JPH0375082B2 - - Google Patents
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- JPH0375082B2 JPH0375082B2 JP16036286A JP16036286A JPH0375082B2 JP H0375082 B2 JPH0375082 B2 JP H0375082B2 JP 16036286 A JP16036286 A JP 16036286A JP 16036286 A JP16036286 A JP 16036286A JP H0375082 B2 JPH0375082 B2 JP H0375082B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 20
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Landscapes
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 発明の目的
〔産業上の利用分野〕
近年マイクロ波加熱の応用分野は、食品加工・
殺菌処理・各種乾燥・プラズマ化学反応等の広範
囲に及び、なかでもプラズマ化学反応を応用した
新製品や新製法の開発が、半導体製造方面を始め
として、各産業分野において活発化している。こ
の場合、加熱物である負荷に、マイクロ波電力を
安定に供給することが、製品の品質維持に重要で
あり、このためには何らかの負荷整合回路が必要
である。
殺菌処理・各種乾燥・プラズマ化学反応等の広範
囲に及び、なかでもプラズマ化学反応を応用した
新製品や新製法の開発が、半導体製造方面を始め
として、各産業分野において活発化している。こ
の場合、加熱物である負荷に、マイクロ波電力を
安定に供給することが、製品の品質維持に重要で
あり、このためには何らかの負荷整合回路が必要
である。
本発明は、この負荷整合を自動的に行うことを
目的とするものである。
目的とするものである。
従来、マイクロ波帯における負荷整合は、負荷
への進行波電力および負荷からの反射波電力を監
視しながら、３個以上のスタブ整合器等を手動で
操作し、反射波最小で進行波電力最大の点に調整
していた。
への進行波電力および負荷からの反射波電力を監
視しながら、３個以上のスタブ整合器等を手動で
操作し、反射波最小で進行波電力最大の点に調整
していた。
手動による負荷整合では、常時人員を配置して
おかねばならず、負荷インピーダンスの全域整合
には３個以上のスタブを必要とするために非常に
面倒であり、急激な負荷の変化や変動に対応する
ことは不可能である。
おかねばならず、負荷インピーダンスの全域整合
には３個以上のスタブを必要とするために非常に
面倒であり、急激な負荷の変化や変動に対応する
ことは不可能である。
とくに最近注目を集めている半導体製造工業の
エツチング工程や、マイクロ波によるプラズマ
CVD装置などにおいては、その製品の品質管理
基準および生産コスト低減の要求を満足する新し
い自動負荷整合技術が求められている。
エツチング工程や、マイクロ波によるプラズマ
CVD装置などにおいては、その製品の品質管理
基準および生産コスト低減の要求を満足する新し
い自動負荷整合技術が求められている。
ロ 発明の構成
〔問題点を解決するための手段〕
従来のスタブ整合方式では、インピーダンスの
全域整合として、３個以上のスタブを必要とし、
そのため例えこれらの調整を自動化しても繁雑で
あり、時間も掛ることになつて不可能に近い。本
発明は差動的に挿入長が連続変化する複合スタブ
を２組使用することにより、２個の電動機駆動に
よつて簡単且つ迅速に自動負荷整合を完了させ
る。
全域整合として、３個以上のスタブを必要とし、
そのため例えこれらの調整を自動化しても繁雑で
あり、時間も掛ることになつて不可能に近い。本
発明は差動的に挿入長が連続変化する複合スタブ
を２組使用することにより、２個の電動機駆動に
よつて簡単且つ迅速に自動負荷整合を完了させ
る。
方形導波管の広辺の中央に１個の金属製等のス
タブを立て、その挿入長を変化した状態を図２に
示している。同図はWRI26形方形導波管の中央
に、丸棒金属スタブを挿入したとき呈する基準化
サセプタンスを示しており、挿入比0.9以上の、
ほぼ1/4波長の挿入長では直列共振を起し、それ
以上では極性が反転して、誘導性になつてしま
う。従つて、整合器として使用する場合には、最
大挿入長が使用最低周波数でも直列共振を生じな
い所までに止める。
タブを立て、その挿入長を変化した状態を図２に
示している。同図はWRI26形方形導波管の中央
に、丸棒金属スタブを挿入したとき呈する基準化
サセプタンスを示しており、挿入比0.9以上の、
ほぼ1/4波長の挿入長では直列共振を起し、それ
以上では極性が反転して、誘導性になつてしま
う。従つて、整合器として使用する場合には、最
大挿入長が使用最低周波数でも直列共振を生じな
い所までに止める。
図３は、このようなスタブ１1および１2を２
個、導波管２の広辺中央に置き使用周波数帯のほ
ぼ中心で、管内波長の（1/4）となる距離Ｄを隔
てて配置し、一方のスタブの挿入長が最大のとき
に、他方の挿入長はゼロとなり、その中間では、
一方の増加が他方の減少となるように、差動的に
連続して変化させる本発明の複合スタブ整合器の
一組を示している。
個、導波管２の広辺中央に置き使用周波数帯のほ
ぼ中心で、管内波長の（1/4）となる距離Ｄを隔
てて配置し、一方のスタブの挿入長が最大のとき
に、他方の挿入長はゼロとなり、その中間では、
一方の増加が他方の減少となるように、差動的に
連続して変化させる本発明の複合スタブ整合器の
一組を示している。
このような変化は、例えば図１中に示すように
連結子３の傾きで連動させればよい。また図４の
如く、対向する広辺から、同スタブ１1，１2を挿
入し、連結子３によつて、同方向に移動して、差
動的に連動させてもよい。
連結子３の傾きで連動させればよい。また図４の
如く、対向する広辺から、同スタブ１1，１2を挿
入し、連結子３によつて、同方向に移動して、差
動的に連動させてもよい。
今負荷側のスタブから負荷を見た規準化コンダ
クタンスをGlとし、負荷の規準化サセプタンス
はゼロとしたとき、２個のスタブの差動連動によ
る入力アドミツタンスのスミス線図上の変化を図
５に示している。図中１，２，３，…７の実線は
それぞれGl＝５、２、1.25、１、0.8、0.5、0.2の
時の値を示しており、図４中のl1が最大（即ちl2
がゼロ）から、l1が短くなるにつれて、特性は図
中左から右へ移動し、l1がゼロ、l2が最大となる
と、右端のサセプタンス１０の円弧上に集つてい
る。これはl2の示す最大サセプタンスを１０とし
ているからである。
クタンスをGlとし、負荷の規準化サセプタンス
はゼロとしたとき、２個のスタブの差動連動によ
る入力アドミツタンスのスミス線図上の変化を図
５に示している。図中１，２，３，…７の実線は
それぞれGl＝５、２、1.25、１、0.8、0.5、0.2の
時の値を示しており、図４中のl1が最大（即ちl2
がゼロ）から、l1が短くなるにつれて、特性は図
中左から右へ移動し、l1がゼロ、l2が最大となる
と、右端のサセプタンス１０の円弧上に集つてい
る。これはl2の示す最大サセプタンスを１０とし
ているからである。
本発明においては、このような複合スタブ整合
器を２組、平均管内波長の（1/8）隔てて（即ち
Ｄ／２）配置している。この第２の複合スタブ整
合器は、第１のものと直列に置いてもよいが、図
１の如く交互に配置すると小形にできる。
器を２組、平均管内波長の（1/8）隔てて（即ち
Ｄ／２）配置している。この第２の複合スタブ整
合器は、第１のものと直列に置いてもよいが、図
１の如く交互に配置すると小形にできる。
この第２の複合スタブ整合器の作用をスミス線
図上に示すと図５の如く、実線群を90度時計方向
（即ち負荷方向）に回転させた点線群となる。図
中１′，２′，…７′はそれぞれ実線群の１，２，
…７に相当し、各部分において、実線と点線の曲
線群は直交している。
図上に示すと図５の如く、実線群を90度時計方向
（即ち負荷方向）に回転させた点線群となる。図
中１′，２′，…７′はそれぞれ実線群の１，２，
…７に相当し、各部分において、実線と点線の曲
線群は直交している。
図５は負荷の基準化サセプタンスをゼロにした
が、複素数アドミツタンスとなつても、同様に特
性群が描け、結局負荷アドミツタンス全域が２組
の複合スタブ整合器で整合される。即ち各複合ス
タブ整合器を駆動する電動機２個に制御電力を供
給すれば、整合がとれる。
が、複素数アドミツタンスとなつても、同様に特
性群が描け、結局負荷アドミツタンス全域が２組
の複合スタブ整合器で整合される。即ち各複合ス
タブ整合器を駆動する電動機２個に制御電力を供
給すれば、整合がとれる。
負荷の非整合の程度を検出するには、負荷から
の反射波電力と、負荷への進行波電力を検出する
種々の方法が採用できる。即ち多探針法や方向性
結合器法である。多探針法は、インピーダンス直
視装置として採用されているので、例えば小口文
一・大田正光著“マイクロ波、ミリ波測定”（コ
ロナ社版）84〜86頁に詳述されており、五探針法
が周波数特性が広く良好だから、これに基く回路
を図６に示す。検波器付探針６1，６2，６3，６
４，６5はそれぞれ導波管広辺の中央に、平均管内
波長の（1/8）の距離に配置されている。このと
き導波管入力電力に相当する探針検出電圧振幅を
Viとし、中央の探針６3から負荷を見た反射係数
をΓとする。今周波数変化による誤差を無視し、
かつ、各検波器は２乗特性とすると、各探針の出
力電圧は次式のようになる。
の反射波電力と、負荷への進行波電力を検出する
種々の方法が採用できる。即ち多探針法や方向性
結合器法である。多探針法は、インピーダンス直
視装置として採用されているので、例えば小口文
一・大田正光著“マイクロ波、ミリ波測定”（コ
ロナ社版）84〜86頁に詳述されており、五探針法
が周波数特性が広く良好だから、これに基く回路
を図６に示す。検波器付探針６1，６2，６3，６
４，６5はそれぞれ導波管広辺の中央に、平均管内
波長の（1/8）の距離に配置されている。このと
き導波管入力電力に相当する探針検出電圧振幅を
Viとし、中央の探針６3から負荷を見た反射係数
をΓとする。今周波数変化による誤差を無視し、
かつ、各検波器は２乗特性とすると、各探針の出
力電圧は次式のようになる。
V1＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ−π）〕 V2＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ−π／２）〕 V3＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cosθ〕 V4＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ＋π／２）〕 V5＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ＋π）〕 今、差動増幅器７2の入力端に探針６4と６2の
出力を加えて、その差電圧出力をとると、 VA＝V4−V2＝4k｜Vt｜2｜Γ｜sinθ となり、また探針６1と６5の出力電圧の和の（1/
２）と、探針６3の出力電圧の差を、差動増幅器７
１で求めると、 VB＝１／２（V1＋V5）−V3 ＝4k｜Vt｜2｜Γ｜cosθ となる。このVAとVBとは直交しているので、こ
れらの電圧を電力増幅器８1および８2に加え、そ
れらの出力で、整合器駆動用電動機を回転させ、
それぞれの複合スタブ整合器５1，５2を調整させ
ると、それらの整合特性が直交していることか
ら、容易に整合がとれ、VAおよびVBが共にゼロ
になつた所で、負荷は自動的に整合されることに
なる。
｜Γ｜cos（θ−π）〕 V2＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ−π／２）〕 V3＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cosθ〕 V4＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ＋π／２）〕 V5＝ｋ｜Vt｜2〔１＋｜Γ｜2−２
｜Γ｜cos（θ＋π）〕 今、差動増幅器７2の入力端に探針６4と６2の
出力を加えて、その差電圧出力をとると、 VA＝V4−V2＝4k｜Vt｜2｜Γ｜sinθ となり、また探針６1と６5の出力電圧の和の（1/
２）と、探針６3の出力電圧の差を、差動増幅器７
１で求めると、 VB＝１／２（V1＋V5）−V3 ＝4k｜Vt｜2｜Γ｜cosθ となる。このVAとVBとは直交しているので、こ
れらの電圧を電力増幅器８1および８2に加え、そ
れらの出力で、整合器駆動用電動機を回転させ、
それぞれの複合スタブ整合器５1，５2を調整させ
ると、それらの整合特性が直交していることか
ら、容易に整合がとれ、VAおよびVBが共にゼロ
になつた所で、負荷は自動的に整合されることに
なる。
また、方向性結合器２個を使用し、反射波電力
および進行波電力に相当する電圧を得て、自動整
合を行う方法は、VHF以下の周波数帯で適用で
きるものとして、本出願人の先の提案（実開昭52
−50032号（実公昭61−30332号公報）に係る自動
負荷整合装置があり、実用化している。この検出
回路に本発明の複合スタブ整合回路を加えマイク
ロ波帯で使用することは容易である。
および進行波電力に相当する電圧を得て、自動整
合を行う方法は、VHF以下の周波数帯で適用で
きるものとして、本出願人の先の提案（実開昭52
−50032号（実公昭61−30332号公報）に係る自動
負荷整合装置があり、実用化している。この検出
回路に本発明の複合スタブ整合回路を加えマイク
ロ波帯で使用することは容易である。
この検出回路は図７のように構成されている。
即ち、端子９を経て入射された進行波電力成分
は、方向性結合器１１で抽出され、この出力は信
号分割回路１３で二分され、それぞれ合成検波器
１５1と１５2に印加される。
即ち、端子９を経て入射された進行波電力成分
は、方向性結合器１１で抽出され、この出力は信
号分割回路１３で二分され、それぞれ合成検波器
１５1と１５2に印加される。
一方負荷から反射されて来た反射波成分は、方
向性結合器１２で抽出され、この出力は90度成分
発生器１４によつて、同相と90度位相差を有する
二信号に分割され、合成検波器１５1と１５2の他
の入力端子に加えられている。この合成検波器は
両端子入力の和と差の電圧を二乗検波して合成す
るもので、一方の合成検波器の出力電圧は V1＝4k｜ａ｜2｜Γ｜cosθ また他方の合成検波器の出力電圧は、入力信号
の一方が90度の位相差を持つために V2＝4k｜ａ｜2｜Γ｜sinθ となり、多探針法と同じ特性を示すので、同様に
自動整合回路の検出回路として使用できる。
向性結合器１２で抽出され、この出力は90度成分
発生器１４によつて、同相と90度位相差を有する
二信号に分割され、合成検波器１５1と１５2の他
の入力端子に加えられている。この合成検波器は
両端子入力の和と差の電圧を二乗検波して合成す
るもので、一方の合成検波器の出力電圧は V1＝4k｜ａ｜2｜Γ｜cosθ また他方の合成検波器の出力電圧は、入力信号
の一方が90度の位相差を持つために V2＝4k｜ａ｜2｜Γ｜sinθ となり、多探針法と同じ特性を示すので、同様に
自動整合回路の検出回路として使用できる。
実施例においては検出回路として五探針法を採
用し、２組の複合スタブ整合器と組み合わせて図
６の如くマイクロ波自動負荷整合回路を構成し、
周波数2450MHz、進行波電力50kW（整合時）に
おいて動作させた結果、電圧定在波比10（即ち反
射電力1.65kW）の負荷を自動的に３秒以内で反
射電力50W以下に整合できた。この整合状態は、
反射係数で0.1、電圧定在波比では1.22以下であ
り、非常に良好である。
用し、２組の複合スタブ整合器と組み合わせて図
６の如くマイクロ波自動負荷整合回路を構成し、
周波数2450MHz、進行波電力50kW（整合時）に
おいて動作させた結果、電圧定在波比10（即ち反
射電力1.65kW）の負荷を自動的に３秒以内で反
射電力50W以下に整合できた。この整合状態は、
反射係数で0.1、電圧定在波比では1.22以下であ
り、非常に良好である。
この複合スタブ整合器を使用すると、調整個所
が２個所となり、その特性がほぼ全域に亘つて直
交するので、容易に迅速に自動整合ができること
が、特徴である。
が２個所となり、その特性がほぼ全域に亘つて直
交するので、容易に迅速に自動整合ができること
が、特徴である。
ハ 発明の効果
従来手動で行われていたマイクロ波帯の負荷の
整合が自動的に、しかも数秒以内の短時間で良好
な整合状態に達し得ることは、画期的な発明であ
る。
整合が自動的に、しかも数秒以内の短時間で良好
な整合状態に達し得ることは、画期的な発明であ
る。
従つて、この発明は、多くのマイクロ波電力応
用分野において広範囲の利用が期待される。
用分野において広範囲の利用が期待される。
図１は本発明に使用する複合整合器回路、図２
は１個の金属スタブの挿入長による基準化サセプ
タンス特性、図３および図４は１組の複合スタブ
整合器、図５は複合スタブ整合器の特性を示すス
ミス線図、図６は五探針検出回路を使用した本発
明のマイクロ波自動負荷整合回路、図７は方向性
結合器を利用した本発明の検出回路を示す。 １1，１2，１3，１4は金属製等のスタブ、２は
導波管、３は連結子、４1，４2は駆動用電動機、
５1，５2な複合スタブ整合器、６1，６2，６3，６
４，６5は検波器付探針、７1，７2は差動増幅器、
８1，８2は電動機駆動用電力増幅器、９は入力端
子、１０は負荷端子、１１は進行波成分用方向性
結合器、１２は反射波成分用方向性結合器、１３
は信号分割回路、１４は90度成分発生器、１５1，
１５2は合成検波器。
は１個の金属スタブの挿入長による基準化サセプ
タンス特性、図３および図４は１組の複合スタブ
整合器、図５は複合スタブ整合器の特性を示すス
ミス線図、図６は五探針検出回路を使用した本発
明のマイクロ波自動負荷整合回路、図７は方向性
結合器を利用した本発明の検出回路を示す。 １1，１2，１3，１4は金属製等のスタブ、２は
導波管、３は連結子、４1，４2は駆動用電動機、
５1，５2な複合スタブ整合器、６1，６2，６3，６
４，６5は検波器付探針、７1，７2は差動増幅器、
８1，８2は電動機駆動用電力増幅器、９は入力端
子、１０は負荷端子、１１は進行波成分用方向性
結合器、１２は反射波成分用方向性結合器、１３
は信号分割回路、１４は90度成分発生器、１５1，
１５2は合成検波器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波帯において、高周波電源と負荷回
路の間に検出回路並びに整合回路を置き、検出し
た進行波成分並びに反射成分の強度およびその位
相差に基き、負荷の反射係数｜Γ｜とその余弦
cosθ、正弦sinθの積に比例した検出回路出力を得
て、これにより整合回路を駆動して負荷の整合を
行う回路において、 導波管の電界に平行に、平均管内波長の約（1/
４）の距離に、２個のスタブを立て、一方と他方
とを差動的かつ連続的に連動させ、これを電動機
で駆動させる如くし、かつこの複合スタブ整合器
を２組平均管内波長の約（1/8）距てて配置し、
検出回路出力により電動機を駆動して負荷を整合
させる如くしたマイクロ波自動負荷整合回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16036286A JPS6315502A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | マイクロ波自動負荷整合回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16036286A JPS6315502A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | マイクロ波自動負荷整合回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315502A JPS6315502A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0375082B2 true JPH0375082B2 (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=15713331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16036286A Granted JPS6315502A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | マイクロ波自動負荷整合回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315502A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD509025S1 (en) | 2004-06-09 | 2005-08-30 | American Safety Razor Company | Razor |
| USD509322S1 (en) | 2004-06-09 | 2005-09-06 | American Safety Razor Company | Razor with protective cap |
| USD527491S1 (en) | 2004-06-09 | 2006-08-29 | American Safety Razor Company | Razor lube bar |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0775282B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1995-08-09 | 日本高周波株式会社 | マイクロ波自動負荷整合回路 |
| JP2644872B2 (ja) * | 1989-02-01 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波整合方法及び装置 |
| JPH0793525B2 (ja) * | 1989-03-22 | 1995-10-09 | 日本高周波株式会社 | 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路 |
| JP2667023B2 (ja) * | 1989-12-14 | 1997-10-22 | 株式会社東芝 | パルス電源装置 |
| JP2755340B2 (ja) * | 1991-10-24 | 1998-05-20 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 放射制御システム及び放射制御方法 |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP16036286A patent/JPS6315502A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USD509025S1 (en) | 2004-06-09 | 2005-08-30 | American Safety Razor Company | Razor |
| USD509322S1 (en) | 2004-06-09 | 2005-09-06 | American Safety Razor Company | Razor with protective cap |
| USD527491S1 (en) | 2004-06-09 | 2006-08-29 | American Safety Razor Company | Razor lube bar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6315502A (ja) | 1988-01-22 |
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