一种射频电源自动阻抗匹配装置、系统以及方法

技术领域

本公开涉及阻抗匹配技术领域，尤其涉及一种射频电源自动阻抗匹配装置、系统以及方法。

背景技术

射频电源是可以产生固定频率的正弦波电压、频率在射频范围内且具有一定功率的电源，应用场景涉及到半导体、LED、太阳能、医疗美容、无线通信、设备消毒等多个领域。通常情况下，等离子体室工作需要有稳定且大面积均匀的射频能量，但腔体负载的等效阻抗随工作时间、周围环境和腔体内部气压的变化而不稳定，所以射频电源和腔体负载之间会存在着阻抗失配的问题，使得两者之间存在着很大的反射功率信号，造成射频电源的能量不能完全传输给腔体负载而降低传输效率。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种射频电源自动阻抗匹配装置、系统以及方法。

本公开提供了一种射频电源自动阻抗匹配装置，包括：控制模块、至少一个检测模块和至少一个阻抗匹配模块；

所述阻抗匹配模块用于与射频电源电连接；所述检测模块与所述阻抗匹配模块的输入端一一对应电连接；所述阻抗匹配模块的输出端用于与负载一一对应电连接；所述检测模块还与所述控制模块电连接，所述控制模块与所述阻抗匹配模块的控制端电连接；

所述检测模块用于获取传输至所述阻抗匹配模块的电压信号和电流信号；所述控制模块用于根据所述电压信号和所述电流信号确定所述阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，并根据所述反射系数调节所述阻抗匹配模块的电容值。

可选的，还包括可调比例功分器；所述可调比例功分器的输出端分别与各所述阻抗匹配模块的输入端电连接；

所述可调比例功分器用于根据各负载的需求功率确定传输至各所述阻抗匹配模块的信号功率。

可选的，所述射频电源自动阻抗匹配装置包括第一检测模块、第二检测模块、第一阻抗匹配模块和第二阻抗匹配模块；

可调比例功分器的第一输出端与第一阻抗匹配模块的输入端电连接；可调比例功分器的第二输出端与第二阻抗匹配模块的输入端电连接；所述第一检测模块与所述第一阻抗匹配模块的输入端对应电连接；所述第一阻抗匹配模块的输出端用于与第一负载对应电连接；所述第二检测模块与所述第二阻抗匹配模块的输入端对应电连接；所述第二阻抗匹配模块的输出端用于与第二负载对应电连接；所述第一检测模块以及所述第二检测模块均与所述控制模块电连接；

所述可调比例功分器包括：第一电桥功分器、第二电桥功分器、第三电桥功分器、第四电桥功分器、第一电阻、第一可调电容、第二可调电容、第三可调电容以及第四可调电容；

所述第一电桥功分器的第一端通过所述第一电阻接地，所述第一电桥功分器的第二端与所述第二电桥功分器的第一端电连接，所述第一电桥功分器的第三端与所述第三电桥功分器的第四端电连接，所述第一电桥功分器的第四端用于与所述射频电源电连接，所述第二电桥功分器的第二端通过所述第一可调电容接地，所述第二电桥功分器的第三端通过所述第二可调电容接地，所述第二电桥功分器的第四端与所述第四电桥功分器的第一端电连接，所述第三电桥功分器的第一端与所述第四电桥功分器的第四端电连接，所述第三电桥功分器的第二端通过所述第四可调电容接地；所述第三电桥功分器的第三端通过所述第三可调电容接地，所述第四电桥功分器的第二端与所述第一阻抗匹配模块的输入端电连接；所述第四电桥功分器的第三端与所述第二阻抗匹配模块的输入端电连接。

可选的，各电桥功分器均包括第一电感、第二电感、第三电感、第一电容至第十五电容；

所述第一电感的第一端与第一电容的第一端、第三电容的第一端以及第九电容的第一端电连接；所述第一电感的第二端与第五电容的第一端、第七电容的第一端以及第十电容的第二端电连接；所述第二电感的第一端与第二电容的第二端、第四电容的第二端以及第十电容的第一端电连接；所述第二电感的第二端与第六电容的第二端、第八电容的第二端以及第九电容的第二端电连接；所述第三电感的第一端与第二电容的第一端、第四电容的第一端以及第十一电容的第一端电连接；所述第三电感的第二端与第六电容的第一端、第八电容的第一端以及第十一电容的第二端电连接；所述第一电感的第二端分别通过第十二电容以及第十三电容接地；所述第二电感的第二端分别通过第十四电容以及第十五电容接地。

可选的，所述阻抗匹配模块包括第四电感、第五可调电容以及第六可调电容；

所述第四电感的第一端与所述射频电源电连接，所述第四电感的第二端与所述第六可调电容的第一端电连接，所述第六可调电容的第二端与负载电连接，所述第四电感的第一端还通过所述第五可调电容接地。

可选的，所述阻抗匹配模块包括第五电感、第七可调电容以及第八可调电容；

所述第五电感的第一端与所述射频电源电连接，所述第五电感的第二端与负载电连接，所述第五电感的第一端通过所述第七可调电容接地，所述第五电感的第二端通过所述第八可调电容接地。

可选的，所述控制模块包括幅相检测单元和反射系数计算单元；

所述幅相检测单元用于确定所述电压信号和所述电流信号的幅度比，以及所述电压信号和所述电流信号的相位差；

所述反射系数计算单元用于根据所述幅度比以及所述相位差确定所述所述阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数。

可选的，所述控制模块包括驱动电路单元以及电机；所述驱动电路单元通过所述电机与所述阻抗匹配模块连接；

所述驱动电路单元用于根据所述反射系数控制所述电机的旋转角度；所述电机用于调节所述阻抗匹配模块的可调电容的电容值。

本公开实施例还提供了一种射频电源自动阻抗匹配系统，包括：射频电源、负载以及如上述任一项所述的射频电源自动阻抗匹配装置；

所述射频电源通过所述射频电源自动阻抗匹配装置与所述负载电连接。

本公开实施例还提供了一种射频电源自动阻抗匹配方法，该方法适用于如上述任一项所述的射频电源自动阻抗匹配装置，所述方法包括：

获取传输至阻抗匹配模块的电压信号和电流信号；

根据所述阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定所述阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数；

根据所述反射系数调节阻抗匹配模块的电容值。

可选的，所述根据所述阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定所述阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数包括：

根据所述阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定所述电压信号和所述电流信号的幅度比和所述电压信号和所述电流信号的相位差；

根据所述幅度比以及所述相位差确定所述所述阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数。

可选的，所述根据所述反射系数调节阻抗匹配模块的电容值包括：

判断所述反射系数是否大于目标反射系数阈值；

在所述反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节所述阻抗匹配模块的各可调电容的电容值；

在所述反射系数小于等于目标反射系数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

可选的，在所述反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节所述阻抗匹配模块的各可调电容的电容值之后，还包括：

判断调节后的反射系数是否大于所述目标反射系数阈值；

在调节后的反射系数小于等于所述目标反射系数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；

在调节后的反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，确定调节次数是否大于循环次数阈值；

在所述调节次数大于循环次数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；

在所述调节次数小于等于循环次数阈值的情况下，依次调节所述阻抗匹配模块的各可调电容的电容值，并且在调节所述阻抗匹配模块的前一可调电容的电容值后的反射系数降低，且反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节所述阻抗匹配模块的下一可调电容的电容值；

在所述阻抗匹配模块的最后一个可调电容的电容值调节后，且反射系数降低，反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，将所述调节次数加一。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供了一种射频电源自动阻抗匹配装置，包括：控制模块、至少一个检测模块和至少一个阻抗匹配模块；阻抗匹配模块用于与射频电源电连接；检测模块与阻抗匹配模块的输入端一一对应电连接；阻抗匹配模块的输出端用于与负载一一对应电连接；检测模块还与控制模块电连接，控制模块与阻抗匹配模块的控制端电连接；检测模块用于获取传输至阻抗匹配模块的电压信号和电流信号；控制模块用于根据电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，并根据反射系数调节阻抗匹配模块的电容值。本公开在射频电源与负载之间设置了一个射频电源自动阻抗匹配装置，通过检测模块实时检测从射频电源传输至阻抗匹配模块的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块根据获取的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块所在支路上的反射系数，最后将反射系数作为是否调节阻抗匹配模块中可调电容的依据，控制模块根据反射系数对可调电容进行调节，改变阻抗匹配模块内可调电容的电容值，使阻抗匹配模块所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，实现射频电源和负载之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能实现高效的能量传输。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种射频电源自动阻抗匹配装置结构示意图；

图2为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配装置结构示意图；

图3为本公开实施例提供的可调比例功分器电路示意图；

图4为本公开实施例提供的电桥功分器电路示意图；

图5为本公开实施例提供的一种阻抗匹配模块电路示意图；

图6为本公开实施例提供的又一种阻抗匹配模块电路示意图；

图7为本公开实施例提供的一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图；

图8为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图；

图9为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图；

图10为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种射频电源自动阻抗匹配装置结构示意图，如图1所示，射频电源自动阻抗匹配装置包括：控制模块100、至少一个检测模块200和至少一个阻抗匹配模块300。

阻抗匹配模块300用于与射频电源400电连接；检测模块200与阻抗匹配模块300的输入端301一一对应电连接；阻抗匹配模块300的输出端302用于与负载500一一对应电连接；检测模块200还与控制模块100电连接，控制模块100与阻抗匹配模块300的控制端303电连接。

检测模块200用于获取传输至阻抗匹配模块300的电压信号和电流信号；控制模块100用于根据电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块300所在支路的信号传输的反射系数，并根据反射系数调节阻抗匹配模块300的电容值。

具体的，射频电源自动阻抗匹配装置中可以包括控制模块100、一个或多个检测模块200以及一个或多个阻抗匹配模块300。其中，每个阻抗匹配模块300的输入端301都有一个检测模块200与其一一对应电连接，每个阻抗匹配模块300的输出端302均与一个负载一一对应电连接，每个检测模块200还与控制模块100电连接，控制模块100与每个阻抗匹配模块300的控制端303电连接，阻抗匹配模块300用于与射频电源电连接，接收来自射频电源的射频能量，检测模块200用于获取从射频电源传输至阻抗匹配模块300的射频能量的电压信号和电流信号，控制模块100用于根据电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块300所在支路的信号传输的反射系数，并根据反射系数调节阻抗匹配模块300的电容值。本公开在射频电源400与负载500之间设置了一个射频电源自动阻抗匹配装置，通过检测模块200实时检测从射频电源400传输至阻抗匹配模块300的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块100根据获取的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数，最后将反射系数作为是否调节阻抗匹配模块300中可调电容的依据，控制模块100根据反射系数对可调电容进行调节，改变阻抗匹配模块300内可调电容的电容值，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源400所发送的信号的损耗，从而能实现高效的能量传输。

在一些实施例中，射频电源自动阻抗匹配装置包括第一检测模块210、第二检测模块220、第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320。

可调比例功分器600的第一输出端602与第一阻抗匹配模块310的输入端311电连接；可调比例功分器600的第二输出端604与第二阻抗匹配模块320的输入端321电连接；第一检测模块210与第一阻抗匹配模块310的输入端311对应电连接；第一阻抗匹配模块310的输出端312用于与第一负载510对应电连接；第二检测模块220与第二阻抗匹配模块320的输入端321对应电连接；第二阻抗匹配模块320的输出端322用于与第二负载520对应电连接；第一检测模块210以及第二检测模块220均与控制模块100电连接。

示例性的，以射频电源自动阻抗匹配装置包括两个检测模块和两个阻抗匹配模块为例，图2为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配装置结构示意图，如图2所示，射频电源自动阻抗匹配装置包括第一检测模块210、第二检测模块220、第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320。可调比例功分器600的输入端602与射频电源400电连接，可调比例功分器600的第一输出端602与第一阻抗匹配模块310的输入端311电连接，可调比例功分器600的第二输出端604与第二阻抗匹配模块320的输入端321电连接，第一检测模块210与第一阻抗匹配模块310的输入端311对应电连接，第一阻抗匹配模块310的输出端312用于与第一负载510对应电连接，第二检测模块220与第二阻抗匹配模块320的输入端321对应电连接，第二阻抗匹配模块320的输出端322用于与第二负载520对应电连接，第一检测模块210以及第二检测模块220均与控制模块100电连接，第一阻抗匹配模块310的控制端313和第二阻抗匹配模块320的控制端323均与控制模块100电连接。

本实施例示例性的给出一种两路输出的射频电源自动阻抗匹配装置，该装置通过可调比例功分器600将从射频电源400发送出的射频功率信号分为两路分别传输给第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320，并通过第一检测模块210检测从可调比例功分器600发送至第一阻抗匹配模块310的射频功率信号的电压信号和电流信号，以及通过第二检测模块220检测从可调比例功分器600发送至第二阻抗匹配模块320的射频功率信号的电压信号和电流信号，利用控制模块100计算出第一阻抗匹配模块310所在支路的反射系数以及第二阻抗匹配模块320所在支路的反射系数，并根据第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320各自的反射系数调节第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320内的可调电容的电容值，实现根据负载510和负载520的需求对传输至第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320的射频功率信号的调节，使第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320所在支路的负载510和负载520在工作时均有相匹配的射频功率信号进行供给。上述设置实现了射频电源和各负载之间的阻抗匹配，进而使得每个负载在工作时可以根据各自的需求获得相匹配的射频功率信号，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。又因为射频电源可以同时对各负载进行高效的能量传输，使各负载同时工作，因此还能提高工作效率，使产能增大。

在一些实施例中，射频电源自动阻抗匹配装置还包括可调比例功分器600；可调比例功分器600的输出端分别与各阻抗匹配模块300的输入端301电连接。

可调比例功分器600用于根据各负载500的需求功率确定传输至各阻抗匹配模块300的信号功率。

继续参见图2，可调比例功分器600的输入端601与射频电源400电连接，可调比例功分器600的第一输出端602与第一阻抗匹配模块310的输入端311电连接，可调比例功分器600的第二输出端603与第二阻抗匹配模块320的输入端321电连接，可调比例功分器600用于将射频电源400发送的射频功率信号根据负载510和负载520的需求对应传输至第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320，最终再由第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320传输至对应的负载，由于负载510与第一阻抗匹配模块310电连接，负载520与第二阻抗匹配模块320电连接，可调比例功分器600的第一输出端602和第二输出端603分别与第一阻抗匹配模块310和第二阻抗匹配模块320电连接，因此射频电源400发送的射频功率信号可以由可调比例功分器600根据各负载需求进行分配再发送至相应的阻抗匹配模块，再根据反射系数调节各阻抗匹配模块内可调电容的电容值，实现射频电源和各负载之间的阻抗匹配，进而使得每个负载在工作时可以根据各自的需求获得相匹配的射频功率信号，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。又因为射频电源可以同时对各负载进行高效的能量传输，使各负载同时工作，因此还能提高工作效率，使产能增大。

图3为本公开实施例提供的可调比例功分器电路示意图，如图3所示，可调比例功分器600包括：第一电桥功分器610、第二电桥功分器620、第三电桥功分器630、第四电桥功分器640、第一电阻R1、第一可调电容C01、第二可调电容C02、第三可调电容C03以及第四可调电容C04。

第一电桥功分器610的第一端611通过第一电阻R1接地，第一电桥功分器610的第二端612与第二电桥功分器620的第一端621电连接，第一电桥功分器610的第三端613与第三电桥功分器630的第四端634电连接，第一电桥功分器610的第四端614用于与射频电源400电连接，第二电桥功分器620的第二端622通过第一可调电容C01接地，第二电桥功分器620的第三端623通过第二可调电容C02接地，第二电桥功分器620的第四端624与第四电桥功分器640的第一端641电连接，第三电桥功分器630的第一端631与第四电桥功分器640的第四端644电连接，第三电桥功分器630的第二端632通过第四可调电容C04接地；第三电桥功分器630的第三端633通过第三可调电容C03接地，第四电桥功分器640的第二端642与第一阻抗匹配模块310的输入端311电连接；第四电桥功分器640的第三端643与第二阻抗匹配模块320的输入端321电连接。

具体的，第一电桥功分器610的第四端614与射频电源400电连接，接收来自射频电源400的射频功率信号，第一电桥功分器610将接收到的射频功率信号分为两路，其中一路射频功率信号通过第一电桥功分器610的第二端612发送至第二电桥功分器620的第一端621，另一路通过第一电桥功分器610的第三端613发送至第三电桥功分器630的第四端634。通过调节第二电桥功分器620的第二端622所连接的第一可调电容C01以及第二电桥功分器620的第三端623所连接的第二可调电容C02，使得由第二电桥功分器620的第四端624发送至第四电桥功分器640的第一端641的信号相位发生变化；通过调节第三电桥功分器630的第二端632所连接的第四可调电容C04以及第三电桥功分器630的第三端633所连接的第三可调电容C03，使得由第三电桥功分器630的第一端631发送至第四电桥功分器640的第四端644的信号相位发生变化；由此即可根据需求调节第一可调电容C01、第二可调电容C02、第三可调电容C03以及第四可调电容C04的电容值，进而调节可调比例功分器600的输出功率，实现可调比例功分器600的功率比可调。

在一些实施例中，图4为本公开实施例提供的电桥功分器电路示意图，如图4所示,各电桥功分器均包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1至第十五电容C15。

第一电感L1的第一端与第一电容C1的第一端、第三电容C3的第一端以及第九电容C9的第一端电连接；第一电感L1的第二端与第五电容C5的第一端、第七电容C7的第一端以及第十电容C10的第二端电连接；第二电感L2的第一端与第二电容C2的第二端、第四电容C4的第二端以及第十电容C10的第一端电连接；第二电感L2的第二端与第六电容C6的第二端、第八电容C8的第二端以及第九电容C9的第二端电连接；第三电感L3的第一端与第二电容C2的第一端、第四电容C4的第一端以及第十一电容C11的第一端电连接；第三电感L3的第二端与第六电容C6的第一端、第八电容C8的第一端以及第十一电容C11的第二端电连接；第一电感L1的第二端分别通过第十二电容C12以及第十三电容C13接地；第二电感L2的第二端分别通过第十四电容C14以及第十五电容C15接地。

具体的，电桥功分器内所使用的第一电容C1至第十五电容C15均采用高耐压高品质因数的射频电容，各电容通过并联结构设置使得电路承受电压能力增强，进而使得电路的可承受功率容量提高，并且避免了各电容因为耐压不够被击穿。电桥功分器内所使用的第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3采用镀银实心铜绕制而成，该材质所制作的电感可承受大功率信号，同时电路内采用风冷系统进行散热。

在一些实施例中，图5为本公开实施例提供的一种阻抗匹配模块电路示意图，如图5所示，阻抗匹配模块300包括第四电感L4、第五可调电容C05以及第六可调电容C06。

第四电感L4的第一端与射频电源400电连接，第四电感L4的第二端与第六可调电容C06的第一端电连接，第六可调电容C06的第二端与负载500电连接，第四电感L4的第一端还通过第五可调电容C05接地。

可选的，如图5所示，第四电感L4的第一端与射频电源400电连接，第四电感L4的第一端还与检测模块200电连接，第四电感L4的第二端与第六可调电容C06的第一端电连接，第六可调电容C06的第二端与负载500电连接，第四电感L4的第一端还通过第五可调电容C05接地，第五可调电容C05和第六可调电容C06与控制模块100连接（图中未画出）。本公开在射频电源400与负载500之间设置了一个射频电源自动阻抗匹配装置，通过检测模块200实时检测从射频电源400传输至阻抗匹配模块300的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块100根据获取的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块300支路上的反射系数，最后将反射系数作为是否调节阻抗匹配模块300中第五可调电容C05和第六可调电容C06的依据，控制模块100根据反射系数对第五可调电容C05和第六可调电容C06进行调节，改变阻抗匹配模块300内第五可调电容C05和第六可调电容C06的电容值，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，从而实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源400所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

在一些实施例中，图6为本公开实施例提供的又一种阻抗匹配模块电路示意图，如图6所示，阻抗匹配模块300包括第五电感L5、第七可调电容C07以及第八可调电容C08。

第五电感L5的第一端与射频电源400电连接，第五电感L5的第二端与负载500电连接，第五电感L5的第一端通过第七可调电容C07接地，第五电感L5的第二端通过第八可调电容C08接地。

可选的，如图6所示，第五电感L5的第一端与射频电源400电连接，第五电感L5的第一端还与检测模块200电连接，第五电感L5的第二端与负载500电连接，第五电感L5的第一端通过第七可调电容C07接地，第五电感L5的第二端通过第八可调电容C08接地，第七可调电容C07和第八可调电容C08与控制模块100连接（图中未画出）。本公开在射频电源400与负载500之间设置了一个射频电源自动阻抗匹配装置，通过检测模块200实时检测从射频电源400传输至阻抗匹配模块300的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块100根据获取的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块300支路上的反射系数，最后将反射系数作为是否调节阻抗匹配模块300中第七可调电容C07和第八可调电容C08的依据，控制模块100根据反射系数对第七可调电容C07和第八可调电容C08进行调节，改变阻抗匹配模块300内第七可调电容C07和第八可调电容C08的电容值，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，从而实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源400所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

在一些实施例中，继续参见图1，控制模块100包括幅相检测单元110和反射系数计算单元120。

幅相检测单元110用于确定电压信号和电流信号的幅度比，以及电压信号和电流信号的相位差。

反射系数计算单元120用于根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块300所在支路的信号传输的反射系数。

具体的，控制模块100包括幅相检测单元110和反射系数计算单元120，幅相检测单元110用于确定检测模块200所检测到的电压信号和电流信号的幅度比，以及电压信号和电流信号的相位差。反射系数计算单元120用于根据幅相检测单元110所检测到的电压信号和电流信号幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块300所在支路的信号传输的反射系数，将该反射系数作为是否调节阻抗匹配模块300中可调电容的依据，控制模块100便可以根据反射系数对可调电容进行调节，改变阻抗匹配模块300内可调电容的电容值，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，从而实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源400所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

在一些实施例中，控制模块100包括驱动电路单元以及电机；驱动电路单元通过电机与阻抗匹配模块300连接；

驱动电路单元用于根据反射系数控制电机的旋转角度；电机用于调节阻抗匹配模块的可调电容的电容值。

具体的，控制模块100包括驱动电路单元以及电机；驱动电路单元通过电机与阻抗匹配模块300连接，阻抗匹配模块300内接有可调电容，当阻抗匹配模块300所在支路的反射系数确定时，即可根据负载500的需求对阻抗匹配模块300内的可调电容进行调节，驱动电路单元根据反射系数控制电机的旋转角度带动可调电容的电容值的变化，由此实现根据反射系数对可调电容的电容值进行调节，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数小于或等于目标反射系数，从而实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配。

本公开实施例还提供了一种射频电源自动阻抗匹配系统，包括：射频电源400、负载500以及如上述中任一项的射频电源自动阻抗匹配装置；

射频电源400通过射频电源自动阻抗匹配装置与负载500电连接。

具体的，射频电源400通过射频电源自动阻抗匹配装置与负载500电连接，通过射频电源自动阻抗匹配装置的检测模块200实时检测从射频电源400传输至射频电源自动阻抗匹配装置的阻抗匹配模块300的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用射频电源自动阻抗匹配装置的控制模块100根据获取的电压信号和电流信号确定射频电源自动阻抗匹配装置内各阻抗匹配模块300支路上的反射系数，最后将反射系数作为是否调节阻抗匹配模块300中可调电容的依据，控制模块100根据反射系数对可调电容进行调节，改变阻抗匹配模块300内可调电容的电容值，使阻抗匹配模块300所在支路上的反射系数降低，实现射频电源400和负载500之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源400所发送的信号的损耗，从而能实现高效的能量传输。

图7为本公开实施例提供的一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图，适用于如上述中任一项的射频电源自动阻抗匹配装置，如图7所示，该方法包括：

S101、获取传输至阻抗匹配模块的电压信号和电流信号。

具体的，阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数需要利用传输至阻抗匹配模块的电压信号和电流信号的表征值进行计算，因此需要通过检测模块检测阻抗匹配模块所在支路的电压信号和电流信号，再由控制模块获取检测模块所检测的电压信号和电流信号。

S102、根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数。

具体的，由于在射频设计中通常希望在射频电源的信号传输过程中反射越少越好，即反射系数越小越好，因此需要计算获取阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，以便根据获取的反射系数对射频电源自动阻抗匹配装置进行调节。

S103、根据反射系数调节阻抗匹配模块的电容值。

具体的，由于可以通过调节阻抗匹配模块内可调电容的电容值变化改变阻抗匹配模块所在支路的反射系数，因此当获取阻抗匹配模块所在支路实时的反射系数后，控制模块可根据目标反射系数调节阻抗匹配模块内可调电容的电容值，控制模块中包括驱动电路单元以及电机，驱动电路单元可以根据目标反射系数控制电机旋转带动可调电容的电容值的变化，由此可以实时调节阻抗匹配模块所在支路的反射系数使其达到所述反射系数，因此需要根据反射系数调节阻抗匹配模块的电容值。

本公开提供的射频电源自动阻抗匹配方法通过检测模块实时检测阻抗匹配模块所在支路的电压信号和电流信号，控制模块根据阻抗匹配模块所在支路的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，最后控制模块根据反射系数调节阻抗匹配模块内可调电容的电容值，使阻抗匹配模块所在支路上的反射系数能够小于或等于目标反射系数，实现射频电源和负载之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

在一些实施例中，图8为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图，如图8所示，根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数包括：

S1021、根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差。

具体的，阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数需要利用电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差进行计算，因此需要在检测阻抗匹配模块所在支路的电压信号和电流信号之后，再由控制模块获取根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差。

S1022、根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数。

具体的，由于在射频设计中通常希望在射频电源的信号传输过程中反射越少越好，即反射系数越小越好，因此需要通过电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差计算获取阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，以便根据获取的反射系数对射频电源自动阻抗匹配装置进行调节。

本公开提供的射频电源自动阻抗匹配方法通过幅相检测单元先确定检测模块所检测到的电压信号和电流信号的幅度比以及电压信号和电流信号的相位差，再由反射系数计算单元根据电压信号和电流信号的幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的反射系数，根据反射系数即可对可调电容的电容值进行调节，由此实现根据反射系数对阻抗匹配模块内可调电容的电容值进行调节。上述方法使阻抗匹配模块所在支路上的反射系数能够小于或等于目标反射系数，实现射频电源和负载之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

示例性的，检测模块检测获取阻抗匹配模块所在支路的电压信号U和电流信号I，通过幅相检测单元确定电压信号U和电流信号I的幅度比和电压信号U和电流信号I的相位差，根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数Г=（ZL-Z0）/(ZL+Z0），其中ZL由U/I=Acosφ来表征（其中A为电压信号U和电流信号I的幅度比，φ为电压信号U和电流信号I的相位差），Z0为特征阻抗。

在一些实施例中，图9为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法的流程示意图，如图9所示，根据反射系数调节阻抗匹配模块的电容值包括：

S1031、判断反射系数是否大于目标反射系数阈值。

具体的，由于在射频设计中通常希望在射频电源的信号传输过程中反射越少越好，即反射系数越小越好，因此需要判断实时检测到的反射系数是否大于目标反射系数阈值，若反射系数大于目标反射系数阈值，则射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗较大；若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则射频电源与负载之间实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗减小到可接受的范围。

S1032、在反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值。

具体的，当判断反射系数大于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗较大，此时需要继续调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值。

S1033、在反射系数小于等于目标反射系数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

具体的，当判断反射系数小于等于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗减小到可接受的范围，此时只需保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

本公开通过检测模块实时检测从射频电源传输至阻抗匹配模块的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差，最后根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，将该反射系数作为是否调节阻抗匹配模块中可调电容的依据，控制模块根据反射系数对可调电容进行调节，当反射系数小于等于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间已经实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗减小到可接受的范围，此时无需对阻抗匹配模块的各可调电容进行调节，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；当反射系数大于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗较大，此时需要继续调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值。上述方法使阻抗匹配模块所在支路上的反射系数能够小于或等于目标反射系数，实现射频电源和负载之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

在一些实施例中，继续参见图9，在反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值之后，还包括：

S104、判断调节后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。

S105、在调节后的反射系数小于等于目标反射系数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

具体的，当判断调节后的反射系数小于等于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗减小到可接受的范围，此时只需保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

S106、在调节后的反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，确定调节次数是否大于循环次数阈值。

具体的，当判断调节后的反射系数大于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，射频电源所发送的信号的损耗较大，此时需要先确定调节次数是否大于循环次数阈值。

S107、在调节次数大于循环次数阈值的情况下，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

具体的，当判断调节次数大于循环次数阈值时，则确定阻抗匹配模块无法使射频电源与负载之间实现阻抗匹配，此时需要保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态，即终止调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值。

S108、在调节次数小于等于循环次数阈值的情况下，依次调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值，并且在调节阻抗匹配模块的前一可调电容的电容值后的反射系数降低，且反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，调节阻抗匹配模块的下一可调电容的电容值。

具体的，当判断调节次数小于等于循环次数阈值时，继续调节阻抗匹配模块的各可调电容的电容值，此时对阻抗匹配模块的各可调电容依次进行调节。当前所调节的可调电容调节后，对当前阻抗匹配模块所在支路的反射系数是否降低进行判断，若反射系数没有降低则继续对当前所调节的可调电容进行调节，若反射系数降低则将该反射系数与反射系数阈值进行比对。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，此时需要保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态，无需对下一可调电容进行调节；若反射系数大于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，调节阻抗匹配模块的下一可调电容的电容值。

S109、在阻抗匹配模块的最后一个可调电容的电容值调节后，且反射系数降低，反射系数大于目标反射系数阈值的情况下，将调节次数加一。

具体的，当阻抗匹配模块的最后一个可调电容的电容值完成调节后，对当前阻抗匹配模块所在支路的反射系数是否降低进行判断，若反射系数没有降低则继续对最后一个可调电容进行调节，若反射系数降低则将该反射系数与反射系数阈值进行比对。若反射系数大于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，此时调节次数加一，然后返回对调节次数是否大于循环次数阈值进行判断。若调节次数大于循环次数阈值，则保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态，即停止调节；若调节次数小于等于循环次数阈值，则继续调节，此时需要从阻抗匹配模块的第一个可调电容开始继续依次进行调节。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，此时需要保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

本公开通过检测模块实时检测从射频电源传输至阻抗匹配模块的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差，最后根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，将该反射系数作为是否调节阻抗匹配模块中可调电容的依据，控制模块根据反射系数对可调电容进行调节，当反射系数小于等于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间已经实现阻抗匹配，此时无需对阻抗匹配模块的各可调电容进行调节，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；当反射系数大于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，此时需要从阻抗匹配模块的第一个可调电容开始依次进行调节。

当第一个可调电容调节后，对当前阻抗匹配模块所在支路的反射系数是否降低进行判断，若反射系数没有降低则继续对当前所调节的可调电容进行调节，若反射系数降低则将该反射系数与反射系数阈值进行比对。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，此时需要保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态，无需对第二个可调电容进行调节；若反射系数大于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，开始调节阻抗匹配模块的第二个可调电容的电容值。若阻抗匹配模块的最后一个可调电容调节前仍没有实现射频电源与负载之间的阻抗匹配，则开始调节阻抗匹配模块的最后一个可调电容。

当阻抗匹配模块的最后一个可调电容的电容值完成调节后，对当前阻抗匹配模块所在支路的反射系数是否降低进行判断，若反射系数没有降低则继续对最后一个可调电容进行调节，若反射系数降低则将该反射系数与反射系数阈值进行比对。若反射系数大于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，此时调节次数加一，然后返回对调节次数是否大于循环次数阈值进行判断。若调节次数大于循环次数阈值，则保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态，即停止调节；若调节次数小于等于循环次数阈值，则继续调节，此时需要从阻抗匹配模块的第一个可调电容开始继续依次进行调节。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，此时需要保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。上述方法首先对阻抗匹配模块内所有可调电容进行调节，若射频电源与负载之间没有实现阻抗匹配，则开始从第一个可调电容开始对各个可调电容依次进行调节，直至射频电源与负载之间实现阻抗匹配，这样设置可以在对所有可调电容同时调节后，反射系数便达到一个较为接近目标反射系数的值，此时再对各个可调电容进行调整，使得调节速度更快。

可选的，阻抗匹配模块内包括两个可调电容C11和C21，图10为本公开实施例提供的又一种射频电源自动阻抗匹配方法，如图10所示，射频电源自动阻抗匹配方法包括：

S2001、获取传输至阻抗匹配模块的电压信号和电流信号。

S2002、根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差。

S2003、根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数。

S2004、判断反射系数是否大于目标反射系数阈值。

S2005、调节C11和C21的电容值。

S2006、判断调节后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。

S2007、确定调节次数是否大于循环次数阈值。

S2008、调节C11的电容值。

S2009、调节C11后反射系数是否降低。

S2010、判断调节C11后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。

S2011、调节C21的电容值。

S2012、调节C21后反射系数是否降低。

S2013、判断调节C21后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。

S2014、调节次数加一。

S2015、保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态。

具体的，本公开通过检测模块实时检测从射频电源传输至阻抗匹配模块的射频功率信号的电压信号和电流信号，并利用控制模块根据阻抗匹配模块的电压信号和电流信号确定电压信号和电流信号的幅度比和电压信号和电流信号的相位差，最后根据幅度比以及相位差确定阻抗匹配模块所在支路的信号传输的反射系数，将该反射系数作为是否调节阻抗匹配模块中可调电容的依据，控制模块根据反射系数对可调电容C11和可调电容C21进行调节，当反射系数小于等于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间已经实现阻抗匹配，此时无需对阻抗匹配模块的各可调电容进行调节，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；当反射系数大于目标反射系数阈值时，射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，此时需要对阻抗匹配模块的可调电容C11的电容值进行调节。

对可调电容C11调节后判断反射系数是否降低，若反射系数没有降低则继续调节可调电容C11，若反射系数降低则确定调节完成，此时判断C11调节后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；若反射系数大于目标反射系数阈值，则射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，继续对可调电容C21进行调节。对可调电容C21调节后判断反射系数是否降低，若反射系数没有降低则继续调节可调电容C21，若反射系数降低则确定调节完成，此时判断C21调节后的反射系数是否大于目标反射系数阈值。若反射系数小于等于目标反射系数阈值，则确定射频电源与负载之间实现阻抗匹配，保持当前阻抗匹配模块的器件参数状态；若反射系数大于目标反射系数阈值，则射频电源与负载之间还未实现阻抗匹配，此时调节次数加一，重新对可调电容C11进行调节。上述方法使阻抗匹配模块所在支路上的反射系数能够小于或等于目标反射系数，实现射频电源和负载之间的实时阻抗匹配，减少了射频电源所发送的信号的损耗，从而能高效的实现能量传输。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。