JP2010179152A - 増幅器を安定化する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】増幅器を安定化する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、一般に、増幅器を安定化することに関する。一局面においては、増幅器と電気通信する安定化モジュールが提供される。安定化モジュールは、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムの両方を含む。開ループ制御システムは、安定化モジュールによって受信される入力信号の少なくとも１つの特性を修正し、制御を閉ループ制御システムに渡すために使用される。閉ループ制御システムは、次いで、入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために使用される。修正された入力信号は、増幅器に提供される。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般に、増幅器を安定化する方法およびシステムに関する。より詳細に、本発明は、増幅器を安定化するために開ループ制御システムと閉ループ制御システムとの組み合わせを用いる方法およびシステムに関する。

典型的に、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムは、ＭＲＩシステムのメインマグネット構造内に位置されるＲＦコイルを駆動するために無線周波数（ＲＦ）増幅器を利用する。ＲＦ増幅器は、外部ＲＦソースによって生成される一連のパルスを入力として受け入れ、かつ増加されたパワーの一連のパルスを出力として生成する。ＲＦ増幅器の出力は、ＲＦコイルを駆動するために用いられる。

改良された画像品質が要求される一方、より大きいＲＦ増幅器出力を必要として、より高いテスラマグネットが必要とされる。しかしながら、より大きい出力を提供すると、システムにＲＦ増幅器ゲイン非線形性および位相非線形性が導入され、結果的に、ＭＲＩ画像における歪みを招き得る。

本発明は、増幅器を安定化する方法およびシステムを提供する。典型的に、方法およびシステムは、ＭＲＩシステムに用いられるパルスＲＦ増幅器を安定化する。しかしながら、本発明の方法およびシステムは、他のシステムに用いられる増幅器を安定化するためにも用いられ得る。例えば、それらは、パルスＲＦレーダ増幅器を安定化するために用いられ得る。

本発明の一実施形態においては、本発明の安定化モジュールは、増幅器を安定化するためにハードウェアとソフトウェアとを組み合わせる。安定化モジュールは、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムの両方を含む。

パルスの開始にて閉ループ制御システムを用いると、不安定性という結果を招き得る（例えば、閉ループ制御システムのゲインおよび位相パラメータは、それらの最大値および最小値に駆動される傾向がある）。従って、本発明の実施形態は、増幅器を安定化するためにパルスの開始において開ループ制御システムを用いる。開ループ制御システムは、例えば、安定化モジュールによって受信される入力信号の入力を用いて、増幅器を安定化する。増幅器が一度落ち着く（ｓｅｔｔｌｅ）と、閉ループ制御システムは、増幅器をさらに安定化するために用いられる。

一部の実施形態においては、本発明のシステムおよび方法は、開ループ制御システムの性能を改良するために較正ルーチンを用いる。較正ルーチンは、一部の実施形態において、閉ループ制御システムによって前に生成された出力に基づいて開ループ制御システムによる使用のための出力を生成する。較正ルーチンは、従って、開ループ制御システムが閉ループ制御システムから学習することを可能にする。結果的に、開ループ制御システムの性能は、長期にわたって改良される。

一局面において、本発明は、一般に、増幅器を安定化する方法を含む。方法は、４つのステップを含む。１つのステップは、増幅器と電気通信し、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールを提供することである。別のステップは、開ループ制御システムを用いることにより、安定化モジュールによって受信される入力信号の少なくとも１つの特性を修正し、制御を閉ループ制御システムに渡すことである。別のステップは、閉ループ制御システムを用いることにより、入力信号の少なくとも１つの特性を修正することである。最後のステップは、修正された入力信号を増幅器に提供することである。

本発明のこの局面の様々な実施形態においては、入力信号の少なくとも１つの特性は、入力信号の振幅または入力信号の位相である。一実施形態においては、開ループ制御システムは、入力信号の入力が閾値レベルよりも上である場合に用いられる。他の実施形態においては、閉ループ制御システムは、入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間に開ループ制御システムを用いた後に用いられる。一実施形態の閉ループ制御システムにおけるフィルタは、開ループ制御システムの出力に基づいて開ループ制御システムによって初期化される。

一部の実施形態においては、入力信号の入力は測定される。そのような一部の実施形態においては、開ループ制御システムは、入力に基づいて入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。そのような一実施形態においては、開ループ制御システムは、入力に対応するルックアップテーブルにおける値に基づいて入力信号の少なくとも１つの特性を修正する。ルックアップテーブルは、閉ループ制御システムの出力に基づいて更新され得る。一部のそのような実施形態においては、入力信号と増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間における第１の誤差、および入力信号とフィードバック信号との間における第２の誤差も測定される。そのような一実施形態における閉ループ制御システムは、入力、第１の誤差および第２の誤差に基づいて入力信号の少なくとも１つの特性を修正するために用いられる。他のそのような実施形態においては、閉ループ制御システムは、第１の誤差および第２の誤差の両方を調整する。

一部の実施形態においては、閉ループ制御システムは、安定化モジュールによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償する。他の実施形態においては、開ループ制御システムは、安定化モジュールによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償する。増幅器は、一部の実施形態においては、磁気共鳴イメージングシステムのパルス無線周波数増幅器である。

他の局面においては、本発明は、一般に、増幅器を安定化するために安定化モジュールにおいて使用するためのシステムを含む。システムは、第１の制御モジュールおよび第２の制御モジュールを含む。第１の制御モジュールは、（ａ）安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号を生成し、（ｃ）制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信する、３つの機能を実行するためのものである。第２の制御モジュールは、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１の特性を修正するために用いることが可能な第４の信号を生成するためのものである。

本発明のこの局面の一部の実施形態においては、第１の制御モジュールは、入力信号の入力が閾値レベルよりも上であるかどうかを決定でき、かつ入力が閾値レベルよりも上であった場合、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号を生成することができる。一部の実施形態においては、第１の制御モジュールは、入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間、第１の制御モジュールが開ループ制御ルーチンを用いていたかどうかを決定できる。そのような一部の実施形態においては、第１の制御モジュールは、前述の基準が満たされた場合、第３の信号を送信する。第２の制御モジュールがフィルタを含む一実施形態においては、システムは、フィルタを初期化するためにエントリを生成するための較正モジュールを更に含み得る。そのような一実施形態において、第１の制御モジュールは、エントリを用いることにより、第２の制御モジュールにおけるフィルタを初期化することが可能である。

一部の実施形態においては、第１の制御モジュールは、開ループ制御ルーチンを用いることにより、入力信号の第２の特性を修正するために用いることが可能な第５の信号を生成でき、第２の制御モジュールは、閉ループ制御ルーチンを用いることにより、入力信号の第２の特性を修正するために用いることが可能な第６の信号を生成できる。一部の関連する実施形態においては、システムは、入力信号の第１の特性を修正するための量を表す第１の値と入力信号の第２の特性を修正するための量を表す第２の値とを生成するための較正モジュールを含む。第１の値および第２の値は、第１の制御モジュールによって用いられ得る。一実施形態においては、第１の制御モジュールは、第１の値を用いて第２の信号を生成し、第２の値を用いて第５の信号を生成することが可能である。関連する一実施形態においては、較正モジュールは、第２の制御モジュールの出力に基づいて第１の値および第２の値を更新できる。更なる他の実施形態においては、較正モジュールは、第１の値および第２の値を生成することにより、安定化モジュールによって導入される少なくとも１つの非線形性を補償することができる。

一部の実施形態においては、入力信号の第１の特性は入力信号の振幅であり、入力信号の第２の特性は入力信号の位相である。更なる実施形態においては、第２の制御モジュールは、第４の信号を生成することにより、安定化モジュールによって導入される非線形性を補償することができ、第２の制御モジュールは、第１の誤差信号および第２の誤差信号を受信でき、第１の誤差信号と第２の誤差信号とを調整することにより、第１の誤差信号および第２の誤差信号に存在する非線形性を補うことができる。更なる他の実施形態においては、第１の制御モジュールは、第２の信号を生成するにおいて安定化モジュールによって導入される非線形性を補償する。

更なる他の局面においては、本発明は、一般に、増幅器を安定化するために安定化モジュールと共に使用するための製造品を特徴付ける。製造品は、安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号を生成し、制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信するための手段を含む。製造品は、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の特性を修正するために用いることが可能な第４の信号を生成するための手段も含む。

更なる他の局面においては、本発明は、増幅器を安定化する方法に関する。方法は、３つのステップを含む。１つのステップは、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールを用いて入力信号を受信することである。別のステップは、開ループ制御システムを用いることにより、入力信号の位相を修正し、増幅器の位相非線形性を最小化し、制御を閉ループ制御システムに渡すことである。他のステップは、開ループ制御システムを用いることから閉ループ制御システムを用いることの遷移することにより、入力信号の位相を修正し、増幅器の位相非線形性を最小化することである。

本発明のこの局面の一実施形態においては、方法は、入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間に開ループ制御システムを用いた後、遷移することを含む。他の実施形態においては、方法は、開ループ制御システムを用いることにより、開ループ制御システムの出力に基づいて閉ループ制御システムにおけるフィルタを初期化することを更に含む。

更なる局面においては、本発明は、一般に、増幅器を安定化するための安定化モジュールを含む。安定化モジュールは、第１の制御モジュールおよび第２の制御モジュールを含む。第１の制御モジュールは、（ａ）安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の位相を修正することによって増幅器の位相非線形性を最小化するために用いることが可能な第２の信号を生成し、（ｃ）制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信する、３つの機能を実行するためのものである。第２の制御モジュールは、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の位相を修正することによって増幅器の位相非線形性を最小化するために用いることが可能な第４の信号を生成するためのものである。
（項目１）
増幅器を安定化する方法であって、該方法は、
（ａ）該増幅器と電気通信し、開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む、安定化モジュールを提供することと、
（ｂ）該開ループ制御システムを用いることにより、該安定化モジュールによって受信される入力信号の少なくとも１つの特性を修正し、該閉ループ制御システムに制御を渡すことと、
（ｃ）該閉ループ制御システムを用いることにより、該入力信号の該少なくとも１つの特性を修正することと、
（ｄ）該修正された入力信号を該増幅器に提供することと
を包含する、方法。
（項目２）
上記入力信号の上記少なくとも１つの特性は、該入力信号の振幅を含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記入力信号の上記少なくとも１つの特性は、該入力信号の位相を含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記入力信号の入力が閾値レベルよりも上である場合、該開ループ制御システムを用いることをさらに包含する、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間に上記開ループ制御システムを用いた後、上記閉ループ制御システムを用いることをさらに包含する、項目１に記載の方法。
（項目６）
ステップ（ｂ）は、上記開ループ制御システムを用いることにより、該開ループ制御システムの出力に基づいて、上記閉ループ制御システムにおけるフィルタを初期化することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
上記入力信号の入力を測定することをさらに包含する、項目１に記載の方法。
（項目８）
ステップ（ｂ）は、上記開ループ制御システムを用いることにより、上記入力に基づいて、上記入力信号の上記少なくとも１つの特性を修正することをさらに含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
ステップ（ｂ）は、上記入力に対応するルックアップテーブルにおける値に基づいて上記入力信号の上記少なくとも１つの特性を修正することをさらに含む、項目８に記載の方法。
（項目１０）
上記閉ループ制御システムの出力に基づいて上記ルックアップテーブルを更新することをさらに包含する、項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記入力信号の入力を測定することをさらに包含し、ステップ（ｃ）は、該入力信号と上記増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間における第１の 誤差、および該入力信号と該フィードバック信号との間における第２の誤差を測定することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１２）
ステップ（ｃ）は、上記閉ループ制御システムを用いることにより、上記入力、上記第１の誤差および上記第２の誤差に基づいて、上記入力信号の上記少なくとも１つの特性を修正することをさらに含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３）
ステップ（ｃ）は、上記閉ループ制御システムを用いることにより、上記第１の誤差を調整し、上記第２の誤差を調整することをさらに含む、項目１１に記載の方法。
（項目１４）
ステップ（ｃ）は、上記閉ループ制御システムを用いることにより、上記安定化モジュールによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１５）
ステップ（ｂ）は、上記開ループ制御システムを用いることにより、上記安定化モジュールによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１６）
上記増幅器は、パルス無線周波数増幅器を含む、項目１に記載の方法。
（項目１７）
ステップ（ｄ）は、上記修正された入力信号を磁気共鳴イメージング装置の上記増幅器に提供することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１８）
増幅器を安定化するために安定化モジュールにおいて使用するためのシステムであって、
該安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、開ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の第１の特性を修正するために用いる ことが可能な第２の信号を生成し、制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信するための第１の制御モジュールと、
閉ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の該第１の特性を修正するために用いることが可能な第４の信号を生成するための第２の制御モジュールと
を備える、システム。
（項目１９）
上記第１の制御モジュールは、上記入力信号の入力が閾値レベルよりも上であるかどうかを決定でき、該入力が該閾値レベルよりも上であった場合、上記開 ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の上記第１の特性を修正するために用いることが可能な上記第２の信号を生成することができる、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
上記第１の制御モジュールは、上記入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間、該第１の制御モジュールが上記開ループ制御ルーチンを用 いていたかどうかを決定でき、該所定の期間の間、該第１の制御モジュールが該開ループ制御ルーチンを用いていた後に上記第３の信号を送信できる、項目１８に記載のシステム。
（項目２１）
上記第２の制御モジュールはフィルタを含み、該フィルタを初期化するためにエントリを生成するための較正モジュールをさらに備える、項目１８に記載のシステム。
（項目２２）
上記第１の制御モジュールは、上記エントリを用いることにより、上記第２の制御モジュールにおける上記フィルタを初期化することが可能である、項目２１に記載のシステム。
（項目２３）
上記第１の制御モジュールは、上記開ループ制御ルーチンを用いることにより、上記入力信号の第２の特性を修正するために用いることが可能な第５の信号を 生成でき、上記第２の制御モジュールは、上記閉ループ制御ルーチンを用いることにより、該入力信号の該第２の特性を修正するために用いることが可能な第６の信号を生成できる、項目１８に記載のシステム。
（項目２４）
上記入力信号の上記第１の特性を修正するための量を表す第１の値と該入力信号の上記第２の特性を修正するための量を表す第２の値とを生成するための較正 モジュールをさらに備え、該第１の値および該第２の値は、上記第１の制御モジュールによって用いられる、項目２３に記載のシステム。
（項目２５）
上記第１の制御モジュールは、上記第１の値を用いて上記第２の信号を生成し、上記第２の値を用いて上記第５の信号を生成することが可能である、項目２４に記載のシステム。
（項目２６）
上記較正モジュールは、上記第２の制御モジュールの出力に基づいて上記第１の値および上記第２の値を更新できる、項目２４に記載のシステム。
（項目２７）
上記較正モジュールは、上記第１の値と上記第２の値とを生成することにより、上記安定化モジュールによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償することが可能である、項目２４に記載のシステム。
（項目２８）
上記入力信号の上記第１の特性は該入力信号の振幅を含み、該入力信号の上記第２の特性は該入力信号の位相を含む、項目２３に記載のシステム。
（項目２９）
上記第２の制御モジュールは、上記第４の信号を生成することにより、上記安定化モジュールによって導入される非線形性を補償することが可能である、項目１８に記載のシステム。
（項目３０）
上記第２の制御モジュールは、第１の誤差信号および第２の誤差信号を受信でき、該第１の誤差信号と該第２の誤差信号を調整することにより、該第１の誤差信号と該第２の誤差信号とに存在する非線形性を補うことが可能である、項目１８に記載のシステム。
（項目３１）
上記第１の制御モジュールは、上記第２の信号を生成する際に、上記安定化モジュールによって導入される非線形性を補償する、項目１８に記載のシステム。
（項目３２）
増幅器を安定化するために安定化モジュールと共に使用するための製造品であって、該製造品は、
該安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、開ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の特性を修正するために用いることが 可能な第２の信号を生成し、制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信するための手段と、
閉ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の該特性を修正するために用いることが可能な第４の信号を生成するための手段と
を備える、製造品。
（項目３３）
増幅器を安定化する方法であって、該方法は、
開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールを用いて入力信号を受信することと、
該開ループ制御システムを用いることにより、上記入力信号の位相を修正して、増幅器の位相非線形性を最小化し、該閉ループ制御システムに制御を渡すことと、
該開ループ制御システムを用いることから該閉ループ制御システムを用いることに遷移することにより、該入力信号の該位相を修正し、該増幅器の該位相非線形性を最小化することと
を包含する、方法。
（項目３４）
上記入力信号の入力が閾値レベルよりも上であった所定の期間の間に上記開ループ制御システムを用いた後、遷移することをさらに包含する、項目３３に記載の方法。
（項目３５）
上記開ループ制御システムを用いることにより、該開ループ制御システムの出力に基づいて上記閉ループ制御システムにおけるフィルタを初期化することをさらに包含する、項目３３に記載の方法。
（項目３６）
増幅器を安定化するための安定化モジュールであって、
該安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、開ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の位相を修正することによって該増幅 器の位相非線形性を最小化するために用いることが可能な第２の信号を生成し、制御を第２の制御モジュールに渡すために用いることが可能な第３の信号を送信するための、第１の制御モジュールと、
閉ループ制御ルーチンを用いて該入力信号の該位相を修正することによって該増幅器の位相非線形性を最小化するために用いることが可能な第４の信号を生成するための第２の制御モジュールと
を備える、安定化モジュール。

図１は、本発明の例示的な実施形態にしたがい、増幅器を安定化するための方法のフロー図である。 図２はまた、本発明の例示的な実施形態にしたがい、増幅器を安定化するための方法のフロー図である。 図３は、本発明の例示的な実施形態にしたがい、増幅器を安定化するための安定化モジュールにおいて使用するためのシステムのブロック図である。 図４は、本発明の例示的な実施形態にしたがい、増幅器を安定化するための安定化モジュールの回路図である。 図５は、本発明の例示的な実施形態にしたがい、開ループ制御ルーチンおよび閉ループ制御ルーチンを含み、増幅器を安定化するための方法のフロー図である。 図６は、本発明の一実施形態において用いられた較正ルーチンのフロー図である。

前述ならびに本発明の他の目的、局面、特徴、および利点は、添付の図面に関連して考慮され、以下の記載を参照することによって、より明らかとなり、さらに理解され得る。

図１は、本発明の例示的な実施形態に従い、増幅器を安定化するための方法１００を示す。方法１００は、増幅器と電気通信し、かつ開ループ制御システムおよび閉ループ制御システムを含む安定化モジュールによって実行され得る。図１の例示的な方法において、入力信号の属性が測定され（ステップ１０４）、開ループ制御システムは、安定化モジュールによって受信された入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられ（ステップ１０８）、閉ループ制御システムは、一つ以上の制御パラメータを満たした（ステップ１１２）後に、制御を渡され（ステップ１１６）、その閉ループ制御システムは、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられる（ステップ１２０）。修正された入力信号は、開ループ制御システムの使用中（ステップ１０８）、および閉ループ制御システムの使用中（ステップ１２０）に、増幅器に提供される。方法１００は、安定化モジュールによって、パルス入力信号の受信によって開始し、パルスのそれぞれ別個のインスタンス上において繰り返される。その方法は、例えば、ＭＲＩシステムの増幅器を安定させるためにインプリメントされ得る。

ステップ１０４は、入力信号の属性の測定である。一実施形態において、その属性は、入力信号の入力である。別の実施形態において、その属性は、入力信号の電圧レベルである。さらなる別の実施形態において、その属性は、入力信号の電流である。その属性は、一実施形態において、安定化モジュールにおける要素によって測定される。

ステップ１０８において、開ループ制御システムは、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられる。例えば、図１の方法の一実施形態において、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の振幅を修正する。別の実施形態において、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の位相を修正する。さらに別の実施形態において、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の振幅および位相の両方を修正する。

開ループ制御システムは、入力信号の測定された属性に基づいて、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられる。一実施形態において、開ループ制御システムは、少なくとも一つの特性を修正するために、その測定された属性によってインデックス付けされたルックアップテーブルを用いる。例えば、一実施形態において、測定された属性は、入力信号の入力であり、少なくとも一つの特性は振幅であり、テーブルは、各入力レベルに対する振幅が変化する量を識別する。以下でより詳細に記載されるように、修正された入力信号は、次いで、開ループ制御システムによって、増幅器を安定化させるために、増幅器へ提供される。

ステップ１１２において、一つ以上の制御パラメータは、開ループ制御システムに対して、閉ループ制御システムに制御を渡すのに適切な時間であるかどうかを決定するためにチェックされる。一つ以上の制御パラメータが満たされる場合、開ループ制御システムは、ステップ１１６において、閉ループ制御システムに制御を渡す。他方で、制御パラメータが満たされない場合、開ループ制御システムが用いられる（ステップ１０８）。一実施形態において、制御パラメータはカウンタ値である。別の実施形態において、制御パラメータは、経過期間である。さらに別の実施形態において、制御パラメータは、入力信号の振幅である。一つの特定の実施形態において、開ループ制御システムは、制御パラメータをチェックする。あるいは、閉ループ制御システムまたは別の要素は、制御パラメータをチェックし得る。

ステップ１１６において、開ループ制御システムは、閉ループ制御システムに制御を渡し得る。一実施形態において、以下でさらに詳細に記載されるように、開ループ制御システムは、使用するために閉ループ制御システムを始動させる。

閉ループ制御システムが制御を渡された後、閉ループ制御システムは、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられる（ステップ１２０）。閉ループ制御システムは、増幅器の出力信号を表すフィードバック信号を受信する。様々な実施形態において、修正される少なくとも一つの特性は、入力信号の振幅および／または位相である。一部の実施形態において、閉ループ制御システムは、入力信号とフィードバック信号との間における第１の誤差を測定する。一部のそのような実施形態において、閉ループ制御システムはまた、入力信号とフィードバック信号との間における第２の誤差を測定する。これらの実施形態において、閉ループ制御システムは、入力、第１の誤差、および第２の誤差に基づいて、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられる。修正された入力信号は、ステップ１２０において、閉ループ制御システムによって、増幅器を安定化させるために増幅器に提供される。

様々な実施形態において、閉ループ制御システムは、入力信号の少なくとも一つの特性を修正する方法を決定することにおいて、使用のための少なくとも一つのフィルタを含む。一実施形態において、フィルタは、入力信号の振幅を修正することにおける使用のために、適切な出力を決定するために用いられる。別の実施形態において、フィルタは、入力信号の位相を修正することにおける使用のために、適切な出力を決定するために用いられる。一実施形態において、Ａ．Ｊ．Ｖｉｔｅｒｂｉによって考証されたように、二次（ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ）フィルタが、閉ループ制御システムにおいて用いられる。代替実施形態において、閉ループ制御システムは、任意の他のタイプのフィルタを用い、比例積分フィルタおよび比例積分・微分フィルタを含むが、それらに限定されない。一実施形態において、フィルタは一つ以上の積分器を含む。再びステップ１１６を参照すると、閉ループ制御システムは、開ループ制御システムの出力に基づいて、フィルタ、より詳細には、積分器を初期化することにより、一部の実施形態において、開ループ制御システムによって初期化される。

図２は、本発明に従い、増幅器を安定化するための方法２００のフローチャートである。図１に示された方法１００と比較すると、図２に示された方法２００は３つのさらなるステップを含む。特に、図２の例示的な方法は、開ループ制御システムを用いる基準が満たされるかどうかを決定し（ステップ１０６）、閉ループ制御システムを用い続けるための基準が満たされるかどうかを決定し（ステップ１２４）、かつ開ループ制御パラメータを更新する（ステップ１２８）。概して、図２のステップ１０４、１０８、１１２、１１６、および１２０は、同じ数字を用いた図１のステップと同様であり、同様の方法においてインプリメントされる。

図２の方法は、安定化モジュールが入力信号を受信する場合に開始する。例えば、入力信号は外部のパルスＲＦソースに由来し得る。ステップ１０４において、入力信号の属性が測定される。

ステップ１０６において、開ループ制御システムを用いるための一つ以上の基準が満たされるかどうかが決定される。一実施形態において、ステップ１０６は、開ループ制御システムによって実行される。他の実施形態において、安定化モジュールにおける別の要素がステップ１０６を実行する。一部の実施形態において、一つの基準は入力信号の測定された属性に対応する。例えば、一つの実施形態において、入力信号の入力が閾値レベルよりも上である場合、開ループ制御システムはステップ１０８において用いられる。他方、入力信号の入力がその実施形態において閾値レベル未満である場合、開ループ制御システムは用いられず、入力信号の入力は再びステップ１０４において測定される。ステップ１０４は、その入力信号の入力が閾値レベルよりも上まで上昇するまで繰り返され得る。実施形態においては、開ループ制御システムを用いるかどうかを決定することに用いられる一つの基準は、増幅器がアクティブであるかどうかである。二つ以上の基準は、開ループ制御システムを用いるかどうかを決定することにおいて考慮され得る。

ステップ１０８において、開ループ制御システムは、入力信号の特性を修正し、かつその特性に関連する増幅器の非線形性を最小化するために用いられる。したがって、一つの特定の実施形態においては、開ループ制御システムは、ステップ１０８において、入力信号の位相を修正し、かつ増幅器の位相の非線形性を最小化するために用いられる。このステップは、図１におけるステップ１０８の記載と同様の方法においてインプリメントされ得る。

ステップ１１２において、開ループ制御システムを用いることから閉ループ制御システムを用いることへと遷移するかどうかが決定される。一実施形態において、例えば、遷移は、開ループ制御システムが、入力信号の入力が閾値レベルよりも上である、所定の期間に対して用いられた後に生じる。その基準がステップ１１２において満たされた場合、閉ループ制御システムは、ステップ１１６において制御を渡される。一実施形態において、開ループ制御システムは、使用するために閉ループ制御システムを初期化する。その初期化は、開ループ制御システムから閉ループ制御システムへの遷移の一部として考慮され得る。

ステップ１２０において、閉ループ制御システムは、入力信号の特性を修正し、かつその特性に関連する増幅器の非線形性を最小化するために用いられる。例えば、一実施形態において、閉ループ制御システムは、入力信号の位相を修正し、かつ増幅器の位相の非線形性を最小化する。

ステップ１２４において、閉ループ制御システムを用い続けるための基準が満たされるかどうかが決定される。その決定は、一部の実施形態において、入力信号の測定された属性を考慮することによってなされる。例えば、一実施形態において、入力信号の入力が閾値レベルよりも上である場合、閉ループ制御システムは、ステップ１２０において用いられ続ける。他方で、入力信号の入力がその実施形態において閾値未満である場合、閉ループ制御システムは用いられず、ステップ１０６が実行される。他の実施形態において、代替的または追加的に、他の基準が、閉ループ制御システムが用いられ続けるべきかどうかを決定することにおいて、安定化モジュールによって用いられ得る。例えば、一つの特定の実施形態において、以下でさらに検討されるように、増幅器増幅器がアクティブであるかどうかは、閉ループ制御システムを用いるかどうかを決定することにおいて、入力信号の入力に加えて考慮される。

ステップ１２８において、図２によって示される本発明の実施形態において、開ループ制御パラメータは更新される。実施形態において、図６に関連して以下でさらに詳細に記載されるが、較正ルーチンは、開ループ制御システムによって用いられるルックアップテーブルを更新するために実行される。一つの実施形態において、較正ルーチンは、閉ループ制御システムの出力に基づいて、ルックアップテーブルを更新する。

図３は、本発明の例示的な実施形態に従い、増幅器を安定化するための安定化モジュールにおける使用のためのシステム３００を示す。システム３００は、第1の制御モジュー
ル３０４および第２の制御モジュール３０８を含む。一実施形態において、第１の制御モジュール３０４および第２の制御モジュール３０８のそれぞれはソフトウェアプログラムとしてインプリメントされる。あるいは、別の実施形態において、第１の制御モジュール３０４および／または第２の制御モジュール３０８は、一つ以上のハードウェアデバイスとしてインプリメントされる。一実施形態において、第１の制御ルーチン３０４は開ループ制御システムを用い、第２の制御モジュールは閉ループ制御ルーチンを用いる。一実施形態において、ハードウェアデバイスは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。別の実施形態において、ハードウェアデバイスは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。他の実施形態においては、別のタイプのハードウェアが用いられる。

システム３００の第１の制御モジュール３０８は３つの機能、（ａ）安定化モジュールによって受信された入力信号を表す第１の信号３１２を受信すること、（ｂ）開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号３１６を生成すること、（ｃ）第２の制御モジュール３０８に制御を渡すために用いることが可能な第３の信号３２０を送信すること、を実行する。システム３００の第２の制御モジュール３０８は、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第１の特性を修正するために用いられることが可能な第４の信号３２４を生成する。

一部の実施形態において、第１の制御モジュールは、以下でさらに記載されるように、第２の信号３１６を生成することにより、安定化モジュールによって導入される非線形性を補償することが可能である。一部の実施形態において、第２の制御モジュール３０８は、以下でさらに記載されるように、第４の信号３２４を生成することにより、安定化モジュールハードウェアによって導入される非線形性を補償することが可能である。

一部の実施形態において、第１の制御モジュール３０４は、開ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２の特性を修正するために用いることが可能である第５の信号３３６を生成することが可能である。関連する実施形態においては、第２の制御モジュール３０８は、閉ループ制御ルーチンを用いて入力信号の第２の特性を修正するために用いることが可能である第６の信号３４０を生成することが可能である。

一実施形態において、第１の制御器３７６は、入力信号の第１の特性を修正するために用いられる。別の実施形態において、第２の制御器３８０は、入力信号の第２の特性を修正するために用いられる。

一部の実施形態において、入力信号の第１の特性は入力信号の振幅であり、入力信号の第２の特性は入力信号の位相である。代替実施形態において、入力信号の第１の特性は入力信号の位相であり、入力信号の第２の特性は入力信号の振幅である。

一部の実施形態において、第１の制御モジュール３０４は、遷移ロジックモジュール３３２を含む。一部の実施形態において、遷移ロジックモジュール３３２は、一つ以上の基準をチェックし、かつ開ループ制御ルーチンが用いられるかどうかを決定する。一実施形態において、遷移ロジックモジュール３３２は、増幅器がアクティブであるかどうかを決定することができる。別の実施形態においては、遷移ロジックモジュール３３２は、入力信号の入力３２８が閾値レベルよりも上であるかどうかを決定することができる。上である場合、第１の制御モジュール３０４は、開ループ制御ルーチンを用いて、入力信号の第１の特性を修正するために用いられることが可能である第２の信号３１６を生成する。一部の実施形態において、遷移ロジックモジュール３３２は、一つ以上の基準をチェックし、かつ制御が第２の制御モジュール３０８に渡されるかどうかを決定する。一実施形態において、遷移ロジックモジュール３３２は、入力信号の入力３２８が閾値レベルよりも上であった所定の期間に、第１の制御モジュール３０４が開ループ制御ルーチンを用いているかどうかを決定することができる。用いている場合、第１の制御モジュール３０４は第３の信号３２０を第２の制御モジュール３０８に送信する。

さらなる実施形態において、第２の制御モジュール３０８は、安定化モジュールによって受信された入力信号ならびに一つ以上の誤差信号３４４および３４８を表す信号３４６を受信することが可能である。一実施形態における誤差信号は、安定化モジュールによって受信された入力信号と増幅器の出力信号を表すフィードバック信号との間における振幅誤差を表し得る。別の実施形態において、誤差信号は、入力信号とフィードバック信号との間における位相誤差を表し得る。第２の制御モジュール３０８は、一実施形態において、以下でさらに記載されるように、第１の誤差信号および／または第２の誤差信号に存在する非線形性を補うために、一つ以上の誤差信号３４４および３４８を調整する。

一部の実施形態において、第２の制御モジュール３０８は遷移ロジックモジュール３５６を含む。一部の実施形態において、遷移ロジックモジュール３５６は、一つ以上の基準をチェックし、かつ閉ループ制御ルーチンが用いられるかどうか、または、接続３５２を介して、制御が第１の制御モジュール３０４に渡されるか否かを決定する。一つの実施形態において、遷移ロジックモジュール３５６は、増幅器がアクティブであるかどうかを決定することができる。別の実施形態において、遷移ロジックモジュール３３２は、入力信号の入力３２８が閾値レベルよりも上であるかどうかを決定することができる。上ではない場合は、第２の制御モジュール３０８は、接続３５２を介して、制御を第１の制御モジュール３０４に渡す。

別の実施形態において、システム３００は、較正モジュール３６０を含む。較正モジュール３６０はソフトウェアプログラムとしてインプリメントされ得、較正ルーチンを用い得る。あるいは、別の実施形態において、較正モジュール３６０は、ハードウェアデバイスとしてインプリメントされる。一実施形態において、ハードウェアデバイスはＡＳＩＣである。別の実施形態において、ハードウェアデバイスはＦＰＧＡである。他の実施形態においては、別のタイプのハードウェアデバイスが用いられる。

較正モジュール３６０は、一実施形態において、第２の制御モジュール３０８によって用いられる一つ以上のフィルタを初期化するためのエントリを生成することができる。第１の制御モジュール３０４は、次いで、接続３６４を介して、較正モジュール３６０からエントリを引き出すことができ、遷移ロジックモジュール３３２を用いることによって、第２の制御モジュール３０８において、一つ以上のフィルタを初期化するためにエントリを用いることができる。

別の実施形態において、較正モジュール３６０は、入力信号の第１の特性を修正する量を表す第１の値、および、入力信号の第２の特性を修正する量を表す第２の値を生成することができる。第１の制御モジュール３０４は、接続３６４を介して、較正モジュール３６０から、第１の値および第２の値を引き出すことができる。第１の制御モジュール３０４は、第２の信号３１６を生成するために第１の値を用いることができ、第５の信号３３６を生成するために第２の値を用いることができる。

較正モジュール３６０は、別の実施形態において、接続３６８を介して、第２の制御モジュール３０８から、受信された出力に基づいて、第１の値および第２の値を更新することが可能である。さらなる実施形態において、較正モジュール３６０はアルゴリズムを用いて、以下でさらに記載されるように、第１および第２の値を生成することにより、安定化モジュールハードウェアによって導入される少なくとも一つの非線形性を補償する。さらなる実施形態において、較正モジュール３６０は、接続３７２を介して、第１の制御モジュール３０４からデータを受信し得る。

図４は、本発明の例示的な実施形態に従い、増幅器４０４を安定化するための安定化モジュール４００を示す。示される例示的な実施形態において、安定化モジュール４００は、増幅器４０４と電気通信し、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせを含む。ソフトウェアはプロセッサ４０８上にて実行される。

安定化モジュール４００は、外部ソース（例えば電源）から前置増幅器４１６において入力信号４１２を受信する。一実施形態において、入力信号４１２は、パルスＲＦ入力信号である。方向性結合器４１８は、次いで、前記増幅された入力信号４１２をサンプリングする。第１のサンプル４２０は、誤差増幅器４２４への入力であり、他方、第２のサンプル４２８は第１の制御器４３２および第２の制御器４３６に対する入力である。一実施形態において、第１の制御器４３２はゲイン制御器であり、入力信号４１２の振幅を修正するために用いられる。別の実施形態において、第２の制御器４３６は位相シフターであり、入力信号４１２の位相を修正するために用いられる。以下に記載されるように、修正された入力信号４４０は、第１の制御器４３２および第２の制御器４３６によって出力され、増幅器４０４に入力される。

一実施形態において、増幅器４０４は、パルスＲＦ増幅器である。別の実施形態において、増幅器４０４はＭＲＩシステムにおいて用いられる。フィードバック信号４４４はまた、増幅器４０４の出力信号４４８を表し、誤差増幅器４２４に入力される。一実施形態において、誤差増幅器は、第１のサンプル４２０およびフィードバック信号４４４を増幅するために、対数中間周波数増幅器（ＬＯＧ ＩＦ）４２６を含む。誤差増幅器４２４は、第１の誤差信号４５２および第２の誤差信号４５６を生成する。第１の誤差信号４５２／第２の誤差信号４５６は、一実施形態において、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における振幅誤差を現す。別の実施形態において、第１の誤差信号４５２／第２の誤差信号４５６は、入力信号４１２とフィードバック信号４４４との間における位相誤差を現す。

一実施形態において、安定化モジュール４００は３つのアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４６０を含む。Ａ／Ｄコンバータは、入力信号４１２、第１の誤差信号４５２、および第２の誤差信号４５６を表す第１の信号４６４のデジタル表示をプロセッサ４０８に入力する。プロセッサ４０８は、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ４６８に出力される制御信号を生成するために、信号処理を実行する。一実施形態において、プロセッサ４０８は、第１の制御モジュール３０４、第２の制御モジュール３０８、および較正モジュール３６０を含む。一実施形態において、プロセッサは、第１の制御モジュール３０４を実行して、開ループ制御ルーチンをインプリメントする。別の実施形態においては、プロセッサは第２の制御モジュール３０８を実行して、閉ループ制御ルーチンをインプリメントする。さらに別の実施形態において、デジタル制御システムは、Ａ／Ｄコンバータ４６０、プロセッサ４０８、およびＤ／Ａコンバータ４６８を含み、アナログ制御システムによって完全に置き換えられる。あるいは、デジタル制御システムは、アナログ制御システムによって部分的にのみ置き換えられる。

一実施形態において、プロセッサ４０８が開ループ制御ルーチンをインプリメントする場合、第１の制御モジュール３０４は、入力信号４１２の第１の特性を修正するために用いることが可能な第１の信号４７２および入力信号４１２の第２の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号４７６を生成する。別の実施形態において、プロセッサが閉ループ制御ルーチンをインプリメントする場合、第２の制御モジュール３０８は、入力信号４１２の第１の特性を修正するために用いることが可能な第１の信号４７２、および入力信号４１２の第２の特性を修正するために用いることが可能な第２の信号４７６を生成する。一実施形態において、入力信号４１２の第１の特性は入力信号４１２の振幅であり、入力信号４１２の第２の特性は入力信号４１２の位相である。

一実施形態において、Ｄ／Ａコンバータ４６８は信号４７２および信号４７６のアナログ表示を、それぞれ制御器４３２および４３６に入力する。一実施形態において、第１の制御器４３２は、第１の信号４７２のアナログ表示を用いて、入力信号の振幅を修正し、かつ、それによって、増幅器４０４の振幅の非線形性を最小化する。別の実施形態において、第２の制御器４３６は第２の信号４７６のアナログ表示を用いて、入力信号の位相を修正し、かつ、それによって、増幅器４０４の位相の非線形性を最小化する。上述されたように、修正された入力信号４４０は次いで増幅器４０４に提供される。

図５は、開ループ制御ルーチン６００および閉ループ制御ルーチン７００を含む、ソフトウェアルーチン５００の一実施形態を示す。一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、第１の制御モジュール３０４によって実行される。別の実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００は、第２の制御モジュール３０８によって実行される。一実施形態において、入力信号が安定化モジュールによってまず受信された場合（例えば、電源などの外部ソースが最初にオンにされる場合など）、ソフトウェアルーチン５００は開ループ制御ルーチン６００を用いてデフォルトで選択する。

ステップ６０４において、開ループ制御ルーチン６００は、安定化モジュールによって受信された入力信号の入力を抽出する。ステップ６０８において、開ループルーチン６００は次いで、増幅器がアクティブ（すなわちイネーブル）であるかどうか、および入力信号の入力が第１の閾値よりも上であるかどうかを決定することによって、開ループ制御ルーチン６００を用いるための基準が満たされるかどうかを決定する。増幅器がイネーブルされ、入力信号の入力が第１の閾値よりも上である場合、開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６１２において、開ループカウンタを増加させる。

ステップ６１６において、開ループ制御ルーチン６００は、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いることが可能な少なくとも一つの信号を出力する。一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は２つの信号を出力し、一つは、入力信号の振幅を修正するために用いることが可能であり、もう一つは、入力信号の位相を修正するために用いることが可能である。別の実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、２つの前述の信号のうちの一つのみを出力する。一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、例えば、図６に関連して以下で検討されるように、較正ルーチンによって作成されたルックアップテーブルを用い、出力される少なくとも一つの信号を生成する。そのような実施形態において、ルックアップテーブルは、入力信号の入力によってインデックス付けされ得る。ステップ６０４において抽出された入力信号の入力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は、対応するテーブル値をルックアップする。その値は、例えば、開ループ制御ルーチン６００によって、ステップ６１６において、出力される信号の電流または電圧を指示し得る。開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６１６において、そのような信号を出力する。別の実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、例えば、図６を参照して以下で検討されるように、出力される少なくとも一つの信号を生成するために、較正ルーチンによって作成されるルックアップアレイを用いる。そのような実施形態におけるルックアップアレイは、入力信号の入力によってインデックス付けされ得る。ステップ６０４において抽出された入力信号の入力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は、対応するテーブルエントリをルックアップする。そのエントリは、例えば、入力信号の振幅または位相を修正するための量を指示し得る。そのような実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、以下に記載されるように、ステップ７２０において、閉ループ制御ルーチン７００によって実行される同じアルゴリズムを実行し、エントリを調整することにより、安定化モジュールのハードウェアによって導入された非線形性を補償する。開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６１６において、出力される少なくとも一つの信号を生成するために、調整されたエントリを用いる。

図５に従った実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、ステップ６２０において、データを較正アレイに書き込むことによって、較正ルーチンに対してデータを出力する。少なくとも、そのような実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、較正ルーチンに開ループモードフラグを出力する。一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００はまた、較正ルーチンに対して、入力信号の入力を出力する。別の実施形態において、開ループカウンタの値は、開ループ制御ルーチン６００によって、較正ルーチンに出力される。

ステップ６２４において、開ループ制御ルーチン６００は、開ループカウンタが第２の閾値よりも大きいかどうかを決定する。ｙｅｓの場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６２８に進む。そうでない場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３２に進み、ここで、開ループルーチン６００の実行は、開ループ制御ルーチン６００が再び、ステップ６０４において入力信号の入力を抽出するまで、一時的に遅延される。

ステップ６２４の第２の閾値およびステップ６３２に存在する遅延は、開ループ制御ルーチン６００が、制御がステップ６２８において閉ループ制御ルーチン７００に渡される前の最小期間に実行されることを保証する。その結果、増幅器は、ソフトウェアルーチン５００が、開ループルーチン６００から閉ループルーチン７００へ遷移する前に定着するための期間が与えられる。一実施形態において、ステップ６２４の第２の閾値は調整可能である。別の実施形態においては、ステップ６３２に存在する遅延は調整可能である。

ステップ６０８を再び参照すると、増幅器がアクティブではないか、または入力信号の電力レベルが第１の閾値未満である場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３６に進む。ステップ６３６において、開ループ制御ルーチン６００は、開ループカウンタがゼロよりも大きいかどうかを決定する。大きくない場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６３２に進む。大きい場合、開ループ制御ルーチン６００はステップ６４０に進む。ステップ６４０において、開ループ制御ルーチンは、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するために用いられることが可能な少なくとも一つの信号を出力する。一実施形態において、これは、ステップ６１６に関連して上記されたように、ルックアップテーブルを用いることによってなされる。

低入力レベルにおいて、多くの増幅器は線形に動作する。一実施形態において、ステップ６０８の第１の閾値レベルは、この事実、すなわち、増幅器が、選択された第１の閾値レベルを下回る入力レベルにて線形に動作するように、第１の閾値レベルが選択されるという事実を考慮して選択される。そのような方法において、入力信号の実際の入力は、それが第１の閾値を下回る限りにおいて、ステップ６４０において、少なくとも一つの信号を出力することに関連しない。それゆえ、同一の少なくとも一つの信号は、その実際の値とは無関係に、ステップ６４０において出力され得る（ここで入力信号の入力は第１の閾値を下回る）。したがって、ステップ６４０は、１回だけ実行される。この場合を保証するために、開ループカウンタはステップ６４４においてクリアにされる。

再びステップ６２８を参照すると、入力信号の入力が第１の閾値レベルを上回る所定の期間に、それが実行されることを開ループ制御ルーチン６００が決定した後（すなわち、ステップ６０４、６０８、６１２、６１６、６２０、６２４、および６３２は、所定の期間、継続的に実行される。なぜならば、開ループ制御ルーチン６００は、常にステップ６０８からステップ６１２に進むからである）、開ループ制御ルーチン６００は、閉ループ制御ルーチン７００に制御を渡す。一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００は、使用するためにフィルタをステップ６２８において初期化し、ステップ７１６において、例えば図６に関連して以下に記載されるように、較正ルーチンによって生成されたエントリを用いることにより、閉ループ制御ルーチン７００によって初期化される。そのエントリは、ステップ６１６において、開ループルーチンによって最後に出力された一つ以上の信号に対応することができる。そのような方法において、閉ループ制御ルーチンは、開ループ制御ルーチンが中止したときと同じ設定において実行を開始する。一実施形態において、エントリは、入力信号の振幅を増加させるかまたは減少させる量を表す。別の実施形態において、エントリは、入力信号の位相をシフトする量を表す。一実施形態において、エントリは、例えば、一つ以上のルックアップアレイにおいて、較正ルーチンによって保存される。一実施形態において、エントリは、入力信号の入力によってインデックス付けされ得る。したがって、ステップ６０４において抽出された入力信号の入力に基づいて、開ループ制御ルーチン６００は、較正ルーチンによって生成された対応するエントリをルックアップし、用いることにより、閉ループ制御ルーチン７００のフィルタを初期化する。

開ループ制御ルーチン６００が閉ループ制御ルーチン７００に制御を渡した後、ステップ７３２において遅延が存在する。一実施形態において、ステップ７３２における遅延期間は、調整可能である。ステップ７３２における遅延に続いて、閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７０４において、複数の信号を抽出し得る。一実施形態において、これらの信号は、入力信号の入力、入力信号と増幅器の出力信号を表す出力信号との間における第２の誤差、ならびに、入力信号とフィードバック信号との間における第２の誤差を含む。一つの実施形態において、第１の誤差は、入力信号とフィードバック信号との間における振幅誤差であり、第２の誤差は、入力信号とフィードバック信号との間における位相誤差である。

ステップ７０８において、閉ループルーチン７００は、閉ループ制御ルーチン７００を用いるための１つ以上の基準が満たされているか否かを決定する。一実施形態において、閉ループルーチン７００は、増幅器がアクティブ（すなわち、イネーブルまたはブランクではない（ｕｎｂｌａｎｋｅｄ））であるか否か、および入力信号の入力が閾値よりも上であるか否かを決定する。基準が満たされた場合、閉ループ制御ルーチン７００はステップ７１２に進む。満たされない場合、ソフトウェアルーチン５００は開ループ制御ルーチン６００に戻り、ステップ６０４において、入力信号の入力を抽出する。一実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００において用いられる閾値の値は、開ループ制御ルーチン６００において用いられる第１の閾値の値以下であり、ヒステリシスのレベルを可能にし、かつ開ループ制御ルーチン６００と閉ループ制御ルーチン７００との間において、ソフトウェアルーチン５００がトグルしないようにする。第１の閾値および閉ループ制御ルーチン７００において用いられる閾値が等しい場合であって、入力信号の入力がほぼこれらの閾値にて僅かに変化する場合、ソフトウェアルーチン５００は、開ループ制御ルーチン６００と閉ループ制御ルーチン７００との間においてトグルし得る。

当業者によって容易に理解されるように、第１の誤差および／または第２の誤差を表す信号を生成するために、安定化モジュールによって用いられるハードウェアは、不完全である。それゆえ、ハードウェアは、第１の誤差および／または第２の誤差に対する真の値をオーバーショット（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）するか、またはアンダーショット（ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔ）する。実際に、ハードウェアは、入力信号の各入力に対する、第１の誤差および／または第２の誤差の真の値から、予測可能な変化を導入する。従って、一実施形態において、閉ループ制御ルーチンは、安定化モジュールハードウェアによってステップ７０４において提供された第１の誤差および第２の誤差の測定をステップ７１２において、調整する。一実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７１２において、入力信号の入力レベルによってインデックス付けされたルックアップチャートを用いる。それぞれの入力レベルに対して、ルックアップチャートは、第１の誤差および／または第２の誤差に対する真の値の、予測されたオーバーショットまたはアンダーショットをリストアップする。予測されたオーバーショットまたはアンダーショットを、ハードウェアによって提供された第１の誤差および／または第２の誤差の測定に追加することによって、閉ループ制御ルーチン７００は、それゆえ、第１の誤差および／または第２の誤差に対する真の値を引き出す。

いったん閉ループ制御ルーチン７００がステップ７１２において、第１のエラーおよび／または第２のエラーを適切に調節すると、閉ループ制御ルーチンは、ステップ７１６において、入力信号の少なくとも一つの特性を修正するための少なくとも一つの量を決定する。例えば、一つの実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００は、２つの量、すなわち、入力信号の振幅を修正する量、および入力信号の位相を修正する量を決定する。別の実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００は、２つの前述の量のうちの一つのみを決定する。一実施形態において、上述のように、閉ループ制御ルーチン７００は、Ａ．Ｊ．Ｖｉｔｅｒｂｉによって考証されたように、二次フィルタを用い、少なくとも一つの量を決定する。あるいは、例えば、比例積分フィルタ／比例積分・微分フィルタなどの任意のスタイルのフィルタが、ステップ７１６において、閉ループ制御ルーチン７００によって用いられ得、少なくとも一つの量を決定する。

ステップ７２４に先立ち、一部の実施形態のうち、閉ループ制御ルーチン７００は、ステップ７２０において、安定化モジュールのハードウェアによって導入された非線形性を補償する。一実施形態において、閉ループ制御ルーチン７００はアルゴリズムを実行し、ステップ７１６において決定される所望の量を調整する。その調整された量は、次いで、ステップ７２４において出力された少なくとも一つの信号を生成するために用いられる。ハードウェアの非線形性によって生じた任意のひずみに続いて、ステップ７２４において出力された少なくとも一つの信号が、ステップ７１６において決定された所望の量を実際に表すように、調整された量を選択するためにアルゴリズムがインプリメントされる。そのような方法において、アルゴリズムは、安定化モジュールハードウェアの非線形性を補う。

ステップ７２４において、少なくとも一つの信号を出力した後、閉ループ制御ルーチンの実行は、閉ループ制御ルーチンがステップ７０４に戻る前に、ステップ７３２において再び遅延される。

ステップ７２８において、閉ループ制御ルーチン７００は、較正アレイに対してデータを書き込むことによって、データを較正ルーチンに出力する。例えば、閉ループ制御ルーチン７００は、入力信号の入力、第１の誤差、第２の誤差、ステップ７１６において決定された少なくとも一つの量、および較正ルーチンに対する閉ループモードフラグを出力する。

図６は、本発明の例示的な実施形態にしたがった較正ルーチン８００の一実施形態を示す。一実施形態において、較正ルーチン８００は、較正モジュール３６０によって実行されるソフトウェアルーチンである。較正ルーチン８００は、一実施形態において、開ループ制御ルーチン６００および閉ループ制御ルーチン７００がアイドル状態である場合に実行される。例えば、較正ルーチン８００は、ステップ６３２および／またはステップ７３２によって導入される遅延の間に実行される。以下でさらに記載されるように、較正ルーチン８００によって、開ループ制御ルーチン６００は、開ループ制御ルーチン６００の性能は時が経つにつれて改善されるように、閉ループ制御ルーチン７００から学習することが可能である。

ステップ８０４において、較正ルーチン８００は、ステップ６２０における開ループ制御ルーチン６００、およびステップ７２８における閉ループ制御ルーチン７００による較正アレイに以前に書き込まれたデータを引き出す。較正ルーチン８００は、ステップ８０８において、閉ループ制御ルーチン７００が実行しているかどうかを決定する。例えば、一実施形態において、較正ルーチン８００は、閉ループモードフラグが存在しているかどうかを理解するためにチェックする。存在していない場合（すなわち、開ループモードフラグが存在している）、較正ルーチン８００はステップ８１２において較正カウンタをクリアし、かつステップ８０４において較正アレイからさらなるデータを引き出すために進む。閉ループ制御ルーチン７００が実行している場合、較正ルーチン８００は、ステップ８１６において較正カウンタを増加させ、データを処理するために進む。この方法において、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００によって、較正アレイに書き込まれるデータのみを処理する。

ステップ８２０において、較正ルーチン８００は、較正カウンタが、低閾値と高閾値との間に存在するかどうかを決定する。存在しない場合、較正ルーチン８００はステップ８０４に戻り、較正アレイからさらなるデータを引き出す。存在する場合、較正ルーチン８００は、ステップ８２４において、較正アレイから、入力信号の入力および第１の誤差および／または第２の誤差を抽出する。ステップ８２４に進む前に、較正カウンタがより低い閾値よりも大きいことを保証することによって、較正ルーチン８００は、それが、閉ループ制御ルーチン７００によって、較正アレイに第１に書き込まれたデータを処理しないことを保証する。むしろ、較正ルーチン８００は、閉ループ制御ルーチン７００が所定の期間（すなわち、増幅器がより安定する場合）、実行した後、較正アレイに対して、閉ループ制御ルーチン７００によって書き込まれたデータを処理する。同様に、較正カウンタがステップ８２４に進む前に、より高い閾値よりも低いことを保証することによって、較正ルーチン８００は、それが、閉ループ制御ルーチン８００の開始付近（例えば、パルスの開始の付近）における閉ループ制御ルーチン７００によって、較正アレイに書き込まれたデータを処理することを保証する。

ステップ８２８において、較正ルーチン８００は、第１の誤差および／または第２の誤差が固定された値よりも低いかどうかを決定する。低い場合、増幅器は安定化され、較正ルーチンはステップ８３２に進む。さもなければ、較正ルーチン８００は、ステップ８０４において、較正アレイからさらなるデータを引き出すために進む。ステップ８３２において、較正ルーチン８００は、較正アレイから、閉ループ制御ルーチン７００によって、較正アレイに書き込まれた量を抽出する。

較正ルーチン８００は、ステップ８３６において、閉ループ制御ルーチン６００によって用いられるエントリを生成し、ステップ６２８において、閉ループ制御ルーチン７００においてフィルタを初期化する。そのエントリは、入力信号の入力によってインデックス付けされ得、ルックアップアレイにおいて保存され得る。一実施形態において、較正ルーチン８００は、エントリを生成するために、重み付けフィルタを用いる。その較正ルーチン８００は、例えば、抽出された量の重み付けされた値を、その入力レベルにおいて、ルックアップアレイに表れる以前のエントリの重み付けされた値に加えることによって、入力信号の特定の入力に対して、現在のエントリを生成する。

ステップ８４０において、較正ルーチン８００は、ステップ８３６において生成されたエントリを用いて、ステップ６１６において、開ループ制御ルーチン６００によって使用するための値を決定する。決定することにおいて、較正ルーチン８００は、安定化モジュールのハードウェアによって導入される非線形性を補償する。例えば、較正ルーチン８００は、ステップ７２０において、閉ループ制御ルーチン７００によって実行される同一のアルゴリズムを実行する。その較正ルーチン８００によって生成された値はルックアップテーブルにおいて保存される。

ステップ８４４において、較正ルーチン８００は、較正カウンタを、ステップ８２０のより高い閾値よりも上に設定する。そのような方法において、較正ルーチン８００は、パルス毎に一度、エントリおよび値を生成するのみであることを保証する。

本発明は、一つ以上の製造品に内蔵されて、または一つ以上の製造品において、一つ以上のコンピュータ可読プログラムとして提供され得る。製造品は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または磁気テープであり得る。概して、コンピュータ可読プログラムは、任意のプログラム言語においてインプリメントされ得る。用いられ得る言語の一部の例は、Ｃ、Ｃ＋＋またはＪＡＶＡ（登録商標）を含む。ソフトウェアプログラムは、オブジェクトコードとして、一つ以上の製造品において保存され得る。

本発明の所定の実施形態は上述されている。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されないことは明確に留意されたい。むしろ、その意図は、本明細書に明確に記載されたものへの追加および修正もまた本発明の範囲内に含まれるということである。さらに、本明細書において記載された様々な実施形態の特性は、相互排除的ではなく、様々な組み合わせおよび順列において存在し得ることは理解すべきであり、たとえそのような組み合わせまたは順列が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく本明細書において表現されていなかったとしてもである。実際、本明細書において記載されたものの変更、修正、および他のインプリメンテーションが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者に対して生じる。したがって、本発明は、前述の例示的な記載によって限定されない。

Claims (19)

1. 増幅器を安定化する方法であって、前記方法は、
   （ａ）前記増幅器と電気的に通信可能な安定化モジュールを提供することであって、前記安定化モジュールは、開ループ制御ルーチンと閉ループ制御ルーチンとを含む、ことと、
   （ｂ）前記開ループ制御ルーチンを用いるための基準が満たされたときに、前記開ループ制御ルーチンを用いることにより、前記安定化モジュールによって受信される入力信号の少なくとも１つの特性を修正することと、
   （ｃ）前記閉ループ制御ルーチンに制御を渡すことと、
   （ｄ）前記閉ループ制御ルーチンを用いて、前記開ループ制御ルーチンの少なくとも１つの特性を修正することと、
   （ｅ）前記修正された入力信号を前記増幅器に提供することと
   を含む、方法。
2. 前記入力信号の入力電力を測定することをさらに含み、前記開ループ制御ルーチンを用いるための前記基準は、前記入力信号の入力電力を含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、前記入力電力に対応するルックアップテーブルにおける値に基づいて前記入力信号の前記少なくとも１つの特性を修正することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記閉ループ制御システムの出力に基づいて前記ルックアップテーブルを更新することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記修正された入力信号に部分的に基づいて前記基準を修正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記開ループ制御ルーチン、前記閉ループ制御ルーチン、または、それらの両方が、前記安定化モジュールによって導入される非線形性を補償するために用いられる、請求項１に記載の方法。
7. 前記増幅器は、パルス無線周波数増幅器を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記修正された入力信号は、磁気共鳴イメージングシステムの前記増幅器に提供される、請求項１に記載の方法。
9. 前記制御ループルーチンを用いるための基準を修正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記基準は、前記増幅器に提供される前記修正された信号に少なくとも部分的に基づいて修正される、請求項９に記載の方法。
11. 前記閉ループ制御ルーチンの後に前記開ループ制御ルーチンを用いることをさらに含み、前記基準は、前記閉ループ制御ルーチンの出力に少なくとも部分的に基づいて修正される、請求項９に記載の方法。
12. 前記開ループ制御ルーチン、前記閉ループ制御ルーチン、または、それらの両方の少なくとも一方の一部分は、ソフトウェアによって実装される、請求項１に記載の方法。
13. 増幅器を安定化するために安定化モジュールにおいて使用されるシステムであって、
    前記安定化モジュールによって受信される入力信号を表す第１の信号を受信し、開ループ制御ルーチンを用いて前記入力信号の第１の特性を修正するために用いられることが可能な第２の信号を生成し、第２の制御モジュールに制御を渡すために用いられることが可能な第３の信号を送信する第１の制御モジュールと、
    閉ループ制御ルーチンを用いて前記入力信号の前記第１の特性を修正するために用いられることが可能な第４の信号を生成する第２の制御モジュールと
    を含む、システム。
14. 前記第１の制御モジュール、前記第２の制御モジュール、または、それらの両方が、前記安定化モジュールによって導入される非線形性を補償するために用いられる、請求項１３に記載のシステム。
15. 増幅器を安定化する方法であって、前記方法は、
    （ａ）前記増幅器と電気的に通信可能な安定化モジュールを提供することであって、前記安定化モジュールは、開ループ制御ルーチンと閉ループ制御ルーチンとを含む、ことと、
    （ｂ）前記開ループ制御ルーチンを用いることにより、前記安定化モジュールによって受信される入力信号の少なくとも１つの特性を修正して、前記閉ループ制御ルーチンに制御を渡すことと、
    （ｃ）前記閉ループ制御ルーチンを用いるための基準が満たされた場合に、前記閉ループ制御ルーチンを用いることにより、前記入力信号の少なくとも１つの特性を修正することと、
    （ｄ）前記修正された入力信号を前記増幅器に提供することと
    を含む、方法。
16. 前記基準は、前記増幅器がアクティブまたはイネーブルであるか否かを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記開ループ制御ルーチン、前記閉ループ制御ルーチン、または、それらの両方の少なくとも一方の一部分は、ソフトウェアによって実装される、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記開ループ制御ルーチンを用いるための第２の基準が満たされた場合に、前記開ループ制御ルーチンに制御を渡すことをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. 情報担体に有形的に実体化されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、命令を含み、
    前記命令は、
    開ループ制御ルーチンと閉ループ制御ルーチンとを含む安定化モジュールを用いて入力信号を受信することと、
    前記開ループ制御ルーチンを用いて、前記入力信号の特性を修正することと、
    前記開ループ制御ルーチンから前記閉ループ制御ルーチンに制御を渡すことにより、前記入力信号の特性をさらに修正することと、
    前記修正された入力信号を増幅器に提供することと
    をデータ処理装置に行わせるように動作可能である、コンピュータプログラム製品。

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