JPH0793525B2 - 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路 - Google Patents

多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路

Info

Publication number
JPH0793525B2
JPH0793525B2 JP1070232A JP7023289A JPH0793525B2 JP H0793525 B2 JPH0793525 B2 JP H0793525B2 JP 1070232 A JP1070232 A JP 1070232A JP 7023289 A JP7023289 A JP 7023289A JP H0793525 B2 JPH0793525 B2 JP H0793525B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
matching
circuit
load
product
matching device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1070232A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02249301A (ja
Inventor
己拔 篠原
博 蓮沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Koshuha Co Ltd
Original Assignee
Nihon Koshuha Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Koshuha Co Ltd filed Critical Nihon Koshuha Co Ltd
Priority to JP1070232A priority Critical patent/JPH0793525B2/ja
Priority to US07/497,001 priority patent/US5041803A/en
Publication of JPH02249301A publication Critical patent/JPH02249301A/ja
Publication of JPH0793525B2 publication Critical patent/JPH0793525B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38Impedance-matching networks
    • H03H7/40Automatic matching of load impedance to source impedance

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば導波管や同軸管等の伝送線路におけるマ
イクロ波自動負荷整合回路、特に多素子整合器を使用す
るマイクロ波自動負荷整合回路に関する。
〔従来の技術〕
各種産業のエネルギ源は、品質管理上特に安定であるこ
とを必要とする。マイクロ波電力を各種産業のエネルギ
源として採用することは、他の場合に比し、特殊な効果
を発揮することが多く、有効な利用が期待されている
が、負荷の変化範囲が広く、然も急激に変動することが
多いため、運転中マイクロ波電力を常に安定に供給する
ことが、品質管理上特に希望されており、そのためにい
わゆる負荷整合が行われている。
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電力を監視しながら、3個
以上のスタブ整合器やE/H整合器等を手動で操作し、反
射電力最小で進行波電力最大の点に調整していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記のような手動による負荷整合操作では、
絶えず負荷の変動を監視し、対応動作を速やかに実施し
なければならず、急激な変動に対して正しく迅速に対応
することは非常に困難である。そのために負荷状態の急
変に際しての適切な応答が遅れ、品質管理上問題があっ
た。
そこで本出願人は先に特開昭63−15502号において上記
のような負荷整合を自動的に行うマイクロ波自動負荷整
合回路を提案し、一応の目的は達成したが、なお整合不
可能区域が存在するなど、不満足な点が残った。またそ
の後、特開昭63−264892号および特開昭63−264893号に
おいて、E/H整合器を使用するものを提案したが、共に
制御回路がやや複雑になった。
本発明は上記の問題点を解決すると共に、負荷の急変に
際しても自動的に負荷整合を実施し、常に安定な電力供
給を行い、有効な品質管理を実現することのできる負荷
整合回路を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明は以下の構成とした
ものである。即ち、本発明は伝送線路系において、信号
源と負荷回路の間に検出回路と整合器を置き、整合器を
含む負荷回路への進行波成分並びに、反射波成分を検出
し、それらの強度並びに位相差に基づき、負荷回路の反
射係数|Γ|とその偏角θの余弦積|Γ|cosθ並びに正
弦積|Γ|sinθに相当する検出回路出力を得、この2信
号によって整合器を駆動して自動負荷整合を行わせるも
ので、その整合器として以下に述べる2種類の整合器の
いずれかを使用する。
第1の整合器としては、線路上ほぼ線路内波長の1/8の
奇数倍の間隔に、並列または直列分岐の3個の整合素子
を備え、このうち両端の2個は、それらの入力等価リア
クタンスまたは等価サセプタンスが共にゼロとなる点付
近から正逆相反する方向に連動せしめ、これを一方の検
出電圧で駆動し、中央の整合素子を他方の検出変圧で駆
動することによって自動整合を行わせる。
第2の整合器においては、伝送線路上、線路内波長の約
1/4の奇数倍の距離にある並列分岐または直列分岐の2
個の整合素子を上記第1の整合器の場合と同様に短絡器
移動距離を反対方向に連動させ、一方の検出電圧でこれ
を駆動し、これらよりも線路内波長の約1/8の奇数倍だ
け負荷側に寄った距離にある1個の整合素子を他方の検
出電圧で駆動することによって、自動的に整合を行わせ
る。なお、このとき前者の連動整合素子のうち1個の移
動量は他方よりも一定比率少なくすると効果的である。
〔作 用〕
負荷の反射係数ベクトルΓとその偏角θとから余弦積|
Γ|cosθと正弦積|Γ|sinθを検出回路で作り、この両
者を駆動電圧として上記各整合器における整合素子のモ
ータ等を駆動することによって自動整合を行わせること
が可能となる。
〔実施例〕
負荷の反射係数を抽出するには、多探針法や方向性結合
器回路を使用するもの等種々あるが、ここではその一例
として四探針法を説明する。これはインピーダンス直視
装置用として使用されたもので、例えば、小口文一・太
田正光共著“マイクロ波・ミリ波測定”(コロナ社版)
84〜86頁に記載されており、このうち本発明の実施例に
おいては第1図に例示する四探針法を利用した。
なお以後の実施例では伝送線路として方形導波管を例に
して説明するが、同軸管線路などにおいても効果は同様
である。
第1図において、1は方形導波管で、その電界に沿って
1/8管内波長間隔に探針21・22・23・24が並んでいる。
この各探針出力には検波器31・32・33・34が接続されて
いる。各検波特性が二乗特性だとすると、各出力電圧は
検波感度をK、入射波振幅をVi、探針21から見た整合器
5を含む負荷の反射係数を|Γ|exp(jθ)として、次
式で示される。
V1=K|Vi|2(1+|Γ|2+2|Γ|cosθ) V2=K|Vi|2(1+|Γ|2−2|Γ|sinθ) V3=K|Vi|2(1+|Γ|2−2|Γ|cosθ) V4=K|Vi|2(1+|Γ|2+2|Γ|sinθ) 差動増幅器41の入力にV1とV3、同42の入力にV2とV4を印
加すると、差動増幅器41と42の出力は、 Vc=V1−V3=4K|Vi|2|Γ|cosθ Vs=V4−V2=4K|Vi|2|Γ|sinθ となり、余弦積Vcと正弦積Vsに比例するものとなる。こ
れらを駆動電圧として整合器5内の2組の整合素子にそ
れぞれ印加して、自動整合を行わせる。
整合素子は、例えば方形導波管の広面に設けた直列分岐
や狭面に設けた並列分岐導波管6中に可動短絡片(短絡
器)7を入れ、外部の電動機8によって短絡片を移動さ
せる。
今、並列分岐導波管内で短絡位置を移動させたときの入
力サセプタンスの変化、b=−jY0cot(2πl/λ)を第
2図に示している。即ち、短絡長lが管内波長λの1/4
のとき、入力サセプタンスはゼロとなり、それよりも長
くなると、容量性サセプアンスとなり、短くなると誘導
性サセプタンスとなって、負荷アドミッタンスに付加さ
れることになる。
また、直列分岐導波管内の短絡片の移動特性は第3図の
如く、挿入長ゼロから1/4管内波長までは誘導性リアク
タンスを呈するが、それを越すと容量性リアクタンスと
なり、1/2管内波長の点で等価リアクタンスはゼロとな
り、これ以上挿入されると再び誘導性リアクタンスを呈
する。この場合には、負荷インピーダンスに等価リアク
タンスが付加されることになる。
前記第1の整合器は、例えば第4図の如く方形導波管1
上にほぼ1/8管内波長の奇数倍の間隔で、共に直列また
は並列分岐導波管6を取り付け、その内部に短絡片7を
設けて3個の整合素子として使用する。このうち両端の
2個は短絡片が反対方向に移動する如くする。即ち、並
列分岐導波管整合素子の場合には、短絡片位相が共にほ
ぼ1/4管内波長にある所から、一方は正方向、他方は逆
方向に移動する如く、電動機の接続方向を変更するなど
しておき、余弦積出力電圧または正弦積出力で駆動し、
中央の整合素子の電動機は他方の出力電圧で駆動する。
第4図はこの状態の概略図で、整合素子は信号源側から
S1・S2・S3とし、それぞれ電動機M1・M2・M3で駆動さ
れ、例えばM1とM3は正弦積出力電圧Vsで、またM2は余弦
積電圧Vcで駆動されるものとし、このうちM1による短絡
片の移動は、S3の逆方向としている。この3個の整合素
子は空間的に1/8管内波長ずれているから、第5図のス
ミス線図で見ると、S1が中心から∞までの線上を中心と
して移動するのに対して、S2はこれより信号源方向へ図
上で90度回転した所の軌跡上を移動し、S3は更に90度反
時計方向に回転する。
今、第4図の各分岐は並列分岐とし、正弦積電圧Vsの増
加で、整合素子S1の短絡片距離lS1は減少し、整合素子S
3の短絡片距離lS3は増大するとし、中央の整合素子S2
矩形片距離lS2は余弦積電圧Vcの増加で増大するように
設定したとする。このときVcとVsの増加による各整合素
子のサセプタンス変化は、第2図を参照して下表のよう
になる。
従って、いま第1図の如き検出回路で、整合器を含む負
荷回路の反射係数Γが第6図の第I象限内にあって、
その規準化アドミッタンスが(1.2+j0.8)だったとす
る。この第I象限内では|Γ1|cosθと|Γ1|sinθは共
に正値だから、整合素子S1はlS1が減少し、サセプタン
スを減少させるので、第6図上g=1.2の円上をサセプ
タンスが0.8よりも減少の方向へ移動し、整合素子S2はl
S2が増加し、サセプタンスが増加するが、第6図上でΓ
の点はS2の地点では、負のサセプタンス領域なので時
計廻りとなり、整合に近付ける方向となり、その上S2
の回転によって、コンダクタンス分もg=1.2から1.1の
方向へ減少する。
また、整合素子S3の方もVsの正値によってlS3が増加
し、サセプタンスが増加するが、ΓはS3にとって負サ
セプタンス領域だから、整合に近付けることになり、3
個の整数素子が共同して|Γ1|を0即ち(1+j0)点の
整合に導くように動作する。
また負荷の反射係数Γが、第II象限内にあって(y=
0.5+j0.4)だったとする。このとき余弦積|Γ|cosθ
<0で、正弦積|Γ|sinθ>0だから、S1のlS1は減少
しサセプタンスは減少するので、g=0.5の円上をサセ
プタンスが減少する方向即ち下方へ動き、素子S2では正
サセプタンス領域だから、Vcの減少でlS2が減少しサセ
プタンスが減少する。また素子S3ではVsの増加で負サセ
プタンス領域からサセプタンスが増加し整合に近付く。
このとき素子S2とS3の動きによって、図から判るように
gも1に近付いて行き、|Γ|=0即ちy=1+j0の整
合点に到達する。
第III象限や第IV象限の負荷に対しても同様に、2種の
余弦積電圧Vcと正弦積電圧Vsによって3個の整合素子が
同時に短絡点移動を開始して速やかに整合に到るのであ
る。
前記第2の整合器は第7図の如く上記と同様ほぼ管内波
長の1/4の奇数倍の距離にある並列または直列分岐導波
管6内に短絡片7を入れ、両者が共にサセプタンスゼロ
またはリアクタンスゼロ付近を中心として相反する方向
に短絡片を移動させるが、その一方には反転減衰回路9
を使用するか或いは、機械的にその短絡片移動距離をK
倍(K<1)として、相反する方向に移動させる。この
とき、信号源側の整合素子S1の地点で負荷側を見たイミ
ッタンスIMは実数部を1、虚数部をbとして、 となり、K=0.15、0.2および0.3としたときの特性変化
は第8図のように(1+j0)点を通りほぼ直角に並ぶ。
従って、これらよりも管内波長で1/8の奇数倍の所に他
の1個の整合素子を置く第7図の回路では、第8図中点
線で示す小円でさえもK=0.15〜0.3の特性曲線と交わ
るので、その一方を余弦積出力、他方を正弦積出力電圧
で電動機により短絡点を移動させれば、ほぼ全域の自動
整合が行われる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、全域の自動負荷整
合回路が可能となった。整合器を含む負荷回路の反射波
を検出し、その余弦積電圧|Γ|cosθと正弦積電圧|Γ
|sinθを求めることにより、例えば2組の多素子整合器
を駆動し、全自動に負荷整合が行えることになった。応
答速度も通常の使用に当たり、急速な負荷変動に対して
も満足する結果を示した。例えば、周波数2.45GHzで、V
SWR10の負荷を接続したところ、本発明の前記第1〜第
2の整合器による整合回路は共に1秒以内にVSWR1.05以
内に整合できた。
尚、並列分岐整合器を有する同軸管回路においても同様
の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は四探針法を採用した場合の制御電圧検出回路の
一例を示す説明図、第2図は並列形整合器の短絡長変化
に基づくサセプタンス変化特性を示すグラフ、第3図は
直列形整合器の同リアクタンス変化特性を示すグラフ、
第4図は本発明に基づく第1の整合器の構成例を示す説
明図、第5図はその整合器の各短絡片移動によるスミス
線図上の変化特性を示す図、第6図はその整合器の動作
説明図、第7図は第2の整合器の構成例を示す説明図、
第8図はその整合器の動作説明図である。 1は方形導波管、21・22・23・24は検出用探針、31・32
・33・34は検波器、41・42は差動増幅器、5は整合器、
6は整合素子の分岐導波管、7は可変短絡片、8は駆動
用電動機、9は反転減衰回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷回路を接続した整合器の信号源側に信
    号検出回路を置き、整合器を含む負荷回路への進行波成
    分並びに反射波成分を検出し、それらの強度および位相
    差に基づき、反射係数の絶対値|Γ|とその偏角θの余
    弦積|Γ|cosθおよび正弦積|Γ|sinθに相当する検出
    回路出力を得、これらによって整合器を調整して負荷回
    路を自動的に整合せしめる回路において、 伝送線路上、ほぼ線路内波長の1/8の奇数倍の間隔で3
    個の整合素子を備え、両端の整合素子はその短絡長変化
    が互いに相反する如く連結して、余弦積出力か正弦積出
    力の内の何れか一方でこれを駆動し、他方の出力をもっ
    て中央の整合素子を駆動する如く構成したマイクロ波自
    動負荷整合回路。
  2. 【請求項2】負荷回路を接続した整合器の信号源側に信
    号検出回路を置き、整合器を含む負荷回路への進行波成
    分並びに反射波成分を検出し、それらの強度および位相
    差に基づき、反射係数の絶対値|Γ|とその偏角θの余
    弦積|Γ|cosθおよび正弦積|Γ|sinθに相当する検出
    回路出力を得、これらによって整合器を調整して負荷回
    路を自動的に整合せしめる回路において、 伝送線路上、ほぼ線路内波長の1/4の奇数倍の距離にあ
    る2個の整合素子の短絡長変化が一定比率をもって相反
    する如く連結し、これらよりも負荷側に線路内波長の1/
    8の奇数倍付近の距離に1個の整合素子を置き、一方を
    余弦積出力電圧、他方を正弦積出力電圧で駆動する如く
    構成したマイクロ波自動負荷整合回路。
JP1070232A 1989-03-22 1989-03-22 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路 Expired - Lifetime JPH0793525B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1070232A JPH0793525B2 (ja) 1989-03-22 1989-03-22 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路
US07/497,001 US5041803A (en) 1989-03-22 1990-03-21 Automatic load matching circuit for microwaves using multi-element matching device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1070232A JPH0793525B2 (ja) 1989-03-22 1989-03-22 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02249301A JPH02249301A (ja) 1990-10-05
JPH0793525B2 true JPH0793525B2 (ja) 1995-10-09

Family

ID=13425611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1070232A Expired - Lifetime JPH0793525B2 (ja) 1989-03-22 1989-03-22 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5041803A (ja)
JP (1) JPH0793525B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9001973B2 (en) 2003-04-25 2015-04-07 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US9208988B2 (en) 2005-10-25 2015-12-08 Rapiscan Systems, Inc. Graphite backscattered electron shield for use in an X-ray tube
US9263225B2 (en) 2008-07-15 2016-02-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube anode comprising a coolant tube
US9420677B2 (en) 2009-01-28 2016-08-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube electron sources

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5274333A (en) * 1992-03-17 1993-12-28 La Corporation De L'ecole Polytechnique Frequency balanced six-port reflectometer with a variable test port impedance
JP3920420B2 (ja) * 1996-10-08 2007-05-30 富士通株式会社 Eh整合器、マイクロ波自動整合方法、半導体製造装置
JP4837854B2 (ja) * 2001-09-28 2011-12-14 東京エレクトロン株式会社 整合器およびプラズマ処理装置
JP3751967B1 (ja) 2004-09-24 2006-03-08 日本高周波株式会社 マグネトロン発振装置
JP4111401B1 (ja) * 2007-11-19 2008-07-02 日本高周波株式会社 フェライト移相器及び自動整合装置
JP2016170940A (ja) 2015-03-12 2016-09-23 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波自動整合器及びプラズマ処理装置
JP6696860B2 (ja) * 2016-08-24 2020-05-20 古河電気工業株式会社 自動整合装置および自動整合方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2438912A (en) * 1942-06-29 1948-04-06 Sperry Corp Impedance transformer
FR980870A (fr) * 1948-12-23 1951-05-18 Csf Dispositif d'adaptation automatique de la charge aux lignes d'alimentation à hyperfréquences
US2941169A (en) * 1958-10-15 1960-06-14 Bruno O Weinschel Rapidly converging wide-range doublestub microwave impedance matching device
US4311972A (en) * 1980-01-21 1982-01-19 Rockwell International Corporation High speed antenna coupler
US4485360A (en) * 1982-07-16 1984-11-27 Cincinnati Electronics Corporation Apparatus for and method of impedance matching
JPS6315502A (ja) * 1986-07-08 1988-01-22 Nippon Koshuha Kk マイクロ波自動負荷整合回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9001973B2 (en) 2003-04-25 2015-04-07 Rapiscan Systems, Inc. X-ray sources
US9208988B2 (en) 2005-10-25 2015-12-08 Rapiscan Systems, Inc. Graphite backscattered electron shield for use in an X-ray tube
US9263225B2 (en) 2008-07-15 2016-02-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube anode comprising a coolant tube
US9420677B2 (en) 2009-01-28 2016-08-16 Rapiscan Systems, Inc. X-ray tube electron sources

Also Published As

Publication number Publication date
US5041803A (en) 1991-08-20
JPH02249301A (ja) 1990-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6075498A (en) Surface wave directional detection system and method
US2403289A (en) Standing wave detector for centimeter waves
US2404797A (en) Concentric line measuring device
US2679631A (en) Power divider
JPH0793525B2 (ja) 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路
US3323080A (en) Fine attenuator and phase shifter
CA2695462A1 (en) Loop-type directional coupler
US4434397A (en) Remote load current sensor
Cullen et al. Impedance measurement using a 6-port directional coupler
JPH0375082B2 (ja)
US4476447A (en) Adjustable directional coupler and power detector utilizing same
US2580679A (en) High-frequency directional coupler apparatus
US2944234A (en) Adjustable impedance for use in waveguides
US2817812A (en) Non-reciprocal hybrid structures
US3423675A (en) Measuring system for two and four terminal networks
Richmond Measurement of time-quadrature components of microwave signals
JP3375591B2 (ja) 自動整合装置
RU2018853C1 (ru) Способ измерения обратных потерь в ферритовых приборах свч и устройство для его осуществления
JPH02202202A (ja) マイクロ波自動負荷整合回路
US3025481A (en) Transmission line directional coupler impedance matching tuner
US2692971A (en) Standing wave ratio measuring device
Rutkowski et al. A planar microwave frequency discriminator
Mikhnev et al. Optimization of the dielectric waveguide sensor using analysis of confinement of the guided wave
US3264582A (en) Wide band slab line coaxial directional coupler
US2746014A (en) Transmission meter

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071009

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081009

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091009

Year of fee payment: 14