(57)【要約】【課題】大域最適値を見つけるための周波数同調システムおよび方法の提供。【解決手段】発生器および発生器を同調させるための方法が、開示される。本方法は、発生器によって印加される電力の周波数を現時点の最良周波数に設定することと、発生器によって印加される電力の特性を感知することとを含む。電力の特性に基づく現時点の最良誤差が、判定され、現時点の最良周波数における電力の周波数が、主要時間周期の間、維持される。電力の周波数は、次いで、プローブ周波数に変更され、主要時間周期未満である、プローブ時間周期の間、プローブ周波数に維持される。現時点の最良周波数は、プローブ周波数における誤差が、現時点の最良周波数における誤差未満である場合、プローブ周波数に設定される。【選択図】図５
2018107139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力をプラズマ負荷に送達するための無線周波数（ＲＦ）信号を発生させる発生器を同調させるための方法であって、前記方法は、
ソースインピーダンスＺＳを有する電力増幅器を含む発生器を提供することと、
前記発生器をプラズマチャンバに結合することと、
前記プラズマチャンバ内のプラズマを点火することであって、前記プラズマチャンバに印加される電力の周波数およびレベルに応答して変化するインピーダンスＺＬが前記発生器に提示され、ＺＬの公称インピーダンス値は、前記ソースインピーダンスＺＳに整合されたインピーダンスであり、前記ＺＬの公称インピーダンス値は、前記プラズマ負荷の所定の一定のインピーダンスである、ことと、
前記発生器によって印加される電力の周波数を第１の周波数に設定することと、
前記発生器によって印加される電力の電圧成分または電流成分を感知することと、
前記発生器に提示されたインピーダンスが所望のインピーダンスにどれくらい近いかを示す値を決定することであって、前記値は、前記電力の電圧成分または電流成分に基づいて決定される、ことと、
第１の期間の間、前記電力の周波数を前記第１の周波数に維持することと、
前記電力の周波数を第２の周波数に変更することと、
第２の期間の間、前記電力の周波数を前記第２の周波数に維持することであって、前記第２の期間は、前記第１の期間未満である、ことと、
前記第２の周波数のときに決定された前記値が前記第１の周波数のときに決定された前記値よりも大きい場合、前記発生器によって印加される電力の周波数を前記第１の周波数に戻すことと、
前記第２の周波数のときに決定された前記値が前記第１の周波数のときに決定された前記値未満である場合、前記電力の周波数を前記第２の周波数に維持することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記値は、所望のインピーダンスに関して計算される負荷反射係数の大きさである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所望のインピーダンスは、５０Ωである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の期間は、１００マイクロ秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の期間は、前記第１の期間の１０％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記発生器のソースインピーダンスを公称負荷インピーダンスと整合させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電力をプラズマ負荷に送達するための無線周波数（ＲＦ）信号を発生させる発生器であって、前記発生器は、
周波数制御信号に応答して周波数を発生させるための制御可能信号発生器と、
前記発生された周波数において電力を発生させるための電力増幅器であって、前記電力増幅器は、前記プラズマ負荷の公称負荷インピーダンスに整合されたインピーダンスであるソースインピーダンスを有し、前記公称負荷インピーダンスは、前記プラズマ負荷の所定の一定のインピーダンスである、電力増幅器と、
前記電力増幅器に結合された出力ラインと、
前記電力増幅器に結合されたセンサであって、前記センサは、前記電力増幅器に提示されるインピーダンスを示す出力信号を発生させる、センサと、
前記センサおよび制御可能周波数ドライバに結合されたコントローラであって、前記コントローラは、前記電力増幅器に提示されるインピーダンスを示す出力信号に応答して、前記周波数制御信号を前記制御可能信号発生器に提供し、前記コントローラは、プロセッサと、前記周波数制御信号を調節するためのプロセッサ読み取り可能な命令でエンコードされた非一過性有形コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とを含み、前記プロセッサ読み取り可能な命令は、
前記周波数制御信号を第１のレベルに設定する命令であって、前記制御可能周波数ドライバは、第１の周波数を発生させる、命令と、
前記電力増幅器に提示されたインピーダンスが所望のインピーダンスにどれくらい近いかを示す値を決定する命令であって、前記値は、前記センサからの前記出力信号に基づいて決定される、命令と、
第１の期間の間、前記周波数制御信号を前記第１のレベルに維持する命令と、
前記周波数制御信号を第２のレベルに変更する命令であって、前記制御可能信号発生器は、第２の周波数を発生させる、命令と、
前記周波数制御信号を前記第２のレベルに維持する命令であって、前記制御可能信号発生器は、第２の期間の間、前記第２の周波数を維持し、前記第２の期間は、前記第１の期間未満である、命令と、
前記第２の周波数のときに決定された前記値が前記第１の周波数のときに決定された前記値よりも大きい場合、前記周波数制御信号を前記第１のレベルに戻す命令と、
前記第２の周波数のときに決定された前記値が前記第１の周波数のときに決定された前記値未満である場合、前記周波数制御信号を前記第２のレベルに維持する命令と
を含む、コントローラと
を備える、発生器。
【請求項８】
前記値は、負荷反射係数の大きさである、請求項７に記載の発生器。
【請求項９】
前記負荷反射係数の大きさは、５０Ωのインピーダンスに関して計算される、請求項８に記載の発生器。
【請求項１０】
前記第２の期間は、１００マイクロ秒未満である、請求項７に記載の発生器。
【請求項１１】
前記第２の期間は、前記第１の期間の１０％未満である、請求項７に記載の発生器。
【請求項１２】
前記電力増幅器は、平衡増幅器を含む、請求項７に記載の発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１２年１２月４日に出願された「ＳＴＥＡＬＴＨＹ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＴＵＮＩＮＧ  ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ  ＣＡＰＡＢＬＥ  ＯＦ  ＦＩＮＤＩＮＧ  Ａ  ＧＬＯＢＡＬ  ＯＰＴＩＭＵＭ」という題名の仮出願第６１／７３３，３９７号に対して優先権を主張する。上記出願は、譲受人に譲渡され、本明細書において参照することによって明示的に援用される。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、プラズマ処理用途のための電力供給源に関し、より具体的には、周波数同調電力供給源のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
ＲＦ発生器における周波数同調は、多くの場合、反射電力を低減させるために使用される。典型的設定は、図１に示される。典型的には、常時ではないが、いくつかのタイプの整合ネットワークが、使用され、負荷を発生器に整合させる。（図１に示されるように、発生器の内部または外部のいずれかの）整合ネットワークの正しい設計によって、発生器が生成させることができる周波数の範囲内のある周波数において、負荷のインピーダンスを（典型的には、５０Ωである、ＲＦ出力コネクタ、または、典型的には、８＋ｊ３Ω等のある低複素インピーダンスである、発生器の内部のアクティブデバイスのいずれにおける）発生器の所望の負荷インピーダンスに近い値に変換させることが可能である。負荷インピーダンスが所望のインピーダンスにどれだけ近いかの測定基準は、多くの形態をとることができるが、典型的には、反射係数として表される。
【数１】
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式中、ρは、所望のインピーダンスＺ０に対するインピーダンスＺの反射係数であり、ｘ＊は、ｘの複素共役を意味する。反射係数｜ρ｜の大きさは、インピーダンスＺが所望のインピーダンスＺ０にどれだけ近いかを表す、非常に便宜的方法である。ＺおよびＺ０は両方とも、一般的複素数である。
【０００４】
周波数同調アルゴリズムおよび方法は、動作の最適周波数を見つけることを試みる。最適性は、多くの場合、所望のインピーダンスに対する反射係数の大きさが最小である周波数として定義される。他の測定基準は、最小反射電力、最大送達電力、安定動作等であってもよい。時間不変線形負荷では、多くのアルゴリズムは、良好に作用するであろうが、時変および／または非線形負荷では、特殊技法が、同調アルゴリズムの信頼性のある動作を確実するために要求される。
【０００５】
動作の最適周波数が、負荷反射係数の大きさがその最小である周波数であると仮定すると、制御される変数（周波数）と誤差との間の関係は、往々にして、単調ではなく、さらに、動作の最適点は、概して、利得（［誤差変化］／［周波数変化］）がゼロである点にあることに留意されたい。さらなる課題として、また、任意の制御アルゴリズムが陥り得る、極小値が存在し得ることも可能性として考えられる。図２Ａは、上図の負荷反射係数チャート（スミスチャート）上に負荷反射係数のプロットを示し、図２Ｂは、周波数の関数として、誤差として使用される負荷反射係数の大きさを示す。本プロットは、ｆａの周囲の高負荷反射係数の領域によってｆｂにおける大域最適値から分離されるｆ０における極小値と、大域最適周波数ｆｂにおける誤差関数の（常に該当する）ゼロ傾きとに関する、前述の問題を実証する。
【０００６】
プラズマ負荷に関する２つの共通問題は、負荷の非線形性質（負荷インピーダンスは、電力レベルの関数である）と、負荷インピーダンスが経時的に変化する（例えば、経時的化学的性質、圧力、温度等の変化のため）ことである。プラズマ（または、プラズマ状）負荷に特有の別の問題は、プラズマに送達される電力が、十分に長い時間の間、ある値を下回る場合、プラズマが消光し得ることである。周波数同調アルゴリズムは、したがって、十分な電力が、非常に長い間、送達されることができない、またはプラズマが消光し得る周波数には、留まることができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（要約）
図面に示される本開示の例証的実施形態は、以下に要約される。これらおよび他の実施形態は、発明を実施するための形態の節でより完全に説明される。しかしながら、本開示を本概要または発明を実施するための形態に説明される形態に限定する意図はないことを理解されたい。当業者は、請求項に表されるような本開示の精神および範囲内にある、多数の修正、均等物、および代替構造が存在することを認識し得る。
【０００８】
一側面によると、発生器を同調させるための方法が、提供される。本方法は、発生器によって印加される電力の周波数を現時点の最良周波数に設定することと、発生器によって印加される電力の特性を感知することとを含む。現時点の最良誤差が、次いで、電力の特性に基づいて判定され、電力の周波数は、主要時間周期の間、現時点の最良周波数に維持される。電力の周波数は、プローブ周波数に変更され、主要時間周期未満である、プローブ時間周期の間、プローブ周波数に維持される。現時点の最良周波数は、プローブ周波数における誤差が、現時点の最良周波数における誤差未満である場合、プローブ周波数に設定される。
【０００９】
別の側面によると、発生器が、提供される。本発生器は、周波数制御信号に応答して周波数を発生させるための制御可能信号発生器と、発生された周波数において電力を発生させるための電力増幅器とを含んでもよい。発生器の出力ラインは、電力増幅器に連結され、センサは、電力増幅器に連結され、電力増幅器に提示されるインピーダンスを示す出力信号を提供する。コントローラは、センサからの出力信号に応答して、周波数制御信号を制御可能信号発生器に提供し、コントローラは、プロセッサと、周波数制御信号を調節するために、プロセッサ可読命令でエンコードされた非一過性有形コンピュータ可読記憶媒体とを含む。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
発生器を同調させるための方法であって、前記方法は、
前記発生器によって印加される電力の周波数を現時点の最良周波数に設定することと、
前記発生器によって印加される電力の特性を感知することと、
前記電力の特性に基づく現時点の最良誤差を判定することと、
主要時間周期の間、前記電力の周波数を前記現時点の最良周波数に維持することと、
前記電力の周波数をプローブ周波数に変更することと、
プローブ時間周期の間、前記電力の周波数を前記プローブ周波数に維持することであって、前記プローブ時間周期は、前記主要時間周期未満である、ことと、
前記プローブ周波数における誤差が、前記現時点の最良周波数における誤差未満である場合、前記現時点の最良周波数を前記プローブ周波数に設定することと
を含む、方法。
（項目２）
前記誤差は、前記発生器に提示されるインピーダンスが、どれほど所望のインピーダンスに近いかの測定基準である、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記誤差は、所望のインピーダンスに関して計算される負荷反射係数の大きさである、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記所望のインピーダンスは、５０Ωである、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記発生器によって印加される電力は、プラズマ負荷に印加される、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記プローブ時間周期は、１００マイクロ秒未満である、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記プローブ時間周期は、前記主要時間周期の１０％未満である、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記発生器のソースインピーダンスを公称負荷インピーダンスと整合させることを含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
発生器であって、前記発生器は、
周波数制御信号に応答して周波数を発生させるための制御可能信号発生器と、
前記発生された周波数において電力を発生させるための電力増幅器と、
前記電力増幅器に連結された出力ラインと、
前記電力増幅器に連結されたセンサであって、前記センサは、前記電力増幅器に提示されるインピーダンスを示す出力信号を発生させる、センサと、
前記センサおよび制御可能周波数ドライバに連結されたコントローラであって、前記コントローラは、前記電力増幅器に提示されるインピーダンスを示す出力信号に応答して、前記周波数制御信号を前記制御可能信号発生器に提供し、前記コントローラは、プロセッサと、前記周波数制御信号を調節するためのプロセッサ可読命令でエンコードされた非一過性有形コンピュータ可読記憶媒体とを含み、前記命令は、
前記周波数制御信号を現時点の最良レベルに設定する命令であって、したがって、前記周波数ドライバは、現時点の最良周波数を発生させる、命令と、
前記センサからの前記出力信号に基づいて、現時点の最良誤差を判定する命令と、
主要時間周期の間、前記周波数制御信号を前記現時点の最良レベルに維持する命令と、
前記周波数制御信号をプローブレベルに変更する命令であって、したがって、前記信号発生器は、プローブ周波数を発生させる、命令と、
前記周波数制御信号を前記プローブレベルに維持する命令であって、したがって、前記信号発生器は、プローブ時間周期の間、前記プローブ周波数を維持し、前記プローブ時間周期は、前記主要時間周期未満である、命令と、
前記プローブ周波数における誤差が、前記現時点の最良周波数における誤差未満である場合、前記現時点の最良周波数を前記プローブ周波数に設定する命令と
を含む、コントローラと
を備える、発生器。
（項目１０）
前記誤差は、前記発生器に提示されるインピーダンスが、どれほど所望のインピーダンスに近いかの測定基準である、項目９に記載の発生器。
（項目１１）
前記誤差は、負荷反射係数の大きさである、項目１０に記載の発生器。
（項目１２）
前記負荷反射係数の大きさは、５０Ωのインピーダンスに関して計算される、項目１１に記載の発生器。
（項目１３）
前記プローブ時間周期は、１００マイクロ秒未満である、項目９に記載の発生器。
（項目１４）
前記プローブ時間周期は、前記主要時間周期の１０％未満である、項目９に記載の発生器。
（項目１５）
前記電力増幅器は、平衡増幅器を含む、項目９に記載の発生器。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、整合ネットワークを通して、負荷に電力を送達する発生器を示す、システム概略図である。
【図２】図２は、周波数の関数としての負荷反射係数の一般的挙動を描写する。
【図３】図３は、典型的ＲＦ発生器の開ループ一定電力等高線がオーバーレイされた、周波数の関数としての負荷反射係数の一般的挙動を描写する。
【図４】図４は、整合されたソースインピーダンスを伴う、ＲＦ発生器の開ループ一定電力等高線がオーバーレイされた、周波数の関数としての負荷反射係数の一般的挙動を描写する。
【図５】図５は、本明細書に開示される実施形態に関連して検討され得る、例示的方法を描写するフロー図である。
【図６】図６は、図５を参照して説明される方法に関連してプローブされ得る、例示的周波数と、対応する誤差値とを描写する、グラフを含む。
【図７】図７は、発生器の実施形態を描写する、略図である。
【図８】図８は、図７に示される平衡増幅器の例示的実施形態を描写する、略図である。
【図９】図９は、図７に描写されるコントローラを実現化するために利用され得る、制御システムを描写する、略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（詳細な説明）
単語「例示的」とは、本明細書では、「実施例、事例、または例証としてとしての役割を果たす」ことを意味するために使用される。「例示的」として本明細書に説明される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態より好ましいまたは有利であると解釈されるわけではない。
【００１２】
本発明の実施形態は、プラズマ負荷を消光させずに、同調問題に対する大域最適値を見つける問題を解決する。本問題は、図２Ａおよび２Ｂを参照することによって理解されることができる。図２Ａおよび２Ｂから明白であるように、負荷反射係数の極小値を検索する任意のアルゴリズムは、現時点の周波数が、ｆ０と負荷反射係数が最高である周波数ｆａとの間にある場合、最小周波数ｆ０に向かって移動するであろう。現時点の周波数が、所望の動作周波数ではない極小値に向かって移動する、本状況は、非常に一般的である。特に、プラズマシステムでは、点弧（点火された）プラズマを伴わないプラズマチャンバは、点弧されたプラズマを伴うチャンバと非常に異なる挙動を有する。プラズマが点火され得る周波数が、ｆ０とｆａとの間にある場合、初期周波数は、ｆ０とｆａとの間となるであろう。いったんプラズマが点弧されると、問題は、ｆ０とｆａとの間の周波数から開始して、大域最良周波数ｆｂをどのように見つけるかである。他の負荷と異なり、単に、大域最適周波数ｆｂが見つかるまで、ｆ０からｆ１まで周波数を掃引することは、選択肢にはない。問題は、周波数がｆａの近傍にあるとき、電力が、プラズマに送達されることがほぼできず、プラズマが、消弧する可能性が非常に高くなるであろうということである。プラズマが消弧する場合、掃引は、次いで、完全に異なる特性を伴う非点弧プラズマで継続することになり、大域最適値ｆｂは、プラズマがｆｂの近傍において何らかの方法で再点火するまで、見つけられないであろう。プラズマが何らかの方法で再点火し、掃引が、したがって、成功する場合でも、掃引の間にプラズマを消弧させるまさにその作用が、ほとんどの用途において容認不可能である。
【００１３】
本問題を理解するため、プラズマを消弧させないためには、周波数のプローブに費やされる時間が、典型的には、長くても数十マイクロ秒であり得ることに留意されたい。プローブされている周波数における負荷反射係数が、高く、数十マイクロ秒より長く、その周波数において費やされる場合、プラズマは、消弧し得る。同時に、発生器の電力制御システムを所望の電力レベルに調節するためにかかる時間は、典型的には、約数百マイクロ秒であり、したがって、あらゆる実践的目的のために、負荷の反射係数は、負荷インピーダンスによって判定される実際の電力を用いて、電力増幅器への同一の電力制御入力において測定される。
【００１４】
先行技術では、周波数および関連付けられた反射係数のテーブルが、プローブし、最良動作周波数を見つけることによってコンパイルされることが公知である。そのようなテーブルのコンパイル（例えば、参照することによって本明細書に組み込まれる、第ＵＳ７，８３９，２２３号に説明されるように）は、負荷反射係数が所望の電力レベルで測定されるまで、各候補周波数が、複数回、巡回される必要があり得るため、困難である。負荷反射係数が、正しい電力レベルにおいて測定されなければならない理由は、負荷の非線形性質によるものであり、図３Ａおよび３Ｂを参照して理解され得る。
【００１５】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、発生器が、周波数ｆａにおいて、７００Ｗで動作しており、電力増幅器に対する制御が現時点の設定のまま、周波数空間をプローブする場合、発生器は、周波数ｆｃにおいて、見掛け最良反射係数を見つけるであろう。しかしながら、図３Ｂが示すように、実際の最良動作周波数は、ｆｂである。さらに悪いことに、発生器が、その動作周波数をｆｃに変更させることになる場合、いったん制御システムが、電力を所望の設定点（おそらく、７００Ｗ以上）に戻すように調節すると、負荷反射係数は、オリジナル周波数ｆａより高くなり得る。さらに、発生器が７００Ｗにおいてｆａで動作しているとは、概して、発生器のための設定点が、７００Ｗであり、発生器が、電力を不整合負荷インピーダンスに印加する場合、設定点を満たすことが可能であるか、または発生器のための設定点が、７００Ｗより高いが、発生器が、７００Ｗのみを不整合負荷に送達することができることのいずれかを意味する。いずれの場合も、いったん周波数が、ｆｃに変更されると、発生器は、ｆａにおいて送達し得るものより少ない電力のみを送達可能となるであろう可能性が高い。これは、周波数がｆｃに変更される場合、プラズマ消弧をもたらし得る。したがって、電力増幅器への固定制御入力に対して、最大電力が、整合負荷（典型的には、５０Ω）以外のインピーダンスに送達される、典型的発生器の場合、第ＵＳ７，８３９，２２３号に説明される手技は、賢明であると結論付けられ得る。
【００１６】
しかしながら、周波数プローブアルゴリズムが、公称負荷インピーダンス（典型的には、５０Ω）と整合されたソースインピーダンスを伴う電力増幅器と組み合わせられると、アルゴリズムは、簡略化されることができる。その理由を理解するため、図４が参照される。発生器は、３００Ｗの電力レベルにおいて、周波数ｆａで動作していると仮定する。プローブアルゴリズムが、反射係数がｆａにおけるより低い周波数ｆｐｒｏｂｅを見つける場合、これはまた、発生器が、単に、本周波数ｆｐｒｏｂｅに留まることになる場合、発生器の制御ループが設定点に戻るように下方調節するまで、発生器からの出力電力が、ｆａにおける電力より高くなるであろうことを意味する。これは、整合ソースインピーダンス発生器の場合、発生器の電力増幅器に入力される制御が一定に保持され、負荷反射係数が減少される場合、出力電力が増加するためである。したがって、整合ソースインピーダンスを伴う発生器の場合、同一の周波数の複数のプローブを行ない、毎回、電力増幅器に入力される制御を調節する必要はない。テーブルを構築する代わりに、発生器は、新しい周波数において、前の周波数におけるものと少なくとも同じ程度の電力を送達することができるため、プローブされた周波数における負荷反射係数が現時点の周波数より低いとき、発生器は、単に、プローブされた周波数で動作するように切り替えることができる。
【００１７】
アルゴリズムを説明するために、以下の変数が、定義される。
ｆｓｔａｒｔ：開始周波数
ｆ０：最小周波数
ｆ１：最大周波数
ｅｍａｉｎ：現時点の最良周波数における誤差
ｆｍａｉｎ：現時点の最良周波数
ｔｍａｉｎ：発生器が現時点の最良周波数に留まる時間
ｔｐｒｏｂｅ：発生器が周波数をプローブするためにかかる時間
ｆｐｒｏｂｅ：プローブ周波数
【００１８】
次に、図５を参照すると、これは、周波数同調のための方法を図示する、フロー図である。図５を参照しながら、同時に、図５を参照して説明される方法に関連してプローブされ得る、例示的周波数（および、対応する誤差値）を描写する、グラフを含む、図６が参照される。描写されるように、発生器の周波数は、最初に、プラズマが点火され得る周波数である、開始周波数ｆｓｔａｒｔに設定される（ブロック５００）。誤差が、次いで、判定され（ブロック５０２）、現時点の最良周波数（例えば、ｆｍａｉｎ１）は、最初に、開始周波数（ｆｓｔａｒｔ）に設定される一方、現時点の最良周波数における誤差（例えば、ｅｍａｉｎ１）は、ブロック５０２において判定された誤差に設定される。いくつかの実施形態では、誤差は、発生器に提示されるインピーダンスが所望のインピーダンス（例えば、５０Ω）にどれだけ近いかの測定基準である。例えば、誤差は、負荷反射係数の大きさ、電圧定常波比、反射電力、および最大送達電力からの逸脱として計算されてもよい。また、他の実施形態では、誤差は、不安定性を表す値であってもよい。他の値も、計算または測定され、誤差値として利用されてもよいことが検討される。
【００１９】
図５に描写されるように、発生器は、次いで、プローブ周波数（例えば、ｆｐｒｏｂｅ１）に切り替える（ブロック５０６）前に、主要時間周期ｔｍａｉｎの間、現時点の最良周波数（例えば、ｆｍａｉｎ１）に留まり（ブロック５０４）、発生器は、プローブ時間周期（ｔｐｒｏｂｅ）の間、プローブ周波数に留まる（ブロック５０８）。いくつかの実施形態では、ブロック５０８におけるプローブ時間周期（ｔｐｒｏｂｅ）は、１００マイクロ秒未満であり、他の実施形態では、プローブ時間周期（ｔｐｒｏｂｅ）は、発生器がブロック５０４において現時点の最良周波数（ｔｍａｉｎ）に留まる時間の１０％未満である。
【００２０】
プローブ周波数（例えば、ｆｐｒｏｂｅ１）におけるプローブ誤差（例えば、ｅｐｒｏｂｅ１）が、現時点の最良誤差（例えば、ｅｍａｉｎ１）より低い場合（ブロック５１０）、発生器は、現時点の最良周波数（ｆｍａｉｎ）をプローブ周波数（ｆｐｒｏｂｅ）に設定する（ブロック５１２）。現時点の最良誤差（ｅｍａｉｎ）が、次いで、新しい現時点の最良周波数（ｆｍａｉｎ）において判定され（ブロック５０２）、プロセスは、次いで、繰り返される。描写されるように、プローブ周波数（例えば、ｅｐｒｏｂｅ１）におけるプローブ誤差（例えば、ｅｐｒｏｂｅ１）が、現時点の最良誤差（例えば、ｅｍａｉｎ１）未満ではない場合（ブロック５１０）、発生器周波数は、再び、現時点の最良周波数（例えば、ｆｍａｉｎ１）に設定され（ブロック５１４）、プロセスは、次いで、繰り返される。図６は、プローブ誤差（時間ｔ３におけるｅｐｒｏｂｅ３）が、現時点の最良誤差より低くなり、次いで、誤差が、再び、現時点の最良周波数となり、現時点の最良周波数ｆｐｒｏｂｅ４における誤差（ｅｐｒｏｂｅ４）を上回る対応する誤差（ｅｐｒｏｂｅ５およびｅｐｒｏｂｅ６）をもたらす、２つの後続周波数プローブ（ｆｐｒｏｂｅ５およびｆｐｒｏｂｅ６）を通して、それに留まる、新しいプローブ周波数ｆｐｒｏｂｅ４における時間ｔ４で低減される前に、２つのプローブ周波数（ｆｐｒｏｂｅ１およびｆｐｒｏｖｅ２）が試みられる（時間ｔ１およびｔ２において）、例示的挙動を描写する。
【００２１】
プローブ周波数の選択肢は、用途に依存するが、周波数範囲全体が評価されることを確実にするために、初期掃引は、誤差の極小値が、最小誤差の面積を飛び越えることによって逸失されないことを確実にするために十分に小さい周波数ステップにおいて、発生器の周波数範囲全体を網羅すべきである。初期掃引後、ｆｍａｉｎの周囲のより小さい範囲が、同調を精緻化するためにプローブされることができる。範囲の精緻化は、最良動作周波数が十分な正確度で判定されるまで、繰り返されることができる。
【００２２】
同調アルゴリズムは、同調アルゴリズムを開始および停止するための条件によって増補されてもよい。例えば、誤差に対する下限および上限標的値ならびに下限標的値に到達するまでの時間が、典型的には、設定される。同調アルゴリズムは、次いで、割り当てられた時間内に下限標的値に到達しようと試みるであろう。下限標的値に到達する場合、アルゴリズムは停止し、割り当てられた時間を過ぎる場合、アルゴリズムは、誤差は、上限標的値未満である場合、停止する。いったんアルゴリズムが停止されると、概して、上限標的値を超えると、再開される。アルゴリズムが、上限または下限標的値への到達に失敗する場合、誤差および警告が、システムコントローラに発行されてもよい。
【００２３】
次に、図７を参照すると、これは、発生器の例示的実施形態の構成要素を描写する、ブロック図である。示されるように、発生器は、ＡＣ電力を受容し、ＤＣ電力を生成し、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器７０４およびコントローラ７０６に給電する、１つ以上のＤＣ電力供給源７０２を含む。コントローラ７０６は、本実施形態では、電力増幅器７０４に提示されるインピーダンスを示す、センサ７１６からの出力信号７１４に応答して、周波数制御信号７１０を信号発生器７１２に提供する、周波数同調構成要素７０８を含む。それに応答して、信号発生器７１２は、周波数制御信号７１０に対応する、特定の周波数（例えば、現時点の最良周波数（ｆｍａｉｎ）およびプローブ周波数（ｆｐｒｏｂｅ））を発生し、電力増幅器７０４は、信号発生器７１２の出力を増幅し、特定の周波数において、出力電力７１８を発生させる。
【００２４】
図８は、図７に描写される平衡増幅器の実現化に関連して利用され得る、例示的平衡増幅器を描写する。
【００２５】
次に、図９を参照すると、図７を参照して説明されるコントローラ７０６およびユーザインターフェースを実装するために利用され得る、例示的制御システム９００を描写する。しかし、図９における構成要素は、実施例にすぎず、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、埋込論理構成要素、または本開示の特定の実施形態を実装する２つ以上のそのような構成要素の組み合わせの使用あるいは機能性の範囲を制限するものではない。
【００２６】
本実施形態における制御システム９００は、少なくとも、２つの非限定的実施例を挙げると、中央処理ユニット（ＣＰＵ）またはＦＰＧＡ等のプロセッサ９０１を含む。制御システム９００はまた、メモリ９０３および記憶９０８を備えてもよく、両方とも、バス９４０を介して、相互におよび他の構成要素と通信する。バス９４０はまた、ディスプレイ９３２、１つ以上の入力デバイス９３３（例えば、キーパッド、キーボード、マウス、スタイラス等を含んでもよい）、１つ以上の出力デバイス９３４、１つ以上の記憶デバイス記憶デバイス９３５、および種々の非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体９３６と、相互ならびにプロセッサ９０１、メモリ９０３、および記憶９０８のうちの１つ以上を結合してもよい。これらの要素は全て、直接、あるいはバス９４０への１つ以上のインターフェースまたはアダプタを介して、インターフェースをとってもよい。例えば、種々の有形プロセッサ可読記憶媒体９３６は記憶媒体インターフェース９２６を介して、バス９４０とインターフェースをとることができる。制御システム９００は、１つ以上の集積回路（ＩＣ）、印刷回路基板（ＰＣＢ）、モバイルハンドヘルドデバイス、ラップトップまたはノートブックコンピュータ、分散型コンピュータシステム、コンピューティンググリッド、あるいはサーバを含むが、それらに限定されない、任意の好適な物理的形態を有してもよい。
【００２７】
プロセッサ９０１（または、中央処理ユニット（ＣＰＵ））は、随意に、命令、データ、またはプロセッサアドレスの一時的ローカル記憶のためのキャッシュメモリユニット９０２を含有する。プロセッ９０１は、少なくとも１つの非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体上に記憶された非一過性プロセッサ可読命令の実行を補助するように構成される。制御システム９００は、プロセッサ９０１が、メモリ９０３、記憶９０８、記憶デバイス９３５、および／または記憶媒体９３６（例えば、読取専用メモリ（ＲＯＭ））等の１つ以上の非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体内に具現化される命令を実行する結果、機能性を提供してもよい。例えば、図５を参照して説明される方法の１つ以上のステップをもたらす命令は、１つ以上の非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体内に具現化されてもよく、プロセッサ９０１は、命令を実行してもよい。メモリ９０３は、１つ以上の他の非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体（大容量記憶デバイス９３５、９３６等）、またはネットワークインターフェース９２０等の好適なインターフェースを通して、１つ以上の他のソースから、命令を読み取ってもよい。そのようなプロセスまたはステップの実施は、メモリ９０３内に記憶されるデータ構造を定義することと、ソフトウェアによって指示されるようにデータ構造を修正することとを含んでもよい。
【００２８】
信号入力構成要素９５０は、概して、ＲＦ電力出力７１８の１つ以上の側面に関する情報を提供する、信号（例えば、デジタルおよび／またはアナログ信号）を受信するように動作する。例えば、ＲＦセンサ７１６は、信号入力構成要素９５０によって受信され、デジタル信号に変換される、アナログ電圧信号を提供する、電圧および／または電流センサ（例えば、ＶＩセンサ、指向性連結器、単純電圧センサ、または現時点の変換器）を含んでもよい。
【００２９】
信号出力構成要素９６０は、当業者に公知の種々の信号発生器のいずれかによって実装され得る、当業者に公知のデジタル／アナログ構成要素を含み、周波数制御信号７１０を発生し、信号発生器７１２によって発生された信号の周波数を制御してもよい。例えば、周波数制御信号７１０は、図５を参照して説明されるように、発生器に同調させるように行なわれる周波数変化をもたらすように変動される（信号発生器７１２を介して）電圧であってもよい。
【００３０】
メモリ９０３は、限定されないが、ランダムアクセスメモリ構成要素（例えば、ＲＡＭ９０４）（例えば、静的ＲＡＭ「ＳＲＡＭ」、動的ＲＡＭ「ＤＲＡＭ」等）、読取専用構成要素（例えば、ＲＯＭ９０５）、および任意のそれらの組み合わせを含む、種々の構成要素（例えば、非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体）を含んでもよい。ＲＯＭ９０５は、データおよび命令を、単指向性に、プロセッサ９０１に通信するように作用してもよく、ＲＡＭ９０４は、データおよび命令を、双指向性に、プロセッサ９０１と通信するように作用してもよい。ＲＯＭ９０５およびＲＡＭ９０４は、以下に説明される任意の好適な非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体を含んでもよい。いくつかの事例では、ＲＯＭ９０５およびＲＡＭ９０４は、本明細書に説明される方法を実施するための非一過性有形プロセッサ可読記憶媒体を含む。
【００３１】
固定記憶９０８は、随意に、記憶制御ユニット９０７を通して、双指向性に、プロセッサ９０１に接続される。固定記憶９０８は、付加的データ記憶容量を提供し、また、本明細書に説明される任意の好適な非一過性有形プロセッサ可読媒体を含んでもよい。記憶９０８は、オペレーティングシステム９０６、ＥＸＥＣ９１０（実行可能ファイル）、データ９１１、ＡＰＩアプリケーション９１２（アプリケーションプログラム）、および同等物を記憶するために使用されてもよい。多くの場合、常時ではないが、記憶９０８は、一次記憶（例えば、メモリ９０３）より低速の二次記憶媒体（ハードディスク等）である。記憶９０８はまた、光ディスクドライブ、固体メモリデバイス（例えば、フラッシュベースのシステム）、または前述のいずれかの組み合わせを含むことができる。記憶９０８内の情報は、適切な場合、メモリ９０３内の仮想メモリとして組み込まれてもよい。
【００３２】
一実施例では、記憶デバイス９３５は、記憶デバイスインターフェース９２５を介して（例えば、外部ポートコネクタ（図示せず）を介して）、制御システム９００と可撤性にインターフェースがとられてもよい。特に、記憶デバイス９３５および関連付けられた機械可読媒体は、機械可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および／または制御システム９００のための他のデータの不揮発性および／または揮発性記憶を提供してもよい。一実施例では、ソフトウェアは、完全にまたは部分的に、記憶デバイス９３５上の機械可読媒体内に常駐してもよい。別の実施例では、ソフトウェアは、完全にまたは部分的に、プロセッサ９０１内に常駐してもよい。
【００３３】
バス９４０は、多種多様なサブシステムを接続する。ここでは、バスという言及は、必要に応じて、共通機能を果たす、１つ以上のデジタル信号ラインを包含し得る。バス９４０は、限定ではないが、種々のバスアーキテクチャのいずれかを使用する、メモリバス、メモリコントローラ、周辺バス、ローカルバス、および任意のそれらの組み合わせを含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれかであってもよい。実施例として、限定ではないが、そのようなアーキテクチャとして、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、ビデオエレクトロニクススタンダーズアソシエーションローカルバス（ＶＬＢ）、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バス、ＰＣＩ−エクスプレス（ＰＣＩ−Ｘ）バス、アクセラレーテッドグラフィックスポート（ＡＧＰ）バス、ハイパートランスポート（ＨＴＸ）バス、シリアルアドバンスドテクノロジーアタッチメント（ＳＡＴＡ）バス、および任意のそれらの組み合わせが挙げられる。
【００３４】
制御システム９００はまた、入力デバイス９３３を含んでもよい。一実施例では、制御システム９００のユーザは、入力デバイス９３３を介して、コマンドおよび／または他の情報を制御システム９００に打ち込んでもよい。入力デバイス９３３の実施例として、限定ではないが、タッチスクリーン、英数字入力デバイス（例えば、キーボード）、ポインティングデバイス（例えば、マウスまたはタッチパッド）、タッチパッド、ジョイスティック、ゲームパッド、オーディオ入力デバイス（例えば、マイクロホン、音声応答システム等）、光学スキャナ、ビデオまたは静止画像捕捉デバイス（例えば、カメラ）、および任意のそれらの組み合わせが挙げられる。入力デバイス９３３は、限定ではないが、シリアル、パラレル、ゲームポート、ＵＳＢ、ＦＩＲＥＷＩＲＥ、ＴＨＵＮＤＥＲＢＯＬＴ、または前述の任意の組み合わせを含む、種々の入力インターフェース９２３（例えば、入力インターフェース９２３）のいずれかを介して、バス９４０にインターフェースがとられてもよい。
【００３５】
情報およびデータは、ディスプレイ９３２を通して表示されることができる。ディスプレイ９３２の実施例として、限定ではないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機液晶ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、および任意のそれらの組み合わせが挙げられる。ディスプレイ９３２は、バス９４０を介して、プロセッサ９０１、メモリ９０３、および固定記憶９０８、ならびに入力デバイス９３３等の他のデバイスとインターフェースをとることができる。ディスプレイ９３２は、ビデオインターフェース９２２を介して、バス９４０にリンクされ、ディスプレイ９３２とバス９４０との間のデータの伝送は、グラフィック制御９２１を介して制御されることができる。
【００３６】
加えて、または代替として、制御システム９００は、ソフトウェアの代わりに、またはそれとともに、動作し、図５を参照して説明される方法の１つ以上のステップを実行し得る、回路内に固定配線または別様に具現化される論理の結果として、機能性を提供してもよい。さらに、非一過性有形プロセッサ可読媒体という言及は、必要に応じて、実行のための命令を記憶する回路（ＩＣ等）、実行のための論理を具現化する回路、または両方を包含してもよい。本開示は、ハードウェアとソフトウェアの任意の好適な組み合わせを包含する。
【００３７】
本明細書に開示される実施形態と関連して説明される種々の例証的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、あるいは本明細書に説明される機能を果たすように設計される、任意のそれらの組み合わせとともに実装される、もしくは行われてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと一体化した１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成の組み合わせとして実装されてもよい。
【００３８】
開示される実施形態の前述の説明は、任意の当業者が、本発明を作製または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態の種々の修正は、当業者に容易に明白となり、本明細書に定義される一般的原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に提供されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理および新規特徴と一貫した最広範囲が与えられるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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