JP2005517963A - 無線周波電力測定 - Google Patents

Abstract

未知のＲＦ電力が検出器（１１）により電圧に変換される。電圧はディジタイザ（１２）により数値に変換される。別個でかつ一定のＲＦ電力基準（１４）が第２検出器（１５）を駆動し、その第２検出器の電圧出力もディジタイザ（１２）により数値に変換される。ＲＦ検出器は熱的に結合される。検出器（１１）の電圧特性に対するＲＦ電力の温度変動は検出器（１５）を介してＲＦ電力基準（１４）を測定することにより修正される。

Description

本発明は無線周波（ＲＦ）電力の測定に関する。

添付図面の図１はＲＦ電力を測定するための周知技術を示すブロック図である。

測定すべき未知のＲＦ電力が検出器１に加えられ、検出器１はＲＦ電力を電圧や温度（順に電圧に変換できる）のようなさらに容易に測定可能な量に変換する。ＲＦ電力を表わす電圧はディジタイザ２でディジタル化される。ＲＦ電力の測定値を装置のユーザに供給するために、ディジタイザの出力は数値補正ブロック３で数値補正関数により通常基準化され、その数値補正関数は検出器の伝達関数と、そうでなければ低いＲＦ電力で誤りを与えるであろう任意の固定オフセットを考慮にいれる。

上述した技術を実際に実施する場合、検出器ブロックは典型的には後にコンデンサが続くダイオードである。このブロックの伝達関数は、電圧出力をＲＦ電力入力で割ったものとして表わされ、周波数、レベル及びダイオードのロット特性の関数である。測定が行われるたびにこれらの要素を装置のユーザが考慮に入れなければならないということを避けるため、検出器とディジタイザは既知のＲＦ入力電力を使用して初回製造時に特性化され、結果は格納数値ブロック８で保持される。ユーザが未知のＲＦ電力を測定する場合、格納された数値がディジタイザ２の出力を基準化するために数値補正ブロック３により使用され、これにより補正された測定値を供給する。

既知のＲＦ入力電力を使用する初回製造時の特性化処理は校正と呼ばれる。添付図面の図２は周知の校正技術を示すブロック図である。簡単にするために、検出器は電圧出力が電力入力に比例する範囲で使用されかつオフセット誤差はないものと仮定する。

電力供給源９で生成される既知のＲＦ校正電力ＲＦ_calpowerは問題の範囲をカバーする一連の既知の周波数Ｆｎで検出器に加えられる。各周波数でディジタイザの出力は値Ｎ_1Fnを与え、この値は各周波数Ｆｎにおける検出器１及びディジタイザ２の以下の伝達関数Ｔ_1Fnを与えるために既知のＲＦ校正電力とともに使用される。
Ｔ_1Fn＝Ｎ_1Fn／ＲＦ_calpower
この一連の数値Ｔ_1Fnは格納数値ブロック８で保持される。
再び図１を参照して、ユーザが未知のＲＦ電力の測定を行う場合、周波数が既知ならディジタイザ２からの出力を基準化するために適切な格納された数値が数値補正ブロック３により使用でき、これにより補正された測定値を供給する。

この技術は伝達関数の周波数及びダイオードのロット特性についての変動性を考慮に入れている。しかしながら、温度についての変動性は考慮に入れていない。未知のＲＦ電力の測定が校正時点の温度とは異なる温度で行われた場合、大きな誤差が結果として生じる。

前述の問題を少なくとも軽減するＲＦ電力測定システムを提供することが本発明の目的である。

本発明によれば、温度についてのＲＦ電力測定値の変動性は、ＲＦ定電力供給源により駆動される第２検出器を提供することによって著しく低減される。実際には、第１検出器の温度についての特性変動は第２検出器の特性変動を観測することにより補償することができる。

本発明の１つの態様によれば、測定すべきＲＦ電力を第１測定信号に変換するための第１検出器と、ＲＦ電力の基準供給源と、該第１検出器に熱的に結合された、該基準供給源により生成されたＲＦ電力を第２測定信号に変換するための第２検出器と、測定すべき前記ＲＦ電力を得るために所定の補正係数を同一温度で得られた前記第１及び第２測定信号に数値的に適用するための処理手段と、を備えるＲＦ電力測定システムが提供される。

本発明のもう１つの態様によれば、測定すべきＲＦ電力を第１測定信号に変換するための第１検出器を使用するステップと、該第１検出器に熱的に結合された、基準供給源により生成されたＲＦ電力を第２測定信号に変換するための第２検出器を使用するステップと、測定すべき前記ＲＦ電力の値を得るために所定の補正係数を前記第１及び第２測定信号に数値的に適用することにより同一温度で得られた前記第１及び第２測定信号を処理するステップと、を有するＲＦ電力を測定する方法が提供される。

添付図面を参照して、以下に本発明の実施例を例として説明する。
図３を参照すると、測定すべき未知のＲＦ電力は第１検出器１１に加えられる。スイッチ１６がＡの位置で、ディジタイザ１２は検出器１１からの電圧出力に対応した数値出力Ｎ_11measを与え、その値は次に結果を出すために基準化される。システムのこの部分は図１で示された周知のＲＦ電力測定システムと同様である。

再び図３を参照して、ＲＦ電力基準１４は適切に規定された出力レベルと低い調波含有量を有する発信器である。これは、例えば５０％デューティ比を与えるために分周器回路を後に従えた発信器により供給でき、この分周器回路は固定負荷抵抗への適切に規定された電流をオンとオフに順次切り替える。結果として生じる矩形波からの高調波は発信機の出力周波数を中心周波数とする帯域フィルタにより除去される。適切な部品選択と動作周波数の選択で、出力レベルはほとんど温度に依存しないようにすることができる。実際には、動作周波数は最良の安定度を与えるために低い固定周波数であるように通常選択される。

ＲＦ電力基準１４の出力は第２検出器１５に接続され、その第２検出器の特性は第１検出器１１の特性によく合わされている。検出器１１及び１５の特性が温度範囲内でよく合うようにするのを確実にするには、例えばそれぞれの検出器を共通の金属片１７に熱的に結合することにより、お互いに熱的に結合される。検出器１１の温度が上昇すると、検出器１５の温度も同じ量だけ上昇する。さらに、検出器のいずれも同じ製造ロットから選ばれる。

スイッチ１６が位置Ｂに設定されて、ディジタイザは検出器１１の出力の代わりに検出器１５の出力を測定でき、対応する数値出力Ｎ_15measを与える。

図４は校正手順を示し、通常製造中に一定温度で実行される。既知のＲＦ校正電力１９は問題の範囲をカバーする一連の既知の周波数Ｆｎで検出器１１に接続される。スイッチ１６は位置Ａに設定され、各周波数でディジタイザ１２の出力は値Ｎ_11Fncalを与え、この値は周波数Ｆｎにおける検出器１１及びディジタイザ１２の以下の出力伝達関数Ｔ_11Fnを与えるために既知の校正電力とともに使用できる。
Ｔ_11Fn＝Ｎ_11Fncal／ＲＦ_calpower 式１
一連の数値Ｔ_11Fnは格納数値ブロック１８で保持される。

同一温度条件を維持して、スイッチ１６は次に位置Ｂに設定される。ＲＦ電力基準１４が検出器１５を介して測定され、Ｎ_15calとして記録されるディジタイザ１２からの出力を与える。その基準は一定周波数におけるものであるので、Ｎ₁₅の唯１つの値が格納数値ブロック１８で保持される必要がある。

再び図３を参照して、未知の電力を測定する手順を説明する。測定すべき未知のＲＦ電力は、スイッチ１６が位置Ａに設定されて検出器１１に接続される。ディジタイザ１２からの測定値はＮ_11measとして記録される。スイッチ１６は次に位置Ｂに設定され、ＲＦ電力基準１４が検出器１５を介して測定され、Ｎ_15measとして記録されるディジタイザ１２からの出力を与える。

未知のＲＦ電力の値は前に格納された伝達関数Ｔ_11Fnを使用して計算できる。しかしながら、検出器の伝達関数は温度によって変化し、そのため測定温度での伝達関数は校正時の伝達関数から以下の温度係数Ｆ_tempだけ修正される。
未知のＲＦ電力＝Ｎ_11meas／Ｔ_11FnＦ_temp 式２
２つの検出器１１及び１５がよく合っていれば、検出器１５の伝達関数は検出器１１の伝達関数と同じように変化しているであろう。係数Ｆ_tempは検出器１５の測定された測定値と校正測定値の比をとることにより以下のように得ることができる。
Ｆ_temp＝Ｎ_15meas／Ｎ_15cal 式３
式２に式３を代入して、未知のＲＦ電力が次の式で与えられる。
未知のＲＦ電力＝Ｎ_11measＮ_15cal／Ｔ_11FnＮ_15meas 補正式

上記の補正式により、数値補正ブロック１３は測定値Ｎ_11mea及びＮ_15measを格納数値ブロック１８からのＴ_11Fn及びＮ_15calとともに使用して未知のＲＦ電力を計算する。校正は唯１つの温度で行われているが、測定はほんのわずかな精度損で他の温度でも行うことができる。

代わりの実施例として、スイッチ１６を省略して、検出器１５が別個のディジタイザを駆動してもよい。

図１はＲＦ電力を測定するための周知技術を示すブロック図である。 図２は周知の校正技術を示すブロック図である。 図３は本発明によるＲＦ電力測定システムを示すブロック図である。 図４は未知のＲＦ電力を測定する前に使用される校正手順を示す図である。

Claims (10)

1. ＲＦ電力測定システムであって、
   測定すべきＲＦ電力を第１測定信号に変換するための第１検出器と、
   ＲＦ電力の基準供給源と、
   前記第１検出器に熱的に結合された、前記基準供給源により生成されたＲＦ電力を第２測定信号に変換するための第２検出器と、
   測定すべき前記ＲＦ電力を得るために所定の補正係数を同一温度で得られた前記第１及び第２測定信号に数値的に適用するための処理手段と、を備えるＲＦ電力測定システム。
2. 前記所定の補正係数は、前記第１検出器の所定の伝達関数に関係しておりかつ前記処理手段のメモリに格納されている請求項１記載のＲＦ電力測定システム。
3. 前記所定の補正係数は、測定すべきＲＦ電力の代わりにＲＦ校正源を使用する校正処理によって得られる前記第１測定信号と前記第２測定信号との比に比例する請求項２記載のＲＦ電力測定システム。
4. 前記処理手段はディジタイザを含み、また前記所定の補正係数は前記第１検出器及び前記第２検出器の前記所定の伝達関数に関係している請求項２または請求項３に記載のＲＦ電力測定システム。
5. 前記処理手段は前記ディジタイザを前記第１検出器及び前記第２検出器の出力に選択的に接続ための切換え手段を含む請求項４記載のＲＦ電力測定システム。
6. ＲＦ電力を測定する方法であって、
   測定すべきＲＦ電力を第１測定信号に変換するための第１検出器を使用するステップと、
   前記第１検出器に熱的に結合された、基準供給源により生成されたＲＦ電力を第２測定信号に変換するための第２検出器を使用するステップと、
   測定すべき前記ＲＦ電力の値を得るために所定の補正係数を前記第１及び第２測定信号に数値的に適用することにより同一温度で得られた前記第１及び第２測定信号を処理するステップと、を有するＲＦ電力を測定する方法。
7. 前記所定の補正係数は、前記第１検出器の所定の伝達関数に関係しておりかつメモリにあらかじめ格納されている請求項６記載の方法。
8. 前記所定の補正係数は、測定すべきＲＦ電力の代わりにＲＦ校正源を使用する校正処理によって得られる前記第１測定信号と前記第２測定信号との比に比例する請求項７記載の
   方法。
9. 添付図面の図３及び図４を参照して本明細書に詳述したようなＲＦ電力測定システム。
10. 添付図面の図３及び図４を参照して本明細書に詳述したような方法。

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