CN114244307A - 匹配器及其阻抗匹配方法 - Google Patents

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CN114244307A
CN114244307A CN202111554440.8A CN202111554440A CN114244307A CN 114244307 A CN114244307 A CN 114244307A CN 202111554440 A CN202111554440 A CN 202111554440A CN 114244307 A CN114244307 A CN 114244307A
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difference signal
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周航
李光健
陈虹
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Abstract

本发明提供一种匹配器及其阻抗匹配方法，该匹配器包括信号采集模块，用于采集匹配器的传输线缆的电压信号、电流信号以及前向功率信号和反射功率信号；信号处理模块，用于获得幅值差信号和相位差信号；控制模块，用于判断幅值差信号和相位差信号是否均等于零；模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号；阻抗计算模块，用于计算获得匹配器的阻抗可变元件的目标数值；控制模块，还用于计算获得阻抗可变元件的调整方向及调整量，判断幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定阻抗可变元件对应的调整方向为增大还是减小；控制执行模块调整阻抗可变元件的数值。本发明可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，提高匹配精度。

Description

匹配器及其阻抗匹配方法
技术领域
本发明涉及射频匹配技术领域，具体地，涉及一种匹配器及其阻抗匹配方法。
背景技术
匹配器主要用于射频电源和负载之间的自动阻抗匹配，图1为匹配器的L型匹配网络的电路图。如图1所示，该匹配器的阻抗可变元件包括第一可调电容C1和第二可调电容C2，通过调节二者的容值，可以对匹配器的输入端阻抗进行调节，以实现射频电源(RF)与负载(ZL)的阻抗匹配。在匹配过程中，电容的变化与阻抗的变化之间具有非线性、强耦合等特点，匹配算法对传感器的精度要求较高。
如果传感器可以精准测量负载的阻抗，就可以精确的计算真空电容的位置，但是由于传感器无法实现精准测量，因此匹配器一般采用自动控制的方式实现匹配功能，但是，由于上述第一可调电容C1和第二可调电容C2的调整会同时影响电压波和电流波的幅值差信号和相位差信号，也就是说，在这两个可调电容和这两种偏差之间存在强耦合关系，由于用于驱动可调电容的电机转动存在响应时间、转动惯性等因素，当匹配器的输入端阻抗处于特殊位置时，可变电容即使是产生微小变化也可能会导致阻抗的感型容型互换，引起电容的反复调整，从而导致匹配时间过长，甚至出现失控。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种匹配器及其阻抗匹配方法，其不仅可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，而且可以提高匹配器的匹配精度、匹配速度和可靠性。
为实现本发明的目的而提供一种匹配器，包括信号采集模块、信号处理模块、模数转换模块、阻抗计算模块、控制模块、执行模块和匹配网络，其中，
所述信号采集模块用于采集所述匹配器的传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号，并将所述电压信号、所述电流信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述信号处理模块；
所述信号处理模块用于对所述电压信号和所述电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号，并将所述幅值差信号和所述相位差信号发送至所述阻抗计算模块和所述控制模块；以及将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号的模拟信号转换为数字信号，并发送至所述阻抗计算模块；
所述控制模块用于判断述幅值差信号和所述相位差信号是否均等于零，若是，则结束所述匹配器的阻抗匹配；若否，则触发所述阻抗计算模块；
所述阻抗计算模块用于根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得当前负载阻抗；根据所述当前负载阻抗计算获得所述匹配网络中的阻抗可变元件的目标数值；根据所述阻抗可变元件的当前数值和所述目标数值，计算获得所述阻抗可变元件的调整量，并发送至所述控制模块；
所述控制模块还用于判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述阻抗可变元件对应的调整方向为增大还是减小；根据所述调整方向及所述调整量，控制所述执行模块调整所述阻抗可变元件的数值。
可选的，所述匹配网络为L型匹配网络，所述阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容；
所述阻抗计算模块还用于根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；计算所述第一目标容值与所述第一可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第一可变电容的第一容值调整量；计算所述第二目标容值与所述第二可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第二可变电容的第二容值调整量；
所述控制模块还用于判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向；根据所述第一可变电容的调整方向及所述第一容值调整量，控制所述匹配器调整所述第一可变电容的容值，根据所述第二可变电容的调整方向及所述第二容值调整量，控制所述匹配器调整所述第二可变电容的容值。
可选的，所述控制模块还用于在所述幅值差信号和所述相位差信号均为正值时，确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为增大；在所述幅值差信号为正值，且所述相位差信号为负值时，确定所述第一可变电容的调整方向为增大，所述第二可变电容的调整方向为减小；在所述幅值差信号为负值，且所述相位差信号为正值时，确定所述第一可变电容的调整方向为减小，所述第二可变电容的调整方向为增大；在所述幅值差信号和所述相位差信号均为负值时，确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为减小。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种匹配器的阻抗匹配方法，应用于本发明提供的上述匹配器，包括以下步骤：
S1、采集所述匹配器的传输线缆的电压信号和电流信号以及前向功率信号和反射功率信号；
S2、对所述电压信号和所述电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号；
S3、判断所述幅值差信号和所述相位差信号是否均等于零，若是，则流程结束；若否，则进行步骤S4；
S4、将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号的模拟信号转换为数字信号；
S5、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得当前负载阻抗，再根据所述当前负载阻抗计算获得所述匹配器的匹配网路中的阻抗可变元件的目标数值；
S6、根据所述阻抗可变元件的当前数值和所述目标数值，计算获得所述阻抗可变元件的调整量；
S7、判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述阻抗可变元件的调整方向为增大还是减小；
S8、根据所述调整方向及所述调整量，调整所述阻抗可变元件的数值，并返回所述步骤S1。
可选的，所述匹配网络为L型匹配网络，其中，所述阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容；
所述步骤S6具体包括：
S61、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；
S62、计算所述第一目标容值与所述第一可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第一可变电容的第一容值调整量；计算所述第二目标容值与所述第二可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第二可变电容的第二容值调整量；
所述步骤S7具体包括：
判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向；
所述步骤S8具体包括：
根据所述第一可变电容的调整方向及所述第一容值调整量，控制所述匹配器调整所述第一可变电容的容值，根据所述第二可变电容的调整方向及所述第二容值调整量，控制所述匹配器调整所述第二可变电容的容值，并返回所述步骤S1。
可选的，所述第一可变电容的第一目标容值采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000041
所述第二可变电容的第二目标容值采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000051
其中，Z0为射频电源的标准输出阻抗；ω为射频电源的角频率；R为当前负载阻抗的实部；L＝L1+L2，其中，L1为所述L型匹配网络中的固定电感的电感值；L2为负载的等效电感值。
可选的，所述当前负载阻抗的实部采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000052
其中，R为所述当前负载阻抗的实部；θ为所述电压信号和所述电流信号的相位差，且θ＝π×Mag1/U0，Mag1为所述幅值差信号；U0为所述幅值差信号的最大值；|ZL|为当前负载阻抗的模；
当所述幅值差信号为正值时，所述当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000053
当所述幅值差信号为负值时，所述当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000054
其中，|Z0|为射频电源的标准输出阻抗的模；|Γ0|为反射系数的模，且
Figure BDA0003418699020000055
PREF为反射功率；PFWD为前向功率。
可选的，所述射频电源的标准输出阻抗Z0为50Ω。
可选的，在所述步骤S62之后，且在所述步骤S7之前，所述步骤S6还包括：
S63、计算预设的第一调整系数与所述第一容值调整量的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的所述第一容值调整量；计算预设的第二调整系数与所述第二容值调整量的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的所述第二容值调整量。
可选的，所述步骤S7具体包括：
若所述幅值差信号和所述相位差信号均为正值，则确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为增大；
若所述幅值差信号为正值，且所述相位差信号为负值，则确定所述第一可变电容的调整方向为增大，所述第二可变电容的调整方向为减小；
若所述幅值差信号为负值，且所述相位差信号为正值，则确定所述第一可变电容的调整方向为减小，所述第二可变电容的调整方向为增大；
若所述幅值差信号和所述相位差信号均为负值，则确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为减小。
可选的，在进行所述步骤S1之前，还包括：
S01、采集传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号；
S02、对所述电压信号和电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号；
S03、将所述相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号的模拟信号转换为数字信号；
S04、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；
S05、判断所述第一目标容值和所述第二目标容值是否分别在所述第一可变电容和所述第二可变电容的可调容值范围内；若所述第一目标容值不在所述第一可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换所述第一可变电容或为所述第一可变电容并联一个固定容值的第一调整电容；若所述第二目标容值不在所述第二可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换所述第二可变电容或为所述第二可变电容并联一个固定容值的第二调整电容。
可选的，在进行所述步骤S1之前，还包括：
对所述幅值差信号和相位差信号进行校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗时，所述幅值差信号和所述相位差信号均等于零。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的匹配器及其阻抗匹配方法的技术方案中，根据经信号采集模块采集和模数转换模块模数转换获得的相位差信号、前向功率信号和反射功率信号，计算获得匹配网络中的阻抗可变元件的目标数值，并根据阻抗可变元件的当前数值和该目标数值，计算获得阻抗可变元件的调整量，即，阻抗可变元件的调整是根据前向功率信号和反射功率信号计算获得的，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号作为阻抗可变元件的调整依据相比，可以利用信号采集模块采集的上述功率信号对阻抗可变元件进行单独调节，而且采集的幅值差信号和相位差信号仅用于判断阻抗可变元件的调整方向，并不作为调整阻抗可变元件的依据，因此，本发明的阻抗可变元件的阻抗变化与幅值差信号和相位差信号不存在强耦合关系，从而可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，缩短匹配时间，提高匹配速度和可靠性。另外，本发明是利用采集的上述功率信号计算阻抗可变元件的调整量，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号计算阻抗可变元件的调整量相比，匹配精度更高。
附图说明
图1为匹配器的L型匹配网络的电路图；
图2为现有的匹配器的原理框图；
图3A为本发明实施例提供的匹配器的一种原理框图；
图3B为本发明实施例提供的匹配器的另一种原理框图；
图4为本发明实施例采用的电压分压电路和电流互感结合电阻的电路；
图5为本发明实施例采用的信号处理电路的原理框图；
图6为本发明实施例提供的匹配器的阻抗匹配方法的流程框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的匹配器及其阻抗匹配方法进行详细描述。
图2为现有的匹配器的原理框图。请参阅图2，现有的匹配器包括传感器、控制器、执行单元和匹配网络，其中，传感器包括信号采集模块和信号处理模块，该信号采集模块用于采集传输线缆(用于将射频电源输出的射频功率输送至负载)的电压信号U1和电流信号U2，并发送至信号处理模块；信号处理模块用于对电压信号U1和电流信号U2进行处理，获得幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1，并发送至控制器的模拟控制模块；该模拟控制模块用于根据幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1，以及执行模块的电机驱动单元发送而来的电机位置信息进行差分计算，获得可变阻抗元件的调整量。以图1示出的L型匹配网络为例，该匹配器的L型匹配网络中的阻抗可变元件包括第一可调电容C1和第二可调电容C2，上述模拟控制模块获得第一可调电容C1和第二可调电容C2各自的调整量，并向电机驱动单元发送电机控制信号；电机驱动单元根据该电机控制信号控制电机单元调节第一可调电容C1和第二可调电容C2各自的容值，由此实现自动阻抗匹配。
但是，由于上述第一可调电容C1和第二可调电容C2的调整会同时影响幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1，具体来说，如果第一可调电容C1的容值发生改变，幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1都会随之改变，而且即使第一可调电容C1的容值变化量较小，幅值差信号Mag1的变化也会使第二可调电容C2的容值变化较大，即，需要重新对第二可调电容C2的容值进行调整，因此，在这两个可调电容和幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1之间存在强耦合关系，由于电机转动存在响应时间、转动惯性等因素，当匹配器的输入端阻抗处于特殊位置时，可变电容即使是产生微小变化也可能会导致阻抗的感型容型互换，引起电容的反复调整，从而导致匹配时间过长，甚至出现失控。
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种匹配器，如图3A和图3B所示，该匹配器包括传感器1、控制器2、执行模块3和匹配网络4，其中，传感器1集成有信号采集模块11、信号处理模块12和模数转换模块13；控制器2集成有阻抗计算模块22和控制模块23；执行模块3集成有电机驱动单元31和电机单元32；匹配网络4的电路中包括可变阻抗元件41及其他独立元器件(例如电感、电阻等)。但是，在实际应用中，信号采集模块11、信号处理模块12和模数转换模块13并不局限于集成在传感器1，也可以彼此独立设置。类似的，阻抗计算模块22和控制模块23并不局限于集成在控制器2，也可以彼此独立设置。
在一些可选的实施例中，如图3B所示，控制器2集成有IO接口模块21，该IO接口模块21用于接收幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1，并发送至控制模块23。
具体地，上述信号采集模块11用于采集匹配器的传输线缆5的电压信号U1、电流信号U2、前向功率信号P1和反射功率信号P2。上述电压信号U1例如可以采用电压分压的方式采集传输线缆的电压波而得到，上述电流信号U2例如可以采用电流互感结合电阻的方式采集传输线缆的电流波而得到。电压分压电路和电流互感结合电阻的电路如图4所示。上述前向功率信号和反射功率信号例如可以采用定向耦合器、除法器、乘法器等的单元采样。
信号处理模块12用于对电压信号U1、电流信号U2进行处理，获得幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1，并将相位差信号Ph1发送至模数转换模块13，同时将幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1发送至IO接口模块21。例如，图5为本发明实施例采用的信号处理电路的原理框图。如图5所示，电压信号U1和电流信号U2的波形分别经过正向和反向整流得到电压波与电流波的直流信息，并经求和电路进行求和计算得到幅值差，然后对该幅值差进行偏置校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗(例如为50Ω)时，幅值差为0V，最后经放大电路输出得到幅值差信号Mag1。与此同时，电压信号U1和电流信号U2的波形分别通过过零比较器进行过零比较，得到各自的脉冲信号，然后经鉴相器或者鉴相电路得到相位差，然后对该相位差进行偏置校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗(例如为50Ω)时，该相位差为0V，最后经放大电路输出得到相位差信号Ph1。经过过零比较器处理获得的相位差信号可以降低波形失真、谐波等因素的影响，提高相位差信号的测量精度。
控制模块23用于判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1是否均等于零(＝0)，若是，则结束匹配器的阻抗匹配；若否，则触发阻抗计算模块22。
具体地，控制模块23可以先判断幅值差信号是否等于零，若否，则触发阻抗计算模块22；若是，再判断相位差信号是否等于零，若否，则触发阻抗计算模块22；若是，则流程结束。或者，也可以先判断相位差信号是否等于零，或者还可以同时判断幅值差信号和相位差信号是否等于零，本发明对幅值差信号和相位差信号的判断顺序没有限制，只要有其中一者不等于零，就触发阻抗计算模块22。这样，上述判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1是否均等于零作为匹配停止条件可以避免现有技术中出现的反复调整无法停止的问题。
模数转换模块13用于根据该控制信号将相位差信号Ph1、前向功率信号P1和反射功率信号P2的模拟信号转换为数字信号，并发送至阻抗计算模块22。
阻抗计算模块22用于根据相位差信号Ph1、前向功率信号P1和反射功率信号P2，计算获得当前负载阻抗；根据当前负载阻抗计算获得匹配网络4中的阻抗可变元件41的目标数值；根据该阻抗可变元件41的当前数值和上述目标数值，计算获得阻抗可变元件41的调整量，并发送至控制模块23。
上述目标数值是指可以实现阻抗匹配的阻抗可变元件41的数值。如果阻抗可变元件41为可变电容，则该目标数值为在实现阻抗匹配时，可变电容的目标容值；或者，该目标数值还可以为在实现阻抗匹配时，可变电容的动片的目标位置。
上述当前数值即为可变电容的当前容值，或者为可变电容的动片的当前位置，该当前容值或者当前位置可以由执行模块3中的电机驱动单元31检测获得。
控制模块23还用于判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1分别是正值还是负值，并根据判断结果确定阻抗可变元件41对应的调整方向为增大还是减小；根据该调整方向及调整量，控制执行模块3调整阻抗可变元件41的数值，并控制信号采集模块11重复上述采集工作。
上述阻抗可变元件41的调整量即为上述当前数值和目标数值的差值。如果阻抗可变元件41为可变电容，则上述调整量即为可变电容的当前容值与目标容值的差值(绝对值)，或者为可变电容的动片的当前位置与目标位置之间的距离。
具体地，如果阻抗可变元件41为可变电容，则控制模块23向电机驱动单元31发送电机控制信号，该电机驱动单元31根据该电机控制信号控制电机单元32转动，以驱动可变电容的动片移动，使其能够自当前位置移动至目标位置，从而改变可变电容的容值。
本发明实施例提供的匹配器，根据经信号采集模块11采集和模数转换模块13模数转换获得的相位差信号、前向功率信号和反射功率信号，计算获得匹配网络4中的阻抗可变元件41的目标数值，并根据阻抗可变元件41的当前数值和该目标数值，计算获得阻抗可变元件41的调整量，即，阻抗可变元件41的调整是根据前向功率信号和反射功率信号计算获得的，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号作为阻抗可变元件的调整依据相比，可以利用信号采集模块11采集的上述功率信号对阻抗可变元件41进行单独调节，而且采集的幅值差信号和相位差信号仅用于判断阻抗可变元件41的调整方向，并不作为调整阻抗可变元件41的依据，因此，本发明的阻抗可变元件41的阻抗变化与幅值差信号和相位差信号不存在强耦合关系，从而可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，缩短匹配时间，提高匹配速度和可靠性。另外，本发明是利用采集的上述功率信号计算阻抗可变元件41的调整量，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号计算阻抗可变元件的调整量相比，匹配精度更高。
在一些可选的实施例中，上述匹配器的匹配网络4为L型匹配网络，具体电路结构如图1所示。其中，阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容。在这种情况下，阻抗计算模块22还用于根据相位差信号Ph1、前向功率信号P1和反射功率信号P2，计算获得第一可变电容的第一目标容值C1和第二可变电容的第二目标容值C2；计算第一可变电容的第一目标容值C1与第一可变电容的当前容值C10的差值，该差值即为第一可变电容的第一容值调整量ΔC1，即，ΔC1＝C1-C10；计算第二可变电容的第二目标容值C2与第二可变电容的当前容值C20的差值，该差值即为第二可变电容的第二容值调整量ΔC2，即，ΔC2＝C2-C20。
控制模块23还用于判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1分别是正值还是负值，并根据判断结果确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向，即，确定第一容值调整量ΔC1和第二容值调整量ΔC2各自为增大量还是减小量；根据第一可变电容的调整方向及第一容值调整量ΔC1，控制匹配器调整第一可变电容的容值，根据所述第二可变电容的调整方向及第二容值调整量ΔC2，控制匹配器调整所述第二可变电容的容值。
在一些可选的实施例中，控制模块23还用于在幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1均为正值时，确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向均为增大；在幅值差信号Mag1为正值，且相位差信号Ph1为负值时，确定第一可变电容的调整方向为增大，第二可变电容的调整方向为减小；在幅值差信号Mag1为负值，且相位差信号Ph1为正值时，确定第一可变电容的调整方向为减小，第二可变电容的调整方向为增大；在幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1均为负值时，确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向均为减小。
由上可知，上述控制模块23通过计算获得上述第一容值调整量ΔC1和第二容值调整量ΔC2，可以确定第一可变电容和第二可变电容各自的动片自当前位置移动至目标位置的距离，并通过判断幅值差信号和相位差信号是正值还是负值，可以确定可变电容的动片的移动方向(即，用于驱动动片移动的电机转向)。
作为另一个技术方案，如图6所示，本发明实施例提供一种匹配器的阻抗匹配方法，其应用于本发明实施例提供的上述匹配器，以图3A和图3B所示的匹配器为例，该阻抗匹配方法包括以下步骤：
S1、采集匹配器的传输线缆5的电压信号U1、电流信号U2、前向功率信号P1和反射功率信号P2；
上述电压信号例如可以采用电压分压的方式采集传输线缆的电压波而得到，上述电流信号例如可以采用电流互感结合电阻的方式采集传输线缆的电流波而得到。电压分压电路和电流互感结合电阻的电路如图4所示。上述前向功率信号和反射功率信号例如可以采用定向耦合器、除法器、乘法器等的单元采样。
S2、对电压信号U1、电流信号U2进行处理，获得幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1；
例如，图5为本发明实施例采用的信号处理电路的原理框图。如图5所示，电压信号U1和电流信号U2的波形分别经过正向和反向整流得到电压波与电流波的直流信息，并经求和电路进行求和计算得到幅值差，然后对该幅值差进行偏置校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗(例如为50Ω)时，幅值差为0V，最后经放大电路输出得到幅值差信号Mag1。与此同时，电压信号U1和电流信号U2的波形分别通过过零比较器进行过零比较，得到各自的脉冲信号，然后经鉴相器或者鉴相电路得到相位差，然后对该相位差进行偏置校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗(例如为50Ω)时，该相位差为0V，最后经放大电路输出得到相位差信号Ph1。经过过零比较器处理获得的相位差信号可以降低波形失真、谐波等因素的影响，提高相位差信号的测量精度。
S3、判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1是否均等于零(＝0)，若是，则流程结束；若否，则进行步骤S4；
具体地，步骤S3中，可以先判断幅值差信号Mag1是否等于零，若否，则进行步骤S4；若是，再判断相位差信号Ph1是否等于零，若否，则进行步骤S4；若是，则流程结束。或者，也可以先判断相位差信号Ph1是否等于零，或者还可以同时判断幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1是否等于零，本发明对幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1的判断顺序没有限制，只要有其中一者不等于零，就进行步骤S4。
上述步骤S3作为匹配停止条件可以避免现有技术中出现的反复调整无法停止的问题。
S4、将上述相位差信号Ph1、前向功率信号P1和反射功率信号P2的模拟信号转换为数字信号；
S5、根据上述相位差信号Ph1、前向功率信号P1和反射功率信号P2，计算获得当前负载阻抗，再根据该当前负载阻抗计算获得匹配器的匹配网络中的阻抗可变元件41的目标数值；
上述目标数值是指可以实现阻抗匹配的阻抗可变元件41的数值。如果阻抗可变元件41为可变电容，则该目标数值为在实现阻抗匹配时，可变电容的目标容值；或者，该目标数值还可以为在实现阻抗匹配时，可变电容的动片的目标位置。
S6、根据上述阻抗可变元件41的当前数值和上述目标数值，计算获得上述阻抗可变元件41的调整量；
如果阻抗可变元件41为可变电容，则上述当前数值即为可变电容的当前容值，或者为可变电容的动片的当前位置，该当前容值或者当前位置可以由执行模块3检测获得。
上述阻抗可变元件41的调整量即为上述目标数值和当前数值的差值。如果阻抗可变元件41为可变电容，则上述调整量即为可变电容的当前容值与目标容值的差值(绝对值)，或者为可变电容的动片的当前位置与目标位置之间的距离。
S7、判断上述幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1分别是正值(＞0)还是负值(＜0)，并根据判断结果确定阻抗可变元件41的调整方向为增大还是减小；
若调整方向为增大，则增大阻抗可变元件41的当前数值；若调整方向为减小，则减小阻抗可变元件41的当前数值。如果阻抗可变元件41为可变电容，则上述调整方向为增大或减小，即为可变电容的当前容值增大或减小，或者为可变电容的动片自当前位置向容值增大或减小的方向移动。
S8、根据上述调整方向及调整量，调整阻抗可变元件41的数值，并返回上述步骤S1。
如果阻抗可变元件为可变电容，则执行模块控制可变电容的动片自当前位置向容值增大或减小的方向移动至目标位置，之后返回上述步骤S1。
本发明提供的匹配器及其阻抗匹配方法的技术方案中，阻抗可变元件的调整是根据前向功率信号和反射功率信号计算获得的，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号作为阻抗可变元件的调整依据相比，可以利用采集的上述功率信号对阻抗可变元件进行单独调节，而且采集的幅值差信号和相位差信号仅用于判断阻抗可变元件的调整方向为增大还是减小，并不作为调整阻抗可变元件的依据，因此，本发明的阻抗可变元件的阻抗变化与幅值差信号和相位差信号不存在强耦合关系，从而可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，缩短匹配时间，提高匹配速度和可靠性。另外，本发明是利用采集的上述功率信号计算阻抗可变元件的调整量，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号计算阻抗可变元件的调整量相比，匹配精度更高。
在一些可选的实施例中，上述匹配器的匹配网络为L型匹配网络，具体电路结构如图1所示。其中，阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容。在这种情况下，上述步骤S6具体可以包括：
S61、根据上述相位差信号、前向功率信号和反射功率信号，计算获得第一可变电容的第一目标容值C1和第二可变电容的第二目标容值C2；
S62、计算第一可变电容的第一目标容值C1与第一可变电容的当前容值C10的差值，该差值即为第一可变电容的第一容值调整量ΔC1，即，ΔC1＝C1-C10；计算第二可变电容的第二目标容值C2与第二可变电容的当前容值C20的差值，该差值即为第二可变电容的第二容值调整量ΔC2，即，ΔC2＝C2-C20。
在这种情况下，上述步骤S7具体包括：
判断幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向。
在匹配过程中，当幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1中的一者不为零时，说明不匹配，在这种情况下，若幅值差信号Mag1>0，则相对于幅值差信号Mag1＝0的情况，经过传感器的电流信号变大、电压信号变小，即负载阻抗大于50Ω，此时第一可变电容的调整方向为增大，即，应该增大第一可变电容的容值，即，第一容值调整量ΔC1为增大量，使匹配器输入端的阻抗(即，射频功率的输出端阻抗)降低；反之，若幅值差信号Mag1<0，则第一可变电容的调整方向为减小，即，应该减少第一可变电容的容值，即，第一容值调整量ΔC1为减小量，使匹配器输入端的阻抗升高。若相位差信号Ph1>0，则相对于相位差信号Ph1＝0的情况，经过传感器的电压信号提前，即负载阻抗呈感性，此时第二可变电容的调整方向为增大，即，应该增大第二可变电容的容值，即，第二容值调整量ΔC2为增大量，使匹配器输入端的阻抗降低；反之，若相位差信号Ph1<0，则第二可变电容的调整方向为减小，即，应该减小第二可变电容的容值，即，第二容值调整量ΔC2为减小量，使匹配器输入端的阻抗升高。
基于上述原理，在一些可选的实施例中，上述步骤S7具体包括：
若幅值差信号和相位差信号均为正值，则确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向均为增大，即，第一容值调整量ΔC1和第二容值调整量ΔC2均为增大量；
若幅值差信号为正值，且相位差信号为负值，则确定第一可变电容的调整方向为增大，第二可变电容的调整方向为减小，即，第一容值调整量ΔC1为增大量；第二容值调整量ΔC2为减小量；
若幅值差信号为负值，且相位差信号为正值，则确定第一可变电容的调整方向为减小，第二可变电容的调整方向为增大，即，第一容值调整量ΔC1为减小量；第二容值调整量ΔC2为增大量；
若幅值差信号和相位差信号均为负值，则确定第一可变电容和第二可变电容的调整方向均为减小，即，第一容值调整量ΔC1和第二容值调整量ΔC2均为减小量。
上述步骤S8具体包括：
根据上述第一可变电容的调整方向及上述第一容值调整量ΔC1，控制匹配器调整第一可变电容的容值，根据第二可变电容的调整方向及所述第二容值调整量ΔC2，控制匹配器调整第二可变电容的容值，并返回步骤S1。
由上可知，上述步骤S6通过计算获得上述第一容值调整量ΔC1和第二容值调整量ΔC2，可以确定第一可变电容和第二可变电容各自的动片自当前位置移动至目标位置的距离。上述步骤S7通过判断幅值差信号和相位差信号是正值还是负值，可以确定可变电容的动片的移动方向(即，用于驱动动片移动的电机转向)。
需要说明的是，在返回步骤S1之后，重复进行步骤S1至步骤S3，如果幅值差信号和相位差信号是否均等于零，则表示实现阻抗匹配，流程结束，否则继续进行上述步骤S4至步骤S8。
在一些可选的实施例中，第一可变电容的第一目标容值C1采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000171
第二可变电容的第二目标容值C2采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000172
其中，Z0为射频电源的标准输出阻抗(例如50Ω)；ω为射频电源的角频率；R为当前负载阻抗的实部；L＝L1+L2，其中，如图1所示，L1为L型匹配网络中的固定电感的电感值，该值为已知的固定值；L2为负载的等效电感值，该值在进行工艺的过程中是实时变化的，可以通过检测获得。
上述当前负载阻抗即为负载在第一可变电容和第二可变电容各自的动片处于当前位置(即，第一可变电容的当前容值为C10；第二可变电容的当前容值为C20)时的阻抗。
上述第一目标容值C1和第二目标容值C2的上述公式的推导过程如下：当前负载阻抗的计算公式为：ZL＝R+jωL2。由图1的L型匹配网络的电路结构可知，射频电源的输出阻抗(即，匹配器的输入端阻抗)ZM为L型匹配网络中的固定电感的电感值L1、当前负载阻抗ZL和第二目标容值C2串联之后，再与第一目标容值C1并联得到的阻抗，具体表达式如下：
Figure BDA0003418699020000173
其中，“//”表示并联计算。
当射频电源的输出阻抗ZM等于标准输出阻抗Z0时，实现阻抗匹配，以标准输出阻抗Z0等于50Ω为例，ZM＝50Ω(实部为50Ω，虚部为0)，此等式可以转换为：
Figure BDA0003418699020000181
将该等式代入上述式1，可以得到：
Figure BDA0003418699020000182
经整理后可以得到：
Figure BDA0003418699020000183
其中，由于标准输出阻抗Z0的实部为50Ω，虚部为0，则可以推导出下述两个等式：
Figure BDA0003418699020000184
Figure BDA0003418699020000185
经整理后可以得到：
Figure BDA0003418699020000186
Figure BDA0003418699020000187
由上述式2和式3即可计算出第一目标容值C1和第二目标容值C2。
在一些可选的实施例中，上述当前负载阻抗ZL的实部R可以采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000188
其中，θ为电压信号和电流信号的相位差，且θ＝π×Mag1/U0，Mag1为幅值差信号；U0为幅值差信号的最大值；|ZL|为当前负载阻抗的模。
当上述幅值差信号Mag1为正值(＞0)时，反射系数Γ0＞0，则当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000191
当上述幅值差信号为负值(＜0)时，反射系数Γ0＜0，则当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure BDA0003418699020000192
其中，|Z0|为射频电源的标准输出阻抗的模；|Γ0|为反射系数的模，且
Figure BDA0003418699020000193
PREF为反射功率；PFWD为前向功率，反射功率和前向功率通过上述步骤S1采集获得。
上述当前负载阻抗的模|ZL|是通过步骤S1采集的前向功率信号和反射功率信号直接计算获得，这种计算方式与现有技术使用幅值差信号和相位差信号计算相比，可以有效提高匹配精度。
如果匹配器的用于采集电压信号和电流信号的传感器的精度足够高，理论上驱动第一可变电容的动片移动的电机单元和驱动第二可变电容的动片移动的电机单元均只需要转动一次即可完成匹配，但是，若传感器的精度不够高，则可以通过闭环控制的方式重复进行上述步骤S1至步骤S8，直至自动完成匹配。针对后一种情况，在上述步骤S62之后，且在上述步骤S7之前，上述步骤S6还可以包括：
S63、计算预设的第一调整系数kc1与第一容值调整量ΔC1的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的第一容值调整量ΔC1；计算预设的第二调整系数kc2与第二容值调整量ΔC2的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的第二容值调整量ΔC2。
具体地，以标准输出阻抗Z0等于50Ω为例，新的第一容值调整量ΔC1满足下述等式：
Figure BDA0003418699020000194
新的第二容值调整量ΔC2满足下述等式：
Figure BDA0003418699020000195
上述第一调整系数kc1和第二调整系数kc2的大小不同，可变电容的电机转速随之产生变化，该转速同时影响着幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1的变化，从而影响匹配速度。具体来说，当调整系数较小时，电机的转速较慢，匹配速度较慢；当调整系数较大时，电机的转速较快，匹配速度较快。在实际应用中，可以根据具体需要设定上述调整系数，以获得合适的匹配速度。
需要说明的是，由于上述步骤S3在幅值差信号Mag1和相位差信号Ph1均为0时，可以结束匹配，从而可以避免因调整系数较大，电机转速过快而引起的反复调整无法停止的问题。
在一些可选的实施例中，在进行上述步骤S1之前，还包括：
S01、采集传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号；
S02、对电压信号和电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号；
S03、将相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号的模拟信号转换为数字信号；
S04、根据相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号，计算获得第一可变电容的第一目标容值和第二可变电容的第二目标容值；
上述步骤S01至S04与上述步骤S1、S2、S4和S5相类似。
S05、判断第一目标容值和第二目标容值是否分别在第一可变电容和第二可变电容的可调容值范围内；若第一目标容值不在第一可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换第一可变电容或为第一可变电容并联一个固定容值的第一调整电容；若第二目标容值不在第二可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换第二可变电容或为第二可变电容并联一个固定容值的第二调整电容。
这样，可以判断当前的可变电容的容值是否满足负载的匹配条件，如果不满足，可以对匹配器的匹配网络进行改进。例如，若第二可变电容的可调容值范围为10pF～500pF，而第二目标容值所需的调整范围为800pF～1000pF，此时可以将一个600pF的固定电容与第二可变电容并联，以满足第二目标容值所需的调整范围。或者，也可以将一个相应的电感与第二可变电容串联，这样同样可以满足第二目标容值所需的调整范围。
在一些可选的实施例中，在进行上述步骤S1之前，还包括：
对幅值差信号和相位差信号进行校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗时，幅值差信号和相位差信号均等于零。
具体地，可以采用偏置校准的方式对幅值差信号和相位差信号进行校准，即，在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗(例如50Ω)时，若幅值差信号或者相位差信号的采样值等于a，且a不等于0，则将所有的采样值减去a。当然，在实际应用中，还可以采用其他校准方式，本发明实施例对此没有特别的限定。
需要说明的是，本发明实施例仅示例性地对采用L型匹配网络的匹配器的匹配方法进行了详细描述，但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，本发明实施例提供的阻抗匹配方法同样适用于π型、T型匹配网络，或者这些匹配网络的基础上增加其他的补偿元器件，虽然匹配网络的电路结构不同，但是本发明实施例提供的阻抗匹配方法的流程不变。当然，根据匹配网络的电路结构的变化，匹配器的输入端阻抗的计算方法需要进行相应的调试，以满足匹配流程。
综上所述，本发明实施例提供的匹配器及其阻抗匹配方法的技术方案中，根据经信号采集模块采集和模数转换模块模数转换获得的相位差信号、前向功率信号和反射功率信号，计算获得匹配网络中的阻抗可变元件的目标数值，并根据阻抗可变元件的当前数值和该目标数值，计算获得阻抗可变元件的调整量，即，阻抗可变元件的调整是根据前向功率信号和反射功率信号计算获得的，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号作为阻抗可变元件的调整依据相比，可以利用信号采集模块采集的上述功率信号对阻抗可变元件进行单独调节，而且采集的幅值差信号和相位差信号仅用于判断阻抗可变元件的调整方向，并不作为调整阻抗可变元件的依据，因此，本发明的阻抗可变元件的阻抗变化与幅值差信号和相位差信号不存在强耦合关系，从而可以解决匹配过程中出现的反复调整的问题，缩短匹配时间，提高匹配速度和可靠性。另外，本发明是利用采集的上述功率信号计算阻抗可变元件的调整量，这与现有技术中使用幅值差信号和相位差信号计算阻抗可变元件的调整量相比，匹配精度更高。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种匹配器，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块、模数转换模块、阻抗计算模块、控制模块、执行模块和匹配网络，其中，
所述信号采集模块用于采集所述匹配器的传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号，并将所述电压信号、所述电流信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述信号处理模块；
所述信号处理模块用于对所述电压信号和所述电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号，并将所述幅值差信号和所述相位差信号发送至所述阻抗计算模块和所述控制模块；以及将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号发送至所述模数转换模块；
所述模数转换模块用于将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号的模拟信号转换为数字信号，并发送至所述阻抗计算模块；
所述控制模块用于判断述幅值差信号和所述相位差信号是否均等于零，若是，则结束所述匹配器的阻抗匹配；若否，则触发所述阻抗计算模块；
所述阻抗计算模块用于根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得当前负载阻抗；根据所述当前负载阻抗计算获得所述匹配网络中的阻抗可变元件的目标数值；根据所述阻抗可变元件的当前数值和所述目标数值，计算获得所述阻抗可变元件的调整量，并发送至所述控制模块；
所述控制模块还用于判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述阻抗可变元件对应的调整方向为增大还是减小；根据所述调整方向及所述调整量，控制所述执行模块调整所述阻抗可变元件的数值。
2.根据权利要求1所述的匹配器，其特征在于，所述匹配网络为L型匹配网络，所述阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容；
所述阻抗计算模块还用于根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；计算所述第一目标容值与所述第一可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第一可变电容的第一容值调整量；计算所述第二目标容值与所述第二可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第二可变电容的第二容值调整量；
所述控制模块还用于判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向；根据所述第一可变电容的调整方向及所述第一容值调整量，控制所述匹配器调整所述第一可变电容的容值，根据所述第二可变电容的调整方向及所述第二容值调整量，控制所述匹配器调整所述第二可变电容的容值。
3.根据权利要求2所述的匹配器，其特征在于，所述控制模块还用于在所述幅值差信号和所述相位差信号均为正值时，确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为增大；在所述幅值差信号为正值，且所述相位差信号为负值时，确定所述第一可变电容的调整方向为增大，所述第二可变电容的调整方向为减小；在所述幅值差信号为负值，且所述相位差信号为正值时，确定所述第一可变电容的调整方向为减小，所述第二可变电容的调整方向为增大；在所述幅值差信号和所述相位差信号均为负值时，确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为减小。
4.一种匹配器的阻抗匹配方法，应用于权利要求1-3任一项所述的匹配器，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集所述匹配器的传输线缆的电压信号和电流信号以及前向功率信号和反射功率信号；
S2、对所述电压信号和所述电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号；
S3、判断所述幅值差信号和所述相位差信号是否均等于零，若是，则流程结束；若否，则进行步骤S4；
S4、将所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号的模拟信号转换为数字信号；
S5、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得当前负载阻抗，再根据所述当前负载阻抗计算获得所述匹配器的匹配网路中的阻抗可变元件的目标数值；
S6、根据所述阻抗可变元件的当前数值和所述目标数值，计算获得所述阻抗可变元件的调整量；
S7、判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述阻抗可变元件的调整方向为增大还是减小；
S8、根据所述调整方向及所述调整量，调整所述阻抗可变元件的数值，并返回所述步骤S1。
5.根据权利要求4所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述匹配网络为L型匹配网络，其中，所述阻抗可变元件包括第一可变电容和第二可变电容；
所述步骤S6具体包括：
S61、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和所述反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；
S62、计算所述第一目标容值与所述第一可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第一可变电容的第一容值调整量；计算所述第二目标容值与所述第二可变电容的当前容值的差值，该差值即为所述第二可变电容的第二容值调整量；
所述步骤S7具体包括：
判断所述幅值差信号和相位差信号分别是正值还是负值，并根据判断结果确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向；
所述步骤S8具体包括：
根据所述第一可变电容的调整方向及所述第一容值调整量，控制所述匹配器调整所述第一可变电容的容值，根据所述第二可变电容的调整方向及所述第二容值调整量，控制所述匹配器调整所述第二可变电容的容值，并返回所述步骤S1。
6.根据权利要求5所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述第一可变电容的第一目标容值采用下述公式计算获得：
Figure FDA0003418699010000041
所述第二可变电容的第二目标容值采用下述公式计算获得：
Figure FDA0003418699010000042
其中，Z0为射频电源的标准输出阻抗；ω为射频电源的角频率；R为当前负载阻抗的实部；L＝L1+L2，其中，L1为所述L型匹配网络中的固定电感的电感值；L2为负载的等效电感值。
7.根据权利要求4所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述当前负载阻抗的实部采用下述公式计算获得：
Figure FDA0003418699010000043
其中，R为所述当前负载阻抗的实部；θ为所述电压信号和所述电流信号的相位差，且θ＝π×Mag1/U0，Mag1为所述幅值差信号；U0为所述幅值差信号的最大值；|ZL|为当前负载阻抗的模；
当所述幅值差信号为正值时，所述当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure FDA0003418699010000044
当所述幅值差信号为负值时，所述当前负载阻抗的模采用下述公式计算获得：
Figure FDA0003418699010000045
其中，|Z0|为射频电源的标准输出阻抗的模；|Γ0|为反射系数的模，且
Figure FDA0003418699010000051
PREF为反射功率；PFWD为前向功率。
8.根据权利要求6或7所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述射频电源的标准输出阻抗Z0为50Ω。
9.根据权利要求5或6所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在所述步骤S62之后，且在所述步骤S7之前，所述步骤S6还包括：
S63、计算预设的第一调整系数与所述第一容值调整量的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的所述第一容值调整量；计算预设的第二调整系数与所述第二容值调整量的绝对值的乘积，并将该乘积作为新的所述第二容值调整量。
10.根据权利要求5所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：
若所述幅值差信号和所述相位差信号均为正值，则确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为增大；
若所述幅值差信号为正值，且所述相位差信号为负值，则确定所述第一可变电容的调整方向为增大，所述第二可变电容的调整方向为减小；
若所述幅值差信号为负值，且所述相位差信号为正值，则确定所述第一可变电容的调整方向为减小，所述第二可变电容的调整方向为增大；
若所述幅值差信号和所述相位差信号均为负值，则确定所述第一可变电容和所述第二可变电容的调整方向均为减小。
11.根据权利要求5所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在进行所述步骤S1之前，还包括：
S01、采集传输线缆的电压信号、电流信号、前向功率信号和反射功率信号；
S02、对所述电压信号和电流信号进行处理，获得幅值差信号和相位差信号；
S03、将所述相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号的模拟信号转换为数字信号；
S04、根据所述相位差信号、所述前向功率信号和反射功率信号，计算获得所述第一可变电容的第一目标容值和所述第二可变电容的第二目标容值；
S05、判断所述第一目标容值和所述第二目标容值是否分别在所述第一可变电容和所述第二可变电容的可调容值范围内；若所述第一目标容值不在所述第一可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换所述第一可变电容或为所述第一可变电容并联一个固定容值的第一调整电容；若所述第二目标容值不在所述第二可变电容的可调容值范围内，则确定需要更换所述第二可变电容或为所述第二可变电容并联一个固定容值的第二调整电容。
12.根据权利要求4所述的阻抗匹配方法，其特征在于，在进行所述步骤S1之前，还包括：
对所述幅值差信号和相位差信号进行校准，以使在射频电源的输出阻抗等于标准输出阻抗时，所述幅值差信号和所述相位差信号均等于零。
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