ein HF-Generator (10) über die Impedanzanpassungsschaltung (15) Leistung an die Last (11) abgeben kann, in einem normalen Anpassungsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) vorgesehen ist, der im normalen Anpassungsbetrieb einen ersten definierten Schaltzustand aufweist, und in einem Schutzbetrieb einen die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung überführenden zweiten Schaltzustand aufweist, wobei die andere Reaktanzanordnung eine Transformation auf eine für den HF-Generator (10) oder zwischen HF-Generator (10) und Last (11) angeordnete Übertragungseinrichtungen unschädliche Impedanz durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Impedanzanpassungsschaltung mit einer ersten Reaktanzanordnung zur Transformation der Impedanz einer Last, insbesondere Plasmalast, in einen Nennimpedanzbereich, in dem ein HF-Generator in einem normalen Anpassungsbetrieb über die Impedanzanpassungsschaltung Leistung an die Last abgeben kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Impedanzanpassung mit Hilfe einer Impedanzanpassungsschaltung, wobei mit einer ersten Reaktanzanordnung eine Transformation der Impedanz einer Last in einen Nennimpedanzbereich, in dem ein HF-Generator über die Impedanzanpassungsschaltung Leistung an die Last abgeben kann, in einem normalen Anpassungsbetrieb durchgeführt wird.
Die Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit Hilfe von Plasma sowie Gaslaser sind industrielle Verfahren, bei denen insbesondere in einer Plasmakammer, ein Plasma mit Gleichstrom oder mit einem hochfrequenten Wechselsignal mit einer Arbeitsfrequenz im Bereich von einigen 10 kHz bis in den GHz-Bereich erzeugt wird.
Die Plasmakammer wird über weitere elektronische Bauteile, wie Spulen, Kondensatoren, Leitungen oder Transformatoren, an einen Hochfrequenzgenerator (HF-Generator) angeschlossen. Diese weiteren Bauteile können Schwingkreise, Filter oder Impedanzanpassungsschaltungen darstellen.
Der Plasmaprozess hat das Problem, dass die elektrische Lastimpedanz der Plasmakammer (des Plasmas), die während des Prozesses auftritt, von den Zuständen in der Plasmakammer abhängt und stark variieren kann. Insbesondere gehen die Eigenschaften von Werkstück, Elektroden und Gasverhältnissen ein.
Hochfrequenzgeneratoren weisen einen eingeschränkten Arbeitsbereich bezüglich der Impedanz der angeschlossenen elektrischen Last auf. Verlässt die Lastimpedanz einen zulässigen Bereich, kann es zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung des Hochfrequenzgenerators kommen.
Aus diesem Grund ist in der Regel eine Impedanzanpassungsschaltung (Matchbox) erforderlich, die die Impedanz der Last auf eine Nennimpedanz des Generatorausgangs (häufig 50
transformiert. Bei Fehlanpassung kann nicht die volle Generatorleistung an die Last geliefert werden. Stattdessen wird ein Teil der Leistung reflektiert. Im Bereich der Nennimpedanz gibt es einen Impedanzbereich, also einen Bereich transformierter Lastimpedanzen, in dem der Generator stabil arbeitet und nicht beschädigt wird. Ist die transformierte Lastimpedanz außerhalb dieses Nennimpedanzbereichs, so kann es aufgrund reflektierter Leistung zu Beschädigungen und Instabilitäten des Generators kommen.
Es sind unterschiedliche Impedanzanpassungsschaltungen bekannt. Entweder sind die Impedanzanpassungsschaltungen fest eingestellt und haben eine vorgegebene Transformationswirkung, bestehen also aus elektrischen Bauelementen, insbesondere Spulen und Kondensatoren, die während des Betriebes nicht verändert werden. Dies ist insbesondere bei immer gleichbleibendem Betrieb, wie z. B. bei einem Gaslaser, sinnvoll. Weiterhin sind Impedanzanpassungsschaltungen bekannt, bei denen zumindest ein Teil der Bauelemente der Impedanzanpassungsschaltungen mechanisch veränderlich sind. Beispielsweise sind motorbetriebene Drehkondensatoren bekannt, deren Kapazitätswert verändert werden kann, indem die Anordnung der Kondensatorplatten relativ zueinander verändert wird.
Einem Plasma können bei grober Betrachtung drei Impedanzbereiche zugeordnet werden. Vor der Zündung liegen sehr hohe Impedanzen vor. Im Normalbetrieb, d. h. bei bestimmungsgemäßen Betrieb mit Plasma, liegen niedrigere Impedanzen vor. Bei unerwünschten lokalen Entladungen (Arcs) oder bei Plasmaschwankungen können sehr kleine Impedanzen auftreten. Außer diesen drei identifizierten Impedanzbereichen können noch weitere Sonderzustände mit anderen zugeordneten Impedanzwerten auftreten. Verändert sich die Lastimpedanz schlagartig und gelangt dabei die Lastimpedanz bzw. die transformierte Lastimpedanz aus einem zulässigen Impedanzbereich, können der Generator oder auch Übertragungseinrichtungen zwischen dem Generator und der Plasmakammer beschädigt werden.
PIN-Dioden sind elektronische Bauelemente, die ähnlich wie eine pn-Diode aufgebaut sind. Im Unterschied zu diesen befindet sich die p-dotierte Schicht nicht in direktem Kontakt zur n-dotierten Schicht, sondern es liegt eine schwach dotierte oder undotierte I-Schicht dazwischen. Diese I-Schicht ist eigenleitend. Da sie aber nur wenige freie Ladungsträger enthält, ist sie hochohmig. In Durchlassrichtung funktioniert die PIN-Diode ähnlich wie eine normale Halbleiterdiode. Bei PIN-Dioden ist die Lebensdauer der Ladungsträger in der undotierten I-Schicht (I-Zone) allerdings besonders hoch. Werden durch einen Vorwärtsstrom Ladungsträger in die I-Schicht eingebracht, bleibt die PIN-Diode auch dann dauernd leitend, wenn dem Vorwärtsstrom eine Hochfrequenz überlagert ist und dadurch periodisch kurze Spannungsimpulse in Sperrichtung anliegen. In diesem Zustand verhält sich eine PIN-Diode wie ein Widerstand. Im vollkommen durchgeschalteten Zustand treten noch Spannungsabfälle in Größenordnung der Vorwärtsspannung des verwendeten Halbleitermaterials auf.
Betreibt man die Diode durch Anlegen einer Gleichspannung in Sperrrichtung, ergibt sich in der P- und der I-Zone eine unterschiedlich breite Raumladungszone. Durch die breite Raumladungszone in der I-Zone sind diese Dioden für hohe Sperrspannungen geeignet. Für eine überlagerte Hochfrequenz stellt eine gesperrte PIN-Diode im Wesentlichen eine durch die Sperrschicht gebildetet Kapazität dar.
Durch das Verhalten als Widerstand bei hohen Frequenzen kann eine PIN-Diode als gleichstromgesteuerter Wechselspannungswiderstand bzw. als Hochfrequenzschalter eingesetzt werden. Dabei können ein hochfrequenter Wechselstrom und ein Gleichstrom in Durchlassrichtung bzw. eine Gleichspannung in Sperrrichtung überlagert werden, wodurch der Widerstand der I-Zone gesteuert werden kann.
Impedanzanpassungsschaltungen, in denen die mechanisch veränderlichen Reaktanzen (Drehkondensatoren, Rollspulen) durch Kondensator- oder Spulenanordnungen ersetzt werden, die durch PIN-Dioden gesteuert werden, sind bekannt.
Beispielsweise ist es aus der US 7 226 524 B2 bekannt, im normalen Anpassbetrieb Kondensatoren über PIN-Dioden zuzuschalten. Aus der US 4 486 722 A ist es bekannt, Spulenabschnitte kurzzuschließen oder Kondensatoren im normalen Anpassbetrieb zuzuschalten. In der US 5 654 679 A ist es beschrieben, einen Kondensator durch Auswahl von Teilkondensatoren zu verändern.
Problematisch an den bekannten Anordnungen, die zur Impedanzanpassung im normalen Anpassbetrieb, also beispielsweise bei gezündetem Plasma, eingesetzt werden, ist, dass eine hohe Anzahl von PIN-Dioden mit zugeordneten Ansteuerungen notwendig ist. Dadurch ergibt sich eine teure Schaltung. Eine solche Anordnung hat außerdem hohe Verluste, da durchgeschaltete PIN-Dioden nicht widerstandsfrei und gesperrte PIN-Dioden nicht beliebig gute Isolatoren sind. Für einen Schutz des HF-Generators sind die bekannten Anordnungen oft nicht schnell genug, so dass bei plötzlicher Impedanzänderung der HF-Generator oder die PIN-Dioden Schaden nehmen können Außerdem haben durch PIN-Dioden kurzgeschlossene Teile von HF-stromdurchflossenen Spulen oder durch PIN-Dioden kurzgeschlossene Spulen, die mit HF-stromdurchflossenen Spulen magnetisch gekoppelt sind, Verluste durch induzierte Ströme.
Aus der US 5 682 067 A ist eine Schaltung bekannt, die zwischen einer Gleichspannungsversorgung und einer Last in Form einer Plasmakammer angeordnet ist. Durch das Umschalten von einer normalen Speisespannung auf eine zweite Spannung soll das Auftreten von Überschlägen vermieden werden, um hierdurch die Gleichspannungsversorgung und die Schaltung zu schützen. Das Umschalten von dem normalen Speisebetrieb mit einer ersten Spannung in einen zweiten Schutzbetrieb mit einer zweiten Spannung geschieht, sobald eine Überschlagssituation durch eine Überschlagsdetektionsschaltung erkannt wird
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Impedanzanpassungsschaltung bereitzustellen, mit der bei geringen Verlusten eine Impedanzanpassung im normalen Anpassbetrieb durchgeführt werden kann und mit der ein HF-Generator zuverlässig geschützt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Impedanzanpassungsschaltung der eingangs genannten Art, wobei wenigstens ein PIN-Dioden-Schalter vorgesehen ist, der im normalen Anpassungsbetrieb einen ersten definierten (unveränderlichen) Schaltzustand aufweist, und in einem Schutzbetrieb einen die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung überführenden zweiten Schaltzustand aufweist, wobei die andere Reaktanzanordnung eine Transformation auf eine für den HF-Generator oder zwischen HF-Generator und Last angeordnete Übertragungseinrichtungen unschädliche Impedanzen durchführt. Eine Reaktanzanordnung ist dabei eine Anordnung von Induktivitäten, Kapazitäten und/oder Transformationsgliedern, wie Leitungen bestimmter Länge, die eine bestimmte Impedanzanpassung durchführt. Die Reaktanzanordnung für den normalen Anpassungsbetrieb kann dabei eine feste Anordnung sein, d. h. die Kapazitätswerte und die Induktivitätswerte der einzelnen Reaktanzen der Reaktanzanordnung sind während des normalen Anpassungsbetriebs nicht veränderlich. Im normalen Anpassungsbetrieb werden auch die PIN-Dioden-Schalter nicht geschaltet. Alternativ ist es denkbar, dass im normalen Anpassungsbetrieb eine Impedanzanpassung derart erfolgt, dass eine oder mehrere Reaktanzen (Kapazität, Induktivität oder Transformationsglied) mechanisch verändert werden, so dass sich ein anderer Reaktanzwert einstellt. Auch in diesem Fall wird der Schaltzustand der PIN-Dioden-Schalter im normalen Anpassungsbetrieb nicht verändert. Der Schaltzustand einer oder mehrerer PIN-Dioden-Schalter wird nur verändert, um zwischen normalem Anpassungsbetrieb und Schutzbetrieb hin- und herzuschalten.
Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im normalen Anpassungsbetrieb eine Transformation der Impedanz der Last in einen Impedanzbereich erfolgt, in dem der Generator Leistung an die Last abgeben kann. Zum Zweck geringer Verluste wird diese Impedanztransformation mechanisch geregelt oder fest durchgeführt. In einem Schutzbetrieb, wenn also die Gefahr besteht, dass der HF-Generator beschädigt wird, werden nur wenige, im Idealfall nur ein PIN-Dioden-Schalter eingesetzt, um mindestens eine Reaktanz (Induktivität, Kapazität oder Transformationsglied) so zu schalten, dass die dann erreichte Impedanz in einem für den HF-Generator und die Übertragungseinrichtungen ungefährlichen Bereich liegt. Dadurch werden HF-Generator und Übertragungseinrichtungen geschützt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Impedanzanpassungsschaltung mehrere PIN-Dioden-Schalter aufweist, wobei im normalen Anpassungsbetrieb nur ein Teil der PIN-Dioden-Schalter im Leistungsübertragungspfad angeordnet sind. Es ist dadurch möglich, mittels PIN-Dioden-Schaltern einzelne Schaltungselemente oder auch eine Gruppe von Schaltungselementen in den HF-Pfad zu- bzw. davon abzuschalten, um eine unzulässige Lastimpedanz in den zulässigen Bereich zu transformieren. Dies bedeutet, dass die Impedanzanpassungsschaltung so gesteuert wird, dass die Lastimpedanz im Smith-Diagramm, die der Generator sieht und die durch Zustandsänderungen der Last plötzlich aus dem für den Generator sicheren Impedanzbereich herausgewandert ist, schnell in diesen Bereich zurücktransformiert und der Generator und die Übertragungseinrichtungen so geschützt werden.
Die Schaltstellungen der PIN-Dioden-Schalter und die geschalteten Reaktanzen sind jeweils so zu wählen, dass in einem Zustand, der einem normalen Anpassungsbetrieb entspricht, die mechanisch variablen Reaktanzen der Impedanzanpassungsschaltung oder die fest eingestellten Reaktanzen der Impedanzanpassungsschaltung die Impedanzanpassung übernehmen können, wobei höchstens eine oder wenige PIN-Dioden-Schalter an der Übertragung der Hochfrequenzleistung beteiligt sein können, um die Verluste minimal zu halten. Unter „beteiligt” ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die PIN-Dioden-Schalter entweder durchgeschaltet sind und ein Hochfrequenzstrom durch sie fließt oder dass sie gesperrt sind und sie einen Hochfrequenzstrom zwischen zwei Punkten verhindern. Dabei bietet die Schaltungsvariante, bei der im normalen Anpassungsbetrieb nur ein gesperrter PIN-Dioden-Schalter am Leistungsübertragungspfad anliegt, Vorteile. In diesem Fall ist in der Impedanzanpassungsschaltung nur die zusätzliche Sperrschichtkapazität der PIN-Diode zu berücksichtigen; Verluste durch den Widerstand einer durchgeschalteten PIN-Diode treten im normalen Anpassungsbetrieb nicht auf.
Zur Überführung der ersten Reaktanzanordnung in die andere Reaktanzanordnung kann zumindest eine Reaktanz über einen PIN-Dioden-Schalter zur ersten Reaktanzanordnung zuschaltbar oder von dieser abschaltbar sein. Wie bereits erwähnt, kann die erste Reaktanzanordnung zumindest eine Reaktanz mit mechanisch veränderbarem Reaktanzwert aufweisen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass in einem Schutzbetrieb keine mechanische Veränderung eines Reaktanzwerts erfolgt.
Weiterhin können mehrere PIN-Dioden-Schalter vorgesehen sein, wobei den PIN-Dioden-Schaltern ein Schaltzustand für einen ersten Schutzbetrieb, insbesondere für ungezündetes Plasma und ein Schaltzustand für einen zweiten Schutzbetrieb, insbesondere bei Auftreten von Arcs, zugeordnet ist, so dass eine zweite und davon verschiedene dritte Reaktanzanordnung in einem ersten und einem zweiten Schutzbetrieb ausgebildet sind. Um die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung zu überführen, können Reaktanzen zu- oder abgeschaltet werden. Dies bedeutet, dass parallele Kapazitäten, Induktivitäten oder Transformationsglieder hinzugeschaltet oder abgetrennt werden können. Außerdem ist es denkbar, dass durch Schließen die PIN-Dioden-Schalter zum Überbrücken von seriellen Kapazitäten, Induktivitäten oder Transformationsglieder eingesetzt werden oder dass durch Öffnen eines solchen Schalters eine Überbrückung aufgehoben wird. Weiterhin kann über die PIN-Dioden-Schalter eine Anzapfung einer Serie von Kapazitäten, Induktivitäten oder Transformationsgliedern erfolgen. Auch das Hinzuschalten einer oder mehrerer Kapazitäten, Induktivitäten oder Transformationsgliedern über einen PIN-Dioden-Schalter ist denkbar. Dabei können durch die Schaltvorgänge der PIN-Dioden-Schalter zusätzliche Induktivitäten, Kapazitäten oder Transformationsglieder oder die im normalen Anpassungsbetrieb wirksamen Induktivitäten, Kapazitäten oder Transformationsglieder oder Teile davon betroffen sein.
Weiterhin können für den Schutzbetrieb auch Gruppen von Schaltungselementen oder ganze Netzwerke zu- oder abgeschaltet werden. Beispielsweise kann ein LC-Glied der Impedanzanpassungsschaltung abgeschaltet oder durch ein anderes LC-Glied ersetzt oder ergänzt werden.
Im Schutzbetrieb können Korrekturreaktanzen oder auch im normalen Anpassungsbetrieb wirksame Reaktanzen oder Teile davon zu- oder abgeschaltet werden, um so eine zumindest ungefähre Impedanzanpassung zu erreichen und den HF-Generator und sonstige Schaltungsteile zu schützen.
Durch den Einsatz einer mechanischen Impedanzanpassungsschaltung mit hochwertigen Bauteilen, z. B. Vakuumdrehkondensatoren und versilberten Luftspulen, werden die Verluste in der Impedanzanpassungsschaltung im normalen Anpassungsbetrieb gering gehalten. Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei Gaslasern, kann auch eine fest eingestellte Impedanzanpassungsschaltung zur Impedanzanpassung im normalen Anpassungsbetrieb ausreichend sein. Da die mechanische Impedanzanpassungsschaltung auf schnelle Impedanzänderungen der Last nur langsam bzw. die fest eingestellte Impedanzanpassungsschaltung gar nicht reagieren kann, wird sie in solchen Fällen durch eine begrenzte Anzahl von schnell, zu- oder abschaltbaren Reaktanzen unterstützt.
Zumindest eine einem PIN-Dioden-Schalter zugeordnete DC-Stromquelle mit zugeordneter Überschwingvorrichtung kann zum Durchschalten des PIN-Dioden-Schalters vorgesehen sein. Durch diese Maßnahme kann ein schnelles Umschalten einer PIN-Diode in den leitenden Zustand erreicht werden. Die PIN-Diode bekommt im Moment des Einschaltens einen höheren Strom als im nachfolgenden durchgeschalteten Betrieb. Damit werden im Einschaltzeitpunkt in der Diode verstärkt Ladungsträger aufgebaut.
Weiterhin kann zumindest einem PIN-Dioden-Schalter eine DC-Spannungsquelle mit zugeordneter Überschwingvorrichtung zur Erzeugung einer Sperrspannung zugeordnet sein. Dadurch kann ein schnelles Umschaltender PIN-Diode in den nicht leitenden Zustand erreicht werden. Beim Ausschaltvorgang wird an die PIN-Diode zunächst eine höhere Spannung in Sperrrichtung angelegt als im nachfolgenden gesperrten Betrieb. Dadurch werden im Ausschaltzeitpunkt in der PIN-Diode verstärkt Ladungsträger abgebaut.
Zumindest ein PIN-Dioden-Schalter kann mit einer Induktivität oder Anordnung von Induktivitäten verbunden sein, so dass bei entsprechender Schaltstellung des oder der PIN-Dioden-Schalter Induktivitäten an einem Ende offen bleiben. Dabei können mehrere PIN-Dioden-Schalter in Serie geschaltet sein. Soll also durch einen PIN-Dioden-Schalter eine Induktivität verändert werden, ist es vorteilhaft, in einer Schaltstellung nicht verwendete Spulenteile bzw. eine Teilmenge von magnetisch miteinander gekoppelten Spulen, nicht kurzzuschließen, sondern an mindestens einem Ende abzuschalten, also die Wahl einer Spulenanzapfung durch einen PIN-Dioden-Schalter, bzw. Trennen der Spule aus dem Stromkreis durch einen PIN-Dioden-Schalter, damit es keine kurzgeschlossenen Spulen bzw. Spulenteile gibt, in denen Ströme induziert werden und dort Verluste verursachen könnten. Da dabei am offenen Ende einer Spule hohe HF-Spannungen entstehen können, können entsprechend viele PIN-Dioden in Serie geschaltet werden.
Es kann eine Mess- und Auswerteelektronik zur Detektion des Zustands der Last, insbesondere der Plasmalast, vorgesehen sein. Mit Hilfe der Mess- und Auswerteelektronik können unerwünschte Lastimpedanzen detektiert werden und können entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Insbesondere können die PIN-Dioden-Schalter so angesteuert werden, dass eine erste Reaktanzordnung des normalen Anpassungsbetriebs in eine andere Reaktanzordnung im Schutzbetrieb überführt wird. Die Weiterverarbeitung der erfassten Messsignale wird vereinfacht, wenn ein Analog-Digitalwandler zur Digitalisierung von erfassten Messsignalen vorgesehen ist.
Um die Schaltzustände der PIN-Dioden-Schalter verändern zu können, ist es vorteilhaft, wenn eine Steuerschaltung zur Steuerung der PIN-Dioden-Schalter vorgesehen ist. Weiterhin kann ein Speicher zur Speicherung von den Zuständen der Last zugeordneten Parametern vorgesehen sein. Insbesondere können in dem Speicherlastzustände und zugehörige Reaktionen, d. h. Schaltstellungen der PIN-Dioden-Schalter, abgespeichert sein. Somit kann auf unterschiedliche Lastzustände in vorgegebener Weise reagiert werden.
Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Impedanzanpassungsschaltung soll im Folgenden anhand eines Plasmaprozesses erläutert werden. Die mechanischen Komponenten der Impedanzanpassungschaltung können vor Beginn des Betriebs der Plasmakammer so eingestellt werden, dass sie zur Anpassung im normalen Anpassungsbetrieb führt. Um den HF-Generator vor der hohen Impedanz der Plasmakammer mit dem noch ungezündeten Plasma zu schützen, wird zunächst eine von dieser ersten Reaktanzanordnung verschiedene zweite Reaktanzanordnung eingestellt, also zunächst mindestens eine Reaktanz mittels eines PIN-Dioden-Schalters zu- oder abgeschaltet, um so eine ungefähre Anpassung der Plasmakammer zu bewirken. Sobald das Plasma gezündet ist, wird die weitere Reaktanz in die dem normalen Anpassungsbetrieb entsprechende Stellung geschaltet, so dass die erste Reaktanzanordnung entsteht. Die Impedanzanpassungsschaltung kann dann ihre normale Regelfunktion aufnehmen, indem beispielsweise die Reaktanzwerte einzelner Reaktanzen durch mechanische Veränderung der Reaktanzen eingestellt werden. Dabei können durch die beschriebene Voreinstellung schon ungefähr die für eine Anpassung korrekten Reaktanzwerte vorliegen.
Wenn während des Betriebs ein Arc detektiert wird, wird ebenso mindestens eine Reaktanz mit dem zugeordneten PIN-Dioden-Schalter zu- oder abgeschaltet, so dass eine andere, dritte Reaktanzanordnung entsteht und die vom Generator aus zu beobachtende Impedanz der Plasmakammer wiederum im ungefährlichen Impedanzbereich des Generators liegt. Nach Verlöschen des Arcs werden die PIN-Dioden-Schalter wieder in die Schaltstellung des normalen Anpassungsbetriebs gebracht und die erste Reaktanzanordnung kann wiederum die Impedanzanpassung übernehmen. Im Schutzbetrieb werden die mechanisch veränderbaren Reaktanzen vorzugsweise unverändert belassen, so dass sie nach Umschalten der PIN-Dioden-Schalter in den normalen Anpassungsbetrieb sofort die Anpassung im normalen Anpassungsbetrieb übernehmen können.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei in einem Schutzbetrieb der Schaltzustand wenigstens eines PIN-Dioden-Schalters, der im normalen Anpassungsbetrieb einen ersten definierten (unveränderlichen) Schaltzustand aufweist, verändert wird, dadurch die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung überführt wird und mit der anderen Reaktanzanordnung eine Transformation auf eine für den HF-Generator oder zwischen HF-Generator und Plasmalast angeordnete Übertragungseinrichtungen unschädliche Impedanz durchgeführt wird.
Zur Überführung der ersten Reaktanzanordnung in die andere Reaktanzanordnung kann zumindest eine Reaktanz der ersten Reaktanzanordnung über einen PIN-Dioden-Schalter zugeschaltet oder von der ersten Reaktanzanordnung abgeschaltet werden.
Im normalen Anpassungsbetrieb kann zumindest ein Reaktanzwert durch mechanische Veränderung einer Reaktanz verändert werden.
In einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Schutzbetrieb eine zweite Reaktanzanordnung durch Schalten zumindest eines PIN-Dioden-Schalters augebildet wird und in einem zweiten Schutzbetrieb eine dritte Reaktanzanordnung durch Schalten zumindest eines PIN-Dioden-Schalters ausgebildet wird.
Um möglichst schnell eine gute Impedanzanpassung durchführen zu können, kann eine Voreinstellung der Impedanzanpassungsschaltung für einen normalen Anpassungsbetrieb erfolgen, indem zumindest eine für den normalen Anpassungsbetrieb vorgesehene Reaktanz mit mechanisch veränderbarem Reaktanzwert eingestellt wird.
Verluste können reduziert werden, wenn nicht in einer Reaktanzanordnung verwendete (Teil-)Induktivitäten an einem Ende offen gelassen werden.
Eine schnelle Schaltzustandsänderung eines PIN-Dioden-Schalters kann erreicht werden, wenn ein PIN-Dioden-Schalter durchgeschaltet wird, indem ein Strom in Durchlassrichtung mit anfänglichem Überschwingen angelegt wird.
Weiterhin kann eine schnelle Schaltzustandsänderung erfolgen, wenn ein PIN-Dioden-Schalter gesperrt wird, indem eine Sperrspannung mit anfänglichem Überschwingen angelegt wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn Parameter für den normalen Anpassungsbetrieb und/oder für einen Schutzbetrieb durch eine Eichung der Impedanzanpassungsschaltung ermittelt und gespeichert werden. Die so ermittelten Parameter können später verwendet werden, um eine Voreinstellung für den normalen Anpassungsbetrieb vorzunehmen bzw. um Schaltstellungen der PIN-Dioden-Schalter zur Transformation auf eine unschädliche Impedanz bei Betriebszuständen, die normalerweise für den HF-Generator gefährlich sind, ausführen zu können.
Die Verbindungsleitungslänge zwischen HF-Generator und Plasmalast kann gemessen werden und bei der Auswahl der Schaltstellungen der PIN-Dioden-Schalter berücksichtigt werden. Dadurch kann die Impedanzanpassung verbessert werden. Um entscheiden zu können, ob ein normaler Anpassungsbetrieb oder ein Schutzbetrieb durchgeführt werden muss, ist es vorteilhaft, mit dem Zustand der Plasmalast in Beziehung stehende Größen zu ermitteln. Beispielsweise können Strom oder Spannung, ein Phasenwinkel, die reflektierte Leistung oder dergleichen erfasst werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Impedanzanpassungsschaltung, die zwischen einen HF-Generator und eine Last geschaltet ist;
2 eine erfindungsgemäße Ansteueranordnung zur Beschleunigung der Ladungsträgersituation in der Sperrschicht einer PIN-Diode;
3a ein Schaltungsbeispiel zur Verkleinerung der Kapazität eines Kondensators;
3b eine Schaltungsbeispiel zur Vergrößerung der Kapazität eines Kondensators;
4a eine Serienschaltung von zwei Spulenteilen gemäß dem Stand der Technik;
4b eine erfindungsgemäße Anordnung von PIN-Dioden-Schatern an einer Spule;
4c eine Parallelschaltung von Spulen zur Verringerung der Induktivität;
5 ein Smith-Diagramm zur Verdeutlichung der Impedanzanpassung im normalen Anpassungsbetrieb;
6 ein Smith-Diagramm zur Verdeutlichung der Impedanzveränderung bei Auftreten eines Arcs;
7 ein Smith-Diagramm zur Verdeutlichung der Impedanzanpassung in einem Schutzbetrieb.
In der 1 ist ein HF-Generator 10 dargestellt, der eine Plasmalast 11 mit Leistung versorgt. Dabei bildet sich das Plasma zwischen den Elektroden 12, 13 in einer Plasmakammer 14 aus. Zwischen dem HF-Generator 10 und der Plasmalast 11 ist eine Impedanzanpassungsschaltung 15 angeordnet. Die Impedanzanpassungsschaltung 15 umfasst die Reaktanzen 16–20, wobei die Reaktanzen 16, 19 Kondensatoren mit unveränderlichem Kapazitätswert, die Reaktanzen 17, 20 Kondensatoren mit mechanisch veränderbarem Kapazitätswert und die Reaktanz 18 als Induktivität ausgebildet sind. Durch die Motoren 21, 22 wird angedeutet, dass die Reaktanzen 17, 20 mechanisch veränderbar sind.
Durch eine Messeinrichtung 23 werden Größen erfasst, die mit dem Zustand der Last 11 in Verbindung stehen. Dadurch kann erkannt werden, ob sich die Last in einem zulässigen Bereich befindet, so dass die Last auf eine Nennimpedanz bzw. einen Nennimpedanzbereich transformiert werden kann, der für den HF-Generator 10 unschädlich ist, oder ob die Last 11 eine Impedanz aufweist, die nicht mehr in den Nennimpedanzbereich transformiert werden kann. Die Auswertung erfolgt durch eine Mess- und Auswerteelektronik 24, die einen Speicher 25 aufweist, in dem unterschiedliche Zustände der Last 11 und entsprechend zugeordnete Parameter abgelegt sind.
Wenn beispielsweise durch die Mess- und Auswerteelektronik 24, die einen Analog-Digitalwandler 26 aufweisen kann, erkannt wird, dass eine Transformation in den Nennimpedanzbereich möglich ist, wird ein normaler Anpassbetrieb eingestellt. Dies bedeutet, dass die PIN-Dioden-Schalter 27, 28 durch eine Steuerschaltung 29 so angesteuert werden, dass eine erste Reaktanzanordnung entsteht.
Beispielsweise kann der PIN-Dioden-Schalter 27 so angesteuert werden, dass er geschlossen ist und der PIN-Dioden-Schalter 28 so angesteuert werden, dass er geöffnet ist. Dies bedeutet, dass die erste Reaktanzanordnung alle Reaktanzen 16–20 umfasst. Wird dagegen erkannt, dass eine Transformation in den Nennimpedanzbereich nicht möglich ist, so wird durch die Steuerschaltung 29 eine Ansteuerung der PIN-Dioden-Schalter 27, 28 derart bewirkt, dass der PIN-Dioden-Schalter 27 geöffnet ist und der PIN-Dioden-Schalter 28 geschlossen ist. Dies bedeutet, dass die Reaktanz 16 an einer Impedanztransformation nicht mehr beteiligt ist und die Reaktanz 20 durch den PIN-Dioden-Schalter 28 überbrückt wird, so dass auch diese an einer Impedanztransformation nicht mehr beteiligt ist. Es entsteht somit eine zweite Reaktanzanordnung für einen Schutzbetrieb, die die Reaktanzen 17, 18 und 19 umfasst.
Im Schutzbetrieb ist nicht vorgesehen, dass die Reaktanzwerte der mechanisch veränderbaren Reaktanzen 17, 20 verändert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einem Übergang von der zweiten Reaktanzanordnung in die erste Reaktanzanordnung die Reaktanzen 17, 20 noch Werte aufweisen, die eine möglichst schnelle und einfache Transformation der Lastimpedanz in einen Nennimpedanzbereich ermöglicht. Im normalen Anpassungsbetrieb werden dagegen die Reaktanzen 17, 20 so verändert, dass eine möglichst optimale Impedanzanpassung erfolgt. Weiterhin ist zu beachten, dass vorzugsweise weder im normalen Anpassungsbetrieb noch im Schutzbetrieb die PIN-Dioden-Schalter 27, 28 ihre Schaltzustände ändern.
In der 2 ist eine Schaltung zur Ansteuerung des PIN-Dioden-Schalters 40 dargestellt. Zunächst wird geschildert, wie der PIN-Dioden-Schalter 40 eingeschaltet wird. Von der Spannungsquelle +U_F fließt ein Strom durch den Widerstand R3, die Induktivität L1 und den als Transistor ausgebildeten Schalter T1 nach Masse. Der Induktivitätswert der Spule L1 kann höher sein als der Induktivitätswert der Drosseln RFC_A und RFC_K. Jedenfalls sollte der Induktivitätswert der Induktivität L1 mindestens so groß sein, dass nach dem Öffnen des Schalters T1 die Selbstinduktion der Induktivität L1 durch eine Spannungsüberhöhung schnell einen Strom gegen die Selbstinduktionen der Drosseln RFC_A und RFC_K durch die PIN-Diode 40 und den Schalter T3 nach Masse aufbauen kann. Damit werden die Ladungsträger in die Sperrschicht der PIN-Diode 40 getrieben. Im stationären Zustand wird der DC-Strom über die PIN-Diode 40 und den Schalter T3 durch den Widerstand R3 begrenzt, die Kombination Spannungsquelle +U_F mit Widerstand R3 kann bei entsprechender Dimensionierung als Stromquelle angesehen werden.
Das Ausschalten des PIN-Dioden-Schalters 40 erfolgt, indem der Schalter T1 den Strom aus der Spannungsquelle +U_F über den Widerstand R3 und die Induktivität L1 und gleichzeitig die Anode der PIN-Diode 40 über die Drossel RFC_A nach Masse kurzschließt. Der Schalter T2 legt die DC-Sperrspannung +U_R über die Drossel RFC_K an die Kathode der PIN-Diode 40. Der Wert von +U_R ist höher als im stationären Betrieb als Sperrspannung gewünscht. Er wird durch den Spannungsteiler R1, R2 auf die richtige Größe gebracht. Im Einschaltmoment ist R1 jedoch durch den Kondensator CD kurzgeschlossen, so dass +U_R voll an der Kathode der PIN-Diode 40 anliegt und die Ladungsträger aus der Sperrschicht treibt. Die Schaltung auf der linken Seite der gestrichelten Linie 43 stellt somit eine Gleichstromquelle mit Überschwingvorrichtung dar. Die Schaltung auf der rechten Seite der gestrichelten Linie 44 stellt dagegen eine Gleichspannungsquelle mit Überschwingvorrichtung dar.
In der 3a ist eine Serienschaltung, bestehend aus den Kapazitäten Cx, Cy, dargestellt. Parallel zu der Kapazität Cy ist ein PIN-Dioden-Schalter 50 angeordnet. Wird der PIN-Dioden-Schalter 50 geschlossen, wird die Kapazität Cy überbrückt, so dass nur die Kapazität Cx wirksam ist. Wird dagegen der PIN-Dioden-Schalter 50 geöffnet, ist die Kapazität Cy nicht überbrückt, so dass die Serienschaltung aus den Kapazitäten Cx, Cy wirksam ist. Somit kann auf besonders einfache Weise eine Reaktanzanordnung verändert werden. Beispielsweise könnte die Schaltung der 3a in einer Impedanzanpassungsschaltung gemäß der Erfindung verwendet werden.
In der 3b ist eine Parallelschaltung aus den Kapazitäten Cx, Cy dargestellt, wobei in Serie zu der Kapazität Cy ein PIN-Dioden-Schalter 51 angeordnet ist. Die Kapazität der Gesamtanordnung kann verändert werden, indem der Schaltzustand der PIN-Dioden-Schalters 51 verändert wird. Ist der PIN-Dioden-Schalter 51 geöffnet, wirkt nur die Kapazität Cx, ist der PIN-Dioden-Schalter 51 geschlossen, wirkt die Parallelschaltung aus Cx und Cy.
In der 4a ist eine Serienschaltung aus zwei Induktivitäten La, Lb dargestellt, wobei parallel zur Induktivität Lb ein PIN-Dioden-Schalter 52 angeordnet ist. Der Punkt 53 zwischen den Induktivitäten La, Lb kann auch als Anzapfung aufgefasst werden. Diese Anzapfung kann durch Schließen des PIN-Dioden-Schalters 52 zum Punkt 54 kurzgeschlossen werden. Dadurch kann die gesamte Induktivität verringert werden. Allerdings fließt bei dieser Ausgestaltung der in der Induktivität Lb induzierte Strom im Kreis und erzeugt in der Induktivität La Verluste.
Um dies zu vermeiden kann eine Anordnung gemäß 4b vorgesehen sein, wobei insgesamt drei PIN-Dioden-Schalter 55–57 vorgesehen sind. Der PIN-Dioden-Schalter 55 wird nicht gleichzeitig mit den PIN-Dioden-Schaltern 56, 57 geschlossen. Wenn der PIN-Dioden-Schalter 55 geschlossen wird, werden die PIN-Dioden-Schalter 56, 57 geöffnet, so dass das Ende 58 der Spule Lb offen ist. Die Serienschaltung aus zwei PIN-Dioden-Schaltern 56, 57 erhöht die Spannungsfestigkeit am Ende der Induktivität Lb. Durch die Anordnung von PIN-Dioden-Schaltern 56, 57 an beiden Enden der Induktivität Lb kann ein im Kreis fließender Strom verhindert werden. Dadurch werden auch Verluste in der Induktivität La vermieden.
In der 4c ist eine Parallelschaltung von Induktivitäten La, Lb dargestellt, wobei in Serie zur Induktivität Lb ein PIN-Dioden-Schalter 59 vorgesehen ist. Wird der PIN-Dioden-Schalter 59 geöffnet, wird die Parallelschaltung aufgehoben, so dass nur noch die Induktivität La wirksam ist. Das Ende der Induktivität Lb wird durch Öffnen des PIN-Dioden-Schalters 59 offen geschaltet. Dies bedeutet, dass es von der übrigen Schaltung abgetrennt ist.
Insbesondere die Schaltungsanordnungen gemäß der 4b, 4c können bei der erfindungsgemäßen Impedanzanpassungsschaltung zum Einsatz kommen.
In der 5 ist ein Smith-Diagramm 70 dargestellt. An der Stelle 101 liegt die Impedanz der Last im Normalbetrieb. Durch eine erste Reaktanz der ersten Reaktanzanordnung erfolgt eine Transformation der Impedanz zum Punkt 102. Von dort erfolgt eine Transformation der Impedanz durch eine zweite Reaktanz der ersten Reaktanzanordnung zum Punkt 103. Dort erfolgt durch eine dritte Reaktanz der ersten Reaktanzanordnung eine Transformation zum Punkt 104. Der Kreis 105 kennzeichnet den für den HF-Generator akzeptablen Nennimpedanzbereich. Dies bedeutet, dass durch die erste Reaktanzanordnung eine Transformation der Lastimpedanz in einen Nennimpedanzbereich erfolgt, der einen stabilen zerstörungsfreien Betrieb des HF-Generators erlaubt.
In der 6 ist die Situation dargestellt, die sich einstellt, wenn beispielsweise ein Arc auftritt. Ein Arc vermindert die Impedanz der Last beispielsweise auf ein zehntel der Normalbetriebsimpedanz der Last, so dass sich die Impedanz am Punkt 201 einstellt. Die Reaktanzen der ersten Reaktanzanordnung würden eine Transformation über die Punkte 202, 203 bis zum Punkt 204 durchführen. Diese Impedanz im Punkt 204 liegt deutlich außerhalb des Kreises 105, so dass eine Transformation auf eine Impedanz erfolgt, die außerhalb des Nennimpedanzbereichs liegt.
In der 7 ist die Situation dargestellt, wenn eine Impedanzanpassung im Schutzbetrieb durch eine zweite Reaktanzanordnung durchgeführt wird. Die Lastimpedanz am Punkt 201 wird über Reaktanzen der zweiten Reaktanzanordnung über die Punkte 302, 303 zur Impedanz am Punkt 304 transformiert, die im zulässigen Impedanzbereich 105 liegt. Die angepasste Impedanz im Punkt 304 ist zwar nicht ideal (sie liegt nicht in der Mitte des Smith-Diagramms), jedoch deutlich innerhalb des akzeptablen Bereichs 105. Der normale Anpassungsbetrieb der Impedanzanpassungsschaltung ist für die Dauer des Arcs außer Kraft. Nach Verlöschen des Arcs werden die PIN-Dioden-Schalter wieder in ihren ursprünglichen Schaltungszustand überführt. Dadurch wird die erste Reaktanzanordnung wieder hergestellt. Diese ist sofort ideal abgestimmt und kann die Impedanzanpassung im normalen Anpassungsbetrieb durchführen.

Claims

Impedanzanpassungsschaltung (15) mit einer ersten Reaktanzanordnung zur Transformation der Impedanz einer Last (11) in einen Nennimpedanzbereich, in dem ein HF-Generator (10) über die Impedanzanpassungsschaltung (15) Leistung an die Last (11) abgeben kann, in einem normalen Anpassungsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) vorgesehen ist, der im normalen Anpassungsbetrieb einen ersten definierten Schaltzustand aufweist, und in einem Schutzbetrieb einen die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung überführenden zweiten Schaltzustand aufweist, wobei die andere Reaktanzanordnung eine Transformation auf eine für den HF-Generator (10) oder zwischen HF-Generator (10) und Last (11) angeordnete Übertragungseinrichtungen unschädliche Impedanz durchführt.
Impedanzanpassungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überführung der ersten Reaktanzanordnung in die andere Reaktanzanordnung zumindest eine Reaktanz (16–20) der ersten Reaktanzanordnung über einen der PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) zuschaltbar oder von dieser abschaltbar ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reaktanzanordnung zumindest eine Reaktanz (17, 20) mit mechanisch veränderbarem Reaktanzwert aufweist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) vorgesehen sind, wobei den PIN-Dioden-Schaltern (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) ein Schaltzustand für einen ersten Schutzbetrieb und ein Schaltzustand für einen zweiten Schutzbetrieb zugeordnet ist, so dass eine zweite und davon verschiedene dritte Reaktanzanordnung in einem ersten und einem zweiten Schutzbetrieb ausgebildet sind.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einem PIN-Dioden-Schalter (40) zugeordnete DC-Stromquelle (+U_F, R3) mit zugeordneter Überschwingvorrichtung (L1, T1) zum Durchschalten des PIN-Dioden-Schalters (40) vorgesehen ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem PIN-Dioden-Schalter (40) eine DC-Spannungsquelle (+U_R) mit zugeordneter Überschwingvorrichtung (R1, R2, T2, C_D) zur Erzeugung einer Sperrspannung zugeordnet ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein PIN-Dioden-Schalter (56, 57, 59) mit einer Induktivität (La, Lb) oder Anordnung von Induktivitäten (La, Lb) verbunden ist, so dass bei entsprechender Schaltstellung des oder der PIN-Dioden-Schalter (56, 57, 59) Induktivität(en) (La, Lb) an einem Ende offen bleiben.
Impedanzanpassungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere PIN-Dioden-Schalter (56, 57) in Serie geschaltet sind.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mess- und Auswerteelektronik (24) zur Detektion des Zustands der Last (11) vorgesehen ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analog-Digital-Wandler (26) zur Digitalisierung von erfassten Messsignalen vorgesehen ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (29) zur Steuerung der PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) vorgesehen ist.
Impedanzanpassungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (25) zur Speicherung von den Zuständen der Last (11) zugeordneten Parametern vorgesehen ist.
Verfahren zur Impedanzanpassung mit Hilfe einer Impedanzanpassungsschaltung (15), wobei mit einer ersten Reaktanzanordnung eine Transformation der Impedanz einer Last (11) in einen Nennimpedanzbereich, in dem ein HF-Generator (10) über die Impedanzanpassungsschaltung (15) Leistung an die Last (11) abgeben kann, in einem normalen Anpassungsbetrieb durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schutzbetrieb der Schaltzustand wenigstens eines PIN-Dioden-Schalters (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59), der im normalen Anpassungsbetrieb einen ersten definierten Schaltzustand aufweist, verändert wird, dadurch die erste Reaktanzanordnung in eine andere Reaktanzanordnung überführt wird und mit der anderen Reaktanzanordnung eine Transformation auf eine für den HF-Generator (10) oder zwischen HF-Generator (10) und Last (11) angeordnete Übertragungseinrichtungen unschädliche Impedanz durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überführung der ersten Reaktanzanordnung in die andere Reaktanzanordnung zumindest eine Reaktanz (16–20) der ersten Reaktanzanordnung über einen der PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) zugeschaltet oder von der ersten Reaktanzanordnung abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im normalen Anpassungsbetrieb zumindest ein Reaktanzwert durch mechanische Veränderung einer Reaktanz (17, 20) verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schutzbetrieb eine zweite Reaktanzanordnung durch Schalten zumindest eines PIN-Dioden-Schalters (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) ausgebildet wird und in einem zweiten Schutzbetrieb eine dritte Reaktanzanordnung durch Schalten zumindest eines PIN-Dioden-Schalters (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Voreinstellung der Impedanzanpassungsschaltung (15) für einen normalen Anpassungsbetrieb erfolgt, indem zumindest eine für den normalen Anpassungsbetrieb vorgesehene Reaktanz (17, 20) mit mechanisch veränderbarem Reaktanzwert eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass nicht in einer Reaktanzanordnung verwendete (Teil-)Induktivitäten (L_b) an einem Ende offen gelassen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein PIN-Dioden-Schalter (40) durchgeschaltet wird, indem ein Strom in Durchlassrichtung mit anfänglichem Überschwingen angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein PIN-Dioden-Schalter (40) gesperrt wird, indem eine Sperrspannung mit anfänglichem Überschwingen angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter für normalen Anpassungsbetrieb und/oder für einen Schutzbetrieb durch eine Eichung der Impedanzanpassungsschaltung (15) ermittelt und gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungslänge zwischen HF-Generator (10) und Last (11) gemessen wird und bei der Auswahl der Schaltstellungen der PIN-Dioden-Schalter (27, 28, 40, 50, 51, 52, 55–57, 59) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Zustand der Last (11) in Beziehung stehende Größen ermittelt werden.