TWI827039B - 具有自動位準控制之射頻產生器、控制射頻（ｒｆ）信號之信號位準之方法及時脈產生電路 - Google Patents

Abstract

一種射頻(RF)產生器併入有一自動位準控制(ALC)電路以控制RF信號之輸出位準，其中該ALC電路實施同步ADC取樣、脈衝樣本索引、閘控累加以達成快速ALC迴路控制，尤其係針對經脈衝調變RF信號。在其他實施例中，該ALC電路實施針對多位準RF信號之多位準控制。以此方式，該RF產生器使用該ALC電路來針對具有任何脈衝形狀或輸出位準之RF信號產生具有一恆定功率位準之一RF信號。在其他實施例中，當負載阻抗僅係電阻性時或當該RF信號之一時脈信號具有一給定相位條件時，一阻抗匹配網路中之一時脈產生電路使一從屬時脈與該RF信號之該時脈信號同步。

Description

具有自動位準控制之射頻產生器、控制射頻(RF)信號之信號位準之方法及時脈產生電路

本發明係關於一種射頻(RF)產生器且特定而言，係關於一RF產生器中之一自動位準控制電路。

一RF產生器或RF電源供應器係用於向一負載裝置供應RF能量之一工業設備。RF產生器通常用於半導體工業中，諸如用於電漿半導體設備中以用於產生電漿來製造矽晶圓。一典型電漿工具可包含一RF產生器、一阻抗匹配系統及一電漿室。在半導體應用中，RF產生器可產生一連續波(CW)信號、一經脈衝調變信號、一斜波信號或一多位準RF信號。一經脈衝調變RF產生器藉由將RF信號用脈衝輸送至負載而施加RF信號。

一RF產生器產生具有一所要振幅及輸出頻率之一RF信號。RF產生器通常實施某種形式之振幅位準控制。特定而言，RF產生器之輸出位準可由於產生器之組件之溫度變化、漂移或電源供應器之變化或者其他原因而變化。RF產生器實施一振幅位準控制迴路以基於回饋信號將RF輸出功率保持處於所要位準。舉例而言，對RF輸出進行取樣並與一參考位準進行比較以設定所要輸出功率位準。所取樣RF輸出與參考位準 之間的差構成一誤差信號。回饋迴路之操作係響應於誤差信號而控制RF信號之輸出位準以實現一穩定輸出位準。

1:射頻系統

2:射頻產生器

3:射頻信號

4:阻抗匹配系統

5:經阻抗匹配射頻信號

6:負載

8:經取樣RF信號

10:射頻產生器

20:射頻電路

22:信號產生器/振盪器/時脈源

24:驅動器

26:信號調變器

28:驅動器

30:功率放大器

32:定向耦合器

34:定向耦合器

35:輸出端子/射頻信號/節點/傳入射頻信號

50:自動位準控制電路

52:類比轉數位轉換器

54:類比轉數位轉換器

56:時脈源

58a:閘控累加區塊

58b:閘控累加區塊

60a:數位濾波器

60b:數位濾波器

62a:散射參數相關向量值「原始a1」

62b:散射參數相關向量值「原始b1」

72:處理器

74:處理器/誤差處理器

75:節點

76:資料選擇器

78:調變器控制器

80:數位轉類比轉換器

82:脈衝及位準控制電路

84:索引產生器

85:信號處理路徑

90:主控時脈

92:頻率控制器

94:頻率控制器

96:外部系統

100:射頻產生器

112:曲線

114:曲線

116:曲線

122:曲線

124:曲線

126:曲線

132:曲線

134:曲線

136:曲線

138:曲線

140:曲線

150:自動位準控制電路

184:索引產生器

185-1:信號處理路徑/第一信號處理路徑

185-2:信號處理路徑

185-N:信號處理路徑

200:射頻產生器

250:自動位準控制電路

258:閘控累加區塊

263:信號處理器

285:信號處理路徑

286:經模擬衰減電路/經模擬衰減區塊

300:RF產生器

350:自動位準控制電路

358-0:閘控累加區塊

358-1:閘控累加區塊

363-0:信號處理器

363-1:信號處理器

384:索引產生器

385-0:位準#0路徑/信號處理路徑

385-1:位準#1路徑/信號處理路徑

386-0:經模擬衰減區塊

386-1:經模擬衰減區塊

374-0:誤差處理器

374-1:誤差處理器

400:射頻產生器

420:射頻電路

422:直接數位合成器

502:射頻產生器

504:阻抗匹配系統/阻抗匹配網路

542:輸入阻抗感測器

544:處理器

546:相位頻率偵測器

547:節點

548:頻率產生器

550:從屬時脈/時脈產生器

557:節點

560:阻抗匹配網路

562:輸出阻抗感測器

564:經阻抗匹配射頻信號

590:負載

602:射頻產生器

604:阻抗匹配系統

610:索引產生器處理器

642:輸入阻抗感測器

644:時脈產生器/第一時脈產生器1

645:第二時脈產生器2/時脈產生器

646:鎖相迴路

650:振盪器/從屬時脈

660:阻抗匹配網路

662a:輸出阻抗感測器1/輸出阻抗感測器

662b:輸出阻抗感測器2/輸出阻抗感測器

664a:經阻抗匹配射頻信號/輸出射頻信號

664b:經阻抗匹配射頻信號/輸出射頻信號

670:匹配系統處理器

680:負載

CLK0:主控時脈/時脈信號

CLK1:射頻時脈/時脈信號

CLK2:取樣時脈/類比轉數位轉換器取樣時脈/時脈信號

CLK3:時脈信號/時脈/本端時脈

CLK3’:時脈信號/內部時脈

ER0:誤差信號

ER1:誤差信號

在以下詳細說明及附圖中揭示本發明之各種實施例。

圖1係其中在某些實例中採用一RF產生器之一RF系統之一示意圖。

圖2係在本發明之實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。

圖3係在本發明之實施例中併入有用於一多位準RF信號之一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。

圖4圖解說明在某些實施例中實施於RF產生器之ALC電路中之時脈同步方案。

圖5圖解說明本發明之實例中之一經脈衝調變RF信號及其數位取樣。

圖6圖解說明本發明之實例中之一經脈衝調變RF信號及其數位取樣。

圖7係在本發明之實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。

圖8係在本發明之實施例中併入有用於一多位準RF信號之一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。

圖9圖解說明本發明之實例中之一多位準經脈衝調變RF信號及其數位取樣。

圖10係在本發明之替代實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。

圖11圖解說明在本發明之實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。

圖12圖解說明在本發明之替代實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。

圖13圖解說明在本發明之替代實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。

根據本發明之實施例，一射頻(RF)產生器併入有一自動位準控制(ALC)電路以控制RF信號之輸出位準，其中ALC電路實施同步ADC取樣、脈衝取樣索引及閘控累加以達成快速ALC迴路控制，尤其係針對經脈衝調變RF信號。在其他實施例中，ALC電路實施針對多位準RF信號之多位準控制。以此方式，RF產生器使用ALC電路來針對具有任何脈衝形狀或輸出位準之RF信號產生具有一恆定功率位準之一RF信號。

可將本發明之ALC電路應用於產生一連續波(CW)RF信號或一經脈衝調變RF信號或者一斜波RF信號或其他RF信號波形之一RF產生器中。然而，可將本發明之ALC電路有利地應用於經脈衝調變RF信號，尤其係具有短脈衝寬度之經脈衝調變RF信號。在某些實例中，本發明之ALC電路不需要過取樣，而是可藉由以低於RF頻率之一頻率對RF信號進行取樣來實施。

在本發明之其他實施例中，描述用於使一從屬時脈信號與RF信號之主控時脈信號同步之時脈產生電路。在一項實施例中，當負載 阻抗僅係電阻性時，一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路使一從屬時脈與RF信號之一時脈信號同步。以此方式，從屬時脈可與RF信號同步而不具有由非電阻性負載阻抗所致的相移。在其他實施例中，從屬時脈與RF信號之主控時脈同步且阻抗匹配系統基於經同步從屬時脈而產生取樣信號。

圖1係其中在某些實例中採用一RF產生器之一RF系統之一示意圖。參考圖1，提供一RF系統1以將一RF信號供應至一負載6。舉例而言，負載6可為一半導體設備，諸如一電漿半導體設備。可施加RF信號以在一電漿工具中產生電漿，(諸如)以用於蝕刻一半導體組件。RF系統1包含一RF產生器2，該RF產生器產生具有一預定RF頻率之RF信號3。在某些實例中，RF信號3可為一連續波，諸如一正弦波形、一斜波信號或一脈衝波形。在其他實例中，RF信號可為一叢發信號或一經脈衝調變RF信號，亦即，RF信號以具有不同脈衝速率及/或不同工作比之RF信號叢發提供。將RF信號3提供至一阻抗匹配系統4，該阻抗匹配系統將RF信號之阻抗與負載6之所要阻抗匹配。阻抗匹配系統4修改RF信號(諸如RF信號之相位、振幅及其他參數)，以將RF信號之阻抗轉換為一經阻抗匹配RF信號5，將該經阻抗匹配RF信號提供至負載6。

RF產生器2藉由在其輸出端子處對RF信號進行量測或取樣而實施位準控制。通常包含來自產生器中之功率放大器之前向RF信號之經取樣RF信號8被回饋至RF產生器2以形成控制迴路以用於調整RF信號之位準或振幅。

本發明之實施例描述併入有一自動位準控制(ALC)電路以用於提供對輸出RF信號之準確位準控制之一RF產生器。

圖2係在本發明之實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電 路之一RF產生器之一示意圖。參考圖2，一RF產生器10(亦稱為一「RF電源供應器」)包含一RF電路20及一自動位準控制(ALC)電路50。RF電路20自一RF信號源產生一RF信號且通常經由一阻抗匹配網路將RF信號提供至一輸出端子35以用於驅動一負載。ALC電路50控制RF電路來產生具有一受控振幅之RF輸出信號。RF產生器10可包含未展示之其他電路及組件以支援RF產生器之功能性。在圖2中省略RF產生器10之其他電路及組件以簡化論述。

在RF電路20中，一信號產生器22依據一RF時脈CLK1產生一預定RF頻率之一RF源信號。在一項實例中，振盪器22產生係以所要RF頻率之一固定位準正弦波之RF源信號。RF源信號可由一驅動器24放大。RF源信號然後由一信號調變器26調變。信號調變器26可經耦合以閘控RF源信號來產生一經脈衝調變RF信號。信號調變器26亦可經耦合以調整RF源信號之信號位準、信號相位、信號振幅或此等參數之一組合。在一項實例中，信號調變器26調變RF信號且基於由DAC 80提供之一類比控制信號之輸入位準而在信號調變器26之輸出處調整RF信號之振幅。經調變RF信號可由一驅動器28及一功率放大器30進一步放大。舉例而言，功率放大器30將自信號調變器26輸出之RF信號之功率放大一預定放大因子。功率放大器30放大RF信號之功率以實現輸出RF信號之一所要信號振幅。將由此產生之RF信號提供於輸出端子35上且可經由一阻抗匹配系統將該RF信號在一傳輸線(諸如向負載之一RF纜線)上傳輸至負載。

特定而言，透過一對定向耦合器32、34將RF信號提供至RF電路20之輸出端子35。定向耦合器32、34在輸出端子35處衰減並提取各別前向功率及一經反射功率，在該輸出端子處，所取樣信號用於監測 RF產生器10之輸出位準。換言之，每一定向耦合器量測輸出功率之一小部分(前向RF信號或經反射RF信號)且將量測轉移至ALC電路50。

在ALC電路50中，將由定向耦合器32輸出之前向RF信號之量測提供至一類比轉數位轉換器(ADC)52以被轉換為數位資料樣本。類似地，將由定向耦合器34輸出之經反射RF信號之樣本提供至一類比轉數位轉換器(ADC)54以被轉換為數位資料樣本。ADC 52、54以基於由一時脈源56表示之一取樣時脈CLK2之一取樣頻率將來自各別定向耦合器之類比樣本數位化。在某些實施例中，定向耦合器32透過一信號放大器及一衰減器耦合至ADC 52。類似地，定向耦合器34透過一信號放大器及一衰減器耦合至ADC 54。

前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本然後由一信號處理路徑85處理。信號處理路徑85產生指示RF信號之所量測信號位準值與一參考信號位準(位準參考)之間的一差之一誤差信號(節點75)或一向量誤差信號。此差可為一純量值或向量值。將誤差信號(節點75)提供至一調變器控制器78。調變器控制器78亦自一脈衝及位準控制電路82接收一脈衝調變信號。調變器控制器78自脈衝及位準控制電路82接收其他波型資料，諸如一斜波信號或一多位準脈衝調變信號。來自脈衝及位準控制電路82之脈衝調變信號指示將應用於RF信號(諸如將產生一經脈衝調變或叢發RF信號)之調變。調變器控制器78組合誤差信號與脈衝調變信號以產生一控制信號，該控制信號由一數位轉類比轉換器80轉換為類比形式且然後被提供至信號調變器26以控制RF源信號之調變並且亦修改RF源信號之位準或振幅或者相位以產生具有所要脈衝調變及所要信號振幅之一RF輸出信號。如此組態，在RF產生器10中形成一回饋迴路以使得ALC電路50能夠 連續地監測及控制RF信號之輸出功率或輸出位準。在某些實例中，信號調變器26可為一倍增器，該倍增器組合RF源信號與由ALC電路50提供之控制信號。

在本說明中，由此產生之RF信號可為一連續波(CW)RF信號，諸如以一正弦信號或一脈衝列，或者一斜波信號，或其他振幅調變RF信號，諸如自一任意波產生器(AWG)產生之一信號。另一選擇係，RF信號可為一經脈衝調變RF信號。舉例而言，一斜波RF信號包含基於輸入至調變器控制器78之參考位準之連續變化之輸出位準。在另一實例中，來自脈衝及位準控制電路82之位準控制信號可隨時間變化而使RF輸出之振幅變化。在本說明中，一經脈衝調變RF信號(亦稱為一脈衝RF信號)係指一給定RF頻率之一RF信號，其具有其中在一輸出端子處提供RF信號之一接通週期及其中不提供RF信號之一關斷週期。亦即，給定RF頻率之RF信號僅在接通週期期間被提供。可重複接通週期及關斷週期且脈衝RF信號可針對RF信號之每一脈衝具有相同或不同脈衝寬度。

在本發明之實施例中，ALC電路50之一顯著特徵係使用一同步ADC取樣時脈。更具體而言，使ADC取樣時脈CLK2與RF時脈CLK1同步。在一項實例中，ADC取樣時脈CLK2及RF時脈CLK1兩者可被同步或鎖定至一主控時脈(CLK0)且可自主控時脈導出ADC取樣頻率及RF頻率。由於使用同步ADC取樣時脈，因此需要更少取樣點來準確地對前向/經反射RF信號進行取樣。在本發明之實施例中，可使用低於RF頻率之一ADC取樣頻率。藉由使用一同步取樣時脈，ADC 52、54在每一脈衝週期內於同一位置處對所量測RF信號進行取樣。因此，ADC 52、54需要更少點來擷取位準資訊對其很重要之RF信號脈衝之峰值。ALC電路50可實現 一更快穩定時間，此乃因不需要諸多樣本來獲得所量測信號位準值。實際上，ALC電路50可在無需使用諸多數位樣本之情況下判定控制信號。在一項實例中，僅需要一個RF信號週期內之數位樣本。

在某些實施例中，ADC 52、54之取樣頻率經選擇使得中間頻率(IF)在取樣點中之一者處對準。在一項實例中，RF頻率係11MHz且使用8.8MHz之一取樣頻率。因此，來自ADC之混合中間頻率(IF)出現在2.2MHz處。在使用一4點FFT之情況下，IF信號中之一者出現在係2.2MHz之第一FFT結果處。因此，需要極少取樣點來獲得所要結果。在另一實例中，RF頻率係110MHz且使用80MHz之一取樣頻率。因此，來自ADC之混合中間頻率(IF)出現在30MHz處。在使用一8點FFT之情況下，IF信號中之一者出現在係30MHz之第三FFT結果處。因此，RF相關資料總是出現在FFT結果中之一者處，從而使得ADC取樣穩定且準確。如此組態，可使用較低成本ADC且在具有較少記憶體需求之情況下實施ALC電路。

在其他實施例中，取樣頻率可大於RF頻率，尤其係在RF頻率較低時。舉例而言，當RF信號頻率較低(諸如1MHz)時，ADC取樣頻率可為1.6MHz。在此情形中，IF頻率出現在400KHz上。藉由在1.6MHz ADC取樣頻率下應用一4點FFT，FFT結果中之一者係400KHz。IF信號出現在滿足以下方程式之頻率上：IFFreq=|N x RFsignal±M x ADCsampling|。可在取樣頻率係IF頻率之一整數倍數(亦即，1、2、3、4...)時應用此組態。在另一實施例中，亦可在ADC取樣係RF頻率之2^N(或2的冪)時應用該組態。舉例而言，若RF頻率係1MHz且ADC取樣頻率係4MHz，則可藉由以與上文所描述相同之方式使用4點FFT而對RF信號(量值 及相位等)進行取樣。因此，具有一較寬RF輸入頻率之一個ADC可用於覆蓋寬廣範圍之RF頻率。亦即，可針對一寬廣輸入RF頻率範圍應用ADC電路。

在使用同步ADC取樣時脈之情況下，可對RF信號之每一數位樣本進行索引或標記。此外，索引可用於指示在RF信號脈衝上獲取之數位樣本之位置。在本發明之實施例中，ALC電路50基於識別由ADC 52、54產生之數位樣本之一樣本索引而處理前向/經反射RF信號之數位化樣本。在一項實例中，使用一4點FFT(快速傅裡葉變換)來處理ADC取樣且在RF信號之一週期內針對每一轉換獲取之四個數位樣本由樣本索引「0、1、2、3」標記。樣本索引亦指示在RF信號之一週期內獲取之數位樣本之相位位置。舉例而言，樣本索引0指示在0°相位角處獲取之一數位樣本，樣本索引1指示在90°相位角處獲取之一數位樣本，樣本索引2指示在180°相位角處獲取之一數位樣本，且樣本索引3指示在270°相位角處獲取之一數位樣本。在由ADC 52及54獲取之數位樣本由此被索引之情況下，可簡化及精簡數位樣本之信號處理。在本發明之實施例中，ALC電路50包含用於產生由ADC 52、54提供之每一數位樣本之樣本索引值之一索引產生器84。索引產生器84自脈衝及位準控制電路82接收RF位準相關資料且將樣本索引值提供至信號處理路徑85。

本發明之ALC電路之另一顯著特徵係ADC數位化步驟使用較小數目個FFT點，諸如4個、16個或32個。藉由使得能夠使用較小數目個FFT點且藉由使用同步取樣時脈，ALC電路可支援脈衝RF信號中之較短脈衝寬度。可基於樣本索引而處理數位樣本且因此仍可準確地對脈衝RF信號之較短脈衝寬度進行取樣。當使用一較大FFT(諸如4096、32768 或65536)時，系統在其具有較多資料點時需要較多處理時間。此減慢資料輸出之處理量。系統亦將需要一較快ADC，使得系統不會遺漏短脈衝。舉例而言，當使用較小數目個FFT點時，僅需要一較短時間來執行一轉換以擷取一組索引之數位樣本。在一項實例中，使用一4點FFT且取樣時間係1μs。一個轉換僅需要4μs來擷取整組索引(0、1、2、3)之數位樣本。所擷取數位樣本可然後用於計算準確相位值及量值。然而，若ALC電路使用一較大FFT(諸如65536點FFT)，則ALC電路必須等待65.536ms來執行一個轉換以擷取整個資料集。另一選擇係，系統需要使用一較快ADC，該較快ADC需要較快處理器及較大緩衝存儲器。當使用一較大FFT時，ALC電路無法自緩慢取樣之ADC僅利用所擷取數位樣本之一子集計算準確相位值及量值且必須等待整個資料集被擷取。

現在將更詳細地描述ALC電路50之信號處理路徑85。在ADC 52、54將由定向耦合器32、34量測之前向RF信號及經反射RF信號數位化之後，將經數位化樣本提供至各別閘控累加區塊58a、58b。閘控累加區塊58a、58b判定將在信號處理操作中使用哪些數位樣本。特定而言，閘控累加區塊58a、58b判定將使哪些數位樣本通過以用於信號處理及將阻止哪些數位樣本。換言之，閘控累加區塊58a、58b基於樣本索引而對傳入數位樣本應用閘控以選擇特定數位樣本供傳遞至信號處理操作。

將選定數位樣本提供至各別數位濾波器60a、60b以進行處理。數位濾波器60a、60b產生指示所量測前向RF信號及經反射RF信號之信號位準及阻抗之經處理值。在某些實施例中，將數位濾波器60a、60b實施為離散傅裡葉變換濾波器。在本發明實施例中，數位濾波器60a、60b產生S參數相關向量值「原始a1」(62a)及「原始b1」(62b)，其中每 一向量值指示由前向RF信號或經反射RF信號之數位樣本量測之量值及相位。更具體而言，S參數相關值「原始a1」及「原始b1」係指散射參數(或S參數)，該等散射參數係表示RF信號之一可能輸入-輸出路徑之散射矩陣之係數。S參數係具有表示量值及相位部分之實數部分及虛數部分之複數。量值提供位準量測且相位提供阻抗量測。亦即，每一S參數值具有與RF信號之信號位準相關聯之一量值及與由RF信號所見之阻抗相關聯之一相位值。因此，值「原始a1」表示自傳輸至信號線上之前向RF信號計算之S參數值且值「原始b1」表示自經反射RF信號計算之S參數值。在本說明中，數位濾波器60a、60b產生「原始」S參數，該等「原始」S參數係指值「原始a1」及「原始b1」，此乃因此等值係未經校準值。

將經處理值(原始a1及原始b1)提供至一處理器72以計算所取樣RF信號之阻抗及位準值。可將處理器72實施為一邏輯電路或實施為在一處理器中執行之韌體。處理器72產生RF信號之一所量測信號位準值。另一選擇係，在其他實施例中，處理器72可提供向量誤差資料或誤差資料矩陣。將所量測信號位準值提供至一處理器74以用於比較所量測信號位準值與參考信號位準(位準參考)。處理器74產生指示所量測信號位準值與參考信號位準之間的差之誤差信號(節點75)。可將處理器74實施為一邏輯電路或實施為在一處理器中執行之韌體。如此組態，信號處理路徑85接收前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本且產生指示所量測信號位準值與參考信號位準之間的差之誤差信號。將誤差信號(節點75)提供至調變器控制器78以完成ALC迴路來控制由RF電路20產生之RF信號之位準。

在某些實施例中，閘控累加區塊58僅在RF信號被提供時(在接通週期期間)選擇數位樣本。在當不提供RF信號時之RF信號關斷週 期期間，信號處理路徑85可僅輸出先前計算之所量測信號位準值。藉由僅將數位樣本閘控至接通週期，可在具有經降低複雜性及經改良穩定性之情況下實施ALC迴路。

在圖2中所展示之實施例中，信號處理路徑85圖解說明用於各別前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本之單獨閘控累加區塊58a、58b。在本說明中，有時將信號處理路徑圖解說明為包含一單組閘控累加區塊及數位濾波器以處理前向RF信號及經反射RF信號兩者之數位樣本。應理解，閘控累加區塊及數位濾波器僅表示元件且在本文中用於表示用於處理來自一或多個信號源之數位樣本之電路系統。圖2及後續各圖僅係說明性的且並非意欲係限制性的。

在某些實施例中，RF產生器產生一多位準RF信號。亦即，RF信號可具有兩個或更多個信號位準。針對一脈衝調變器RF信號，RF信號之每一脈衝或每一叢發可具有相同或不同信號位準。在本發明之實施例中，ALC電路可經組態以對一多位準RF信號提供位準控制。圖3係在本發明之實施例中併入有用於一多位準RF信號之一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。圖2及圖3中之相似元件被賦予相似參考編號以簡化論述。參考圖3，一RF產生器100包含一RF電路20，該RF電路在一輸出端子35上產生可為一多位準RF信號之一RF信號。RF產生器100進一步包含用於提供對RF信號之一或多個位準之位準控制之一自動位準控制(ALC)電路150。在ALC電路150中，提供多個信號處理路徑185-1至185-N以處理RF信號之信號位準1至N。每一信號處理路徑185包含用於處理處於一個信號位準之前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本之元件。舉例而言，每一信號處理路徑185可包含用於自數位樣本計算所量測信號 位準值且用於計算指示各別信號位準之所量測信號位準值與參考信號位準之間的差之誤差信號之一閘控累加區塊、一數位濾波器及一或多個處理器。舉例而言，一第一信號處理路徑185-1經安置以處理第一信號位準之前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本。第一信號處理路徑185-1產生指示第一信號位準之所量測信號位準值與相關聯於第一信號位準之參考信號位準1之間的差之一誤差信號-1。ALC電路150包含兩個或更多個信號處理路徑以針對RF信號之信號位準中之每一者產生誤差信號。

為支援多位準RF信號，一索引產生器184提供一第一索引作為數位樣本之樣本索引且提供一第二索引作為用以識別信號位準之位準索引。將樣本索引及位準索引提供至信號處理路徑中之閘控累加區塊以選擇待處理之數位樣本。

將由所有信號處理路徑185-1至185-N產生之誤差信號提供至一資料選擇器76，該資料選擇器進行操作以選擇ALC電路150當前正控制之信號位準之誤差信號中之一者。選定誤差信號然後被提供至調變器控制器78以產生控制信號、由DAC 80轉換為類比形式，以調變RF源信號之信號位準來產生具有受控放大器之多位準RF信號。

本發明之ALC電路之一顯著特徵係使用一同步ADC取樣時脈。圖4圖解說明在某些實施例中實施於RF產生器之ALC電路中之時脈同步方案。參考圖4，一主控時脈90提供具有一給定時脈頻率之一時脈信號CLK0。一頻率控制器92用於產生時脈信號CLK1以供RF電路20中之振盪器22產生具有一預定RF頻率之RF源信號。一頻率控制器94用於產生時脈信號CLK2以供用作ADC 52、54之取樣時脈。以此方式，使取樣時脈CLK2與用於產生RF信號之RF時脈CLK1同步。藉由使用一同步ADC取樣 時脈，ALC電路50可實施樣本索引以用於更高效之取樣及處理。此外，在本發明之實施例中，取樣頻率係處於比RF頻率低之一頻率。

在本說明中，一同步ADC取樣時脈係指與用於產生RF源信號之RF時脈同步之取樣時脈，而該兩個時脈可具有不同時脈頻率。換言之，ADC取樣時脈被鎖定至RF時脈，而兩個時脈皆以其各別頻率運行。在一項實施例中，可將頻率控制器92、94實施為自一主控時脈CLK0產生取樣時脈及RF時脈之一鎖相迴路。

在某些實施例中，亦可與一外部系統96(諸如圖1之阻抗匹配網路4)共用主控時脈CLK0，以允許外部系統同步至同一主控時脈。

圖5圖解說明本發明之實例中之一經脈衝調變RF信號及其數位取樣。參考圖5，RF信號(曲線112)係一經脈衝調變RF信號，該脈衝調變RF信號包含在以預定RF頻率提供RF信號時之接通週期及在不提供RF信號時之關斷週期。ADC將經脈衝調變RF信號數位化且響應於取樣時脈而產生數位樣本，由曲線114繪示。由於取樣時脈與RF時脈同步，因此每一數位樣本可被索引且每一數位樣本相對於RF脈衝之位置係已知的。

在本發明實例中，ADC取樣使用一4點FFT，其中在每一取樣循環中使用四個樣本來量測類比信號，其中每一樣本提供相同的相移量。因此，樣本索引0、1、2及3指示在一個轉換內獲取之四個樣本。在某些實施例中，索引產生器84(圖2)針對每一取樣脈衝產生樣本索引0、1、2或3。索引產生器84亦接收提供經脈衝調變RF信號之包絡之脈衝調變信號。因此，索引產生器84可使每一取樣脈衝與經脈衝調變RF信號之接通週期或關斷週期相關聯。如此組態，閘控累加區塊可僅在接通週期期間選擇與RF樣本相關聯之數位樣本。

在圖5中所展示之實施例中，在本發明實施例中，閘控累加區塊經組態以在RF信號之接通週期內使用一組索引0-1-2-3來選擇數位樣本。因此，閘控累加區塊在RF信號之接通週期內選擇與索引0-1-2-3、0-1-2-3等等相關聯之數位樣本，如由曲線116所圖解說明。

在其他實施例中，閘控累加區塊可經組態以使用其他索引次序或其他組索引來選擇數位樣本。圖6圖解說明本發明之實例中之一經脈衝調變RF信號及其數位取樣。參考圖6，閘控累加區塊經組態以針對第一RF信號脈衝及第二RF信號脈衝在RF信號之接通週期內(曲線122)使用一組索引2-3-0-1且針對第三RF信號脈衝使用一組索引3-0-1-2(曲線124)來選擇數位樣本，如由曲線126所圖解說明。當使用索引次序2-3-0-1時，存在兩個索引移位(自0)且信號處理路徑添加與兩個索引移位對應之相位偏移值。當使用索引次序3-0-1-2時，存在三個索引移位(自0)且信號處理路徑添加與三個索引移位對應之相位偏移值。

更具體而言，本發明之ALC電路可取決於經脈衝調變RF信號之寬度而判定將使用之一組數位樣本。若RF信號接通週期之寬度係長的，則ALC電路可選擇任何脈衝信號次序(諸如0-1-2-3或2-3-0-1)且可擷取足夠數位樣本。然而，若RF信號接通週期之寬度係短的，則ALC電路可以靈活地選擇將使用之一適合的樣本索引次序以使被擷取之數位樣本最大化。

使用樣本索引來選擇數位樣本以進行處理對於經脈衝調變RF信號係尤其有利的。此乃因經脈衝調變RF信號通常在接通週期與關斷週期之間的轉換期間含有過衝及下衝。本發明之ALC電路中之閘控累加區塊可經組態以不選擇在RF信號剛被接通時之初始數位樣本而是等待以選 擇在RF信號較穩定時之數位樣本。此外，閘控累加區塊可經組態以不選擇在即將關斷RF信號時之接通週期結束時之數位樣本。

圖7係在本發明之實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。圖2及圖7中之相似元件被賦予相似參考編號以簡化論述。參考圖7，一RF產生器200包含一RF電路20及一自動位準控制(ALC)電路250。ALC電路250包含一信號處理路徑285，該信號處理路徑經組態以自前向RF信號及經反射RF信號之量測接收數位樣本且針對ALC迴路中之調變器控制器78產生誤差信號(節點75)。在本發明實施例中，信號處理路徑285包含用於自所取樣前向RF信號及經反射RF信號中之每一者選擇數位樣本之一閘控累加區塊258。信號處理路徑285進一步包含用以處理數位樣本之一信號處理器263。在本發明實例中，信號處理器263包含用於自數位樣本計算一所量測信號位準值之一數位濾波器及一處理器或邏輯電路。所量測信號位準值用於針對調變器控制器78產生誤差信號以進行功率位準控制。

此外，本發明實施例之ALC電路250中之信號處理路徑285進一步包含用於在經脈衝調變RF信號之關斷週期期間產生一經模擬信號位準值之一經模擬衰減電路286。特定而言，在經脈衝調變RF信號之其中ADC 52、54對該RF信號進行取樣之接通週期期間，信號處理器263產生經量測信號位準值，該經量測信號位準值被通過經模擬衰減電路286並被提供至誤差處理器74。然而，在經脈衝調變RF信號之關斷週期期間，ADC 52、54不具有待取樣之任何RF信號且信號處理器263可不會產生具有一有意義值之一輸出。在此情形中，誤差處理器74可被置於一不期望狀態中，從而產生超出範圍之一誤差信號。當RF信號再次被接通時，誤差 處理器可然後具有待校正之一較大誤差，從而導致RF信號之較長穩定時間及不穩定輸出功率。

在本發明之實施例中，在經脈衝調變RF信號之關斷週期期間，經模擬衰減區塊286估計或模擬RF信號(或者ALC迴路內之類比/RF信號路徑之傳遞函數)。特定而言，經模擬衰減區塊286在經脈衝調變RF信號之關斷週期期間產生一所估計信號位準值且將所估計信號位準值提供至誤差處理器74，使得誤差處理器74可產生並不廣泛超出範圍而是較接近於預期值之一誤差信號。以此方式，當經脈衝調變RF信號下一次進入接通週期時，ALC迴路可迅速穩定至控制RF信號之信號位準或功率所需之誤差信號上。

在一項實施例中，經模擬衰減區塊286使用去往功率放大器之控制信號之預先量測的傳遞函數來產生所估計信號位準值。亦即，所估計信號位準值描述由調變器控制器產生之控制信號與功率放大器之改變之間的關係。經模擬衰減區塊286接收先前誤差信號回饋且基於傳遞函數而判定將在脈衝RF信號被關斷時使用之一所估計或經模擬信號位準值。以此方式，ALC迴路表現得如同存在正被取樣之一RF信號一般。可將誤差信號設定為較接近於預期值，使得當RF信號被接通時，誤差信號及ALC迴路不會遭受一較大信號擺動。在某些實施例中，可將經模擬衰減區塊286實施為一邏輯電路或實施為一處理器中之韌體。

以此方式，即使經脈衝調變RF信號處於不具有RF信號之關斷週期中，信號處理路徑亦提供一所估計或經模擬信號位準值以為ALC迴路提供一適當誤差信號來產生用於RF電路之控制信號。當RF信號在接通週期期間再次被接通時，控制迴路可在不具有較大信號擺動之情況下高 效地操作。

圖8係在本發明之實施例中併入有用於一多位準RF信號之一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器300之一示意圖。圖2、圖3及圖8中之相似元件被賦予相似參考編號以簡化論述。特定而言，圖8圖解說明用於具有兩個信號位準之一多位準RF信號之ALC電路之一實施例。參考圖8，在RF信號具有兩個信號位準一位準#0及位準#1之情形中，ALC電路350包含兩個信號處理路徑：位準#0路徑385-0及位準#1路徑385-1。每一信號處理路徑385-0、385-1接收來自ADC 52、54之前向RF信號及經反射RF信號之數位樣本。每一信號處理路徑385-0、385-1選擇與各別信號位準相關聯之數位樣本以進行處理。舉例而言，索引產生器384自脈衝及位準控制電路82接收脈衝調變信號且將一樣本索引及一位準索引提供至閘控累加區塊358-0及358-1。位準索引指示數位樣本是屬於信號位準0還是信號位準1，使得每一信號處理路徑可相應地進行處理。

信號處理路徑385-0包含一閘控累加區塊358-0、一信號處理器363-0、一經模擬衰減區塊386-0及一誤差處理器374-0。信號處理路徑385-1包含一閘控累加區塊358-1、一信號處理器363-1、一經模擬衰減區塊386-1及一誤差處理器374-1。信號處理路徑385-0產生指示一所量測或所估計信號位準值與針對信號位準#0之參考信號位準之間的一差之一誤差信號ER0。信號處理路徑385-1產生指示一所量測或所估計信號位準值與針對信號位準#1之參考信號位準之間的一差之一誤差信號ER1。一資料選擇器76針對調變器控制器78選擇誤差信號ER0及ER1中之一者。資料選擇器76藉由自索引產生器384接收位準索引而選擇適當誤差信號。調變器控制器78產生控制信號，該控制信號用於控制RF電路中之信號調變器26 以將RF源信號調整至所要受控信號位準。

在某些應用中，ALC電路可經組態以僅針對一個信號位準應用位準控制。舉例而言，ALC電路可經組態以僅控制信號位準#1。在此情形中，資料選擇器76可經組態以僅選擇誤差信號ER1且ALC電路僅在具有信號位準#1之RF信號之接通週期期間控制信號位準。舉例而言，若經脈衝調變RF信號具有一較長脈衝寬度，則ALC電路250可經組態以對兩個信號位準進行位準控制。然而，若經脈衝調變RF信號具有一較短脈衝寬度，則ALC電路250可經組態以僅對信號位準中之一者進行位準控制，從而確保一較快回應。

圖9圖解說明本發明之實例中之一多位準經脈衝調變RF信號及其數位取樣。參考圖9，多位準RF信號(曲線132)係一經脈衝調變RF信號，該經脈衝調變RF信號包含在以預定RF頻率提供RF信號時之接通週期及在不提供RF信號時之關斷週期。此外，RF信號包含一第一信號位準(位準#0)及一第二信號位準(位準#1)。舉例而言，第一脈衝及第三脈衝具有位準#0且第二脈衝具有位準#1。

ADC將經脈衝調變RF信號數位化且響應於取樣時脈而產生數位樣本，由曲線134繪示。在本發明實例中，ADC取樣使用一4點FFT，其中在每一取樣循環中使用四個樣本來量測類比信號，其中每一樣本提供相同的相移量。因此，樣本索引0、1、2及3指示針對一個轉換所獲取之四個樣本。在某些實施例中，索引產生器384(圖8)針對每一取樣脈衝產生樣本索引0、1、2或3。索引產生器384進一步產生位準索引(曲線136)以指示RF信號之信號位準。在本發明實例中，位準索引僅需要1位元來指示兩個信號位準。

索引產生器384接收脈衝調變信號，該脈衝調變信號提供經脈衝調變RF信號之包絡以及每一脈衝之信號位準。因此，索引產生器384可使每一取樣脈衝與經脈衝調變RF信號之接通週期或關斷週期以及RF信號之信號位準相關聯。如此組態，閘控累加區塊可在接通週期期間且亦針對特定信號位準一位準#0或位準#1選擇與RF樣本相關聯之數位樣本。

在圖9中所展示之實施例中，閘控累加區塊經組態以使用使在每一接通週期期間所擷取之數位樣本數目最大化之一索引次序來選擇數位樣本。在本發明實例中，閘控累加區塊經組態以針對第一RF信號脈衝及第二RF信號脈衝在RF信號之接通週期內使用一索引次序2-3-0-1且針對第三RF信號脈衝使用一索引次序3-0-1-2(曲線134)來選擇數位樣本，如由曲線138所圖解說明。圖9進一步圖解說明ALC電路應被調節到的RF信號之目標信號位準(曲線140)。

在以上所描述實施例中，RF產生器之RF電路使用一振盪器來產生一RF源信號且響應於一控制信號而使用一信號調變器來調變RF源信號以產生所要RF信號。在此情形中，使用一DAC來將由調變器控制器產生之數位控制信號轉換為一類比控制信號以驅動信號調變器。在本發明之替代實施例中，RF電路可使用一數位信號產生器來實施且ALC電路可使用數位控制信號來控制RF電路。

圖10係在本發明之替代實施例中併入有一自動位準控制(ALC)電路之一RF產生器之一示意圖。參考圖10，一RF產生器400包含一RF電路420及一自動位準控制(ALC)電路50。在本發明實施例中，自動位準控制電路50以與圖2中之ALC電路50相同之方式實施。圖2及圖10中之 相似元件被賦予相似參考編號且將不進一步描述。RF電路420包含一直接數位合成器422，該直接數位合成器用以響應於來自ALC電路50之調變器控制器78之控制信號而產生所要RF信號。特定而言，直接數位合成器422係具有調變能力且能夠自一內部參考頻率形成或產生具有任何所要頻率或振幅或者相位之一輸出信號之一直接數位合成器。在本發明之實施例中，直接數位合成器422經組態以響應於來自調變器控制器78之控制信號而產生具有所要信號振幅及相位之一RF信號。由於直接數位合成器422對數位信號輸入作出回應，因此ALC電路50可提供來自調變器控制器78之控制信號且不需要控制信號之數位轉類比轉換。直接數位合成器422包含用以響應於來自調變器控制器78之數位控制信號而產生RF信號之一內部DAC。

在其他實施例中，RF電路可使用具有調變能力之一鎖相迴路(PLL)信號源來實施。PLL信號源可以與直接數位合成器相同之方式進行操作以響應於一數位控制信號而提供具有所要頻率、振幅或相位之一RF信號。在其他實施例中，RF電路亦可使用一FPGA或具有數位轉類比轉換能力之一處理器來實施。

在一RF系統中，RF產生器及阻抗匹配系統係兩個獨立系統且通常並非係同步的。為使用RF產生器來建構RF系統，阻抗匹配系統需要恢復由RF產生器使用之時脈。在本發明之實施例中，描述一阻抗匹配系統中用以自RF產生器恢復時脈信號之電路及方法。

圖11圖解說明在本發明之實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。參考圖11，一阻抗匹配系統504耦合至一RF系統中之一RF產生器502以接收一RF信號35且將一經阻抗匹配RF 信號564提供至一負載590。阻抗匹配系統504包含一輸入阻抗感測器542、一阻抗匹配網路560以及提供經阻抗匹配RF信號564之一輸出阻抗感測器562。

由於阻抗匹配系統504及RF產生器502係獨立系統，因此阻抗匹配系統504需要自RF產生器502之RF信號(節點35)再現時脈信號。舉例而言，阻抗匹配系統504可想要與RF產生器之主控時脈90(CLK0)同步。另一選擇係，阻抗匹配系統504可與RF產生器502中之時脈鏈(諸如時脈源22)中之其他時脈信號同步。

在實踐中，若RF信號之相位僅由RF產生器502判定，則阻抗匹配系統504可將其參考時脈(亦稱為從屬時脈)鎖定至RF信號。然而，由RF產生器502產生之RF信號之相位響應於匹配系統之設定及匹配系統之負載兩者而改變。根據本發明之實施例，阻抗匹配系統504之輸入阻抗感測器542判定輸入節點處之阻抗。當輸入阻抗感測器542報告一固定相位或一預定相位條件時，阻抗匹配系統504嘗試鎖定從屬時脈550。在此情形中，每當阻抗匹配系統504看到相同相位條件時，從屬時脈550將鎖定至RF產生器502之RF信號。

在本發明之其他實施例中，在阻抗匹配系統504中提供一時脈產生電路以使得阻抗匹配系統能夠自在傳輸線上接收到之RF信號恢復RF時脈(主控時脈)。時脈產生電路自RF產生器502接收RF信號且亦自輸出阻抗感測器562接收負載阻抗資訊。特定而言，時脈產生電路僅在輸出阻抗感測器562指示負載阻抗係電阻性時使用RF信號。藉由僅在負載係電阻性時使阻抗匹配系統之時脈同步，在阻抗匹配系統中不發生相移且由此產生之從屬時脈信號具有較高穩定性。

在一項實施例中，輸出阻抗感測器562分接並量測經阻抗匹配RF信號564以獲得負載阻抗資訊。時脈產生電路包含一處理器544，該處理器自RF產生器502接收負載阻抗資訊以及傳入RF信號35。一時脈產生器550產生一從屬時脈信號，該從屬時脈信號驅動一頻率產生器548來產生一時脈信號CLK3’(節點557)。可將頻率產生器548實施為一鎖相迴路。最後，時脈產生電路包含一相位頻率偵測器546，該相位頻率偵測器接收時脈信號CLK3’及傳入RF信號且量測兩個信號之間的相位差。相位頻率偵測器546將時脈信號CLK3’之相位與傳入RF信號對準以產生被提供至處理器544之時脈信號CLK3(節點547)。

在操作中，處理器544在一特定時間週期內不斷地對脈衝數目進行計數。當處理器544比較RF信號之時脈信號與時脈信號CLK3並辨識RF信號之時脈信號與時脈信號CLK3之間的差時，處理器544調整阻抗匹配系統內之從屬時脈550之頻率及/或相位。舉例而言，處理器544可操縱處理器544處之DAC輸出。

在本發明之實施例中，時脈產生電路檢查由輸出阻抗感測器562量測之負載590之負載阻抗且偵測負載之輸入阻抗何時係電阻性。當負載之輸入阻抗係電阻性時，時脈產生電路然後量測本端產生之時脈CLK3與RF信號之間的相位差且產生去往從屬時脈550之頻率及相位調整信號。以此方式，阻抗匹配網路504之從屬時脈550可被同步至與RF時脈相同之相位。當負載之負載阻抗並非係電阻性時，亦即，若負載阻抗係電容性或電感性的，則時脈產生電路不會使時脈信號同步，此乃因非電阻性負載阻抗會導致相位變化。以此方式，自RF信號產生阻抗匹配系統之一相位同步之本端時脈信號。

在某些實施例中，處理器544判定負載阻抗何時僅係一電阻性負載並藉由觸發耦合至頻率產生器548之相位同步信號而起始頻率及相位同步。頻率產生器548可為一鎖相迴路且自從屬時脈550接收一時脈信號。頻率產生器548耦合至一相位頻率偵測器546以產生本端時脈CLK3。相位頻率偵測器546量測內部時脈CLK3’與來自RF時脈信號之RF時脈之間的相位差。頻率及相位調整值由處理器544提供至從屬時脈550以調整時脈頻率及相位來匹配RF信號中之RF時脈信號。

圖12圖解說明在本發明之替代實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。參考圖12，一阻抗匹配系統604耦合至一RF系統中之一RF產生器602以接收一RF信號35且將一經阻抗匹配RF信號664a、664b提供至一負載680。阻抗匹配系統604包含一輸入阻抗感測器642、一阻抗匹配網路660以及提供經阻抗匹配RF信號664之一輸出阻抗感測器662。在本發明實施例中，阻抗匹配系統604包含兩個輸出阻抗感測器1 662a及輸出阻抗感測器2 662b以分別提供兩個輸出RF信號664a、664b。

在圖12之RF系統中，將RF產生器602之主控時脈或參考時脈與阻抗匹配系統640共用。此外，亦將在RF產生器602中產生之樣本索引與阻抗匹配系統640共用。舉例而言，可諸如藉由將RF產生器602之主控時脈90耦合至一鎖相迴路646而將主控時脈90與阻抗匹配系統604共用。將由索引產生器處理器610產生之樣本索引提供至匹配系統處理器670。藉由使用相同時脈及相同樣本索引，阻抗匹配系統604可更高效地處理匹配系統內之感測器資料。

更具體而言，鎖相迴路646響應於主控時脈90由RF產生器 602共用而驅動一振盪器650。振盪器650將一輸出時脈信號提供至一時脈產生器644，在本發明實施例中，該時脈產生器針對輸入阻抗感測器642及兩個輸出阻抗感測器662a、662b產生取樣信號。利用相同時脈信號及相同樣本索引，輸入阻抗感測器642及輸出阻抗感測器662a、662b可以與RF產生器602相同之時序運行。在實踐中，將存在一特定量之時脈延遲，但可補償延遲。

一般而言，藉由以下操作而實施圖12之時脈同步方案：在兩個獨立系統之間共用時脈信號及索引資料且針對每一樣本具有樣本索引並基於共用時脈及共用樣本索引資料而運行信號處理。

在替代實施例中，可反向執行RF產生器602與阻抗匹配系統604之間的時脈同步。亦即，阻抗匹配系統中之參考時脈可為主控時脈且RF產生器可與阻抗匹配系統之參考時脈同步。此外，阻抗匹配系統之處理器可產生樣本索引並與RF產生器共用樣本索引。

在圖12之阻抗匹配系統604中，針對輸入阻抗感測器及輸出阻抗感測器兩者使用相同時脈(從屬時脈650)。因此，阻抗匹配系統之輸入頻率與輸出頻率係相同的。在某些情形中，阻抗匹配系統可針對輸入阻抗感測器及輸出阻抗感測器使用不同的時脈頻率來實施。

圖13圖解說明在本發明之替代實施例中耦合至一RF產生器之一阻抗匹配系統中之一時脈產生電路。圖12及圖13中之相似元件被賦予相似參考編號且將不進一步描述。參考圖13，阻抗匹配系統604包含用以產生一取樣信號1之一第一時脈產生器1(644)及用以產生一樣本信號2之一第二時脈產生器2(645)。兩個時脈產生器644及645皆基於從屬時脈650而產生取樣信號。在某些實例中，時脈產生器644及645產生具有不同 頻率之取樣信號。阻抗匹配系統604可針對系統中之不同感測器施加不同時脈頻率。舉例而言，在本發明實施例中，取樣信號1被施加至輸入阻抗感測器642且取樣信號2被施加至輸出阻抗感測器662a、662b中之一者或兩者。

在一項實例中，可期望在輸出阻抗感測器處查看RF信號之諧波頻率以便調整阻抗匹配網路660之匹配參數。在此情形中，期望使輸出阻抗感測器自不同於輸入阻抗感測器之一頻率查看結果。

在圖12及圖13中所展示之實施例中，時脈信號及索引資料在兩個信號線上被共用。在某些實施例中，經相位調變信號及索引資料兩者在同一資料線上被共用。

在此詳細說明中，本發明之各種實施例或實例可以眾多方式實施，包含作為一程序；一裝備；一系統；一物質組成、體現於一電腦可讀儲存媒體上之一電腦程式產品；及/或一處理器(諸如一硬體處理器或一處理器裝置)，其經組態以執行儲存於耦合至處理器之一記憶體上及/或由該記憶體提供之指令；及/或一電腦可讀媒體(例如，一電腦可讀儲存媒體或一電腦網路，其中程式指令經由光學、電子或無線通信鏈路而發送)上之一系列程式指令。一般而言，可在本發明之範疇內更改所揭示程序之步驟之次序。除非另外陳述，否則諸如描述為經組態以執行一任務之一處理器或一記憶體之一組件可實施為經暫時組態以在一既定時間執行該任務之一通用組件或經製造以執行該任務之一特定組件。如本文中所使用，術語「處理器」係指經組態以處理諸如電腦程式指令之資料之一或多個裝置、電路及/或處理核心。

上文連同圖解說明本發明之原理之隨附圖式一起提供對本 發明之一或多項實施例之一詳細說明。結合此等實施例描述本發明，但本發明並不限於任何實施例。在本發明之範疇內之眾多修改及變化係可能的。本發明之範疇僅由申請專利範圍限制且本發明囊括眾多替代方案、修改及等效形式。在說明中陳述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。出於實例目的而提供此等細節，且可在不具有此等特定細節中之某些或所有細節之情況下根據申請專利範圍實踐本發明。出於清晰之目的，未詳細描述與本發明相關之技術領域中習知之技術材料，使得不會不必要地模糊本發明。本發明由隨附申請專利範圍定義。

10:射頻產生器

20:射頻電路

22:信號產生器/振盪器/時脈源

24:驅動器

26:信號調變器

28:驅動器

30:功率放大器

32:定向耦合器

34:定向耦合器

35:輸出端子/射頻信號/節點/傳入射頻信號

50:自動位準控制電路

52:類比轉數位轉換器

54:類比轉數位轉換器

56:時脈源

58a:閘控累加區塊

58b:閘控累加區塊

60a:數位濾波器

60b:數位濾波器

62a:散射參數相關向量值「原始a1」

62b:散射參數相關向量值「原始b1」

72:處理器

74:處理器/誤差處理器

75:節點

78:調變器控制器

80:數位轉類比轉換器

82:脈衝及位準控制電路

84:索引產生器

85:信號處理路徑

CLK1:射頻時脈/時脈信號

CLK2:取樣時脈/類比轉數位轉換器取樣時脈/時脈信號

Claims (20)

1. 一種射頻產生器，其包括：一射頻(RF)電路，其包括提供自一第一時脈導出之一第一頻率之一RF信號之一RF源及產生一脈衝射頻(RF)信號之一信號調變器，該脈衝RF信號具有其中在一輸出端子處提供該RF信號之一接通週期及其中不提供RF信號之一關斷週期；以及一自動位準控制電路，其經組態以在該輸出端子處對該脈衝RF信號進行取樣且產生一控制信號以在該射頻電路處調變該RF信號，該自動位準控制電路包括：第一類比轉數位轉換器及第二類比轉數位轉換器，其經組態以在該輸出端子處以一取樣頻率對各別前向RF信號及經反射RF信號進行取樣且產生該各別前向RF信號及該經反射RF信號之數位樣本，該取樣頻率係自與該第一時脈同步之一取樣時脈導出且小於該RF信號之該第一頻率；一閘控累加電路，其經組態以接收該前向RF信號及該經反射RF信號之各別數位樣本且基於識別該等數位樣本之一樣本索引而選擇數位樣本；一數位信號處理器，其經組態以處理該等選定數位樣本來產生一所量測信號位準值；一誤差處理器，其經組態以比較該所量測信號位準值與一參考信號位準來產生指示其一差之一誤差信號；及一調變器控制器，其經組態以響應於該誤差信號及一脈衝調變信 號而產生該控制信號，該脈衝調變信號指示該脈衝RF信號之該接通週期及該關斷週期，該控制信號耦合至該射頻電路之該調變器以調變該RF信號來產生該脈衝RF信號且在該接通週期期間控制該脈衝RF信號之一信號位準。
2. 如請求項1之射頻產生器，其中該樣本索引與該取樣頻率相關且將該等數位樣本識別為在一給定轉換內取樣之第一數目個資料點。
3. 如請求項2之射頻產生器，其中該閘控累加電路基於該樣本索引而在該脈衝RF信號之該接通週期期間選擇該前向RF信號及該經反射RF信號之該等數位樣本。
4. 如請求項2之射頻產生器，其中該樣本索引將該等數位樣本識別為在一給定轉換內取樣之四個資料點。
5. 如請求項1之射頻產生器，其進一步包括：一數位轉類比轉換器，其經組態以將該控制信號轉換為一類比信號且耦合該類比信號以控制該射頻電路之該信號調變器。
6. 如請求項1之射頻產生器，其中該數位信號處理器包括：一數位濾波器，其經組態以處理該等選定數位樣本且產生與該前向RF信號相關聯之一第一參數值及與該經反射RF信號相關聯之一第二參數值，該第一參數值及該第二參數值中之每一者指示由該等選定數位樣本量 測之該各別前向或該經反射RF信號之一位準值及一相位值；及一阻抗及位準處理器，其經組態以處理該第一參數值及該第二參數值來產生該所量測信號位準值。
7. 如請求項1之射頻產生器，其進一步包括：一經模擬衰減處理器，其經組態以產生一所估計信號位準值且在其中該閘控累加電路未選擇該RF信號之數位樣本之該關斷週期期間將該所估計信號位準值提供至該誤差處理器，該所估計信號位準值被提供至該誤差處理器作為該所量測信號位準，其中該經模擬衰減處理器基於該誤差信號以及該射頻電路之參數而產生該所估計信號位準值。
8. 如請求項1之射頻產生器，其中該脈衝RF信號包括一多位準脈衝RF信號，該多位準脈衝RF信號在一第一接通週期期間具有一第一信號位準且在一第二接通週期期間具有一第二信號位準，該第一信號位準不同於該第二位準。
9. 如請求項8之射頻產生器，其中該樣本索引包括將該等數位樣本識別為第一數目個資料點之一第一樣本索引及識別該脈衝RF信號之該信號位準之一第二樣本索引，該第二樣本索引具有指示該第一信號位準之一第一邏輯值及指示該第二信號位準之一第二邏輯值。
10. 如請求項9之射頻產生器，其中該自動位準控制電路進一步包括： 一第一信號處理路徑，其用於處理具有由該第二樣本索引識別之該第一信號位準之數位樣本；一第二信號處理路徑，其用於處理具有由該第二樣本索引識別之該第二信號位準之數位樣本，其中該第一信號處理路徑及該第二信號處理路徑中之每一者包括該閘控累加電路、該數位信號處理器及該誤差處理器，該第一信號處理路徑產生指示該第一信號位準與一第一參考信號位準之間的一差之一第一誤差信號且該第二信號處理路徑產生指示該第二信號位準與一第二參考信號位準之間的一差之一第二誤差信號；及一資料選擇器，其經組態以選擇該第一誤差信號及該第二誤差信號中之一者且將該選定誤差信號提供至該調變器控制器，其中該調變器控制器響應於該選定誤差信號而產生該控制信號以在具有與該選定誤差信號相關聯之一信號位準之該脈衝RF信號之一接通週期期間控制該脈衝RF信號之該信號位準。
11. 如請求項10之射頻產生器，其中該第一信號處理路徑及該第二信號處理路徑中之每一者進一步包括：一經模擬衰減處理器，其經組態以產生一所估計信號位準值且在其中該閘控累加電路未選擇該RF信號之數位樣本之該關斷週期期間將該所估計信號位準值提供至每一信號處理路徑中之該誤差處理器，該所估計信號位準值被提供至該誤差處理器作為該所量測信號位準，其中該經模擬衰減處理器基於該各別誤差信號以及該射頻電路之參數而產生該所估計信號位準值。
12. 如請求項1之射頻產生器，其進一步包括：一索引產生器，其經組態以響應於該脈衝調變信號及該取樣頻率而產生該樣本索引。
13. 如請求項1之射頻產生器，其進一步包括：第一定向耦合器及第二定向耦合器，其耦合至該輸出端子以對該各別前向RF信號及該經反射RF信號進行取樣且將該等經取樣信號提供至該各別第一類比轉數位轉換器及該第二類比轉數位轉換器。
14. 一種控制一射頻(RF)信號之一信號位準之方法，其包括：產生自一第一時脈導出之一第一頻率之該RF信號；產生一脈衝RF信號，該脈衝RF信號具有其中提供該RF信號之一接通週期及其中不提供RF信號之一關斷週期；以一取樣頻率對與該脈衝RF信號相關之一前向RF信號及一經反射RF信號進行取樣，以產生該前向RF信號及該經反射RF信號之數位樣本，該取樣頻率係自與該第一時脈同步之一取樣時脈導出且小於該RF信號之該第一頻率；基於識別該前向RF信號及該經反射RF信號之數位樣本之一樣本索引而選擇該等數位樣本；處理該等選定數位樣本以產生一所量測信號位準值；判定指示該所量測信號位準值與一參考信號位準之間的一差之一誤差信號；響應於該誤差信號及一脈衝調變信號而產生一控制信號，該脈衝調變 信號指示該脈衝RF信號之該接通週期及該關斷週期；及施加該控制信號以調變該RF信號來產生該脈衝RF信號且在該接通週期期間控制該脈衝RF信號之一信號位準。
15. 如請求項14之方法，其進一步包括其中該樣本索引與該取樣頻率相關且將該等數位樣本識別為在一給定轉換內取樣之第一數目個資料點。
16. 如請求項14之方法，其中基於識別該前向RF信號及該經反射RF信號之數位樣本之一樣本索引而選擇該等數位樣本包括：基於該樣本索引而在該脈衝RF信號之該接通週期期間選擇該前向RF信號及該經反射RF信號之數位樣本。
17. 如請求項14之方法，其進一步包括：產生一所估計信號位準值且將該所估計信號位準值作為該所量測信號位準值提供以用於判定該誤差信號，該所估計信號位準值係基於該誤差信號以及與產生該RF信號相關聯之參數。
18. 如請求項14之方法，其中該脈衝RF信號包括一多位準脈衝RF信號，該多位準脈衝RF信號在一第一接通週期期間具有一第一信號位準且在一第二接通週期期間具有一第二信號位準，該第一信號位準不同於該第二位準；且其中該樣本索引包括將該等數位樣本識別為第一數目個資料點之一第一樣本索引及識別該脈衝RF信號之該信號位準之一第二樣本索引，該第二樣本索引具有指示該第一信號位準之一第一邏輯值及指示該第二信號 位準之一第二邏輯值。
19. 如請求項18之方法，其進一步包括：處理具有由該第二樣本索引識別之該第一信號位準之數位樣本；產生指示該第一信號位準與一第一參考信號位準之間的一差之一第一誤差信號；處理具有由該第二樣本索引識別之該第二信號位準之數位樣本；產生指示該第二信號位準與一第二參考信號位準之間的一差之一第二誤差信號；選擇該第一誤差信號及該第二誤差信號中之一者作為該誤差信號以產生該控制信號；及響應於該選定誤差信號而產生該控制信號以在具有與該選定誤差信號相關聯之一信號位準之該脈衝RF信號之一接通週期期間控制該脈衝RF信號之該信號位準。
20. 如請求項14之方法，其進一步包括：響應於該脈衝調變信號及該取樣頻率而產生該樣本索引。