JP2986166B2 - マイクロ波回路のインピーダンス自動調整装置及びインピーダンス自動調整方法 - Google Patents
マイクロ波回路のインピーダンス自動調整装置及びインピーダンス自動調整方法Info
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- JP2986166B2 JP2986166B2 JP2014457A JP1445790A JP2986166B2 JP 2986166 B2 JP2986166 B2 JP 2986166B2 JP 2014457 A JP2014457 A JP 2014457A JP 1445790 A JP1445790 A JP 1445790A JP 2986166 B2 JP2986166 B2 JP 2986166B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波回路のインピーダンス自動調整
装置及びインピーダンス自動調整方法に関する。
装置及びインピーダンス自動調整方法に関する。
［従来の技術］ 第23図は、特開昭63−15502号において提案されたマ
イクロ波自動負荷整合装置のブロック図である。
イクロ波自動負荷整合装置のブロック図である。
第23図において、マイクロ波電源と負荷回路の間に、
当該自動負荷整合装置の矩形導波管100が連結され、矩
形導波管100の電源側に５個の探針PR11乃至PR15からな
る電圧定在波検出部が、矩形導波管100の長手方向に対
する各探針PR11乃至PR15の間隔がλg/8となるように設
けられ、また、矩形導波管100の負荷回路側に、２組の
複合スタブST1,ST2が、矩形導波管100の長手方向に対し
て互いに異なる位置に設けられている。ここで、λｇは
矩形導波管100内を伝搬するマイクロ波の平均管内波長
であり、以下同様である。
当該自動負荷整合装置の矩形導波管100が連結され、矩
形導波管100の電源側に５個の探針PR11乃至PR15からな
る電圧定在波検出部が、矩形導波管100の長手方向に対
する各探針PR11乃至PR15の間隔がλg/8となるように設
けられ、また、矩形導波管100の負荷回路側に、２組の
複合スタブST1,ST2が、矩形導波管100の長手方向に対し
て互いに異なる位置に設けられている。ここで、λｇは
矩形導波管100内を伝搬するマイクロ波の平均管内波長
であり、以下同様である。
複合スタブST1はシーソー棒の両端に取り付けられた
２個のスタブS11,S12からなり、スタブS11,S12が矩形導
波管100内に挿入引き出し自在にシーソー運動を行うよ
うにスタブ駆動用モータM11によって駆動される。ま
た、複合スタブST2はシーソー棒の両端に取り付けられ
た２個のスタブS13,S14からなり、スタブS13,S14が矩形
導波管100内に挿入引き出し自在にシーソー運動を行う
ようにスタブ駆動用モータM12によって駆動される。
２個のスタブS11,S12からなり、スタブS11,S12が矩形導
波管100内に挿入引き出し自在にシーソー運動を行うよ
うにスタブ駆動用モータM11によって駆動される。ま
た、複合スタブST2はシーソー棒の両端に取り付けられ
た２個のスタブS13,S14からなり、スタブS13,S14が矩形
導波管100内に挿入引き出し自在にシーソー運動を行う
ようにスタブ駆動用モータM12によって駆動される。
各探針PR11乃至PR15で検出された電圧定在波はそれぞ
れ、ダイオードDI11乃至DI15で検波された後、ダイオー
ドDI11の出力がダイオードDI15のアノードに出力されて
ダイオードDI15の出力と合成され、その合成出力が抵抗
R11を介して差動増幅器AMP11に入力され、また、ダイオ
ードDI12,DI14の各出力が差動増幅器AMP12に入力され、
さらに、ダイオードDI13の出力が差動増幅器AMP11に入
力される。
れ、ダイオードDI11乃至DI15で検波された後、ダイオー
ドDI11の出力がダイオードDI15のアノードに出力されて
ダイオードDI15の出力と合成され、その合成出力が抵抗
R11を介して差動増幅器AMP11に入力され、また、ダイオ
ードDI12,DI14の各出力が差動増幅器AMP12に入力され、
さらに、ダイオードDI13の出力が差動増幅器AMP11に入
力される。
差動増幅器AMP11の出力は電力増幅器AMP21を介してス
タブ駆動用モータM11に供給され、また、差動増幅器AMP
12の出力は電力増幅器AMP22を介してスタブ駆動用モー
タM12に供給される。
タブ駆動用モータM11に供給され、また、差動増幅器AMP
12の出力は電力増幅器AMP22を介してスタブ駆動用モー
タM12に供給される。
以上のように構成されたマイクロ波自動負荷整合装置
において、各探針PR11乃至PR15で検出される各電圧定在
波の電圧をVp11乃至Vp15とすると、各差動増幅器AMP11,
AMP12の出力電圧Va11,Va12は次式で表される。
において、各探針PR11乃至PR15で検出される各電圧定在
波の電圧をVp11乃至Vp15とすると、各差動増幅器AMP11,
AMP12の出力電圧Va11,Va12は次式で表される。
これらの出力電圧Va11,Va12を用いてそれぞれスタブ
駆動用モータM11,M12を駆動することにより、矩形導波
管100内の電圧定在波が変化し、すなわち電圧定在波検
出部から負荷回路を見たインピーダンスが変化する。こ
こで、各探針PR11乃至PR15が上述のように、矩形導波管
100の長手方向に対してλg/8の間隔で設けられているの
で、各差動増幅器AMP11,AMP12の出力電圧Va11,Va12は直
交している。従って、この自動負荷整合回路のフィード
バック制御系では、出力電圧Va11,Va12が共に零になる
ように複合スタブST1,ST2がスタブ駆動用モータM11,M12
によって駆動され、出力電圧Va11,Va12が共に零になっ
たとき、マイクロ波電源と負荷回路がインピーダンス整
合状態となる。
駆動用モータM11,M12を駆動することにより、矩形導波
管100内の電圧定在波が変化し、すなわち電圧定在波検
出部から負荷回路を見たインピーダンスが変化する。こ
こで、各探針PR11乃至PR15が上述のように、矩形導波管
100の長手方向に対してλg/8の間隔で設けられているの
で、各差動増幅器AMP11,AMP12の出力電圧Va11,Va12は直
交している。従って、この自動負荷整合回路のフィード
バック制御系では、出力電圧Va11,Va12が共に零になる
ように複合スタブST1,ST2がスタブ駆動用モータM11,M12
によって駆動され、出力電圧Va11,Va12が共に零になっ
たとき、マイクロ波電源と負荷回路がインピーダンス整
合状態となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のマイクロ波自動負荷整合装置
を、マイクロ波を用いたプラズマエッチング装置及びプ
ラズマCVD装置に適用した場合、次の問題点が生じる。
を、マイクロ波を用いたプラズマエッチング装置及びプ
ラズマCVD装置に適用した場合、次の問題点が生じる。
これらの装置では、マイクロ波電源から発生されたマ
イクロ波がプラズマ発生装置に供給されるが、このと
き、マイクロ波電源の出力電力と、負荷回路となるプラ
ズマ発生装置のインピーダンス|Z|との関係は、第24図
のようになる。すなわち、マイクロ波電源の出力電力を
増減させると、プラズマ発生装置のインピーダンス|Z|
が変化し、不連続点101,102を有するヒステリシス現象
が生じる。このプラズマ発生装置においては、プラズマ
を生成させるためのガスの種類、その圧力、その流れ
方、及び放電電圧などにより、プラズマの性質が変化
し、これによって、上記ヒステリシス現象の不連続点10
1,102が変化することが知られている。
イクロ波がプラズマ発生装置に供給されるが、このと
き、マイクロ波電源の出力電力と、負荷回路となるプラ
ズマ発生装置のインピーダンス|Z|との関係は、第24図
のようになる。すなわち、マイクロ波電源の出力電力を
増減させると、プラズマ発生装置のインピーダンス|Z|
が変化し、不連続点101,102を有するヒステリシス現象
が生じる。このプラズマ発生装置においては、プラズマ
を生成させるためのガスの種類、その圧力、その流れ
方、及び放電電圧などにより、プラズマの性質が変化
し、これによって、上記ヒステリシス現象の不連続点10
1,102が変化することが知られている。
従って、マイクロ波電源と上記プラズマ発生装置の間
に、第23図に示した自動負荷整合装置を挿入した場合の
動作は次のようになる。
に、第23図に示した自動負荷整合装置を挿入した場合の
動作は次のようになる。
いま、プラズマ発生装置のインピーダンス|Z|が第24
図に示す点103の値にあるとき、この自動負荷整合装置
を動作させると、上述のように、マイクロ波電源と負荷
回路であるプラズマ発生装置との間でインピーダンス整
合となる方向で、複合スタブST1,ST2が駆動される。こ
のとき、プラズマ発生装置に供給されるマイクロ波の電
力が徐々に増加し、上記不連続点101に対応する電力に
達すると、この点においてインピーダンス|Z|が跳躍す
る現象が生じる。このとき、インピーダンス|Z|が点104
の値に低下し、マイクロ波の反射電力が大きくなり、こ
のインピーダンス|Z|は不連続点102の値から点105の値
を跳躍した後、点103の値に戻る。次いで、上記の動作
が行われるが、以後はこの動作を繰り返すだけで、イン
ピーダンス整合状態に達しないという問題点があった。
図に示す点103の値にあるとき、この自動負荷整合装置
を動作させると、上述のように、マイクロ波電源と負荷
回路であるプラズマ発生装置との間でインピーダンス整
合となる方向で、複合スタブST1,ST2が駆動される。こ
のとき、プラズマ発生装置に供給されるマイクロ波の電
力が徐々に増加し、上記不連続点101に対応する電力に
達すると、この点においてインピーダンス|Z|が跳躍す
る現象が生じる。このとき、インピーダンス|Z|が点104
の値に低下し、マイクロ波の反射電力が大きくなり、こ
のインピーダンス|Z|は不連続点102の値から点105の値
を跳躍した後、点103の値に戻る。次いで、上記の動作
が行われるが、以後はこの動作を繰り返すだけで、イン
ピーダンス整合状態に達しないという問題点があった。
また、上述の従来の自動整合装置は、負荷回路側を見
たときのインピーダンスをマイクロ波電源のインピーダ
ンスに一致させ、マイクロ波電源と負荷回路との間をイ
ンピーダンス整合状態とさせるのみで、負荷回路側を見
た場合のインピーダンスを所定のインピーダンス調整値
に調整することができないという問題点があった。例え
ば、上述のプラズマ発生装置において、プラズマを発生
させるためのガスの種類、その圧力及び放電電圧などに
より、整合状態から少しずれた状態でプラズマがより安
定に発生する場合があり、負荷回路側を見たインピーダ
ンスを所望のインピーダンスに自動的に調整することが
所望されている。
たときのインピーダンスをマイクロ波電源のインピーダ
ンスに一致させ、マイクロ波電源と負荷回路との間をイ
ンピーダンス整合状態とさせるのみで、負荷回路側を見
た場合のインピーダンスを所定のインピーダンス調整値
に調整することができないという問題点があった。例え
ば、上述のプラズマ発生装置において、プラズマを発生
させるためのガスの種類、その圧力及び放電電圧などに
より、整合状態から少しずれた状態でプラズマがより安
定に発生する場合があり、負荷回路側を見たインピーダ
ンスを所望のインピーダンスに自動的に調整することが
所望されている。
本発明の第１の目的は以上の課題を解決し、マイクロ
波電源と負荷回路の間に設けられるインピーダンス自動
調整装置であって、負荷回路側を見たインピーダンス
を、マイクロ波電源側を見たインピーダンスを含む所定
のインピーダンス調整値に安定にかつ正確に調整するこ
とができるマイクロ波回路のインピーダンス自動調整装
置を提供することにある。
波電源と負荷回路の間に設けられるインピーダンス自動
調整装置であって、負荷回路側を見たインピーダンス
を、マイクロ波電源側を見たインピーダンスを含む所定
のインピーダンス調整値に安定にかつ正確に調整するこ
とができるマイクロ波回路のインピーダンス自動調整装
置を提供することにある。
本発明の第２の目的は以上の課題を解決し、マイクロ
波電源と負荷回路の間の位置において負荷回路側を見た
インピーダンスを、マイクロ波電源側を見たインピーダ
ンスを含む所定のインピーダンス調整値に安定にかつ正
確に調整することができるマイクロ波回路のインピーダ
ンス自動調整方法を提供することにある。
波電源と負荷回路の間の位置において負荷回路側を見た
インピーダンスを、マイクロ波電源側を見たインピーダ
ンスを含む所定のインピーダンス調整値に安定にかつ正
確に調整することができるマイクロ波回路のインピーダ
ンス自動調整方法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るマイクロ波回路のインピーダンス自動調
整装置は、マイクロ波電源と、上記マイクロ波電源の出
力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変動する負
荷回路との間に接続された矩形導波管であるマイクロ波
線路と、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位
置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記
マイクロ波線路に設けられ、上記マイクロ波線路を伝搬
するマイクロ波の定在波を検出して、測定手段が上記マ
イクロ波線路に設けられた位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス又は反射係数を測定する測
定手段と、 上記マイクロ波線路の基準位置又は上記基準位置より
も上記負荷回路側の上記マイクロ波線路に設けられ、か
つ上記矩形導波管の長手方向に対する複数の間隔のうち
１つの間隔を除いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数
倍とならない間隔で、上記矩形導波管の長手方向に対す
る異なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個のス
タブからなり、設けられた位置に接続されるインピーダ
ンスを変化させる可変インピーダンス手段と、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイ
ンピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する入力
手段と、 上記入力手段によって入力されたインピーダンス調整
値又は反射係数調整値と、上記測定手段によって測定さ
れたインピーダンス又は反射係数に基づいて、上記基準
位置において上記負荷回路側を見たときのインピーダン
スを上記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又
は上記入力された反射係数調整値に対応するインピーダ
ンス調整値に調整するために必要な、上記各スタブの上
記矩形導波管への挿入長を演算して、上記各スタブを演
算された挿入長だけ挿入するように上記可変インピーダ
ンス手段の各スタブを駆動する制御手段とを備え、 上記制御手段による上記可変インピーダンス手段の各
スタブへの駆動により、上記基準位置において上記負荷
回路側を見たときのインピーダンスを上記入力されたイ
ンピーダンス調整値に調整し、又は上記入力された反射
係数調整値に対応するインピーダンス調整値に調整する
ことを特徴とする。
整装置は、マイクロ波電源と、上記マイクロ波電源の出
力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変動する負
荷回路との間に接続された矩形導波管であるマイクロ波
線路と、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位
置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記
マイクロ波線路に設けられ、上記マイクロ波線路を伝搬
するマイクロ波の定在波を検出して、測定手段が上記マ
イクロ波線路に設けられた位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス又は反射係数を測定する測
定手段と、 上記マイクロ波線路の基準位置又は上記基準位置より
も上記負荷回路側の上記マイクロ波線路に設けられ、か
つ上記矩形導波管の長手方向に対する複数の間隔のうち
１つの間隔を除いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数
倍とならない間隔で、上記矩形導波管の長手方向に対す
る異なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個のス
タブからなり、設けられた位置に接続されるインピーダ
ンスを変化させる可変インピーダンス手段と、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイ
ンピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する入力
手段と、 上記入力手段によって入力されたインピーダンス調整
値又は反射係数調整値と、上記測定手段によって測定さ
れたインピーダンス又は反射係数に基づいて、上記基準
位置において上記負荷回路側を見たときのインピーダン
スを上記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又
は上記入力された反射係数調整値に対応するインピーダ
ンス調整値に調整するために必要な、上記各スタブの上
記矩形導波管への挿入長を演算して、上記各スタブを演
算された挿入長だけ挿入するように上記可変インピーダ
ンス手段の各スタブを駆動する制御手段とを備え、 上記制御手段による上記可変インピーダンス手段の各
スタブへの駆動により、上記基準位置において上記負荷
回路側を見たときのインピーダンスを上記入力されたイ
ンピーダンス調整値に調整し、又は上記入力された反射
係数調整値に対応するインピーダンス調整値に調整する
ことを特徴とする。
また、上記インピーダンス自動調整装置において、好
ましくは、上記測定手段は、上記矩形導波管の長手方向
に対する間隔が管内波長の1/2の自然数倍とならない異
なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個の探針を
備える。
ましくは、上記測定手段は、上記矩形導波管の長手方向
に対する間隔が管内波長の1/2の自然数倍とならない異
なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個の探針を
備える。
さらに、本発明に係るマイクロ波回路のインピーダン
ス自動調整方法は、マイクロ波電源と、上記マイクロ波
電源の出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変
動する負荷回路との間に接続された矩形導波管であるマ
イクロ波線路の基準位置又は上記基準位置よりも上記負
荷回路側の上記マイクロ波線路に設けられ、かつ上記矩
形導波管の長手方向に対する複数の間隔のうち１つの間
隔を除いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数倍となら
ない間隔で、上記矩形導波管の長手方向に対する異なる
箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個のスタブから
なり、設けられた位置に接続されるインピーダンスを変
化させる可変インピーダンス手段を備えたマイクロ波回
路のインピーダンス自動調整方法であって、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位
置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記
マイクロ波線路において、上記マイクロ波線路を伝搬す
るマイクロ波の定在波を検出して、上記負荷回路側を見
たときのインピーダンス又は反射係数を測定する第１の
ステップと、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイ
ンピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する第２
のステップと、 上記入力された上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数調整値
と、上記測定されたインピーダンス又は反射係数に基づ
いて、上記基準位置において上記負荷回路側を見たとき
のインピーダンスを上記入力されたインピーダンス調整
値に調整し、又は上記入力された反射係数調整値に対応
するインピーダンス調整値に調整するために必要な、上
記各スタブの上記矩形導波管への挿入長を演算して、上
記各スタブを演算された挿入長だけ挿入するように上記
可変インピーダンス手段の各スタブを駆動する第３のス
テップとを含み、 上記第３のステップにおける上記可変インピーダンス
手段の各スタブへの駆動により、上記基準位置において
上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力
されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記入力さ
れた反射係数調整値に対応するインピーダンス調整値に
調整することを特徴とする。
ス自動調整方法は、マイクロ波電源と、上記マイクロ波
電源の出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変
動する負荷回路との間に接続された矩形導波管であるマ
イクロ波線路の基準位置又は上記基準位置よりも上記負
荷回路側の上記マイクロ波線路に設けられ、かつ上記矩
形導波管の長手方向に対する複数の間隔のうち１つの間
隔を除いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数倍となら
ない間隔で、上記矩形導波管の長手方向に対する異なる
箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個のスタブから
なり、設けられた位置に接続されるインピーダンスを変
化させる可変インピーダンス手段を備えたマイクロ波回
路のインピーダンス自動調整方法であって、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位
置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記
マイクロ波線路において、上記マイクロ波線路を伝搬す
るマイクロ波の定在波を検出して、上記負荷回路側を見
たときのインピーダンス又は反射係数を測定する第１の
ステップと、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイ
ンピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する第２
のステップと、 上記入力された上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数調整値
と、上記測定されたインピーダンス又は反射係数に基づ
いて、上記基準位置において上記負荷回路側を見たとき
のインピーダンスを上記入力されたインピーダンス調整
値に調整し、又は上記入力された反射係数調整値に対応
するインピーダンス調整値に調整するために必要な、上
記各スタブの上記矩形導波管への挿入長を演算して、上
記各スタブを演算された挿入長だけ挿入するように上記
可変インピーダンス手段の各スタブを駆動する第３のス
テップとを含み、 上記第３のステップにおける上記可変インピーダンス
手段の各スタブへの駆動により、上記基準位置において
上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力
されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記入力さ
れた反射係数調整値に対応するインピーダンス調整値に
調整することを特徴とする。
また、上記マイクロ波回路のインピーダンス自動調整
方法において、好ましくは、上記第１のステップと上記
第３のステップの処理を繰り返し行う。
方法において、好ましくは、上記第１のステップと上記
第３のステップの処理を繰り返し行う。
［作用］ 上述のインピーダンス自動調整装置において、上記測
定手段は、上記マイクロ波線路を伝搬するマイクロ波の
定在波を検出して、上記測定手段が上記マイクロ波線路
に設けられた位置において上記負荷回路側を見たときの
インピーダンス又は反射係数を測定する。一方、上記入
力手段を用いて、上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数調整値
を入力する。次いで、上記制御手段は、上記入力手段に
よって入力されたインピーダンス調整値又は反射係数調
整値と、上記測定手段によって測定されたインピーダン
ス又は反射係数に基づいて、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整し、又は上記入力された
反射係数調整値に対応するインピーダンス調整値に調整
するために必要な、上記各スタブの上記矩形導波管への
挿入長を演算して、上記各スタブを演算された挿入長だ
け挿入するように上記可変インピーダンス手段の各スタ
ブを駆動する。従って、上記制御手段による上記可変イ
ンピーダンス手段の各スタブへの駆動により、上記基準
位置において上記負荷回路側を見たときのインピーダン
スを上記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又
は記入力された反射係数調整値に対応するインピーダン
ス調整値に調整する。
定手段は、上記マイクロ波線路を伝搬するマイクロ波の
定在波を検出して、上記測定手段が上記マイクロ波線路
に設けられた位置において上記負荷回路側を見たときの
インピーダンス又は反射係数を測定する。一方、上記入
力手段を用いて、上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数調整値
を入力する。次いで、上記制御手段は、上記入力手段に
よって入力されたインピーダンス調整値又は反射係数調
整値と、上記測定手段によって測定されたインピーダン
ス又は反射係数に基づいて、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整し、又は上記入力された
反射係数調整値に対応するインピーダンス調整値に調整
するために必要な、上記各スタブの上記矩形導波管への
挿入長を演算して、上記各スタブを演算された挿入長だ
け挿入するように上記可変インピーダンス手段の各スタ
ブを駆動する。従って、上記制御手段による上記可変イ
ンピーダンス手段の各スタブへの駆動により、上記基準
位置において上記負荷回路側を見たときのインピーダン
スを上記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又
は記入力された反射係数調整値に対応するインピーダン
ス調整値に調整する。
これによって、上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンスを上記入力されたインピー
ダンス調整値に、安定にかつ正確に調整することができ
る。また、上記インピーダンス調整値を、上記基準位置
において上記マイクロ波電源側を見たときのインピーダ
ンスに設定することにより、上記マイクロ波線路におい
て、上記マイクロ波電源と上記負荷回路との間を、イン
ピーダンス整合状態とすることができる。
を見たときのインピーダンスを上記入力されたインピー
ダンス調整値に、安定にかつ正確に調整することができ
る。また、上記インピーダンス調整値を、上記基準位置
において上記マイクロ波電源側を見たときのインピーダ
ンスに設定することにより、上記マイクロ波線路におい
て、上記マイクロ波電源と上記負荷回路との間を、イン
ピーダンス整合状態とすることができる。
また、上述のインピーダンス自動調整方法において
は、上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準
位置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上
記マイクロ波線路において、上記マイクロ波線路を伝搬
するマイクロ波の定在波を検出して、上記負荷回路側を
見たときのインピーダンス又は反射係数を測定する。一
方、上記基準位置において上記負荷回路側を見たときの
インピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する。
次いで、上記入力された上記基準位置において上記負荷
回路側を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数
調整値と、上記測定されたインピーダンス又は反射係数
に基づいて、上記基準位置において上記負荷回路側を見
たときのインピーダンスを上記入力されたインピーダン
ス調整値に調整し、又は上記入力された反射係数調整値
に対応するインピーダンス調整値に調整するために必要
な、上記各スタブの上記矩形導波管への挿入長を演算し
て、上記各スタブを演算された挿入長だけ挿入するよう
に上記可変インピーダンス手段の各スタブを駆動する。
従って、上記第３のステップにおける上記可変インピー
ダンス手段の各スタブへの駆動により、上記基準位置に
おいて上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上
記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記
入力された反射係数調整値に対応するインピーダンス調
整値に調整する。
は、上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準
位置又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上
記マイクロ波線路において、上記マイクロ波線路を伝搬
するマイクロ波の定在波を検出して、上記負荷回路側を
見たときのインピーダンス又は反射係数を測定する。一
方、上記基準位置において上記負荷回路側を見たときの
インピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する。
次いで、上記入力された上記基準位置において上記負荷
回路側を見たときのインピーダンス調整値又は反射係数
調整値と、上記測定されたインピーダンス又は反射係数
に基づいて、上記基準位置において上記負荷回路側を見
たときのインピーダンスを上記入力されたインピーダン
ス調整値に調整し、又は上記入力された反射係数調整値
に対応するインピーダンス調整値に調整するために必要
な、上記各スタブの上記矩形導波管への挿入長を演算し
て、上記各スタブを演算された挿入長だけ挿入するよう
に上記可変インピーダンス手段の各スタブを駆動する。
従って、上記第３のステップにおける上記可変インピー
ダンス手段の各スタブへの駆動により、上記基準位置に
おいて上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上
記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記
入力された反射係数調整値に対応するインピーダンス調
整値に調整する。
これによって、上記基準位置において上記負荷回路側
を見たときのインピーダンスを上記入力されたインピー
ダンス調整値に、安定にかつ正確に調整することができ
る。また、上記インピーダンス調整値を、上記基準位置
において上記マイクロ波電源側を見たときのインピーダ
ンスに設定することにより、上記マイクロ波線路におい
て、上記マイクロ波電源と上記負荷回路との間を、イン
ピーダンス整合状態とすることができる。
を見たときのインピーダンスを上記入力されたインピー
ダンス調整値に、安定にかつ正確に調整することができ
る。また、上記インピーダンス調整値を、上記基準位置
において上記マイクロ波電源側を見たときのインピーダ
ンスに設定することにより、上記マイクロ波線路におい
て、上記マイクロ波電源と上記負荷回路との間を、イン
ピーダンス整合状態とすることができる。
また、上記マイクロ波回路のインピーダンス自動調整
方法において、インピーダンス又は反射係数を測定する
第１のステップと、可変インピーダンス手段の各スタブ
を駆動する第３のステップの処理を繰り返し行うことに
より、例えば、例えばプラズマ発生装置のように負荷回
路の負荷インピーダンスが変動しても、上記負荷インピ
ーダンスの変動に追随して、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整することができる。
方法において、インピーダンス又は反射係数を測定する
第１のステップと、可変インピーダンス手段の各スタブ
を駆動する第３のステップの処理を繰り返し行うことに
より、例えば、例えばプラズマ発生装置のように負荷回
路の負荷インピーダンスが変動しても、上記負荷インピ
ーダンスの変動に追随して、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整することができる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明による実施例であるマイ
クロ波インピーダンス自動調整装置について以下の項目
の順で説明する。
クロ波インピーダンス自動調整装置について以下の項目
の順で説明する。
（１）インピーダンス自動調整装置の構成 （２）コントローラとその周辺装置の構成 （３）電圧定在波検出部 （４）トリプルスタブチューナ部 （５）インピーダンス自動調整装置の動作 （６）インピーダンス整合処理 （７）他の実施例 なお、以下の明細書中において、矩形導波管13内のイ
ンピーダンス及びアドミタンスをそれぞれ、矩形導波管
13の特性インピーダンスで除算した正規化インピーダン
ス及び正規化アドミタンスを、単にインピーダンス及び
アドミタンスと呼ぶ。
ンピーダンス及びアドミタンスをそれぞれ、矩形導波管
13の特性インピーダンスで除算した正規化インピーダン
ス及び正規化アドミタンスを、単にインピーダンス及び
アドミタンスと呼ぶ。
第１図は本実施例のマイクロ波インピーダンス自動調
整装置のブロック図であり、第２図はそのマイクロ波イ
ンピーダンス自動調整装置のコントローラ50及びその周
辺装置のブロック図である。
整装置のブロック図であり、第２図はそのマイクロ波イ
ンピーダンス自動調整装置のコントローラ50及びその周
辺装置のブロック図である。
本実施例のマイクロ波インピーダンス自動調整装置
は、 （ａ）マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30との間に
連結される矩形導波管13のマイクロ波電源側に設けら
れ、矩形導波管13内を伝搬するマイクロ波の電圧定在波
の振幅を検出する電圧定在波検出部31と、 （ｂ）上記矩形導波管13のプラズマ発生装置30側に設け
られ、ステッピングモータM1,M2,M3によって駆動されて
それぞれ矩形導波管13内のインピーダンスを所定のイン
ピーダンスに設定するための３個のスタブS1,S2,S3から
なるトリプルスタブチューナ部32と、 （ｃ）電圧定在波検出部31において検出された電圧定在
波の振幅に基づいて電圧定在波検出部31の探針PR1にお
ける反射係数Γｏを演算し、キーボード72を用いて入力
された所望の反射係数調整値Γｓに対応するアドミタン
ス調整値Ysを演算し、上記反射係数Γo,Γｓに基づいて
矩形導波管13内のスタブS1の位置（以下、基準点とい
う。）Ps1においてプラズマ発生装置30側を見たときの
アドミタンスYoを、上記アドミタンス調整値Ysに調整す
ることが必要なスタブS1,S2,S3の挿入長を演算して、上
記演算された挿入長だけ各スタブS1,S2,S3が矩形導波管
13内に挿入されるようにステッピングモータM1,M2,M3を
駆動するための駆動信号を出力するコントローラ50とを
備え、上記基準点においてプラズマ発生装置30を見たと
きのインピーダンスZo（以下、基準インピーダンスZoと
いう。）を、キーボード72を用いて入力された所望の反
射係数Γｓに対応するインピーダンスZsに自動的に調整
することを特徴としている。
は、 （ａ）マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30との間に
連結される矩形導波管13のマイクロ波電源側に設けら
れ、矩形導波管13内を伝搬するマイクロ波の電圧定在波
の振幅を検出する電圧定在波検出部31と、 （ｂ）上記矩形導波管13のプラズマ発生装置30側に設け
られ、ステッピングモータM1,M2,M3によって駆動されて
それぞれ矩形導波管13内のインピーダンスを所定のイン
ピーダンスに設定するための３個のスタブS1,S2,S3から
なるトリプルスタブチューナ部32と、 （ｃ）電圧定在波検出部31において検出された電圧定在
波の振幅に基づいて電圧定在波検出部31の探針PR1にお
ける反射係数Γｏを演算し、キーボード72を用いて入力
された所望の反射係数調整値Γｓに対応するアドミタン
ス調整値Ysを演算し、上記反射係数Γo,Γｓに基づいて
矩形導波管13内のスタブS1の位置（以下、基準点とい
う。）Ps1においてプラズマ発生装置30側を見たときの
アドミタンスYoを、上記アドミタンス調整値Ysに調整す
ることが必要なスタブS1,S2,S3の挿入長を演算して、上
記演算された挿入長だけ各スタブS1,S2,S3が矩形導波管
13内に挿入されるようにステッピングモータM1,M2,M3を
駆動するための駆動信号を出力するコントローラ50とを
備え、上記基準点においてプラズマ発生装置30を見たと
きのインピーダンスZo（以下、基準インピーダンスZoと
いう。）を、キーボード72を用いて入力された所望の反
射係数Γｓに対応するインピーダンスZsに自動的に調整
することを特徴としている。
このマイクロ波インピーダンス自動調整装置は、プラ
ズマ発生装置30の負荷インピーダンスの変動を考慮せ
ず、上記基準インピーダンスZoを上記入力された所望の
反射係数Γｓに対応するインピーダンスZsに調整する調
整処理動作を１回のみ行う単一動作モードと、プラズマ
発生装置30の負荷インピーダンスの変動を考慮し、上記
調整処理動作を繰り返し行う繰り返しモードの２つの動
作モードを有する。
ズマ発生装置30の負荷インピーダンスの変動を考慮せ
ず、上記基準インピーダンスZoを上記入力された所望の
反射係数Γｓに対応するインピーダンスZsに調整する調
整処理動作を１回のみ行う単一動作モードと、プラズマ
発生装置30の負荷インピーダンスの変動を考慮し、上記
調整処理動作を繰り返し行う繰り返しモードの２つの動
作モードを有する。
（１）インピーダンス自動調整装置の構成 第１図において、マイクロ波電源10とプラズマ発生装
置30の円形導波管16との間に、マイクロ波電源10から出
力されるマイクロ波をプラズマ発生装置30に向う方向の
みに伝搬させるアイソレータ11と、上記マイクロ波の進
行波を検波するためのダイオードDI10が１つのポートに
設けられた方向性結合器12と、電圧定在波検出部31及び
トリプルスタブチューナ部32が設けられた矩形導波管13
と、冷却空気流入用孔14hが設けられた矩形導波管14
と、アイソレータ11及び矩形導波管13,14の基本モード
であるTE10モードから円形導波管15の基本モードである
TE11モードにモード変換を行うためのテーパ導波管15
が、11乃至15の順で矩形導波管の長手方向に連結されて
いる。なお、矩形導波管14とテーパ導波管15との連結部
を、このインピーダンス自動調整装置の矩形導波管13か
ら見た場合の負荷端14tとする。
置30の円形導波管16との間に、マイクロ波電源10から出
力されるマイクロ波をプラズマ発生装置30に向う方向の
みに伝搬させるアイソレータ11と、上記マイクロ波の進
行波を検波するためのダイオードDI10が１つのポートに
設けられた方向性結合器12と、電圧定在波検出部31及び
トリプルスタブチューナ部32が設けられた矩形導波管13
と、冷却空気流入用孔14hが設けられた矩形導波管14
と、アイソレータ11及び矩形導波管13,14の基本モード
であるTE10モードから円形導波管15の基本モードである
TE11モードにモード変換を行うためのテーパ導波管15
が、11乃至15の順で矩形導波管の長手方向に連結されて
いる。なお、矩形導波管14とテーパ導波管15との連結部
を、このインピーダンス自動調整装置の矩形導波管13か
ら見た場合の負荷端14tとする。
マイクロ波電源10から出力されるマイクロ波の進行波
がダイオードDI10によって検波され、その検波出力が電
力検出器10dに出力され、電力検出器10dは、入力された
検波出力の二乗に比例する電力レべルを示す検出信号を
電力制御器10cに出力する。電力制御器10cは、上記検出
信号に基づいてマイクロ波電源10から出力されるマイク
ロ波の電力が予め決められた所定の電力レベルとなるよ
うにマイクロ波電源10を制御する。
がダイオードDI10によって検波され、その検波出力が電
力検出器10dに出力され、電力検出器10dは、入力された
検波出力の二乗に比例する電力レべルを示す検出信号を
電力制御器10cに出力する。電力制御器10cは、上記検出
信号に基づいてマイクロ波電源10から出力されるマイク
ロ波の電力が予め決められた所定の電力レベルとなるよ
うにマイクロ波電源10を制御する。
電圧定在波検出部31は、矩形導波管13のマイクロ波電
源10側に設けられた３個の探針PR1,PR2,PR3を備える。
これらの探針PR1,PR2,PR3は、矩形導波管13の断面の長
手の辺の中央部であって矩形導波管13の長手方向に対し
てλg/6の間隔でかつ矩形導波管13内に突出するよう
に、マイクロ波電源10側からPR3,PR2,PR1の順で設けら
れる。ここで、矩形導波管13の長手方向に対する各探針
PR1,PR2,PR3の位置をそれぞれ、Pda,Pdb,Pdcとする。矩
形導波管13を伝搬するマイクロ波の電力が各探針PR1,PR
2,PR3にそれぞれ接続されたダイオードDI1,DI2,DI3によ
って検波され、その各検波出力が電圧検出器40a,40b,40
cに出力される。各電圧検出器40a,40b,40cは、入力され
た検波出力の電圧を検出し、検出された電圧のレベルを
示す検出信号をそれぞれ、コントローラ50内のアナログ
／デジタル変換（以下、A/D変換という。）器67a,67b,6
7cに出力する。
源10側に設けられた３個の探針PR1,PR2,PR3を備える。
これらの探針PR1,PR2,PR3は、矩形導波管13の断面の長
手の辺の中央部であって矩形導波管13の長手方向に対し
てλg/6の間隔でかつ矩形導波管13内に突出するよう
に、マイクロ波電源10側からPR3,PR2,PR1の順で設けら
れる。ここで、矩形導波管13の長手方向に対する各探針
PR1,PR2,PR3の位置をそれぞれ、Pda,Pdb,Pdcとする。矩
形導波管13を伝搬するマイクロ波の電力が各探針PR1,PR
2,PR3にそれぞれ接続されたダイオードDI1,DI2,DI3によ
って検波され、その各検波出力が電圧検出器40a,40b,40
cに出力される。各電圧検出器40a,40b,40cは、入力され
た検波出力の電圧を検出し、検出された電圧のレベルを
示す検出信号をそれぞれ、コントローラ50内のアナログ
／デジタル変換（以下、A/D変換という。）器67a,67b,6
7cに出力する。
トリプルスタブチューナ部32は、矩形導波管13のプラ
ズマ発生装置30側において、矩形導波管13の断面の長手
の辺の中央部であって矩形導波管13の長手方向に対して
λg/4の間隔で、かつマイクロ波電源10側からS1,S2,S3
の順で、矩形導波管13の断面の長手の辺に対して垂直な
方向で矩形導波管13内に挿入引き出し自在に設けられた
３個のスタブS1,S2,S3を備える。なお、スタブS1は、電
圧定在波検出部31の探針PR1の位置Pdaから、矩形導波管
13の長手方向の距離がλg/2だけ離れた位置に設けられ
る。ここで、矩形導波管13の長手方向に対する各スタブ
S1,S2,S3の位置をそれぞれ、Ps1,Ps2,Ps3とする。
ズマ発生装置30側において、矩形導波管13の断面の長手
の辺の中央部であって矩形導波管13の長手方向に対して
λg/4の間隔で、かつマイクロ波電源10側からS1,S2,S3
の順で、矩形導波管13の断面の長手の辺に対して垂直な
方向で矩形導波管13内に挿入引き出し自在に設けられた
３個のスタブS1,S2,S3を備える。なお、スタブS1は、電
圧定在波検出部31の探針PR1の位置Pdaから、矩形導波管
13の長手方向の距離がλg/2だけ離れた位置に設けられ
る。ここで、矩形導波管13の長手方向に対する各スタブ
S1,S2,S3の位置をそれぞれ、Ps1,Ps2,Ps3とする。
後述するように、コントローラ50のインターフェース
65から、各スタブS1,S2,S3を矩形導波管13内に挿入する
挿入長又は引き出し長を示すパルス信号と、挿入又は引
き出しを示す極性信号が各モータドライバ41a,41b,41c
に出力され、各モータドライバ41a,41b,41cは上記パル
ス信号を増幅し、増幅されたパルス信号を上記極性信号
の示す極性でステッピングモータM1,M2,M3に出力する。
各ステッピングモータM1,M2,M3は、入力されたパルス信
号に基づいてスタブS1,S2,S3を、上記パルス信号に対応
する挿入長だけ矩形導波管13内に挿入し、又はパルス信
号に対応する引き出し長だけ矩形導波管13から引き出
す。
65から、各スタブS1,S2,S3を矩形導波管13内に挿入する
挿入長又は引き出し長を示すパルス信号と、挿入又は引
き出しを示す極性信号が各モータドライバ41a,41b,41c
に出力され、各モータドライバ41a,41b,41cは上記パル
ス信号を増幅し、増幅されたパルス信号を上記極性信号
の示す極性でステッピングモータM1,M2,M3に出力する。
各ステッピングモータM1,M2,M3は、入力されたパルス信
号に基づいてスタブS1,S2,S3を、上記パルス信号に対応
する挿入長だけ矩形導波管13内に挿入し、又はパルス信
号に対応する引き出し長だけ矩形導波管13から引き出
す。
プラズマ発生装置30は、酸化物系高温超伝導体Ｗの酸
化処理を行う装置である。このプラズマ発生装置30の円
形導波管16の外周部には、円形導波管16内の中央部に設
けられる略半卵型形状のガラス製プラズマ容器18g内に
おいてプラズマを有効に貯え、かつ電子のサイクロトロ
ン運動を利用したプラズマを発生するための磁場を発生
するための電磁石17が設けられる。また、円形導波管16
の外周部に、矩形導波管14の孔14hから流入された冷却
空気を排出するための冷却空気排出口16aが設けられ
る。なお、冷却空気は、プラズマ容器18gが発生される
プラズマからエネルギーを受けてその温度が上昇し、過
熱によるプラズマ容器18gの破損を防止するために流入
される。
化処理を行う装置である。このプラズマ発生装置30の円
形導波管16の外周部には、円形導波管16内の中央部に設
けられる略半卵型形状のガラス製プラズマ容器18g内に
おいてプラズマを有効に貯え、かつ電子のサイクロトロ
ン運動を利用したプラズマを発生するための磁場を発生
するための電磁石17が設けられる。また、円形導波管16
の外周部に、矩形導波管14の孔14hから流入された冷却
空気を排出するための冷却空気排出口16aが設けられ
る。なお、冷却空気は、プラズマ容器18gが発生される
プラズマからエネルギーを受けてその温度が上昇し、過
熱によるプラズマ容器18gの破損を防止するために流入
される。
上記円形導波管16内のプラズマ容器18gと、被処理超
伝導体Ｗを処理するためのプラズマ処理チャンバ18との
間の中央部には、プラズマ容器18gで発生されたプラズ
マをプラズマ処理チャンバ18に流出させるためのプラズ
マ流出口20が設けられ、そのプラズマ流出口20の外周部
には、直流電源21の正極及びアースに接続されたリング
状電極20aが設けられる。なお、直流電源21の負極は支
持機構19mに接続される。
伝導体Ｗを処理するためのプラズマ処理チャンバ18との
間の中央部には、プラズマ容器18gで発生されたプラズ
マをプラズマ処理チャンバ18に流出させるためのプラズ
マ流出口20が設けられ、そのプラズマ流出口20の外周部
には、直流電源21の正極及びアースに接続されたリング
状電極20aが設けられる。なお、直流電源21の負極は支
持機構19mに接続される。
プラズマ処理チャンバ18内の中央部には、被処理超伝
導体Ｗを載置する載置台19が設けられ、この載置台19に
は、この載置台19を矢印19aの方向で移動させるための
支持機構19mが連結される。また。プラズマ処理チャン
バ18の外周部の互いに対応する位置には、酸素ガスをプ
ラズマ処理チャンバ18内に供給するための酸素ガス供給
口18hと、上記供給された酸素ガスを排出するための酸
素ガス排出口18jが設けられている。
導体Ｗを載置する載置台19が設けられ、この載置台19に
は、この載置台19を矢印19aの方向で移動させるための
支持機構19mが連結される。また。プラズマ処理チャン
バ18の外周部の互いに対応する位置には、酸素ガスをプ
ラズマ処理チャンバ18内に供給するための酸素ガス供給
口18hと、上記供給された酸素ガスを排出するための酸
素ガス排出口18jが設けられている。
以上のように構成されたプラズマ発生装置30において
は、被処理超伝導体Ｗが載置された載置台19を、支持機
構19mによりプラズマ流出口20に近接させ、プラズマ処
理チャンバ18内を10-2乃至10-4Torrの酸素ガス圧に維持
し、被処理超伝導体Ｗを200乃至400℃の温度に加熱す
る。次いで、例えば2.45GHzのマイクロ波をマイクロ波
電源10で発生させる。このマイクロ波は、アイソレータ
11、方向性結合器12,本実施例のインピーダンス自動調
整装置の電圧定在波検出部31及びトリプルスタブチュー
ナ32が設けられた矩形導波管13、矩形導波管14、テーパ
導波管15及び円形導波管16を伝搬した後、プラズマ処理
チャンバ18内に入射する。一方、このマイクロ波の進行
方向と垂直な方向に、電磁石17を用いて、円形導波管16
内に入射したマイクロ波に対してプラズマ処理チャンバ
18内の被処理超伝導体Ｗの図上左側の位置で電子サイク
ロトロン共鳴を生じさせることができる、例えば875ガ
ウスの磁界を発生させる。
は、被処理超伝導体Ｗが載置された載置台19を、支持機
構19mによりプラズマ流出口20に近接させ、プラズマ処
理チャンバ18内を10-2乃至10-4Torrの酸素ガス圧に維持
し、被処理超伝導体Ｗを200乃至400℃の温度に加熱す
る。次いで、例えば2.45GHzのマイクロ波をマイクロ波
電源10で発生させる。このマイクロ波は、アイソレータ
11、方向性結合器12,本実施例のインピーダンス自動調
整装置の電圧定在波検出部31及びトリプルスタブチュー
ナ32が設けられた矩形導波管13、矩形導波管14、テーパ
導波管15及び円形導波管16を伝搬した後、プラズマ処理
チャンバ18内に入射する。一方、このマイクロ波の進行
方向と垂直な方向に、電磁石17を用いて、円形導波管16
内に入射したマイクロ波に対してプラズマ処理チャンバ
18内の被処理超伝導体Ｗの図上左側の位置で電子サイク
ロトロン共鳴を生じさせることができる、例えば875ガ
ウスの磁界を発生させる。
さらに、被処理超伝導体Ｗを載置している載置台19の
電位を基準として、プラズマ流出口20の外周部に設けら
れたリング状電極20aに対して、直流電源21を用いて、
例えば−５乃至−100Vの負電圧を印加する。以上の状態
が、30分乃至１時間経過すると、被処理超伝導体Ｗの膜
が酸化され、高温超伝導特性を有する超伝導体を得るこ
とができる。
電位を基準として、プラズマ流出口20の外周部に設けら
れたリング状電極20aに対して、直流電源21を用いて、
例えば−５乃至−100Vの負電圧を印加する。以上の状態
が、30分乃至１時間経過すると、被処理超伝導体Ｗの膜
が酸化され、高温超伝導特性を有する超伝導体を得るこ
とができる。
（２）コントローラとその周辺装置の構成 第２図に、このインピーダンス自動調整装置の動作の
制御を行うコントローラ50とその周辺装置の構成を示
す。
制御を行うコントローラ50とその周辺装置の構成を示
す。
第２図に示すように、コントローラ50は、このインピ
ーダンス自動調整装置におけるインピーダンス調整処理
動作の制御を行う中央処理装置（以下、CPUという。）6
0と、CPU60の動作を行わせるためのシステムプログラム
と上記システムプログラムを実行させるために必要なデ
ータが格納されたリードオンリーメモリ（以下、ROMと
いう。）61と、CPU60のワーキングエリアとして用いら
れCPU60の処理中において格納することが必要なデータ
を格納するためのランダムアクセスメモリ（以下、RAM
という。）62とを備える。
ーダンス自動調整装置におけるインピーダンス調整処理
動作の制御を行う中央処理装置（以下、CPUという。）6
0と、CPU60の動作を行わせるためのシステムプログラム
と上記システムプログラムを実行させるために必要なデ
ータが格納されたリードオンリーメモリ（以下、ROMと
いう。）61と、CPU60のワーキングエリアとして用いら
れCPU60の処理中において格納することが必要なデータ
を格納するためのランダムアクセスメモリ（以下、RAM
という。）62とを備える。
また、コントローラ50はさらに、ディスプレイ71に接
続される表示インターフェース63と、キーボード72に接
続されるキーボードインターフェース64と、A/D変換器6
7a,67b,67cと、上記A/D変換器67a,67b,67cに接続される
インターフェース66と、モータドライバ41a,41b,41cに
接続されるインターフェース65とを備える。コントロー
ラ60において、上記CPU60と、ROM61と、RAM62と、表示
インターフェース63と、キーボードインターフェース64
と、及びインターフェース65,66とが、バス67を介して
接続される。
続される表示インターフェース63と、キーボード72に接
続されるキーボードインターフェース64と、A/D変換器6
7a,67b,67cと、上記A/D変換器67a,67b,67cに接続される
インターフェース66と、モータドライバ41a,41b,41cに
接続されるインターフェース65とを備える。コントロー
ラ60において、上記CPU60と、ROM61と、RAM62と、表示
インターフェース63と、キーボードインターフェース64
と、及びインターフェース65,66とが、バス67を介して
接続される。
電圧検出器40a,40b,40cから出力される各検出信号は
それぞれ、A/D変換器67a,67b,67cにおいてA/D変換され
た後、その変換された各検出信号のデータがインターフ
ェース６及びバス67を介してRAM62に格納される。CPU60
は、これらの各検出信号のデータ及びキーボード72に入
力された所望の反射係数調整値Γｓに基づいて、基準点
における基準インピーダンスZoを、上記所望のインピー
ダンスに設定するために必要な各スタブS1,S2,S3の挿入
長又は引き出し長のデータを演算し、演算されたデータ
と、挿入又は引き出しを示すデータを、バス67を介して
インターフェース65に出力する。これに応答して、イン
ターフェース65は、各スタブS1,S2,S3を矩形導波管13内
に挿入する挿入長又は引き出し長を示すパルス信号と、
挿入又は引き出しを示す極性信号を、各モータドライバ
41a,41b,41cに出力する。なお、CPU60のインピーダンス
調整処理動作は、第20図乃至第22図のフローチャートを
用いて詳細後述する。
それぞれ、A/D変換器67a,67b,67cにおいてA/D変換され
た後、その変換された各検出信号のデータがインターフ
ェース６及びバス67を介してRAM62に格納される。CPU60
は、これらの各検出信号のデータ及びキーボード72に入
力された所望の反射係数調整値Γｓに基づいて、基準点
における基準インピーダンスZoを、上記所望のインピー
ダンスに設定するために必要な各スタブS1,S2,S3の挿入
長又は引き出し長のデータを演算し、演算されたデータ
と、挿入又は引き出しを示すデータを、バス67を介して
インターフェース65に出力する。これに応答して、イン
ターフェース65は、各スタブS1,S2,S3を矩形導波管13内
に挿入する挿入長又は引き出し長を示すパルス信号と、
挿入又は引き出しを示す極性信号を、各モータドライバ
41a,41b,41cに出力する。なお、CPU60のインピーダンス
調整処理動作は、第20図乃至第22図のフローチャートを
用いて詳細後述する。
ディスプレイ71は、CPU60から表示インターフェース6
3を介して入力されるデータに基づいて、スミス図表上
に基準点におけるインピーダンス、各スタブS1,S2,S3の
挿入長などを表示する。
3を介して入力されるデータに基づいて、スミス図表上
に基準点におけるインピーダンス、各スタブS1,S2,S3の
挿入長などを表示する。
また、キーボード72は、繰り返しモード又は単一動作
モードのいずれか１つを選択するための動作モード選択
キー（図示せず。）と、所望のインピーダンスの調整値
に対応する反射係数Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓ
を入力するためのテンキー（図示せず。）とを備え、入
力されたデータをキーボードインターフェース64を介し
てCPU60に伝送する。
モードのいずれか１つを選択するための動作モード選択
キー（図示せず。）と、所望のインピーダンスの調整値
に対応する反射係数Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓ
を入力するためのテンキー（図示せず。）とを備え、入
力されたデータをキーボードインターフェース64を介し
てCPU60に伝送する。
（３）電圧定在波検出部 電圧定在波検出部31は、上述のように、矩形導波管13
の長手方向に対してλg/6の間隔で、矩形導波管13の長
手方向の位置Pda,Pdb,Pdcにそれぞれ設けられた３個の
探針PR1,PR2,PR3を備える。
の長手方向に対してλg/6の間隔で、矩形導波管13の長
手方向の位置Pda,Pdb,Pdcにそれぞれ設けられた３個の
探針PR1,PR2,PR3を備える。
第３図に、矩形導波管13内において負荷端14tから反
射波がある場合、すなわち不整合状態の場合における電
圧定在波の振幅|Vst|の分布を示す。第３図に示すよう
に、電圧定在波の振幅|Vst|はλg/2の周期で周期的に変
化している。ここで、進行波電圧の振幅を|D|で示して
おり、また、各位置Pda,Pdb,Pdcにおける電圧定在波の
振幅をそれぞれ|Va|,|Vb|,|Vc|で表している。
射波がある場合、すなわち不整合状態の場合における電
圧定在波の振幅|Vst|の分布を示す。第３図に示すよう
に、電圧定在波の振幅|Vst|はλg/2の周期で周期的に変
化している。ここで、進行波電圧の振幅を|D|で示して
おり、また、各位置Pda,Pdb,Pdcにおける電圧定在波の
振幅をそれぞれ|Va|,|Vb|,|Vc|で表している。
第４図は、上記電圧定在波の各振幅Va,Vb,Vcのベクト
ル▲▼，▲▼，▲▼、進行波電圧Ｄのベク
トル、並びに反射波電圧Ｅのベクトルの関係を示す
クランク図である。ここで、θｏは電圧定在波の振幅|V
st|が最大となる点を基準としたときの反射波電圧Ｅの
位相であり、また、探針PR1の位置Pdaにおける反射係数
Γｏは次式で表される。
ル▲▼，▲▼，▲▼、進行波電圧Ｄのベク
トル、並びに反射波電圧Ｅのベクトルの関係を示す
クランク図である。ここで、θｏは電圧定在波の振幅|V
st|が最大となる点を基準としたときの反射波電圧Ｅの
位相であり、また、探針PR1の位置Pdaにおける反射係数
Γｏは次式で表される。
Γｏ＝｜Γo|・ej θ ｏ …（３） なお、探針PR1の位置Pdaは、スタブS1の設置位置であ
る基準点からλg/2だけ離れているので、上記（３）式
で表される反射係数Γｏは基準点における反射係数であ
る。
る基準点からλg/2だけ離れているので、上記（３）式
で表される反射係数Γｏは基準点における反射係数であ
る。
第４図に示すように、上記電圧定在波の各振幅のベク
トル▲▼，▲▼，▲▼は、進行波電圧のベ
クトルと反射波電圧のベクトルのの和で表され、各
ベクトルの▲▼，▲▼，▲▼終端は、各進
行波電圧のベクトルの終端Pddを中心とし反射波のベ
クトルの振幅の長さの半径を有する円上に、それぞれ
互いに2/3πの位相差を有するように位置している。ま
た、電圧定在波の振幅|Vst|が最大のときθｏ＝０とな
り、反射係数Γｏは、｜Γo|となり、一方、電圧定在波
の振幅|Vst|が最小のときθｏ＝πとなり、反射係数Γ
ｏは−｜Γo|となる。
トル▲▼，▲▼，▲▼は、進行波電圧のベ
クトルと反射波電圧のベクトルのの和で表され、各
ベクトルの▲▼，▲▼，▲▼終端は、各進
行波電圧のベクトルの終端Pddを中心とし反射波のベ
クトルの振幅の長さの半径を有する円上に、それぞれ
互いに2/3πの位相差を有するように位置している。ま
た、電圧定在波の振幅|Vst|が最大のときθｏ＝０とな
り、反射係数Γｏは、｜Γo|となり、一方、電圧定在波
の振幅|Vst|が最小のときθｏ＝πとなり、反射係数Γ
ｏは−｜Γo|となる。
さらに、各探針PR1,PR2,PR3で検出される各電圧定在
波の振幅の二乗|Va|2,|Vb|2,|Vc|2は、第４図から次式
で表される。
波の振幅の二乗|Va|2,|Vb|2,|Vc|2は、第４図から次式
で表される。
また、上記反射係数Γｏの絶対値｜Γo|を、次式で表
すことができる。
すことができる。
従って、上記（４）式乃至（７）式において、各電圧
定在波の振幅|Va|,|Vb|,|Vc|を、電圧定在波検出部31に
おいて検出することができるので、上記（４）式乃至
（７）式の連立方程式の解を演算することにより、反射
係数Γｏの絶対値｜Γo|と、その位相θｏを求めること
ができる。さらに、上記演算された反射係数Γｏの絶対
値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、後述する（９）乃
至（11）式を用いて、上記基準点においてプラズマ発生
装置30を見たときのアドミタンス又はインピーダンスを
求めることができる。
定在波の振幅|Va|,|Vb|,|Vc|を、電圧定在波検出部31に
おいて検出することができるので、上記（４）式乃至
（７）式の連立方程式の解を演算することにより、反射
係数Γｏの絶対値｜Γo|と、その位相θｏを求めること
ができる。さらに、上記演算された反射係数Γｏの絶対
値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、後述する（９）乃
至（11）式を用いて、上記基準点においてプラズマ発生
装置30を見たときのアドミタンス又はインピーダンスを
求めることができる。
（４）トリプルスタブチューナ部 トリプルスタブチューナ部32は、上述のように、矩形
導波管13の長手方向に対してλg/4の間隔で、矩形導波
管13の長手方向の位置Ps1,Ps2,Ps3にそれぞれ設けられ
た３個のスタブS1,S2,S3を備える。
導波管13の長手方向に対してλg/4の間隔で、矩形導波
管13の長手方向の位置Ps1,Ps2,Ps3にそれぞれ設けられ
た３個のスタブS1,S2,S3を備える。
第19図に、各スタブS1,S2,S3の矩形導波管13内への挿
入長と、各設置位置におけるサセプタンスＢとの関係を
示す。すなわち、各スタブS1,S2,S3の挿入長が長くなる
につれて、各設置位置におけるサセプタンスＢが増大す
る。すなわち、各スタブS1,S2,S3はサセプタンスＢを有
するアドミタンス素子として動作する。
入長と、各設置位置におけるサセプタンスＢとの関係を
示す。すなわち、各スタブS1,S2,S3の挿入長が長くなる
につれて、各設置位置におけるサセプタンスＢが増大す
る。すなわち、各スタブS1,S2,S3はサセプタンスＢを有
するアドミタンス素子として動作する。
第５図に、マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30と
の間に連結されたこのトリプルスタブチューナ部32の等
価回路を示す。
の間に連結されたこのトリプルスタブチューナ部32の等
価回路を示す。
第５図に示すように、マイクロ波電源10と、各スタブ
S1,S2,S3による各アドミタンスYs1,Ys2,Ys3と、プラズ
マ発生回路30の負荷アドミタンスYlが並列に接続され
る。従って、スタブS1,S2,S3からなるトリプルスタブチ
ューナ部32は、スタブS1の位置の基準点Ps1においてプ
ラズマ発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミ
タンスYo＝Go＋jBoが所望のアドミタンス調整値Ys＝1/Z
sになるように調整を行うことができる。
S1,S2,S3による各アドミタンスYs1,Ys2,Ys3と、プラズ
マ発生回路30の負荷アドミタンスYlが並列に接続され
る。従って、スタブS1,S2,S3からなるトリプルスタブチ
ューナ部32は、スタブS1の位置の基準点Ps1においてプ
ラズマ発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミ
タンスYo＝Go＋jBoが所望のアドミタンス調整値Ys＝1/Z
sになるように調整を行うことができる。
例えば、マイクロ波電流10とプラズマ発生装置30との
間をインピーダンス整合状態とするためには、基準点Ps
1においてプラズマ発生装置30側を見たときのアドミタ
ンスYoが、上記基準点Ps1においてマイクロ波電源10側
を見たときのアドミタンスYso＝1/Zsoに一致するよう
に、各スタブS1,S2,S3をそれぞれ所定の挿入長だけ矩形
導波管13内に挿入すればよいことがわかる。
間をインピーダンス整合状態とするためには、基準点Ps
1においてプラズマ発生装置30側を見たときのアドミタ
ンスYoが、上記基準点Ps1においてマイクロ波電源10側
を見たときのアドミタンスYso＝1/Zsoに一致するよう
に、各スタブS1,S2,S3をそれぞれ所定の挿入長だけ矩形
導波管13内に挿入すればよいことがわかる。
本実施例のインピーダンス自動調整装置では、基準点
Ps1においてプラズマ発生装置30である負荷回路側を見
たときのアドミタンスYoを、基準点Ps1においてマイク
ロ波電源10を見たときのアドミタンスYsoを含む所望の
アドミタンス調整値Ysに設定するために必要な各スタブ
S1,S2,S3の挿入長を、コントローラ50内のCPU60によっ
て演算し、上記各スタブS1,S2,S3が上記演算された挿入
長だけ矩形導波管13内に挿入されるようにステッピング
モータM1,M2,M3を駆動する。
Ps1においてプラズマ発生装置30である負荷回路側を見
たときのアドミタンスYoを、基準点Ps1においてマイク
ロ波電源10を見たときのアドミタンスYsoを含む所望の
アドミタンス調整値Ysに設定するために必要な各スタブ
S1,S2,S3の挿入長を、コントローラ50内のCPU60によっ
て演算し、上記各スタブS1,S2,S3が上記演算された挿入
長だけ矩形導波管13内に挿入されるようにステッピング
モータM1,M2,M3を駆動する。
第６図は、スミス図表と、反射係数Γの複素平面のUV
直交座標（以下、UV座標という。）との対応を示す図で
あり、上記基準点Ps1における反射係数Γｏを、第６図
に示すように、次式で表すことができる。
直交座標（以下、UV座標という。）との対応を示す図で
あり、上記基準点Ps1における反射係数Γｏを、第６図
に示すように、次式で表すことができる。
Γｏ＝｜Γo|・ej θ ｏ＝uo＋jvo …（８） ここで、uo,voは、UV座標における座標値である。ま
た、基準点Ps1においてプラズマ発生装置30である負荷
回路側を見たときのアドミタンスYo＝1/zoを、次式で表
すことができる。
た、基準点Ps1においてプラズマ発生装置30である負荷
回路側を見たときのアドミタンスYo＝1/zoを、次式で表
すことができる。
このアドミタンスYoは、第６図のスミス図表及びUV座
標上において点Ppに位置する。また、このアドミタンス
YoのコンダクタンスGoとサセプタンスBoを次式で表すこ
とができる。
標上において点Ppに位置する。また、このアドミタンス
YoのコンダクタンスGoとサセプタンスBoを次式で表すこ
とができる。
さらに、上記（８）式及び（９）式を次式のように変
形することができる。
形することができる。
ここで、（12）式は、第６図に示すように、スミス図
表上の点Ppを通りかつＵ＝−１の直線に接するＧ＝Goの
円（以下、Ｇ＝Goの円という。）の式を表している。ま
た、（13）式は、第６図に示すように、スミス図表上の
点Pp及び（−1,j0）uvの点を通るＢ＝Boの円（以下、Ｂ
＝Boの円という。）の式を表している。なお、本明細書
及び第６図乃至第18図において、UV座標の座標値を、例
えば、（0,j）uv,（1,j0）uvのように添字uvを付けた座
標値で表し、一方、スミス図表におけるアドミタンスの
座標値を、例えば、（Go,jBo）のように添字を付けない
座標値で表す。
表上の点Ppを通りかつＵ＝−１の直線に接するＧ＝Goの
円（以下、Ｇ＝Goの円という。）の式を表している。ま
た、（13）式は、第６図に示すように、スミス図表上の
点Pp及び（−1,j0）uvの点を通るＢ＝Boの円（以下、Ｂ
＝Boの円という。）の式を表している。なお、本明細書
及び第６図乃至第18図において、UV座標の座標値を、例
えば、（0,j）uv,（1,j0）uvのように添字uvを付けた座
標値で表し、一方、スミス図表におけるアドミタンスの
座標値を、例えば、（Go,jBo）のように添字を付けない
座標値で表す。
上述のように、基準点Ps1に位置するスタブS1、並び
に基準点Ps1から矩形導波管13の長手方向に対してλg/2
だけずれた点Ps3に位置するスタブS3の挿入長を変化し
たとき、各点Ps1,Ps3におけるサセプタンスＢのみが変
化する。従って、トリプルスタイチューナ部32のスタブ
S1,S3の挿入長を変化したとき、各点Ps1,Ps3においてプ
ラズマ発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミ
タンスYoは、第６図におけるスミス図表上のＧ＝Goの円
に沿って移動する。
に基準点Ps1から矩形導波管13の長手方向に対してλg/2
だけずれた点Ps3に位置するスタブS3の挿入長を変化し
たとき、各点Ps1,Ps3におけるサセプタンスＢのみが変
化する。従って、トリプルスタイチューナ部32のスタブ
S1,S3の挿入長を変化したとき、各点Ps1,Ps3においてプ
ラズマ発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミ
タンスYoは、第６図におけるスミス図表上のＧ＝Goの円
に沿って移動する。
また、スタブS2の位置Ps2においてプラズマ発生装置3
0である負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′は、
スミス図表及びUV座標上において、第７図に示すよう
に、基準点Ps1におけるアドミタンスYoのスミス図表の
点Ppを180度だけUV座標の原点Ｏを中心として回転した
点Pp′に位置し、次式で表すことができる。以下、スタ
ブS2の位置におけるアドミタンス、コンダクタンス、及
びサセプタンスの信号に′を付加し、基準点におけるそ
れらと区別することとする。
0である負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′は、
スミス図表及びUV座標上において、第７図に示すよう
に、基準点Ps1におけるアドミタンスYoのスミス図表の
点Ppを180度だけUV座標の原点Ｏを中心として回転した
点Pp′に位置し、次式で表すことができる。以下、スタ
ブS2の位置におけるアドミタンス、コンダクタンス、及
びサセプタンスの信号に′を付加し、基準点におけるそ
れらと区別することとする。
また、このアドミタンスYo′のコンダクタンスGo′
と、サセプタンスBo′を次式で表すことができる。
と、サセプタンスBo′を次式で表すことができる。
さらに、上記（15）式及び（16）式を次式のように変
形することができる。
形することができる。
ここで、（17）式は、第７図に示すように、スミス図
表上の点Pp′を通りかつＵ＝１の直線に接するＧ′＝G
o′の円（以下、Ｇ′＝Go′の円という。）の式を表
し、このＧ′＝Go′の円は、上述のＧ＝Goの円をUV座標
の原点Ｏに対して点対称に移動して得られる。また、
（18）式は、第７図に示すように、スミス図表上の点P
p′及び（1,j0）uvの点を通るＢ′＝Bo′の円（以下、
Ｂ′＝Bo′の円という。）の式を表し、このＢ′＝Bo′
の円は上述のＢ＝Boの円をUV座標の原点Ｏに対して点対
称に移動して得られる。なお、第７図乃至第18図におい
ては、便宜上、スミス図表の座標値は基準点Ps1におけ
る座標値で表すものとする。また、第７図乃至第18図に
おいて、（1,j0）uv、（0,j）uv、（−1,j0）uv、並び
に（0,−ｊ）uvの各点を通過するＧ＝Ｇ′＝∞の円を最
大の基準となる円として図示している。
表上の点Pp′を通りかつＵ＝１の直線に接するＧ′＝G
o′の円（以下、Ｇ′＝Go′の円という。）の式を表
し、このＧ′＝Go′の円は、上述のＧ＝Goの円をUV座標
の原点Ｏに対して点対称に移動して得られる。また、
（18）式は、第７図に示すように、スミス図表上の点P
p′及び（1,j0）uvの点を通るＢ′＝Bo′の円（以下、
Ｂ′＝Bo′の円という。）の式を表し、このＢ′＝Bo′
の円は上述のＢ＝Boの円をUV座標の原点Ｏに対して点対
称に移動して得られる。なお、第７図乃至第18図におい
ては、便宜上、スミス図表の座標値は基準点Ps1におけ
る座標値で表すものとする。また、第７図乃至第18図に
おいて、（1,j0）uv、（0,j）uv、（−1,j0）uv、並び
に（0,−ｊ）uvの各点を通過するＧ＝Ｇ′＝∞の円を最
大の基準となる円として図示している。
上述のように、位置Ps2に位置するスタブS2の挿入長
を変化したとき、点Ps2におけるサセプタンスＢのみが
変化する。従って、トリプルスタブチューナ部32のスタ
ブS2の挿入長を変化したとき、点Ps2においてプラズマ
発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミタンス
Yo′は、第７図におけるスミス図表上のＧ′＝Go′の円
に沿って移動する。
を変化したとき、点Ps2におけるサセプタンスＢのみが
変化する。従って、トリプルスタブチューナ部32のスタ
ブS2の挿入長を変化したとき、点Ps2においてプラズマ
発生装置30である負荷回路側を見たときのアドミタンス
Yo′は、第７図におけるスミス図表上のＧ′＝Go′の円
に沿って移動する。
なお、後述するコントローラ50のCPU60によるインピ
ーダンス調整処理において、スタブS1,S3の位置Ps1,P
s3、すなわち基準点において負荷回路側を見たときのア
ドミタンスYoの点のUV座標値から、スタブS2の位置Ps2
において負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′のサ
セプタンスBo′に変換し、並びに、スタブS2の位置Ps2
において負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′の点
のUV座標値から、基準点Ps1において負荷回路側を見た
ときのアドミタンスYoのサセプタンスBoに変換する必要
があるが、この変換のための演算は、上記UV座標のＵ座
標値とＶ座標値の各符号を反転して、（11）式に代入す
ることにより、変換後のサセプタンス値を得ることがで
きる。
ーダンス調整処理において、スタブS1,S3の位置Ps1,P
s3、すなわち基準点において負荷回路側を見たときのア
ドミタンスYoの点のUV座標値から、スタブS2の位置Ps2
において負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′のサ
セプタンスBo′に変換し、並びに、スタブS2の位置Ps2
において負荷回路側を見たときのアドミタンスYo′の点
のUV座標値から、基準点Ps1において負荷回路側を見た
ときのアドミタンスYoのサセプタンスBoに変換する必要
があるが、この変換のための演算は、上記UV座標のＵ座
標値とＶ座標値の各符号を反転して、（11）式に代入す
ることにより、変換後のサセプタンス値を得ることがで
きる。
（５）インピーダンス自動調整装置の動作 第20図は、コントローラ50のCPU60によって実行され
るインピーダンス調整処理のメインルーチンを示すフロ
ーチャートである。なお、このメインルーチンは、ステ
ップ＃７及び８の２つのサブルーチンを含んでいる。
るインピーダンス調整処理のメインルーチンを示すフロ
ーチャートである。なお、このメインルーチンは、ステ
ップ＃７及び８の２つのサブルーチンを含んでいる。
（５−１）インピーダンス調整処理のメインルーチン 第20図に示すように、まず、ステップ＃１において、
キーボード72の動作モード選択キーを用いて繰り返しモ
ード又は単一動作モードのいずれか１つの動作モードを
選択した後、ステップ＃２においてキーボード72のテン
キーを用いて、基準点において負荷回路側を見たときの
所望のインピーダンス調整値Zsに対応する、反射係数調
整値Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓを入力する。
キーボード72の動作モード選択キーを用いて繰り返しモ
ード又は単一動作モードのいずれか１つの動作モードを
選択した後、ステップ＃２においてキーボード72のテン
キーを用いて、基準点において負荷回路側を見たときの
所望のインピーダンス調整値Zsに対応する、反射係数調
整値Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓを入力する。
次いで、ステップ＃３において、CPU60は、上記入力
された反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θ
ｓに基づいて、上記（９）式乃至（11）式を用いて、そ
の反射係数調整値Γｓに対応するアドミタンス調整値Ys
のコンダクタンスGsとサセプタンスBsを演算する。ここ
で、アドミタンス調整値Ysは、スミス図表上において
は、第８図に示すように、Ｇ＝Gsの円とＢ＝Bsの円の交
点Psに位置している。次いで、上記（15）式及び（16）
式を用いて、アドミタンス調整値Ysの位相反転時のアド
ミタンスYs′、すなわち上記スタブS2の位置Ps2におい
て負荷回路側を見たときのアドミタンスYs′のコンダク
タンスGs′とサセプタンスBs′を演算する。
された反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θ
ｓに基づいて、上記（９）式乃至（11）式を用いて、そ
の反射係数調整値Γｓに対応するアドミタンス調整値Ys
のコンダクタンスGsとサセプタンスBsを演算する。ここ
で、アドミタンス調整値Ysは、スミス図表上において
は、第８図に示すように、Ｇ＝Gsの円とＢ＝Bsの円の交
点Psに位置している。次いで、上記（15）式及び（16）
式を用いて、アドミタンス調整値Ysの位相反転時のアド
ミタンスYs′、すなわち上記スタブS2の位置Ps2におい
て負荷回路側を見たときのアドミタンスYs′のコンダク
タンスGs′とサセプタンスBs′を演算する。
さらに、ステップ＃４において、電圧定在波検出部31
の各探針PR1,PR2,PR3に接続されたダイオードDI1,DI2,D
I3によって検波された各検波電圧に基づいて各電圧定在
波の振幅|Va|,|Vb|,|Vc|を演算した後、ステップ＃５に
おいて、上記（４）式乃至（７）式の連立方程式の解を
演算することにより、基準点における反射係数Γｏの絶
対値｜Γo|とその位相θｏを演算する。なお、演算され
た基準点における反射係数Γｏに対応するアドミタンス
（以下、基準アドミタンスという。）Yoは、スミス図表
上において、第９図に示すようにＧ＝Goの円とＢ＝Boの
円との交点Poの位置にある。
の各探針PR1,PR2,PR3に接続されたダイオードDI1,DI2,D
I3によって検波された各検波電圧に基づいて各電圧定在
波の振幅|Va|,|Vb|,|Vc|を演算した後、ステップ＃５に
おいて、上記（４）式乃至（７）式の連立方程式の解を
演算することにより、基準点における反射係数Γｏの絶
対値｜Γo|とその位相θｏを演算する。なお、演算され
た基準点における反射係数Γｏに対応するアドミタンス
（以下、基準アドミタンスという。）Yoは、スミス図表
上において、第９図に示すようにＧ＝Goの円とＢ＝Boの
円との交点Poの位置にある。
次いで、ステップ＃６において、電圧定在波検出部31
によって検出された上記基準アドミタンスYoのスミス図
表上の点Poが、第10図においてハッチングして示す同調
領域Rx1に位置するか、又は第13図においてハッチング
して示す同調領域Ry1に位置するかを判断する。ここ
で、上記点Poが同調領域Rx1にあるときステップ＃７に
おいてスタブS2,S3によるインピーダンス調整処理を行
い基準アドミタンスYoを上記アドミタンス調整値Ysに調
整してステップ＃９に進み、一方、上記点Poが同調領域
Ry1にあるときステップ＃８においてスタブS1,S2による
インピーダンス調整処理を行い基準アドミタンスYoを上
記アドミタンス調整値Ysに調整してステップ＃９に進
む。
によって検出された上記基準アドミタンスYoのスミス図
表上の点Poが、第10図においてハッチングして示す同調
領域Rx1に位置するか、又は第13図においてハッチング
して示す同調領域Ry1に位置するかを判断する。ここ
で、上記点Poが同調領域Rx1にあるときステップ＃７に
おいてスタブS2,S3によるインピーダンス調整処理を行
い基準アドミタンスYoを上記アドミタンス調整値Ysに調
整してステップ＃９に進み、一方、上記点Poが同調領域
Ry1にあるときステップ＃８においてスタブS1,S2による
インピーダンス調整処理を行い基準アドミタンスYoを上
記アドミタンス調整値Ysに調整してステップ＃９に進
む。
ここで、同調領域Rx1は、第10図に示すように、Ｇ＝
Ｇ′＝∞の円内の領域であって、 （ａ）上記アドミタンス調整値Ysのスミス図表上の点Ps
を通りかつＵ＝＋１の直線に接するＧ′＝Gs′の円内の
領域と、 （ｂ）上記点Psを通りかつＵ＝−１の直線に接するＧ＝
Gsの円内の領域を除いたUV座標におけるＶ軸の座標値が
正である領域との和の領域である。上記基準アドミタン
スYoのスミス図表上の点Poが同調領域Rx1にあるとき、
２個のスタブS2,S3を用いて上記基準アドミタンスYoを
アドミタンス調整値Ysに調整することができる。
Ｇ′＝∞の円内の領域であって、 （ａ）上記アドミタンス調整値Ysのスミス図表上の点Ps
を通りかつＵ＝＋１の直線に接するＧ′＝Gs′の円内の
領域と、 （ｂ）上記点Psを通りかつＵ＝−１の直線に接するＧ＝
Gsの円内の領域を除いたUV座標におけるＶ軸の座標値が
正である領域との和の領域である。上記基準アドミタン
スYoのスミス図表上の点Poが同調領域Rx1にあるとき、
２個のスタブS2,S3を用いて上記基準アドミタンスYoを
アドミタンス調整値Ysに調整することができる。
また、同調領域Ry1は、第13図に示すように、Ｇ＝
Ｇ′＝∞の円内の領域のうち、上記同調領域Rx1を除い
た領域である。上記基準アドミタンスYoのスミス図表上
の点Poが同調領域Ry1にあるとき、２個のスタブS1,S2を
用いて基準アドミタンスYoをアドミタンス調整値に調整
することができる。
Ｇ′＝∞の円内の領域のうち、上記同調領域Rx1を除い
た領域である。上記基準アドミタンスYoのスミス図表上
の点Poが同調領域Ry1にあるとき、２個のスタブS1,S2を
用いて基準アドミタンスYoをアドミタンス調整値に調整
することができる。
なお、第10図及び第13図において、上記点Poが同調領
域Rx1と同調領域Ry1との境界線上であってかつＧ＝Gsの
円上に位置しているとき、スタブS1又はスタブS3の１個
のスタブを用いて上記インピーダンス調整処理を行うこ
とができる。また、上記点Poが同調領域Rx1と同調領域R
y1との境界線上であってかつＧ′＝Gs′の円上に位置し
ているとき、スタブS2のみを用いて上記インピーダンス
調整処理を行うことができる。
域Rx1と同調領域Ry1との境界線上であってかつＧ＝Gsの
円上に位置しているとき、スタブS1又はスタブS3の１個
のスタブを用いて上記インピーダンス調整処理を行うこ
とができる。また、上記点Poが同調領域Rx1と同調領域R
y1との境界線上であってかつＧ′＝Gs′の円上に位置し
ているとき、スタブS2のみを用いて上記インピーダンス
調整処理を行うことができる。
さらに、ステップ＃９において、動作モードが繰り返
しモードであるか否かが判断され、繰り返しモードであ
るとき、ステップ＃４に進んで、上記ステップ＃４以降
の処理を繰り返し行い、一方、繰り返しモードでなく単
一動作モードであるとき、このインピーダンス自動調整
処理を終了する。
しモードであるか否かが判断され、繰り返しモードであ
るとき、ステップ＃４に進んで、上記ステップ＃４以降
の処理を繰り返し行い、一方、繰り返しモードでなく単
一動作モードであるとき、このインピーダンス自動調整
処理を終了する。
この繰り返しモードは、例えば本実施例のようにプラ
ズマ発生装置30のように負荷インピーダンスが時刻とと
もに変化する負荷回路に対して有用である。すなわち、
ある時刻t0においてステップ＃４及び＃５の処理で上記
基準アドミタンスYoに対応する反射係数Γｏを求めてい
るが、時刻t0以降のある時刻t1において負荷インピーダ
ンスが、時刻t0の負荷インピーダンスからずれたとき、
ステップ＃７又は＃８のインピーダンス調整処理を実行
したときの基準アドミタンスYoが、ステップ＃２で入力
した反射係数Γｓに対応するアドミタンス調整値に一致
しなくなる。この繰り返しモードの処理を用いることに
よって、負荷回路の負荷インピーダンスが変化しても、
その変化に応じてインピーダンス調整動作を行うことが
できるという利点がある。
ズマ発生装置30のように負荷インピーダンスが時刻とと
もに変化する負荷回路に対して有用である。すなわち、
ある時刻t0においてステップ＃４及び＃５の処理で上記
基準アドミタンスYoに対応する反射係数Γｏを求めてい
るが、時刻t0以降のある時刻t1において負荷インピーダ
ンスが、時刻t0の負荷インピーダンスからずれたとき、
ステップ＃７又は＃８のインピーダンス調整処理を実行
したときの基準アドミタンスYoが、ステップ＃２で入力
した反射係数Γｓに対応するアドミタンス調整値に一致
しなくなる。この繰り返しモードの処理を用いることに
よって、負荷回路の負荷インピーダンスが変化しても、
その変化に応じてインピーダンス調整動作を行うことが
できるという利点がある。
なお、マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30との間
を、インピーダンス整合状態とするためには、ステップ
＃２において、反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|とし
て０を入力し、その位相θｓとして任意の数値を入力す
ればよい。
を、インピーダンス整合状態とするためには、ステップ
＃２において、反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|とし
て０を入力し、その位相θｓとして任意の数値を入力す
ればよい。
また、プラズマ発生装置30を負荷回路として用いる場
合において、本実施例のインピーダンス自動調整装置を
用いて、マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30との間
をインピーダンス整合状態となるように調整しても、プ
ラズマ発生装置30の負荷インピーダンスが頻繁に変動
し、矩形導波管におけるインピーダンスが安定状態とな
らない場合は、ステップ＃２において、整合点とは異な
る、整合点近傍の反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|と
その位相θｓを入力すればよい。
合において、本実施例のインピーダンス自動調整装置を
用いて、マイクロ波電源10とプラズマ発生装置30との間
をインピーダンス整合状態となるように調整しても、プ
ラズマ発生装置30の負荷インピーダンスが頻繁に変動
し、矩形導波管におけるインピーダンスが安定状態とな
らない場合は、ステップ＃２において、整合点とは異な
る、整合点近傍の反射係数調整値Γｓの絶対値｜Γs|と
その位相θｓを入力すればよい。
（５−２）スタブS2,S3によるインピーダンス調整処理 第21図はスタブS2,S3によるインピーダンス調整処理
（第20図ステップ＃７）のサブルーチンのフローチャー
トである。
（第20図ステップ＃７）のサブルーチンのフローチャー
トである。
第21図に示すように、まず、ステップ＃11において、
ステップ＃５で演算された基準点における反射係数Γｏ
の絶対値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、上記（８）
式及び（11）式を用いて基準点におけるサセプタンスBo
を演算した後、ステップ＃12において、第11図に図示し
たＧ＝Goの円とＧ′＝Gs′の円との交点PaのUV座標の座
標値を、上記（12）式及び（17）式を用いて演算する。
ステップ＃５で演算された基準点における反射係数Γｏ
の絶対値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、上記（８）
式及び（11）式を用いて基準点におけるサセプタンスBo
を演算した後、ステップ＃12において、第11図に図示し
たＧ＝Goの円とＧ′＝Gs′の円との交点PaのUV座標の座
標値を、上記（12）式及び（17）式を用いて演算する。
次いで、ステップ＃13において、上記交点PaのUV座標
の座標値に基づいて、交点PaのサセプタンスBaを、上記
（11）式を用いて演算した後、ステップ＃14において、
次式で表される付加サセプタンスB30を演算する。
の座標値に基づいて、交点PaのサセプタンスBaを、上記
（11）式を用いて演算した後、ステップ＃14において、
次式で表される付加サセプタンスB30を演算する。
B30＝Ba−Bo …（19） この付加サセプタンスB30は、スタブS3によって付加
すべきサセプタンス量であり、第11図のスミス図表にお
いて、Ｇ＝Goの円上にそれぞれ位置する点Poと点Paの各
サセプタンスの差に対応している。
すべきサセプタンス量であり、第11図のスミス図表にお
いて、Ｇ＝Goの円上にそれぞれ位置する点Poと点Paの各
サセプタンスの差に対応している。
さらに、ステップ＃15において、上記サセプタンスBa
のUV座標の座標値に基づいて、上述のように上記（11）
式を用いて、スタブS2の位置において負荷回路側を見た
ときのサセプタンスBa′を演算する。
のUV座標の座標値に基づいて、上述のように上記（11）
式を用いて、スタブS2の位置において負荷回路側を見た
ときのサセプタンスBa′を演算する。
次いで、ステップ＃16において、次式で表される付加
サセプタンスB20′を演算する。
サセプタンスB20′を演算する。
B20′＝Bs′−Ba′ …（20） この付加サセプタンスB20′は、スタブS2によって付
加すべきサセプタンス量であり、第12図のスミス図表に
おいて、Ｇ′＝Gs′の円上にそれぞれ位置する点Psと点
Paの各サセプタンスの差に対応している。
加すべきサセプタンス量であり、第12図のスミス図表に
おいて、Ｇ′＝Gs′の円上にそれぞれ位置する点Psと点
Paの各サセプタンスの差に対応している。
さらに、ステップ＃17において、演算された付加サセ
プタンスB20′及びB30に基づいて、予め測定される第19
図に示すようなスタブの挿入長とサセプタンスの関係を
用いて、スタブS2,S3の挿入長を演算した後、ステップ
＃18において、スタブS2,S3が上記演算された挿入長だ
け矩形導波管13内に挿入されるように、ステッピングモ
ータM2,M3を駆動する。これによって、基準アドミタン
スYoをアドミタンス調整値Ysに調整することができる。
プタンスB20′及びB30に基づいて、予め測定される第19
図に示すようなスタブの挿入長とサセプタンスの関係を
用いて、スタブS2,S3の挿入長を演算した後、ステップ
＃18において、スタブS2,S3が上記演算された挿入長だ
け矩形導波管13内に挿入されるように、ステッピングモ
ータM2,M3を駆動する。これによって、基準アドミタン
スYoをアドミタンス調整値Ysに調整することができる。
（５−３）スタブS1,S2によるインピーダンス調整処理 第22図はスタブS1,S2によるインピーダンス調整処理
（第20図のステップ＃８）のサブルーチンのフローチャ
ートである。
（第20図のステップ＃８）のサブルーチンのフローチャ
ートである。
第22図に示すように、まず、ステップ＃21において、
ステップ＃５で演算された基準点における反射係数Γｏ
の絶対値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、上記（15）
式及び（16）式を用いてスタブS2において負荷回路側を
見たときのサセプタンスBo′を演算した後、ステップ＃
22において、第14図に図示したＧ′＝Go′の円とＧ＝Gs
の円との交点PbのUV座標の座標値を、上記（12）式及び
（17）式を用いて演算する。
ステップ＃５で演算された基準点における反射係数Γｏ
の絶対値｜Γo|とその位相θｏに基づいて、上記（15）
式及び（16）式を用いてスタブS2において負荷回路側を
見たときのサセプタンスBo′を演算した後、ステップ＃
22において、第14図に図示したＧ′＝Go′の円とＧ＝Gs
の円との交点PbのUV座標の座標値を、上記（12）式及び
（17）式を用いて演算する。
次いで、ステップ＃23において、上記交点PbのUV座標
の座標値に基づいて、交点PbのサセプタンスBb′を、上
記（11）式を用いて演算した後、ステップ＃24におい
て、次式で表される付加サセプタンスB20′を演算す
る。
の座標値に基づいて、交点PbのサセプタンスBb′を、上
記（11）式を用いて演算した後、ステップ＃24におい
て、次式で表される付加サセプタンスB20′を演算す
る。
B20′＝Bb′−Bo′ …（21） この付加サセプタンスB20′は、スタブS2によって付
加すべきサセプタンス量であり、第14図のスミス図表に
おいて、Ｇ′＝Go′の円上にそれぞれ位置する点Poと点
Pbの各サセプタンスの差に対応している。
加すべきサセプタンス量であり、第14図のスミス図表に
おいて、Ｇ′＝Go′の円上にそれぞれ位置する点Poと点
Pbの各サセプタンスの差に対応している。
さらに、ステップ＃25において、上記サセプタンスB
b′のUV座標の座標値に基づいて、上述のように上記（1
1）式を用いて、基準点において負荷回路側を見たとき
のサセプタンスBbを演算する。
b′のUV座標の座標値に基づいて、上述のように上記（1
1）式を用いて、基準点において負荷回路側を見たとき
のサセプタンスBbを演算する。
次いで、ステップ＃26において、次式で表される付加
サセプタンスB10を演算する。
サセプタンスB10を演算する。
B10＝Bs−Bb …（22） この付加サセプタンスB10は、スタブS1によって付加
すべきサセプタンス量であり、第15図のスミス図表にお
いて、Ｇ＝Gsの円上にそれぞれ位置する点Psと点Pbの各
サセプタンスの差に対応している。
すべきサセプタンス量であり、第15図のスミス図表にお
いて、Ｇ＝Gsの円上にそれぞれ位置する点Psと点Pbの各
サセプタンスの差に対応している。
さらに、ステップ＃27において、演算された付加サセ
プタンスB10及びB20′に基づいて、予め測定される第19
図に示すようなスタブの挿入長とサセプタンスの関係を
用いて、スタブS1,S2の挿入長を演算した後、スタブ＃2
8において、スタブS1,S2が上記演算された挿入長だけ矩
形導波管13内に挿入されるように、ステッピングモータ
M1,M2を駆動する。これによって、基準アドミタンスYo
をアドミタンス調整値Ysに調整することができる。
プタンスB10及びB20′に基づいて、予め測定される第19
図に示すようなスタブの挿入長とサセプタンスの関係を
用いて、スタブS1,S2の挿入長を演算した後、スタブ＃2
8において、スタブS1,S2が上記演算された挿入長だけ矩
形導波管13内に挿入されるように、ステッピングモータ
M1,M2を駆動する。これによって、基準アドミタンスYo
をアドミタンス調整値Ysに調整することができる。
（６）インピーダンス整合処理 第16図及び第17図は、基準アドミタンスを基準点にお
いてマイクロ波電源10側を見たときのアドミタンスYso
に調整するインピーダンス整合処理を行う場合におけ
る、上記同調領域Rx1,Ry1に対応する同調領域Rx0,Ry0を
示すスミス図表及びUV座標の平面である。ここで、同調
領域Rx0は、基準アドミタンスYoのスミス図表の点Poが
この領域に位置しているとき、スタブS2,S3を用いてイ
ンピーダンス整合処理を行う領域であり、また、上記同
調領域Ry0は、基準アドミタンスYoのスミス図表の点Po
がこの領域に位置しているとき、スタブS1,S2を用いて
インピーダンス整合処理を行う領域である。
いてマイクロ波電源10側を見たときのアドミタンスYso
に調整するインピーダンス整合処理を行う場合におけ
る、上記同調領域Rx1,Ry1に対応する同調領域Rx0,Ry0を
示すスミス図表及びUV座標の平面である。ここで、同調
領域Rx0は、基準アドミタンスYoのスミス図表の点Poが
この領域に位置しているとき、スタブS2,S3を用いてイ
ンピーダンス整合処理を行う領域であり、また、上記同
調領域Ry0は、基準アドミタンスYoのスミス図表の点Po
がこの領域に位置しているとき、スタブS1,S2を用いて
インピーダンス整合処理を行う領域である。
第16図及び第17図に示すように、アドミタンス調整値
Ysの点PsはUV座標の原点Psoとなり、両同調領域Rx0,Ry0
の境界線は、UV座標のＶ座標値が正であるＧ＝１の半
円、及びUV座標をＶ座標が負であるＧ′＝１の半円であ
る。第16図におけるインピーダンス整合処理の動作では
ステップ＃７のサブルーチンの動作と同様であり、第17
図のインピーダンス整合処理の動作はステップ＃８のサ
ブルーチンの動作と同様である。
Ysの点PsはUV座標の原点Psoとなり、両同調領域Rx0,Ry0
の境界線は、UV座標のＶ座標値が正であるＧ＝１の半
円、及びUV座標をＶ座標が負であるＧ′＝１の半円であ
る。第16図におけるインピーダンス整合処理の動作では
ステップ＃７のサブルーチンの動作と同様であり、第17
図のインピーダンス整合処理の動作はステップ＃８のサ
ブルーチンの動作と同様である。
（７）他の実施例 以上の実施例において、ステップ＃６において、上記
基準アドミタンスYoの点Poが同調領域Rx1又は同調領域R
y1にあるか判断し、同調領域Rx1にあるときステップ＃
７のスタブS2,S3によるインピーダンス調整処理を行
い、一方、同調領域Ry1にあるときステップ＃８のスタ
ブS1,S2によるインピーダンス調整処理を行っている
が、これに限らず、上記点POが同調領域Ry1のうちUV座
標のＶ座標が正である領域（以下、同調領域Rz1とい
う。）にあるとき、３個のスタブS1,S2,S3をともに用い
てインピーダンス調整処理を行うようにしてもよい。こ
れによって、上記基準アドミタンスYoをより迅速にアド
ミタンス調整値Ysに調整することができる。
基準アドミタンスYoの点Poが同調領域Rx1又は同調領域R
y1にあるか判断し、同調領域Rx1にあるときステップ＃
７のスタブS2,S3によるインピーダンス調整処理を行
い、一方、同調領域Ry1にあるときステップ＃８のスタ
ブS1,S2によるインピーダンス調整処理を行っている
が、これに限らず、上記点POが同調領域Ry1のうちUV座
標のＶ座標が正である領域（以下、同調領域Rz1とい
う。）にあるとき、３個のスタブS1,S2,S3をともに用い
てインピーダンス調整処理を行うようにしてもよい。こ
れによって、上記基準アドミタンスYoをより迅速にアド
ミタンス調整値Ysに調整することができる。
第18図に、３個のスタブS1,S2,S3をともに用いてイン
ピーダンス整合処理を行う場合の動作を示すスミス図表
及びUV座標の平面を示す。
ピーダンス整合処理を行う場合の動作を示すスミス図表
及びUV座標の平面を示す。
第18図において、同調領域Rz0は、基準アドミタンスY
oのスミス図表上の点Poがその領域にあるとき３個のス
タブS1,S2,S3をともに用いてインピーダンス整合処理を
行う領域であり、UV座標のＶ座標値が正であるＧ＝１の
半円内の領域である。インピーダンス整合処理において
は、第18図のスミス図表上において、基準アドミタンス
Yoの点PoをスタブS3を用いてＧ＝Goの円とＵ軸との交点
Paに移動させ、次いで、この点PaをスタブS2を用いてＧ
＝１の円とＧ′＝Ga′の円の交点Pbに移動させ、さら
に、この交点PbをスタブS1を用いて整合点Psoに移動さ
せる。なお、上記Ｇ′＝Ga′の円は、上記点Paを通りか
つＵ＝１の直線に接する円である。
oのスミス図表上の点Poがその領域にあるとき３個のス
タブS1,S2,S3をともに用いてインピーダンス整合処理を
行う領域であり、UV座標のＶ座標値が正であるＧ＝１の
半円内の領域である。インピーダンス整合処理において
は、第18図のスミス図表上において、基準アドミタンス
Yoの点PoをスタブS3を用いてＧ＝Goの円とＵ軸との交点
Paに移動させ、次いで、この点PaをスタブS2を用いてＧ
＝１の円とＧ′＝Ga′の円の交点Pbに移動させ、さら
に、この交点PbをスタブS1を用いて整合点Psoに移動さ
せる。なお、上記Ｇ′＝Ga′の円は、上記点Paを通りか
つＵ＝１の直線に接する円である。
以上の処理によって、上記各スタブS1,S2,S3のサセス
プタンスを変化させ、上記基準アドミタンスYoを、基準
点においてマイクロ波電源10側を見たアドミタンスに一
致させることができる。このインピーダンス整合処理に
おける演算は、ステップ＃７又は＃８の演算と同様に行
われる。
プタンスを変化させ、上記基準アドミタンスYoを、基準
点においてマイクロ波電源10側を見たアドミタンスに一
致させることができる。このインピーダンス整合処理に
おける演算は、ステップ＃７又は＃８の演算と同様に行
われる。
以上の実施例においては、矩形導波管におけるインピ
ーダンス整合を含むインピーダンス調整を行う装置につ
いて述べているが、本発明はこれに限らず、例えばマイ
クロストリップ線路、スロット線路、コスプレ線路など
の他の種類のマイクロ波線路においてインピーダンス調
整を行う装置に適用することができる。
ーダンス整合を含むインピーダンス調整を行う装置につ
いて述べているが、本発明はこれに限らず、例えばマイ
クロストリップ線路、スロット線路、コスプレ線路など
の他の種類のマイクロ波線路においてインピーダンス調
整を行う装置に適用することができる。
以上の実施例においては、探針PR1,PR2,PR3及びダイ
オードDI1,DI2,DI3を用いて定在測定法により、各探針P
R1,PR2,PR3で検出された電圧定在波の振幅に基づいて、
基準点における反射係数Γｏの絶対値｜Γo|とその位相
θｏをCPU60によって演算して検出しているが、本発明
はこれに限らず、マイクロ波線路のインピーダンスを測
定する他の測定法によりインピーダンスを測定した後、
反射係数を求め、本発明のインピーダンス調整処理を行
うようにしてもよい。
オードDI1,DI2,DI3を用いて定在測定法により、各探針P
R1,PR2,PR3で検出された電圧定在波の振幅に基づいて、
基準点における反射係数Γｏの絶対値｜Γo|とその位相
θｏをCPU60によって演算して検出しているが、本発明
はこれに限らず、マイクロ波線路のインピーダンスを測
定する他の測定法によりインピーダンスを測定した後、
反射係数を求め、本発明のインピーダンス調整処理を行
うようにしてもよい。
以上の実施例において、電圧定在波検出部31におい
て、矩形導波管13の長手方向に対してλg/6の間隔で３
個の探針PR1,PR2,PR3を設けているが、これに限らず、
上記間隔がλg/2の自然数倍とならない異なる箇所に少
なくとも３個の探針を設けるようにしてもよい。上記間
隔は好ましくは、λg/2の自然数倍を除くλg/6の自然数
倍に設定される。例えば、上記間隔をλ/g3とすれば、
各探針PR1,PR2,PR3で検出される各電圧定在波の振幅の
二乗|Va|2,|Vb|2,|Vc|2は、次式で表される。
て、矩形導波管13の長手方向に対してλg/6の間隔で３
個の探針PR1,PR2,PR3を設けているが、これに限らず、
上記間隔がλg/2の自然数倍とならない異なる箇所に少
なくとも３個の探針を設けるようにしてもよい。上記間
隔は好ましくは、λg/2の自然数倍を除くλg/6の自然数
倍に設定される。例えば、上記間隔をλ/g3とすれば、
各探針PR1,PR2,PR3で検出される各電圧定在波の振幅の
二乗|Va|2,|Vb|2,|Vc|2は、次式で表される。
以上の実施例において、スタブS1と探針PR1との間
の、矩形導波管13の長手方向に対する間隔を、説明の便
宜上、λg/2に設定しているが、本発明はこれに限ら
ず、任意の間隔に設定してもよい。
の、矩形導波管13の長手方向に対する間隔を、説明の便
宜上、λg/2に設定しているが、本発明はこれに限ら
ず、任意の間隔に設定してもよい。
以上の実施例において、矩形導波管13におけるサセプ
タンスを変化するための素子として３個のスタブS1,S2,
S3を用いているが、本発明はこれに限らず、他の種類の
マイクロ波可変サセプタンス素子を用いてもよい。ま
た、基準点におけるインピーダンス調整値Zsに応じて、
少なくとも２個のスタブを用いて矩形導波管におけるサ
セプタンスを変化させるようにしてもよい。
タンスを変化するための素子として３個のスタブS1,S2,
S3を用いているが、本発明はこれに限らず、他の種類の
マイクロ波可変サセプタンス素子を用いてもよい。ま
た、基準点におけるインピーダンス調整値Zsに応じて、
少なくとも２個のスタブを用いて矩形導波管におけるサ
セプタンスを変化させるようにしてもよい。
また、３個のスタブS1,S2,S3を、矩形導波管13の長手
方向に対してλg/4の間隔で設けているが、本発明はこ
れに限らず、矩形導波管13の長手方向に対する複数の間
隔のうち１つの間隔を除いた他の間隔がλg/2の自然数
倍とならない間隔で、矩形導波管13の長手方向に対する
異なる３箇所に設けてもよい。
方向に対してλg/4の間隔で設けているが、本発明はこ
れに限らず、矩形導波管13の長手方向に対する複数の間
隔のうち１つの間隔を除いた他の間隔がλg/2の自然数
倍とならない間隔で、矩形導波管13の長手方向に対する
異なる３箇所に設けてもよい。
以上の実施例においては、第20図のステップ＃２にお
いて、基準点におけるインピーダンス調整値Zsに対応す
る反射係数Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓを入力し
ているが、本発明はこれに限らず、所望されるインピー
ダンス調整値Zsの抵抗RsとリアクタンスXsを入力し、又
はインピーダンス調整値Zsに対応するアドミタンス調整
値YsのコンダクタンスGsとサセプタンスBsを入力しても
よい。
いて、基準点におけるインピーダンス調整値Zsに対応す
る反射係数Γｓの絶対値｜Γs|とその位相θｓを入力し
ているが、本発明はこれに限らず、所望されるインピー
ダンス調整値Zsの抵抗RsとリアクタンスXsを入力し、又
はインピーダンス調整値Zsに対応するアドミタンス調整
値YsのコンダクタンスGsとサセプタンスBsを入力しても
よい。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、マイクロ波線路
の長手方向に対する所定の基準又は上記基準位置よりも
上記マイクロ波電源側の上記マイクロ波線路において、
上記マイクロ波線路を伝搬するマイクロ波の定在波を検
出して、上記負荷回路側を見たときのインピーダンス又
は反射係数を測定した後、上記基準位置において上記負
荷回路側を見たときの入力されたインピーダンス調整値
又は入力された反射係数調整値と、上記測定されたイン
ピーダンス又は反射係数に基づいて、上記基準位置にお
いて上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記
入力されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記入
力された反射係数調整値に対応するインピーダンス調整
値に調整するために必要な、上記各スタブの上記矩形導
波管への挿入長を演算して、上記各スタブを演算された
挿入長だけ挿入するように上記可変インピーダンス手段
の各スタブを駆動してインピーダンス調整する。
の長手方向に対する所定の基準又は上記基準位置よりも
上記マイクロ波電源側の上記マイクロ波線路において、
上記マイクロ波線路を伝搬するマイクロ波の定在波を検
出して、上記負荷回路側を見たときのインピーダンス又
は反射係数を測定した後、上記基準位置において上記負
荷回路側を見たときの入力されたインピーダンス調整値
又は入力された反射係数調整値と、上記測定されたイン
ピーダンス又は反射係数に基づいて、上記基準位置にお
いて上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記
入力されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記入
力された反射係数調整値に対応するインピーダンス調整
値に調整するために必要な、上記各スタブの上記矩形導
波管への挿入長を演算して、上記各スタブを演算された
挿入長だけ挿入するように上記可変インピーダンス手段
の各スタブを駆動してインピーダンス調整する。
従って、例えば、プラズマ発生装置など、マイクロ波
電源の出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変
動する負荷回路を用いる場合において、整合点とは異な
る、不連続点ではない整合点近傍の反射係数調整値又は
インピーダンス調整値を入力手段を用いて設定してイン
ピーダンス調整することにより、上記基準位置において
上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力
されたインピーダンス調整値に調整して、矩形導波管に
おけるインピーダンスを安定状態とすることができる。
これにより、例えばプラズマ発生装置においてプラズマ
を安定に発生させることができる。
電源の出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変
動する負荷回路を用いる場合において、整合点とは異な
る、不連続点ではない整合点近傍の反射係数調整値又は
インピーダンス調整値を入力手段を用いて設定してイン
ピーダンス調整することにより、上記基準位置において
上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力
されたインピーダンス調整値に調整して、矩形導波管に
おけるインピーダンスを安定状態とすることができる。
これにより、例えばプラズマ発生装置においてプラズマ
を安定に発生させることができる。
また、上記マイクロ波回路のインピーダンス自動調整
方法において、インピーダンス又は反射係数を測定する
第１のステップと、可変インピーダンス手段の各スタブ
を駆動する第３のステップの処理を繰り返し行うことに
より、例えば、例えばプラズマ発生装置のように負荷回
路の負荷インピーダンスが変動しても、上記負荷インピ
ーダンスの変動に追随して、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整することができる。
方法において、インピーダンス又は反射係数を測定する
第１のステップと、可変インピーダンス手段の各スタブ
を駆動する第３のステップの処理を繰り返し行うことに
より、例えば、例えばプラズマ発生装置のように負荷回
路の負荷インピーダンスが変動しても、上記負荷インピ
ーダンスの変動に追随して、上記基準位置において上記
負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力され
たインピーダンス調整値に調整することができる。
第１図は本発明の一実施例であるマイクロ波インピーダ
ンス自動調整装置のブロック図、 第２図は第１図のマイクロ波インピーダンス自動調整装
置のコントローラとその周辺装置のブロック図、 第３図は第１図の矩形導波管内の電圧定在波の振幅の分
布を示す図、 第４図は第１図の各探針の位置における電圧定在波の各
ベクトルを示すクランク図、 第５図は第１図のマイクロ波電源とプラズマ発生装置と
の間に設けられるトリプルスタブチューナの等価回路の
回路図、 第６図及び第７図は反射係数Γの複素平面とスミス図表
との関係、並びに第１図のトリプルスタブチューナのス
タブS1,S2,S3の挿入及び引き出し時のスミス図表上のア
ドミタンスの変化を示す図、 第８図乃至第18図は第１図のマイクロ波インピーダンス
自動調整装置のインピーダンス調整処理動作を説明する
ための反射係数Γの複素平面及びスミス図表を示す図、 第19図は第１図のトリプルスタブチューナ部の各スタブ
の矩形導波管への挿入長とサセプタンスとの関係を示す
グラフ、 第20図は第２図のコントローラのCPUによって実行され
るインピーダンス自動調整処理のメインルーチンを示す
フローチャート、 第21図は第20図におけるスタブS2,S3によるインピーダ
ンス調整処理のサブルーチンを示すフローチャート、 第22図は第20図におけるスタブS1,S2によりインピーダ
ンス調整処理のサブルーチンを示すフローチャート、 第23図は従来のマイクロ波自動負荷整合装置のブロック
図、 第24図はプラズマ発生装置を負荷回路とした場合のマイ
クロ波電源の出力電力と負荷インピーダンス|Z|との関
係を示すグラフである。 10……マイクロ波電源、 13……矩形導波管、 30……プラズマ発生装置、 31……電圧定在波検出部、 PR1,PR2,PR3……探針、 DI1,DI2,DI3……ダイオード、 32……トリプルスタブチューナ部、 S1,S2,S3……スタブ、 M1,M2,M3……ステッピングモータ、 40a,40b,40c……電圧検出器、 50……コントローラ、 60……CPU。
ンス自動調整装置のブロック図、 第２図は第１図のマイクロ波インピーダンス自動調整装
置のコントローラとその周辺装置のブロック図、 第３図は第１図の矩形導波管内の電圧定在波の振幅の分
布を示す図、 第４図は第１図の各探針の位置における電圧定在波の各
ベクトルを示すクランク図、 第５図は第１図のマイクロ波電源とプラズマ発生装置と
の間に設けられるトリプルスタブチューナの等価回路の
回路図、 第６図及び第７図は反射係数Γの複素平面とスミス図表
との関係、並びに第１図のトリプルスタブチューナのス
タブS1,S2,S3の挿入及び引き出し時のスミス図表上のア
ドミタンスの変化を示す図、 第８図乃至第18図は第１図のマイクロ波インピーダンス
自動調整装置のインピーダンス調整処理動作を説明する
ための反射係数Γの複素平面及びスミス図表を示す図、 第19図は第１図のトリプルスタブチューナ部の各スタブ
の矩形導波管への挿入長とサセプタンスとの関係を示す
グラフ、 第20図は第２図のコントローラのCPUによって実行され
るインピーダンス自動調整処理のメインルーチンを示す
フローチャート、 第21図は第20図におけるスタブS2,S3によるインピーダ
ンス調整処理のサブルーチンを示すフローチャート、 第22図は第20図におけるスタブS1,S2によりインピーダ
ンス調整処理のサブルーチンを示すフローチャート、 第23図は従来のマイクロ波自動負荷整合装置のブロック
図、 第24図はプラズマ発生装置を負荷回路とした場合のマイ
クロ波電源の出力電力と負荷インピーダンス|Z|との関
係を示すグラフである。 10……マイクロ波電源、 13……矩形導波管、 30……プラズマ発生装置、 31……電圧定在波検出部、 PR1,PR2,PR3……探針、 DI1,DI2,DI3……ダイオード、 32……トリプルスタブチューナ部、 S1,S2,S3……スタブ、 M1,M2,M3……ステッピングモータ、 40a,40b,40c……電圧検出器、 50……コントローラ、 60……CPU。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−15502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−264892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−130098（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−96850（ＪＰ，Ｕ) 中島 将光「マイクロ波工学−基礎と 応用−」（昭和50，森北出版) 鈴木 桂二「マイクロ波測定」（昭和 32年，コロナ社) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01P 5/04
Claims (4)
- 【請求項１】マイクロ波電源と、上記マイクロ波電源の
出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変動する
負荷回路との間に接続された矩形導波管であるマイクロ
波線路と、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位置
又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記マ
イクロ波線路に設けられ、上記マイクロ波線路を伝搬す
るマイクロ波の定在波を検出して、測定手段が上記マイ
クロ波線路に設けられた位置において上記負荷回路側を
見たときのインピーダンス又は反射係数を測定する測定
手段と、 上記マイクロ波線路の基準位置又は上記基準位置よりも
上記負荷回路側の上記マイクロ波線路に設けられ、かつ
上記矩形導波管の長手方向に対する複数の間隔のうち１
つの間隔を除いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数倍
とならない間隔で、上記矩形導波管の長手方向に対する
異なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個のスタ
ブからなり、設けられた位置に接続されるインピーダン
スを変化させる可変インピーダンス手段と、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイン
ピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する入力手
段と、 上記入力手段によって入力されたインピーダンス調整値
又は反射係数調整値と、上記測定手段によって測定され
たインピーダンス又は反射係数に基づいて、上記基準位
置において上記負荷回路側を見たときのインピーダンス
を上記入力されたインピーダンス調整値に調整し、又は
上記入力された反射係数調整値に対応するインピーダン
ス調整値に調整するために必要な、上記各スタブの上記
矩形導波管への挿入長を演算して、上記各スタブを演算
された挿入長だけ挿入するように上記可変インピーダン
ス手段の各スタブを＿駆動する制御手段とを備え、 上記制御手段による上記可変インピーダンス手段の各ス
タブへの＿駆動により、上記基準位置において上記負荷
回路側を見たときのインピーダンスを上記入力されたイ
ンピーダンス調整値に調整し、又は上記入力された反射
係数調整値に対応するインピーダンス調整値に調整する
ことを特徴とするマイクロ波回路のインピーダンス自動
調整装置。 - 【請求項２】上記測定手段は、上記矩形導波管の長手方
向に対する間隔が管内波長の1/2の自然数倍とならない
異なる箇所にそれぞれ設けられる少なくとも３個の探針
を備えたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波回
路のインピーダンス自動調整装置。 - 【請求項３】マイクロ波電源と、上記マイクロ波電源の
出力電力の増減に対して負荷インピーダンスが変動する
負荷回路との間に接続された矩形導波管であるマイクロ
波線路の基準位置又は上記基準位置よりも上記負荷回路
側の上記マイクロ波線路に設けられ、かつ上記矩形導波
管の長手方向に対する複数の間隔のうち１つの間隔を除
いた他の間隔が管内波長の1/2の自然数倍とならない間
隔で、上記矩形導波管の長手方向に対する異なる箇所に
それぞれ設けられる少なくとも３個のスタブからなり、
設けられた位置に接続されるインピーダンスを変化させ
る可変インピーダンス手段を備えたマイクロ波回路のイ
ンピーダンス自動調整方法であって、 上記マイクロ波線路の長手方向に対する所定の基準位置
又は上記基準位置よりも上記マイクロ波電源側の上記マ
イクロ波線路において、上記マイクロ波線路を伝搬する
マイクロ波の定在波を検出して、上記負荷回路側を見た
ときのインピーダンス又は反射係数を測定する第１のス
テップと、 上記基準位置において上記負荷回路側を見たときのイン
ピーダンス調整値又は反射係数調整値を入力する第２の
ステップと、 上記入力された上記基準位置において上記負荷回路側を
見たときのインピーダンス調整値又は反射係数調整値
と、上記測定されたインピーダンス又は反射係数に基づ
いて、上記基準位置において上記負荷回路側を見たとき
のインピーダンスを上記入力されたインピーダンス調整
値に調整し、又は上記入力された反射係数調整値に対応
するインピーダンス調整値に調整するために必要な、上
記各スタブの上記矩形導波管への挿入長を演算して、上
記各スタブを演算された挿入長だけ挿入するように上記
可変インピーダンス手段の各スタブを＿駆動する第３の
ステップとを含み、 上記第３のステップにおける上記可変インピーダンス手
段の各スタブへの＿駆動により、上記基準位置において
上記負荷回路側を見たときのインピーダンスを上記入力
されたインピーダンス調整値に調整し、又は上記入力さ
れた反射係数調整値に対応するインピーダンス調整値に
調整することを特徴とするマイクロ波回路のインピーダ
ンス自動調整方法。 - 【請求項４】上記第１のステップと上記第３のステップ
の処理を繰り返し行うことを特徴とする請求項３記載の
マイクロ波回路のインピーダンス自動調整方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1990624509 DE69024509T2 (de) | 1989-01-30 | 1990-01-29 | Gerät zur automatischen Impedanz-Einstellung für eine Mikrowellenbelastung und Verfahren dafür |
| EP19900300870 EP0381398B1 (en) | 1989-01-30 | 1990-01-29 | Automatic impedance adjusting apparatus for microwave load and automatic impedance adjusting method therefor |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2203889 | 1989-01-30 | ||
| JP1-22038 | 1989-01-30 | ||
| JP25168489 | 1989-09-26 | ||
| JP1-251684 | 1989-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174803A JPH03174803A (ja) | 1991-07-30 |
| JP2986166B2 true JP2986166B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=26359198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014457A Expired - Fee Related JP2986166B2 (ja) | 1989-01-30 | 1990-01-24 | マイクロ波回路のインピーダンス自動調整装置及びインピーダンス自動調整方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5079507A (ja) |
| JP (1) | JP2986166B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2981284B2 (ja) * | 1990-11-28 | 1999-11-22 | 株式会社ダイヘン | マイクロ波発振器用電源装置 |
| JPH0732078B2 (ja) * | 1993-01-14 | 1995-04-10 | 株式会社アドテック | 高周波プラズマ用電源及びインピーダンス整合装置 |
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