CN114487984A - 射频电源的校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了射频电源的校准装置及方法，用以解决射频电源中功率测量电路的测量精度低的问题。该装置包括射频功率测量电路、控制器、电压补偿器和参数调节器；射频功率测量电路包括依次连接的测量电路、乘法器和运放器；控制器分别与电压补偿器和参数调节器连接，用于控制电压补偿器输出电压补偿值以及控制参数调节器的参数值；电压补偿器与乘法器连接，用于向乘法器提供电压补偿值；参数调节器连接至运放器，用于通过调整参数值校准运放器的输出功率值。该装置减小了测量电路中由乘法器和集成运放器的偏置电压所带来的测量误差，且实现了对射频功率测量电路输出值的实时动态校准效果，提高了射频电源输出功率的精度。

Description

射频电源的校准装置及方法

技术领域

本申请涉及射频测量技术领域，尤其涉及一种射频电源的校准装置及方法。

背景技术

射频电源是半导体行业制造装备的核心关键零部件，用于给半导体设备的机台提供能量，其输出功率的精度和线性度是最重要的几项指标之一。在射频电源中，射频功率测量电路的性能决定了输出功率的精度和线性度。乘法式射频功率测量电路是射频电源中一种常用的射频功率测量电路，其主要包括信号采集电路、乘法器、低通滤波电路、输出放大电路等部分。

传统的乘法式功率测量电路主要存在两个问题：一是随着功率的变化，测量出的信号精度和线性度会产生偏差；二是乘法器和集成运放存在输入失调电压和失调电流，乘法器还有乘法误差、线性误差，这些都会影响测量信号的精度和线性度，从而造成输出功率不准确。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种射频电源的校准装置及方法，用以解决现有的射频电源中功率测量电路的测量精度低的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：

一方面，本申请实施例提供一种射频电源的校准装置，所述装置包括射频功率测量电路、控制器、电压补偿器和参数调节器；所述射频功率测量电路包括依次连接的测量电路、乘法器和运放器；所述控制器分别与所述电压补偿器和参数调节器连接，所述电压补偿器与所述乘法器连接，所述参数调节器连接至所述运放器的输入端；

所述控制器，用于控制所述电压补偿器输出电压补偿值，以使所述校准装置在待机状态时，所述射频功率测量电路的电压输出值为零；根据所述射频功率测量电路的目标输出功率值控制所述参数调节器的参数值，以使所述射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为所述目标输出功率值；

所述电压补偿器，用于向所述乘法器提供所述电压补偿值；

所述参数调节器，用于通过调整所述参数值，校准所述运放器的输出功率值。

另一方面，本申请实施例提供一种射频电源的校准方法，应用于如上述一方面所述的射频电源的校准装置；所述方法包括：

在所述校准装置上电后，控制所述电压补偿器输出目标电压补偿值；所述电压补偿器输出所述目标电压补偿值时，所述射频功率测量电路的电压输出值为零；

确定所述射频功率测量电路的目标输出功率值；根据所述参数调节器的电阻值和所述射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，确定所述目标输出功率值对应的目标参数值；所述目标参数值用于将所述射频功率测量电路的实际输出功率值校准为所述目标输出功率值；

控制所述参数调节器的参数值为所述目标参数值。

采用本申请实施例提供的射频电源的校准装置，通过在射频功率测量电路中接入控制器、电压补偿器和参数调节器，其中，射频功率测量电路包括依次连接的测量电路、乘法器、滤波电路和运放器，控制器分别与电压补偿器和参数调节器连接，电压补偿器与乘法器连接，参数调节器连接至运放器的输入端。使得控制器能够控制电压补偿器输出电压补偿值，从而为乘法器提供该电压补偿值，以使校准装置在待机状态时，射频功率测量电路的电压输出值为零，即，被测信号为零时电路的输出也为零，减小了射频功率测量电路中由乘法器和运放器的偏置电压所带来的测量误差。此外，控制器还能够根据射频功率测量电路的目标输出功率值控制参数调节器的参数值，从而校准运放器的输出功率值，以使射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为目标输出功率值，实现了对射频功率测量电路输出值的实时动态校准效果，显著提高了射频电源的输出功率的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性框图；

图2是根据本申请另一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性框图；

图3是根据本申请一实施例的一种射频电源的校准方法的示意性流程图；

图4是根据本申请一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性结构图；

图5是根据本申请另一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性结构图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种射频电源的校准装置及方法，用以解决现有的射频电源中功率测量电路的测量精度低的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是根据本申请一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性框图，如图1所示，该装置包括：射频功率测量电路10、控制器20、电压补偿器30和参数调节器40；射频功率测量电路10包括依次连接的测量电路11、乘法器12和运放器13；控制器20分别与电压补偿器30和参数调节器40连接，电压补偿器30与乘法器12连接，参数调节器40连接至运放器13的输入端。

控制器20，用于控制电压补偿器30输出电压补偿值，以使校准装置在待机状态时，射频功率测量电路的电压输出值为零；根据射频功率测量电路的目标输出功率值控制参数调节器40的参数值，以使射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为目标输出功率值。

电压补偿器30，用于向乘法器12提供电压补偿值。

参数调节器40，用于通过调整自身的参数值，校准运放器13的输出功率值。

本实施例中，测量电路11用于采集被测信号，乘法器12用于对被测信号进行求平方运算，运放器13用于对信号进行放大。

电压补偿器30可以是双极性DAC(数模转换器)。参数调节器40可以是可调电阻器，如数字电位器；也可以是可调电压器，如乘法式数模转换芯片MDACS。

可选地，运放器13可以是集成运放器。集成运放器包括同相输入端、反相输入端和输出端。参数调节器40与集成运放器的同相输入端连接。

采用本申请实施例提供的射频电源的校准装置，通过在射频功率测量电路中接入控制器、电压补偿器和参数调节器，其中，射频功率测量电路包括依次连接的测量电路、乘法器、滤波电路和运放器，控制器分别与电压补偿器和参数调节器连接，电压补偿器与乘法器连接，参数调节器连接至运放器的输入端。使得控制器能够控制电压补偿器输出电压补偿值，从而为乘法器提供该电压补偿值，以使校准装置在待机状态时，射频功率测量电路的电压输出值为零，即，被测信号为零时电路的输出也为零，减小了射频功率测量电路中由乘法器和运放器的偏置电压所带来的测量误差。此外，控制器还能够根据射频功率测量电路的目标输出功率值控制参数调节器的参数值，从而校准运放器的输出功率值，以使射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为目标输出功率值，实现了对射频功率测量电路输出值的实时动态校准效果，显著提高了射频电源的输出功率的精度。

在一个实施例中，控制器20包括串行数据输出端口和片选控制输出端口。控制器20通过串行数据输出端口向电压补偿器30发送控制指令，以控制电压补偿器30输出电压补偿值；以及，通过串行数据输出端口向参数调节器40发送控制指令，以控制参数调节器40调节参数值。控制器20通过片选控制输出端口控制电压补偿器30和/或参数调节器40的工作状态。

本实施例中，若片选控制输出端口输出第一指令，则电压补偿器30和/或参数调节器40的工作状态为有效接收控制指令。若片选控制输出端口输出第二指令，则电压补偿器30和/或参数调节器40的工作状态为无效接收控制指令。

本实施例对第一指令和第二指令的输出形式不作限定，其可以是数字、字符、符号等任一种形式。以数字为例，假设第一指令为“0”，第二指令为“1”，则在控制器20的片选控制输出端口输出指令“0”时，电压补偿器30和/或参数调节器40的工作状态为有效接收控制指令，即根据控制器20输出的数据和指令执行相应的动作。在控制器20的片选控制输出端口输出指令“1”时，电压补偿器30和/或参数调节器40的工作状态为无效接收控制指令，即无论据控制器20输出任何数据和指令，电压补偿器30和/或参数调节器40均不响应，仍保持之前的输出状态不变。

可选地，控制器20可包括一个或多个片选控制输出端口。若控制器20仅包括一个片选控制输出端口，则电压补偿器30和参数调节器40均与该片选控制输出端口连接，控制器20通过该片选控制输出端口同时控制电压补偿器30和参数调节器40的工作状态。若控制器20包括多个片选控制输出端口，则电压补偿器30和参数调节器40可分别与不同的片选控制输出端口连接，这样，控制器20可通过与不同的片选控制输出端口分别控制电压补偿器30和参数调节器40的工作状态。

本实施例中，控制器通过片选控制输出端口输出不同的指令，以控制电压补偿器和参数调节器的工作状态，使得射频电源的校准装置能够根据实际测量需求选择性地进行测量校准控制，提升了校准装置的普适性和灵活性。

在一个实施例中，参数调节器40包括可调电阻器或者可调电压器。

在参数调节器40为可调电阻器的情况下，控制器20用于根据目标输出功率值调节可调电阻器的电阻值，以通过调节可调电阻器的电阻值来校准射频功率测量电路的输出功率值。可选地，可调电阻器可以是数字电位器。

在参数调节器40为可调电压器的情况下，控制器20用于根据目标输出功率值调节可调电压器的电压值，以通过调节可调电压器的电压值来校准射频功率测量电路的输出功率值。可选的，可调电压器可以是乘法式数模转换芯片MDACS。

本实施例中，射频电源的校准装置的参数调节器可选择可调电阻器或可调电压器，从而使得该校准装置能够使用多种不同的元件来实现对输出功率值的校准效果，提升了校准装置的使用灵活性。

在一个实施例中，如图2所示，射频电源的校准装置还包括电压基准模块50，电压补偿器30包括参考电平输入端和电压输出端。其中，电压基准模块50与电压补偿器30的参考电平输入端连接，用于通过参考电平输入端向电压补偿器30提供基准参考电压；电压补偿器30通过电压输出端向乘法器12提供电压补偿值。

在一个实施例中，如图2所示，射频电源的校准装置还包括稳压模块60，参数调节器40和控制器20分别包括供电输入端。其中，稳压模块60分别与参数调节器40和控制器20的供电输入端连接；稳压模块60用于通过各供电输入端，分别为参数调节器40和控制器20提供预设电压值。

图3是根据本申请一实施例的一种射频电源的校准方法的示意性流程图，如图3所示，该方法应用于图1所示的射频电源的校准装置中，具体的，可应用于该校准装置中的控制器中，包括以下步骤：

S302，在校准装置上电后，控制电压补偿器输出目标电压补偿值；电压补偿器输出目标电压补偿值时，射频功率测量电路的电压输出值为零。

其中，在校准装置上电后，射频功率测量电路的电压输出值为零，说明被测信号为零时电路的输出也为零，即射频功率测量电路中由乘法器和集成运放器的偏置电压所带来的测量误差被消除了。下面实施例中将详细说明目标电压补偿值的校准方式。

S304，确定射频功率测量电路的目标输出功率值；根据参数调节器的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，确定目标输出功率值对应的目标参数值；目标参数值用于将射频功率测量电路的实际输出功率值校准为目标输出功率值。

其中，参数调节器的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系需要预先确定，具体的确定方式将在下面实施例中详述。利用该校准关系确定出的参数调节器的目标参数值，能够使射频功率测量电路的实际输出功率值等于预设的目标输出功率值。

S306，控制参数调节器的参数值为目标参数值。

采用本申请实施例的技术方案，通过在校准装置上电后，控制电压补偿器输出目标电压补偿值，使得校准装置在待机状态时，射频功率测量电路的电压输出值为零，即，被测信号为零时电路的输出也为零，减小了射频功率测量电路中由乘法器和运放器的偏置电压所带来的测量误差。并且，根据参数调节器的参数值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，确定目标输出功率值对应的目标参数值，使得控制器还能够根据射频功率测量电路的目标输出功率值控制参数调节器的参数值，进而控制参数调节器的参数值为目标参数值，从而使得射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为目标输出功率值，实现了对射频功率测量电路输出值的实时动态校准效果，显著提高了射频电源的输出功率的精度。

在一个实施例中，可通过以下方式确定电压补偿器的目标电压补偿值：

首先，在射频功率测量电路初次上电时，在待机状态下控制(或调节)电压补偿器输出第一电压补偿值。

其次，在电压补偿器输出第一电压补偿值时，确定射频功率测量电路的电压输出值；

再次，判断射频功率测量电路的电压输出值是否为零；若是，则确定第一电压补偿值为目标电压补偿值；若否，则对第一电压补偿值进行至少一次调整，直至在电压补偿器输出调整后的电压补偿值时，射频功率测量电路的电压输出值为零；确定调整后的电压补偿值为目标电压补偿值。

在确定出电压补偿器的目标电压补偿值之后，可将目标电压补偿值存储至控制器中，以使校准装置在后续工作时，控制器控制电压补偿器输出目标电压补偿值。

本实施例中，电压补偿器输出的电压补偿值会影响射频功率测量电路的电压输出值。因此，可通过调整电压补偿器输出的电压补偿值来校准射频功率测量电路的电压输出值，以使射频功率测量电路在待机状态时的电压输出值为零，从而消除射频功率测量电路中由乘法器和运放器的偏置电压所带来的测量误差。对电压补偿器输出的电压值进行调整时，调整次数不受限定，直至射频功率测量电路的电压输出值为零，此时所调整后的电压补偿值即为目标电压补偿值。

在一个实施例中，可通过以下步骤A1-A4确定参数调节器的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系：

步骤A1，确定射频功率测量电路的多个预设输出功率值。

步骤A2，针对任一预设输出功率值，调整参数调节器的电阻值为第一电阻值，以使射频功率测量电路的实际输出功率值与预设输出功率值一致。

步骤A3，确定各预设输出功率值和各第一参数值之间的对应关系。

步骤A4，根据各预设输出功率值和各第一参数值之间的对应关系，确定参数调节器的参数值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系。

本实施例中，确定出参数调节器的参数值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，可将该校准关系存储至控制器中，以使校准装置在后续工作时，控制器可以根据存储的校准关系计算并控制参数调节器的参数值，从而实时校准射频功率测量电路的功率输出值。

在一个实施例中，控制电压补偿器输出目标电压补偿值时，可先输出预设指令，该预设指令用于指示电压补偿器的工作状态为有效接收第一控制指令；然后向电压补偿器发送第一控制指令，该第一控制指令携带有目标电压补偿值对应的第一调节信息；进而通过第一控制指令，控制电压补偿器基于第一调节信息输出目标电压补偿值。

例如，预设指令为数字“0”，该指令“0”用于指示电压补偿器的工作状态为有效接收第一控制指令。基于此，控制器接下来输出给电压补偿器的数据和指令，电压补偿器均会执行相应的动作。本实施例中，第一控制指令中携带有目标电压补偿值对应的第一调节信息，例如，目标电压补偿值为5V，则第一调节信息可以是“5V”，使得电压补偿器接收到第一控制指令后，可根据第一调节信息“5V”将输出的电压值调整为“5V”。

在一个实施例中，控制参数调节器的电阻值为目标参数值时，可先输出预设指令，该预设指令用于指示参数调节器的工作状态为有效接收第二控制指令；然后向参数调节器发送第二控制指令，该第二控制指令携带有目标参数值对应的第二调节信息；进而通过第二控制指令，控制参数调节器基于第二调节信息输出目标参数值。

例如，预设指令为数字“0”，该指令“0”用于指示参数调节器的工作状态为有效接收第二控制指令。基于此，控制器接下来输出给参数调节器的数据和指令，参数调节器均会执行相应的动作。本实施例中，第二控制指令中携带有目标参数值对应的第二调节信息，例如，参数调节器为数字电位器，目标参数值为目标电阻值，则第二调节信息可以是目标电阻值对应的具体数值，从而使得数字电位器接收到第二控制指令后，可根据第二调节信息将输出的电阻值调整为目标电阻值对应的具体数值。

上述实施例中，控制器可通过输出预设指令来控制电压补偿器和/或参数调节器的工作状态，从而在不同情况下控制电压补偿器和/或参数调节器是否响应控制器的数据和指令，使得校准装置的使用更加灵活、适用于多种校准需求。

以下通过具体实施例来说明本申请提供的射频电源的校准装置及校准方法。

图4是根据本申请另一实施例的一种射频电源的校准装置的示意性结构图，如图4所示，该装置包括射频功率测量电路、控制芯片9(即控制器)、双极性DAC 5(即电压补偿器)、数字电位器7(即参数调节器)、电压基准芯片6(即电压基准模块)和5V三端稳压块8(即稳压模块)。射频功率测量电路10包括依次连接的测量电路1、乘法器2、低通滤波电路3和集成运放4。

测量电路1用于采集被测信号，乘法器2用于对被测信号进行求平方运算，低通滤波电路3用于对乘法器求平方之后的信号进行滤波，集成运放4、电阻R1、电阻R2、数字电位器7的电阻B端与游标W端之间的电阻组成放大电路，用于对信号进行放大。双极性DAC 5用于给乘法器提供高精度校准电压；电压基准芯片6用于给双极性DAC 5提供电压基准，数字电位器7用于实时调整放大电路的放大倍数，5V三端稳压块8用于给数字电位器7和控制芯片9提供供电电压。控制芯片9用于控制双极性DAC 5和数字电位器7实现自动控制算法，从而实现自动实时校准的目的。

被测信号为射频电源的实际输出，被测信号接到测量电路1的输入端，测量电路1的输出端同时接到乘法器2的X通道的正输入端“VX+”和Y通道的正输入端“VY+”，乘法器2的接地端“GND”、X通道的负输入端“VX-”、Y通道的负输入端“VY-”和Z通道的负输入端“VZ-”接AGND(即模拟地)，乘法器2的负供电端“V-”接-15V，乘法器2的正供电端“V+”接﹢15V，乘法器2的输出端“VOUT”接低通滤波器3的输入端，低通滤波电路3的输出端接集成运放4的反相输入端“-”，集成运放4的同相输入端“﹢”接电阻R1和电阻R2的共同连接点，集成运放4的正供电端“V+”接﹢15V，集成运放4的负供电端“V-”接-15V，被测信号经过集成运放4放大后输出。

双极性DAC 5的正供电端“V+”接﹢15V，双极性DAC 5的负供电端“V-”接-15V，模拟地端“AGND”接模拟地AGND，数字地端“DGND”接数字地DGND，串行通信接口“CS”、“CLK”、“SDI”端分别对接控制芯片9的“CS1”、“CLK”、“SDO”端，用于接收控制芯片9发出的控制信号，参考电平输入端“REF”接2.5V高精度基准参考电压，输出端“OUT”接乘法器2的Z通道的正输入端“VZ+”，用于给乘法器2提供高精度补偿电压。

电压基准芯片6的供电输入端“V+”接﹢15V，接地端“GND”接AGND，输出端“OUT”接双极性DAC 5的参考电平输入端“REF”，用于给双极性DAC 5提供高精度的基准参考电压。

数字电位器7的供电输入端“V+”接﹢5V，模拟地端“AGND”和数字地端“DGND”共同接数字地DGND，串行通信接口“CS”、“CLK”、“SDI”端分别对接控制芯片9的“CS2”、“CLK”、“SDO”，用于接收控制芯片9发出的控制信号。数字电位器7的电阻B端接AGND，电阻A端和游标W端短接，共同接到电阻R1的一端，电阻R1的另一端接集成运放4的同相输入端“+”。电阻R2的一端接集成运放4的同相输入端“+”，另一端接集成运放4的输出端，控制芯片9可通过串行通信总线给数字电位器7下发控制信号，动态调整电阻B端和游标W端之间的电阻，进一步用于动态调整集成运放4的输出电压值，从而达到动态校准输出功率值的目的。

5V三端稳压块8的供电输入端“V+”接﹢15V，接地端“GND”接AGND，输出端“OUT”接数字电位器7和控制芯片9的供电输入端“V+”，用于给数字电位器7和控制芯片9提供5V电压。需要说明的是，在图3所示的结构图中，对于一条线太长不方便画的情况，直接用相同的网络名称来表示是有电气连接的。比如，图3中示出的“+5V”这个网络名，表示数字电位器7的“V+”端和控制芯片9的“V+”端都接到了5V三端稳压块8的输出端“OUT”。在其他信号线中所标出的相同网络名，均可理解为各网络名对于的信号线之间具有电气连接。

控制芯片9的供电输入端“V+”接﹢5V，接地端“GND”接DGND，“SDO”为控制芯片9的串行数据输出端口，接双极性DAC 5和数字电位器7的串行数据输入口“SDI”，用于给双极性DAC 5和数字电位器7发送数据和指令。“CLK”为控制芯片9的时钟信号输出端口，接双极性DAC 5和数字电位器7的时钟信号输入端口“CLK”，用于给双极性DAC 5和数字电位器7提供同步的时钟信号。“CS1”为控制芯片9的片选控制输出端口，接双极性DAC5的片选控制输入端口“CS”，用于控制双极性DAC 5的工作状态，当控制芯片9的“CS1”端口输出数字量为“0”时，双极性DAC 5可以有效接收控制芯片9的“SDO”端口发出的数据和指令，并根据接收到的数据和指令执行相应的动作。当控制芯片9的“CS1”端口输出数字量为“1”时，无论控制芯片9的“SDO”端口发出任何数据和指令，双极性DAC 5都不执行，保持之前的输出状态不变。“CS2”也为控制芯片9的片选控制输出端口，接数字电位器7的片选控制输入端口“CS”，用于控制数字电位器7的工作状态，当控制芯片9的“CS2”端口输出数字量为“0”时，数字电位器7可以有效接收控制芯片9的“SDO”端口发出的数据和指令，并根据接收到的数据和指令执行相应的动作。当控制芯片9的“CS2”端口输出数字量为“1”时，无论控制芯片9的“SDO”端口发出任何数据和指令，数字电位器7都不执行，保持之前的输出状态不变。

使用图4所示的校准装置进行校准之前，需预先校准射频功率测量电路的静态零点以及数字电位器的电阻值和输出功率值之间的校准关系。其中，校准射频功率测量电路的静态零点，即在待机状态下调节双极性DAC 5的输出电压，使集成运放4的输出电压为0V，记录此时双极性DAC 5的数字控制量(对应目标电压补偿值)，存入控制芯片9的控制系统，使双极性DAC5保持此数字控制量。

确定数字电位器7的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系时，首先将数字电位器7的电阻B端与游标W端之间的电阻设为未知数y，输出功率设为未知数x，额定功率记为P，设定x＝0.2P，打开射频功率测量电路的射频功率输出，测量实际输出功率大小，通过控制芯片9的控制系统调整y，直到射频功率测量电路的实际输出功率等于预先设定的目标输出功率值，记录此时y＝y1。重复上述步骤，分别设定x＝0.4P、0.6P、0.8P、1.0P时，调整y值，直到射频功率测量电路的实际输出功率等于预先设定的目标输出功率值，分别记录y值为y2、y3、y4、y5，并存入控制系统。此步骤确定出了各预设输出功率值和各电阻值之间的对应关系。

然后，根据上述记录的x和y，计算各个功率分段点(即0.2P、0.4P、0.6P、0.8P、1.0P)之间数字电位器的电阻值。本实施例中，设定数字电位器7的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系为线性关系，即y＝kx+b。

根据上述分析可知，当x＝0.2P、0.4P、0.6P、0.8P、1.0P时，y＝y1、y2、y3、y4、y5。那么当x≤0.2P时，设定y＝y1；根据y＝kx+b可求得：

再根据y＝y₁+k(x-x₁)可知，当0.2P＜x≤0.4P时：

当0.4P＜x≤0.6P时：

当0.6P＜x≤0.8P时：

当0.8P＜x≤1.0P时：

根据以上算法，可求得0.2P＜x≤1.0P功率范围内所需要的y值，也即，确定出了数字电位器7的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系。

分段校准点配置完成之后，控制芯片9根据设定的目标输出功率值，并按照数字电位器7的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系自动计算y值，再根据计算出的y值自动配置数字电位器7。假设当前设定目标输出功率值≤0.2P，控制芯片9通过公式(1)自动计算出数字电位器7的电阻B端与游标W端之间所需的电阻值为y1，然后通过串行通信总线自动向数字电位器7写入对应的数字控制量，实现在当前功率段内实时校准的目的。当设定的目标输出功率值切换到0.2P＜x≤0.4P时，控制芯片9根据公式(2)自动求得数字电位器7的电阻B端与游标W端之间所需的电阻值y2，再通过串行通信总线自动向数字电位器7写入对应的数字控制量，实现在当前功率段内实时校准的目的。

可见，无论设定的目标输出功率值为多少，控制芯片9都能通过预设算法自动计算数字电位器7的电阻B端与游标W端之间所需的电阻值y，进而计算出数字电位器7所需的数字控制量D。假设数字电位器7的型号为AD8402-1，电阻A端和电阻B端之间的电阻RAB为1kΩ，电阻B端和游标W端之间的电阻RWB与对应的数字控制量之间的关系如下表1所示。数字控制量D的计算公式如下：

D(十进制数字量)＝255-(y-50)/(1000÷256)

控制芯片9通过串行通信总线自动向数字电位器7写入对应的数字控制量，即可实现实时动态校准的目的。

表1

数字量D(十进制)	RWB(Ω)	输出状态
			0	1046	满量程
128	546	中间电平
			254	54	1LSB
255	50	零电平(游标触点电阻)

经过自动校准后，集成运放4的输出电压与被测信号呈线性关系。假设被测信号为0，则集成运放4的输出为0，假设被测信号为P，则集成运放4的输出为Vout，假设被测信号为0.5P，则集成运放4的输出电压为0.5Vout。集成运放4的输出电压始终与被测信号呈严格的线性关系，实现了射频电源输出功率的校准线性化。

此外，控制芯片9可通过片选控制输出端口输出不同的指令来控制数字电位器7的工作状态。假设当前射频电源的设定输出功率为0.1P，数字电位器7所需的电阻值为y1，控制芯片9根据上述算法自动计算出数字电位器7所需的数字控制量D1，再通过将“CS2”端口输出控制量置为“1”，使数字电位器7可以接受控制芯片9的控制，控制芯片9再使“CLK”端口输出时钟控制信号，然后再通过“SDO”端口输出对应的数字控制量D1给数字电位器7，使数字电位器7的电阻值变为y1，此时集成运放4的输出电压为0.1Vout。假设现在射频电源的设定输出功率为0.3P，数字电位器7所需的电阻值为y2，控制芯片9根据上述算法自动计算出数字电位器7所需的数字控制量D2，再通过将“CS2”端口输出控制量置为“1”，使数字电位器7可以接受控制芯片9的控制，控制芯片9再使“CLK”端口输出时钟控制信号，然后再通过“SDO”端口输出对应的数字控制量D2给数字电位器7，使数字电位器7的电阻值变为y2，此时集成运放4的输出电压为0.3Vout。假设现在射频电源的设定输出功率为P，数字电位器7所需的电阻值为y5，控制芯片9根据上述算法自动计算出数字电位器7所需的数字控制量D5，再通过将“CS2”端口输出控制量置为“1”，使数字电位器7可以接受控制芯片9的控制，控制芯片9再使“CLK”端口输出时钟控制信号，然后再通过“SDO”端口输出对应的数字控制量D5给数字电位器7，使数字电位器7的电阻值变为y5，此时集成运放4的输出电压为Vout。

可见，采用本实施例提供的射频相的校准方法，不仅能够减小射频功率测量电路中由乘法器和集成运放的偏置电压所带来的测量误差。并且，根据数字电位器的电阻值和射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，确定目标输出功率值对应的目标电阻值，使得控制器还能够根据射频功率测量电路的目标输出功率值控制数字电位器的电阻值，进而控制数字电位器的电阻值为目标电阻值，从而使得射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为目标输出功率值，实现了对射频功率测量电路输出值的实时动态校准效果，显著提高了射频电源的输出功率的精度和线性度。

图5是根据本申请再一实施例的一种射频相的校准装置的示意性结构图，如图5所示，该装置包括射频功率测量电路、控制芯片9(即控制器)、双极性DAC 5(即电压补偿器)、MDACs 7(即参数调节器)、电压基准芯片6(即电压基准模块)和5V三端稳压块8(即稳压模块)。射频功率测量电路10包括依次连接的测量电路1、乘法器2、低通滤波电路3和集成运放4。集成运放4的输出端接到MDACs 7的参考电压输入端“REF”，通过数字校准算法实时改变MDACs 7的数字控制量，即可动态改变MDACs 7的输出电压Vout，从而实现动态校准的目的。

由图5可看出，图5所示的校准装置和图4所示的校准装置相较，仅是参数调节器的类型不同。图4所示的校准装置选择数字电位器作为了参数调节器，而图5所示的校准装置选择MDACs作为了参数调节器。对于其他部件，包括双极性DAC 5、电压基准芯片6、5V三端稳压块8、控制芯片9等的连接关系和作用，均与图4中的对应部件相同，此处不再赘述。

综上，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

还需要说明的是，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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种射频电源的校准装置，其特征在于，所述装置包括射频功率测量电路、控制器、电压补偿器和参数调节器；所述射频功率测量电路包括依次连接的测量电路、乘法器和运放器；所述控制器分别与所述电压补偿器和参数调节器连接，所述电压补偿器与所述乘法器连接，所述参数调节器连接至所述运放器的输入端；

所述控制器，用于控制所述电压补偿器输出电压补偿值，以使所述校准装置在待机状态时，所述射频功率测量电路的电压输出值为零；根据所述射频功率测量电路的目标输出功率值控制所述参数调节器的参数值，以使所述射频功率测量电路的实际输出功率值被校准为所述目标输出功率值；

所述电压补偿器，用于向所述乘法器提供所述电压补偿值；

所述参数调节器，用于通过调整所述参数值，校准所述运放器的输出功率值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括串行数据输出端口和片选控制输出端口；

所述控制器通过所述串行数据输出端口向所述电压补偿器发送控制指令，以控制所述电压补偿器输出所述电压补偿值；以及，通过所述串行数据输出端口向所述参数调节器发送控制指令，以控制所述参数调节器调节所述参数值；

所述控制器通过所述片选控制输出端口控制所述电压补偿器和/或所述参数调节器的工作状态；其中，若所述片选控制输出端口输出第一指令，则所述电压补偿器和/或所述参数调节器的工作状态为有效接收所述控制指令；若所述片选控制输出端口输出第二指令，则所述电压补偿器和/或所述参数调节器的工作状态为无效接收所述控制指令。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参数调节器包括可调电阻器或者可调电压器；

在所述参数调节器为所述可调电阻器的情况下，所述控制器用于根据所述目标输出功率值调节所述可调电阻器的电阻值，以通过调节所述可调电阻器的电阻值来校准所述射频功率测量电路的输出功率值；

在所述参数调节器为所述可调电压器的情况下，所述控制器用于根据所述目标输出功率值调节所述可调电压器的电压值，以通过调节所述可调电压器的电压值来校准所述射频功率测量电路的输出功率值。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电压基准模块；所述电压补偿器包括参考电平输入端和电压输出端；

所述电压基准模块与所述电压补偿器的所述参考电平输入端连接，用于通过所述参考电平输入端向所述电压补偿器提供基准参考电压；所述电压补偿器通过所述电压输出端向所述乘法器提供所述电压补偿值。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括稳压模块，所述参数调节器和所述控制器分别包括供电输入端；

所述稳压模块分别与所述参数调节器和所述控制器的所述供电输入端连接；所述稳压模块用于通过各所述供电输入端，分别为所述参数调节器和所述控制器提供预设电压值。

6.一种射频电源的校准方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任一项所述的射频电源的校准装置；所述方法包括：

在所述校准装置上电后，控制所述电压补偿器输出目标电压补偿值；所述电压补偿器输出所述目标电压补偿值时，所述射频功率测量电路的电压输出值为零；

确定所述射频功率测量电路的目标输出功率值；根据所述参数调节器的电阻值和所述射频功率测量电路的输出功率值之间的校准关系，确定所述目标输出功率值对应的目标参数值；所述目标参数值用于将所述射频功率测量电路的实际输出功率值校准为所述目标输出功率值；

控制所述参数调节器的参数值为所述目标参数值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述电压补偿器输出第一电压补偿值；

在所述电压补偿器输出所述第一电压补偿值时，确定所述射频功率测量电路的电压输出值；

判断所述射频功率测量电路的电压输出值是否为零；

若是，则确定所述第一电压补偿值为所述目标电压补偿值；

若否，则对所述第一电压补偿值进行至少一次调整，直至在所述电压补偿器输出调整后的电压补偿值时，所述射频功率测量电路的电压输出值为零；确定调整后的所述电压补偿值为所述目标电压补偿值。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述射频功率测量电路的多个预设输出功率值；

针对任一所述预设输出功率值，调整所述参数调节器的电阻值为第一电阻值，以使所述射频功率测量电路的实际输出功率值与所述预设输出功率值一致；

确定各所述预设输出功率值和各所述第一参数值之间的对应关系；

根据所述对应关系，确定所述参数调节器的参数值和所述射频功率测量电路的输出功率值之间的所述校准关系。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述电压补偿器输出目标电压补偿值，包括：

输出预设指令；所述预设指令用于指示所述电压补偿器的工作状态为有效接收第一控制指令；

向所述电压补偿器发送所述第一控制指令，所述第一控制指令携带有所述目标电压补偿值对应的第一调节信息；

通过所述第一控制指令，控制所述电压补偿器基于所述第一调节信息输出所述目标电压补偿值。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述参数调节器的电阻值为所述目标参数值，包括：

输出预设指令；所述预设指令用于指示所述参数调节器的工作状态为有效接收第二控制指令；

向所述参数调节器发送所述第二控制指令；所述第二控制指令携带有所述目标参数值对应的第二调节信息；

通过所述第二控制指令，控制所述参数调节器基于所述第二调节信息输出所述目标参数值。

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