配網(wǎng)絡(luò)。此外，頻率可變RF功率源110可以將測量出的電特性傳輸至阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。因此，阻 抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以使測量驅(qū)動頻率的單獨步驟和測量電特性的單獨步驟被省略。
[0152] [頻率可變阻抗匹配]
[0153] 以下，現(xiàn)在將說明根據(jù)本發(fā)明實施例的頻率可變阻抗匹配方法。
[0154] 頻率可變RF功率源110可以測量輸出端子Nl和N2處的電特性以計算輸出阻抗Zt、 反射系數(shù)SI 1或反射波功率。頻率可變RF功率源110可以在最小頻率和最大頻率的范圍內(nèi)改 變驅(qū)動頻率。通常，可變范圍可以是參考頻率或平均頻率的5%。可以定期進行粗略的頻率 掃描以找出最小頻率和最大頻率的范圍內(nèi)的具有最小反射系數(shù)的驅(qū)動頻率。因此，可以找 出最小反射系數(shù)的區(qū)段?？梢栽谡页龅念l率區(qū)域內(nèi)進行精細的頻率掃描。因此，可以選出最 小反射系數(shù)的驅(qū)動頻率。
[0155] 圖6是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的頻率可變阻抗匹配的史密斯圓圖。
[0156] 參照圖5和圖6,如果在負載是固定的時候改變驅(qū)動頻率，那么反射系數(shù)可以遵循 史密斯圓圖上的恒定導(dǎo)納圓。因此，當反射系數(shù)的虛部為正值時，驅(qū)動頻率增大。當反射系 數(shù)的虛部為負值時，驅(qū)動頻率減小。因此，驅(qū)動頻率可以停止在反射系數(shù)最小的點或反射系 數(shù)為零的點。頻率可變RF功率源可以進行頻率可變阻抗匹配。
[0157] 頻率可變RF功率源可以通過測量可變RF功率源的輸出處的電特性并使用測量出 的電特性改變驅(qū)動頻率來進行阻抗匹配(S118)。頻率可變RF功率源可以測量輸出端子的電 特性(S112)。可以使用驅(qū)動頻率和測量出的電特性來計算反射系數(shù)Sll和阻抗ZT(SlH) t^i 用反射系數(shù)Sll或電壓駐波比（VSWR)來測試匹配狀態(tài)（SllSa)。當反射系數(shù)Sll等于或大于 容差時，可以改變驅(qū)動頻率以用于阻抗匹配(SllSc)。當驅(qū)動頻率達到最大值或最小值時， 可以將驅(qū)動頻率維持在最大值或最小值(S118b)。當改變驅(qū)動頻率時，可以改變在觀察負載 的方向上的阻抗Ζτ。
[0158] 以下，現(xiàn)在將說明根據(jù)本發(fā)明實施例的可變電抗阻抗匹配方法。
[0159] 根據(jù)本發(fā)明，可變電抗組件可以是用來提供可變電容的可變電容器和用來提供可 變電感的可變電感器中的一者。
[0160][各種類型的匹配系統(tǒng)]
[0161]根據(jù)可變電抗組件或無源元件對于傳輸線的方式，可以將阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)分成各種 類型的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。如果阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)均包括第一和第二電容器，那么根據(jù)第一和第二 電容器連接至傳輸線120的連接方式，可以將它們分成L型、倒L型、T型和π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。 [0162]阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配可以包括:提取特征矢量(S232a)，使用預(yù)定變換矩陣將 表示可變電抗組件的電抗的器件矢量變換成分析矢量并且使用分析矢量作為坐標軸將特 征矢量表達在分析坐標系上（S232b)，對分析坐標系上的特征矢量進行分析以提取用于阻 抗匹配的位移矢量（S232c)，使用變換矩陣將位移矢量變換成簡約器件矢量（S232d)，且使 用簡約器件矢量提取電容或電感的變化量(S232e)。
[0163][特征矢量的選擇]
[0164] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，特征矢量可以根據(jù)在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端子處或頻率可 變RF功率源的輸出端子處測量的電特性來定義，且可以是具有標準化大小的物理量。
[0165] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以由傳輸線的反射系數(shù)Sll來定義特征矢量。通過傳輸線 的特性阻抗Zo和觀察負載的方向上的阻抗Z來定義傳輸線的系數(shù)SlK= Γ )。
[0166] 方程式(7)
[0167]
[0168] 反射系數(shù)Sll的大?。?，S= I Slll)可以是0與1之間的任何值。傳輸線的阻抗Z表 示含有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和負載的系統(tǒng)的阻抗。反射系數(shù)Sll的相位根據(jù)傳輸線的位置而變化。 因此，反射系數(shù)Sll可以根據(jù)傳輸線的位置而相互轉(zhuǎn)換。
[0169] 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括至少兩個可變電抗組件。在這種情況下，特征矢量可以是 這樣的物理量:其含有用來明確確定各電抗組件的電抗的至少兩個分量。例如，可以將特征 矢量Q定義為二維矢量:其具有反射系數(shù)的實部Re {Sll}和虛部Im{ Sll}作為元素。
[0170] 方程式(8)
[0171]
[0172][分析坐標系的選擇]
[0173] 選擇分析坐標系來表達預(yù)定相位空間，該預(yù)定的相位空間使阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電特 性&和(：2與傳輸線的電特性Z或Sll定量地相關(guān)。為了實現(xiàn)它，從與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電特性相 關(guān)聯(lián)的物理量中選擇分析坐標系的坐標，且將傳輸線的電特性表達為選擇的分析坐標系上 的單點。
[0174] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以將分析坐標系的坐標（以下被稱為"分析坐標"）表達為 構(gòu)成阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的可變電抗組件的電特性(例如，電抗）的函數(shù)，且可以將對測量出的傳 輸線的電特性進行表達的特征矢量表達為分析坐標上的一個點。
[0175] 優(yōu)選地，分析坐標選擇匹配系統(tǒng)的電特性與傳輸線的電特性之間的被單射映射的 關(guān)系。術(shù)語"單射映射"是指這樣的關(guān)系:單個匹配點對應(yīng)于單個坐標。
[0176] 分析坐標G可以是通過使用預(yù)定變換矩陣T對阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的可測量電特性（例 如，電抗)進行變換而獲得的物理量。例如，如下所表達，可以通過預(yù)定變換矩陣T與預(yù)定器 件矢量X的內(nèi)積來獲得分析坐標G。
[0177] 方程式(9)
[0178] G = TX
[0179] 器件矢量X可以具有與構(gòu)成阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的各可變電抗組件的電特性相關(guān)聯(lián)的物 理量作為元素，且可以根據(jù)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的類型和器件矢量X的物理量而被選擇。因此，也 可以根據(jù)匹配系統(tǒng)的類型來選擇分析坐標G。
[0180] 更加具體地，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括兩個可變電抗組件。在這種情況下，可以通過 與各坐標電抗分量的電特性相關(guān)聯(lián)的物理量Xl和X2以及預(yù)定二次方陣的內(nèi)積來獲得分析 坐標Gl和G2。根據(jù)本發(fā)明，可以從在-1至1之間的值中選擇變換矩陣T的元素（即，all、al2、 a21和a22)。
[0181 ]可以通過各種方法來準備變換矩陣T。例如，可以通過借助理論方法的分析、計算 機模擬分析以及根據(jù)可變電抗組件值和關(guān)于匹配程序的經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的 阻抗測量值的分析中的至少一者來獲得變換矩陣T。這樣的分析使基于匹配系統(tǒng)的類型和 器件矢量X的物理量來完成的。此外，通過構(gòu)成匹配系統(tǒng)的可變電抗組件的數(shù)量來確定變換 矩陣T的形式和秩。即，如果匹配系統(tǒng)包括更多數(shù)量的可變電抗組件，那么變換矩陣T的形式 和秩可能增大。
[0182] 如上所述，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)可以包括兩個可變電容器。在這種情況下，可以將變換矩 陣T和器件矢量T表達為可變電容器的電容的函數(shù)。
[0183] 當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是L型或π型的時候，可以如下地給出器件矢量X。
[0184] 方程式（10)
[0185]
[0186] 在方程式(10)中，ω表示角頻率且Ci表示各可變電容器的電容。
[0187] 當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是倒L型或T型的時候，可以如下給出器件矢量X。
[0188] 方程式（11)
[0189] Xi=CoCi
[0190][位移矢量的確定]
[0191 ]位移矢量對分析坐標系上的與傳輸線的被測狀態(tài)相對應(yīng)的特征矢量（以下被稱為 "被測特征矢量"）的大小或位置進行分析以表達運動至阻抗匹配線所需的坐標運動的大 小。
[0192] 當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是L型或π型的時，可以如下地表達位移矢量dGdPdG2。
[0193] 方程式（12)
[0194]
[0195] 當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是倒L型或T型的時，可以如下地表達位移矢量dGdPdG2。
[0196] 方程式（13)
[0197]
[0198] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，位移矢量dG是通過變換反射系數(shù)或阻抗以對分析坐標系上 的阻抗匹配進行分析而獲得的物理量。因此，為了控制阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，需要這樣的步驟:將 位移矢量變換成構(gòu)成阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的分量的電特性的大小或與該大小相關(guān)聯(lián)的物理量。 [0199]為了實現(xiàn)它，需要這樣的步驟:將位移矢量dG逆變換成簡約器件矢量dX'，該矢量 dx'具有可變電抗組件的可變物理量的維度。此外，需要這樣的步驟:將簡約器件矢量dX'變 換成用于控制可變電抗組件的驅(qū)動矢量V。
[0200]考慮到通過變換矩陣T而獲得分析坐標系Gl和G2的事實，當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是L型或 π型（可變電容器)時，可以通過變換矩陣的逆矩陣Γ1以及位移矢量dG的內(nèi)積來獲得簡約器 件矢量dX'。
[0201] 方程式（14)
[0202]
[0203]當阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是倒L型或T型(可變電容器)時，可以通過變換矩陣的逆矩陣Γ1以 及位移矢量dG的內(nèi)積來獲得簡約器件矢量dX'。
[0204]方程式（15)
[0205]
[0206]
[0207] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以通過控制預(yù)定驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)，直線運動部件的直線 運動或者用于切換并聯(lián)連接的固定電容器的開關(guān)元件來改變可變電抗組件的電抗。
[0208] 例如，當可變電抗組件是可變電容器時，可以如下地表達L型或π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 的電容的變化量dCjPdC 2。
[0209] 方程式（16)
[0210]
[0211 ] 例如，當可變電抗組件是可變電容器時，可以如下地表達L型或π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 的電容的變化量dCjPdC2。
[0212] 方程式（17)
[0213]
[0214][頻率恢復(fù)算法與可變電抗阻抗匹配算法的組合]
[0215] 考慮到頻率恢復(fù)阻抗匹配，當可變電抗組件是可變電容器時，可以如下地表達L型 或π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電容的變化量dCjPdC2。
[0216]方程式（is)
[0217]
[0218] 在方程式（18)中，右手邊的第一項是用于電抗阻抗匹配的電容變化量，且右手邊 的第二項是用于將驅(qū)動頻率誘導(dǎo)至目標驅(qū)動頻率的電容變化量。在方程式（18)中， gl表示 第一權(quán)重函數(shù)且&表示第二權(quán)重函數(shù)。當反射系數(shù)大時，第一權(quán)重函數(shù)81具有大的值;且當 反射系數(shù)小時，第一權(quán)重函數(shù) 81具有小的值。另一方面，當反射系數(shù)大時，第二權(quán)重函數(shù)&具 有小的值;且當反射系數(shù)小時，第二權(quán)重函數(shù)g 2具有大的值。
[0219] 當反射系數(shù)大時，右手邊的第一項可以主要地操作以低速地進行阻抗匹配。另一 方面，當反射系數(shù)小時，右手邊的第二項可以主要地操作以相對高速地將驅(qū)動頻率誘導(dǎo)至 目標驅(qū)動頻率。
[0220] 根據(jù)本發(fā)明的變型實施例，在右手邊的第一項中，驅(qū)動角頻率XjPC2可以被處理 為常數(shù)以提高計算速度。在右手邊的第二項中，驅(qū)動角頻率、&和(： 2可以被處理為常數(shù)以提 高計算速度。
[0221] 考慮到頻率恢復(fù)阻抗匹配，當可變電抗組件是可變電容器時，可以如下地表達倒L 型或T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的電容的變化量dCjPdC2。
[0222] 方程式（19)
[0223]
[0224] 在方程式（19)中，石手邊的第一項是用于電抗阻抗匹配的電容變化量，且右手邊 的第二項是用于將驅(qū)動頻率誘導(dǎo)至目標驅(qū)動頻率的電容變化量。在方程式（19)中，gl表示 第一權(quán)重函數(shù)且&表示第二權(quán)重函數(shù)。當反射系數(shù)大時，第一權(quán)重函數(shù) 81具有大的值;且當 反射系數(shù)小時，第一權(quán)重函數(shù)81具有小的值。另一方面，當反射系數(shù)大時，第二權(quán)重函數(shù)&具 有小的值;且當反射系數(shù)小時，第二權(quán)重函數(shù)g 2具有大的值。
[0225] 當反射系數(shù)大的時候，右手邊的第