集成滑动短路/探针调谐器及鼓 knob 过渡用于高 Q 腔体

我们提出了一个集成三旋钮调谐器，将阻抗匹配内部化置于波导耦合高 $Q$ 腔体的发射适配器中。该调谐器将波导滑动短路、鼴钮过渡和麦克风驱动的可调同轴探针相结合。推导了一条传输线/ABCD 模型，将三个机械自由度映射到电气目标 $\Gamma \rightarrow 0$、$\beta$ 和 $Q_{\rm L}$，显式包括熔融硅纤维经济电容。该模型给出闭式匹配条件并预测临界耦合集合。在全波 FEM 仿真和台架测量中验证了该方法：当 $h \approx 0.55$~mm 且后短距离 $\approx 0.80$~mm 时，回波损耗可达 $|S_{11}| \approx -30$~dB，频率范围为 17.8--18.1~GHz，同时在喷嘴处保持峰值电场 $\sim 1.8 \times 10^5$~V/m（按 1~W 标准化）。测量得到的发射装配通过损耗为 $|S_{21}| \approx 0.7$--$0.8$~dB。参数研究表明，后短长度 $L_{\rm {bs}} \geq 0.5 \lambda_{\rm g}$ 会激发 parasitic stub 共振，导致第二个 $S_{11}$ 最小点并将能量局部化在鼓 knob 后方；保持 $L_{\rm {bs}} \leq 0.4 \lambda_g$ 可避免此现象。在 10~W 的氦等离子体放电中，针对短路和探针的原位调谐维持了良好的匹配，随着等离子体阻抗变化，吸收功率从 $\sim 43\%$ 增加到 $\sim 76\%$，氦气喷嘴流量从 25 增加到 351 sccm。该紧凑型调谐器消除了外部 stub 盒，适用于其他波导耦合共振器和等离子体源。