Oszillatoren für Plasmaquellen

Plasmaquellen erzeugen generell aus elektrischer Leistung ein Plasma. Die Quellen des FBHs nutzen zur Ankopplung an das Plasma Mikrowellen-Signale. Um teure Generatoren zur Mikrowellenerzeugung zu vermeiden, werden Oszillatoren entworfen, die aus elektrischer DC-Leistung Mikrowellen für die Plasmaanregung erzeugen. So kann die Signalerzeugung komplett in die Plasmaquelle integriert werden.

Auf Grund der nichtlinearen Plasmalast kann bei der Oszillatorentwicklung kein Standardentwurfsverfahren verwendet werden. Gerade die zwei Lastzustände des plasmalosen Betriebes bis zur Zündung und der darauf folgende kontinuierliche Betrieb mit Plasma unterscheiden sich stark. Dieser Umstand verkompliziert die Oszillatorentwicklung, da für alle Lastzustände und transiente Übergänge die Schwingbedingungen für einen sicheren Betrieb des Oszillators kontinuierlich erfüllt sein müssen. Mit eigenen nichtlinearen Plasmamodellen kann eine Oszillatorentwicklung am Computer erfolgen. Dabei können die eingeschwungenen Betriebszustände simuliert werden, aber auch deren Übergänge ineinander. Eine Charakterisierung des Oszillatorverhaltens und der Vergleich mit gezielten Messungen ist so möglich. So zeigt das Diagramm einen gemessenen minimalen Frequenzsprung in einer Plasmaquelle mit integriertem Oszillator bei Plasmazündung.