JP6826165B1 - パルス化高周波モニタ - Google Patents

Abstract

【課題】閾値を用いることなくパルス化高周波のパワーレベルをモニタする。【解決手段】本発明のパルス化高周波モニタは、パルス化高周波のパワーレベルと閾値との比較によりパワーレベルをモニタすることに代えて、パルス化高周波のパワーレベルが時系列で変化する遷移パターンに基づいてパワーレベルをモニタする。パルス化高周波モニタは、パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路と、パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路と、パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化に基づいて、パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、パルス化された高周波の監視するパルス化高周波モニタに関する。

半導体製造装置や液晶パネル製造装置等の高周波を用いる装置は、高周波電源装置からパルス化高周波により高周波電力の供給を受ける。パルス化高周波は、数周期分の連続する高周波を一パルスとしてパルス化された高周波が断続する高周波信号である。高周波をパルス化することはパルシングと称され、パルス化高周波はパルスド高周波（パルスドＲＦ）とも称される。

図２２（ａ）〜（ｆ）は一般的なパルス化高周波の例を示している。一般的なパルス化高周波は、（ＯＮ／ＯＦＦ）、あるいは（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の２レベルのパワーレベルの高周波が繰り返され断続出力される。

図２２（ａ）はパワーレベルを（ＯＮ／ＯＦＦ）で繰り返すパルス化高周波を示し、図２２（ｄ）はパワーレベルを（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）で繰り返すパルス化高周波を示している。図２２（ａ）のパルス化高周波は、高周波を出力するオン状態と高周波を出力しないオフ状態の（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベルのパワーレベルの例であり、図２２（ｄ）のパルス化高周波は、高パワーレベルの高周波を出力するＨｉｇｈ状態と低パワーレベルの高周波を出力するＬｏｗ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の２レベルのパワーレベルの例である。図２２（ｂ），（ｅ）はパルス化高周波のパワーレベルＰを示し、パルス波形の振幅は高周波のパワーレベルを表している。パワーレベルはパルス化高周波を直流化することで求められる。

近年では、３レベル以上のパワーレベルを有したパルス化高周波が求められている。図２３（ａ）〜（ｃ）は３レベルのパワーレベルを有するパルス化高周波の例を示している。図２３（ａ）は断続出力されるパルス化高周波を示し、図２３（ｂ）は（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）のレベル３のパワーレベル状態を示している。

電源装置から出力されるパルス化高周波を利用する際、出力されるパルス化高周波のパワーレベルをモニタ（監視）することが求められる。パルスの諸元を検出する検出回路として特許文献１が知られているが、パルス化高周波のパワーレベルをモニタする高周波モニタ装置は知られていない。特許文献１のパルス諸元検出回路は、パルスの諸元を検出するために、入力信号のレベルをスライスレベル機能に記憶している最新レベルを比較し、レベルを越えた信号が入力されたとき入力信号の諸元を検出する指令を出力している。

また、高周波信号のレベルを判定する先行技術として特許文献２、特許文献３が知られている。特許文献２には、周波数変換回路において、抵抗ラダー回路で設定された基準電圧をレベル検出信号とを比較器で比較し、比較結果に基づいてレベル信号を出力することが開示されている。特許文献３には、適応レベル判定電圧生成方式において、判別電圧生成回路、アナログコンパレータ、及び判別回路を備える構成が開示されている。

特開２００６−１７０８１６号公報 段落［００１１］ 特開２０１３−２１４３８号公報 特開平１−２３６７４７号公報

パルス化高周波のモニタは、直流化したパワーレベルを閾値と比較することによりパワーレベルの変化を監視する。パワーレベルとの比較に用いる閾値は、前周期におけるパルス化高周波のパワーの最大値と最小値を用いている。図２２（ｂ）及び図２２（ｅ）において、前周期のパワーレベルの最大値と最小値の間でマージン分を含めた値をそれぞれ閾値Ａ及び閾値Ｂとし、次の周期のパワーレベルを閾値Ａ，Ｂと比較することにより、パワーレベルが増加あるいは減少するパワーレベル変化を検出する。図２２では、閾値Ａを越えるパワーレベルをレベルＡとし、閾値Ｂを下回るパワーレベルをレベルＢとすることにより、図２２（ｃ）のＯＮ／ＯＦＦ状態を判定し、図２２（ｆ）のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ状態を判定している。

３レベルのパワーレベルである場合には、３つの異なる閾値が必要である。図２３（ｂ）において、３レベルのパワーレベルを判定するには閾値Ａ、閾値Ｂ、及び閾値Ｃが必要である。閾値Ａ及び閾値Ｂについては、２レベルパワーレベルと同様に前周期のパワーレベルの最大値を閾値Ａとし最小値を閾値Ｂとして閾値を定めることができるが、レベルＣを判定するには新たな閾値Ｃが必要となるが、閾値Ｃは前周期のパワーレベルの最大値又は最小値から求めることができない。前周期のレベルＣのパワーレベルを閾値として用いることもできるが、そのためにはパワーレベルの変動を検出する必要がある。しかしながら、パワーレベルの変動を検出することができないため、パワーレベルの変動した場合には前周期から求めたレベルＣは適切な閾値として使用することはできない。

一方、変動する閾値Ｃに代えて固定した閾値Ｃを用いることも考えられるが、高周波電源が出力する全て種類のパルス化高周波について、何れのパルス化高周波のレベルＣにも適用できる最適な閾値Ｃを設定する必要がある。

また、パルス化高周波は高周波電源に接続される負荷によって波形が変化するため、閾値Ｃに限らず閾値Ａ及び閾値Ｂについても固定した閾値を用いた場合には、誤検知するおそれがある。

本発明は前記した従来の問題点を解決し、閾値を用いることなくパルス化高周波のパワーレベルをモニタすることを目的とする。

パルス化高周波は、数周期分の連続する高周波を一パルスとしてパルス化された高周波が断続して出力される高周波信号であり、各パルスのパワーレベルの他、パルス周期等により複数種のパターンが存在し得る。本発明のパルス化高周波モニタは、パルス化高周波のパワーレベルと閾値との比較によりパワーレベルをモニタすることに代えて、パルス化高周波のパワーレベルが時系列で変化する遷移パターンに基づいてパワーレベルをモニタする。

（遷移パターン判定）
本発明のパルス化高周波モニタは、パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路と、パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路と、パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化に基づいて、パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路とを備える。

（ａ）直流化回路は、パルス化高周波の高調波成分を除去して直流分を抽出する回路であり、例えば、包絡線検出回路を用いることができる。直流化回路の出力波形は、パルス化高周波のパルス波形であり、パルス化高周波のパワーレベルを表している。

（ｂ）パワーレベル変化検出回路は、直流化回路で得られたパワーレベルのレベル変化を検出する回路である。パワーレベルが２レベルの場合には、パワーレベルを有するオン状態とパワーレベルを有していないオフ状態の（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベル、あるいはパワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態と低レベルのＬｏｗ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の２段階のレベルを備える。

また、パワーレベルが３レベルの場合には、パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態、低レベルのＬｏｗ状態、及びパワーレベルを有していないオフ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３段階のレベルを備える。パワーレベル変化検出回路は、これらのパワーレベルのレベル間の変化を検出する。

パワーレベルのレベル変化の時系列は、レベルの増減の時系列の遷移パターン、レベルの大小の増減の時系列の遷移パターン等の、パワーレベルが時間変化する際の遷移パターンの情報を含んでいる。

（ｃ）遷移パターン判定回路は、パワーレベルのレベル変化の時系列に含まれるパワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する。パワーレベルの時系列の遷移パターンはパルス化高周波の種類に応じて異なる。本発明のパルス化高周波モニタは、パワーレベルをモニタする指標として、パワーレベルの時系列の遷移パターンを用いる。

パワーレベルの時系列の遷移パターンによるパワーレベルのモニタによれば、パワーレベルと比較する閾値を要さないため、パワーレベルの変動に伴う閾値の変動や、多数の閾値の設定といった課題を解決することができる。

（周波数特性検出）
本発明のパルス化高周波モニタは、パルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路を備える構成としてもよい。

周波数特性検出回路は、パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化の時間幅を計時することにより、パルス化高周波のパルス周期の周波数、及びパルス化高周波の各パルス周期のデューティーを検出する。

（ノイズ除去）
本発明のパルス化高周波モニタは、パワーレベル変化検出回路においてパワーレベルに含まれるノイズを除去するノイズ除去回路を備える構成としてもよい。

ノイズ除去回路は２つの形態を備える。第１の形態は、パルス化高周波のパルスのエッジ部分に発生するノイズを除去する形態であり、第２の形態は、パルス化高周波のパルスのレベル区間に発生するノイズを除去する形態である。

ノイズ除去の第１の形態：
ノイズ除去回路の第１の形態は、パワーレベル変化検出回路が検出する所定時間内に連続して検出するレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する。

ノイズ除去の第２の形態：
ノイズ除去回路の第２の形態は、パワーレベル変化検出回路が検出するパワーレベルが所定時間継続しないレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する。

本発明のパルス化高周波モニタは、パワーレベルのレベル変化の時系列の遷移パターンによるモニタにおいて、パワーレベルの増減の時系列の遷移パターンによるモニタの第１の形態、及びパワーレベルの遷移の時系列の遷移パターンによるモニタの第２の形態を備える。

［パルス化高周波モニタの第１の形態］
（遷移パターン判定）
パルス化高周波モニタの第１の形態は、遷移パターン判定回路によるパワーレベルの時系列の遷移パターンの判定において、遷移パターンとしてパワーレベルの遷移方向の時系列パターンを用いて行う。

遷移パターン判定回路は、パワーレベルの遷移方向を検出する遷移方向検出回路と、遷移方向検出回路が検出したパワーレベルの遷移方向の時系列パターンと、遷移パターン判定用遷移方向パターンとを比較する遷移方向パターン判定回路を備える。

パワーレベルの遷移方向は、パワーレベルが変化する方向である。例えば、パワーレベルが（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベルである場合には、パワーレベルがＯＦＦ状態からＯＮ状態へ変化する立ち上がりの遷移方向、及びＯＮ状態からＯＦＦ状態へ変化する立ち下がりの遷移方向である。パワーレベルの遷移方向の時系列パターンは、立ち上がりの遷移方向と立ち下がりの遷移方向の時系列のパターンである。

パワーレベルの遷移方向の時系列パターンは、各種類のパルス化高周波毎に、パワーレベルの階数、及び各パワーレベルの時系列方向の順序を異にしており、各種類のパルス化高周波が備えるパワーレベルの遷移方向の時系列パターンを遷移パターン判定用遷移方向パターンとして予め備える。遷移パターン判定用遷移方向パターンの個数は、パワーレベルがｎレベルの場合には２^ｎ−２であり、例えば、２レベルの場合は２^０＝１個、３レベルの場合は２^１＝２個であり、４レベルの場合は２^２＝４個であり、５レベルの場合は２^３＝８個である。遷移パターン判定回路は、遷移パターン判定用遷移方向パターンを指標として検出したパワーレベルの遷移方向の時系列パターンと比較することによりパルス化高周波をモニタする。

（周波数特性検出）
パルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路は、パルス化高周波のパルス周期を検出する周期検出回路を備える。周期検出回路は、遷移方向検出回路が検出するパワーレベルの遷移方向の時系列パターンのエッジを検出する。エッジ間の時間幅からパルス周期を検出する。パルス周期に基づいてパルス化高周波の周波数及びデューティーを検出する。

［第２の形態］
（遷移パターン判定）
パルス化高周波モニタの第２の形態は、遷移パターン判定回路によるパワーレベルの時系列の遷移パターンの判定において、遷移パターンとしてパワーレベルの遷移の時系列パターンを用いて行う。

遷移パターン判定回路は、パワーレベルの遷移レベルを検出する遷移レベル検出回路と、遷移レベル検出回路が検出したパワーレベルの遷移レベルの時系列パターンと、遷移パターン判定用遷移レベルパターンとを比較する遷移レベルパターン判定回路を備える。

パワーレベルの遷移は、変化するパワーレベルの変化順序を含めたレベルの組み合わせである。
例えば、パワーレベルが（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３レベルである場合には、３つのレベルの変化順序を含めた変化レベルの組み合わせであり、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦのレベルの遷移パターン、及びＨｉｇｈ／ＯＦＦ／Ｌｏｗのレベルの遷移パターンの２個の遷移レベルの時系列パターンである。

パワーレベルの遷移レベルの時系列パターンは、各種類のパルス化高周波毎に、パワーレベルの階数、及び各パワーレベルの時系列方向の順序を異にしており、各種類のパルス化高周波が備えるパワーレベルの遷移レベルの時系列パターンを遷移パターン判定用遷移レベルパターンとして予め備える。

遷移パターン判定用遷移レベルパターンの個数は、パワーレベルがｎレベルの場合には_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１であり、例えば、２レベルの場合は_１Ｃ_１＝１個、３レベルの場合は_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２個であり、４レベルの場合は_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝６個であり、５レベルの場合は_４Ｃ_１×_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２４個である。遷移パターン判定回路は、遷移パターン判定用遷移レベルパターンを指標としてパワーレベルの遷移レベルの時系列パターンと比較することによりパルス化高周波をモニタする。

（周波数特性検出）
パルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路は、パルス化高周波のパルス周期を検出する周期検出回路を備える。周期検出回路は、遷移レベルパターン判定回路が検出する遷移レベル時系列の周期パターンからパルス周期を検出する。エッジ間の時間幅からパルス周期を検出する。パルス周期に基づいてパルス化高周波の周波数及びデューティーを検出する。

以上説明したように、本発明によれば、閾値を用いることなくパルス化高周波の遷移をモニタすることができる。また、本発明によれば、閾値を用いることなくパルス化高周波のパワーレベルの遷移を検知することがきる。

本発明のパルス化高周波モニタの概略構成を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態の構成例の概要構成を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態において２レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態において２レベルの遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態において３レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態において３レベルの遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第１の形態において４レベルの遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタが備えるパワーレベル検出回路及びノイズ除去回路の構成例を説明するための概略構成ブロック図である。 本発明のパルス化高周波モニタのパワーレベル検出回路及びノイズ除去回路の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明のパルス化高周波モニタのパワーレベル検出回路及びノイズ除去回路の動作例を説明するための信号図である。 本発明のパルス化高周波モニタのパワーレベル検出回路及びノイズ除去回路の動作例を説明するための信号図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態の構成例の概要構成を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態の動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において２レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において３レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において４レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において４レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において４レベルの動作例を説明するための図である。 本発明のパルス化高周波モニタの第２の形態において４レベルの動作例を説明するための図である。 一般的なパルス化高周波の例を示す図である。 ３レベルのパワーレベルを有するパルス化高周波の従来例を示す図である。

発明のパルス化高周波モニタは、パルス化高周波のパワーレベルが時系列で変化する遷移パターンに基づいてパワーレベルをモニタする。遷移パターンに基づいてパワーレベルをモニタすることにより、パルス化高周波のパワーレベルと比較する閾値が不要であり、また、パワーレベルが変動することによる誤動作を避けることができる。
以下、図１を用いてパルス化高周波モニタの概略構成を説明し、図２〜図８を用いてパルス化高周波モニタの第１の形態を説明し、図１３〜図２１を用いてパルス化高周波モニタの第２の形態を説明する。また、図９〜図１２を用いてノイズ除去を説明する。

［パルス化高周波モニタの構成］
以下、図１を用いて本発明のパルス化高周波モニタの概略構成を説明する。図１では、高周波電源２０から出力されるパルス化高周波をパルス化高周波モニタ１０によりモニタする構成を示している。

パルス化高周波モニタ１０は、パルス化高周波のパワーレベルの時系列の遷移をモニタし、このパワーレベルの遷移パターンに基づいてパルス化高周波が何れの動作モードであるかを出力する。パワーレベルの遷移パターンは、以下の、
（ｉ）パワーレベルの増加／減少方向を遷移方向とし、この遷移方向の時系列パターン
（ｉｉ）パワーレベルの大きさが遷移する順序を遷移順序とし、この遷移順序の時系列パターン
の時系列パターンを備える。

本発明のパルス化高周波モニタ１０は、パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路１と、パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路２と、パワーレベル変化検出回路２が検出するレベル変化に基づいて、パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路３を備える。また、パルス化高周波モニタ１０は、パルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路４を備える構成としてもよい。

（ａ）直流化回路：
直流化回路１は、パルス化高周波の高調波成分を除去して直流分を抽出する。直流化回路１は、例えば、包絡線検出回路を用いることができる。直流化回路１の出力波形は、パルス化高周波のパルス波形であり、パルス化高周波のパワーレベルを表している。

（ｂ）パワーレベル変化検出回路：
パワーレベル変化検出回路２は、直流化回路１で得られたパワーレベルのレベル変化を検出する。パワーレベルは任意の段階のレベルとすることができる。例えば、パワーレベルが２レベルの場合には、パワーレベルを有するオン状態とパワーレベルを有していないオフ状態の（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベル、あるいはパワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態と低レベルのＬｏｗ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）のレベルを備える。

パワーレベルが３レベルの場合には、パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態、低レベルのＬｏｗ状態、及びパワーレベルを有していないオフ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３段階のレベルを備える。パワーレベル変化検出回路２は、これらのパワーレベルのレベル間の変化を検出する。パワーレベル変化検出回路２は、例えば、微分回路を用いることができる。

（ｃ）遷移パターン判定回路：
パワーレベルの遷移パターンは、前記したように、レベル変化の時系列パターンとして、
（ｉ）パワーレベルの増減の遷移方向の時系列パターン
（ｉｉ）パワーレベルの大きさの遷移順序の時系列パターン
を含んでいる。

遷移パターン判定回路３は、パワーレベルのレベル変化の時系列に含まれるパワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する。パワーレベルの時系列の遷移パターンはパルス化高周波の種類に応じて異なる。本発明のパルス化高周波モニタは、パワーレベルをモニタする指標として、パワーレベルの時系列の遷移パターンを用いる。

パワーレベルの時系列の遷移パターンによるパワーレベルのモニタによれば、パワーレベルと比較する閾値を要さないため、パワーレベルの変動に伴う閾値の変動や、多数の閾値の設定といった課題を解決することができる。

（ｄ）周波数特性検出回路：
周波数特性検出回路４は、パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化の時間幅を計時することにより、パルス化高周波のパルス周期の周波数、及びパルス化高周波の各パルス周期のデューティーを検出する。

本発明のパルス化高周波モニタは、パワーレベルのレベル変化の時系列の遷移パターンによるモニタにおいて、パワーレベルの増減の遷移方向の時系列パターンの遷移パターンをモニタする第１の形態、及びパワーレベルの大きさの遷移順序の時系列パターンの遷移パターンをモニタする第２の形態を備える。

［パルス化高周波モニタの第１の形態］
（第１の形態の構成例）
第１の形態の構成例の概要構成について図２を用いて説明する。

パルス化高周波モニタ１０Ａは、パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路１と、パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路２と、パワーレベル変化検出回路２が検出するレベル変化に基づいて、パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路３Ａ、及びパルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路４を備える。直流化回路１の直流化においてパワーレベルに含まれるノイズは、パワーレベル変化検出回路２が備えるノイズ除去回路２ａにより除去される。

遷移パターン判定回路３Ａは、パワーレベルが増減する遷移方向の時系列パターンによりパワーレベルの時系列の遷移パターンを判定し、判定した遷移パターンに基づいてパルス化高周波の種別を表す動作モードを出力する。ここで、パワーレベルが増減する遷移方向は、パワーレベルのレベル自体の大きさの絶対値ではなく、パワーレベルが増加あるいは減少する変化方向である。

例えば、パワーレベルがオン状態とオフ状態の（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベルの場合には、オフ状態からオン状態へパワーレベルが増加する遷移方向と、オン状態からオフ状態へパワーレベルが減少する遷移方向の時系列パターンを遷移パターンとする。パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態と低レベルのＬｏｗ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の２レベルの場合には、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態へパワーレベルが増加する遷移方向と、Ｈｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へパワーレベルが減少する遷移方向の時系列パターンを遷移パターンとする。

また、パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態、低レベルのＬｏｗ状態、及びパワーレベルを有していないオフ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３レベルの場合には、オフ状態からＬｏｗ状態へ、オフ状態からＨｉｇｈ状態へ、Ｌｏｗ状態からＨｉｇｈ状態へパワーレベルが増加する遷移方向、及びＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へ、Ｈｉｇｈ状態からオフ状態へ、Ｈｉｇｈ状態からＬｏｗ状態へパワーレベルが減少する遷移方向の時系列パターンにおいて、パワーレベルが増加する遷移方向とパワーレベルが減少する遷移方向の時系列パターンを遷移パターンとする。

遷移パターン判定回路３Ａは、遷移方向検出回路３Ａa、遷移方向時系列記憶回路３Ａb、遷移方向パターン判定回路３Ａc、及び動作モードエンコーダ３Ａdを備える。

遷移方向検出回路３Ａaは、パワーレベル変化検出回路２で検出したパワーレベルの変化に基づいてパワーレベルの遷移方向を検出する。

遷移方向時系列記憶回路３Ａbは、遷移方向検出回路３Ａaで検出したパワーレベルの遷移方向を時系列順に記憶する。

遷移方向パターン判定回路３Ａcは比較回路３Ａc1を備え、遷移方向時系列記憶回路３Ａbが記憶する遷移方向時系列パターンの内、パワーレベル変化の１周期分の遷移方向時系列パターンを遷移パターン判定用遷移方向パターン３Ａc2と比較し、何れの遷移方向パターンであるかを判定する。１周期分の遷移方向時系列パターンは、遷移方向時系列記憶回路３Ａbに記憶される連続する遷移方向時系列の中から１周期分を抽出することができる。パワーレベルの周期は、後述する周波数特性検出回路４が備える周期検出回路４ａにより検出することができる。

遷移パターン判定用遷移方向パターン３Ａc2には、パワーレベルが２レベル、３レベル、４レベル等の各レベルで遷移する遷移方向の時系列パターンが記憶される。遷移パターン判定用遷移方向パターンの個数は、パワーレベルがｎレベルの場合には２^ｎ−２である。例えば、２レベルの場合は２^０＝１個、３レベルの場合は２^１＝２個であり、４レベルの場合は２^２＝４個であり、５レベルの場合は２^３＝８個である。遷移方向パターン判定回路３Ａcは、遷移パターン判定用遷移方向パターンを指標として検出したパワーレベルの遷移方向の時系列パターンと比較する。

パルス化高周波の動作モードは、遷移方向の時系列パターンに対応している。例えば、遷移方向が増減を繰り返すパターンは、パルス化高周波がオン状態とオフ状態、あるいはＬｏｗ状態とＨｉｇｈ状態の２レベルを繰り返す動作モードに対応する。また、遷移方向が２回の増加と１回の減少を繰り返すパターン、又は１回の増加と２回の減少を繰り返すパターンは、パルス化高周波がオフ状態、Ｌｏｗ状態、及びＨｉｇｈ状態の順で３レベルの遷移を繰り返す動作モード、又はパルス化高周波がＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びオフ状態の順で３レベルの遷移を繰り返す動作モードに対応する。動作モードエンコーダ３Ａdは、遷移方向パターン判定回路３Ａcで判定した遷移方向パターンに基づいてパルス化高周波の動作モードを判定する。遷移方向の時系列パターンが遷移パターン判定用遷移方向パターンと一致しない場合や、動作パターンと一致しない場合には、エラーとして判定する。

周波数特性検出回路４は、周期検出回路４a、計時回路４b、周波数検出回路４c、及びデューティー検出回路４dを備え、パワーレベル変化に基づいて、パルス化高周波のパルス波形の周波数、及びパルス波形のデューティーを検出する。

周期検出回路４aは、遷移方向検出回路３Ａaで検出した遷移方向の周期性を判定する。周期性の判定の一態様は、パワーレベルが連続して増加した後に減少する場合、あるいはパワーレベルが連続して減少した後に増加する場合には、パワーレベルの減少あるいは増加が１周期で１回のみとなるため、連続する増加又は減少の後に生じる減少又は増加を検出することにより、周期性を判定することができる。以下に説明する第１の形態の動作例では、１周期で１回のみ発生するパワーレベルの遷移に基づいて周期性を判定する。

周期性の判定の他の態様は、パワーレベルが任意に変動する場合において、パワーレベルの遷移レベルパターンに基づいて周期性を判定することができる。以下に説明する第２の形態の動作例では、遷移レベルパターンに基づいて周期性を判定する。

なお、長周期の遷移方向のパターンは、短周期の遷移方向のパターンを有する場合がある。そこで、周期検出回路４aは検出する周期の最も長い周期を設定しておき、長周期から遷移方向パターンの判定を行うことにより遷移方向の周期性を判定し、周期を検出する。遷移方向時系列記憶回路３Ａbは、周期検出回路４aで検出した周期に基づいて、遷移方向の時系列パターンを抽出する。

計時回路４bは、周期検出回路４aで検出した周期の時間幅、及びパワーレベル変化検出回路２で検出したパワーレベル変化の時間幅を計時する。

周波数検出回路４cは、計時回路４bで計時した周期の時間幅に基づいて、パルス化高周波の周波数を検出する。

デューティー検出回路４dは、計時回路４bで計時した周期の時間幅、及びパワーレベル変化の時間幅に基づいて、パルス化高周波のパルス化波形のデューティーを検出する。

（第１の形態の動作例）
第１の形態の動作例について図３のフローチャートを用いて説明する。直流化回路１はパルス化高周波を直流化してパワーレベルを検出する（Ｓ１）。パワーレベル変化検出回路２は、検出したパワーレベルの電力レベル変化を検出する（Ｓ２）。検出した電力レベル変化の遷移の周期性に基づいて、遷移パターン判定回路３Ａはパルス化高周波の動作モードを判定し、周波数特性検出回路４はパルス化高周波の周波数及び／又はデューティーを検出する。

遷移方向検出回路３Ａaはパワーレベルの遷移状態を検出する（Ｓ３）。周期検出回路４aは、パワーレベルの遷移状態の周期性から遷移パターンの１周期を検出する（Ｓ４）。遷移方向時系列記憶回路３Ａbは、遷移方向検出回路３Ａaが検出した遷移方向を時系列で記憶し、周期検出回路４aが検出した１周期分の遷移方向の時系列を遷移方向パターンとして抽出する（Ｓ５）。

遷移方向パターン判定回路３Ａcにおいて、比較回路３Ａc1は抽出された遷移方向パターンを遷移パターン判定用遷移方向パターンと比較し、遷移パターン判定用遷移方向パターンと一致する遷移方向パターンを検出する（Ｓ６）。動作モードエンコーダ３Ａdは、検出した遷移方向パターンに対応する動作モードの有無を判定し、対応する動作モードがある場合には当該動作モードを出力し（Ｓ７）、対応する動作モードがない場合にはエラーとする（Ｓ８）。

周波数特性検出回路４において、計時回路４bは周期検出回路４aで検出した遷移パターンの１周期分、パルスのオン期間及びオフ期間の時間幅を計時する。周波数検出回路４cは遷移パターンの１周期分の時間幅に基づいて周波数を検出し、デューティー検出回路４dはパルスのオン期間及びオフ期間の時間幅に基づいてデューティーを検出する（Ｓ９）。

以下、パワーレベルが２レベル、３レベル、及び４レベルの動作例について説明する。
（１）２レベルの動作例：
２レベルの動作例について図４，５を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）はオン状態とオフ状態の２レベルを繰り返す例であり、図４（ｄ）〜（ｆ）はＨｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の２レベルを繰り返す例である。

オン状態とオフ状態の２レベルを繰り返す例では、高周波の期間と零出力の期間とを繰り返すパルス化高周波（図４（ａ））を直流化することにより、オン状態とオフ状態の２レベルの電圧レベルを繰り返す矩形波信号（図４（ｂ））が得られる。電圧レベルの遷移状態は、矩形波信号の立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）で検出される。立ち上がり時と立ち下がり時のパルス出力（図４（ｃ））により、遷移レベルパターンが得られる。

Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の２レベルを繰り返す例では、高レベルの高周波の期間と低レベルの高周波の期間とを繰り返すパルス化高周波（図４（ｄ））を直流化することにより、Ｈｉｇｈ状態とＬｏｗ状態の２レベルの電圧レベルを繰り返す矩形波信号（図４（ｅ））が得られる。電圧レベルの遷移状態は、矩形波信号の立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）で検出される。立ち上がり時と立ち下がり時のパルス出力（図４（ｆ））により、遷移レベルパターンを得られる。周期性を考慮すると、パワーレベルがｎレベルの遷移レベルパターンの個数は_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１で表されるため、２レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は_１Ｃ_１＝１個である。

図５は、遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を示している。パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図５（ａ））の立ち上がり及び立ち下がりから、（ＵＰ）と（ＤＯＷＮ）の遷移レベルパターン（図５（ｂ））が得られる。遷移レベルパターンは、（ＵＰ）と（ＤＯＷＮ）とを１周期とする周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ）を備える。この周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ）から２レベル動作モードが抽出される。

表１は２レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

（２）３レベルの動作例：
３レベルの動作例について図６，７を用いて説明する。図６（ａ）〜（ｃ）はＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルを順に繰り返す例であり、図６（ｄ）〜（ｆ）はＬｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルを順に繰り返す例である。

Ｈｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルを順に繰り返す例では、高レベルの高周波の期間、低レベルの高周波の期間、及び零出力の期間を順に繰り返すパルス化高周波（図６（ａ））を直流化することにより、Ｈｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルの電圧レベルを繰り返す矩形波信号（図６（ｂ））が得られる。

電圧レベルの遷移状態は、矩形波信号の立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）で検出される。立ち上がり時と立ち下がり時のパルス出力（図６（ｃ））により、遷移レベルパターンが得られる。

Ｌｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルを順に繰り返す例では、低レベルの高周波の期間、高レベルの高周波の期間、及び零出力の期間を順に繰り返すパルス化高周波（図６（ｄ））を直流化することにより、Ｌｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の３レベルの電圧レベルを繰り返す矩形波信号（図６（ｅ））が得られる。

電圧レベルの遷移状態は、矩形波信号の立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）で検出される。立ち上がり時と立ち下がり時のパルス出力（図６（ｆ））により、遷移レベルパターンが得られる。

Ｈｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、ＯＦＦ状態の遷移レベルパターンとＬｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、ＯＦＦ状態の遷移レベルパターンは共に３レベルである点で共通するが、遷移レベルの順序が異なるため、異なる遷移レベルパターンとして識別される。

図７は、３レベルにおいて、遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を示している。図７（ａ）〜（ｃ）はＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の遷移レベルパターンの例を示し、図７（ｄ）〜（ｆ）はＬｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の遷移レベルパターンの例を示している。パワーレベルが３レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２個である。

図７（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図７（ａ））の立ち上がり及び立ち下がりから、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）の遷移レベルパターン（図７（ｂ））が得られる。遷移レベルパターンは、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）を１周期とする周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ）を備える。この周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ）から、（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３レベル動作モードが抽出される。

図７（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図７（ｄ））の立ち上がり及び立ち下がりから、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）の遷移レベルパターン（図７（ｅ））が得られる。遷移レベルパターンは、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）を１周期とする周期パターン（ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）を備える。この周期パターン（ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）から、（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ／ＯＦＦ）の３レベル動作モードが抽出される。

表２は３レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

（３）４レベルの動作例：
４レベルの動作例について図８を用いて説明する。周期性を考慮すると、パワーレベルがｎレベルの遷移レベルパターンの個数は_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１で表されるため、４レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝６個であるが、パワーレベル遷移の１周期において、遷移方向が同方向で連続した後に逆方向となる場合には、遷移レベルパターンの個数は２個である。

図８（ａ）〜（ｃ）は、パワーレベルが順に増加する第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態となる４レベルを繰り返す例であり、図８（ｄ）〜（ｆ）はパワーレベルが順に減少する第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態となる４レベルを繰り返す例である。

電圧レベルの遷移状態は、矩形波信号の立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）で検出され、遷移レベルパターンが得られる。第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態、及びＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態の遷移レベルパターンは共に４レベルである点で共通するが、遷移レベルの順序が異なるため、異なる遷移レベルパターンとして識別される。

図８は、４レベルにおいて、遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を示している。図８（ａ）〜（ｃ）はパワーレベルが順に増加する第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態となる４レベルの遷移レベルパターンの例を示し、図８（ｄ）〜（ｆ）はパワーレベルが順に減少する第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態となる４レベルの遷移レベルパターンの例を示している。

図８（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図８（ａ））の立ち上がり及び立ち下がりから、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）の遷移レベルパターン（図８（ｂ））が得られる。遷移レベルパターンは、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）を１周期とする周期パターン（ＵＰ／ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）を備える。この周期パターン（ＵＰ／ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）から、（第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態）の４レベル動作モードが抽出される。

図８（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図８（ｄ））の立ち上がり及び立ち下がりから、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）の遷移レベルパターン（図８（ｅ））が得られる。遷移レベルパターンは、（ＵＰ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）、（ＤＯＷＮ）を１周期とする周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ）を備える。この周期パターン（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ）から、（第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ／ＯＦＦ）の４レベル動作モードが抽出される。

表３は４レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

上記した２レベル、３レベル、及び４レベルの動作例に限らず、パワーレベルが５レベル以上の動作例についてもパワーレベル遷移から動作モードを判定することができる。

［パワーレベル検出回路、及びノイズ除去回路］
次に、パワーレベル検出回路２及びノイズ除去回路２ａ、並びに動作例について説明する。

（構成例）
パワーレベル変化検出回路２及びノイズ除去回路２ａの構成例を、図９の概略構成ブロック図を用いて説明する。パワーレベル変化検出回路２は、サンプリング回路２１，パワーレベル変動検出回路２２，第１パワーレベル変化方向検出回路２３，第１ノイズ除去回路２４，第２パワーレベル変化方向検出回路２５，第２ノイズ除去回路を含むパワーレベル遷移判定回路２６を備える。第１ノイズ除去回路２４と第２ノイズ除去回路はノイズ除去回路２ａを構成する。

サンプリング回路２１は、直流化回路１で直流化したパワーレベルを所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリング時点のパワーレベル値を出力する。

パワーレベル変動検出回路２２は、検出時点Ａ1でサンプリングされたパワーレベルＬ1と次の検出時点Ａ2でサンプリングされたパワーレベルＬ2とのデータ値の大小を比較することにより、パワーレベルの変動を検出する。パワーレベルＬ1とパワーレベルＬ2のデータ値に相違がある場合にはパワーレベルが変動したことを検出し、パワーレベルＬ1とパワーレベルＬ2のデータ値に相違がない場合にはパワーレベルに変動がないことを検出する。パワーレベル変動検出は、検出時点Ａ1、Ａ2を時系列で順次更新することによりパワーレベル変動の時間変化を検出する。

第１パワーレベル変化方向検出回路２３は、パワーレベル変動検出回路２２が検出したパワーレベルの変動時点（検出時点Ａ）におけるパワーレベルの変化方向を検出する。以下、パワーレベルに変動が生じた検出時点を“Ａ”で表し、変化方向を“ＤA”で表す。

第１パワーレベル変化方向検出回路２３は、検出時点Ａ2のパワーレベルＬ2が検出時点Ａ1のパワーレベルＬA1よりも大きい場合の変化方向を“増加方向”とし、検出時点Ａ2のパワーレベルＬ2が検出時点Ａ1のパワーレベルＬA1よりも小さい場合の変化方向を“減少方向”とし、検出時点Ａ2のパワーレベルＬ2と検出時点Ａ1のパワーレベルＬＡ1が等しい場合の変化方向を“変動無し”とし、検出時点Ａ1を検出時点Ａとするパワーレベルの変化方向ＤAを検出する。

第２パワーレベル変化方向検出回路２５は、検出時点ＡのパワーレベルＬAと検出時点ＢのパワーレベルＬBに基づいて、検出時点Ａと検出時点Ｂとの間においてパワーレベルの変化方向を検出する。検出時点Ａは前記したようにパワーレベルの変動時点であり、検出時点Ｂはノイズ判定時間を経てノイズ変動が収まった後の時点である。ノイズ判定時間は、予め定められたノイズ判定期間Ｔに基づいて定まる。パワーレベルの変動が発生した検出時点Ａからノイズ判定期間Ｔの間、パワーレベルの変動の有無を検出し、ノイズ判定期間Ｔが経過した時点でパワーレベルの変動が検出されないときには、この時点を検出時点Ｂとする。ノイズ判定期間Ｔが経過した時点でパワーレベルの変動の検出が継続されているときには、次のノイズ判定期間Ｔの間、再度パワーレベルの変動の有無を検出する。このノイズ判定期間Ｔが経過と、経過後のパワーレベルの変動検出を繰り返し、パワーレベルの変動が検出されなくなった時点を検出時点Ｂとし、この検出時点ＢのパワーレベルＬBを検出する。

第２パワーレベル変化方向検出回路２５は、パワーレベルＬAとパワーレベルＬBの大きさを比較し、パワーレベルの変化方向を検出する。以下、検出時点Ａと検出時点Ｂとの間のパワーレベルの変化方向を“ＤB”で表す。

第２パワーレベル変化方向検出回路２５は、検出時点ＢのパワーレベルＬBが検出時点ＡのパワーレベルＬAよりも大きい場合の変化方向を“増加方向”とし、検出時点ＢのパワーレベルＬBが検出時点ＡのパワーレベルＬAよりも小さい場合の変化方向を“減少方向”とし、検出時点ＢのパワーレベルＬBと検出時点ＡのパワーレベルＬAが等しい場合の変化方向を“変化無し”とし、検出時点Ａと検出時点Ｂとの間におけるパワーレベルの変化方向ＤBを検出する。

第１ノイズ除去回路２４は、第１パワーレベル変化方向検出回路２３の検出出力について、ノイズ期間中のノイズを除去する回路であり、このノイズ除去により検出時点Ａのパワーレベル変化に伴うノイズを除去し、ノイズによるパワーレベル遷移の誤検出を抑制する。

パワーレベル遷移判定回路２６は、第１ノイズ除去回路２４を経て得られる第１パワーレベル変化方向検出回路２３の検出時点Ａの変化方向ＤAと、第２パワーレベル変化方向検出回路２５の検出時点Ａ，Ｂ間の変化方向ＤBとに基づいて、パワーレベルの遷移の有無を判定する。パワーレベル遷移判定回路２６は、パワーレベルの遷移の判定と共に、検出時点Ａのノイズを除去する第２ノイズ除去回路を構成する。

したがって、ノイズ除去回路２ａは、ノイズ期間中のノイズを除去する第１ノイズ除去回路２４とパワーレベル遷移判定回路２６に含まれる第２ノイズ除去回路の２つの構成を備える。なお、図９中に示す符号は、以下で示す図１０〜図１２に記載される符号に基づいている。

パワーレベルに含まれるノイズ除去について、本発明は第１の形態及び第２の形態を備える。ノイズ除去の第１の形態は、直流化で得られるパワーレベルが変化するパワーレベル遷移時に発生するノイズを除去し、パワーレベル変化検出回路が検出する所定時間内に連続して検出するレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する形態である。パルス化高周波のパルスのエッジ部分に発生するノイズを除去する。第１の形態は、パワーレベル遷移判定回路２６に含まれる第２ノイズ除去回路に対応する。

ノイズ除去の第２の形態は、直流化で得られるパワーレベルが変化しない平坦時に発生するノイズを除去し、パルス化高周波のパルスのレベル区間に発生するノイズを除去する形態である。パワーレベル変化方向検出回路が検出するパワーレベルが所定時間継続しないレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する。第２の形態は、ノイズ期間中のノイズを除去する第１ノイズ除去回路２４に対応する。

（動作例）
パワーレベル変化検出回路２及びノイズ除去回路２ａの動作例を、図１０のフローチャート、図１１，１２の信号図を用いて説明する。図１１はノイズを含むパワーレベルについての動作例であり、図１２はノイズを含まないパワーレベルについての動作例である。

直流化回路１で得たパワーレベルを所定周期のサンプリング周期でサンプリングして、連続する２点の検出時点Ａ1と検出時点Ａ2のパワーレベルＬA1及びパワーレベルＬA2を検出する（Ｓ１１）。パワーレベル変動検出回路２２は、パワーレベルＬA1及びパワーレベルＬA2を比較してパワーレベル間の変動の有無を検出する。この工程は、連続する２点の検出時点Ａ1と検出時点Ａ2のパワーレベル間に変動が検出されるまで、検出時点を順次繰り返すことで行われる（Ｓ１２）。

Ｓ１２の工程においてパワーレベル間に変動が検出された際には、検出時点Ａ1においてパワーレベルＬA1を検出し、検出時点ＡのパワーレベルＬAとする（Ｓ１３）。

検出時点ＡのパワーレベルＬAの変化方向ＤAを検出する。Ｓ１３の工程により、検出時点ＡではパワーレベルＬAに変動が発生したことが検出されているため、パワーレベルＬAの変化方向ＤAは、増加方向又は減少方向となる（Ｓ１４）。

検出時点Ａのパワーレベル変化は、真のパワーレベル遷移による場合の他、ノイズによる場合が含まれるため、検出時点Ａのパワーレベル変化をパワーレベル遷移として仮判定する（Ｓ１５）。

検出時点Ａの後、所定のノイズ判定期間Ｔの間（Ｓ１６）に発生するパワーレベルの変動はノイズとして判定してノイズ除去を行い、パワーレベル遷移によるものではないとする。ノイズ判定期間Ｔは、少なくとも想定されるノイズの１周期分に時間幅を含む程度で任意に定めることができる（Ｓ１７）。Ｓ１６及びＳ１７の工程は第１ノイズ除去の工程を構成する。

ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベル変動の有無を判定し（Ｓ１８）、パワーレベル変動が依然として継続している場合には、Ｓ１５に戻って更にノイズ判定期間Ｔにおいてパワーレベルの変動をノイズとして判定してノイズ除去を行う第１ノイズ除去を行う。

Ｓ１８の工程の判定において、パワーレベル変動が無い場合には、検出時点ＢのパワーレベルＬBを検出する。検出時点Ｂは、Ｓ１６の工程のノイズ判定期間Ｔにおいて、パワーレベル変動が停止して、最終のノイズ判定期間Ｔが終了した時点とすることができる（Ｓ１９）。

Ｓ１３の工程で検出した検出時点ＡのパワーレベルＬAと、Ｓ１９の工程で検出した検出時点ＢのパワーレベルＬBの大小関係に基づいて、検出時点Ａ，Ｂ間におけるパワーレベルの変化方向ＤBを検出する。検出時点ＢのパワーレベルＬBが検出時点ＡのパワーレベルＬAよりも大きいときにはパワーレベルの変化方向ＤBとして増加方向を検出し、検出時点ＢのパワーレベルＬBが検出時点ＡのパワーレベルＬAよりも小さいときにはパワーレベルの変化方向ＤBとして減少方向を検出し、検出時点ＢのパワーレベルＬBと検出時点ＡのパワーレベルＬAに変化が同等である場合にはパワーレベルの変化方向ＤBとして無変化を検出する。なお、上記同等の検出は、任意に設定するマージン分を含む範囲内で判定することができる（Ｓ２０）。

Ｓ１４の工程で検出した検出時点Ａのパワーレベルの変化方向ＤAと、Ｓ２０の工程で検出した検出時点Ａ，Ｂ間のパワーレベルの変化方向ＤBとを比較する（Ｓ２１）。変化方向ＤAと変化方向ＤBとの比較において変化方向が一致しない場合には、Ｓ１５の工程で仮判定したパワーレベル遷移を取消し、検出時点Ａのパワーレベルはノイズとして判定する（Ｓ２２）。Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ２１，及びＳ２２の工程は、第２ノイズ除去の工程を構成する。

Ｓ２１の工程において変化方向ＤAと変化方向ＤBとの比較において変化方向が一致する場合には、Ｓ１５の工程で仮判定したパワーレベル遷移を本判定とし、検出時点Ａと検出時点Ｂのパワーレベル変化をパワーレベル遷移として判定する（Ｓ２３）。

検出時点Ａのパワーレベル変化方向ＤAと、検出時点Ａと検出時点Ｂの間のパワーレベル変化方向ＤBとの組み合わせに対する、パワーレベル遷移／ノイズ判定を表すと以下の表４となる。

（Ａ）パワーレベルがノイズを含む場合：
図１１の信号図はノイズが発生した場合の動作状態を模式的に示し、パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1、立ち下がり時Ｔ3、及びパワーレベルが平坦な定常状態Ｔ2においてノイズが発生した場合を示している。なお、図１１（ａ）は高周波を示し、図１１（ｂ）はパワーレベルを示し、図１１（ｃ）はパワーレベルの変化方向を示し、図１１（ｄ）はパワーレベル変化時点におけるパワーレベルの変化方向を示し、図１１（ｅ）はパワーレベルの変動前後におけるパワーレベルの変化方向を示し、図１１（ｆ）は図１１（ｄ）の変化方向と図１１（ｅ）の変化方向との比較を示し、図１１（ｇ）はパワーレベル遷移の判定を示し、図１１（ｈ）はパルス出力を示し、図１１（ｉ）はノイズ期間中の第１ノイズ判定を示し、図１１（ｊ）は定常状態での第２ノイズ判定を示している。

（ａ）パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1：
パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1において、パワーレベルはＬAであり（図１１（ｂ），Ｓ１１）、パワーレベルが立ち上がった時点のパワーレベルの変化方向ＤAは“＋”となる（図１１（ｃ），（ｄ），Ｓ１２）。このパワーレベルの立ち上がりに基づいて、パワーレベル遷移を仮判定し、パワーレベル遷移が仮に生じたものとする（図１１（ｇ））、Ｓ１５）。また、このパワーレベルの立ち上がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１１（ｃ）,Ｓ１６）の間においてパワーレベルに変動がある場合にはノイズが発生しているものとして第１ノイズ判定を行う（図１１（ｉ）,Ｓ１７）。

ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベルの変化が依然として継続している場合には、次のノイズ判定期間Ｔにおいても前回のノイズ判定期間Ｔと同様にノイズ判定を行う（図１１（ｉ）,Ｓ１７）。ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベルの変動が終了した時点で（図１１（ｂ）,Ｓ１８）、パワーレベルＬBを検出する（図１１（ｂ）,Ｓ１９）。図１１（ｃ）では、３回目のノイズ判定期間Ｔにおいてパワーレベルの変動が終了する例を示している。

図１１（ｂ）に示されるパワーレベルＬAとパワーレベルＬBとのレベル比較において、変動後のパワーレベルＬBは変動前のパワーレベルＬAよりも大きいため、パワーレベル変化前後の変化方向ＤBは“＋”となる（図１１（ｅ）,Ｓ２０）。

パワーレベル変化時点の変化方向ＤA（図１１（ｄ））とパワーレベル変化前後の変化方向ＤB（図１１（ｅ））とを比較する（図１１（ｆ）,Ｓ２１）。変化方向ＤAと変化方向ＤBが共に“＋”であり、変化方向が一致するため仮判定を本判定に更新し、パワーレベル遷移の発生を判定し（図１１（ｇ）,Ｓ２３）、パルス出力を発生する（図１１（ｈ））。

（ｂ）パワーレベルが平坦な定常状態Ｔ2：
パワーレベルが定常状態にある期間において、パワーレベルはＬBであり（図１１（ｂ），Ｓ１１）、パワーレベルが変動した際のパワーレベルの変化方向ＤAは“＋”となる（図１１（ｃ），（ｄ），Ｓ１２）。このパワーレベルの変動に基づいて、パワーレベル遷移を仮判定し、パワーレベル遷移が仮に生じたものとする（図１１（ｇ））、Ｓ１５）。また、このパワーレベルの立ち上がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１１（ｃ）,Ｓ１６）の間においてパワーレベルに変動がある場合にはノイズが発生しているものとして第１ノイズ判定を行う（図１１（ｈ）,Ｓ１７）。

ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベルの変動が終了した時点で（図１１（ｂ）,Ｓ１８）、パワーレベルＬBを検出する（図１１（ｂ）,Ｓ１９）。図１１（ｂ）の定常状態Ｔ2の前後のパワーレベルＬBとパワーレベルＬBとのレベル比較において、パワーレベルは等しいためパワーレベル変化前後の変化方向ＤBは“±0”となる（図１１（ｅ）,Ｓ２０）。

パワーレベル変化時点の変化方向ＤA（図１１（ｄ））とパワーレベル変化前後の変化方向ＤB（図１１（ｅ））とを比較する（図１１（ｆ）,Ｓ２１）。変化方向ＤAは“＋”であり変化方向ＤBは “±0”であり、変化方向が一致しないため仮判定を取り消し、パワーレベル遷移は発生しなかったと判定し（図１１（ｇ）,Ｓ２３）、パルス出力を発生しない（図１１（ｈ））。また、変化方向の不一致（図１１（ｆ）,Ｓ２２）に基づいて、パワーレベル変動はノイズであるとして第２ノイズ判定を行う（図１１（ｊ）,Ｓ２２）。

（ｃ）パワーレベルの立ち下がり時Ｔ3：
パワーレベルの立ち下がり時Ｔ3において、パワーレベルはＬBからＬAに向かって変化し（図１１（ｂ），Ｓ１１）、パワーレベルが立ち下がった時点のパワーレベルの変化方向ＤAは“−”となる（図１１（ｃ），（ｄ），Ｓ１２）。このパワーレベルの立ち下がりに基づいて、パワーレベル遷移を仮判定し、パワーレベル遷移が仮に生じたものとする（図１１（ｇ））、Ｓ１５）。また、このパワーレベルの立ち下がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１１（ｃ）,Ｓ１６）の間ではノイズが発生しているものとして第１ノイズ判定を行う（図１１（ｉ）,Ｓ１７）。

ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベルの変動が終了した時点で（図１１（ｂ）,Ｓ１８）、パワーレベルＬAを検出する（図１１（ｂ）,Ｓ１９）。図１１（ｂ）に示されるパワーレベルＬBとパワーレベルＬAとのレベル比較において、変動後のパワーレベルＬAは変動前のパワーレベルＬBよりも小さいため、パワーレベル変化前後の変化方向ＤBは“−”となる（図１１（ｅ）,Ｓ２０）。

パワーレベル変化時点の変化方向ＤA（図１１（ｄ））とパワーレベル変化前後の変化方向ＤB（図１１（ｅ））とを比較する（図１１（ｆ）,Ｓ２１）。変化方向ＤAと変化方向ＤBが共に“−”であり、変化方向が一致するため仮判定を本判定に更新し、パワーレベル遷移の発生を判定し（図１１（ｇ）,Ｓ２３）、パルス出力を発生する（図１１（ｈ））。

（Ｂ）パワーレベルがノイズを含まない場合：
図１２の信号図はノイズが発生しない場合の動作状態を模式的に示し、パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1、立ち下がり時Ｔ3、及びパワーレベルが平坦な定常状態Ｔ2の各時点においてノイズが発生しない場合を示している。なお、図１２（ａ）は高周波を示し、図１２（ｂ）はパワーレベルを示し、図１２（ｃ）はパワーレベルの変化方向を示し、図１２（ｄ）はパワーレベル変化時点におけるパワーレベルの変化方向を示し、図１２（ｅ）はパワーレベルの変動前後におけるパワーレベルの変化方向を示し、図１２（ｆ）は図１２（ｄ）の変化方向と図１２（ｅ）の変化方向との比較を示し、図１２（ｇ）はパワーレベル遷移の判定を示し、図１２（ｈ）はパルス出力を示し、図１２（ｉ）はノイズ期間中の第１ノイズ判定を示し、図１２（ｊ）は定常状態での第２ノイズ判定を示している。

（ａ）パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1：
パワーレベルの立ち上がり時Ｔ1において、パワーレベルはＬAであり（図１２（ｂ），Ｓ１１）、パワーレベルが立ち上がった時点のパワーレベルの変化方向ＤAは“＋”となる（図１２（ｃ），（ｄ），Ｓ１２）。このパワーレベルの立ち上がりに基づいて、パワーレベル遷移を仮判定し、パワーレベル遷移が仮に生じたものとする（図１２（ｇ），Ｓ１５）。このパワーレベルの立ち上がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１２（ｃ）,Ｓ１６）の間においてパワーレベルに変動がない場合には、ノイズが発生していないものとして第１ノイズ判定を行わない（図１２（ｉ））。

ノイズ判定期間Ｔが経過した後、パワーレベルＬBを検出する（図１２（ｂ）,Ｓ１３）。図１２（ｂ）に示されるパワーレベルＬAとパワーレベルＬBとのレベル比較において、立ち上がり後のパワーレベルＬBは立ち上がり前のパワーレベルＬAよりも大きいため、パワーレベル変化前後の変化方向ＤBは“＋”となる（図１２（ｅ）,Ｓ２０）。

立ち上がり時の変化方向ＤA（図１２（ｄ））と立ち上がり前後の変化方向ＤB（図１２（ｅ））とを比較する（図１２（ｆ）,Ｓ２１）。変化方向ＤAと変化方向ＤBが共に“＋”であり、変化方向が一致するため仮判定を本判定に更新し、パワーレベル遷移の発生を判定し（図１２（ｇ）,Ｓ２３）、パルス出力を発生する（図１２（ｈ））。

（ｂ）パワーレベルが平坦な定常状態Ｔ2：
パワーレベルが定常状態にある期間においてパワーレベルはＬBのままで変動がないため、第１ノイズ判定、第２ノイズ判定、及びパワーレベル遷移の何れの処理も行われない。

（Ｃ）パワーレベルの立ち下がり時Ｔ3：
パワーレベルの立ち下がり時Ｔ3において、パワーレベルはＬBからＬAに変化し（図１２（ｂ），Ｓ１１）、パワーレベルが立ち下がった時点のパワーレベルの変化方向ＤAは“−”となる（図１２（ｃ），（ｄ），Ｓ１２）。このパワーレベルの立ち下がりに基づいて、パワーレベル遷移を仮判定し、パワーレベル遷移が仮に生じたものとする（図１２（ｇ），Ｓ１５）。

このパワーレベルの立ち下がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１２（ｃ）,Ｓ１６）の間においてパワーレベルに変動がない場合には、ノイズが発生していないものとして第１ノイズ判定を行わない（図１２（ｉ））。

図１２（ｂ）に示されるパワーレベルＬBとパワーレベルＬAとのレベル比較において、変動後のパワーレベルＬAは変動前のパワーレベルＬBよりも小さいため、パワーレベル変化前後の変化方向ＤBは“−”となる（図１２（ｅ）,Ｓ２０）。

パワーレベル変化時点の変化方向ＤA（図１２（ｄ））とパワーレベル変化前後の変化方向ＤB（図１２（ｅ））とを比較する（図１２（ｆ）,Ｓ２１）。変化方向ＤAと変化方向ＤBが共に“−”であり、変化方向が一致するため仮判定を本判定に更新し、パワーレベル遷移の発生を判定し（図１２（ｇ）,Ｓ２３）、パルス出力を発生する（図１２（ｈ））。

このパワーレベルの立ち下がり時点から所定のノイズ判定期間Ｔ（図１２（ｃ）,Ｓ１６）の間においてパワーレベルに変動がない場合には、ノイズが発生していないものとして第１ノイズ判定を行わない（図１２（ｈ））。

［パルス化高周波モニタの第２の形態］
パルス化高周波モニタの第２の形態は、パワーレベルの大きさの遷移順序の時系列パターンにより遷移パターンをモニタする形態である。

（第２の形態の構成例）
第２の形態の構成例の概要構成について図１３を用いて説明する。

パルス化高周波モニタ１０Ｂは、パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路１と、パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路２と、パワーレベル変化検出回路２が検出するレベル変化に基づいて、パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路３Ｂ、及びパルス化高周波の周波数特性を検出する周波数特性検出回路４を備える。直流化回路１の直流化においてパワーレベルに含まれるノイズは、パワーレベル変化検出回路２が備えるノイズ除去回路２ａにより除去される。

遷移パターン判定回路３Ｂは、パワーレベルの大きさの遷移順序の時系列パターンによりパワーレベルの時系列の遷移パターンを判定し、判定した遷移パターンに基づいてパルス化高周波の種別を表す動作モードを出力する。ここで、パワーレベルの大きさの遷移順序は、パワーレベルのレベル自体の大きさの絶対値ではなく、パワーレベルが増減する際に、変化するレベルの大きさが如何なる順序で遷移するかの時系列のパターンである。

例えば、パワーレベルがオン状態とオフ状態の（ＯＮ／ＯＦＦ）の２レベルの場合には、オフ状態の低レベルからオン状態の高レベルへのパワーレベルの大きさの変化において、パワーレベルの大きさが小から大への順序で遷移する時系列の遷移順序を遷移パターンとする。パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態と低レベルのＬｏｗ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の２レベルの場合には、Ｌｏｗ状態の低レベルからＨｉｇｈ状態の高レベルへのパワーレベルの大きさの変化において、パワーレベルの大きさが小から大への順序で遷移する時系列の遷移順序を遷移パターンとする。２レベルの場合には、大から小の順序の時系列の遷移順序と小から大への順序の時系列の遷移順序は、周期性から同一の遷移パターンとなる。

また、パワーレベルが高レベルのＨｉｇｈ状態、低レベルのＬｏｗ状態、及びパワーレベルを有していないオフ状態の（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の３レベルの場合には、オフ状態のＯＦＦレベルからＨｉｇｈ状態のＨｉｇｈレベルへ、Ｈｉｇｈ状態のＨｉｇｈレベルからＬｏｗ状態のＬｏｗレベルへ、及びＬｏｗ状態のＬｏｗレベルからＯＦＦ状態のＯＦＦレベルへのパワーレベルの大きさの変化において、パワーレベルの大きさがＯＦＦレベルからＨｉｇｈレベルへ、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ、及びＬｏｗレベルからＯＦＦレベルへの順序で遷移する遷移順序の時系列パターン、及び、オフ状態のＯＦＦレベルからＬｏｗ状態のＬｏｗレベルへ、Ｌｏｗ状態のＬｏｗレベルからＨｉｇｈ状態のＨｉｇｈレベルへ、及びＨｉｇｈ状態のＨｉｇｈレベルからオフ状態のＯＦＦレベルへのパワーレベルの大きさの変化において、パワーレベルの大きさがＯＦＦレベルからＬｏｗレベルへ、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ、及びＨｉｇｈレベルからＯＦＦレベルへの順序で遷移する遷移順序の時系列パターンをパワーレベル遷移パターンとする。

遷移パターン判定回路３Ｂは、遷移レベル検出回路３Ｂa、遷移レベル時系列記憶回路３Ｂb、パワーレベル遷移パターン判定回路３Ｂc、及び動作モードエンコーダ３Ｂdを備える。

遷移レベル検出回路３Ｂaは、パワーレベル変化検出回路２で検出したパワーレベルの変化に基づいてパワーレベルの大小を検出する。パワーレベルの大小の検出は、パワーレベルの絶対値によらず、相対的な大きさの比較により行う。相対的な比較は、検出したパワーレベルの大きさを比較することで行うため、比較のための閾値は不要である。

遷移レベル時系列記憶回路３Ｂbは、遷移レベル検出回路３Ｂaで検出したパワーレベルの大小を時系列順に記憶する。

パワーレベル遷移パターン判定回路３Ｂcは比較回路３Ｂc1を備え、遷移レベル時系列記憶回路３Ｂbが記憶する遷移レベル時系列パターンの内、パワーレベル変化の１周期分の遷移レベル時系列パターンを遷移パターン判定用遷移レベルパターン３Ｂc2と比較し、何れの遷移レベルパターンであるかを判定する。１周期分の遷移レベル時系列パターンの抽出は周期パターン判定回路３Ｂc3により行う。周期パターン判定回路３Ｂc3は、遷移レベル時系列記憶回路３Ｂbに記憶される連続する遷移レベル時系列の中から１周期分を抽出する。

遷移パターン判定用遷移レベルパターン３Ｂc2には、パワーレベルが２レベル、３レベル、４レベル等の各レベルで遷移する遷移レベルの時系列パターンが記憶される。遷移パターン判定用遷移レベルパターンの個数は、パワーレベルがｎレベルの場合には_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１であり、例えば、２レベルの場合は_１Ｃ_１＝１個、３レベルの場合は_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２個であり、４レベルの場合は_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝６個であり、５レベルの場合は_４Ｃ_１×_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２４個である。遷移パターン判定回路３Ｂは、遷移パターン判定用遷移レベルパターン３Ｂc2を指標としてパワーレベルの遷移レベルの時系列パターンと比較する。

パルス化高周波の動作モードは、遷移方向の時系列パターンに対応している。例えば、遷移方向が増減を繰り返すパターンは、パルス化高周波がオン状態とオフ状態、あるいはＬｏｗ状態とＨｉｇｈ状態の２レベルを繰り返す動作モードに対応する。また、遷移方向が２回の増加と１回の減少を繰り返すパターン、又は１回の増加と２回の減少を繰り返すパターンは、パルス化高周波がオフ状態、Ｌｏｗ状態、及びＨｉｇｈ状態の順で３レベルの遷移を繰り返す動作モード、又はパルス化高周波がＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びオフ状態の順で３レベルの遷移を繰り返す動作モードに対応する。動作モードエンコーダ３Bdは、パワーレベル遷移パターン判定回路３Bcで判定した遷移方向パターンに基づいてパルス化高周波の動作モードを判定する。遷移方向の時系列パターンが遷移パターン判定用遷移方向パターンと一致しない場合や、動作パターンと一致しない場合には、エラーとして判定する。

周波数特性検出回路４は、周期検出回路４a、計時回路４b、周波数検出回路４c、及びデューティー検出回路４dを備え、パワーレベル変化に基づいて、パルス化高周波のパルス波形の周波数、及びパルス波形のデューティーを検出する。

周期検出回路４aは、周期パターン判定回路３Ｂc3で検出した遷移レベルの周期性を判定する。周期性の判定は、パワーレベルを時系列に並べた遷移レベルパターンに基づいて周期性を判定することができる。

なお、長周期の遷移レベルのパターンは、短周期の遷移レベルのパターンを有する場合がある。そこで、周期検出回路４aは検出する周期の最も長い周期を設定しておき、長周期から遷移レベルパターンの判定を行うことにより遷移レベルの周期性を判定し、周期を検出する。

計時回路４bは、周期検出回路４aで検出した周期の時間幅、及びパワーレベル変化検出回路２で検出したパワーレベル変化の時間幅を計時する。

周波数検出回路４cは、計時回路４bで計時した周期の時間幅に基づいて、パルス化高周波の周波数を検出する。

デューティー検出回路４dは、計時回路４bで計時した周期の時間幅、及びパワーレベル変化の時間幅に基づいて、パルス化高周波のパルス化波形のデューティーを検出する。

（第２の形態の動作例）
第２の形態の動作例について図１４、図１５のフローチャートを用いて説明する。なお、図１５のフローチャートは１周期のパワーレベルの遷移パターンを検出するフローチャートである。

直流化回路１はパルス化高周波を直流化してパワーレベルを検出する（Ｓ３１）。パワーレベル変化検出回路２は、検出したパワーレベルの電力レベル変化を検出する（Ｓ３２）。検出した電力レベル変化の遷移の周期性に基づいて、遷移パターン判定回路３Ｂはパルス化高周波の動作モードを判定し、周波数特性検出回路４はパルス化高周波の周波数及び／又はデューティーを検出する。

遷移レベル検出回路３Ｂaはパワーレベルの遷移状態を検出し、遷移レベル時系列記憶回路３Ｂbは、遷移レベル検出回路３Ｂaが検出した遷移レベルを時系列で記憶する（Ｓ３３）。

パワーレベル遷移パターン判定回路３Ｂcにおいて、周期パターン判定回路３Ｂc3は、遷移レベル時系列記憶回路３Ｂbに記憶される遷移レベルの時系列データに基づいて、１周期のパワーレベルの遷移レベルパターンを検出する。１周期のパワーレベルの遷移レベルパターンの検出については図１５のフローチャートを用いて説明する（Ｓ３４）。
比較回路３Ｂc1は抽出された遷移レベルパターンを遷移パターン判定用遷移レベルパターンと比較し、遷移パターン判定用遷移レベルパターンと一致する遷移レベルパターンを検出する（Ｓ３５）。動作モードエンコーダ３Ｂdは、検出した遷移レベルパターンに対応する動作モードの有無を判定し、対応する動作モードがある場合には当該動作モードを出力し（Ｓ３６）、対応する動作モードがない場合にはエラーとする（Ｓ３７）。

周期検出回路４aは、周期パターン判定回路３Ｂc3の周期判定に基づいて、パワーレベルの遷移状態の周期性から遷移パターンの１周期を検出する。周波数特性検出回路４において、計時回路４bは周期検出回路４ａで検出した遷移パターンの１周期分、パルスのオン期間及びオフ期間の時間幅を計時する。周波数検出回路４cは遷移パターンの１周期分の時間幅に基づいて周波数を検出し、デューティー検出回路４dはパルスのオン期間及びオフ期間の時間幅に基づいてデューティーを検出する（Ｓ３８）。

（１周期のパワーレベルの遷移レベルパターンの検出）
１周期のパワーレベルの遷移レベルパターンの検出は、遷移レベルの個数が大きい方から小さい方に向かって順に行う。

図１５のフローチャートにおいて、予め遷移レベルパターンの最大のレベル数を設定する。遷移レベルの各レベルの大きさが全て異なる場合には、最大のレベル数Ｎを設定することにより、遷移レベルパターンの周期期間についても定まる（Ｓ４１）。比較回路３Ｂc1は、周期パターン判定回路３Ｂc3で抽出した遷移パターンをレベル数Ｎの遷移パターン判定用遷移レベルパターンと比較する（Ｓ４２）。遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出された場合には（Ｓ４３）、その遷移パターン判定用遷移レベルパターンを遷移パターンとして出力する（Ｓ４４）。

遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出されない場合には、抽出した遷移パターンをレベル数（Ｎ−１）の遷移パターン判定用遷移レベルパターンと比較する（Ｓ４５）。遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出された場合には（Ｓ４６）、その遷移パターン判定用遷移レベルパターンを遷移パターンとして出力する（Ｓ４７）。

以下、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出されるまで遷移パターンの比較を行う。以下、レベル数３以降について説明する。

抽出した遷移パターンをレベル数３の遷移パターン判定用遷移レベルパターンと比較する（Ｓ４８）。遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出された場合には（Ｓ４９）、その遷移パターン判定用遷移レベルパターンを遷移パターンとして出力する（Ｓ５０）。

遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出されない場合には、抽出した遷移パターンをレベル数２の遷移パターン判定用遷移レベルパターンと比較する（Ｓ５１）。遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出された場合には（Ｓ５２）、その遷移パターン判定用遷移レベルパターンを遷移パターンとして出力する（Ｓ５３）。遷移パターンの比較において、一致する遷移パターン判定用遷移レベルパターンが検出されない場合には、エラーとする（Ｓ５４）。

以下、パワーレベルが２レベル、３レベル、及び４レベルの動作例について説明する。なお、ここでは、遷移レベルの各レベルの大きさは全て異なるものとする。

（１）２レベルの動作例：
２レベルの動作例について図１６を用いて説明する。ＯＮ状態とＯＦＦ状態との繰り返し、あるいは高周波の期間と零出力の期間とを繰り返す２レベルのパルス化高周波を直流化することにより、高低の電圧レベルを繰り返す矩形波信号（図１６（ａ））が得られる。高低の電圧レベルを比較することにより、（Ｈｉｇｈ）と（Ｌｏｗ）を繰り返す遷移レベルパターン（図１６（ｂ））が得られる。連続する（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを２レベルの遷移レベルパターン（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）と比較する（図１６（ｃ））。周期性を考慮すると、パワーレベルがｎレベルの遷移レベルパターンの個数は_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１で表されるため、２レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は_１Ｃ_１＝１個である。

比較により、一致する２レベルの遷移レベルパターン（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）から２レベル動作モードが抽出される。表５は２レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

（２）３レベルの動作例：
３レベルの動作例について図１７を用いて説明する。
図１７は、３レベルにおいて、遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を示している。図１７（ａ）〜（ｃ）はＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の遷移レベルパターンの例を示し、図１７（ｄ）〜（ｆ）はＬｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の遷移レベルパターンの例を示している。パワーレベルが３レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は周期性を考慮すると_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝２個である。

図１７（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図１７（ａ））において、Ｈｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態、及びＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈｉｇｈ）、（Ｌｏｗ）、（ＯＦＦ）を繰り返す遷移レベルパターン（図１７（ｂ））が得られる。連続する（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを３レベルの遷移レベルパターン（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）と比較する。比較により、一致する３レベルの遷移レベルパターン（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ／ＯＦＦ）から３レベル動作モードが抽出される。

図１７（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図１７（ｄ））において、Ｌｏｗ状態、Ｈｉｇｈ状態、及びＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｌｏｗ）、（Ｈｉｇｈ）、（ＯＦＦ）を繰り返す遷移レベルパターン（図１７（ｅ））が得られる。連続する（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ／ＯＦＦ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを３レベルの遷移レベルパターン（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ／ＯＦＦ）と比較する。比較により、一致する３レベルの遷移レベルパターン（Ｌｏｗ／Ｈｉｇｈ／ＯＦＦ）から３レベル動作モードが抽出される。表６は３レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

（３）４レベルの動作例：
４レベルの動作例について図１８〜図２１を用いて説明する。周期性を考慮すると、パワーレベルがｎレベルの遷移レベルパターンの個数は_ｎ−１Ｃ_１×_ｎ−２Ｃ_１×・・・×_１Ｃ_１で表されるため、４レベルの場合の遷移レベルパターンの個数は_３Ｃ_１×_２Ｃ_１×_１Ｃ_１＝６個である。

図１８（ａ）は、パワーレベルが順に増加する第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態に減少する４レベルを繰り返す例であり、図１８（ｂ）は、パワーレベルがＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態から増加した後、順に減少する第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態となる４レベルを繰り返す例である。

図１８（ａ）の遷移レベルパターンと図１８（ｂ）の遷移レベルパターンは、立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）による遷移方向パターンは異なるパターンとなるため、遷移パターンを判定することができる。

図１８（ｃ）は、パワーレベルが第１のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態に増加した後に、第２のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態に減少する４レベルを繰り返す例であり、図１８（ｄ）は、パワーレベルが第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態に増加した後に、第１のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態に減少する４レベルを繰り返す例である。

図１８（ｃ）の遷移レベルパターンと図１８（ｄ）の遷移レベルパターンは、立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）による遷移方向パターンは同一となる。そのため、遷移方向パターンを用いて遷移パターンを判定することができないが、遷移レベルパターンは異なるパターンとなるため、遷移パターンを判定することができる。

図１８（ｅ）は、パワーレベルが第２のＨｉｇｈ状態に増加し、第１のＨｉｇｈ状態に減少し、第３のＨｉｇｈ状態に増加した後、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態に減少する４レベルを繰り返す例であり、図１８（ｆ）は、パワーレベルが第１のＨｉｇｈ状態に増加し、第１のＨｉｇｈ状態に減少し、第２のＨｉｇｈ状態に増加した後、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態に減少する４レベルを繰り返す例である。

図１８（ｅ）の遷移レベルパターンと図１８（ｆ）の遷移レベルパターンは、立ち上がり（ＵＰ）及び立ち下がり（ＤＯＷＮ）による遷移方向パターンは同一となる。そのため、遷移方向パターンを用いて遷移パターンを判定することができないが、遷移レベルパターンは異なるパターンとなるため、遷移パターンを判定することができる。

図１９〜図２１は、４レベルにおいて、遷移レベルパターンから動作モードを抽出する動作例を示している。図１９（ａ）〜（ｃ）は図１８（ａ）の遷移レベルパターンに対応し、パワーレベルが順に増加する第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態の後にＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態となる４レベルの遷移レベルパターンの例を示し、図１９（ｄ）〜（ｆ）は図１８（ｂ）の遷移レベルパターンに対応し、パワーレベルがＬｏｗ状態又はＯＦＦ状態から増加した後、順に減少する第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態となる４レベルの遷移レベルパターンの例を示している。

図１９（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図１９（ａ））において、第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ1）、（Ｈ2）、（Ｈ3）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図１９（ｂ））が得られる。連続する（Ｈ1／Ｈ2／Ｈ3／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ1／Ｈ2／Ｈ3／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ1／Ｈ2／Ｈ3／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図１９（ｃ））。

図１９（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図１９（ｄ））において、第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ3）、（Ｈ2）、（Ｈ1）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図１９（ｅ））が得られる。連続する（Ｈ3／Ｈ2／Ｈ1／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ3／Ｈ2／Ｈ1／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ3／Ｈ2／Ｈ1／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図１９（ｆ））。

図１９（ａ）〜（ｃ）に示す例の遷移方向パターンと図１９（ｄ）〜（ｆ）に示す例の遷移方向パターンは（ＵＰ／ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）となり、遷移方向パターンによっては遷移パターンを識別することができないが、遷移レベルパターンは異なるため遷移パターンを識別することができる。

図２０（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図２０（ａ））において、第１のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ1）、（Ｈ3）、（Ｈ2）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図２０（ｂ））が得られる。連続する（Ｈ1／Ｈ3／Ｈ2／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ1／Ｈ3／Ｈ2／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ1／Ｈ3／Ｈ2／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図２０（ｃ））。

図２０（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図２０（ｄ））において、第２のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ2）、（Ｈ3）、（Ｈ1）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図２０（ｅ））が得られる。連続する（Ｈ2／Ｈ3／Ｈ1／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ2／Ｈ3／Ｈ1／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ2／Ｈ3／Ｈ1／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図２０（ｆ））。

図２０（ａ）〜（ｃ）に示す例の遷移方向パターンと図２０（ｄ）〜（ｆ）に示す例の遷移方向パターンは（ＵＰ／ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＤＯＷＮ）となり、遷移方向パターンによっては遷移パターンを識別することができないが、遷移レベルパターンは異なるため遷移パターンを識別することができる。

図２１（ａ）〜（ｃ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図２１（ａ））において、第２のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態、第３のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ2）、（Ｈ1）、（Ｈ3）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図２１（ｂ））が得られる。連続する（Ｈ2／Ｈ1／Ｈ3／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ2／Ｈ1／Ｈ3／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ2／Ｈ1／Ｈ3／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図２１（ｃ））。

図２１（ｄ）〜（ｆ）の例では、パルス化高周波を直流化して得られる矩形波信号（図２１（ｄ））において、第３のＨｉｇｈ状態、第１のＨｉｇｈ状態、第２のＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態又はＯＦＦ状態の各状態の電圧レベルを比較することにより、（Ｈ3）、（Ｈ1）、（Ｈ2）、（Ｌ）を繰り返す遷移レベルパターン（図２１ｅ））が得られる。連続する（Ｈ3／Ｈ1／Ｈ2／Ｌ）の遷移レベルパターンから予め設定された期間の遷移レベルパターンを抽出し、抽出した遷移レベルパターンを４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ3／Ｈ1／Ｈ2／Ｌ）と比較する。比較により一致する４レベルの遷移レベルパターン（Ｈ3／Ｈ1／Ｈ2／Ｌ）から４レベル動作モードが抽出される（図２１（ｆ））。

図２１（ａ）〜（ｃ）に示す例の遷移方向パターンと図２１（ｄ）〜（ｆ）に示す例の遷移方向パターンは（ＵＰ／ＤＯＷＮ／ＵＰ／ＤＯＷＮ）となり、遷移方向パターンによっては遷移パターンを識別することができないが、遷移レベルパターンは異なるため遷移パターンを識別することができる。

表７は４レベル動作モードの前周期のパワーレベル遷移と動作モードとの関係を示している。

上記した２レベル、３レベル、及び４レベルの動作例に限らず、パワーレベルが５レベル以上の動作例についてもパワーレベル遷移から動作モードを判定することができる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係るパルス化高周波モニタの一例であり、本発明は各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明のパルス化高周波モニタは、プラズマ発生装置に電力を供給する電力源として適用する他、パルスレーザ励起、放電加工機等の負荷へパルス出力を供給する電源装置が出力するパルス化高周波の監視に用いることができる。

１ 直流化回路
２ パワーレベル変化検出回路
２ａ ノイズ除去回路
３ 遷移パターン判定回路
３Ａ 遷移パターン判定回路
３Ａa 遷移方向検出回路
３Ａb 遷移方向時系列記憶回路
３Ａc 遷移方向パターン判定回路
３Ａc1 比較回路
３Ａc2 遷移パターン判定用遷移方向パターン
３Ａd 動作モードエンコーダ
３Ｂ 遷移パターン判定回路
３Ｂa 遷移レベル検出回路
３Ｂb 遷移レベル時系列記憶回路
３Ｂc パワーレベル遷移パターン判定回路
３Ｂc1 比較回路
３Ｂc2 遷移パターン判定用遷移レベルパターン
３Ｂc3 周期パターン判定回路
３Ｂd 動作モードエンコーダ
４ 周波数特性検出回路
４a 周期検出回路
４b 計時回路
４c 周波数検出回路
４d デューティー検出回路
１０ パルス化高周波モニタ
１０Ａ パルス化高周波モニタ
１０Ｂ パルス化高周波モニタ
２０ 高周波電源
２１ サンプリング回路
２２ パワーレベル変動検出回路
２３ 第１パワーレベル変化方向検出回路
２４ 第１ノイズ除去回路
２５ 第２パワーレベル変化方向検出回路
２６ パワーレベル遷移判定回路（第２ノイズ除去回路）

Claims (8)

1. パルス化高周波を直流化してパワーレベルを出力する直流化回路と、
   前記パワーレベルのレベル変化を検出するパワーレベル変化検出回路と、
   前記パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化に基づいて、前記パワーレベルの時系列の遷移パターンを判定する遷移パターン判定回路と、
   前記パルス化高周波のパルス周期を含む周波数特性を検出する周波数特性検出回路と、を備える
   ことを特徴とするパルス化高周波モニタ。
2. 前記周波数特性検出回路は、
   前記パワーレベル変化検出回路が検出するレベル変化の時間幅を計時することにより、前記パルス化高周波のパルス周期の周波数、及び前記パルス化高周波の各パルス周期のデューティーを検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス化高周波モニタ。
3. 前記パワーレベル変化検出回路はノイズ除去回路を備え、
   前記ノイズ除去回路は、
   前記パワーレベル変化検出回路が検出する所定時間内に連続して検出するレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス化高周波モニタ。
4. 前記パワーレベル変化検出回路はノイズ除去回路を備え、
   前記ノイズ除去回路は、
   前記パワーレベル変化検出回路が検出するパワーレベルが所定時間継続しないレベル変化をノイズとしてパワーレベル変化から除去する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス化高周波モニタ。
5. 前記遷移パターンは、パワーレベルの遷移方向の時系列パターンであり、
   前記遷移パターン判定回路は、
   パワーレベルの遷移方向を検出する遷移方向検出回路と、
   遷移方向検出回路が検出したパワーレベルの遷移方向の時系列パターンと、遷移パターン判定用遷移方向パターンとを比較する遷移方向パターン判定回路を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス化高周波モニタ。
6. 前記周波数特性検出回路は、前記パルス化高周波のパルス周期を検出する周期検出回路を備え、
   前記周期検出回路は、
   前記遷移方向検出回路が検出するパワーレベルの遷移方向の時系列パターンのエッジ間の時間幅からパルス周期を検出する
   ことを特徴とする請求項５に記載のパルス化高周波モニタ。
7. 前記遷移パターンは、パワーレベルの遷移レベルの時系列パターンであり、
   前記遷移パターン判定回路は、
   パワーレベルの遷移レベルを検出する遷移レベル検出回路と、
   遷移レベル検出回路が検出したパワーレベルの遷移レベルの時系列パターンと、遷移パターン判定用遷移レベルパターンとを比較する遷移レベルパターン判定回路を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のパルス化高周波モニタ。
8. 前記周波数特性検出回路は、前記パルス化高周波のパルス周期を検出する周期検出回路を備え、
   前記周期検出回路は、
   遷移レベルパターン判定回路が検出する遷移レベル時系列の周期パターンからパルス周期を検出する
   ことを特徴とする請求項７に記載のパルス化高周波モニタ。