KR101899006B1

KR101899006B1 - 주파수 동조 rf 전원에 대한 전력 왜곡 기반의 서보 제어 시스템

Info

Publication number: KR101899006B1
Application number: KR1020120156233A
Authority: KR
Inventors: 데이빗 제이. 코모우
Original assignee: 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2018-09-17
Also published as: US20140028389A1; CN106411272A; CN106411272B; US20130169359A1; SG191538A1; TWI562189B; EP2611029B1; EP2611029A3; KR20130077799A; EP2611029A2; US9041471B2; CN103187968B; JP2013153432A; US8576013B2; CN103187968A; JP5619864B2; TW201327620A

Abstract

무선 주파수 시스템은 제공되며, 전력 증폭기 및 정합 회로 사이의 전송선(transmission line)을 통해 정합회로로 무선 주파수 신호가 출력되는 전력 증폭기를 포함한다. 센서는 무선 주파수 신호를 감시하고, 무선 주파수 신호에 기반한 제 1 센서를 발생시킨다. 왜곡 모듈(distortion module)은 적어도 하나의 (i) 제 1 센서 신호의 정현파 함수(sinusoidal function) 및 (ii) 제 1 센서 신호의 교차 상관 함수(cross-correlation function)에 따라 제 1 왜곡 값을 결정한다. 제 1 보정 회로(correction circuit)는 (i) 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값(predetermined value)에 기반한 제 1 임피턴스 동조 값을 발생시키고, (ii)하나의 전력 증폭기 및 정압 회로로 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함하는 정합 회로 내에 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어를 제공한다.

Description

주파수 동조 RF 전원에 대한 전력 왜곡 기반의 서보 제어 시스템{POWER DISTORTION BASED SERVO CONTROL SYSTEMS FOR FREQUENCY TUNING RF POWER SOURCES}

본 발명은 일반적으로 무선 주파수(radio frequency, RF) 발생기, 특히 RF 발생기의 주파수 제어에 관한 것이다.

여기에 제공된 배경 기술은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 목적이다. 파일링 시 종래 기술로 한정하지 않는 기술의 양상 뿐 아니라 현재 연구의 확장으로 발명가라고 불리는 연구가 본 배경 섹션에 기재되는 것은 본 발명에 대한 종래 기술로 명백하지도 않고 은연중에 인정되지 않는다.

플라즈마 에칭(Plasma etching)은 반도체 제조에 자주 사용된다. 플라즈마 에칭에서, 이온(ions)은 기판의 노출면을 에칭하도록 전기장(electric field)에 의해 가속화된다. 전기장(electric field)은 RF 전력 시스템의 무선 주파수(RF) 발생기에 의해 발생된 RF 전력 신호를 기반으로 발생된다. RF 생성기로부터 발생된 RF 전력 신호는 플라즈마 에칭을 효과적으로 실행하기 위해 정확히 제어되야 한다.

RF 전력 시스템은 RF 발생기, 정합 회로(matching network) 및 부하를 포함할 수 있다. RF 발생기는 정합 회로(matching network)에서 수신된 RF 신호를 발생기킨다. 정합 회로(matching network)는 RF 생성기 및 정합 회로 사이의 전송선(transmission line)의 특성 임피던스(characteristic impedance)에 의해 정합 회로의 입력 임피던스와 일치한다. 이러한 임피던스 정합은 정합 회로("순방향 전력")로 전송된 전력 양의 최대화 및 RF 발생기에 의해 정합 회로로부터 다시 반사된 전력 양의 최소화를 유지한다.

일반적으로 휴스트릭(Heuristic), 피드백(feedback) 또는 피드포워드(feedforward) 접근은 정합 회로로 전달되는 극대화 전력(maximize power)으로 RF 발생기를 제어하기 위해 사용된다. 휴스토릭 접근은 지정 기준을 만족시키는 감지 반응을 제공하는 탐색 방법에 기반한 그래디언트(gradient)로 직접 사용되는 규칙 세트(set of rules)를 포함한다. 휴스트릭 접근은 역방향 전력 최소화를 위한 전력 증폭기 회로의 주파수를 동조하도록 탐색 실행, 탐색 공간의 스텝 크기(step size) 증가, 탐색의 방향 변경 및 탐색의 개시 또는 중지를 포함한다.

일반적으로 피드백 접근은 RF 발생기 및 정합 회로로부터 전달된 전력량 및 전력 셋포인트(setpoint) 사이의 오류를 최소화하기 위해 사용되는 피드백 루프를 포함한다. 피드백 루프는 센서 및 제어 모듈을 포함할 수 있다. 제어 모듈은 민감한 주파수 RF 전원(또는 전력 증폭기)의 출력 전력을 조정한다. 센서는 전압, 전류, 전력 증폭기의 순방향 전력 및/또는 역방향 전력을 감지하고, 센서 신호를 발생시킬 수 있다. 순방향 전력 및 역방향 전력 사이의 차이 또는 전달된 전력량은 결정된다. 오류 신호는 이러한 차이에 기반하여 발생된다. 제어 모듈은 오류 신호에 기반한 전력 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 전력 증폭기는 제어 모듈의 전력 제어 신호에 기반한 RF 전력 신호를 발생시킨다. 비록 이 접근이 정합 회로로 RF 발생기에서 전달된 전력을 극대화시키기 위해 전력에서 오류를 최소화하지만, 이 접근은 비-제로(non-zero) 반사 전력을 최소화 할 수 없는 전력을 조정하기 위해 제한된다.

다른 피드백 접근은 전력 증폭기의 전압 및 전류 출력에 기반하여 발생되는 센서 신호 사이의 위상차(phase difference) 조정을 포함한다. 전력 증폭기의 주파수는 위상차 및/또는 역방향 전력을 최소화 하기 위해 감지된 위상차에 대응하여 전압 제어 발진기(voltage-controlled oscillator)를 통해 조정된다. 주파수 조정 접근에 기반한 위상차는 RF 전력 시스템에서 구조적 변이(systematic variation)와 연관된 정량 오류를 유도할 수 있다. 구조적 변이는 정합 회로 등의 동조 및 부하 매개 변수과 연관된 RF 신호 전달에서 오정렬, 부정합 부하, 위상 오류(또는 위상 오프셋(phase offset))를 포함할 수 있다. 구조적 변이는 (0,0) 지점 도달에서 스미스 차트에 의한 도표화로 제로(zero) 및/또는 반사계수가 감소되는 위상차를 방지한다. 구조적 변이는 부하로 전달된 요구 전력(required power)을 방지할 수 있다. 그 결과로, 보정 방식은 위상 오프셋을 예방하기 위해 필요하며 및/또는 휴리스틱 접근은 구조적 변이를 최소화하기 위해 필요하다. 또한, 위상에 기반한 전력 증폭기의 주파수가 조정될 때, 방향성 신호는 위상차를 최소화 시키기 위해 주파수를 조정하는 방향을 결정하기 위해 필요하다.

지금까지의 다른 피드백 접근은 순방향 전력 및 역방향 전력을 감지한다. 전력 증폭기의 주파수는 역방향 전력을 최소화하기 위해 순방향 전력 및 역방향 전력에 기반한 전압 제어 발진기를 통해 조정된다. 위상 정보는 역방향 전력을 최소화 하는 이러한 접근에서 이용되지 않는다.

한 피드포워드 접근에서, 피드포워드 루프는 정합 회로에서 축전기(capacitor)의 정전용량을 조정하기 위해 사용된다. 센서는 순방향 전력 및 역방향 전력을 감지하기 위해 사용된다. 프로세서(processor)는 센서의 출력에 기반한 축전기의 정전용량을 변경하도록 모터의 작동을 조정한다. 역방향 전력이 최소 레벨이 될 때까지 프로세서는 정전용량을 조정한다.

다른 특징에서, 무선 주파수 시스템 작동의 방법은 제공되며, 전력 증폭기를 통해 무선 주파수 신호를 발생시킨다. 무선 주파수 신호는 전력 증폭기 및 정합 회로 사이의 전송선을 통해 정압 회로에 출력된다. 무선 주파수 신호는 감시되며, 센서 신호는 무선 주파수 신호에 기반하여 발생된다. 제 1 왜곡 값은 적어도 하나의 (i) 센서 신호의 정현파 함수(sinusoidal function) 및 (ii) 센서 신호의 교차 상관 함수(cross-correlation function)에 따라 결정된다. 제 1 임피던스 동조 값은 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 발생된다. 정합회로 내에 수행되는 임피던스 매칭의 피드포워드 제어는 제공되며, 하나의 전력 증폭기 및 정합 회로로 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함한다.

본 발명의 적용의 추가 영역은 상세한 설명, 청구항 및 도면에서 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 구체예는 설명을 목적으로 하며 공개의 범위를 제한하지 않는다.

본 발명은 첨부된 도면과 상세한 설명으로 부터 더 완벽히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 일치하는 피드포워드 제어를 포함하는 RF 전력 시스템의 기능 구성도(functional block diagram )이다.
도 2는 본 발명에 일치하는 피드포워드 제어 및 전력 조정 피드백 제어를 포함하는 RF 전력 시스템의 기능 구성도 이다.
도 3은 본 발명의 피드포워드 및 피드백 제어 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 주파수 기반 임피던스 정합 피드포워드 제어를 가지는 피드백 및 피드포워드 제어 방법을 나타낸다.
도 5A는 본 발명의 주파수 범위의 저단부(low end)에서 초기화 되는 동안 전압 및 전류 센서가 사용될 때, 반사 계수의 주파수 동조 트레이스(trace)를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 5B는 도 5A에서 나타낸 주파수 동조 트레이스와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표이다.
도 5C는 도 5B의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표이다.
도 6A는 본 발명의 주파수 범위의 고단부(low end)에서 초기화 되는 동안 전압 및 전류 센서가 사용될 때, 반사 계수의 주파수 동조 트레이스(trace)를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 6B는 6A의 주파수 동조 트레이스와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표이다.
도 6C는 도 6B의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표이다.
도 7A는 본 발명의 주파수 범위의 저단부(low end)에서 초기화 되는 동안 방향성 결합 센서가 사용될 때, 반사 계수의 주파수 동조 트레이스(trace)를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 7B는 7A의 주파수 동조 트레이스와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표이다.
도 7C는 도 7B의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표이다.
도 8A는 본 발명의 주파수 범위의 저단부(low end)에서 초기화 되는 동안 방향성 결합 센서가 사용될 때, 정합 회로에서 반사 계수의 주파수 동조 트레이스(trace)를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 8B는 8A의 주파수 동조 트레이스와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표이다.
도 8C는 도 8B의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표이다.
도 9A는 본 발명의 주파수 갱신 및 재판독(read back)을 나타내는 도표이다.
도 9B는 도 9A에서 나타낸 주파수 갱신과 연관된 왜곡 변화를 나타내는 도표이다.
도 9C는 본 발명의 주파수 갱신 및 재판독을 나타내는 다른 도표이다.
도 9D는 도 9C에서 나타낸 주파수 갱신과 연관된 왜곡 변화를 나타내는 도표이다.
도 10은 본 발명의 주파수 동조를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)이다.
도 11은 본 발명의 왜곡, 위상각(phase angle) 및 임피던스 값을 나타내는 도표이다.
도 12는 본 발명의 임피던스 트레이스를 나타내는 도표이며; 및
도 13은 본 발명의 다른 임피던스에 대한 전력 왜곡 대 주파수 트레이스를 나타내는 도표이다.

종래의 설명은 단지 사실상 실례가 되며, 결코 응용프로그램 또는 사용으로 본 공개를 제한할 생각이 아니다. 본 개시의 넓은 의미는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특별한 예를 포함하는 동안 다른 변경이 도면, 명세서 및 아래의 청구항으로 명백해지기 때문에 본 개시의 진정한 범위를 제한하지 않는다. 명확성의 목적으로, 동일한 참조번호는 유사한 요소를 분간하기 위해 도면에 사용된다. 여기에 사용되었듯이, 적어도 하나의 A,B, 및 C 문구는 비 독점적 논리 OR을 사용하는 논리(A 또는 B또는 C)를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 이 방법 내에서 하나 이상의 단계가 본 발명의 원칙을 변경 하지 않고 다른 순서로 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

여기에 사용된 용어 모듈은 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit (ASIC)); 전자 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(field programmable gate array (FPGA)); 코드를 수행하는 프로세서(공유, 전용 또는 그룹); 설명된 기능을 제공하는 다른 적절한 하드웨어 구성요소; 또는 시스템-온-칩(system-on-chip)에서와 같이 위의 일부 또는 전부의 조합의 일부 또는 포함으로 나타낼 수 있다. 용어 모듈은 프로세서에 의해 수행된 코드를 저장하는 메모리(공유, 전용, 또는 그룹)를 포함할 수 있다.

위에 사용된 용어 코드는 소프트웨어(software), 펌웨어(firmware) 및/또는 마이크로코드(microcode)를 포함할 수 있고, 프로그램(programs), 루틴(routines), 함수(functions), 클래스(classes) 및/또는 대상(objects)을 참조할 수 있다. 위에 사용된 용어 공유는 다수의 모듈의 부분 또는 모든 코드가 단일(공유) 프로세서를 사용하여 실행되는 것을 의미한다. 게다가, 다수의 모듈의 부분 또는 모든 코드는 단일(공유) 메모리에 의해 저장될 수 있다. 위에 사용된 용어 그룹은 단일 모듈의 부분 또는 일부 코드가 프로레서의 그룹을 사용하여 실행되는 것을 의미한다. 게다가, 단일 모듈의 부분 또는 모든 코드는 메모리의 그룹을 사용하여 저장될 수 있다.

여기에 설명된 장치 및 방법은 하나 이상의 프로세서로 부터 실행되는 하나 이상의 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 비 일시적 실감 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되는 프로세서 실행 가능 명령어(processor-executable instructions)를 포함한다. 비 일시적 실감 컴퓨터 판독 가능 매체의 비제한 예는 비휘발성 메모리, 자기 저장 및 광 저장이다.

여기서 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분을 기술하기 위하여 용어 제1, 제2, 제3 등이 이용될지라도, 이 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 부분은 이 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 이 용어는 다른 영역, 층 또는 부분과 한 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분을 구별하기 위하여 이용될 수도 있다. 문맥에서 명확하게 나타내지 않는 한, "제1", "제2" 및 다른 수 용어와 같은 용어가 여기에 사용될 때 순서를 함축하지 않는다. 따라서, 하기에서 논의된 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분은 예시적인 구체예의 가르침에서 벗어나지 않고 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 또는 부분이라고도 불릴 수 있다.

다양한 기술은 RF 전력 시스템의 전력 증폭기 및/또는 RF 전력 생성기 및 정합 회로 사이에 전달되는 전력을 최대화하기 위해 아래에 공지된다. 이러한 기술은 민감한 RF 전원을 서보 동조를 위해 피드포워드 제어를 포함한다. 피드포워드 제어는 RF 전력 시스템 내에 왜곡(distortion)(또는 외란(disturbance))을 보정하기 위해 사용된다. 왜곡은 부하 임피던스의 반응 변화 때문에 정합회로의 다시 전달 및/ 또는 반사된 전력 양과 직접적으로 관련 및/또는 나타낸다.

공지된 기술은 피드백 제어와 결합된 피드 포워드 제어를 사용한다. 피드포워드 제어는 왜곡을 최소화 하기 위해 사용되는 반면에 피드백 제어는 전력증폭기의 전력 출력에서 오류를 최소화 하기 위해 사용된다. 피드백 제어는 전력 출력 및 지정 전력 셋포인트(predetermined power setpoint) 사이의 차이에 기반한 전력 증폭기의 출력을 조정하는데 사용된다. 피드포워드 제어는 피드백 제어와 연관된(및 피드백 전달 함수와 연관된) 폐쇄 루프(closed-loop) 성능에 영향을 주지 않는다.

피드포워드 제어는 전력 출력에서 오류가 0이 아닐 때, 오류 보정 조정을 제공하기 위해 제한되지 않는 피드백 컨트롤러(feedback controller)로 제공된다. 왜곡을 최소화 하기 위해 피드백 컨트롤러(feedback controller)의 기능을 제한한다. 피드백 제어는 0 및 0이 아닐 수 있는 오류일 때, 왜곡을 최소화한다. 또한 피드백 제어는 지정 전력 셋포인트의 독립적인 왜곡 보정을 포함하는 피드포워드 제어이므로 피드백 제어와 다르다.

여기에 개시된 피드포워드 기술은 RF 전력 시스템의 감지 및 보정 왜곡을 포함한다. 피드포워드 제어는 피드백 제어 보충으로 RF 전력 시스템의 전체 제어 성능을 개선한다.

도 1은 RF 전력 시스템(10)을 나타낸다, RF 전력 시스템(10)은 RF 발생기(RF generator, 12), 정압 회로(matching network, 14) 및 정합 회로(14)의 부하(load, 16)를 포함한다. RF 생성기(12)는 정합 회로(14)로 제공되는 RF 전력 신호(17)를 발생시킨다. 정합 회로(14)는 RF 생성기(12) 및 정합 회로(14) 사이의 전송선(transmission line, 18)의 특성 임피던스로(characteristic impedance) 정합 회로(14)의 입력 임피던스(input impedance)와 일치한다. 다른 방법에서, 정합 회로(14)는 RF 생성기(12)의 출력에 의해 보여지는 임피던스 부하(16)의 임피던스(impedance)와 일치한다. 정합 회로(14) 및 부하(16)는 RF 발생기(12)의 부하로 고려될 수 있다. 예를 들어, 부하(16)은 플라즈마 챔버(plasma chamber) 또는 다른 RF 부하일 수 있다. 부하(16)의 임피던스는 정적(static)(예를 들어, 시간이 지나도 불변) 또는 동적(dynamic)(시간이 지남에 따라 변화)이다.

RF 생성기(12)는 RF 전원(power source, 20) 및 피드백 루프(feedback loop, 22)를 포함한다. 전력 전폭기(20)는 정합 회로(14)로 출력되는 RF 전력 신호를 발생시킨다. 전력 증폭기(20)은 전력 증폭기(20)의 외부에 있는 전원(24)으로부터 수신된 전력 신호 기반의 RF 전력 신호(17)를 발생시킨다. 비록 전원(24)가 RF 발생기(12)의 일부를 나타내지만 전력(24)은 RF 생성기(12)의 외부로 있을 수 있다. 예를 들어, 전원(24)는 직류(direct current, DC) 전원일 수 있다.

피드백 루프(22)는 하나 이상의 센서(제 1 센서)(26), 스케일링 모듈(scaling module, 28), 제 1 합산기(summer, 30) 및 전력 제어 모듈(32)를 포함한다. 센서(26)는 전압, 전류 및/또는 방향성 결합 센서를 포함할 수 있다. 센서(26)은 (i) 전력 증폭기(20)의 전압 V 및 전류 I 출력 및/또는 (ii)전력 증폭기(20) 또는 RF 생성기(12)의 순방향(또는 소스) 전력 P _FWD 출력 및 정합 회로(14)에서 수신된 역방향(또는 반사) 전력 P _REV 를 감지한다. 전압 V, 전류 I, 순방향 전력 P _FWD 및 역방향 전력 P _REV 은 전력 증폭기 출력의 실제 전압, 전류, 순방향 전력 및 역방향 전력의 스케일(scaled) 및/또는 필터 버전(filtered versions)일 수 있다. 센서(26)은 아날로그(analog) 및/또는 디지털 센서(digital sensors)이다. 디지털 구현에서, 센서(26) 샘플링 비율에 대응하는 신호 샘플링 성분 및 아날로그-디지털((analog-to-digital, A/D) 컨버터(converters)를 포함한다.

센서(26)는 스케일링 모듈(scaling module, 28)에 의해 수신된 센서 신호(33)을 발생시킨다. 크기조정 모듈(28)은 센서 신호(26)를 측정하고, 전력 피드백 신호(power feedback signal, 34)를 발생시킨다. 전력 피드백 신호(34)는 센서신호(33) 및 스케일링 행렬(scaling matrix)에 기반하여 발생된다. 전력 피드백 신호(34)는 순방향 전력 평판 전달 전력에 대한 순방향 전력을 나타낸다. 전력 피드백 신호(34)는 정합 회로(14) 또는 부하 전력 P _d 으로 전달된 RF 전력을 나타내며, 공식 1로 나타낼 수 있으며, 공식 1에서 V가 전력 증폭기(20) 및/또는 RF 생성기(12)의 전압 출력이며, I는 전력 증폭기(20) 및/또는 RF 생성기(12)의 전류 출력 이고,

는 전력 증폭기의 V, I 전압 출력 및 전류 사이의 위상차이다.

제 1 합산기(3)은 전력 셋포인트 모듈(power setpoint module, 38)에 의해 발생되는 지정 전력 셋포인트(predetermined power setpoint)를 가지는 전력 피드백 신호(power feedback signal, 34)를 합산한다. 오류 신호

가 발생하도록 전력 피드백 신호(34)가 지정 전력 셋포인트(36)로부터 제거될 수 있다.

전력 제어 모듈(32)은 오류 신호

를 수신하며, 전력 증폭기(20)의 전력 출력을 조절하도록 전력 제어 신호

를 발생시킨다. 전력 제어 신호

는 전력 증폭기에 제공된다. 전력 증폭기(20)는 전력 제어 신호

에 기반한 RF 전력 신호(17)를 조정한다. RF 전력 신호(17)는 연속 파형 또는 펄스 파형일 수 있다. 여기에 기술한 서보 제어는 서보 제어와 연관된 갱신률(update rate) 때문에 펄스된 전력 신호(17)을 허용한다. 전력 제어 모듈(32)은 례 적분 미분(proportional integral derivative, PID) 컨트롤러 및/또는 직접 디지털 합성(direct digital synthesis, DDS) 성분(들)을 포함할 수 있다. 한 구현에서, 전력 제어 모듈(32)은

로 확인된 함수를 가지는 제 1 PID 컨트롤러이다. 전력 제어 신호

는 구동 신호이며, DC 오프셋 또는 레일 전압(rail voltage), 주파수 및 위상을 가진다. 그러나, 전력 제어 신호

는 RF 전력 신호(17)의 주파수를 조정하지 않는다. RF 생성기(12)는 제 1 피드포워드 루프(feedforward loop, 40) 및 제 2 피드포워드 루프(feedforward loop, 42)를 더 포함한다. 제 1 피드포워드 루프(40)는 제 1 왜곡 모듈(44) 및 제 1 보정 회로(46)을 포함한다. 제 1 왜곡 모듈(44)은 전력 증폭기(20) 및/또는 RF 생성기(12)의 출력에서 보여지는 왜곡의 대표 왜곡 값

을 결정한다. 제 1 왜곡 값

는 센서 신호 및 왜곡 함수에 기반하여 발생된다. 왜곡 함수는 아래에 더 세부적으로 기재된다. 제 1 보정 회로(46)는 제 1 왜곡 값(first distortion value)

에 기반한 제 1 전력 동조 값(또는 제 1 임피던스 동조 값(first impedance tuning value))

을 발생시킨다. 동조 값

은 주파수 반응 동조 및 임피던스 조정 목적의 정합 회로(14)에 제공된다. 제 1 왜곡 모듈(44)는 정현파 함수(sinusoidal function) 및/또는 교차 상관 함수(cross-correlation function)에 기반한 제 1 왜곡 값

을 결정할 수 있다.

정현파 함수(sinusoidal function)

여기에 기술된 다양한 기술은 동적 부하(즉, 가변 임피던스(varying impedance) (들)를 가지는 부하)를 가지는 RF 전력 시스템의 최소화된 최적 전력 전송을 포함한다. 도 1 및 3에서 기재된 첫 번째 기술은, 정합 회로(14)와 결합된 RF 전원(2))을 포함한다. 정합 회로(14)는 두개 이상의 가변 동조 소자(variable tuning elements, 52)(가변 축전기(variable capacitors))를 가지는 임피던스 정합 회로(50)를 포함할 수 있다. 가변 동조 소자(52)는 'L'-구성(RF 생성기(12)와 병렬로 있는 한 정전용량 및 부하(16)과 직렬로 있는 정전용량)에 있을 수 있다. 가변 동조 소자(52)는 정합 회로(14)의 동조 및 부하 매개변수를 조정하기 위해 사용되며, 각각의 연관된 동조 입력(54) 및 부하 입력(56)을 가질 수 있다. 동조 및 부하 매개 변수는 가변 동조 소자(52)를 통해 정합 회로에서 수행된 임피던스 조정을 나타낸다. 예로서, 동조 매개 변수 및 부하 매개 변수는 정합 회로(14)에서 축전기의 각 정전용량과 관련된다.

도 2 및 도 4에 기재된 두 번째 기술은, 전력 증폭기(20)에 가변 주파수 조정을 도입하고, 첫 번째 기술로 대안적으로 또는 함께 사용될 수 있다. 동조 및 부하 매개 변수는 두 번째 기술이 사용될 때 조정 및/또는 불연속 선택, 각각 고정될 수 있다.

첫 번째 및 두 번째 기술에서, 정합 회로(14)로 전력 증폭기(20)으로부터 전달된 RF 전력 P _d 를 최대화 한다. 이는 정합 회로(14)로 순방향 전력 P _FWD 이 최대화 되고, 정합 회로로부터 역방향 전력 P _REV 이 최소화 될 때 발생한다. 전달된 RF 전력 P _d 는 공식 2에 나타낸다. 전달된 최대 RF 전력 P _MAX 은 공식 3에 나타낸다.

위상

가 반응 부하 또는 반응 임피던스(예를 들어, 부하(16))로 전력을 전달하는 RF 전력 시스템(10)에 대해 체계적으로 달성 가능한 0에 인접할 때, 전달된 RF 전력 P _d 는 최소화 된다. 반응 임피던스는 변화 임피던스를 가지는 부하로 나타낸다. 제 1 및 제 2 기술은 정합 회로(14)의 동조 및 부하 매개 변수를 조절하기 위해 위상

을 최소화한다. 위상

은 반응 임피던스에 의존하기 때문에, 위상

의 감소는 전력 증폭기(20)의 주파수

함수이다. 그 결과로, 위상 감소는 주파수

의 함수로 수행될 수 있으며 다시 말해서, 위상

은 전력 증폭기(20)의 주파수

및 따라서 전력 증폭기(20)의 출력 주파수

조정에 의해 0 또는 0에 가깝게 감소될 수 있다. 주파수 조정은 도 2 및 3의 구현에 의해 제공된다.

비록 제 1 및 제 2 기술은 위상

를 최소화 하기 위해 사용되지만, 기술은 위상

를 직접 감지 또는 조정하지 않는다. 기술은

(여기에 "코사인 함수"로나타낸),

(여기에 "사인 함수"로 나타낸) 및 또는 다른 1차 및/또는 정현파 함수 결정을 포함한다. 위상

은 2차 함수로 나타낸다. 제 1 왜곡 값

은 위상

결정 없이 벡터 계산법(vector calculus)을 사용한 제 1 왜곡 모듈(44)을 통해 결정된다. 제 1 왜곡 값

는 동일할 수 있고 및/또는 정현파 함수에 의해 나타난다.

예로서, 두 독립 변수(independent variables) X, Y에 대한 코사인 함수

는 예를 들어, 공식 4에 의해 나타나며, 공식 4에서 X가 전압 또는 역방향 전류이고, Y가 전류 또는 순방향 전력이며,

는 X 및 Y의 내적(dot product)이다.

사인 함수

하나의 공식 5 및 6에 기반하여 결정될 수 있다.

여기에 개시된 한 기술은 코사인 함수

를 최소화하기 위해 정합 회로(14)로 전송되는 최소화 전력을 포함한다. 예로서, 변수 X 및 Y는 전압 V 및 전류 I 로 대체될 수 있고,

는 전력 증폭기(20)의 주파수

를 제어하도록 닫힌 형식 해(closed form solution)를 직접 사용하여 계산될 수 있다. 코사인 함수는 전송된 전력을 최소화 하기 위해 극대화된다. 예를 들어, 이 기술은 디지털 회로도 및/또는 PID 컨트롤러를 디지털적으로 사용하여 수행될 수 있다.

예 아날로그 기술은 역방향 전력 P _REV 및 순방향 전력 P _FWD 을 감지하기 위해 방향성 결합 센서 사용을 포함한다. 발현(4)의 변수 X는 역방향 전력으로 치환될 수 있으며, 발현(4)의 변수 Y는 순방향 전력 P _FWD 으로 치환될 수 있다. 전송선(18)의 반사 계수 Γ는 순방향 전력 P _REV 및 역방향 전력 P _FWD 의 함수이다. 반사 계수 Γ는 순방향 전력 P _FWD 및 또는 공식 7에 의해 분할된 역방향 전력 P _REV 으로 나타낼 수 있으며, 공식 7에서 z _l 는 RF 생성기(12)(정합 회로(14) 및 부하(16)) 부하의 임피던스(impedance)이고, z ₀ 는 전송선(18)의 임피던스(impedance)이다.

여기에 개시된 기술은 극대화 전력 전송을 위한 민감한 주파수 RF 전원(전력 증폭기(20))의 자율적인 서보(servo)를 가능하게 한다. 비록 서보 제어는 피드백 및 피드포워드 제어를 포함하지만, 여기에 제공된 피드포워드 제어는 정합 회로(14)로 전달된 전력을 빠른 극대화로 유지한다. 이러한 기술은 RF 제어 시스템(RF 전력 시스템(10))의 왜곡 결정 및 벡터 계산법(vector calculus)을 사용한 피드포워드 보정 제공을 포함한다. 왜곡은 위상

의 정현파 함수와 직접 관련된 부하 임피던스(load impedance)에서 반응 변화 때문에 반사 전력으로 나타낸다.

상호 상관

대안 및/ 또는 추가로 정현파 함수 사용에 따라, 상호 상관 함수는 제 1 왜곡 값

를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 신호 s(t)의 에너지는 t가 시간인 벡터 계산법을 사용한 공식 10으로 나타낸다.

부하 임피던스에서 변화에 대한 에너지 또는 부하의 아크 외란(arc disturbance)을 산출하려면, RF 전력 시스템에 의해 전시된 에너지는 두 매개변수에 기반한다. 두 매개변수는 RF 센서의 신호에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, RF 센서는 전압 및 전류 센서 또는 방향성 결합 센서이며, 전송선의 전압, 전류 및/또는 전력 샘플을 획득하도록 사용된다. RF 센서의 신호는 위의 변수 X 및 Y에 대응하는 x(t) 및 y(t)로 임의로 나타낸 진동 연속 신호 시간이다. 이러한 진동 연속 시간 신호의 대응 디지털 버전은 x(n) 및 y(n)이다. 신호 x(n) 및 y(n)의 분산 시간 상호 상관 값

은 공식 9로 나타낼 수 있으며, 공식 9에서

는 신호 x(n)의 평균을 나타내고,

는 신호 y(n)의 평균을 나타내며,

는 신호 x(n) 및 y(n) 사이의 중복 및/또는 시간 변화를 나타낸다.

두 신호 x(n) 및 y(n)에 관련된 전력 p 는

가 0 일 때, 결정될 수 있다. 주 신호 x(n) 및 y(n)는

가 0 일 때, 완전히 겹쳐진다. 임피던스 변화 이벤트(impedance changing event)에 대한 에너지

는 전력 p 의 함수로 및 공식 10에서 나타날 수 있으며, 공식 10에서 b는 블록 번호로 식별되며, T _b 는 각 블록의 지속 시간이고, K는 두 신호 x(n) 및 y(n) 샘플의 전체 비 중복 블록이며, K는 전류 블록 및/또는 샘플로 식별된다.

내적

은

가 0 일 때, 상호 상관 값에 기반하여 결정된다. 내적

은

가 0 일 때, 상호 상관 값에 직접 관련된다. 또한, 전력 p (또는 P_d)는 공식 4로 공식 2 치환에 의해 내적

과 관련된다. 정현파 함수(예를 들어, 코사인 함수 또는 사인 함수)의 왜곡 값, 내적

, 전력 p (또는 P_d), 분산 시간 상호 상관 값

기반은 벡터 계산법에 기반하려 결정된다.

제 1 왜곡 모듈(44)은

가 0 이 아닐 때, 분산 시간 상호 상관 값

에 기반한 제 1 왜곡 값

을 결정한다. 제 1 왜곡 모듈(44)은

가 0 일 때, 분산 시간 상호 상관 값

에 기반한 제 1 왜곡 값

을 결정하지 않는다. 위에 나타낸 것과 같이, 이 상호 상관 기술은 전송선(18) 특성을 대표하는 두 광대역 신호 x(t)(예를 들어, V 또는 P_REV)및 y(t)(예를 들어, I 또는 P_FWD)사이의 정현파 함수를 유도하기 위해 사용된다.

정현파함수는 전력 전송을 극대화하도록 가변 주파수 RF 전원의 자율 제어를 아래 기술 한대로 사용된다. 정현파 함수는 RF 전원(또는 전력 증폭기)의 주파수가 극대화 전력 전송 보다 작은 전달 전력을 획득할 때, 전력 조절을 침해하는 왜곡을 보정하기 위해 피드포워드 제어에서 사용된다. 이러한 보정은 고조파(harmonic) 또는 상호 변조(intermodulation) 왜곡 때문에 스펙트럼 간섭(spectral interference)으로 면제된다. 이러한 이유로, 이 기술은 지정 갱신률(update rate)(예를 들어, 1 μs 보다 작은)을 가지는 지정 기간(예를 들어, 3 마이크로초(μs)) 내에 RF 전원의 주파수 동조 반응을 얻는 RF 전력 응용(RF power application) 및 동적 부하 조건에 있어 유용하다. RF 전원의 주파수 동조는 본질적으로 도 2 및 4에서 설명된다.

다시 도 1을 참조하여, 한 구현에서, 제 1 보정 회로(correction circuit, 46)는 제 1 입력 모듈(input module, 60), 제 2 합산기(summer, 62) 및 동조 제어 모듈(tune control module, 64)(또는

)를 포함한다. 제 1 입력 모듈(60)은 제 1 지정 값(예를 들어, 사인 함수(sine function)에 따라 왜곡 값이

로 결정될 때 0 이고, 코사인 함수(cosine function)에 따라 왜곡 값이

로 결정될 때 1 )을 생성한다. 제 2 산출기(62)는 동조 또는 제 1 보정 값

를 생성하도록 제 1 지정 값의 제 1 왜곡 값

를 제거한다. 동조 제어 모듈(64)은 컨트롤러(controller)를 포함하며, 제 1 보정 값

에 기반한 전력 동조 값

을 발생시킨다. 동조 제어 모듈(64)은 제 1 지정 값을 가지는 제 1 왜곡 값

이 일치되도록 전력 동조 값

을 조정할 수 있다. 동조 제어 모듈(64)은 제 1 지정 값을 발생 및/또는 수신할 수 있다.

제 2 피드포워드 루프(feedforward loop, 42)는 제 2 왜곡 모듈(distortion module, 70) 및 제 2 보정 회로(correction circuit, 72)를 포함할 수 있다. 제 2 왜곡 모듈(70)은 제 2 왜곡 함수 및 센서 신호(33)에 기반한 크기(또는 제 2 왜곡 값)

의 비율을 결정한다. 제 2 왜곡 함수는 공식 11에 나타난다.

제 1 및 제 2 왜곡 값

,

는 센서(33)에 의해 측정된 관련 매개 변수 및/또는 왜곡의 표시를 각각 제공한다.

제 2 보정 회로(72)는 부하 셋포인트 모듈(load setpoint module, 76), 제 3 합산기(summer, 78) 및 부하 제어 모듈(load control module, 80)을 포함하며, 함수

로 나타낼 수 있다. 부하 셋포인트 모듈(76)은 지정 부하 셋포인트 값(predetermined load setpoint value)(예를 들어, 50옴(Ω)을 생성할 수 있다. 제 3 합산기(78)는 부하 보정 값(제 2 보정 값)

을 생성하도록 부하 셋포인트 값(load setpoint value)(또는 제 2 지정 값)의 제 2 왜곡 값

을 제거할 수 있다.

부하 제어 모듈(80)은 제 3 PID 컨트롤러를 포함할 수 있으며, 제 2 보정 값

에 기반한 전력 부하 값(또는 제 2 임피던스 동조 값(impedance tuning value))을 발생시킨다. 부하 제어 모듈(load control module, 80)은 부하 셋포인트 값(load setpoint value)으로 제 2 왜곡 값

이 일치하도록 전력 부하 값

을 조정할 수 있다. 부하 제어 모듈(load control module, 80)은 부하 셋포인트 값(load setpoint value)을 발생 및/또는 수신한다.

동조 제어 모듈(tune control module, 64) 및 부하 제어 모듈(load control module, 80)은 화살표(arrow, 82)로 나타낸 대로 결합된다. 화살표(82)는 정합 회로(14)의 동조 및 부하 입력(54, 56) 사이의 상호 결합을 나타낸다. 전력 부하 값

은 전력 동조 값

이 동조 제어 모듈(64)에 의해 직접 조정될 때, 영향(또는 간접 조정)을 받는다. 유사하게, 전력 부하 값

이 부하 제어 모듈(80)에 의해 직접 조정될 때, 전력 동조 값

은 영향(또는 간접 조정)을 받는다. 동조 및 부하 입력(54, 56)은 각각 전력 동조 값

및 전력 부하 값

에 의해 조정된다.

또한 정합 회로(14)는 제 2 센서(90)를 포함할 수 있다. 제 2센서(90)는 동조 및 부하 입력(54, 56)을 조정하는 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit, 50)에 의해 사용되는 위상 및 크기 센서를 포함한다. 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit, 50)는 동조 및 부하 입력(54, 56)을 조절하여서, 부하(16) 및 정합 회로(14)는 전송선(18)의 임피던스(impedance)와 일치하는 전력 증폭기(20) 및/또는 RF 생성기(12)에 의해 보여지는 임피던스를 가진다. 동조 및 부하 입력(54, 56)은 지정 임피던스(예를 들어, 50W)인 정합 회로의 임피던스 및 0인 RF 전력 신호(17)의 위상까지 조절될 수 있다. 이는 정합 회로(14)로 전송된 극대화 전력인 역방향 전력 P _REV 의 최소화를 유지한다. 제 2 센서(90)는 전기적으로 전송선(18)과 결합되며, RF 전력 시스템(10)의 왜곡(또는 P _REV )을 감지하기 위해 사용된다. 제 2 센서(90)의 출력에 기반한 임피던스 정합 회로(50)에 의해 수행되는 동조 및 부하 조절은 피드포워드 루프(feedforward loops, 40, 42)가 전달된 전력 최소화를 더 유지하므로, 전달된 전력을 충분히 극대화 하기 위해 필요하지 않다.

제 2 센서(90)는 정합 회로(14)의 입력에 위치되며, 역방향 전력 P _REV 의 함수로 RF 전력 시스템(10)의 왜곡을 정량화하기 위해 정합 회로(14)의 출력에 위치하지 않는다. 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit, 50)은 정합 회로(14) 및 전송선(18) 사이의 임피던스 부정합을 보정하도록 피드포워드 정합 보정(feedforward match correction)

을 적용할 수 있다. 전력 전달로 정합 회로(14) 및 전력 제어 모듈(32)에 의한 집합 전력 전송 기여는 컨트롤러에서 제공된 보정 값의 합으로 분석적으로 나타낼 수 있다. 이러한 합계는 공식 12에 제공되며, 공식 12에서 u는 전제 왜곡 보정이다.

동조 및 부하 제어 모듈(64, 80)은 동조 및 부하 입력(54, 56)에 제공된 왜곡 보정 값

및

을 제공한다. 정합 보정 값

은 공식 13 으로 나타낸 보정 값의 합으로 나타낸다.

정합 회로(14)의 왜곡 보정 없이, 피드백 제어가 피드포워드 제어 없이 사용될 경우, RF 전력 시스템(10)에서 손실될 수 있다. 제 2 센서(90)는 역방향 전력 P _REV 을 측정하기 위해 전송선(18)과 결합할 수 있다. 정합 회로(14)는 모든 왜곡을 보정하지 않으며, 다른 피드포워드 제어는 피드포워드 루프(feedforward loops, 40, 42)를 통해 제공된다. 정합 회로(14)는 역방향 전력 P _REV 에 기반한 동조 및 부하 입력(54, 56)을 조정할 수 있다. 정합 회로(14)에 의해 수행되는 왜곡 보정은 제한되며, 모델 결함(model imperfections) 및/또는 측정 오류 때문에 역방향 전력 P _REV 을 0으로 줄이지 않는다. 피드포워드 루프(40, 42)에 의해 제공된 피드포워드 보정은 왜곡을 더 보정하고, 역방향 전력 P _REV 을 0으로 감소시킨다. RF 전력 시스템(10)에 포함된 센서의 수를 줄이기 위해, 제 1 센서 또는 제 2 센서는 포함되지 않을 수 있다. RF 전력 시스템(10)의 나머지 센서 및 대응 신호 및/또는 매개변수 작동기는 RF 생성기(12) 및 정합 회로(14)의 접근을 가능하게 한다. 예를 들어, 센서(sensor) 및 컨트롤러 결합(controller consolidation)은 RF 생성기(12) 내에 전력 전달 피드포워드 보정의 배치에 의해 획득할 수 있다.

민감한 RF 전원의 자율 제어

신호 x(t) 및 y(t) 의 위상은 관계를 가지며, 공식 14로 나타낼 수 있고, 공식 14에서 W 는 내적

과 동일하다.

코사인 함수(cosine function)는 피드포워드 보정(feedforward correction)에 기반하는 왜곡을 나타내기 위해 사용될 수 있다. (i) 전압 및 전류 센서 또는 (ii) 방향성 결합기 센서(directional coupler sensors)인 코사인 함수(cosine function )의 왜곡 값을 결정하기 위해 사용될 때, 피드포워드 보정이 사용될 수 있다. 예를 들어, 부하가 전송선(18)의 특성 임피던스와 일치할 때, 전압 및 전류 신호는 위상에 있다. 유사하게, 부하가 전송선(18)의 특성 임피던스와 일치할 때, 순방향 및 역방향 전력의 대표적인 신호는 위상에 있다.

복합 반사 계수 Γ를 바탕으로 순방향 전력에 대한 역방향 전력의 비이고, 역방향 전력 P _REV 및 순방향 전력 P _FWD 사이의 위상 차는 0으로 최소화 및/또는 감소된다. 전압 및 전류 센서가 사용될 때, 전압 및 위상 신호 사이의 위상 차는 또한 0으로 최소화 및/또는 감소된다. 제어 법칙은 공식 15에 나타내고, 공식 15에서 cos(

)_d 는 목표 또는 지정 값이며, cos(

)_a 는 실제 및/또는 계산 값이다.

방향성 결합 센서 구현에서, 스미스 차트(Smith chart)의 어드미턴스 그리드(admittance grid)로부터 1차 원형 전기 전도도(primary conductance circle)가 발생하도록 오프셋을 실행 가능하게 한다. 1차 원형 전기 전도도(primary conductance circle)는 스미스 차트(Smith chart)의 복합 반사 계수 그리드(complex reflection coefficient grid)에서 원점을 거쳐 통과된 원형을 나타낸다. 1차 원형 전기전도도의 부분은 도 5A, 6A, 7A 및 8A에 나타내었다. 정합 회로(14)의 부하가 배치되어서, 동조 입력(54)가 조정될 때, 원형 전기 전도도를 수행하기 위해 스미스 차트의 원형 유닛에 맵핑으로 반사 계수 Γ를 야기하며, 원점을 통과한다. 원점에서, 정합 회로(14)의 임피던스(impedance)는 전송선(18)의 특성 임피던스(characteristic impedance)와 일치한다.

또 다른 예로서, 전력 증폭기(20)의 주파수는 반사 계수 Γ의 복소 평면(complex plane)에서 스미스 파트의 실축(real axis)의 교차점으로 임피던스 및/또는 반사 계수 Γ를 조정하도록 서보를 제어할 수 있다. 전력 증폭기(20)의 주파수 조정은 도 2 및 4 로 아래에 기재된다. 방향성 결합 센서 구현에서, 위상 차는 ? 로 조정된다. 코사인 함수의 대칭 특성을 활용하여, 제어 법칙은 변경되고, 공식(16)에 의해 나타낼 수 있다.

전압 및 전류 센서 구현에서, 1차 원형 전기 전도도는 원점을 가로지르지 않으며,일치하지 않는 부하 및 RF 전력 시스템(10)에서 구조적 변이 때문에 회전 오프셋을 나타낸다. 코사인 함수는

에서 적은 오류를 야기하는 비 제로 값(non-zero value)을 줄일 수 있다. 이것은 직접 위상 측정과 대조적으로 여러 혜택 중 하나이다.

최대 전력 전송 상태를 검색하는 실시예에서, 피드포워드 제어는 원점에 도달되는 확보 및 원점까지의 거리를 최소화하기 위해 원형 전기 전도도 대로 궤적을 따른다. 피드포워드 제어가 X 및 Y의 크기 비율 결정을 포함하는 코사인 함수를 측정하기 위해 벡터 계산법 사용을 포함하기 때문에 방향성의 양적 측정이 제공된다. 크기 비율은 방향성에 대한 양적 측정을 제공한다. 방향성은 방향성이 증가되던지 감소되던지 등, 보정 값은 조정되는 방향으로 동조 방향을 나타낼 수 있다.

또한 코사인 함수 대신에 사인 함수의 사용은 방향성을 제공할 수있다. 코사인 함수는 암시되는 방향성을 제공하지 않으나 사인 함수는 사인 함수의 출력으로 0과 비슷할 수 있고, 코사인 함수의 출력은 1과 비슷할 수 있다. 공식(13)은 다음과 같이 방향성을 제공하기 위해 변경된다. 공식(4)의 양측은 cos²(

)를 제공하기 위해 제곱될 수있다. 코사인 함수 cos²(

)의 제곱은 사인 함수(1-sin²(

))의 제곱 없이 1과 동일하다. 제어 법칙은 공식(16)으로 제공되고, 공식(17)에 의해 변경된다.

방향성 결합 센서가 사용될 때, 정합 회로(14)의 임피던스 및/또는 전력 증폭기(20)의 주파수는 조정되어서, 크기 비율은 최소 값으로 감소된다. 크기 비율 감소는 최단 경로에 따라 최대 전력을 전송하는 경향이 있는 임피던스 및/또는 주파수 조정을 나타낸다. 크기 비율을 대안 및/또는 추가로 결정하는 것으로, 역방향 전력 P_REV의 크기는 감시 및 최소화 될 수 있다. 전압 및 전류 센서가 사용될 때, 임피던스 및/또는 주파수 조정이 수행되어서, 크기 비율은 전송선(18)의 특성 임피던스 되는 경향이 있다.

여기에 설명한 대로, 기술은 RF 센서 출력에 기반한 정현파 계산 및 RF 센서 출력의 크기 비율에 기반한 서보 동조 소자를 사용하는 전력 부정합을 보정하기 위해 제공된다. 비록 갱신률이 기계적 동조 회로 소자 보다 디지털 샘플링 시스템에서 빠르지만, 아날로그 소자는 주파수 동조 전원에 사용된다.

동조 및 부하 입력(54, 56)를 대신 또는 추가로 조정하기 위해, 전력 증폭기(20)은 지정 주파수 범위 내로 조정될 수 있다. 민감한 주파수 제어는 피드백 전력 제어(feedback power control)를 보완하는 피드포워드 제어(feedforward control) 사용으로 제공될 수 있다. RF 생성기(12)의 부하 임피던스가 변경된 경우, 전력 제어 모듈(32)는 이러한 변경을 보정할 수 없고 및/또는 이런 변경 보정에 제한될 수 있다. 정현파 함수를 결정함으로써, 임피던스 외란(impedance disturbance)에서 도입된 왜곡의 추정은 결정된다. 부하의 변경을 더 보정하기 위해, 전력 증폭기의 주파수 구동 및/또는 RF 전력 신호의 주파수는 부하로 반응 왜곡에 대응하기 위해 정현파 함수에 기반하여 조절될 수 있다. 더 자세한 세부 사항은 아래에 도 2 및 도 4로 기술된다.

도 2에서, RF 전력 시스템(100)을 나타낸다. RF 전력 시스템(100)은 RF 생성기(102), 임피던스 정합 회로(50)를 가지는 정합 회로(14) 및 제 2 센서(90) 및 부하(16)을 포함한다. RF 생성기(102)는 정합 회로(14)에 제공되는 RF 전력 신호(104)를 발생시킨다. RF 생성기(102)는 RF 전원(또는 전력 증폭기)(RF power source, 106) 및 피드백 루프(feedback loop, 22)를 포함한다. 전력 증폭기(106)는 정합 회로(14) 출력인 RF 전력 신호(104)를 발생시킨다. 전력 증폭기(106)는 (i) 전력 증폭기(106) 외부의 전원(24)로부터 수신된 전력 신호, 및/또는 (ii) 주파수 동조 값

에 기반하는 RF 전력 신호(104)를 발생시킨다. 예를 들어, 전원(24)은 직류(direct current, DC) 전원일 수 있다.

피드백 루프(22) 센서(26), 스케일링 모듈(28), 제 1 합산기(30) 및 전력 제어 모듈(32)를 포함한다. 센서(26)은 스케일링 모듈(28)로부터 수신되는 센서 신호(33)을 발생시킨다. 스케일링 모듈(scaling module, 28)은 센서 신호(33)를 조절하며, 전력 피드백 신호(power feedback signal, 34)를 발생시킨다. 전력 피드백 신호(34)는 센서 신호(33) 및 스케일링 행렬에 기반하여 발생된다. 제 1 합산기(30)는 전력 셋포인트 모듈(38)에 의해 발생될 수 있는 지정 전력 셋포인트 신호(36)를 가지는 전력 피드백 신호(34)를 합산한다. 전력 피드백 신호(power feedback signal, 34)는 오류 신호

를 발생시키기 위해 지정 전력 셋포인트(predetermined power setpoint signal, 36)로부터 제거된다. 전력 제어 모듈(32)은 오류 신호

를 수신하며, 전력 증폭기(106)의 전력 출력을 조절하도록 전력 제어 신호

를 발생시킨다. 전력 증폭기(106)는 전력 제어 신호

및 주파수 동조 값

에 기반한 RF 전력 신호(104)를 조정한다. RF 전력 신호(104)는 펄스 파형일 수 있으며, 주파수 동조 값

에 기반한 주파수 설정을 가진다.

RF 생성기(12)는 제 2 피드포워드 루프(feedforward loop, 40), 제 2 피드포워드 루프(feedforward loop, 42) 및 제 3 피드포워드 루프(feedforward loop, 110)를 더 포함할 수 있다. RF 전력 시스템(10)은 제 1 및 제 2 피드포워드 루프(feedforward loop, 40, 42)를 포함하지 않고, 제 3 피드포워드 루프(110)를 포함할 수 있고 또는 나타냈듯이 제 1, 제 2 및 제 3 피드포워드 루프(feedforward loop, 40, 42, 110)를 포함할 수 있다. 제 1 피드포워드 루프(40)는 제 1 입력 모듈(60), 제 2 합산기(62) 및 동조 제어 모듈(64)을 가지는 제 1 왜곡 모듈(44) 및 제 1 보정 회로(46)를 포함한다. 제 2 피드포워드 루프(42)는 부하 셋포인트 모듈(76), 제 3 합산기(78) 및 부하 제어 모듈(80)을 가지는 제 1 왜곡 모듈 및 제 2 보정 회로(72)를 포함할 수 있다.

제 3 피드포워드 루프(feedforward loop, 110)는 피드백 루프(feedback loop)로 그려지지만, 제 3 피드포워드 루프(feedforward loop, 110)는 피드포워드 루프(feedforward loop)와 피드포워드 함수를 수행하며, 피드포워드 루프(feedforward loop)로 여기에 참조된다. 제 3 피드포워드 루프(feedforward loop, 110)는 RF 전력 신호(104)의 주파수를 조정하기 위해 사용되는 주파수 동조 값

을 제공한다. RF 전력 신호(104)의 주파수를 조정하기 위해, 정합 회로(14)의 주파수 반응은 변하고, 정합회로의 임피던스가 변한다. 임피던스 변화는 정합회로 및 역방향 전력량 P _REV 및 전달된 전력량 P _d 에 영향을 미치는 전송선(18) 사이의 임피던스 정합에 영향을 미친다.

제 3 피드포워드 루프(110)은 제 1 왜곡 모듈(44) 및 제 3 보정 회로(112)를 포함한다. 제 3 보정 회로(112)는 공식

로 나타낼 수 있는 제 2 입력 모듈(114), 제 4 합산기(116) 및 주파수 모듈(118)을 포함한다. 제 2 입력 모듈(114)은 제 3 지정 값(예를 들어, 1)을 발생시킨다. 제 4 합산기(116)은 제 3 보정 값

을 발생시키기 위해 제 3 지정 값으로부터 왜곡 동조 값

을 제거할 수 있다. 주파수 제어 모듈(118)은 제 3 지정 값으로 제 1 왜곡 값

이 일치하도록 주파수 동조 값

을 조정할 수 있다. 주파수 동조 모듈(118)은 제 3 지정 값을 발생 및/또는 수신한다.

도 1의 RF 전력 시스템(10)은 다수의 방법을 사용하여 작동될 수 있으며, 예의 방법은 도 3의 방법에 의해 제공된다. 도 3에서, 피드포워드(feedforward) 및 피드백(feedback) 제어 방법을 나타낸다. 다음과 같은 작업은 본질적으로 도 1의 구현으로 기재되지만, 작업은 쉽게 본 발명의 다른 실시예를 적용하기 위해 수정될 수 있다. 작업은 반복적으로 수행될 수 있으며, 위에 기재 된 대로 수행된다. 방법은 200에서 시작된다.

202에서, 전력 증폭기(20)는 전력 제어 신호

에 기반한 RF 전력 신호(17)를 발생시킨다. 204에서, 센서(26)는 전압 V, 전류 I, 역방향 전력 P _REV , 및/또는 순방향 전력 P _FWD 을 감지하며, 대응하는 센서 신호(33)를 발생시킨다. 스케일링(scaling) 및/또는 필터링(filtering)은 이동 평균을 포함할 수 있다. 스케일링 모듈(28)은 2항 유한 임펄스 응답(finite impulse response, FIR) 필터(filter)를 포함할 수 있다. 스케일링 모듈(28)은 여기에 기재 된 대로, 헤테로다인식 필터링(heterodyne filtering )을 적용할 수 있다. 208에서, 제 1 합산기는 오류 신호

를 발생시키기 위해 전력 피드백 신호(34)와 전력 셋포인트(36)을 합산한다.

교정(Calibration)

도 1 및 2를 참조하려, 센서 타입과 관계없이 센서(26)으로 부터 발생된 신호는 스케일링 모듈(28)을 통해 보정된 위상일 수 있다. 신호 X 및 Y 사이의 계통 오류(Systematic error)

는 삼각 함수 또는 공식 18 및 19를 사용하여 결정되며, 공식에서

는 신호 X 및 Y 사이의 위상 차이다.

계통 오류(Systematic error)

는 알려진 위상 각도를 가지는 다양한 임피던스의 최소 제곱 근사치(least square approximation)에 기반하여 결정된다.

및

양은 교정에서 각각 사용되는 왜곡 량 측정이다.

필터링(Filtering)

헤테로다인 필터링(heterodyne filtering)이 실행될 때, 스케일링 모듈(28)은 다양한 주파수 스펙트럼(정현파 함수 추출로 참조된)으로 부터 대상 주파수를 추출하는 아날로그 구현(analog implementation)인 디지털 헤테로다인법(digital heterodyne method)을 사용할 수 있다. 이는 벡터 계산법 기술 사용과는 다른 정현파 함수 추출을 포함한다. 해당 주파수는 RF 소스 또는 생성기(예를 들어, RF 생성기(12, 102)의 주파수이다.

첫 번째로, 벡터 계산법의 구분은 방법 및 정현파 함수 방법을 기반으로 한다. 디지털 방식(digital scheme)에서, 결정한

및

의 벡터 계산법 방법은 교정(예를 들어, 위에 기술한 교정) 실행에 잇달아 대응하는 계산을 수행하도록 샘플의 블록(block)을 얻는 것을 포함한다. 벡터 계산법 방법은 주파수 스펙트럼이 다른 주파수에 의해 손상되지 않을 때, 광대역 샘플링으로 사용될 수 있다. 광대역 스팩트럼이 해당 주파수 및 다른 주파수를 포함하는 경우에, 왜곡 측정(예를 들어,

및

)을 손상시킬 것이며, 헤테로다인 방법이 사용될 수 있다. 출력 신호 또는 해당 주파수를 나타내는 신호의 결과로, 샘플이 되는 헤테로 다인 방법이 사용될 때 발생된다. 샘플은 벡터 계산법 방법을 사용하는 왜곡을 산출하기 위해 사용될 수 있다. 헤테로다인 방법이 직교 신호(quadrature signal)(실수 성분(real component)(I) 및 허수 성분(imaginary component)(Q))-복소수 형태로 나타낸 신호)를 생성할 때, 왜곡은 더 직접 측정된다.

일반적인 형태에서, 제 1 직교 센서 신호(quadrature sensor signal)

는 하나의 센서(26)에 의해 발생된 하나의 센서 신호로부터 해당 주파수를 나타내는

로 표현될 수 있다. 유사하게 제 2 긱교 센서 신호

은

로 나타낼 수 있다. 수학적으로, 이러한 복소수 표현은 대안 형태

을 가질 수 있고 대안 형태에서 실수(real quantity)는

로 정의되고, 허수(imaginary quantity)는

로 정의된다. 위에 기재된 왜곡 결정(왜곡 방법)은 위상

이

및

사이의 위상차인 정현파 함수에 의해 명시된다. 대응 센서 신호로부터 및 해당 주파수의 복소수 표현에서, 왜곡은 직교 센서 신호

및

의 단일 샘플로부터 직접 결정될 수 있다. 아래는 실수 및 허수 성분의 정보를 연산척으로 추출하는 방법의 예이다.

분자 항은

인 산출 공식 20으로

및

의 곱;

의 결합; 및

로부터 형성된다.

분자 항은 분모 항

의해 정상화된다. 분자 항 및 분모 항의 비는 정현파 함수

를 산출한다. 위에 설명한대로,

및

항은 센서의 출력 신호를 나타낸다. 예를 들면,

은 V/I의 전압 단자를 나타내고,

은 V/I의 전류 단자를 나타낸다. 따라서, 교정 방법은 실수(

) 및 허수(

)항으로 적용될 수 있다. 도 9a-9d에 나타낸 출력 결과 예는 위에 기재한 대로 디지털 헤테로다인 필터링 방법 및 정현파 함수를 사용하여 제공된다.

벡터 계산법 방법 및 헤테로다인 필터링 방법 사이의 주파수 동조에 대한 고유의 속도 차이는 없다. 왜곡 정량화의 벡터 계산법 버전을 수행하기 위한 샘플의 축적은 직교 출력 신호를 가지는 헤테로다인 필터링 방법으로 약 같은 시간이 걸린다.

210에서, 전력 제러 모듈(32)은 오류 신호

에 기반한 전력 제어 신호

를 발생시킨다. 212에서, 제 1 왜곡 모듈(44)은 정현파 함수 또는 교차 상관 함수(cross-correlation function)에 따라 제 1 왜곡 값

을 결정한다. 제 1 왜곡 값

은 반응 외란 또는 왜곡의 예측 가능한 양이다. 214에서, 제 2 합산기(62)는 제 1 왜곡 값

및 제 1 지정 값에 기반한 제 1(또는 동조) 보정 값

을 발생시킨다. 216에서, 동조 제어 모듈(64)은 제 1 보정 값

에 기반한 전력 동조 값

(또는 제 1 임피던스 동조 값)을 발생시킨다.

218에서, 제 2 왜곡 모듈(70)은 제 2 왜곡 값

을 발생시키기 위해 크기 비율을 결정한다. 220에서, 제 3 합산기(78)는 제 2 왜곡 값

및 부하 셋포인트 값에 기반하는 제 2(또는 부하) 보정 값

을 발생시킨다.

224에서, 제 1 및 제 2 임피던스 동조 값

에 기반하는 임피던스 정합을 수행한다. 226에서, RF 전력은 정합회로(14)에서 부하(14)로 제공된다. 태스크(task, 202)는 태스크(task, 226) 다음으로 실행될 수 있다.

도 2의 RF 전력 시스템(100)은 많은 방법을 사용하여 작동될 수 있고, 예의 방법은 도 4의 방법으로 제공된다. 도 4에서, 피드포워드 및 피드백 제어 방법은 주파수 기반의 임피던스 정합 피드포워드 제어와 함께 나타낸다. 다음과 같은 태스크(task)는 도 3의 구현에 대해 주로 설명되지만, 태스크(task)는 본 발명의 다른 구현에 적용하기 위해 쉽게 변경될 수 있다. 태스크는 반복적으로 실행될 수 있다. 방법은 250에서 시작할 수 있다.

252에서, 전력 증폭기(106)은 전력 제어 신호

에 기반한 RF 전력 신호(104)를 발생시킨다. 254에서, 센서(26)는 전압 V, 전류 I, 역방향 전력 P _REV 및/또는 순방향 전력 P _FWD 을 감지하며, 대응 센서 신호(33)을 발생시킨다.

256에서, 스케일링 모듈(28)은 전력 피드백 신호(34)를 발생시키기 위해 센서 신호(33)를 조절한다. 258에서, 제 1 합산기는 오류 신호

를 발생시기 위해 전력 피드백 신호(power feedback signal, 34)와 전력 셋포인트 신호(power setpoint signal, 36)를 합산한다. 260에서, 전력 제어 모듈(32)은 오류 신호

에 기반한 전력 제어 신호

를 발생시킨다.

262에서, 제 1 왜곡 모듈(44)는 정현파 함수 또는 교차 상관 함수에 따른 제 1 왜곡 값

을 결정한다. 264에서, 제 2 합산기(62)는 제 1 왜곡 값

및 제 1 지정 값에 기반하는 제 1 보정 값

을 발생시킨다. 266에서, 동조 제어 모듈(64)은 제 1 보정 값

에 기반하는 전력 동조 값(또는 제 1 임피던스 동조 값)

을 발생시킨다.

268에서, 제 2 왜곡 모듈(70)은 제 2 왜곡 값

을 발생시키기 위해 크기 비를 결정한다. 270에서, 제 3 합산기(78)은 제 2 왜곡 값

및 제 2 지정 값에 기반하는 제 2 보정 값

을 발생시킨다. 272에서, 부하 제어 모듈(80)은 제 2 보정 값

에 기반하는 전력 부하 값(또는 제 2 임피던스 동조 값)

을 발생시킨다.

274에서, 제 4 합산기(116)는 제 1 왜곡 값

및 제 3 지정 값에 기반하는 제 3(또는 주파수) 보정 값

을 발생시킨다. RF 전력 신호(104)의 주파수 f 가 결정될 때, 주파수 보정 값

(예를 들어, 0이 아닌 값)은 사용된 정현파 함수에 기반할 수 있다. 왜곡의 중요성 RF 발생기(102)의 부하의 임피던스 변화로 인해 정현파 함수의 변화로 나눈 주파수 f 로 정의된다. 이는 외란이 있지 않을 때(즉, 주파수 보정 값

이 0일 때), 주파수 왜곡의 중요성을 비교하여 정량화 할 수 있다.

276에서, 주파수 제어 모듈(118)은 제 3 보정 값

에 기반하는 전력 주파수 값(또는 제 3 임피던스 동조 값)

(또는 보정 정도)을 발생시킨다. 주어진 전기 전도도 원 및 부하의 리액턴스로 측정된 외란(disturbance)을 위해, 정현파 함수는 왜곡의 한 단계 보정으로 이득 G _f 과 맵핑되고, 공식 15에서 보여지듯이, 공식 15에서, 주파수 동조 값

은 이득 G _f 과 주파수 보정 값

을 곱한 값과 같다.

주파수 제어 모듈(118)은 왜곡을 오프셋 및 전력 전송을 최대화 하기 위해 주파수 보정과 높은 요구 응답을 제공할 수 있다. 높은 요구 응답은 한 단계 보정 w방식에 대한 대안이 될 수 있다. PID 컨트롤러(controller)는 높은 요구 응답(동적 응답)을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

주파수 제어 모듈(118)은 두 방식으로 한 단계 보정 방식 및 주파수 제어 모듈(118)의 동적 응답이 제어되는 방식을 구현할 수 있다. 주파수 동조는 예를 들어, RF 전력 공급(예를 들어, RF 발생기(12 ,102) 중 하나)의 중심 주파수의 5% 유한 대역폭을 통해 작동에 대해 정의 할 수 있다. 주파수 제어 모듈(118)은 작동 대역폭을 통해 가속화하기 위해 주파수를 갱신하며, 전력 전달을 최대화하는 주파수 동조 점(frequency tune point)을 모이게 한다. 작동 대역폭은 중심 주파수의 함수로 조절된다. 그 결과로, 주파수 제어 모듈(118)의 주파수 응답은 주파수로 조절한다. 이는 대역폭에 의해 규정된 주파수 제어 모듈(118) 응답의 자동 구성(auto-configuring)을 허용한다. 예를 들어, 제공된 도 9a-9d에 나타낸 결과로부터 대역폭이 1.356 MHz이다.

주파수는 제어 모듈(118)에 의해 수행되는 주파수 갱신은 작동 대역폭에 기반하는 RID 계수를 가지는 PID 컨트롤러를 사용하여 수행될 수 있다. PID 계수가 설정되어서, 그곳은 지정 주파수 및/또는 왜곡 값이 지나간 오버슈트(overshoot)의 최소 양에 있다. 왜곡 측정에 기반하여, 주파수 조절 모듈(118)은 상당한 오버 슈트(overshoot) 없이 빠르게 작동 주파수 밴드(operating frequency band)를 통해 가속화된다. 이는 정착 시간의 양을 최소화한다. 예를 들어, 60MHz 광대역의 주파수는 6MHz가 될 수 있다. PID 계수가 조절되어서, 동일 동조 시간 성능을 얻는다. 예를 들어, 13.56MHz의 PID 계수는 165KHz의 최대 주파수 도약(frequency hop)을 제공한다. 이는 무간섭의 서보-자동 주파수 동조 구성을 제공한다.

278에서, 정합 회로(14)는 제 1 및 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값(impedance tuning values)

,

에 기반하는 임피던스 정합을 수행한다. 280에서, RF 전력은 정합 회로(14)에서 부하(16)로 제공된다. 태스크(252)는 태스크(280) 다음에 수행될 수 있다. 위에 기술한 도 3 및 4의 태스크(tasks)는 예를 설명하기로 되어있다; 태스크는 중복 간격 또는 적용에 의존하는 다른 요구에서 연속적으로, 동시적으로, 동시에, 계속하여 수행될 수 있다. 또한 태스크는 이벤트의 구현 및/또는 연속에 의존하여 수행 또는 결손 되지 않을 수 있다.

도 5a-6c에 따라, 정현파 함수(sinusoidal function)는 피드포워드 방식에서 주파수 서보를 위해 사용되고, 예의 결과는 전압 및 전류 센서 구현을 나타낸다. 도 5a-5c는 전력 증폭기의 지정 주파수 작동 범위의 하단부에서 주파수 조정이 시작될 때 샘플 결과를 나타낸다. 도 6a-6c는 전력 증폭기의 지정 주파수 작동 범위의 고단부에서 주파수 조정이 시작될 때, 샘플 결과를 나타낸다.

도 5a에서, 스미스 차트(Smith chart)는 전압 및 전류 센서가 주파수 범위의 저단부에서 초기화 되는 동안 사용될 때, 반사 계수(reflection coefficient)

의 주파수 동조 트레이스(frequency tuning trace, 300) 설명을 나타낸다. 주파수가 조정되어서, 스미스 차트로 맵핑 되는 반사 계수

는 원형 전기전도도(conductance circle, 302)를 따른다. 정량화된 왜곡을 사용한 주파수 동조의 궤적(trajectory)은 나타낸 전압 및 전류 센서의 신호에 기반하여 결정된다. 주파수 초기화(Frequency initialization)는 원형(304)로 나타낸다. 동조가 실행되어서, 반사 계수

는 스미스 차트의 원점(0,0)에 수렴된다.

도 5B에서, 주파수 갱신을 설명하는 도표는 도 5a에 설명한 주파수 동조 트레이스(frequency tuning trace, 300)와 연관된다. 주파수 조정은 왼쪽 Y축에 나타내고, 주파수 갱신은 오른쪽 Y축에 나타낸다. 신호(300)은 RF 전력 신호의 주파수이다. 신호(312)는 주파수 및/또는 주파수 동조 값

의 변화를 나타낸다.

도 5C에서, 반사 계수 Γ의 크기 변화를 나타내는 도표는 도 5b의 주파수 갱신과 대응한다. 주파수 신호(310)는 반사 계수 Γ의 크기를 나타내는 신호(314)와 함께 나타낸다. 도 5c에서 반사 계수 Γ의 크기에 대한 결과 검사에 의해, 주파수 제어 모듈(118)은 예를 들어, 60 μs에서 구성된 부하 조건을 위해 동조될 수 있다.

도 6a에서, 스미스 차트는 전압 및 전류 센서가 주파수 범위의 고단부에서 초기화 되는 동안 사용되며, 반사 계수 Γ의 주파수 동조 트레이스(320) 설명을 나타낸다. 이러한 예에서 동조 시간은 50μs이다. 적응 변화는 원점 (0,0)에서 최종 수렴으로 원형 전기전도도(322)의 방향을 변화하도록 제공된다. 주파수 초기화는 원형(324)에 나타낸다.

도 6b에서, 주파수 갱신을 나타내는 도표는 도 6a의 주파수 동조 트레이스(frequency tuning trace)와 연관된다. 주파수 조정은 왼쪽 y축에 나타내고, 주파수 갱신은 오른쪽 y축에 나타낸다. 신호(326)는 RF 전력 신호의 주파수이다. 신호(328)는 주파수 및/또는 주파수 동조 값

의 변화를 나타낸다.

도 6c에서, 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표는 도 6b의 주파수 갱신과 대응한다. 주파수 신호(330)는 반사 계수 Γ의 크기를 나타내는 신호(332)와 함께 나타난다. 도 6c에서 반사 계수 Γ의 크기에 대한 결과 검사에 의해, 주파수 제어 모듈(118)은 예를 들어, 50μs에서 구성된 부하 조건을 위해 동조될 수 있다.

도 7a-8c에 따라서, 샘플 결과는 반사 계수와 관련된 정현파 함수가 전력 증폭기의 주파수를 동조하는데 사용되는 방향성 결합 센서 구현을 위해 설명된다. 도 7a-7c는 주파수 조정이 전력 증폭기의 지정 주파수 작동 범위의 저단부에서 시작될 때 샘플 결과를 설명한다. 도 8a-8c는 주파수 조정이 전력 증폭기의 지정 주파수 작동 범위의 고단부에서 시작될 때, 샘플 결과를 설명한다.

방향성 결합으로부터 유도된 위상 정보는 순방향 전력 신호 X 및 역방향 전력 신호 Y의 지정으로 이루어진다. 이 경우에서, 왜곡은 복합 반사 계수 양의 코사인 함수에 의해 정량화된다. 컨트롤러의 갱신률 및 매개 변수는 이전의 시물레이션(simulation)과 동일하게 유지된다.

하단부 주파수 범위로 컨프롤러 초기화의 결과는 이는 도 7a-c에 나타내고, 상한 주파수 단부 초기화의 결과는 도 8a-c에 나타낸다. 자동 주파수 동조는 주차수 초기화 조건 모두에 대해 15μs 이하에서 발생한다.

시물레이션 결과는 VI센서 보다 더 빠르게 전력 손상을 보정하는 방향성 결합기를 나타내고, 이는 컨트롤러 매개 변수의 함수이다. 컨트롤러의 매개 변수는 방식을 보여주는 의도로 선택되며, 특정 성능을 위해 최적화되지 않는다. VI 센서에 대한 피드포워드 컨트롤러(feedforward controller)는 매개 변수의 더 나은 세트(set)를 상당히 향상시킬 수 있다.

도 7A에서, 방향성 결합 센서(directional coupling sensor)가 사용될 때, 주파수 범위의 하단부에서 초기화 동안 반사 계수 Γ의 주파수 동조 트레이스(frequency tuning trace, 350)를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)를 나타낸다. 주파수는 조정되어서, 스미스 차트의 맴핑으로 반사 계수 Γ는 원형 전기전도도(352)를 따른다. 방향성 결합 센서의 신호에 기반하여 결정된 정량화된 왜곡을 사용한 주파수 동조의 궤적을 나타낸다. 주파수 초기화는 원형(354)으로 나타낸다. 동조가 실행되어서, 반사 계수 Γ는 스미스 차트의 원점(0,0)에 수렴한다.

도 7B에서, 도 7A의 주파수 동조 트레이스(350)와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표를 나타낸다. 주파수 조정은 왼쪽 y축에 나타내고, 주파수 갱신률은 오른쪽 y축에 나타낸다. 신호(360)는 RF 전력 신호의 주파수이다. 신호(362)는 주파수 및/또는 주파수 동조 값

에서 변화를 나타낸다.

도 7c에서, 도 7B의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수 Γ 크기에서 변화를 나타내는 도표를 나타낸다. 주파수 신호(360)는 반사 계수 Γ의 크기를 나타내는 신호(362)와 함께 나타낸다. 도 7c에서 반사 계수 Γ의 크기에 대한 결과 검사에 의해, 주파수 제어 모듈(118)은 예를 들어, 16μs에서 구성된 부하 조건을 동조할 수 있다.

도 8a에서, 스미스 차트(Smith chart)는 방향성 결합 센서가 사용될 때, 주파수 범위의 하단부에서 초기화 동안 정합 회로에서 반사 계수의 주파수 동조 트레이스(frequency tuning trace, 368) 도시를 나타낸다. 주파수가 조정되어서, 스미스 차트로 맵핑된 반사 계수 Γ는 원형 전기전도도(370)를 따른다. 방향성 결합 센서의 신호에 기반하여 결정된 정량화된 왜곡을 사용하는 주파수 동조의 궤적을 나타낸다. 주파수 초기화는 원형(372)로 도시한다. 동조가 수행되어서, 반사 계수 Γ는 스미스 차트의 원점(0,0)에 수렴한다.

도 8b에서, 도 8A의 주파수 동조 트레이스와 연관된 주파수 갱신을 나타내는 도표를 나타낸다, 주파수 조정은 왼쪽 y축에 나타내고, 주파수 갱신은 오른쪽 y축에 나타낸다. 신호(374)는 RF 전력 신호의 주파수이다. 신호(376)은 주파수 및/또는 주파수 동조 값

에서 변화를 나타낸다.

도 8c에서, 도 8b의 주파수 갱신에 대응하는 반사 계수의 크기 변화를 나타내는 도표를 나타낸다. 주파수 신호(374)는 반사 계수 Γ의 크기를 나타내는 신호(378)와 함께 나타낸다. 도 8c에서 반사 계수 Γ의 크기에 대한 결과 검사에 의해, 주파수 제어 모듈(118)은 예를 들어, 18μs에서 구성된 부하 조건을 동조할 수 있다. 위에 제공된 시물레이션 결과는 방향성 결합 센서를 사용하는 구현이 빠른 갱신률, 게다가 전압 및 전류 센서 구현을 제공하는 것을 나타내지만, 이러한 갱신률은 제어 매개 변수의 함수이다. 제어 매개 변수가 변경되어서, 전압 및 전류 센서 구현은 빠른 갱신률을 제공한다. 또한, 도 5A, 6A, 7A 및 8A에 도시된 원형 전기전도도(300, 322, 352, 370)가 완벽한 원형이 아니어서, 그들 각각은 원형 통로를 가지며, 따라서 원형으로 간주한다.

역전 및 지지할 수 없는 부하에 대한 셋포인트(Setpoint) 조정

도 2 및 10을 참조하여, 수렴점(convergence point)에 대한 주파수 동조를 나타내는 스미스 차트(Smith chart)를 나타낸다. 제 2 입력 모듈(114)은 주파수 갱신 방향을 반대로 하도록 형성되고, 왜곡 셋포인트(distortion set point)를 조정한다. 제 2 입력 모듈(114)은 왜곡의 설정 점를 나타낸다. 합산기(116)는 측정된 왜곡 및 보정 항 ct을 야기하기 위한 셋포인트 사이의 차이를 산출한다. 측정된 왜곡이

인 경우, 그 때의 왜곡 셋포인트(distortion set point)는 1로 설정된다. 측정된 왜곡이

인 경우, 그때의 왜곡 셋포인트는 0으로 설정된다. 왜곡 셋포인트는 주파수 갱신 역전 및 지지할 수 없는 부하에 사용된다.

주파수 갱신 방향 역전

도 10에서, 주파수 동조는 임의의 원형 전기 전도도(402)에 대한 정량화된 왜곡에 기반하는 화살표(arrows, 400)에 의해 설명된 주파수 동조 방향을 나타낸다. 도 10에서 오버레이(overlay)로, 사인 함수 및 주파수 갱신의 내포된 방향성은 화살표(400)로 표시된다.

>0 일 때, 주파수 제어 모듈(118)은 주파수 증가에 의해 전력 공급(예를 들어, 도 1 및 2의 RF 전력 시스템(10, 100) 주파수를 갱신한다.

<0 일 때, 주파수 제어 모듈(118)은 전력 공급의 주파수를 감소시킨다. 예를 들어, 주파수 동조 작동에서 13.3-14.2 MHz(도 11에 도시)의 주파수 범위는 기술로 발생한다.

>0 의 왜곡 값에 대해, 주파수는

=0 이 될 때까지 증가된다.

<0 의 왜곡 값 경우에, 주파수는

=0 이 될 때까지 감소된다. 예를 들어,

=0 에서 주파수는 13.9 MHz이다. 13.9 MHz에서, 왜곡이 완전히 보정되고, 전력 전송이 최대화된다.

방향성이 반대가 되는 범위가 존재한다. 이런 범위에서, 제 2 입력 모듈(114)은 방향성이 반대되도록 셋포인트를 조정한다. 위의 예에서 계속, 방향성이 반대가 되는 예의 범위는 12.88-13.3 MHz이다. 주파수가 12.88-13.3 MHz일 때,

왜곡은 0 이하이고, 주파수는 감소된다. 주파수 범위 감소에 의해, 주파수는 수렴 주파수 동조 셋포인트에서 이동한다. 이러한 경우에, 방향이 반대로 되고, 왜곡은 13.3 MHz에서

=0 이 될 때까지 대응하여 감소될 것이다. 이 주파수에서, 임피던스 Z (정합 회로의) 및 반사 계수 Γ는 원형 전기전도도(conductance circle, 402)에 출력점(outer point)으로 맵핑된다.

의 왜곡 기준을 만족시키는 동안, 정규화된 임피던스(normalized impedance) |Z|가 전송선 임피던스(transmission line impedance)를 산출(또는 동일하지 않은)하지 않기 때문에, 전력 전송이 최대화되지 않는다. 주파수 범위를 설명하기 위해, 제 2 입력 모듈(114)은 셋포Γ인트(set point)로 조정되어서 주파수 방향이 반대가 되고, 서보기구에 의한 주파수(servoing frequency)는 비 최적화(non-optimal) 주파수를 산출하지 않는다. 반사 계수

의 예 cosθ, sinθ, 위상 각, 정규화된 임피던스(normalized impedance) |Z|, 및 실수 및 허수 임피던스 항 도표는 도 11에서 13.3-14.2 MHz의 주파수 범위로 나타낸다.

지지할 수 없는 부하(Untenable Loads)

RF 전력 공급의 작동 대역폭에서 주파수에 관계 없이, 지지할 수 없는 부ㅎ하(Untenable Loads)는 반사 계수가 제로에 접근하는 스미스 차트의 중심에 근접하지 않는 부하로 정의된다. 이 경우에서, RF 전원의 부하는 RF 전력 공급의 작동 대역폭에서 주파수 f (또는 z(f))의 함수인 임피던스 z와 함께 스미스 차트에서 임의로 나타낼 수 있다. 이 시나리오(scenario)에서,

은 존재하지 않을 수 있다. 그러나, 이 제약 아래, 주파수는 전력 전송을 최대화 하기 위해 제공될 수 있다. 이것은 갱신된 셋포인트와 마주하는

또는

까지 제 2 입력 모듈(114)를 통한 지정된 셋포인트의 조정에 의해 획득된다.

위의 기술된 접근은 이종 함수(disparate functions)로 이러한 태스크(task) 수행의 반대로, 전력 조절을 가지는 주파수의 서보 자동 주파수 동조(auto-frequency tuning, AFT)와 결합한다. 서보-AFT 접근은 기존의 지향 또는 유도 검색 방법에 관계가 있는 감소된 알고리즘적 복합성(algorithmic complexity)을 제공한다. 유도 검색은 다중 주파수 동조 패스를 제어하는 과정 및 미세 동조 모드를 정의할 수 있다. 정현파 함수 사용에 의해, 정량 왜곡 측정(quantitative distortion measure)을 얻고, 측정된 왜곡으로부터 주파수 갱신은 셋포인트가 수렴할 때까지 발생한다. 이는 일관된 제어를 위한 전력 조절 및 주파수 동조의 통합을 허용한다. 도 9a-9d를 참조하여, 주파수 갱신 및 판독 플롯(read back plots) 예는 대응하는 왜곡 변화 플롯(plots)과 함께 나타낸다. 도 9a 및 9b는 RF 전력 공급(예를 들어, 도 2의 RF 전력 시스템)의 주파수가 13.54MHz의 동조 주파수에서 220KHz로 조정될 때 제 1 예를 유도한다. 갱신된 주파수 u 및 판독 주파수 f는 도 9a에 나타낸다.

의 실제 또는 오프라인(즉, 이론상 또는 가상) 왜곡 값은 도 9b에 나타낸다.

도 9c 및 9d는 RF 전력 공급(예를 들어, 도 2의 RF 전력 시스템(100))의 주파수가 13.54MHz의 동조 주파수에서 420KHz로 조정될 때, 제 2 예를 유도한다. 갱신된 주파수 u 및 판독 주파수 f는 도 9c에 나타낸다.

의 실제 및 오프라인 왜곡 값은 도 9d에 나타낸다.

도 9a-9d에서 플롯(plots)은 플라즈마 시스템(plasma system)에 대한 서보-AFT를 나타낸다. 서보-AFT는 공유 인터럽트(shared interrupt)를 삽입(interleaving)하기 위해 전력 조절로 통합된다. 인터럽트(interrupt)는 10 μs 마다 발생할 수 있다. 전력 증폭기(예를 들어, 도 2의 전력 증폭기(106))의 전력 조절은 전력 제어 모듈(예를 들어, 도 2의 전력 제어 모듈(32))을 통한 짝수 인터럽트(even interrupt) 동안 수행된다. 서보-AFT는 홀수 인터럽트(odd interrupts) 중에 처리된다. 두 예에서, 주파수는 5-6 인터럽트 내에 정착점(ettling point)을 정한다. 전력 조절과 서보 AFT 인터럽트 삽입에 따라, 동조 시간은 100 ?의 범위에 있다. PID 컨트롤러의 사용 때문에, 동조 지속 시간은 동조 또는 작동 대역폭의 횡단 30%가 요구되는 제 1 예 및 제 2 예 사이에서 변경되지 않는다.

의 오프라인 계산은 실제

값의 정확성을 증명하기 위해 제공된다.

위에 기술된 구현에서, 서보 제어(servo control) 기술은 동적 부하 조건 아래 전력 전달을 최적화 하도록 민감한 RF 전원의 동조를 제어하기 위해 사용하는 피드포워드 제어를 제공한다. 서보 제어 기술은 빠른 갱신률을 제공하며, 전력 전달 조건 최대화를 위한 동조는 몇 마이크로 초에서 달성된다. 빠른 동조는 RF 전원(또는 RF 전력 공급)의 적은 전력 왜곡 및 이와 관련된 전자 기계 소자의 적은 마모을 가지는 RF 전력 시스템 신뢰성을 향상시킨다. 피드포워드 제어는 감소된 정량 왜곡과 더 큰 제어 민감성을 산출하는 측정(또는 계산) 결과를 제공한다.

기술은 검색 방법 기반 휴리스틱 답지 않은 예측할 수 있는 응답과 닫힌 형식 해를 제공한다. 또한 기술은 전력 증폭기에 의해 발생된 RF 펄스 파형의 간접 제어를 제공한다. 기술은 불면의 RF 센서 타입이고, 방향성 결합기 센서 및 또는 전압 및 전류 센서로 사용될 수 있다. 디지털 샘플링 기술은 기계적 동조 소자 보다 저 빠른 갱신률을 제공하지만, 아날로그 기술이 제공된다. 기술은 실시간으로 (또는 전력 증폭기에 의해 발생된 RF 전력 신호로) 벡터 계산법을 사용하는 정현파 함수의 직접 측정을 포함한다. 백터 공식 산출은 불규칙적인 방향에서 동조를 방지하는 방향성 동조를 제공하기 위한 센서 크기를 결정하는 것을 포함하여 수행된다. 센서 신호는 주파수는 전력의 변수이며, 주파수에 직접 관련된다.

주파수를 조정하기 위해 사용된 PID 컨트롤러 또는 주파수 제어 모듈(118)의 PID 항은 또한 전력 증폭기 및 전체 RF 전력 전달 시스템(예를 들어, RF 전력 시스템(10, 100) 중 하나)의 설계 주변에 잘 맞게 할 수 있다. RF 전력 공급(예를 들어, RF 생성기(12, 102) 중 하나) EH는 전력 전달 시스템 내 구성요소는 df/dt(또는 시간대 동안 발생할 수 있는 주파수 변화량)로 제한될 수 있다. PID 항은 RF 전력 전달 시스템의 RF 전력 전달 시스템 및 또는 구성요소 및 서브 시스템의 신뢰성 증가 및 수행, 및/또는 RF 전력 전달 시스템의 RF 전력 전달 시스템, 구성요소 및 서브 시스템을 보호하도록 형성된다.

그 결과로, 큰 조정 범위를 통해, PID 항은 주파수 갱신의 크기(변화량)를 제한하도록 설정될 수 있다. 이는 주파수 갱신 크기가 감소되기 때문에 더 큰 주파수 갱신 및 주파수 동조 시간 연장을 요구하여 우연히 성능이 지체될 수 있다. 국부 임피던스 영역(즉, 임피던스 셋포인트의 지정 범위 및/또는 왜곡 셋포인트에 관련된 또는 지정 왜곡 범위 내 임피던스)에 임피던스를 제공하기 위해 주파수를 조정할 때, 다른 제어 모듈 응답이 제공된다. 임피던스 영역은 지정 왜곡(예를 들어, 정현차 함수)에 의해 정량화될 수 있다. 왜곡이 국부 임피던스 지점 때문에 감소되는 경우, 제어 모듈 성능은 주파수 동조 보정 시간을 늘리기 위해 순간적으로 갱신된다.

넓은 의미에서, 두 제어 모듈 응답, 응답 A 및 응답 B는 사용될 수 있다. 제어 모듈 응답 A는 주파수 갱신을 적절하게 조절하여 주파수 갱신의 크기를 제한하기 위해 사용된다. 이 응답은 절대 최대 값(absolute maximum value)을 초과하는 왜곡을 나타낸다. 왜곡이 절대 최대값보다 작을 경우, 제어 모듈 응답 B는 빠른 수렴을 위해 사용된다. 제어 모듈 B는 제어 모듈 A의 수렴 비율보다 빠른 수렴 비율을 제공한다. 한 구현에서, PID 항은 제어 모듈 응답 A 및 B를 제공하기 위해 교체된다, 제어 모듈 응답의 선택성은 감지된(또는 측정된) 왜곡에 기반할 수 있다.

위에 기재한 기술은 기존의 RF 전력 시스템에서 사용된 두 RF 센서의 사용의 반대로, 단일 RF 센서의 사용을 포함한다. 예를 들면, 기존 RF 전력 시스템은 각 전압 및 전류 출력 신호의 위상을 결정하기 위해 일반적으로 두 RF 센서를 포함하는 전압 및 전류 울력 신호 사이의 위상 차를 결정한다. 위상 차는 위에 설명한 기술을 사용하고, 결정되지 않으며, 단일 RF 센서는 전력 증폭기의 전압 및 전류 출력을 결정하기 위해 사용될수 있고, 단일 RF 센서는 사용될 수 있다. 또한, 위상 차를 결정할 수 없어서, 위상차 교정과 관련된 시행은 회피된다.

피드포워드 제어는 전력 제어 모듈에 의해 제공된 피드백 제어 및 RF 생성기 및/또는 정합 회로의 부하와 관련된 동적이 서로 밀착하고 있는 통합된 성능을 제공한다. 이는 휴스트릭 방법 및 다른 기존 접근에 의해 제공되지 않는다.

위에 설명된 서보-자동-주파수(servo-auto-frequency) 기술의 한 기반은 민감한 주파수 RF 전원 갱신에 의해 측정된 전력 왜곡을 보정한다. 위에 기재된 방법(들)은 스미스 차트의 일관된 원형 전기전도도에 기반하여 발달될 수 있다. 이는 편리하게 ±π를 통해

을 가로 지른다. 결과적으로, 정현파 함수 범위가 ±1이어서, 동작 대역폭 주파수 제한은 각각의 주파수 제한(예를 들어, 최소 주파수는 +1, 최β고 주파수는 -1)으로 할당된다.

전송선 원리 및 이에 대응하는 핸들링에 연관된 효과가 있다. 전송선 원리에서, 소스에 의해 보는 임피던스는 전송선의 길이 L에 영향을 받는다. 임의의 종결 임피던스 zL에 대해, 소스(source)에서 임피던스 z는 무손실 케이블에 대한 위상을 가질수 있고, β가 주파수(rad/s)의 비율이며, 파동 전파(m/s)의 속도인 전송선 길이(예를 들어, z = zLe^jβL)의 변화량 L의 함수로 변경될 것이다. 임피던스에 영향을 미치는 전송선의표과는 도 12에서 쉽게 볼 수 있다. 도 12는 효과의 대응 보정 및 케이블 길이와 함께 임피던스 변화량을 나타낸다. 작동 대역폭의 최소 주파수는 플롯(plot)에서 사각 기호(square symbols)에 관련된다. 플롯의 원형 기호는 최대 및/또는 지정 전력 전송을 얻는 동조 주파수와 관련된다.

도 12에서, 트레이스(410)는 주파수 함수로 임피던스를 제공한다. 주파수 증가로, 임피던스의 허수 성분의 궤적은 처음에 증가하며 그런 다음 증가한 주파수가감소된다. 부호 변환점(zero crossing)에서, 최적 전력 전송은 sin(θ)가 정량 전력 왜곡 측정일 때, sin(θ=0)=0에서 발생한다. 주파수는 sin(θ=0)=0에서 발생하며, 최대 전력 전송을 달성하기 위한 동조 주파수이다. 임피던스 궤적은 스미스 차트의 통합 원형 전기 전도도와 대응하며, 이상적인 시나리오를 증명한다. sin(θ)> 0일 때, 주파수는 증가한다. 유사하게, sin(θ)<0 일때, 주파수는 감소한다. 이는 sin(θ=0)=0가 만족될 때, 동조 주파수를 검색하여 최적 전력 전송을 달성하기 위해 서보 주파수로 체계적인 방법을 제공한다.

비 이상적 시나리오에 대하여, 케이블 길이의 변경은 스미스 차트를 통한 임피던스를 회전시킬 것이다. 케이블 길이에서 적절한 증가 또는 감소로, 정현파 함수 sin(θ)은 단면이 될 것이다. 예를 들면, 케이블 길이의 적절한 증가로, 전현파 함수 sin(θ)은 오직 0 및 π 사이 값일 수 있다. 함수 sin(θ)의 원인이 되는 동일량에 의한 케이블 길이 감소는 오직 0 및 -π 사이의 값을 가진다. 이 경우에서, 최대 주파수는 최소 주파수와 비슷한 값을 가진다. 함수 sin(θ)가 양수 또는 음수 둘 중 하나인 값을 포함하는 점에서 단면이다. 함수 sin(θ)는 이상적인 시나리오에서 양면이 아니다.

이상 또는 비 이상 경우에 대한 전력 왜곡은, 주파수의 함수로 도 13에 나타난다. 도 13에서, 주파수에 대한 전력 왜곡(y축)의 플롯은 통합 원형 전기전도도를 따라 임피던스 궤적을 가지는 이상적인 경우(z T) 및 대응하는 보정(z nT ROT)을 가지는 비 이상적인 경우(Z nT)에 대해 나타낸다. 도 12 및 13에서 z T 트레이스는 통합 전기전도도에 대한 이상적인 경우에서 동일 임피던스에 해당하며, 양면이다.

증가된 케이블 길이로, 비 이상 경우는 단면 함수에 대응하는 통합 원형 전기전도도의 임피던스 궤적에서 발생한다. 이는 도 12 및 13 둘 다에서 0 보다 작은 값을 가지는 첫째로 z nT로 증명된다. 이 경우에서, 위에 설명한 전력 왜곡을 보정하는 제어 모듈 중 하나는 바람직한 방향성을 가지지 않는다. 정현파 함수는 sin(θ=0)=0 에서, 동조 주파수가 아닌 음의 주파수이다. 이 경우는 케이블 길이의 변경으로 보정될 수 있지만, 이것은 거보 주파수 제어를 사용하여 구현에 바람직하지 않은 제한을 가진다. 이것은 유닛 원형 전기전도도의 배치에 대한 측정된 임피던스를 적용할 적절한 회전을 결정하는 제어 모듈에 의해 실행되는 자동화된 절차에 의해 수정될 수 있다.

다시 도 12를 참조하여, 페이저(phasor) 회전은 유닛 원형 전기전도도의 임피던스 궤적을 이동시키고, 전력 왜곡 함수를 형성하는 케이블 길이 손상을 없애도록 결정될 수 있다. 비 이상적인 측정 임피던스 궤적 z nT은 z nT 트랜스(TRANS)에 의해 나타난 복소 평면(complex plane) 좌표의 0.0으로 이동된다. 함수는 플롯에서 z nT 트랜스 롯트(TRANS ROT) 형태로 위상각 Φ에 의해 회전되며, 최종 결과 z nT 롯트(ROT)를 만들기 위해 평행 이동(translation)이 반대로 된다. 이 보정은 z nT 롯트(ROT)에 의해 도 13에 나타낸 양면 함수로 형성된다. 수학적으로, 보정은 z= z _Le^j?Le^j 로 기술된다.

본 개시의 넓은 의미는 다양한 형태에서 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특별한 예를 포함하는 동안, 다른 변경이 도면, 명세서 및 다음의 청구항의 연구로 기술의 숙련자에 의해 명백해지기 때문에 본 개시의 진정한 범위는 매우 제한되지 않는다.

Claims

무선 주파수 시스템으로서,
전력 증폭기 및 정합 회로 사이의 전송선(transmission line)을 통해 정합 회로(matching network)에 무선 주파수 신호를 출력하는 전력 증폭기;
무선 주파수 신호를 감시하며, 무선 주파수 신호에 기반하여 제 1 센서 신호들을 발생시키는 센서(sensor);
(i) 제 1 센서 신호들 사이의 위상의 직접적인 감지나 제어 없이 제 1 센서 신호들의 정현파 함수(sinusoidal function) 및 (ii) 제 1 센서 신호들의 수학적 표현들의 교차 상관 함수(cross-correlation function) 중의 적어도 하나에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는 왜곡 모듈; 및
(i) 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함하는 정합 회로 내에서 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어(feedforward control)를 정합 회로에 제공하는 제 1 보정 회로;를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는,
제 1 지정 값을 발생시키는 제 1 입력 모듈;
제 1 보정 값을 발생시키기 위해 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값을 합산하는 제 1 합산기; 및
제 1 보정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값(impedance tuning value)을 발생시키는 동조 제어 모듈(tune control module);을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 정합 회로의 동조 입력에 제 1 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하며;
상기 무선 주파수 시스템은,
제 1 센서 신호들을 기반으로 제 2 왜곡 값을 결정하는 제 2 왜곡 모듈; 및
(i) 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 정합 회로의 부하 출력에 제 2 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하는 제 2 보정 회로;를 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값은 센서 신호들의 벡터 값들의 내적(dot product) 및 센서 신호들의 크기에 기반하여 발생되며,
상기 제 2 왜곡 값은 센서 신호들의 크기 비율에 기반하여 발생되는, 무선 주파수 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는,
제 1 지정 값을 발생시키는 제 1 입력 모듈;
제 1 보정 값을 발생시키기 위해 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값을 합산하는 제 1 합산기(summer); 및
제 1 보정 값에 기반하는 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키는 동조 제어 모듈;을 포함하며,
상기 제 2 보정 회로는,
부하 셋포인트 값을 발생시키는 부하 셋포인트 모듈(load setpoint module);
제 2 보정 값을 발생시키기 위해 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값을 합산하는 제 2 합산기; 및
제 2 보정 값에 기반하는 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키는 부하 제어 모듈;을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 3항에 있어서,
제 1 왜곡 값 및 제 3 지정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 결정하는 제 3 보정 회로를 더 포함하고,
상기 제 3 보정 회로는 상기 전력 증폭기에 상기 제 3 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 보정회로는,
제 1 지정 값을 발생시키는 제 1 입력 모듈;
제 1 보정 값을 발생시키기 위해 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값을 합산하는 제 1 합산기; 및
제 1 보정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키는 동조 제어 모듈;을 포함하고,
상기 제 2 보정회로는,
부하 셋포인트 값을 발생시키는 부하 셋포인트 모듈(load setpoint module);
제 2 보정 값을 발생시키기 위해 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값을 합산하는 제 2 합산기; 및
제 2 보정 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키는 부하 제어 모듈을 포함하며,
제 3 보정회로는,
제 3 지정 값을 발생시키는 제 2 입력 모듈;
제 3 보정 값을 발생시키기 위해 제 1 왜곡 값 및 제 3 지정 값을 합산하는 제 3 합산기; 및
제 3 보정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 발생시키는 주파수 제어 모듈을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 정합 회로로 제 1 임피던스 동조 값을 출력하고;
상기 무선 주파수 시스템은 제 1 왜곡 값 및 제 2 지정 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 결정하는 제 2 보정 회로를 더 포함하며;
상기 제 2 보정 회로는 상기 전력 증폭기로 제 2 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 무선 주파수 시스템은 상기 전력 증폭기로 제 3 임피던스 동조 값 출력을 발생시키는 제 3 보정 회로를 더 포함하고;
상기 전력 증폭기는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 기반하여 무선 주파수 신호를 발생시키는, 무선 주파수 시스템.
제 9항에 있어서,
전력 증폭기는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 기반하여 무선 주파수 신호의 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 10항에 있어서,
상기 무선 주파수 시스템은 전력 증폭기의 전력을 조절하는 전력 제어 모듈을 더 포함하고,
전력 증폭기의 전력이 전력 조절 및 주파수 동조를 합체시키도록 전력 제어 모듈에 의해 조절되는 동안 상기 전력 증폭기가 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 11항에 있어서,
무선 주파수 시스템의 제 1 시간대(time slot) 동안 상기 전력 증폭기의 전력이 조절되고, 주파수는 무선 주파수 시스템의 제 2 시간대 동안 조정되는, 무선 주파수 시스템.
제 11항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는,
주파수를 갱신하는 동안 무선 주파수 시스템 및 부하 사이에 최대 전력 전송과 관련된 주파수 셋포인트로 주파수를 수렴시키는 주파수 제어 모듈을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
주파수 제어 모듈을 더 포함하며,
상기 주파수 제어 모듈은
제 1 왜곡 값이 최대 값 초과할 때의 제 1 제어 모듈 응답; 및
제 1 왜곡 값이 최대 값 이하일 때의 제 2 제어 모듈 응답;을 제공하는, 무선 주파수 시스템.
제 14항에 있어서,
상기 제 1 제어 모듈 응답은 제 1 주파수 수렴 속도를 제공하며;
상기 제 2 제어 모듈 응답은 제 2 주파수 수렴 속도를 제공하고;
상기 제 2 주파수 수렴 속도는 제 1 주파수 수렴 속도보다 빠른, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 정합 회로는 상기 전력 증폭기의 부하의 임피던스를 상기 전송선의 임피던스에 일치시키는, 무선 주파수 시스템.
제 16항에 있어서,
상기 정합 회로는,
무선 주파수 신호를 감시하며, 제 2 센서 신호들을 발생시키는 제 2 센서; 및
제 2 센서 신호들에 기반하여 전력 증폭기의 부하의 임피던스 정합을 전송선의 임피던스에 일치시키는 임피던스 정합 회로를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 17항에 있어서,
상기 제 2 센서가 제 1 센서와 분리된, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 센서 신호들은 전압 신호 및 전류 신호를 포함하며;
상기 전압 신호는 무선 주파수 신호의 전압을 나타내며;
상기 전류 신호는 무선 주파수 신호의 전류를 나타내는, 무선 주파수 시스템.
제 19항에 있어서,
상기 정현파 함수는 전압 신호 및 전류 신호의 내적, 전압 신호의 크기 및 전류 신호의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 센서는 정합 회로로부터 전력 증폭기로 다시 반사된 역방향 전력을 감지하는 방향성 결합기 센서를 포함하며;
상기 무선 주파수 시스템은 전력 증폭기에 의해 전송선으로 제공된 순방향 전력을 감지하는 제 2 방향성 결합기 센서를 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 21항에 있어서,
상기 정현파 함수는 역방향 전력 및 순방향 전력의 내적, 역방향 전력의 크기, 및 순방향 전력의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
무선 주파수 시스템 작동 방법으로서,
전력 증폭기를 통해 무선 주파수 신호를 발생시키며;
전력 증폭기 및 정합 회로 사이의 전송선을 통해 정합 회로로 무선 주파수 신호를 출력하고;
무선 주파수 신호를 감시하며, 무선 주파수 신호에 기반하여 센서 신호들을 발생시키고;
(i) 센서 신호들 사이의 위상의 직접적인 감지나 제어 없이 센서 신호들의 정현파 함수 및 (ii) 센서 신호들의 수학적 표현들의 교차 상관 함수 중의 적어도 하나에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하며;
제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키고;
정합 회로로 제 1 임피던스 동조 값을 출력하는 것을 포함하는 정합 회로 내에서 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어를 제공하는 것을 포함하는, 무선 주파수 시스템 작동 방법.
제 23항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 정합 회로의 동조 입력으로 피드포워드되며;
상기 방법은,
센서 신호들의 크기 비율에 기반한 제 2 왜곡 값을 결정하고;
제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반한 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며;
정합 회로의 부하 입력에 출력되는 제 2 임피던스 동조값을 순방향으로 제공하는 것을 더 포함하고,
상기 제 1 왜곡 값은 센서 신호들의 벡터 값들의 내적 및 센서 신호들의 크기에 기반하여 결정되는, 무선 주파수 시스템 작동 방법.
제 23항에 있어서,
상기 방법은,
전력 증폭기로 제 1 임피던스 동조 값을 출력하며;
제 1 임피던스 동조 값에 기반하여 전력 증폭기를 통해 무선 주파수 신호의 주파수를 조정하는 것을 더 포함하는, 무선 주파수 시스템 작동 방법.
무선 주파수 시스템으로서,
전력 증폭기 및 정합 회로(matching network) 사이의 전송선(transmission line)을 통해 상기 정합 회로에 무선 주파수 신호를 출력하는 전력 증폭기;
무선 주파수 신호를 감시하며, 상기 무선 주파수 신호에 기반하여 제 1 센서 신호들을 발생시키는 센서(sensor);
상기 제 1 센서 신호들의 벡터 값들의 내적에 따른 상기 제 1 센서 신호들의 정현파 함수(sinusoidal function)에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는 왜곡 모듈; 및
(i) 상기 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함하는 상기 정합 회로 내에서 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어(feedforward control)를 상기 정합 회로에 제공하는 제 1 보정 회로;를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 왜곡 모듈은 상기 제 1 센서 신호들의 정현파 함수(sinusoidal function) 또는 상기 제 1 센서 신호들의 수학적 표현들의 교차 상관 함수(cross-correlation function) 중의 적어도 하나에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는,
제 1 지정 값을 발생시키는 제 1 입력 모듈;
제 1 보정 값을 발생시키기 위해 상기 제 1 왜곡 값 및 상기 제 1 지정 값을 합산하는 제 1 합산기; 및
상기 제 1 보정 값에 기반하여 상기 제 1 임피던스 동조 값(impedance tuning value)을 발생시키는 동조 제어 모듈(tune control module);을 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 가변 제어 계수(variable control coefficients)에 따라 상기 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키는 동조 제어 모듈을 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 29항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 비례 적분 미분(PID) 제어 함수에 따라 발생되며, 상기 가변 제어 계수는 상기 PID 제어 함수의 계수인, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 상기 정합 회로의 동조 입력에 상기 제 1 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하며;
상기 무선 주파수 시스템은,
상기 제 1 센서 신호들을 기반으로 제 2 왜곡 값을 결정하는 제 2 왜곡 모듈; 및
(i) 상기 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 정합 회로의 부하 출력에 상기 제 2 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하는 제 2 보정 회로;를 더 포함하며,
상기 제 1 보정 회로 및 제 2 보정 회로는 상기 각 제 1 임피던스 동조 값 및 제 2 임피던스 동조 값을 전달하는, 무선 주파수 시스템.
제 31항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값 및 제 2 지정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 결정하는 제 3 보정 회로를 더 포함하고,
상기 제 3 보정 회로는 상기 전력 증폭기에 상기 제 3 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 32항에 있어서,
상기 제 2 보정 회로는 부하 제어 모듈을 더 포함하고,
상기 부하 제어 모듈은 가변 제어 계수에 따라 상기 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키는, 무선 주파수 시스템.
제 33항에 있어서,
상기 제 3 임피던스 동조 값은 비례 적분 미분(PID) 제어 함수에 따라 발생되며, 상기 제어 계수는 상기 PID 제어 함수의 계수인, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
임피던스 매칭을 제공하기 위한 가변 동조 소자를 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 35항에 있어서,
상기 가변 동조 소자는 용량성 소자(capacitive element) 또는 주파수 제어 회로 중의 하나이며,
상기 가변 동조 소자는 초기 값은 구비하는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 전력 증폭기로 제 3 임피던스 동조 값 출력을 발생시키는 제 3 보정 회로를 더 포함하고;
상기 전력 증폭기는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 기반하여 무선 주파수 신호를 발생시키는, 무선 주파수 시스템.
제 37항에 있어서,
상기 전력 증폭기는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 기반하여 무선 주파수 신호의 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 38항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 전력을 조절하는 전력 제어 모듈을 더 포함하고,
상기 전력 증폭기의 전력이 전력 조절 및 주파수 동조를 합체시키도록 상기 전력 제어 모듈에 의해 조절되는 동안 상기 전력 증폭기가 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 39항에 있어서,
상기 전력 증폭기의 전력은 상기 무선 주파수 시스템의 제 1 시간대(time slot) 동안 조절되고, 주파수는 상기 무선 주파수 시스템의 제 2 시간대 동안 조정되는, 무선 주파수 시스템.
제 39항에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 주파수를 갱신하는 동안 무선 주파수 시스템 및 부하 사이에 최대 전력 전송과 관련된 주파수 셋포인트로 주파수를 수렴시키는 주파수 제어 모듈을 포함하고,
상기 셋포인트는 가변 또는 고정되는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
주파수 제어 모듈을 더 포함하고,
상기 주파수 제어 모듈은 가변 제어 계수에 따라 제 1 제어 모듈 응답을 발생시키는, 무선 주파수 시스템.
제 42항에 있어서,
상기 제 1 제어 모듈 응답은 비례 적분 미분(PID) 제어 함수에 따라 발생되며, 상기 제어 계수는 상기 PID 제어 함수의 계수인, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 정합 회로는 상기 전력 증폭기의 부하의 임피던스를 상기 전송선의 임피던스에 일치시키는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 정현파 함수는,
상기 제 1 센서 신호들 중의 선택된 신호에 따라 변하는 크기 또한 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 45항에 있어서,
상기 제 1 센서 신호들은 전압 신호 및 전류 신호를 포함하며;
상기 전압 신호는 무선 주파수 신호의 전압을 나타내며;
상기 전류 신호는 무선 주파수 신호의 전류를 나타내는, 무선 주파수 시스템.
제 46항에 있어서,
상기 정현파 함수는 전압 신호 및 전류 신호의 내적, 전압 신호의 크기 및 전류 신호의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 45항에 있어서,
상기 센서는 상기 정합 회로로부터 상기 전력 증폭기로 다시 반사된 역방향 전력을 감지하는 방향성 결합기 센서를 포함하며;
상기 무선 주파수 시스템은 상기 전력 증폭기에 의해 상기 전송선으로 제공된 순방향 전력을 감지하는 제 2 방향성 결합기 센서를 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 48항에 있어서,
상기 정현파 함수는 역방향 전력 및 순방향 전력의 내적, 역방향 전력의 크기 및 순방향 전력의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값은 상기 제 1 센서 신호들의 벡터 값들의 내적 및 상기 제 1 센서 신호들의 크기에 기반하여 발생되는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값은 상기 제 1 센서 신호들의 크기의 비율에 기반하여 발생되는, 무선 주파수 시스템.
제 26항에 있어서,
(i) 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 정합 회로의 부하 출력에 상기 제 2 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하는 제 2 보정 회로; 및
상기 제 1 왜곡 값 및 제 2 지정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 결정하는 제 3 보정 회로를 더 포함하고,
상기 제 3 보정 회로는 상기 전력 증폭기에 상기 제 3 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 52항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 반사 계수의 복소 평면(complex plane)에서 실수 성분(real component)에 영향을 주며,
상기 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 반사 계수의 상기 복소 평면에서 허수 성분(imaginary component)에 영향을 주는, 무선 주파수 시스템.
제 52항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 각각 상기 정합 회로의 제 1 정전용량의 동조, 상기 정합 회로의 제 2 정전용량의 동조, 그리고 상기 전력 증폭기의 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 52항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 조정되는 상기 제 2 임피던스 동조 값에 뒤따라, 조정되는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 의해 뒤따라 조정되는, 무선 주파수 시스템.
삭제
제 52항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 반사 계수의 복소 평면(complex plane)에서 실수 성분(real component)에 영향을 주고,
상기 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 반사 계수의 상기 복소 평면에서 허수 성분(imaginary component)에 영향을 주며,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 상기 무선 주파수 시스템을 반사 계수의 상기 복소 평면의 다양한 포인트에 동조시킬 수 있는, 무선 주파수 시스템.
무선 주파수 시스템으로서,
전력 증폭기 및 정합 회로(matching network) 사이의 전송선(transmission line)을 통해 상기 정합 회로에 연속 파형 또는 펄스 파형 중의 하나인 무선 주파수 신호를 출력하는 전력 증폭기;
무선 주파수 신호를 감시하며, 무선 주파수 신호에 기반하여 제 1 센서 신호들을 발생시키는 센서(sensor);
제 1 센서 신호들 사이의 위상의 직접적인 감지나 제어 없이 제 1 센서 신호들의 정현파 함수(sinusoidal function)에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는 왜곡 모듈; 및
(i) 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함하는 상기 정합 회로 내에서 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어(feedforward control)를 상기 정합 회로에 제공하는 제 1 보정 회로;를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 58에 있어서,
상기 왜곡 모듈은 상기 제 1 센서 신호들의 정현파 함수(sinusoidal function) 또는 상기 제 1 센서 신호들의 수학적 표현들의 교차 상관 함수(cross-correlation function) 중의 적어도 하나에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는, 무선 주파수 시스템.
제 58에 있어서,
상기 제 1 보정 회로는 가변 제어 계수에 따라 상기 제 1 임피던스 동조 값(impedance tuning value)을 발생시키는 동조 제어 모듈(tune control module)을 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 58항에 있어서,
(i) 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 정합 회로의 부하 출력에 상기 제 2 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하는 제 2 보정 회로;를 더 포함하며,
상기 제 1 보정 회로 및 제 2 보정 회로는 상기 각 제 1 임피던스 동조 값 및 제 2 임피던스 동조 값을 전달하는, 무선 주파수 시스템.
제 61항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값 및 제 2 지정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 결정하는 제 3 보정 회로를 더 포함하고,
상기 제 3 보정 회로는 상기 전력 증폭기에 상기 제 3 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 62항에 있어서,
상기 제 2 보정 회로는 부하 제어 모듈을 더 포함하고,
상기 부하 제어 모듈은 가변 제어 계수에 따라 상기 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키는, 무선 주파수 시스템.
제 58항에 있어서,
상기 정현파 함수는,
상기 제 1 센서 신호들 중의 선택된 신호의 벡터 값들에 따라 변하는 내적(dot product) 및 상기 제 1 센서 신호들 중의 선택된 신호에 따라 변하는 크기;
상기 제 1 센서 신호들 중의 선택된 신호에 따라 변하는 필터링된 직교 성분(filtered quadrature components); 또는
상기 제 1 센서 신호들 중의 선택된 신호에 따라 변하는 정현파 성분(sinusoidal components); 중의 하나를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 64항에 있어서,
상기 제 1 센서 신호들은 전압 신호 및 전류 신호를 포함하며;
상기 전압 신호는 무선 주파수 신호의 전압을 나타내며;
상기 전류 신호는 무선 주파수 신호의 전류를 나타내는, 무선 주파수 시스템.
제 65항에 있어서,
상기 정현파 함수는 전압 신호 및 전류 신호의 내적, 전압 신호의 크기 및 전류 신호의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 65항에 있어서,
상기 센서는 상기 정합 회로로부터 상기 전력 증폭기로 다시 반사된 역방향 전력을 감지하는 방향성 결합기 센서를 포함하며;
상기 무선 주파수 시스템은 상기 전력 증폭기에 의해 상기 전송선으로 제공된 순방향 전력을 감지하는 제 2 방향성 결합기 센서를 더 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 65항에 있어서,
상기 정현파 함수는 역방향 전력 및 순방향 전력의 내적, 역방향 전력의 크기 및 순방향 전력의 크기를 포함하는, 무선 주파수 시스템.
제 58항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값은 상기 제 1 센서 신호들의 벡터 값들의 내적 및 상기 제 1 센서 신호들의 크기에 기반하여 발생되는, 무선 주파수 시스템.
제 58항에 있어서,
상기 제 1 왜곡 값은 상기 제 1 센서 신호들의 크기의 비율에 기반하여 발생되는, 무선 주파수 시스템.
제 58항에 있어서,
(i) 제 2 왜곡 값 및 부하 셋포인트 값에 기반하여 제 2 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 정합 회로의 부하 출력에 상기 제 2 임피던스 동조 값을 순방향으로 제공하는 제 2 보정 회로; 및
상기 제 1 왜곡 값 및 제 2 지정 값에 기반하여 제 3 임피던스 동조 값을 결정하는 제 3 보정 회로를 더 포함하고,
상기 제 3 보정 회로는 상기 전력 증폭기에 상기 제 3 임피던스 동조 값을 출력하는, 무선 주파수 시스템.
제 71항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 반사 계수의 복소 평면(complex plane)에서 실수 성분(real component)에 영향을 주며,
상기 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 반사 계수의 상기 복소 평면에서 허수 성분(imaginary component)에 영향을 주는, 무선 주파수 시스템.
제 71항에 있어서,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 각각 상기 정합 회로의 제 1 정전용량의 동조, 상기 정합 회로의 제 2 정전용량의 동조, 그리고 상기 전력 증폭기의 주파수를 조정하는, 무선 주파수 시스템.
제 71항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 조정되는 상기 제 2 임피던스 동조 값에 뒤따라, 조정되는 상기 제 3 임피던스 동조 값에 의해 뒤따라 조정되는, 무선 주파수 시스템.
삭제
제 73항에 있어서,
상기 제 1 임피던스 동조 값은 반사 계수의 복소 평면(complex plane)에서 실수 성분(real component)에 영향을 주고,
상기 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 반사 계수의 상기 복소 평면에서 허수 성분(imaginary component)에 영향을 주며,
상기 제 1, 제 2 및 제 3 임피던스 동조 값은 상기 무선 주파수 시스템을 반사 계수의 상기 복소 평면의 다양한 포인트에 동조시킬 수 있는, 무선 주파수 시스템.
무선 주파수 시스템으로서,
전력 증폭기 및 정합 회로(matching network) 사이의 전송선(transmission line)을 통해 상기 정합 회로에 무선 주파수 신호를 출력하는 전력 증폭기;
무선 주파수 신호를 감시하며, 무선 주파수 신호에 기반하여 제 1 센서 신호들을 발생시키는 센서(sensor);
제 1 센서 신호들의 수학적 표현들의 교차 상관 함수(cross-correlation function)에 따라 제 1 왜곡 값을 결정하는 왜곡 모듈; 및
(i) 상기 제 1 왜곡 값 및 제 1 지정 값에 기반하여 제 1 임피던스 동조 값을 발생시키며, (ii) 상기 제 1 임피던스 동조 값 출력을 포함하는 상기 정합 회로 내에서 수행되는 임피던스 정합의 피드포워드 제어(feedforward control)를 상기 정합 회로에 제공하는 제 1 보정 회로;를 포함하는, 무선 주파수 시스템.