TW202407732A - 同軸可變電容器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可變電容器，其包括安置於一殼體之內部中且包括一第一可移動電容器極板及一第二可移動電容器極板之第一可移動電容器極板總成及第二可移動電容器極板總成。一第一固定電容器極板及一第二固定電容器極板分別接近於該第一可移動電容器極板及該第二可移動電容器極板而安置。該些電容器極板可包含可變地指叉式同心圓柱形葉片，該第一可移動電容器極板及該第一固定電容器極板可與該第二可移動電容器極板及該第二固定電容器極板同軸。可提供致動器以用於使該第一可移動電容器極板總成及該第二可移動電容器極板總成相對於該第一固定電容器極板總成及該第二固定電容器極板總成獨立地前進及回縮，以由獨立地調整各別電容器極板總成對之該些電容器極板的指狀交叉之一量來使該可變電容器之電容變化。

Description

同軸可變電容器
本申請案係關於同軸可變電容器。 相關申請案之交叉參考
本申請案是關於先前申請之美國專利申請案第17/739,595號，該申請案以Tigran Poghosyan、Anthony Oliveti、Gabe Calebotta及Kirkwood Rough之名義申請，且標題為「介電流體可變電容器（DIELECTRIC FLUID VARIABLE CAPACITOR）」，該申請案出於所有目的特此以引用之方式併入本文中。
本申請案亦關於先前申請之美國專利申請案第17/739,745號，該申請案以Tigran Poghosyan及Anthony Oliveti之名義申請，且標題為「具有線性阻抗及高電壓崩潰之可變電容器（VARIABLE CAPACITOR WITH LINEAR IMPEDANCE AND HIGH VOLTAGE BREAKDOWN）」，該申請案特此以引用之方式併入本文中。
可變電容器用於多種應用中，尤其涉及高頻、高功率信號的彼等應用。可變電容器可用於例如用於高功率無線電傳輸之振盪電路、用於半導體製造設備之高頻電源供應器及阻抗匹配網路中，其中時間相依、高頻負載之阻抗將與產生器之阻抗匹配。
電容器基本上由至少兩個間隔開之電容器極板組成，其中絕緣體或介電材料安置於電容器極板之間。如本文中所使用，術語「電介質」、「介電材料」及「介電媒體」可互換地用於指在存在電場之情況下可極化的材料（亦即，固體、液體或氣體），典型地用材料之電敏感性 表示。
在真空可變電容器中，至少兩個電容器極板維持在高真空（例如，10 -6托爾或更小）中，其充當電容器之電介質，具有敏感性 ≈0。在一些真空可變電容器中，電容器極板可組態為複數個指叉式同心極板，且電容變化可經由實體地調整指狀交叉中之重疊長度來達成。
在諸如上文提及之'595申請案中所揭示之液體電介質可變電容器中，液體電介質提供於電容器極板之間以充當電介質。液體電介質可改良可變電容器之熱效能及電容效能。
根據本發明之一個態樣，提供一種可變電容器，其包含：一殼體，其具有一內部、一頂部導電軸環及由一圓柱形絕緣體電分離之一底部接觸總成；一第一可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第一可移動電容器極板總成包括一第一電容器極板；一第二可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第二可移動電容器極板總成包括一第二電容器極板；一第一可撓性結構，其具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第一可移動電容器極板總成之一第二末端；一第二可撓性結構，其與該第一可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端；一第三可撓性結構，其與該第一可撓性結構及該第二可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構及該第二可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端；一第一固定電容器極板總成，其接近於該第一可移動電容器極板總成而安置，該第一固定電容器極板總成包括一第三電容器極板；一第二固定電容器極板總成，其接近該第二可移動電容器極板總成而安置，該第二固定電容器極板總成包括第四電容器極板；一第一致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環且穿過該第一可撓性結構，該致動器之一遠端與一推力軸環嚙合，該第一致動器用於使該第一可移動電容器極板總成相對於該第一固定電容器極板總成前進及回縮；一第二致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環，該第二致動器耦接至一活塞結構，該第二致動器用於使該第二活塞結構前進及回縮以使該第二可移動電容器極板總成相對於該第二固定電容器極板總成前進及回縮；其中該等該些第一電容器極板及該等該些第三電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板，且該等該些第二電容器極板及該等該些第四電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板。
根據本發明之另一個態樣，提供一種調整可變電容器之電容的方法，其包含：提供一殼體，其具有一內部、一頂部導電軸環及由一圓柱形絕緣體電分離之底部接觸總成；提供一第一可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第一可移動電容器極板總成包括一第一電容器極板；提供一第二可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第二可移動電容器極板總成包括一第二電容器極板；提供一第一可撓性結構，其具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第一可移動電容器極板總成之一第二末端；提供第二可撓性結構，其與該第一可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端；提供一第三可撓性結構，其與該第一可撓性結構及該第二可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構及該第二可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端；提供一第一固定電容器極板總成，其接近於該第一可移動電容器極板總成而安置，該第一固定電容器極板總成包括一第三電容器極板；提供一第二固定電容器極板總成，其接近該第二可移動電容器極板總成而安置，該第二固定電容器極板總成包括第四電容器極板；提供一第一致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環且穿過該第一可撓性結構，該致動器之一遠端與一推力軸環嚙合，該第一致動器用於使該第一可移動電容器極板總成相對於該固定電容器極板總成前進及回縮；提供一第二致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環，該第二致動器經由一活塞結構耦接至該第二可移動電容器極板總成，該第二致動器用於使該第二可移動電容器極板總成前進及回縮；其中該等該些第一電容器極板及該等該些第三電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板，且該等該些第二電容器極板及該等該些第四電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板；且致動該第一致動器以調整該等該些第一電容器極板與該等該些第三電容器極板之間的該電容，且致動該第二致動器以調整該等該些第二電容器極板與該等該些第四電容器極板之間的該電容。
揭示下文所主張之主題之說明性範例。為了清楚起見，在本說明書中並非針對每一範例描述實際實施之所有特徵。應瞭解，在任何此類實際實施之開發中，可作出眾多實施特定決策以達成開發者之特定目標，諸如遵照系統相關及商業相關的約束，該些約束在各個實施之間將不同。此外，應瞭解，即使複雜且耗時，此類開發努力亦將為受益於本揭示之所屬技術領域中具有通常知識者的常規任務。
可用於本揭示中之諸如「包括」及「可包括」之表示指示所揭示功能、操作及構成元件的存在，且不限制一或多個額外功能、操作及構成元件之存在。在本揭示中，諸如「包括」及/或「具有」之術語可解釋為指示某一特性、數目、操作、構成元件、組件或其組合，但不應解釋為排除添加一或多個其他特性、數目、操作、構成元件、組件或其組合的存在或可能性。
如本文中所使用，冠詞「一」意欲在專利技術中具有其普通含義，亦即「一或多個」。本文中，除非另外明確指定，否則術語「約」在應用於值時通常意謂在用以產生該值之設備之容限範圍內，或在一些範例中，意謂加或減10%，或加或減5%，或加或減1%。另外，本文中，如本文中所使用之術語「實質上」意謂例如大部分或幾乎所有或所有，或在約51%至約100%之範圍內之量。此外，本文中之範例意欲僅為說明性的且出於論述目的而非作為限制來呈現。
如本文中所使用，「提供」物品意謂對物品具有所有權及/或對物品進行控制。此可包括例如從其構成材料形成（或組裝）物品中之一些或所有及/或獲得對已形成物品之所有權及/或控制。
如本文中所使用，「同軸」指具有重合軸線之兩個結構之間的關係，諸如各自具有相同軸線之包圍第二圓柱形結構之第一圓柱形結構。
除非另外定義，否則本文中所使用之包括技術及/或科技術語之所有術語具有與本揭示所屬技術領域中具有通常知識者通常所理解相同的含義。另外，除非另外定義，否則不可過度解釋常用詞典中所定義之所有術語。
本文中所描述之主題關於同軸可變電容器之範例以及在電容器極板之間併入液體電介質材料的同軸可變電容器。在後一範例中，液體電介質材料可增加用於給定電容器極板幾何結構之可變電容器的有效最大電容。液體電介質材料可進一步增加用於給定電容器極板幾何結構之電容器之電崩潰電壓。歸因於液體電介質相較於真空具有較高導熱性之可能性，液體電介質材料可相對於例如同軸電容器進一步提供可變電容器內之熱能之額外耗散。
圖1為根據一或多個範例之同軸可變電容器100的外部等距視圖。同軸可變電容器100包括具有致動器端蓋104之殼體102，如下文中所描述。在圖1之範例中，殼體102包括由中間圓柱形絕緣體110彼此電絕緣之頂部導電軸環106及底部接觸總成108，該中間圓柱形絕緣體以氣密方式接合至頂部導電軸環106及底部接觸總成108。在範例中，導電軸環106及導電軸環108可為金屬，諸如鍍銀銅、銅、黃銅、鋁或硬焊鋁。在範例中，中間電絕緣元件110可為實質上圓柱形，且可由陶瓷或其他適合絕緣材料構成。螺紋致動器115可包圍致動器端蓋104。
致動器114之上端延伸超出致動器端蓋104。在一些範例中，致動器114可旋擰，且可旋轉以在殼體102內使可移動電容器總成124相對於固定電容器總成130前進及回縮，如下文所描述。在其他範例中，致動器114可藉助於線性馬達、電磁線圈配置或液壓或氣動系統前進及回縮。類似地，螺紋致動器115可致動以在殼體102內使可移動電容器總成122相對於固定電容器總成128前進及回縮，如下文所描述。
圖2為根據一或多個範例之同軸可變電容器100的剖示等距視圖。圖3及圖4為同軸可變電容器100之前部橫截面視圖，其中可移動電容器極板總成118及固定電容器極板總成120含於殼體102內。可移動電容器極板總成118包括第一可移動電容器極板總成122及第二可移動電容器極板總成124。固定電容器極板總成120包括第三電容器極板總成128及第四電容器極板總成130。如本文中所描述，在一些範例中，可移動電容器極板總成122可從可移動電容器極板總成124獨立地移動。固定電容器極板總成120之第三電容器極板總成128之底部表面129界定接觸總成108的外環形導電接觸。第四電容器極板總成130之底部表面131界定接觸總成108之內環形導電接觸。
圖4為隔離之電容器極板總成122、124、128及130的剖示分解等距視圖。在範例中，電容器極板總成122、124、128及130各自分別包含複數個同心圓柱形葉片132、134、136及138，且維持殼體102內之同軸定向以使得電容器極板總成122及128之各別圓柱形葉片132及136可指狀交叉，且電容器極板總成124及128之各別圓柱形葉片134及138可指狀交叉。圖6為電容器極板總成122及128及其等各別葉片132及138之放大剖示分解等距視圖。
如圖2中所繪示，固定電容器極板總成128進一步包括使電容器極板總成128及130分離且電隔離之絕緣環140。在範例中，絕緣環140可由陶瓷或其他適合之絕緣材料製成。
在一些範例中(本文中之附圖中未描繪)，電容器極板總成122、124、126及128中之一或多者之高度可變化，諸如從在電容器極板線圈之中心部分處的最大高度至在電容器極板線圈之外部部分處的最小高度。（如本文中所使用，術語「高度」在描述電容器極板時指遠離各別安裝板延伸之電容器極板的尺寸。）提供變化高度之電容器極板可允許一對電容器極板之電容與位置曲線更緊密地近似功率函數而非線性函數，同時亦允許阻抗與位置曲線更緊密地近似線性函數而非功率函數。此概念在以上提及之745申請案中進一步詳細論述。
在範例中，第一電容器極板總成118及第二電容器極板總成120經組態以便使第一電容器極板總成122能夠至少部分地與第三電容器極板總成128同心地指狀交叉且第二電容器極板總成124能夠至少部分地與第四電容器極板總成130同心地指狀交叉。在範例中，第一電容器極板總成122及第三電容器極板總成128不彼此直接接觸，第二電容器極板總成124亦不直接連接第四電容器極板總成130。
如本文中所描述，第一電容器極板總成122與第三電容器極板總成128之間的間隔以及第二電容器極板總成124與第四電容器極板總成130之間的間隔可經調整以使第一電容器極板118與第三電容器極板總成128之間及第二電容器極板總成124與第四電容器極板總成130之間的同心重疊指狀交叉之長度變化。如所提及，第一電容器極板總成122與第三電容器極板總成128之間的間隔中之變化可獨立於第二電容器極板總成124與第四電容器極板總成130之間的間隔而調整。亦即，第一電容器極板總成122可獨立於第二電容器極板總成124相對於第四電容器極板130之升高或降低而相對於第三電容器極板總成128升高或降低。電容器極板總成對122/128及/或124/130之指狀交叉中之此變化藉此允許對彼等電容器極板總成對122/128及124/130之有效電容的調整。在範例中，電容器極板總成122、124、128及130可由習知地用於可變電容器中之此類結構之材料（例如，無氧銅或銅鍍黃銅）製成。
圖3A、圖3B、圖3C及圖3D為根據一或多個範例之同軸可變電容器100的等距橫截面視圖，其中電容器極板總成122、124、128及130處於各種相對位置。詳言之，圖3A展示第一（可移動）電容器極板總成122遠離第三（固定）電容器極板總成128升高至最大距離，從而提供電容器極板總成122與128m之間的最小電容，且第二（可移動）電容器極板總成124遠離第四（固定）電容器極板總成130升高至最大距離，從而提供電容器極板總成124與130之間的最小電容。
圖3B展示第一（可移動）電容器極板總成122遠離第三（靜止）電容器極板總成128降低至最小距離，從而提供電容器極板總成122與128之間的最大電容，且第二（可移動）電容器極板總成124遠離第四（固定）電容器極板總成130降低至最小距離，從而提高電容器極板總成124與130之間的最大電容。
圖3C展示第一（可移動）電容器極板總成122遠離第三（固定）電容器極板總成128升高至其最大距離，從而提供其間的最小電容，且第二（可移動）電容器極板總成124遠離第四（固定）電容器極板總成130降低至最小距離，從而提供其間之最大電容。
圖3D展示第一（可移動）電容器極板總成122遠離第三（固定）電容器極板總成128降低至其最小距離，從而提供其間之最大電容，且第二（可移動）電容器極板總成124遠離第四（固定）電容器極板總成130升高至最大距離，從而提供其間之最小電容。
在各種範例中，考慮到電容器極板總成對122/128及124/130之間的電容之可調整範圍，各別電容器極板總成對122/128及124/130之間的間隔可獨立地調整至圖3A至圖3D中所繪示之極端位置之間的任何中間距離。
繼續參考圖2及圖3A至圖3D，且尤其參考圖3A至圖3D，在一或多個範例中，複數個可撓性結構142、144及146與頂部導電軸環106及各種電容器極板總成122及124密封附接，如本文中所描述。在各種範例中，諸如圖2至圖4中所描繪，可撓性結構142、144及146包含可壓縮波紋管結構。在各種範例中，可撓性結構142、144及146可由導電材料製成，以便提供電容器極板總成122及124與頂部導電軸環106之間的導電路徑。
在圖2及圖3A至圖3D之範例中，可撓性結構142在一個末端處耦接至頂部導電軸環106之底側上的第一安裝環形孔道148，且在相對末端處耦接至電容器極板總成122之上部表面150。與可撓性結構142同軸且同心之可撓性結構144在一個末端處耦接至頂部導電軸環106之底側上的第二安裝環形孔道152，且在相對末端處耦接至圓柱形活塞結構154，該圓柱形活塞結構耦接至螺紋致動器115。與可撓性結構142及144同軸且同心之可撓性結構146在一個末端處耦接至第三安裝環形孔道156，且在相對末端處耦接至第二電容器極板總成124之上部表面158。圖7為根據一或多個範例之同軸可撓性結構142、144及146的分解等距視圖。
如圖3A至圖3D中所展示，致動器114延伸穿過致動器端蓋104中之一或多個軸承或墊片160且穿過導電軸環106中之孔徑，從而部分地延伸至可撓性結構146中。在一或多個範例中，致動器114以可螺紋旋擰方式嚙合推力軸環154。
繼續參考圖2、圖3A至圖3D及圖4，密封體積166界定於殼體102內。詳言之，尤其參考圖3及圖4（圖3A至圖3D中出現多個附圖標號166以指示密封體積166之範圍）。
在範例中，殼體102內之某些區可處於或接近外部、大氣壓力，此歸因於在致動器114進入致動器端蓋104時致動器114與軸承或墊片160之間的可能標稱密封。另一方面，歸因於可撓性結構142、144及146至頂部導電軸環106及至第一電容器極板總成122、活塞結構154及第二電容器極板總成124之密封附接，密封體積166氣密地（亦即，真空且液密）密封，如先前所描述。
根據本範例，第一電容器極板總成122與第三電容器極板總成128之指叉式重疊程度，且因此該對電容器極板總成122及128之有效電容可經由致動器114的旋轉而調整。類似地，第二電容器極板總成124與第四電容器極板總成130之指叉式重疊程度，且因此該對電容器極板總成124及130之有效電容可經由螺紋致動器115的旋轉而調整。致動器114之旋轉（諸如，藉由步進馬達或伺服馬達（圖中未示））引起致動器114之螺紋升高或降低推力軸環162及擴展耦接件164，藉此相對於固定電容器極板總成120升高或降低可移動電容器極板總成118。螺紋致動器115之旋轉（諸如具有皮帶、步進馬達或以其它方式）使得螺紋致動器155升高或降低。
在範例中，可撓性結構142、144、146、擴展耦接件164、推力軸環162及活塞結構154為導電的 (例如金屬）且提供第一電容器極板總成122、第二電容器極板總成124、頂部導電軸環106及螺紋致動器115之間的低電阻導電路徑。如先前所描述，第三電容器極板總成128之底面129充當同軸可變電容器100之其他接觸，且第四電容器極板總成130之底面131充當同軸可變電容器100之其他接觸。
在各種範例中，如本文中所描述之同軸可變電容器可在較小體積內達成高功率密度、電流處置能力及高電壓處置能力。具有多個（兩個或更多個）對電容器極板，諸如如本文中所描述之指叉式圓柱形葉片，維持可變電容器之高電壓崩潰連同高電流處置能力，而不由真空機制之電介質佔據額外體積。同軸對稱性最大化體積效率，且允許所有電極總成經密封（例如硬焊）至一個結構。在一些範例中，可在一個步驟中執行內部組件之硬焊。
一或多個真空可變電容器，諸如來自本文中圖1至圖7之範例的真空可變電容器可用於調諧及以其他方式控制射頻電漿處理裝置中之匹配網路。RF電漿增強型處理廣泛地用於半導體製造中以蝕刻不同類型之膜、在低至中間處理溫度下沈積薄膜且執行表面處理及清潔。此類程序之一個特性為使用電漿，亦即部分離子化氣體，其用於從反應腔室內部之前驅體產生中性物種及離子、提供用於離子轟擊之能量及/或執行其他動作。射頻電漿增強型處理係藉由所謂的射頻處理裝置執行。
射頻處理裝置可包括將信號傳輸至電漿反應腔室之射頻產生器。可具有可變阻抗之射頻匹配裝置可位於射頻產生器與電漿反應腔室之間。可藉由變化射頻匹配裝置之阻抗來控制或以其他方式調諧射頻匹配裝置。調諧射頻匹配裝置會減小來自電漿反應腔室及/或射頻匹配裝置之反射功率，此可增加從射頻產生器傳送至電漿反應腔室及傳送至電漿程序中之功率。在操作期間，射頻產生器可經供能以在反應腔室內形成電漿。可在將源氣體注入至反應腔室中且在反應腔室內藉由射頻產生器供應功率之後產生電漿。
在某些條件下，供應至反應腔室之功率可從該反應腔室反射回。反射功率之一個原因可能為系統之特性阻抗與由反應腔室內之電漿形成之負載失配。為了幫助防止反射功率，匹配網路可安置於射頻產生器與反應腔室之間。此類匹配網路可包括多個可變電容器或其他阻抗元件。可變電容器可經調諧使得反應腔室內之複雜負載阻抗與射頻產生器之阻抗匹配。
雖然已使用控制或以其他方式調諧匹配網路之多種方法，但此類方法可不可靠且有效地導致阻抗匹配。匹配網路可包括具有特定數目個步驟之步進馬達，該些步驟為特定步進馬達所特有之功能。在操作期間，電容器可由具有零百分比與一百百分比之間的範圍之馬達驅動，且因此，該馬達可具有多個點選。本揭示之具體實例可提供配方及/或以其他方式允許至少部分地基於「步驟與百分比比率」而調整電容器位置。
轉而參看圖8，展示根據一或多個範例之包括可變電容器（其可包括如上文所論述之可變電容器100）之匹配網路的示意性表示。在圖8之範例中，匹配網路800繪示為具有匹配分支802及分裂器分支804。匹配分支802從射頻（RF）輸入806接收射頻功率。匹配分支802之第一可變電容器808從RF輸入806接收RF功率。第一可變電容器808可為可變電容器，諸如本文中參考圖1至圖7所揭示之可變電容器，且可額定為大約10至2000 pF。
在圖8之範例中，第一可變電容器808連接至第二電容器810，該第二電容器連接至接地。第二電容器810亦連接至第三可變電容器812。第三可變電容器812亦可為可變電容器，諸如本文中參考圖1至圖7所揭示之可變電容器，且可額定為大約10至2000 pF。第三可變電容器812亦連接至電感器814，該電感器進一步連接至分裂器分支804。
分裂器分支804從匹配分支802接收RF功率，該分裂器分支將所接收之RF功率在第四可變電容器816與第五可變電容器818之間分裂。第四可變電容器816及第五可變電容器818亦可為可變電容器，諸如本文中參考圖1至圖7所揭示之可變電容器，且可額定為大約10至2000 pF。
第五可變電容器818連接至內層線圈820。在第五可變電容器818與內層線圈820之間，可安置一或多個感測器822。感測器822可用於量測例如第五可變電容器818與接地之間的電壓。類似地，第四可變電容器816連接至外屬線圈824。在第四可變電容器816與外屬線圈824之間，可安置一或多個感測器826。感測器826可用於量測例如第四可變電容器816與接地之間的電壓。
內層線圈820可進一步連接至接地且外屬線圈824可連接至包括感測器828及第六電容器830之電路系統。感測器828可用於量測例如外屬線圈824與接地之間的電壓。內層線圈820及外屬線圈824可定位於匹配網路800電路系統之外部，如由圖8中之虛線832所指示。
圖8中所說明之電路系統可用於調諧第一可變電容器808、第三可變電容器812、第四可變電容器816及第五可變電容器818。藉由調諧第一可變電容器808、第三可變電容器812、第四可變電容器816及第五可變電容器818，可調整提供至內層線圈820及外屬線圈824的功率。
在一個具體實例中可在作為電流分裂比匹配網路之匹配網路800中使用的電路系統可使用可程式化邏輯控制器（圖中未示）來控制，該可程式化邏輯控制器可安置於匹配網路800中或以其他方式連接至該匹配網路。
出於解釋之目的，前述描述使用特定命名法以提供對本揭示之透徹理解。然而，對於所屬技術領域中具有通常知識者將顯而易見，無需特定細節以實踐本文中所描述之系統及方法。出於說明及描述之目的呈現特定範例之前述描述。本文中之範例並不意欲為窮盡性的或將本揭示限於所描述之精確形式。鑒於以上教示，許多修改及變化為可能的。
舉例而言，儘管本文中描述了實施併入兩個同軸電容器極板對，但經考慮在其他範例中，可併入多於兩個同軸極板對。此外，儘管本文中所描述之範例涉及相對於兩個或更多個固定同軸極板同時移動之兩個或更多個可移動同軸極板，但經考慮在其他範例中，同軸極板中之一或多者可獨立於其他者而前進或回縮。
展示及描述該些範例以便最好地解釋本揭示之原理及實際應用，從而使其他在所屬技術領域中具有通常知識者能夠最好地利用具有如適合於所涵蓋之特定用途之各種修改的本揭示及各種範例。希望本揭示之範疇由以下申請專利範圍及其等效物界定。
100:同軸可變電容器 102:殼體 104:致動器端蓋 106:頂部導電軸環 108:底部接觸總成/導電軸環 110:中間圓柱形絕緣體/中間電絕緣元件 114:致動器 115:螺紋致動器 118:可移動電容器總成/可移動電容器極板總成 120:固定電容器極板總成 122:可移動電容器總成/第一可移動電容器極板總成/可移動電容器極板總成 124:可移動電容器總成/第二可移動電容器極板總成 128:固定電容器總成/第三電容器極板總成 129:底部表面/底面 130:固定電容器總成/第四電容器極板總成 131:底部表面/底面 132:圓柱形葉片 134:圓柱形葉片 136:圓柱形葉片 138:圓柱形葉片 140:絕緣環 142:可撓性結構 144:可撓性結構 146:可撓性結構 148:第一安裝環形孔道 150:上部表面 152:第二安裝環形孔道 154:圓柱形活塞結構、推力軸環 155:螺紋致動器 156:第三安裝環形孔道 158:上部表面 160:墊片 162:推力軸環 164:擴展耦接件 166:密封體積 800:匹配網路 802:匹配分支 804:分裂器分支 806:射頻輸入 808:第一可變電容器 810:第二電容器 812:第三可變電容器 814:電感器 816:第四可變電容器 818:第五可變電容器 820:內層線圈 822:感測器 824:外屬線圈 826:感測器 828:感測器 830:第六電容器 832:虛線
當結合隨附圖式閱讀時，從以下詳細描述最佳地理解本揭示，其中： [圖1]為根據一或多個範例之同軸可變電容器的外部等距視圖； [圖2]為圖1之同軸真空可變電容器之剖示等距視圖； [圖3A]、[圖3B]、[圖3C]及[圖3D]為圖1之真空可變電容器的等距橫截面視圖，其中電極板總成在各種相對位置中； [圖4]為圖1之同軸真空可變電容器之第一電容器極板、第二電容器極板、第三電容器極板及第四電容器極板的剖示等距分解視圖； [圖5]為圖1之同軸可變電容器中之同心電容器極板的剖示等距分解視圖； [圖6]為圖1之同軸可變電容器中之複數個可撓性結構的分解等距視圖；及 [圖7]為根據一或多個範例之包括同軸可變電容器之匹配網路的示意性表示。 應強調，根據本行業中之標準慣例，各種特徵未按比例繪製。事實上，為了論述或說明清楚起見，可任意地增大或減小各種特徵之尺寸。
100:同軸可變電容器
102:殼體
104:致動器端蓋
106:頂部導電軸環
108:底部接觸總成/導電軸環
110:中間圓柱形絕緣體/中間電絕緣元件
114:致動器
115:螺紋致動器

Claims (21)

  1. 一種可變電容器，其包含： 一殼體，其具有一內部、一頂部導電軸環及由一圓柱形絕緣體電分離之一底部接觸總成； 一第一可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第一可移動電容器極板總成包括一第一電容器極板； 一第二可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第二可移動電容器極板總成包括一第二電容器極板； 一第一可撓性結構，其具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第一可移動電容器極板總成之一第二末端； 一第二可撓性結構，其與該第一可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端； 一第三可撓性結構，其與該第一可撓性結構及該第二可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構及該第二可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端； 一第一固定電容器極板總成，其接近於該第一可移動電容器極板總成而安置，該第一固定電容器極板總成包括一第三電容器極板； 一第二固定電容器極板總成，其接近該第二可移動電容器極板總成而安置，該第二固定電容器極板總成包括第四電容器極板； 一第一致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環且穿過該第一可撓性結構，該致動器之一遠端與一推力軸環嚙合，該第一致動器用於使該第一可移動電容器極板總成相對於該第一固定電容器極板總成前進及回縮； 一第二致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環，該第二致動器耦接至一活塞結構，該第二致動器用於使該第二活塞結構前進及回縮以使該第二可移動電容器極板總成相對於該第二固定電容器極板總成前進及回縮； 其中該些第一電容器極板及該些第三電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板，且該些第二電容器極板及該些第四電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板。
  2. 如請求項1之可變電容器，其中該第一致動器包括用於嚙合該推力軸環之螺紋，使得該致動器在一第一方向上之旋轉使該第一可移動電容器極板總成朝向該第一固定電容器極板總成前進且擴展該第一可撓性結構，且該第一致動器在一第二方向上之旋轉使該第一可移動電容器極板總成遠離該第一固定電容器極板總成回縮且收縮該第一可撓性結構。
  3. 如請求項2之可變電容器，其中在該第二致動器前進至該殼體中時，該第二可移動電容器極板總成朝向該第二固定電容器極板前進且擴展該第二可撓性結構及該第三可撓性結構，且在該第二致動器從該殼體向外回縮時，該第二可移動電容器極板總成遠離該第二固定電容器極板回縮且收縮該第二可撓性結構及該第三可撓性結構。
  4. 如請求項1之可變電容器，其中第一可撓性結構、第二可撓性結構及第三可撓性結構包含波紋管結構。
  5. 如請求項1之可變電容器，其中該些第一電容器極板、該些第二電容器極板、該些第三電容器極板及該些第四電容器極板各自包含具有一恆定高度之複數個同心圓柱形極板。
  6. 如請求項1之可變電容器，其中至少該些第一電容器極板及該些第二電容器極板各自包含在其一中心部分處具有一更高高度且在其一外部部分處具有一較低高度之一圓柱形線圈。
  7. 如請求項1之可變電容器，其中該些第一電容器極板、該些第二電容器極板、該些第三電容器極板及該些第四電容器極板各自包含各自具有一圓錐形橫截面之複數個摺疊同心極板，該圓錐形橫截面之峰取決於該些可移動電容器極板總成之該前進及該回縮而指狀交叉至不同程度。
  8. 如請求項5之可變電容器，其中該第一可移動電容器總成之該前進及該回縮使該第一電容器極板與該第三電容器極板之重疊指狀交叉程度變化； 且其中該第二可移動電容器極板總成之該前進及該回縮使該第二電容器極板與該第四電容器極板之該重疊指狀交叉程度變化。
  9. 如請求項3之可變電容器，其進一步包含一底部接觸總成，該底部接觸總成包括一外部導電環、一內部導電環及分離該外部導電環與該內部導電環之一絕緣體環； 一中間電絕緣元件，其分離該第一導電軸環與該底部接觸總成； 其中該內部導電環與該第三電容器極板電接觸，且該外部導電環與該第四電容器極板電接觸。
  10. 如請求項9之可變電容器，其中該第一可撓性結構、該第二可撓性結構及該第三可撓性結構提供該些可移動電容器極板總成與該第一導電軸環之間的導電連接。
  11. 如請求項1之可變電容器，其中在該殼體之該內部內維持一真空。
  12. 如請求項1之可變電容器，其中一液體電介質含於該殼體之該內部內。
  13. 一種調整可變電容器之電容的方法，其包含： 提供一殼體，其具有一內部、一頂部導電軸環及由一圓柱形絕緣體電分離之底部接觸總成； 提供一第一可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第一可移動電容器極板總成包括一第一電容器極板； 提供一第二可移動電容器極板總成，其安置於該殼體之該內部中，該第二可移動電容器極板總成包括一第二電容器極板； 提供一第一可撓性結構，其具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第一可移動電容器極板總成之一第二末端； 提供第二可撓性結構，其與該第一可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端； 提供一第三可撓性結構，其與該第一可撓性結構及該第二可撓性結構同軸且包圍該第一可撓性結構及該第二可撓性結構，且具有密封至該頂部導電軸環之一第一末端及密封至該第二可移動電容器極板總成之一第二末端； 提供一第一固定電容器極板總成，其接近於該第一可移動電容器極板總成而安置，該第一固定電容器極板總成包括一第三電容器極板； 提供一第二固定電容器極板總成，其接近該第二可移動電容器極板總成而安置，該第二固定電容器極板總成包括第四電容器極板； 提供一第一致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環且穿過該第一可撓性結構，該致動器之一遠端與一推力軸環嚙合，該第一致動器用於使該第一可移動電容器極板總成相對於該固定電容器極板總成前進及回縮； 提供一第二致動器，其延伸穿過該頂部導電軸環，該第二致動器經由一活塞結構耦接至該第二可移動電容器極板總成，該第二致動器用於使該第二可移動電容器極板總成前進及回縮； 其中該些第一電容器極板及該些第三電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板，且該些第二電容器極板及該些第四電容器極板包含一指叉式複數個同心圓柱形極板；且 致動該第一致動器以調整該些第一電容器極板與該些第三電容器極板之間的該電容，且致動該第二致動器以調整該些第二電容器極板與該些第四電容器極板之間的該電容。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一致動器包括用於嚙合致動器推力軸環之螺紋，使得該致動器在一第一方向上之旋轉使該第一可移動電容器極板總成朝向該第一固定電容器極板總成前進且擴展該第一可撓性結構，且該螺紋致動器在一第二方向上之旋轉使該第一可移動電容器極板總成遠離該第一固定電容器極板總成回縮且收縮該第一可撓性結構。
  15. 如請求項14之方法，其中在該第二致動器前進至該殼體中時，該第二可移動電容器極板總成朝向該第二固定電容器極板前進且擴展該第二可撓性結構及該第三可撓性結構，且在該第二致動器從該殼體向外回縮時，該第二可移動電容器極板總成遠離該第二固定電容器極板回縮且收縮該第二可撓性結構及該第三可撓性結構。
  16. 如請求項13之方法，其中該第一可撓性結構、該第二可撓性結構及該第三可撓性結構包含波紋管結構。
  17. 如請求項13之方法，其中該些可移動電容器總成之獨立前進及回縮獨立地使該第一可移動電容器極板總成與該第一固定電容器極板總成之間及該第二可移動電容器極板總成與該第二固定電容器極板總成之間的重疊指狀交叉程度變化。
  18. 如請求項17之方法，其進一步包含： 提供與該可移動電容器極板總成電接觸之一頂部導電軸環、與該固定電容器極板總成電接觸之一接觸總成及分離第一導電軸環與第二導電軸環之一中間電絕緣元件。
  19. 如請求項18之方法，其中該第一可撓性結構、該第二可撓性結構及該第三可撓性結構中之至少一者提供該些可移動電容器極板總成與該頂部導電軸環之間的導電連接。
  20. 如請求項13之方法，其進一步包含： 在該殼體之該內部中提供一液體電介質。
  21. 如請求項13之方法，其進一步包含： 在該殼體之該內部中維持一真空。
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