KR20140029072A

KR20140029072A - 방향성 결합기 센서 장치

Info

Publication number: KR20140029072A
Application number: KR1020120096815A
Authority: KR
Inventors: 민명식
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-10
Also published as: KR101399902B1

Abstract

본 발명의 방향성 결합기 센서 장치는 방향성 결합기에서 검출된 진행파 검출 신호를 입력받는 진행파 입력부, 상기 방향성 결합기에서 검출된 반사파 검출 신호를 입력받는 반사파 입력부, 상기 진행파 입력부를 통해서 입력된 진행파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 진행파 검출 신호로 출력하는 제1 차동증폭기, 상기 반사파 입력부를 통해서 입력된 반사파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 반사파 검출 신호로 출력하는 제2 차동증폭기, 상기 제1 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제2 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제1 상쇄궤환부, 및 상기 제2 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제1 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제2 상쇄궤환부를 포함한다. 본 발명의 방향성 결합기 센서 장치는 방향성 결합기를 통하여 진행파와 반사파를 검출하는데 있어서 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의한 검출 오차를 최소화할 수 있도록 진행파 및 반사파 검출시 상쇄보정회로를 통하여 상호 영향 성분을 상쇄시켜 검출 오차를 최소화 할 수 있다.

Description

방향성 결합기 센서 장치{DIRECTIONAL COUPLER SENSOR APPARATUS}

본 발명은 방향성 결합기 센서 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 방향성 결합기를 통하여 진행파와 반사파를 검출하는데 있어서 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의한 검출 오차를 최소화할 수 있는 새로운 방향성 결합기 센서 장치에 관한 것이다.

방향성 결합기는 전기전자회로에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 반도체 제조를 위한 플라즈마장치에서 전력공급계통에 사용되고 있다. 플라즈마장치에서 처리실의 입력 임피던스가 변화되는데 이를 위하여 임피던스 정합을 행할 때 진행파와 반사파의 비율을 검출하기 위하여 방향성 결합기가 사용되고 있다. 플라즈마 장치에서 임피던스 정합을 행할 때에는 피드백 제어를 반복하면서 각 정합 요소의 위치를 각각 제어하면서 반사율을 기준치에 가깝게 함으로써 각 정합 요소를 정합 위치에 이동시켜야한다.

그런데 방향성 결합기에서 검출되는 진행파와 반사파의 검출은 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의해서 실재 값을 정확히 측정하는 것에 어려움이 있어 이로 인하여 정확한 임피던스 매칭에 어려움이 있어 왔다. 만약, 방향성 결합기에서 검출되는 진행파와 반사파의 검출 성분에서 각각의 상호 영향 성분을 상쇄 보정할 수 있다면 보다 오차 없는 정확한 진행파 검출과 반사파 검출이 가능하게 될 것이며 이로 인하여 임피던스 매칭을 더욱 정확히 실행할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 목적은 방향성 결합기를 통하여 진행파와 반사파를 검출하는데 있어서 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의한 검출 오차를 최소화할 수 있도록 진행파 및 반사파 검출시 상호 영향 성분을 상쇄시켜 검출 오차를 최소화 할 수 있는 새로운 방향성 결합기 센서 장치를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 방향성 결합기 센서 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방향성 결합기 센서 장치는 방향성 결합기에서 검출된 진행파 검출 신호를 입력받는 진행파 입력부; 상기 방향성 결합기에서 검출된 반사파 검출 신호를 입력받는 반사파 입력부; 상기 진행파 입력부를 통해서 입력된 진행파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 진행파 검출 신호로 출력하는 제1 차동증폭기; 상기 반사파 입력부를 통해서 입력된 반사파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 반사파 검출 신호로 출력하는 제2 차동증폭기; 상기 제1 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제2 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제1 상쇄궤환부; 및 상기 제2 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제1 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제2 상쇄궤환부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 상쇄 궤환부는 상기 제1 차동증폭기의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항을 포함하고, 상기 제2 상쇄 궤환부는 상기 제2 차동증폭기의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 상쇄 궤환부의 비율분할저항은 가변저항을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진행파 입력부는 상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제1 증폭기와 상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상기 제1 차동증폭기로 입력하는 제2 증폭기를 포함하고, 상기 반사파 입력부는 상기 방향성 결합기에서 입력된 반사파 검출 신호를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제3 증폭기와 상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상기 제2 차동증폭기로 입력하는 제4 증폭기를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 진행파 입력부는 상기 방향성 결합기의 진행파 검출 신호 출력단에 직렬로 연결되는 제1 대역통과필터와 제1 곱셈기를 더 포함하고, 상기 반사파 입력부는 상기 방향성 결합기의 반사파 검출신호 출력단에 직렬로 연결되는 제2 대역통과필터와 제2 곱셈기를 더 포함한다.

본 발명의 방향성 결합기 센서 장치는 방향성 결합기를 통하여 진행파와 반사파를 검출하는데 있어서 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의한 검출 오차를 최소화할 수 있도록 진행파 및 반사파 검출시 상쇄보정회로를 통하여 상호 영향 성분을 상쇄시켜 검출 오차를 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방향성 결합기 센서 장치의 회로 구성을 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 방향성 결합기 센서 장치(20)는 방향성 결합기(10)를 통해서 검출되는 진행파 검출 신호(FWD)와 반사파 검출 신호(RFL)의 상호 영향 성분에 의해 발생되는 검출 오차를 상쇄하기 위하여 상쇄보정회로(50)를 구비한다. 방향성 결합기 센서 장치(20)는 상쇄보정회로(50)를 통하여 진행파와 반사파의 상호 영향 성분에 의한 검출 오차를 최소화 할 수 있다.

방향성 결합기 센서 장치(20)는 진행파 입력부(30)와 반사파 입력부(40) 그리고 상쇄보정회로(50)로 구성된다. 진행파 입력부(30)는 방향성 결합기(10)에서 검출된 진행파 검출 신호(FWD)를 입력받고, 반사파 입력부(40)는 방향성 결합기(10)에서 검출된 반사파 검출 신호(RFL)를 입력받는다. 진행파 입력부(30)를 통해서 입력된 진행파 검출 신호(FWD)와 반사파 입력부(40)를 통해서 입력된 반사파 검출 신로(RFL)는 상쇄보정회로(50)로 입력된다.

상쇄보정회로(50)는 진행파 검출 신호(FWD)를 상쇄보정하기 위한 제1 차동증폭기(51)와 제1 상쇄궤환부(52)를 그리고 반사파 검출 신호(REL)를 상쇄보정하기 위한 제2 차동증폭기(55)와 제2 상쇄궤환부(56)를 구비한다. 제1 상쇄 궤환부(52)는 제1 차동증폭기(51)의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항(53, 54)을 포함하고, 제2 상쇄 궤환부(56)는 제2 차동증폭기(55)의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항(57, 58)을 포함한다. 제1 및 제2 상쇄궤환부(52, 56)에 구성되는 각각의 비율분할저항(53, 54)(57, 58)은 가변저항을 포함할 수 있다.

제1 차동증폭기(51)는 진행파 입력부(30)를 통해서 입력된 진행파 검출 신호(FWD)와 제2 상쇄궤환부(56)의 분할된 전압을 부궤환 입력으로 받아 차동증폭하여 보정된 진행파 검출 신호(FWD_A)로 출력한다. 이와 더불어 제2 차동증폭기(55)도 반사파 입력부(40)를 통해서 입력된 반사파 검출 신호(FWD)와 제2 상쇄궤환부(56)의 분할된 전압을 부궤환 입력으로 받아 차동증폭하여 보정된 반사파 검출 신호(RFL_A)로 출력한다.

여기서 진행파 검출 신호(FWD)를 X, 반사파 검출 신호(RFL)를 X', 보정없이 출력되는 진행파 검출 신호를 Y, 보정없이 출력되는 진행파 검출 신호를 Y', 반사파대 진행파 상쇄비율을 a, 진행파대 반사파 상쇄비율을 b라고 한다면 수학식 1과 같은 관계가 정의할 수 있다.

상기 수학식 1과 동일한 방법으로 하기 수학식 2를 얻을 수 있다.

그럼으로 여기서 X'/X = a, Y'/Y = b 일 때 Y가 최대가 되고 Y'는 최소가 된다. 즉, 상쇄보정이 최대가 된다.

한편, 진행파 입력부(30)는 방향성 결합기(10)에서 입력된 진행파 검출 신호(FWD)를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제1 증폭기(34)와 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 제1 차동증폭기(51)로 입력하는 제2 증폭기(35)를 포함하며, 반사파 입력부(40)는 방향성 결합기(10)에서 입력된 반사파 검출 신호(RFL)를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제3 증폭기(44)와 방향성 결합기(10)에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 제2 차동증폭기(55)로 입력하는 제4 증폭기(45)를 포함한다. 진행파 입력부(30)와 반사파 입력부(40)에는 각기 예비 증폭을 위한 증폭기(33, 43)를 각각 구비할 수 있다. 그리고 진행파 검출 신호(FWD)와 반사파 검출 신호(RFL)의 신호 처리를 위하여 진행파 입력부(30)와 반사파 입력부(40)에는 각각 대역통과필터(31, 41)와 곱셈기(32, 42)를 부가적으로 구비할 수 있다.

진행파 입력부(30)와 반사파 입력부(40)를 통하여 보정없이 출력되는 진행파 검출 신호와 반사파 검출 신호는 각각 아날로그 디지털 변화기(60)를 통하여 마이크로 컨트롤러(70)로 입력되고 이는 신호처리 과정을 통하여 다시 디지털 아날로그 변환기(80)를 통해서 증폭기(90, 91)로 출력되어 일차 디지털 변환 처리된 진행파 검출 신호(FWD_D) 및 반사파 검출 신호(RFL_D)로 출력될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 방향성 결합기 센서 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 방향성 결합기 20: 방향성 결합기 센서 장치
30: 진행파 입력부 31: 대역통과필터
32: 곱셈기 33: 입력단 증폭기
34: 제1 출력단 증폭기 35: 제2 출력단 증폭기
40: 반사파 입력부 41: 대역통과필터
42: 곱셈기 43: 입력단 증폭기
44: 제1 출력단 증폭기 45: 제2 출력단 증폭기
50: 상쇄보정회로 51: 제1 차동증폭기
52: 제1 상쇄궤환부 53, 54: 비율분할저항
55: 제2 차동증폭기 56: 제2 상쇄궤환부
57, 58: 비율분할저항 60: 아날로그 디지털 변환기
70: 마이크로컨트롤러 80: 디지털 아날로그 변환기
90, 91: 증폭기

Claims

방향성 결합기에서 검출된 진행파 검출 신호를 입력받는 진행파 입력부;
상기 방향성 결합기에서 검출된 반사파 검출 신호를 입력받는 반사파 입력부;
상기 진행파 입력부를 통해서 입력된 진행파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 진행파 검출 신호로 출력하는 제1 차동증폭기;
상기 반사파 입력부를 통해서 입력된 반사파 검출 신호를 차동증폭하여 보정된 반사파 검출 신호로 출력하는 제2 차동증폭기;
상기 제1 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제2 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제1 상쇄궤환부; 및
상기 제2 차동증폭기의 출력전압을 분할하여 상기 제1 차동증폭기의 부궤환 입력으로 제공하는 제2 상쇄궤환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 상쇄 궤환부는 상기 제1 차동증폭기의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항을 포함하고,
상기 제2 상쇄 궤환부는 상기 제2 차동증폭기의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 두 개의 비율분할저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기 센서 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 상쇄 궤환부의 비율분할저항은 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기 센서 장치.
제1항에 있어서,
상기 진행파 입력부는
상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제1 증폭기와
상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상기 제1 차동증폭기로 입력하는 제2 증폭기를 포함하고,
상기 반사파 입력부는
상기 방향성 결합기에서 입력된 반사파 검출 신호를 증폭하여 상쇄 보정 없이 출력하는 제3 증폭기와
상기 방향성 결합기에서 입력된 진행파 검출 신호를 증폭하여 상기 제2 차동증폭기로 입력하는 제4 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기 센서 장치.
제4항에 있어서,
상기 진행파 입력부는
상기 방향성 결합기의 진행파 검출 신호 출력단에 직렬로 연결되는 제1 대역통과필터와 제1 곱셈기를 더 포함하고,
상기 반사파 입력부는
상기 방향성 결합기의 반사파 검출신호 출력단에 직렬로 연결되는 제2 대역통과필터와 제2 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결합기 센서 장치.