JPH11225007A - 同軸−方形導波管変換型自動負荷整合器及び整合方法 - Google Patents

同軸−方形導波管変換型自動負荷整合器及び整合方法

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JPH11225007A
JPH11225007A JP10025963A JP2596398A JPH11225007A JP H11225007 A JPH11225007 A JP H11225007A JP 10025963 A JP10025963 A JP 10025963A JP 2596398 A JP2596398 A JP 2596398A JP H11225007 A JPH11225007 A JP H11225007A
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JP
Japan
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coaxial
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waveguide
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circuit
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JP10025963A
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Naoki Toyoda
直樹 豊田
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Nissin Co Ltd
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Nissin Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高周波及び超高周波伝送回路における自動整
合器およびモード変換器に関し、廉価で整合速度の速い
整合器を提供する。 【解決手段】 マイクロ波の伝送手段である立体回路の
構成において、同軸−方形導波管変換器に、それぞれ内
部に可動短絡板8,10を内装した方形導波管および同
軸導波管9を一体的に形成することによってマイクロ波
ソースシステムの小型化、低廉化を実現し、かつ、それ
らの可動短絡板8,10の導波管内での所在位置を変え
ることによって所望の出力値を容易に得るものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波及び超高周
波伝送回路における自動整合器およびモード変換器に関
する。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波(以後、入射電力とも称す
る)の伝送手段である立体回路は、負荷の多様化に伴い
これまでとは違った性能が要求されるようになってい
る。殊に、半導体産業等においてこの傾向が強い。この
ような分野においてはダイナミックな負荷の整合や、そ
の整合速度の向上が望まれている。さらには、各種装置
の仕様により、様々な電磁界モードへの変換も求められ
ている。
【0003】一般的に伝送系と負荷との整合を行う場
合、EH型整合器やスリースタブが用いられ、また自動
整合化も行われている。しかし、このような整合器は各
整合素子(短絡板)の調整における負荷の変化が複雑で
あるため、反射率の大きさと位相を共に計測しながら整
合を行わなくてはならない。このためには当然、反射率
の大きさと位相の検出装置が必要となり、かつ、その測
定が定量的に正確であることが必要である。特に、位相
の検出を正確にするためには6開口型検出器のような高
級、かつ、高価な検出器が必要となる。
【0004】一方で、マイクロ波が半導体プロセス(エ
ッチング、CVD等)に用いられるときは、低損失伝送
に有利な方形TE10モードから対称性の高い円形TM
01モードおよび同軸TEMモードに変換させる必要が
ある。通常、このために同軸−方形導波管変換器が使用
される。しかし、大電力伝送系になると変換器自体の反
射が大きかったり、高次モードが励起されるなどにより
変換器近傍での損失が大きく、発熱の原因となる。この
ために、通常は固定整合素子による高精度な調整が必要
となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらは、マイクロ波
ソースシステムのスペックを決めるものであり、非常に
重要であると同時にシステムのサイズや価額を決定する
ものであり、その小型化、低廉化および自動整合化が究
極の課題となる。
【0006】その解決策の一つとして同軸−方形導波管
変換型整合器の使用があげられる。この整合方式は整合
器とモード変換器が一体化したものであり、変換器自体
が整合器であるためにシステムの小型化、低廉化が期待
できる。さらに通常、整合器とモード変換器の間で発生
する定在波は伝送損失および発熱の原因となるが、この
方式によればこのような問題は解消される。しかし、こ
れまでは汎用性がなく、データーも少なく、ましてや、
自動化の検討は全くなされていないのが現状である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ波の
伝送手段である立体回路の構成において、同軸−方形導
波管変換器にそれぞれ内部に可動短絡板を内装した方形
導波管および同軸導波管を一体に形成、すなわち、整合
器と変換器とを一体化(同軸−方形導波管変換型整合
器)することによってマイクロ波ソースシステムの小型
化、低廉化を実現し、かつ、モードを方形導波管TE1
0モード(WRJ2)から同軸モード(WX39D)へ
の変換とした。また、逆に同軸モードから方形TE10
モードへの変換も同様に可能とした。
【0008】また、従来の整合器におけるアルゴリズム
では検出部で反射率の大きさ(Γ)と位相(θ)の両者
を検出する必要があったが、本発明においては反射率の
大きさ(以下、出力値またはΓと記載することもあ
る。)だけで調整できるものとした。すなわち、請求項
2に対応する手段としては、方向性結合器(検波器)に
より計測した出力値を演算回路(制御部)に記憶し、次
いで同軸−方形導波管変換器に付設した同軸導波管およ
び方形導波管のどちらかの内装短絡板を正(または逆)
方向に移動してより小さな出力値を得る位置に再設置す
ると共にその出力値を前記の出力値と置き換え、さらに
他方の内装短絡板を正(または逆)方向に移動して方向
性結合器(検波器)により得られる出力値が前記の記憶
された出力値より小さい位置に再設置し、その出力値を
新たな記憶値として前記の動作行程を繰り返し、その出
力値が所定値以下になるまで短絡板の位置を順次調整す
る負荷の整合方法を採用したものである。
【0009】
【作用】同軸−方形導波管変換型整合器で前記の同軸導
波管(または方形導波管)内の可動短絡板を正または逆
(上または下、あるいは左または右)に動かすことによ
りサセプタンスが変化する。図3は図2の入射側でのア
ドミタンスを示すものである。方形導波管内の短絡板と
同軸導波管との距離(A)を大きくすればサセプタンス
が変化し、負荷はc→b→a(またはb→e→h、また
はi→h→g)に変化する。また、同軸導波管側の短絡
板の整合器壁面との距離(B)を変更移動することによ
ってサセプタンスとコンダクタンスが変化し、負荷はc
→f→i(またはb→e→hまたはa→d→g)とそれ
ぞれ独立に変化する。一般に、負荷の整合とは任意の点
を中心点Xに移動させることを意味するもので、本発明
の整合器により負荷の整合を取る場合には従来のごとき
位相(θ)の計測を必要とせず、Γのみにて簡単に整合
がとれることになる。
【0010】機器構成を請求項1のように、同軸−方形
導波管変換器にそれぞれ内部に嵌合した可動短絡板を内
装した方形導波管および同軸導波管を一体に形成したこ
とにマイクロ波伝送回路のコンポーネント点数が減り、
装置が小型化した。
【0011】また、前記の同軸導波管及び方形導波管に
内装した可動短絡板の位置調整により簡単に負荷の整合
ができることになった。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に従って
説明する。図1に示したものは本発明に係る同軸−方形
導波管変換型自動整合器を用いたマイクロ波ソースシス
テムである。その構成は、メイン電源1に接続された発
信器2にアイソレータ3、方向性結合器(入射方向)
4、同じく方向性結合器(反射方向)5及び負荷6が接
続され、さらに同軸−方形導波管変換器型自動整合器7
が取り付けられている。その同軸−方形導波管変換器型
自動整合器7には整合部7a、7bおよび制御部11が
付設されており、さらにその下方、すなわち、後記の同
軸導波管9の下端に負荷6が設置されている。
【0013】すなわち、同軸−方形導波管変換器型自動
整合器7の方形導波管側の整合部7aは図2に示すよう
に発信器から方向性結合器4、5などを介してその末端
側にあり、かつ、その方向性結合器4、5と同一寸法、
同一断面形状である方形の胴部に形成され、その末端側
にその胴部の内のりに内接する平板状短絡板8を挿通し
たものであり、その短絡板8は駆動装置12を介して制
御部11の指令により該方形整合器内を前後(正逆)方
向に摺動する。
【0014】さらに、該整合器7のほぼ中央辺りの上下
の壁板から、その壁板の横幅のおよそ20〜40%の長
さを内径とする円管9bが上下方向に突設され、かつ、
その中心に中心導体9aを挿通した同軸導波管9が一体
に立設されている。その上部側導波管9内に前記の制御
部11の指令を受け駆動装置13を介して上下(または
正逆)方向に可動自在な円形短絡板10が内挿されて同
軸導波管側の整合部7bが形成されている。
【0015】一般に負荷の整合とは、スミスチャート図
(図3)に示すアドミタンス図の任意の点を中心のX点
に移動させることである。この作用を司るのが制御部1
1であって、方向性結合器(検波器)4、5によって計
測された反射電力または反射率のデータを受け、それが
最小か否かを判断し、最小となる方向にそれぞれの短絡
板8、10を正、逆(または上下方向)に駆動(図2に
示すA,Bの間隔の変更)して最小値(図上のX点)に
近づける作用をなすものである。
【0016】そのための調節について具体的に説明す
る。図3に示すものは図2の入射側でのアドミタンスを
示したもので、Aが大きくなるとサセプタンスが変化
し、負荷はc→b→a(f→e→d,i→h→g)と変
化する。また、Bが大きくなるとサセプタンスとコンダ
クンスが変化し、負荷はc→f→i(b→e→h,a→
d→g)と変化する。
【0017】一般的なEHチューナやスリースタブの調
整では任意の点が複雑な動きをなし、したがって、この
ようなアドミタンス図が必要とされ、かつ、Γとθの測
定が必要とされるのである。
【0018】これに対して、本発明に係る同軸−方形導
波管変換型自動負荷整合器においては、短絡板8、10
の動きに応じてスミス図上で見たアドミタンスの動きが
単純であるのに加えて短絡板8と同軸導波管9との距離
A,短絡板10と自動整合器7の上方壁面との距離Bの
変化に伴う反射電力の動きが整合点付近ではそれぞれ独
立した動きをするので、若干ジグザグな動きは生じるも
のの、単にΓのみにより収束的に整合が可能となる。具
体的には、整合器は反射率の大きさ(図2では中心点X
からの距離に相当)が最小となるようにAの間隔を正
(または逆)方向に調整し、続いてBを正(または逆)
方向調整する。この操作を2〜3回繰り返せばX点にど
んどんと収束して行くことになる。すなわち、最初にc
点にあった負荷はc→b→a→d→eと整合され、さら
に細かいステップでX点へと整合して行くことになる。
そのフローチャートの一例を図4に示す。
【0019】
【実施例】本発明の実施の形態を図面について説明す
る。図1に示すようにメイン電源1、発信器2、アイソ
レータ3、方向性結合器4及び5、負荷6、同軸−方形
導波管変換器型整合器7を順次接続したもので、8は整
合器の整合部の短絡板、10は同軸導波管側の短絡板で
ある。この実施例においては、アドミッタンスの測定を
正確に行うため、発信器2の代わりとしてネットワーク
アナライザを用い、かつ、アナライザの周波数を2.4
5GHz、出力0dBmとした。その他、アイソレータ
3にはY型アイソレータ、方向性結合器4、5にはルー
プ結合型方向性結合器を使用し、負荷6には定在波発生
器を用いた。
【0020】以上の構成になるマイクロ波発生装置を使
用し、図4のフローチャートに従って整合を行った。す
なわち、メイン電源をONして発信機としてのネットワ
ークアナライザを作動させマイクロ波を負荷に送った。
この実施例においては、アドミタンスの整合手順はBの
調整を先行させて行った。
【0021】方向性結合器5から検出したマイクロ波の
反射波は整流器によりDC化し、電力レベルを電圧レベ
ルに変換する。これを100倍に増幅し、演算回路若し
くはコンピュータに取り込み反射電力の電力レベルを監
視する。次に同軸導波管9内の短絡板10の先端面と同
軸−方形導波管変換器形整合器の壁面との距離Bを正方
向に動かし、監視している電力レベルが下がるまで動か
し続ける。電圧レベルが下がらなくなればBの負方向、
Aの正方向、Aの負方向に関しても同様の操作を行う。
そして、またBの正方向の制御に戻る。こうした計測操
作の結果、最初c点にあった負荷はc→b→a→d→e
と整合され、さらに細かいステップでX点へ整合して行
く。その結果、ネットワークアナライザ側のアドミタン
スの整合により入射電力に対して反射率を0.09以下
にまで減少することができた。
【0022】
【発明の効果】以上の発明により、マイクロ波ソースシ
ステムのコンポーネント点数が減少し、システムの小型
化、低廉化が実現できた。また、A,Bの調整は整合点
付近で独立の動きをするためにΓにより収束的な整合が
可能であり、整合時間が飛躍的に短くなった。また、伝
送系内での空洞共振部が少ないので伝送系での電力の損
失および発熱が低減できた。また、自動であるため、数
秒レベルの負荷の変化にも追従することが可能になっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る同軸−方形導波管変換器型整合器
の機器構成の一例を示した側面図である。
【図2】同軸導波管の要部を示した断面図である。
【図3】同軸導波管中の短絡板の動きによる負荷の移動
を示したスミスチャート図である。
【図4】制御部により整合部を移動する手順を示したフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1 メイン電源 2 発信器 3 アイソレータ 4 方向性結合器(入射方向) 5 方向性結合器(反射方向) 6 負荷 7 同軸−方形導波管変換器型整合器 7a 方形導波管側の整合部 7b 同軸導波管側の整合部 8 短絡板 9 同軸導波管 9a 中心導体 9b 円管 10 短絡板 11 制御部 12 駆動装置 13 駆動装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波の伝送手段である立体回路の構
    成において、同軸−方形導波管変換器にそれぞれ内部に
    嵌合した可動短絡板を内装した方形導波管および同軸導
    波管を一体に形成したことに特徴を有する同軸−方形導
    波管変換型自動負荷整合器。
  2. 【請求項2】方向性結合器(検波器)により計測した反
    射電力または反射率(以後、出力値と称す)を演算回路
    (制御部)に記憶し、次いで同軸−方形導波管変換器に
    付設した同軸導波管および方形導波管のどちらかの内装
    短絡板を正(または逆)方向に移動してより小さな出力
    値を得る位置に移動してその出力値を前記の記憶した出
    力値と置き換え、さらに他方の内装短絡板を正(または
    逆)方向に移動して方向性結合器(検波器)により得ら
    れる出力値が前記の記憶された出力値より小さな出力値
    を得る位置に移動してその出力値を前記の記憶された出
    力値と置き換え、所定値以下の出力値を得る位置にまで
    短絡板の位置を移動し、整合を得ることに特徴を有する
    マイクロ波の伝送手段である立体回路の負荷の整合方
    法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307898A (ja) * 2000-04-18 2001-11-02 Daihen Corp プラズマ発生装置
JP2003529216A (ja) * 2000-03-28 2003-09-30 東京エレクトロン株式会社 複合セグメント電極に供給される電力を制御するための方法並びに装置
JP2006122193A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Ito Choutanpa Kk 超短波治療器
JP2007109457A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Nagano Japan Radio Co プラズマ処理装置用自動整合器の制御方法
JP2007220499A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Noritsu Koki Co Ltd プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
CN109659651A (zh) * 2019-01-23 2019-04-19 成都迈频科技有限公司 一种匹配结自动校准技术及装置
CN114980473A (zh) * 2022-05-10 2022-08-30 无锡核力电科技术有限公司 一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003529216A (ja) * 2000-03-28 2003-09-30 東京エレクトロン株式会社 複合セグメント電極に供給される電力を制御するための方法並びに装置
JP2001307898A (ja) * 2000-04-18 2001-11-02 Daihen Corp プラズマ発生装置
JP2006122193A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Ito Choutanpa Kk 超短波治療器
JP2007109457A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Nagano Japan Radio Co プラズマ処理装置用自動整合器の制御方法
JP2007220499A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Noritsu Koki Co Ltd プラズマ発生装置およびそれを用いるワーク処理装置
CN109659651A (zh) * 2019-01-23 2019-04-19 成都迈频科技有限公司 一种匹配结自动校准技术及装置
CN109659651B (zh) * 2019-01-23 2023-10-31 成都迈频科技有限公司 一种匹配结自动校准装置及其使用方法
CN114980473A (zh) * 2022-05-10 2022-08-30 无锡核力电科技术有限公司 一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置
CN114980473B (zh) * 2022-05-10 2023-09-19 国电投核力电科(无锡)技术有限公司 一种调整粒子加速器高频系统寄生振荡频率的方法和装置

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