KR20050086460A

KR20050086460A - 고주파수 ａｃ 전압의 생성 방법 및 대응 고주파수 전력 증폭기

Info

Publication number: KR20050086460A
Application number: KR1020057008256A
Authority: KR
Inventors: 조아침 지에글러
Original assignee: 헛팅거 일렉트로닉 게엠베하 + 코 카게
Priority date: 2002-11-09
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-08-30
Also published as: KR20080014933A; KR100898093B1; DE10252146B4; DE10252146A1; US7151408B2; AU2003276230A1; US20050264355A1; WO2004045068A1; JP2006506009A

Abstract

본 발명의 방법은 무선 주파수 교류 전압을 생성하고, 교류 전압에서의 부하를 동작시키도록 동작한다. 그것은 공진 동작에서 동작되는 증폭기를 사용하여 생성된다.

대체 전압 에너지는 박막 코팅 또는 에칭 또는 레이저 여기를 위한 예컨대 플라즈마 공정, 가스 방전 공전에서 사용된다. 이들은 부하 저항이 크게 변하는 부하들이다. 기본 주파수의 원하지 않는 변조는 가변 부하 저항으로 인하여 생성될 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 서로 다른 부하 및/또는 서로 다른 전원 전압 및/또는 서로 다른 출력 전력에 있어서는 서로 다른 동작 상태를 형성하는 하나 이상의 원하지 않는 기생 발진 회로가 발진될 수 없을 때까지 기본 주파수 이하인 공진 주파수로 감쇄된다.

Description

고주파수 ＡＣ 전압의 생성 방법 및 대응 고주파수 전력 증폭기{METHOD FOR THE GENERATION OF A HIGH-FREQUENCY AC VOLTAGE AND CORRESPONDING HIGH-FREQUENCY AMPLIFIER}

본 발명은 공진 동작 동안에 기본 주파수에서 동작하는 증폭기에 의하여 생성되는 RF 교류 전압을 생성하는 방법에 관한 것으로, 블라인드 소자들을 포함하고, 특정한 동작 상태에서의 상호접속 상태에서 기본 주파수 이외의 원하지 않는 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 공진 회로를 형성하는 여러 컴포넌트들을 구비하며, 여기서 가변 부하 저항을 갖는 부하가 이 교류 전압에 접속될 수 있다. 또한, 본 발명은 공진 동작에서 동작되는 무선 주파수 전력 증폭기에 관한 것으로, 블라인드 소자들을 포함하고, 특정한 동작 상태들 중 상호 접속 상태에서 원하지 않는 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 공진 회로 및 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 가변 부하 저항을 갖는 부하에 접속될 수 있는 출력을 갖는 여러 컴포넌트들을 포함한다.

공진 동작에서의 무선 주파수 전력 증폭기는 클래스 C, E, F의 증폭기 또는 호환 증폭기일 수 있다. 또한, 이는 공진 동작에서 동작되는 스위칭되는 전류 전원을 포함한다. 공진 동작에서의 이 스위칭되는 전류 전원 또는 무선 주파수 전력 증폭기를 이하에서는 단지 "증폭기"라고 칭한다.

예컨대 플라즈마 프로세스, 가스 방전 프로세스에서의 박막 코팅 또는 에칭 또는 레이저 여기에서의 교류 전압 에너지의 활용, 즉 매우 크게 가변하는 부하 저항을 갖는 부하는 오랫동안 공지되어 왔다. 이러한 응용을 위한 상술한 증폭기의 활용 또한 오랫동안 공지되어 왔다. 이러한 증폭기의 기본 원리는 기본 주파수에서 온오프로 스위칭되는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하여, 부하에 접속되는 공진 회로에 대한 회로를 통하여 균일한 전원으로부터 클록되는 방식으로 전력을 그 출력으로 가이딩한다. 이 공진 회로는 이상적으로는 기본 주파수가 부하에 전달되고, 스위칭 소자가 최소 손실을 가지고 동작될 수 있도록 보장한다. 출력 전력은 균일한 전원 소스에서 전력 전원에 의하여 제어된다. 균일한 전원은 통상 DC 전압원이다. 전원과 스위칭 소자 사이의 회로는, 기본 주파수의 하나의 주기 동안에 변경될 수 없음을 보장한다. 하나 이상의 MOSFET이 주로 스위칭 소자에 사용된다.

이 유형의 증폭기의 서로 다른 설계가 있는데, 이들은 클래스 C, E 및 F 증폭기로 알려져 있다. 일부는 서로 다른 애플리케이션에 대하여 조정되거나, 다소 수정된다. 이 유형의 증폭기는 이상적으로는 무손실 컴포넌트이며, 고주파수에서 동작된다. 실제의 증폭기는 공진 회로에서는 작은 손실을, 스위치에서 큰 손실을 나타낸다. 수십 kW까지의 증폭기는 90% 이상의 효율을 달성한다.

이러한 증폭기의 보정 기능의 전제조건은 유한한 부하 저항이다. 연관된 부하는 단순한 부하, 바람직하게는 플라즈마 프로세스 또는 레이저 여기 경로일 수 있으나, 이러한 부하 및 업스트림 매칭 네트워크 또는 전달 라인 또는 이들의 결합 또는 추가적인 일부의 결합일 수 있다. 가스 방전용 또는 유사한 프로세스용 부하 저항은 가스 방전이 이그나이트되지 않는한 매우 높다. 그 후 증폭기는 실제적으로는 개방 회로 동작에서 동작된다. 또한, 이러한 프로세스는 단락 회로와 유사한 매우 낮은 옴 부하 저항을 나타내는 아크를 생성할 수 있다. 아울러, 이러한 프로세스는 단지 수십 W부터 수십 kW까지의 매우 높은 전력 범위를 커버해야 한다. 시도는, 많은 경우에 무부하 상태 또는 증폭기의 단락 회로 동안에 기본 주파수에서 일정한 교류 전압이 없지만, 기본 주파수는 중첩된 저주파수 진폭 변조로 출력에 인가됨을 나타내었다. 출력에서의 부하없이 동작되는 예컨대 3kW 증폭기의 저주파수 신호의 주파수는 200kHz 내지 2MHz 사이에 있으며, 기본 주파수의 출력 전압의 100%였다. 유사한 행동이 예컨대 출력에서의 80W의 저 전력 및 올바른 단자 임피던스에 대하여 결정되었다. 이 행동은 이러한 애플리케이션에 대하여 매우 바람직하다.

미국 특허 제5,747,935호는 교류 전압을 플라즈마에 연속적이고 일정하게 공급하는 스위칭 증폭기를 갖는 회로 및 방법을 개시한다. 심한 가변 부하로 인한 불안정성이 예상된다. 상기 문헌은 비선형 부하가 증폭기로 전파되는 하모닉 발진을 생성하고, 동작 모드를 변경하거나 발진을 생성할 수 있다고 기재한다. 따라서, 스위칭된 증폭기는 안정한 상태에서 동작하고 예컨대 다른 동작 모드로 변경되지 않는 경우에만, 단지 안정하고 연속적인 신호를 그 출력에서 제공할 수 있을 것이다. 이를 방지하기 위하여, 상기 문헌은 기본 주파수 이외의 모든 교란을 흡수함으로써 발진 회로의 여기를 방지하기 위하여 소모성 필터를 사용하여 기본 주파수 이외의 주파수에서의 에너지를 흡수할 것을 제안한다. 소모성 필터를 사용하는 이러한 유형의 흡수는 흡수 멤버에서의 부가적인 가열을 초래하고 따라서 예컨대 수십 kW의 고출력 전력을 갖는 증폭기에서는 상당한 단점이 되는 효율성을 감소시킨다. 미국 특허 제4,717,884호는 기생 발진 회로를 방지하는 방법을 당업자에게 교시하는데, 기생 발진 회로가 기능적인 이유로 여러 서로 상이한 컴포넌트들 사이에 요구되는 링크로 인하여 방지될 수 없기 때문에 실제로 거의 불가능하다.

도 1a는 공진 동작에서 동작되는 증폭기의 개략적인 회로도를 도시한다.

도 1b는 도 1a의 본 발명의 추가적인 발전의 심볼도를 도시한다.

도 2는 전형적인 클래스 E 증폭기의 개략적인 회로도를 도시한다.

도 3a는 감쇄된 병렬 발진 회로를 갖는 수정된 클래스 E 증폭기의 회로도를 도시한다.

도 3b는 대체되는 전원을 갖는 도 3의 회로도를 도시한다.

도 3c는 부주파수를 갖는 발진 회로의 본 발명의 감쇄를 위한 감쇄 멤버들을 갖는 도 3b의 회로도를 도시한다.

도 4a, 4b는 전압 소스 및 대역 제거 필터를 갖는 전원의 회로도를 도시한다.

도 5는 2개의 매칭 멤버를 갖는 수정된 클래스 E 증폭기의 회로도를 도시한다.

도 6은 무부하 상태에서 유효한 컴포넌트들로 감소된 도 5의 회로를 도시한다.

도 7은 본 발명에서의 도 5에 따른 증폭기에서, 개방 회로 상태에서의 기생 발진 회로를 감쇄하기 위한 감쇄 측정을 갖는 증폭기의 회로도를 도시한다.

도 8은 단락 회로의 경우에 유효한 컴포넌트들로 감소된 도 5의 회로를 도시한다.

도 9는 단락 회로의 경우에 기생 발진 회로를 감쇄하기 위한 감쇄 구현을 갖는 본 발명에서의 도 5에 대응하는 증폭기의 회로도를 도시한다.

도 10은 병렬로 접속되는 여러 전원 스위치를 갖는 도 9에 따른 증폭기의 회로도의 일부를 도시한다.

도 11은 비선형 컴포넌트을 사용하는 발진 회로의 감쇄 및 에너지의 여기를 위한 회로도를 도시한다.

따라서, 증폭기의 서로 상이한 동작 상태, 즉 특히 증폭기의 개방 또는 단락 회로 출력 동안에 그리고 임의의 중간 동작 상태 및 서로 상이한 출력 전력에서 원하지 않는 부주파수를 제거하는 방법을 제거하는 것이 본 발명의 목적이다. 증폭기의 효율은 감소되지 않아야 하며, 안정화 수단에 대한 비용은 비교적 감소되어야 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 무선 주파수 전력 증폭기를 제공허가나 본 발명의 방법을 구현하기 위한 회로 제안에 있다.

이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 방법은 적어도 서로 상이한 부하를 갖는 서로 다른 상태를 나타내고, 발진할 수 없을 때까지 기본 주파수보다 낮은 주파수의 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 회로의 감쇄 방안을 제안한다. 아울러, 이러한 목적을 달성하기 위하여 서로 상이한 전원 전압을 갖는 서로 상이한 동작 상태를 나타내고, 기본 주파수보다 낮은 주파수의 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 발진 회로는 발진할 수 없을 때까지 감쇄된다. 이 목적을 달성하기 위하여, 서로 상이한 출력 전압을 갖는 서로 상이한 동작 상태를 나태내고, 기본 주파수보다 낮은 주파수의 공진 주파수를 갖는 히나 이상의 기생 발진 회로는 발진할 수 없을 때까지 감쇄된다. 본 발명의 방법의 모든 3가지 제안되는 해결법은 개별적으로 또는 결합하여 제공될 수 있다.

상기 방법을 수행하는 무선 주파수 전력 증폭기와 관련하여, 본 발명은 적어도 서로 상이한 부하를 갖는 서로 상이한 동작 상태를 나타내고, 발진할 수 없을 때까지 이 발진 회로를 감쇄시키고, 기본 주파수의 저주파수 변조를 억제하기 위한, 기본 주파수보다 낮은 주파수의 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 감쇄 멤버의 제공을 제안한다.

서로 상이한 동작 상태는 서로 상이한 전원 전압 또는 서로 상이한 출력 전력을 갖는 것들일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 기생인, 즉 원하지 않는 서로 상이한 동작 상태에서의 발진 회로가 검출되고, 발진이 더 이상 가능하지 않을 때까지 감쇄된다. 원하지 않는 변조를 제거하기 위하여, 그 변조들이 어떻게 생성되는지를 인지할 것이 요구된다. 원하지 않는 발진은, 품질 인자 > 1인 이 발진에 대한 발진 회로가 존재하고 여기되는 경우에 생성될 수 있다. 증폭기의 효율을 감소시키지 않고 발진이 방지되도록 이 기생 발진 회로가 검출되고 그 품질 인지가 조정 및 감쇄되면, 이러한 발진 회로의 여기를 제거하고자 하는 복잡한 시도가 요구되지 않음이 입증되었다.그에 의하여, 감쇄 멤버들이 원하는 기본 주파수에서와 원하지 않는 주파수 모두에서 기존의 또는 생성되는 에너지를 흡수하는 임무를 갖지 않는 것이 필수적이다. 이 멤버들은 기본 주파수보다 상당히 아래인 공진 주파수를 갖는 기생 발진 회로의 품질 인자를 1이하로 유지하여, 여기 상태에서조차도 출력에서 교란 멤버를 이 발진 회로가 생성하는 것을 방지한다.

본 발명의 방법에서 그리고 연관된 증폭기에서, 스위칭 소자는 안정 상태로 유지될 필요가 없으며, 손실된 단자 임피던스 또는 저전압으로 인하여 부정규적으로 동작될 수 있으며, 예컨대 개개의 주기 동안에 더 이상 단락되지 않는다. 가능한 부주파수 및 그로부터 생성되는 저주파수 변조를 제거하는 것이 본 발명의 목적이다. 테스트는 스위치의 동작이 절대적으로 안정적이어야 하는 것은 아님을 나타내는데, 출력에서 원하지 않는 변조없이 연속적인 교류 전압 신호를 생성하는 것이 가능하다. 여기서의 원하지 않는 발진의 제거는 엄밀하게는 그 생성이 예비 스테이지에서 방지되고 추가적인 소자에서 흡수되지 않는다는 것을 의미한다.

별도의 청구항으로 청구되는 본 발명의 일 실시예에서, 증폭기는 서로 상이한 부하 및/또는 서로 상이한 전원 전압 및/또는 서로 상이한 출력 전력에 있어서 서로 상이한 동작 상태를 형성하는 하나 이상의 기생 발진 회로를 감쇄시키기 위한 거의 일정한 전류에 대하여 충분히 높은 내부 저항을 갖는 전압 소스 또는 전류 소스로 동작된다. 이는 본 발명의 목적, 즉 원하지 않는 발진 회로의 감쇄 및 그에 따른 변조없는 출력 신호를 달성하게 한다.

본 발명의 일 중요 태양은 다음의 사항을 보장하기 위한 감쇄 소자의 올바른 위치 및 올바른 축척의 결정에 있다.

1. 기본 주파수는 감쇄되지 않음

2. 새로운 기생 발진 회로는 생성되지 않음

3. 구조는 용이함

데드비트 모드에서 기생 발진 회로를 감쇄시키는 것은 특히 유익하다.

본 발명의 부가적인 실시예들은 다른 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명의 필수적인 세부사항을 이하에서 설명하기로 한다.

도 1a는 상호접속된 멀티폴 형태의 공진 모드에서 동작되는 증폭기의 기본 구조를 도시한다. 4중폴(105)은 스위칭 소자, 또는 기생 또는 직접 접속되는 블라인드 소자들을 갖는 스위칭 소자를 포함한다. 이들은 스위치, 인덕턴스 및 커패시턴스의 형태로 개략적으로 표시되며, 개별적 또는 집합적인 서로 다른 방식으로 존재할 수 있으며, 예컨대 스위치에 대하여 선택되는 동작 모드 및 컴포넌트들에 의존하여 상호접속될 수 있다. 스위칭 소자들은 기본 주파수의 사이클에 따라서 신호(104)에 의하여 온오프로 스위칭된다. 4중폴(105)은 이상적으로는 손실없는 블라인드 소자들로 구성되는 네트워크(107)와 접속점(106)을 통하여 커플링된다. 이들은 또한 개별적 또는 집합적인 서로 다른 방식으로 존재할 수 있으며, 원하는 동작 모드에 의존하여 상호접속될 수 있는 인덕턴스 및 커패시턴스의 형태로 개략적으로 표시된다. 하나 이상의 송신기가 이 네트워크 또는 4중폴(105)에 제공될 수 있는데, 심볼로는 표시되어 있지 않다. 부하가 또한 네트워크(107)의 접속점(108)에 접속될 수 있다. 네트워크는 초기에 그리고 이상적으로는 단지 기본 주파수만이 부하에 전달되고, 다음으로 스위칭 소자들이 최소 손실만으로 4중폴(104)에서 동작될 수 있도록 보장한다. 4중폴(104) 및 네트워크(105)에서의 블라인드 소자들은 서로에 선형적으로 독립적이지 않고, 전체적으로는 증폭기의 특성에 영향을 준다. 전원은 라인 103을 통하여 네트워크(107)로 공급된다. 전원은 제어가능한 직류 전원인 균일한 전력 소스(1)로 구성된다. 전원은 라인 101을 통하여 4중폴(102)로 공급되는데, 4중폴(102)은 이하에 설명한 쵸크에 의하여 대부분의 경우에 달성되지만, 원하는 동작 모드에 의존하여 상호접속되는 하나 이상의 블라인드 소자들을 통하여 서로 다른 방식으로 달성될 수 있는 기본 주파수 주기 동안에 일정한 전원을 유지하는 임무를 수행한다. 이들은 또한 인덕턴스 및 커패시턴스의 형태로 개략적으로 표시된다. 출력 전력은 일정한 전력 소스(1)에서 전원에 의하여 제어된다. 네트워크(107)로의 라인 103은 4중폴(102)의 출력에서 인가된다. 네트워크(107) 및 4중폴(102)의 블라인드 소자들은 접속되고, 4중폴(104)과 함께 증폭기의 특성에 영향을 준다. 접속점(106)은 하나의 단일 라인일 수 있으며, 예컨대 4중폴(104)에서의 여러 스위칭 소자들이 단지 네트워크(107)에서 접속되는 경우에는 여러 라인들로 구성될 수 있다. 접속점(101, 102)은 단일 라인에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 특징은 본 발명의 일반적인 형태에서 그리고 이러한 신규한 사항으로 스위칭된 전류 전원의 상호관계를 나타내는 달성에 있다. 상호관계의 일반적인 표시는 당업자에게 4중폴(102, 104) 및 네트워크(107)의 설계에 의존하여 기생 발진 회로가 존재하며, 접속점(103, 106)을 통하여 존재할 수 있음을 보여준다. 통상적인 동작 동안에, 이 발진 회로는 접속점(8)에서의 실제 부하에 의하여 일반적으로 충분히 감소되고, 통상적으로는 여기되지 않는다. 이 부하가 존재하지 않는 경우에(예컨대, 출력(8)이 무부하인, 즉 단락 회로인 경우에) 또는 그 효과가 불충분한 경우에, 이 발진 회로의 발진이 시뮬레이션될 수 있다. 따라서 여기가 필요하며, 이는 후술된다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 이 발진 회로의 여기가 방지될 수 없거나 상당히 곤란하고,더 이상 증가하는 발진이 가능하지 않도록 기생 발진 회로를 감쇄하는 것이 더 이롭다는 가정에 기초한다.

도 1b는 상호접속되는 다중폴 형태에서 본 발명의 방법 설계를 도시한다. 도 1a에서와 동일한 표시는 도 1b에서도 사용되며, 추가적인 컴포넌트들이 다음과 같이 부가된다: 4중폴(102)에서의 부주파수에서의 발진 회로의 감쇄를 나타내는 4중폴(102)에서의 로우패스를 위한 저항 및 심볼, 네트워크(107)에서의 부주파수에서의 발진 회로의 감쇄를 나타내는 4중폴(107)에서의 동일한 컴포넌트들, 및 4중폴(105)에서의 부주파수에서의 발진 회로의 감쇄를 나타내는 4중폴(105)에서의 동일한 컴포넌트. 감쇄는 하나 이상의 상술한 위치에서 수행될 수 있다. 감쇄는 저항, 소모성 블라인드 소자들, 증폭기로부터 에너지를 추찰하여 예컨대 또 다른 위치에서 에너지를 다시 도입하는 비선형 소자들 또는 회로들을 사용하여 수행될 수 있다. 그의 하나의 예는 도 11에 도시되어 있으며, 상세한 설명에 설명되어 있다. 이 블록도에서는 설명될 수 없지만, 도 3c, 7, 8, 9 및 10의 설명에서 설명되어 있는 기본 주파수가 감쇄되지 않도록 감쇄 멤버들이 사용 및 축척되어야 함은 중요하다. 그러나, 먼저 이러한 발진의 여기는 도 2를 참조하여 설명된다. 도 2는 전형적인 클래스 E 증폭기(100)의 기본 구조를 도시한다. 그 동작을 이하에서 설명하기로 한다. 스위치(3)는 기본 주파수의 사이클에 따라 온오프로 스위칭된다. 직렬 커패시턴스(5) 및 직렬 인덕턴스(6)로 구성된 공진 회로(10)는 기본 주파수로 튜닝되고, 단지 기본 주파수의 전류만이 부하 저항(9)으로 흐를 수 있음을 보장한다. 쵸크(2)는 전압 소스(1)로부터의 전류가 기본 주파수 주기 동안에 일정하게 유지되도록 보장한다. 스위치(3)에 병렬로 접속되는 커패시터(4)는 에너지 저장 및 커브 형성기로 동작한다. 인턱턴스(7)는 그 동안의 전압이 최적으로는 0이고 전압 변화가 최소인 시점에서 스위칭되도록 전류 및 전압 사이에서 위상 쉬프트를 조정한다. 도 1a와 비교하여, 커패시턴스(4)를 갖는 스위치(3)는 4중폴(105)을 나타내고, 쵸크(2)는 4중폴(102)을 나타내고, 인덕턴스(6, 7) 및 커패시턴스(5)는 네트워크(107)를 나타낸다. 이 회로 배치는 고주파수에서 고 전력의 생성을 최소 손실로의 생성을 가능케하며, 약 90% 이상의 효율성을 획득한다. 그러나, 이 유형의 증폭기의 올바른 동작을 위하여, 부하 저항(9)은 회로의 내부 저항(8)과 동일해야만 한다. 테스트 및 시뮬레이션은, 특정한 동작 상태 동안에, 예컨대 출력에서의 단락 회로 또는 무부하 상태 동안에 또는 보다 작은 전력, 즉 전원의 보다 낮은 전압에 대하여, 증폭기는 보다 저주파수로의 진폭 변조되는 기본 주파수를 나타내는 출력에서 신호가 인가됨을 나타낸다. 이러한 신호는 많은 응용에 있어서 바람직하지 않다. 이 변조를 설명하기 위하여, 스위치(3)는 보다 철저히 관찰되어야 한다. 바람직하게는, 스위치(3)는 전압 의존 커패시턴스를 갖는 드레인으로부터 소스로의 역방향 다이오드를 포함하는 MOSFET에 의하여 구현될 수 있다. 게다가, 이 유형의 MOSFET은 매우 가파른 전압 변화의 경우에 도전성이 되는 기생 트랜지스터를 갖는다. 시뮬레이션은 이상적인 스위치 및 그렇지 않다면 동일한 상태가 이러한 변조를 생성하지 않음을 나타낸다.

출력이 단락 또는 개방 회로인 경우에, 전류의 위상은 증폭기에서의 전압에 비하여 시프트된다. MOSFET 스위치(3)에서의 역방향 다이오드는 도전 영역이 되거나 또는 MOSFET에서의 기생 트랜지스터가 여기되어 다음의 부정적인 효과를 생성한다: 도전성 영역에서 동작되는 역방향 다이오드는 MOSFET의 소스와 드레인 사이에서 대량의 전하 캐리어를 축적한다. 이 전하 캐리어는 역방향 다이오드가 역방향 전류 방향으로 동작되는 경우에 다시 제거된다. 전하 캐리어의 제거는 무시될 수 없는 중대한 전류를 유도한다. 외부에서 관찰할 때, MOSFET은 게이트를 통하여 블록되어 있더라도 스위치온되어 있는 스위치로 행동한다. 이는 다시 매 주기마다 쵸크(2)를 통하여 전압 소스(1)로부터 전류를 방전한다. 쵸크(2)는 하나의 주기 동안에 일정한 전류를 보장하고, 그 전류는 여러 주기에 걸쳐서 변할 수 있다. 이것은 상술한 기생 발진 회로의 여기를 가능케하는 전력 소스를 통하여 증폭기의 출력 전력의 제어를 제공하기 위하여 바람직하다. 스위치는 기본 주파수에서 연속적으로 동작되지만, 쵸크를 통한 전류는 상대적으로 느린 자신의 원하지 않는 주파수에서 커패시턴스와 더하여 발진하고, 이 주파수를 기본 주파수로 변조한다.

이 유형의 변조는 또한 전압에 많이 의존하는 스위칭 소자 MOSFET에서의 기생 커패시턴스에 의하여 초래되는 매우 낮은 출력 전력 동안에 생성될 수 있다. 증폭기는 유효 커패시턴스, 즉 하나의 주기 동안의 커패시턴스를 기초로 축척된다. 커패시턴스는 높은 전압에서보다 낮은 전압에서 더 크기 때문에, 고전압에서의 커패시턴스는 MOSFET에서의 저전압 피크에서보다 더 작다. 커패시턴스 변화가 비선형이기 때문에, 이 효과는 저전압에서는 더욱더 증가한다. 낮은 출력 전력을 획득하기 위하여, 스위치(3)에서의 전압은 감소되어, 비교적 높은 유효 커패시턴스를 획득하게 된다. 이 스위치들을 위한 전형적인 컴포넌트들에서, 유효 커패시턴스는 약 400V의 전압 피크에서 약 120pF로부터 약 80V의 전압 피크에서 약 800pF로 증가하며, 약 20V의 전압 피크에서 약 5nF로 증가한다. 증폭기에서의 중요 컴포넌트는 매우 낮은 전력에서의 몇배만큼 그 값이 변하고, 이는 증폭기를 상당히 오-튜닝시키고, 그 결과 위상을 시프트시킨다. 이 시프트는 역방향 다이오드가 도전되게 하여, 단락 또는 개방 회로 상태에서의 상술한 바와 동일한 방식으로 늦은 변조 발진의 여기를 가능케한다. 출력에 부하가 없는 경우에, 부하 저항(9)은 무한대로 크다. 쵸크(2) 및 커패시턴스(4)는 쵸크에서 느리게 변하는 전류에 의하여 여기되는 원하지 않는 발진 회로를 형성할 수 있다. 스위치(3)는 기본 주파수에서 스위칭을 계속하지만, 쵸크(2)를 통한 전류는 상대적으로 느리며 본질적으로 원하지 않는 부주파수로 커패시턴스(4)와 부가적으로 발진하여, 이를 기본 주파수로 변조시킨다. 이러한 변조를 억제하기 위하여, 본 발명은 품질 인자가 1보다 더 작아질 때까지 부주파수에 대한 이 발진 회로를 감쇄시켜, 발진 회로의 발진을 금지시킬 것을 제안한다. 이는 예컨대, 전압 소스(1)의 내부 저항을 증가시킴으로써, 즉 전압 소스를 전류 소스로 대체함으로써 달성될 수 있다. 시뮬레이션 및 실제적인 테스트는 전류 소스를 갖는 배치가 변조없는 출력 신호를 갖는다는 사실을 보여준다. 전압 소스가 전류 소스로 대체되면, 쵸크(2)는 생략될 수도 있다. 이 방식에 더하여 또는 대신에, 부가적인 이점을 더 갖는 발진 회로를 감쇄시키는 추가적인 가능성이 있다. 불일치로 인한 변조는 예컨대 후술하는 기존의 증폭기에 대한 상대적으로 간단하고 분명한 수정을 갖는 주요한 변경없이 억제될 수 있다. 도 3a는 수정된 클래스 E 증폭기(100a)의 기존 구조를 도시한다. 전압 전원(1)을 통한 전류 전원, 쵸크 코일(2), 스위칭 소자(3) 및 커패시턴스(4)는 도 2의 배치와 대응된다. 인덕턴스(7)는 전류의 올바른 위상 위치를 조정하여 스위치(3)를 온오프로 스위칭하기 위한 조건이 만족되도록 한다. 이 회로에서, 공진 회로(10)는 기본 주파수에 튜닝된 감쇄된 병렬 발진 회로로 설계되고, 충분한 품질 인자로는 기본 주파수에서의 전류가 인덕턴스(18)에서 선호됨을 규정한다. 이는 클래스 E 증폭기의 필수적인 조건, 즉 이 인덕턴스(18)를 통한 기본 파형 주파수에서의 정현파 전류를 만족시킨다. 저항은 순차적으로 변환되고, 즉 보다 큰 부하 저항(9)으로의 구동 회로의 상대적으로 작은 내부 저항으로부터의 상향 변환이 수행된다.

도 3a의 회로에서, 옵션으로는, 전류 전원은 스위치의 일단에서 노드(27)의 단부가 아니라, 노드(28)에서의 공진 회로에 속하는 인덕턴스와 위상 시프트를 위한 인덕턴스(7)로 구성된 결합의 부하측 단부에 접속될 수 있다. 인덕턴스(7, 18)가 순수한 블라인드 소자이고, 기본 주파수의 범위에서 전류 전원이 일정한 전류(직류)를 제공하기 때문에, 이 방식은 회로의 기능에 부정적인 영향을 갖지 않는다. 이 방식의 일 장점은 하나의 커패시턴스를 갖는 여러 스위치들 각각이 스위치(3), 커패시턴스(4)에 대신하여 하나의 인덕턴스를 통하여 노드(28) 및 인덕턴스(7)에 접속될 수 있다는 점이다. 공급 노드의 시프팅의 하나의 추가적인 장점은, 이 지점에서 더 이상 하모닉 공진이 없기 때문에, 쵸크 코일(2)이 기본 주파수에 대한 대역 제거 필터로 대체될 수 있다는 점이다. 도 4a 및 4b의 설명은 보다 상세한 사항을 제공한다.

도 3b의 개방 회로에서, 쵸크(2) 및 커패시턴스(19)는 감쇄되지 않지만 여기시에 감쇄될 부주파수에 대한 발진 회로를 나타낼 수 있다. 원하지 않는 변조가 또한 전원 소스의 내부 저항을 증가시키는 것을 통하여 또는 기생 발진 회로의 직접적인 감쇄를 통하여 이 회로에서 방지될 수 있다. 도 3c는 이 회로의 이러한 감쇄의 예시를 도시한다. 도 3b의 커패시턴스(19)는 2개의 커패시턴스(19a, 19b)로 분할된다. 인덕턴스(21)는 이 커패시턴스들과 직렬로 접속된다. 19b 및 21로 구성된 직렬 회로는 기본 주파수로 튜닝된다. 도 3c에서 저항(17)로 도시한 감쇄 멈버는 이 직렬 회로에 병렬로 접속된다. 이 감쇄 멤버는, 회로(19b, 21)가 기본 파형의 금지되지 않는 통과를 허용하기 때문에, 기본 주파수에 대하여는 유효하지 않다. 그러나, 쵸크(2) 및 커패시턴스(19)로 구성된 기생 발진 회로는, 저항이 발진을 방지하도록 적절히 선택되는 경우에 충분히 감쇄된다. 도 4a 및 4b는 무선 주파수 쵸크(2)로 선택적으로 사용될 수 있는 상술한 대역 제거 필터의 2개의 가능한 실시예를 도시한다. 이 대역 제거 필터(74)는 공진 회로(10)의 커패시턴스(19)와 인덕턴스(18) 사이의 노드(28)에 접속된다. 대역 제거 필터는 기본 파에 튜닝된다. 인덕턴스(71)의 값은 쵸크(2)에 비하여 상당히 감소될 수 있으며, 그 인덕턴스는 철심없이, 즉 페리아트 코어없이 설계될 수 있다. 도 4a의 대역 제거 필터(74)는 커패시턴스(75)와 인덕턴스(71)로 구성된 병렬 발진 회로로부터 형성된다. 도 4b의 대역 제거 필터(74)는 또한 인덕턴스(71) 및 2개의 커패시턴스(72, 73)로 구성된 병렬 발진 회로로 구성된다. 그라운드에 스위칭되는 2개의 커패시터(72, 73)를 갖는 병렬 발진 회로의 설계가 또한 필터링된다. 도 5는 스위칭되는 수정된 클래스 E 증폭기(100b)를 도시한다. 전력 증폭기는 도 3a의 공진 회로(10)에 비교가능한 병렬 공진 회로를 가지며, 동시에 제1 매칭 멤버(24)를 형성한다. 이는 2개의 스테이지를 매칭시키는 공진을 구현하는데, 제1 매칭 멤버(24)는 직류 전류 디커플링으로 동작하는 캐피시터(16)를 통하여 제2 매칭 멤버(25)에 의하여 결합된다. 이 배치에서, 전압 소스는 매칭 멤버(24) 내의 노드(28)에 대하여 쵸크(2)와 함께 배치된다. 도 4에 도시한 대역 제거 필터(74)는 쵸크(2) 대신에 사용될 수 있다. 제1 매칭 멤버(24) 및 병렬 필터는 다음의 컴포넌트들을 포함한다: 인덕턴스(18) 및 커패시턴스(19). 제1 매칭 멤버(24)는 기본 주파수에 튜닝된다. 제2 매칭 멤버(25)는 인덕턴스(22) 및 커패시턴스(23)를 포함한다. 부하 저항(9)은 제2 매칭 멤버(25)에 접속된다. 실제적으로 무한인 부하 저항과의 오-매칭의 경우에, 즉 무부하 상태의 경우에, 회로는 도 6에 도시한 소자들로 감소될 수 있다. 저주파수에 대하여, 커패시턴스(4) 및 인덕턴스(7, 18)의 직렬 회로는 용량성 효과를 갖는다. 동일한 사항이 커플링 커패시터(16), 커패시턴스(23) 및 인덕턴스(22)를 갖는 회로에도 적용된다. 회로가 저 주파수에 필수적인 성분들로 더 감소되는 경우에, 쵸크(2) 및 커패시턴스(4, 19, 16, 23)를 갖는 발진 회로가 획득되며, 여기서 유효 커패시턴스의 값이 직렬 인덕턴스에 의하여 증가되어야 한다. 이 발진 회로는 본 발명에 따라서 감쇄된다. 상술한 바와 같이, 이는 전압 소스에서의 감쇄에 의하여 수행될 수도 있지만, 본 발명은 보다 간단하고 값싼 방식으로 특정한 환경 하에서 구현될 수 있다. 이 발진 회로의 감쇄는 도 7와 관련하여 설명하는 이하의 방법으로 획득될 수 있다. 커패시턴스(19)는 2개의 커패시턴스(19a, 19b)로 분할되어, 커패시턴스(19b) 및 인덕턴스(21)로 구성되는 직렬 회로가 기본 주파수로 동조된다. 이 직렬 회로는 기본 주파수에 대한 낮은 옴 경로를 형성한다. 그러나, 이 직렬 회로(19b, 21)는 원하지 않는 부주파수에 대하여는 높은 옴성분을 갖는다. 커패시턴스(19a)를 갖는 쵸크(2)로부터 형성되는 원하지 않는 발진 회로는 감쇄 멤버로서의 저항(17)과 접속되고, 품질 인자가 1보다 약간 이하인 정도까지 감쇄된다. 저항은 그에 따라 설계되어야 한다. 감쇄가 너무 크면, 기생 발진 회로의 감쇄가 매우 우수하지만, 다른 발진 회로는 예컨대 커패시터(4) 또는 커패시턴스(16, 23)와 같이 형성할 것이다. 도 8은 도 7에 기초한 동작 상태를 도시하는데, 출력은 단락 회로이고, 부하 저항(9)은 실제적으로 0 옴이다. 커패시턴스(23; 도 5)는 단락 회로이고, 변조 주파수에 대한 원하지 않는 발진 회로는 쵸크(2), 커패시턴스(16) 및 인덕턴스(22)의 브랜치에서 형성될 수 있다. 도 9는 원하지 않는 변조를 방지하기 위한 단락 회로 출력을 갖는 이 동작 상태에 대한 본 발명의 원리를 도시한다. 기생 발진 회로는 간단한 방식으로 감쇄된다. 이 목적을 위하여, 제2 매칭 멤버(25)에 속하는 인덕턴스(22)는 2개의 부분 인덕턴스(22a, 22b)로 분할된다. 아울러, 커패시턴스는 직류 전압 분배를 위하여 2개의 커패시턴스(16a, 16b)로 분할된다. 저항(29)은 그 다른쪽 단부가 2개의 부분 커패시턴스(16a, 16b) 사이에 접속되는 감쇄 멤버로서 2개의 부분 인덕턴스 사이의 접속점에 접속된다. 인덕턴스(22)는 그 인덕턴스(22)를 탭핑함으로써 2개의 부분 인덕턴스(22a, 22b)로 분할될 수 있는데, 감쇄 저항은 태핑 포인트에 적용된다. 탭핑 포인트는 방해되지 않고 저항(29)을 통과할 수 있는 기본 주파수에 대한 직렬 회로를 커패시턴스(16b)와 인덕턴스(22a)가 나타내도록 선택된다. 저항(29, 17)은 감쇄 배치를 위하여 단지 예시적으로 선택되며, 다른 감쇄 배치에 의하여 임의로 대체될 수 있다. 커피시턴스(4)를 갖는 스위치(3) 대신에, 보다 작은 커패시턴스들을 갖는 여러 스위치들 각각이 인덕턴스의 결합에 각각 병렬로 접속될 수 있다(도 10). 병렬 접속은 스위칭 소자에 대한 보다 값싼 컴포넌트들을 갖는 매우 큰 전력의 증폭을 가능케 한다. 그러나, 동기로 제어되는 구동 스테이지에서조차, 스위칭 속도에 관한 스위치들에서의 차이, 게이트에서의 스위칭-온 전압 및 기생 컴포넌트들에서의 차이로 인하여 실제로는 개별적인 브랜치에서의 위상차가 존재한다. 인덕턴스를 통한 다소 다른 스위칭 특성을 갖는 이 스위칭 소자들 사이의 접속은, 저항(26c, d, e, f)이 스타 포인트(29)에 비하여 하나의 인덕턴스(7c, d, e, f)의 위상 보정을 위하여 도입될 수 있다는 점에서 크게 유익하다. 도 10은 4개의 브랜치를 갖는 예와 관련하여 컴포넌트들(3c, d, e, f, 4c, d, e, f, 7c, d, e, f, 18c, d, e, f)를 사용하여 컴포넌트들(3, 4, 7, 18)의 여러 브랜치들의 일반적인 병렬 접속을 도시한다. 도 5 내지 10에서의 쵸크는 도 4의 대역 제거 필터를 통하여 각 경우에 대체될 수 있다. 도 11은 커패시턴스(19a, 19b, 19c) 및 인덕턴스(21)를 갖는 도 3c 또는 도 7 내지 도 10의 섹션을 도시한다. 정류 소자로 다이오드(82), 교류 전압 분할을 위한 쵸크(83), 및 스무딩(smoothing)을 위한 커패시턴스(81)를 사용하는 본 예에서, 저항(17)은 비선형 컴포넌트들을 갖는 회로(84)에 의하여 대체되었다. 커패시턴스(19b) 및 인덕턴스(21)로 구성된 직렬 회로가 기본 주파수의 금지되지 않는 통과를 가능케할 것이기 때문에, 기본 주파수의 일부는 이 예에서는 회로(84)를 통하여 흐르지 않을 것이다. 감쇄 효과를 획득하기 위하여, 에너지는 접속점(85)에서 회로로부터 추출되는데, 이는 직류 전압 소스로 공급될 수 있어, 회로의 효율의 부가적인 향상을 가능케한다. 복수의 가능한 설계에 대하여 단지 하나의 예시적인 특성을 갖는 상술한 모든 방식들은 저주파수 발진에 대한 기생 발진 회로의 품질 인자를 감소시키는 목적을 갖는다. 특정한 위치에서 기존의 발진을 흡수하도록 시도하는 것보다 현재 이용가능한 컴포넌트들 및 수용가능한 비용을 갖는 저주파수 발진의 생성을 억제하는 것이 훨씬 더 유익하다. 회로에서 기본 주파수 특성에서의 변화를 방지함과 동시에 임의의 발진도 생성하지 않도록 보장하기 위하여, 증폭기에서의 대응하는 발진 회로를 검출하고, 이 발진 회로의 품질 인자를 감소시킴으로써 발진이 억제될 수 있다. 이러한 유형의 감쇄 회로에서는, 기생 다이오드 또는 기생 트랜지스터가 도전 상태에 도달하지 않는 방식으로 스위치들이 동작될 것이 더 이상 요구되지 않는다. 대응하는 발진 회로의 발진의 증가가 더 이상 가능하지 않기 때문에, 저주파수 발진이 더 이상 생성되지 않는다. 무부하 또는 단락 회로 동작에서 테스트된 실제의 증폭기는, 상술한 수단으로 상술한 이유로 인하여 주기의 일부 또는 전체 주기 동안에 도전성으로 유지되는 상태에서의 MOSFET의 동작 동안에 출력에서 저주파수 변조가 발생하지 않았다. 상술한 회로는 이 원하지 않는 발진 회로의 감쇄의 단지 몇몇의 예시적인 가능성을 나타내며, 본 발명이 이 예에 국한되는 것이 아니라, 이러한 감쇄의 모든 가능한 설계를 포함함을 이해하는 것이 중요하다. 아울러, 부주파수의 상술한 여기는 MOSFET을 갖는 스위칭된 전류 전원에 국한되는 것이 아니다. 부주파수에 대한 발진 회로는 서로 다른 방식으로 여기될 수 있으며, 본 발명이 종래에 시도된 여기를 방지하도록 시도하지 아니하고 발진 회로의 발진의 증가를 방지하기 때문에, 본 발명의 방법은 임의의 가능한 여기에도 유효하다.

Claims

공진 동작에서 기본 주파수로 동작하는 증폭기를 사용하여 생성되는 RF 교류 전압을 생성하는 방법에 있어서,

블라인드 소자들을 포함하고, 특정한 동작 상태에서의 상호접속 상태에서 상기 기본 주파수 외의 하나 이상의 기생 오실레이팅 회로를 형성하는 복수의 컴포넌트들을 구비하고,

가변 부하 저항을 갖는 부하가 상기 교류 전압에 접속될 수 있고,

적어도 하나의 개별적인 서로 상이한 부하에 있어서 서로 상이한 동작 상태로 나타나는 상기 기본 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 발진 회로가 발진될 수 없을 때까지 감쇄되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항에 있어서,

서로 다른 전원 전압에 있어서 서로 다른 동작 상태를 나타내는 상기 기본 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 발진 회로는 발진될 수 없을 때까지 감쇄되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항에 있어서,

서로 다른 출력 전압에 있어서 서로 다른 동작 상태를 나타내는 상기 기본 주파수보다 낮은 공진 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 공진 회로는 발진될 수 없을 때까지 감쇄되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항에 있어서,

서로 다른 부하 및/또는 서로 다른 전원 전압 및/또는 서로 다른 출력 전력을 갖는 서로 다른 동작 상태를 형성하는 하나 이상의 기생 발진 회로를 감쇄시키기 위한 상기 증폭기는 거의 일정한 전류에 대하여 충분히 높은 내부 저항을 갖는 전류원 또는 전압원에서 동작되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

기생 발진 회로가 1보다 다소 작은 품질 인자로 감쇄되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

기생 발진 회로가 발진할 수 없을 때까지 적어도 하나의 옴 저항에 의하여 감쇄되는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기생 발진 회로는 발진할 수 없을 때까지 감쇄되고, 상기 회로는 적어도 하나의 비선형 소자를 포함하고, 상기 기생 발진 회로로부터 에너지를 추출하여, 상기 에너지를 또다른 위치, 예컨대 직류 전원으로 재공급하는 것을 특징으로 하는 RF 교류 전압 생성 방법.
청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위하여, 공진 동작에서 동작되고, 블라인드 소자들을 포함하고, 특정 동작 상태에서의 상호접속 상태에서 원하지 않는 주파수를 갖는 하나 이상의 기생 발진 회로를 형성하며, 가변 부하 저항을 갖는 부하가 그 출력에 접속될 수 있는 무선 주파수 전력 증폭기에 있어서,

하나 이상의 감쇄 멈버들이 상기 기본 주파수보다 낮은 주파수의 공진 푸자수를 갖는 기생 발진 회로-상기 기생 발진 회로는 상기 발진 회로를 발진할 수 없을 때까지 감쇄시키고, 상기 기본 주파수의 저주파수 변조를 억제하기 위하여 서로 다른 동작 상태에서 적어도 서로 다른 부하 저항을 가짐-에 제공되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 8 항에 있어서,

서로 다른 동작 상태들은 서로 다른 전원 전압을 갖는 상태인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

서로 다른 동작 상태들은 서로 다른 출력 전력을 갖는 상태인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 증폭기는 부여된 기본 주파수에서 동작하고 증폭기의 다른 부분에 공급되는 전력이 기본 주파수 주기 동안에 일정하게 유지되는 것을 보장하는 손실없는 블라인드 소자를 포함하는 제1 회로(102)에 접속되는 균일하게 제어가능한 전원 소스(1)를 가지며, 네트워크(107)는 상기 제1 회로에 접속되고, 네트워크(107)는 기본 주파수에서 스위칭되는 스위칭 소자를 포함하고, 비소모성 블라인드 소자들을 포함하는 제2 회로(105)가 접속되는 비소모성 블라인드 소자들을 포함하고, 부하는 네트워크(107)의 접속점(108)에 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 11 항에 있어서,

제1 회로(102)는 쵸크(2)를 포함하고, 제2 회로(105)는 기본 주파수에서 동작되고, 병렬로 접속되는 커패시턴스(4)를 갖는 스위치(3)를 포함하고, 네트워크(107)는 기본 대역에 튜닝된 공진 회로(10) 및 전류 및 전압 사이의 위상 쉬프트를 위한 인덕턴스(7)를 포함하고, 전력 소스(1)는 제어가능한 전압 소스를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 11 항에 있어서,

제1 회로(102)는 쵸크(2)를 포함하고, 제2 회로(105)는 기본 주파수에서 동작되고 병렬로 접속되는 커패시턴스(4)를 갖는 스위치(3) 및 전류와 전압 사이의 위상 시프트를 위하여 직렬로 접속되는 제1 인덕턴스(7)를 포함하고, 네트워크(107)는 제1 인덕턴스(7)와 직렬로 접속되는 제2 인덕턴스(18) 및 스위치(3), 제1 인덕턴스(7) 및 제2 인덕턴스(18)의 결합과 병렬로 접속되는 제1 커패시턴스(19)를 가지며, 제1 커패시턴스(19)와 제2 인덕턴스(18) 사이의 제1 노드 포인트(28)는 부하(9)의 접속점(108)을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 13 항에 있어서,

제2 커패시턴스(16)는 제1 노드 포인트(28)와 DC 전압 디커플링을 위한 부하(9) 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 11 항에 있어서,

제1 회로(102)는 쵸크(2)를 포함하고, 제2 회로(105)는 기본 주파수 사이클에서 동작되고, 병렬로 접속되는 커패시턴스(4) 및 전류와 전압 사이의 위상 시프트를 위하여 직렬로 접속되는 제1 인덕턴스(7)를 갖는 스위치(3)를 포함하고, 네트워크(107)는 제1 인덕턴스(7)와 직렬로 접속되는 제2 인덕턴스(18) 및 스위치(3), 제1 인덕턴스(7) 및 제2 인덕턴스(18)의 결합과 병렬로 접속되는 제1 커패시턴스(19)를 갖는 제1 매칭 멤버(24)를 포함하고, 제2 매칭 네트워크(25)는 커패시턴스(19)와 제2 인덕턴스(18) 사이의 제1 노드 포인트(28)에 접속되고, 매칭 네트워크(25)는 직렬로 접속되는 제3 인덕턴스(22), 제1 커패시턴스(19) 및 제3 인덕턴스(22)와 병렬로 접속되는 제3 커패시턴스(23)를 포함하고, 부하(9)는 제3 인덕턴스(22) 및 제3 커패시턴스(23)의 제2 노드 포인트에서 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 14 항에 있어서,

제2 커패시턴스(16)는 제1 노드 포인트(28)와 DC 전압 디커플링을 위한 제2 매칭 네트워크(25) 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 증폭기.
제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

전압 소스(1)는 쵸크(2)를 통하여 제1 노드 포인트(28)로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 증폭기.
제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

전압 소스(1)는 기본 주파수에 튜닝되는 대역 제거 필터(74)를 통하여 제1 노드 포인트(28)로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 증폭기.
제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

전압원은 고 내부 저항을 가지며, 전류 소스에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 증폭기.
제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

기생 발진 회로는 제1 및 제2 회로(102, 105)의 블라인드 소자들 및 네트워크(107)로 구성되고, 공진 주파수가 기본 주파수보다 낮은 것을 특징으로 하는 무선 주파수 증폭기.
제 13 항, 제 14 항 또는 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

고 또는 무한 부하 저항을 갖는 동작 상태에서, 쵸크(2) 또는 제4 인덕턴스(71), 스위치(3)와 병렬인 커패시턴스(4), 커패시턴스(19), 및 옵션으로의 제2 커패시턴스(16)로 실질적으로 형성되는 기생 발진 회로가 병렬 발진 회로에 속하는 커패시턴스(19)를 직렬로 접속되는 2개의 부분 커패시턴스(19a, 19b)로 분할하고, 그라운드로 리딩하는 저항(17)이 감쇄 멤버로서 2개의 부분 커패시턴스(19a, 19b) 사이의 접속점에 접속되고, 이 커패시턴스로부터 그라운드로 리딩하는 부분 커패시턴스(19b)와 추가적인 인덕턴스(21)가 상기 기본 주파수까지 직렬로 튜닝되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

높은 또는 무한 부하 저항을 갖는 동작 상태에서, 쵸크(2) 또는 제4 인덕턴스(71), 스위치(3)에 병렬로 접속되는 커패시턴스(4), 제1 커패시턴스(19), DC 전류 디커플링용 제2 커패시턴스(16) 및 제2 매칭 멤버(25)의 제2 커패시턴스(19)에 의하여 실질적으로 형성되는 기생 발진 회로가 상기 병렬 발진 회로에 속하는 커패시턴스(19)를 직렬로 접속되는 2개의 부분 커패시턴스(19a, 19b)로 분할되고, 그라운드로 인도되는 저항(17)이 감쇄 멤버로서의 2개의 부분 커패시턴스(19a, 19b) 사이의 접속점에 접속되고, 커패시턴스로부터 그라운드로 인도하는 부분 커패시턴스(19b) 및 추가적인 인덕턴스(21)가 기본 주파수까지 직렬회로로 튜닝되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

작은 부하 저항 또는 단락 회로 출력을 갖는 동작 상태에서, 제2 매칭 멤버(25)의 쵸크(2), 제4 인덕턴스(71), 제2 커패시턴스(16) 및 제3 인덕턴스(22)에 의하여 실질적으로 형성되는 기생 발진 회로는 상기 제2 매칭 멤버(25)에 속하는 상기 인덕턴스(22)를 2개의 부분 인덕턴스(22a, 22b)로 분할하고, 다른 단이 제1 노드 포인트(28) 및 DC 전류 디커플링을 위한 커패시턴스(16)에 접속되는 감쇄 멈버로서 2개의 부분 인덕턴스의 접속점에 저항(29)이 접속되고, 상기 직접 접속된 부분 커패시턴스(22a)는 상기 기본 주파수를 위한 직렬 회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 8 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부하 저항은 플라즈마 생성 부하 또는 레이저에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.
제 8 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치는 전압의 가파름이 큰 경우에 도전 상태에 도달하는 기생 트랜지스터 및 전압 의존형 커패시턴스를 갖는 기생 역방향 다이오드를 포함하는 적어도 하나의 MOSFET에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 전력 증폭기.