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射频电源知识

IMBstandardizationoffice【IMB5AB-IMBK08-IMB2C】

射频电源知识

什么是射频电源？

全固态射频电源的功放采用RFMOFET为元器件，主要由功放模块，功率检测模块，控制模块和AC/DC电源模块；

功放模块的功能是通过多级射频功率放大将晶振产生的特定频率的小信号放大到所需要的射频功率。

功率检测模块的功能是检测出功放的输出功率，性能的好坏直接影响到输出功率的精确度和稳定度。

控制模块的主要功能是控制射频电源的输出功率为设定值，处理工作中的异常比如VSWR保护，过温保护等等。

AC/DC模块将输入的220V交流电转换成功放，控制模块功率检测模块所需的直流电压。

一、主要技术

性能射频源：

1.板极电压：

200～1500V连续可调。

2.板极电流：

≦

3.板极直流消耗功率：

≦。

4.输出功率：

6～500W连续可调。

5.频率：

匹配箱：

1.阻抗匹配范围：

（～45）Ω～j（0～70）

Ω

2.具有手动调节网络参数达到匹配之功能。

3.网络参数由耦合和调谐旋钮刻度读出。

二、使用方法

1.逆时针调节“Ua调节”电位器到最低位置（因没开电源，没有指示，以调不动为止），功率计开关置于2kW档。

2.插上电源插头，打开电源开关预热5分钟左右，红色灯应该亮。

3.按下“Ua—ON”开关，绿指示灯应该亮，缓缓调节“Ua调节”到500V左右，Ia、功率计应有指示，然后反复调节耦合和调谐旋钮，直至反映室起辉。

起辉后自偏压应有指示。

4.反复调节耦合和调谐旋钮使反射功率减到最小。

Ia约为100mA（在Ua为500V时）。

切忌反射功率太大，否则易损坏机件。

5.调节Ua至所需功率，注意随时调节匹配网络使反射功率接近0。

6.自偏压的大小和反应室及工艺条件有关，仅供参考。

7.重复工作时，只要负载不变，每次只要关断和接通Ua即可。

8.工作完毕后，Ua调到最低，关断电源开关。

三、安装与调试

1.电子管的安装

打开机箱上盖，将电子管垂直向下插入管座，插到底，然后顺时针旋转大约60度（有限位），套上接线卡子，将螺钉旋紧一些，再盖上机箱的上盖,注意用手拿电子管时，不能碰陶瓷部位，以免手上汗迹沾在陶瓷部位降低管子的耐压。

2.接线

注意射频电缆接头要旋紧，电缆弯曲尽量自然一些。

3.电源的检查

在未正式与设备连调之前，或在工作过程中有异常，比如不起辉、不稳定、反向功率大等，可单独检查电源。

方法：

用假负载替代真实负载，接通电源→开启开关→当红色小灯亮后→“Ua调节”旋钮逆时针调到头→按下“Ua—ON”开关→顺时针调Ua到200伏（此时各表头均有指示）→调匹配器（反复调）使反射功率最小，如果这时Ua、Ia、功率都正常，则可认为电源工作正常。

Ua×Ia×80%≈入射功率。

4.起辉

在确认射频源正常后，即可接上真实负载进行调试。

第一次起辉时，可将Ua调到400~500V，如果未起辉，反射功率会很大，调节耦合和调谐旋钮使之起辉，暂且先不管反射功率有多大。

如果不起辉，可降低真空度。

磁控溅射真空度可降到数Pa。

真空度低些容易起辉。

如还不起辉，可采取短时间加大功率的方法。

比如Ua加到700V，

如果不起辉，马上把Ua降一点，再调一下匹配器电容，再略加高Ua，如此重复进行，直到起辉为止。

即如果再不起辉，应检查反应室及接线部分是否有问题。

起辉后，调匹配器之电容使反射功率减小直到接近零。

如果起辉时真空度较低，起辉后可逐渐提高真空度.

5.加功率

在起辉正常后，可提高功率，这里要注意的是，在初次起辉时，可能由于反应或工作气体不干净，设计上欠合理等因素而使反应室内打火，这种情况功率不能提高。

第二，在正常工作时，通常靶上所加功率为5~10W/cm2,极限功率约为20?

W/cm2，所加功率不要超过极限值，否则会烧毁靶。

6.几个参考数据

射频功率源驻波比≤磁控溅射功率密度5～10W/cm2磁控溅射压强～数Pa?

自偏压:

100V～500V（自偏压与真空度、功率密度、磁控强度、靶材等有关）

7.几种故障的判断

在正常工作时，如果发生跳闸现象，则直流供电部分出现故障。

Ua突然变大时，电子管损坏的可能性大。

有Ua无Ia时，驱动板有故障或高频插头接触不良。

四、故障现象及维修

1.故障现象：

有Ua无Ia

原因及解决办法：

Ua接线断、表头上虽有Ua而电子管上没有；

2.故障现象：

有Ua，Ia小，无Pf和Pr。

原因及解决办法：

一般是连接射频源和匹配器或功率计的电缆插头与插座接触不良或根本没有接触上，用钳子或镊子将插座芯往里挟一下，用洒精棉球把插头擦干净再插上即可解决。

3.故障现象：

有Ua，Ia较小，有Pf和Pr，但较大，调不下来，不起辉。

原因及解决办法：

1）匹配器输出电缆插头座之间接触不上，解决办法同“2）”；

2）输出电缆与电极接触不良；

3）电极与外壳短路；

4.故障现象：

有Ua，Ia很大。

原因及解决办法：

Ug1无激励。

五、射频功率源及其它仪表的安装

射频功率源通常用于和等离子设备配套，该设备除主机及射频源以外，还有其它真空仪表，如质量流量计、真空计、分子泵、温控仪表、微机等，如果安装不合理，射频源会干扰这些真空仪表。

1）射频源的安装：

要将匹配器的机箱与真空室尽可能靠近，匹配器安装在机柜内的，要将机柜与真空室尽可能靠近，能直接与真空室或工作台接触最好，如无法接触，要用纺织线以最短的距离将它们连接起来（功率较大的射频源已与真空室接触好）。

2）其它仪表的安装：

a.测量线、控制线要用屏蔽线；

b.电源输入要加电源滤波器；

c.质量流量计的控制盒与真空室的连接，如可能的话，用绝缘管道。

3）从真空室里引到真空室外的导线，如照明线、加热线、测量控制线及其它电极的引线，在真空室内耦合有很强的射频信号，在引出真空室后，要加电容滤波，去掉射频信号，滤波电容要用耐压高一些的云母电容或CBB电容有时要用高功率瓷介电容。

射频收发核心电路射频即RadioFrequency，通常缩写为RF。

表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～30GHz之间。

射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。

每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

有线电视系统就是采用射频传输方式。

在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。

在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100khz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频，射频技术在无线通信领域中被广泛使用。

各种射频常用计算单位，是深入地理解射频概念的必备基础知识之一。

绝对功率

绝对功率的dB表示射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，它与mW、W的换算关系如下：

例如信号功率为x?

W，利用dBm表示时其大小为：

射频常用计算单位简介例如：

1W等于30dBm，等于0dBW。

相对功率

相对功率的dB表示射频信号的相对功率常用dB和dBc两种形式表示，其区别在于：

dB是任意两个功率的比值的对数表示形式，而dBc是某一频点输出功率和载频输出功率的比值的对数表示形式。

天线和天线增益

天线增益一般由dBi或dBd表示。

dBi是指天线相对于无方向天线的功率能量密度之比，dBd是指相对于半波振子Dipole?

的功率能量密度之比，半波振子的增益为，因此0dBd=。

其他常用计算单位

射频原理

电阻：

阻挡电流通过的物体或物质，从而把电能转化为热能或其它形式的能量，单位：

欧姆，Ω?

电压：

电位或电位差，单位：

伏特，V?

电流：

单位时间内通过电路上某一确定点的

电荷数，单位：

安培，A?

电感：

线圈环绕着的东西，通常是导线，由于电磁感应的原因，线圈可产生电动势能，单位：

亨利，H?

电容：

一个充电的绝缘导电物体潜在具有的最大电荷率，单位：

法拉，

射频技术的分类

自动识别技术

自动设备识别技术是目前国际上发展很快的一项新技术，英文名称为AutomaticEquipmentIdentification，简称AEI。

该项技术的基本思想是通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。

目前应用最广泛的自动识别技术大致可以分为两个方面：

光学技术和无线电技术两个方面。

其中光学技术中普遍应用的产品有：

条形码和摄像两大类。

这两类产品目前已广泛应用于人们的日常生活中，并已为人们所熟知。

比如：

条形码用于商品管理，摄像用于抓拍违章车辆等。

射频识别技术

射频识别技术依其采用的频率不同可分为低频系统和高频系统两大类；根据电子标签内是否装有电池为其供电，又可将其分为有源系统和无源系统两大类；从电子标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。

1.低频系统一般指其工作频率小于30MHz，典型的工作频率有：

125KHz、225KHz、等,这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。

其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短（无源情况，典型阅读距离为10cm）电子标签外形多样（卡状、环状、钮扣状、笔状）、阅读天线方向性不强等。

2.高频系统一般指其工作频率大于400MHz，典型的工作频段有：

915MHz、2450MHz、5800MHz等。

高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。

高频系统的基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远（可达几米至十几米），适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

3.有源电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池的寿命有限（3~10年）；无源电子标签内无电池，它接收到阅读器（读出装置）发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。

相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。