(57)【要約】  ＲＦスイッチモジュールへ逆方向バイアスまたは順方向バイアスを供給するための制御ユニットを開示する。制御ユニットは、内部スイッチと、当該内部スイッチへ逆方向バイアス信号を供給するための逆方向バイアス源と、当該内部スイッチへ順方向バイアス信号を供給するための順方向バイアス源と、ローカル制御モジュールとを備えている。内部スイッチの出力端は、逆方向バイアス信号または順方向バイアス信号のいずれかをＲＦスイッチモジュールへ送信するために当該ＲＦスイッチモジュールに接続されるように構成されている。内部スイッチは、スイッチング動作によって、ＲＦスイッチモジュールへの逆方向バイアス信号および順方向バイアス信号の送信を制御する。ローカル制御モジュールは内部スイッチのスイッチング動作を制御し、当該逆方向バイアス源の第１の出力端における逆方向バイアス信号の出力を制御する。
2018505602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦスイッチモジュール（９０）へ逆方向バイアス信号（１９）または順方向バイアス信号（２９）を供給するための制御ユニット（１００）であって、
逆方向バイアス源（１０）であって、当該逆方向バイアス源（１０）の第１の出力端（１８）において前記逆方向バイアス信号（１９）を出力するように構成されている逆方向バイアス源（１０）、
順方向バイアス源（２０）であって、当該順方向バイアス源（２０）の第２の出力端（２８）において前記順方向バイアス信号（２９）を出力するように構成されている順方向バイアス源（２０）、および
少なくとも第１の入力端（３１）と第２の入力端（３２）と出力端（３６）とを有する内部スイッチ（３０）
を備えており、
前記内部スイッチ（３０）の前記第１の入力端（３１）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）から前記逆方向バイアス信号（１９）を受信するように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）は、前記順方向バイアス源（２０）の前記第２の出力端（２８）から前記順方向バイアス信号（２９）を受信するように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）の前記出力端（３６）は、前記逆方向バイアス信号（１９）または前記順方向バイアス信号（２９）のいずれかを前記ＲＦスイッチモジュール（９０）へ送信するために前記ＲＦスイッチモジュール（９０）に接続されるように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）は、スイッチング動作により、前記ＲＦスイッチモジュール（９０）への前記逆方向バイアス信号（１９）および前記順方向バイアス信号（２９）の送信を制御するように構成されており、
前記制御ユニット（１００）はさらにローカル制御モジュール（４０）を備え、
前記ローカル制御モジュール（４０）は、前記内部スイッチ（３０）のスイッチング動作を制御するために当該内部スイッチ（３０）に電気的に接続されており、かつ、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）における前記逆方向バイアス信号（１９）の出力を制御するために当該逆方向バイアス源（１０）に電気的に接続されている、制御ユニット（１００）。
【請求項２】
前記ローカル制御モジュール（４０）は外部システム（５０）と通信するように、かつ当該外部システム（５０）から入力信号（５１）を受信するように構成されており、
前記入力信号（５１）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）における前記逆方向バイアス信号（１９）の出力を制御するための第１の制御信号（５３）の前記逆方向バイアス源（１０）への供給を、前記ローカル制御モジュール（４０）に行わせるためのものであり、かつ／または
前記入力信号（５１）は、前記内部スイッチ（３０）のスイッチング動作を制御するための第２の制御信号（５６）の前記内部スイッチ（３０）への供給を、前記ローカル制御モジュール（４０）に行わせるものである、
請求項１記載の制御ユニット（１００）。
【請求項３】
前記ローカル制御モジュール（４０）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）において前記逆方向バイアス信号（１９）を出力する際の前記逆方向バイアス源（１０）の機能を特定するため、前記逆方向バイアス源（１０）と通信する、
請求項１または２記載の制御ユニット（１００）。
【請求項４】
前記ローカル制御モジュール（４０）は、前記順方向バイアス源（２０）の前記第２の出力端（２８）において前記順方向バイアス信号（２９）を出力する際の前記順方向バイアス源（２０）の機能を特定するため、前記順方向バイアス源（２０）と通信する、
請求項３記載の制御ユニット（１００）。
【請求項５】
前記ローカル制御モジュール（４０）は前記外部システム（５０）と通信するように、かつ当該外部システム（５０）へフィードバック信号（５２）を供給するように構成されており、
前記フィードバック信号（５２）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）における前記逆方向バイアス信号（１９）の出力の際の当該逆方向バイアス源（１０）の機能、および／または前記順方向バイアス源（２０）の前記第２の出力端（２８）における前記順方向バイアス信号（２９）の出力の際の当該順方向バイアス源（２０）の機能を表すものである、
請求項４記載の制御ユニット（１００）。
【請求項６】
前記逆方向バイアス源（１０）は、前記逆方向バイアス信号（１９）として負の直流電圧を出力するように構成された直流源である、
請求項１から５までのいずれか１項記載の制御ユニット（１００）。
【請求項７】
前記直流源（１０）は、１次巻線とギャップと２次巻線とを有するプレーナトランス（１４）を含むフライバックコンバータ（１３）を備えており、
前記２次巻線は、２倍電圧回路（１７）を有する整流器を備えている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の制御ユニット（１００）。
【請求項８】
前記制御ユニット（１００）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）と前記内部スイッチ（３０）の前記第１の入力端（３１）との間に接続されたスナバ抵抗器（９）を備えている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の制御ユニット（１００）。
【請求項９】
前記順方向バイアス源（２０）は、安定化直流電源（２１）および／または直流電圧源（２２）を備えている、
請求項１から８までのいずれか１項記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記内部スイッチ（３０）は、当該内部スイッチ（３０）の出力端（３６）と前記第２の入力端（３２）との間に接続されたスイッチング素子（３３）を備えている。
請求項１から９までのいずれか１項記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記スイッチング素子（３３）はトランジスタである、
請求項１０記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）から前記内部スイッチ（３０）の前記出力端（３６）への前記順方向バイアス信号（２９）の伝送が前記ローカル制御モジュール（４０）によって制御されるように、前記スイッチング素子（３３）のゲート端子（３５）が前記ローカル制御モジュール（４０）によって電気的に制御される、
請求項１１記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１３】
前記トランジスタは絶縁ゲートバイポーラトランジスタである、
請求項１１または１２記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１４】
前記トランジスタはＭＯＳ型電界効果トランジスタである、
請求項１１または１２記載の制御ユニット（１００）。
【請求項１５】
制御ユニット（１００）から、ＲＦスイッチモジュール（９０）へ逆方向バイアス信号（１９）または順方向バイアス信号（２９）を供給する方法であって、
前記制御ユニット（１００）は、
逆方向バイアス源（１０）であって、当該逆方向バイアス源（１０）の第１の出力端（１８）において逆方向バイアス信号（１９）を出力するように構成されている逆方向バイアス源（１０）、
順方向バイアス源（２０）であって、当該順方向バイアス源（２０）の第２の出力端（２８）において順方向バイアス信号（２９）を出力するように構成されている順方向バイアス源（２０）、および
少なくとも第１の入力端（３１）、第２の入力端（３２）、出力端（３６）、ならびに当該第２の入力端（３２）と当該出力端（３６）との間に接続されたスイッチング素子（３３）を有する内部スイッチ（３０）
を備え、
前記内部スイッチ（３０）の前記第１の入力端（３１）は、前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）から前記逆方向バイアス信号（１９）を受信するように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）は、前記順方向バイアス源（２０）の前記第２の出力端（２８）から前記順方向バイアス信号（２９）を受信するように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）の前記出力端（３６）は、前記ＲＦスイッチモジュール（９０）に接続されるように、かつ前記逆方向バイアス信号（１９）または前記順方向バイアス信号（２９）のいずれかを前記ＲＦスイッチモジュール（９０）へ送信するように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）は、スイッチング動作により、前記ＲＦスイッチモジュール（９０）への前記逆方向バイアス信号（１９）および前記順方向バイアス信号（２９）の送信を制御するように構成されており、
前記制御ユニット（１００）はさらに、
前記内部スイッチ（３０）に電気的に接続された、当該内部スイッチ（３０）のスイッチング動作を制御するように構成されているローカル制御モジュール（４０）
を備えており、
前記ローカル制御モジュール（４０）は、前記逆方向バイアス源（１０）に電気的に接続されており、かつ前記逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）における前記逆方向バイアス信号（１９）の出力を当該逆方向バイアス源（１０）にさせるように構成されており、
前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）から前記出力端（３６）への前記順方向バイアス信号（２９）の伝送が前記ローカル制御モジュール（４０）によって制御されるように、前記スイッチング素子（３３）のゲート端子（３５）が前記ローカル制御モジュール（４０）によって電気的に制御され、
前記方法は、
前記ローカル制御モジュール（４０）から第１の制御信号（５３）を前記逆方向バイアス源（１０）へ供給することと、
前記ローカル制御モジュール（４０）から第２の制御信号（５６）を、前記スイッチング素子（３３）の前記ゲート端子（３５）へ供給することと
を有する方法。
【請求項１６】
前記ローカル制御モジュール（４０）から前記逆方向バイアス源（１０）への前記第１の制御信号（５３）は、当該逆方向バイアス源（１０）に対し、当該逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）に前記逆方向バイアス信号（１９）を出力させ、かつ、
前記ローカル制御モジュール（４０）から前記ゲート端子（３５）への前記第２の制御信号（５６）は、前記スイッチング素子（３３）に対し、前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）から当該内部スイッチ（３０）の前記出力端（３６）への前記順方向バイアス信号（２９）の伝送を阻止させる、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記ローカル制御モジュール（４０）から前記逆方向バイアス源（１０）への前記第１の制御信号（５３）は、当該逆方向バイアス源（１０）に対し、当該逆方向バイアス源（１０）の前記第１の出力端（１８）に前記逆方向バイアス信号（１９）を出力させることを阻止させ、
前記ローカル制御モジュール（４０）から前記ゲート端子（３５）への前記第２の制御信号（５６）は、前記スイッチング素子（３３）に対し、前記内部スイッチ（３０）の前記第２の入力端（３２）から当該内部スイッチ（３０）の前記出力端（３６）への前記順方向バイアス信号（２９）の伝送を許可させる、
請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高電力ＲＦスイッチ用のバイアス制御回路に関し、具体的には、たとえばＰＩＮダイオードＲＦスイッチ等の高電力ＲＦスイッチに順方向または逆方向バイアスを供給するための制御回路に関する。
【０００２】
種々のＲＦ系統や用途では、系統の種々の場所にてＲＦ信号を調整する必要がある。ＲＦ信号を調整する手法の１つに、ＲＦスイッチモジュールを用いるものがある。これは、機械的スイッチ、電気機械式スイッチ、または最近開発されて一般に使用されているスイッチ‐ソリッドステート技術をベースとするスイッチ、たとえばＰＩＮダイオード、トランジスタ等とすることができる。
【０００３】
たとえば、ＲＦパワーコンバイナの入力のために複数のＲＦ増幅器を使用する場合、所望の出力ＲＦ信号を得るため、ＲＦパワーコンバイナの出力電力を調整して最適化する必要がある。出力ＲＦ電力の調整および／または最適化の１つの手法として、ＲＦ電力増幅器からＲＦパワーコンバイナへ供給されるＲＦ信号の制御によるものがある。たとえば、ＲＦパワーコンバイナのＲＦ出力の電力を低下させる必要がある場合、ＲＦ電力増幅器のうち１つまたは複数がＲＦパワーコンバイナへ入力を供給するのを停止させることができる。これに代えて、たとえばＲＦパワーコンバイナのＲＦ出力の電力を増大させる必要がある場合、ＲＦパワーコンバイナへ入力を供給するためにＲＦ電力増幅器のうち１つまたは複数をスイッチオンする必要があり得る。ＲＦ電力増幅器のかかる制御を達成するため、すなわち、所望のＲＦ増幅器のみからのＲＦ信号をＲＦパワーコンバイナへ供給するようにＲＦ電力増幅器を制御するためには、所定のＲＦ増幅器をＲＦパワーコンバイナに接続する各伝送線路に、ＲＦスイッチまたはＲＦスイッチモジュールが備え付けられる。これは通常、ＲＦパワーコンバイナの各ＲＦ電力入力端にそれぞれ配置される。各ＲＦスイッチモジュールのスイッチング動作により、所定のＲＦ電力増幅器が自己のＲＦ信号をＲＦパワーコンバイナへ供給することが許可され、または禁止される。通常、各ＲＦスイッチモジュールは、それぞれ別個の制御ユニットによって制御される。この制御ユニットによりスイッチング動作が引き起こされる。すなわち、ＲＦスイッチが「オン」または「オフ」される。制御ユニットは、別個の電気的コネクタによってＲＦスイッチモジュールに接続される。制御ユニットがＲＦスイッチを制御するための情報は、たとえば中央制御システム等の外部システムから得ることができる。
【０００４】
特に、たとえば高電力ＲＦ増幅器／ジェネレータシステム等の高電力ＲＦ適用対象装置は、複数のＲＦ電力増幅器を備えており、これらの各ＲＦ電力増幅器は、各自のＲＦスイッチモジュールを備えており、各ＲＦスイッチモジュールは、各ＲＦスイッチモジュールに接続された各自の制御ユニットを備えていることができる。よって、１つの特定のＲＦ適用対象装置において、多数のスイッチング動作が必要となることがある。さらに、ソリッドステート技術をベースとするＲＦスイッチ、たとえばＰＩＮダイオードベースのＲＦスイッチは、最大数ｋＷまでのＲＦ信号をスイッチングすることができるが、かかるＲＦスイッチを正確かつ効率的にスイッチングするためには、逆方向バイアス電圧としては最大１０００Ｖ以上を要し、順方向バイアス電流としては１Ａ以上を要する。よって、ＲＦスイッチに適切なバイアスを印加する正確なスイッチング動作が必要であり、かかるスイッチング動作は従来の制御ユニットでは実現されていない。
【０００５】
本発明の技術の課題は、特に高電力ＲＦ用途のために、ＲＦスイッチモジュールの効率的なスイッチング動作を達成するためのバイアス制御回路を備えた制御ユニットを実現することである。
【０００６】
前記課題は、本願の請求項１記載のＲＦスイッチモジュールに逆方向または順方向バイアス信号を供給するための制御ユニットと、本願の請求項１５記載の、かかる制御ユニットからＲＦスイッチモジュールに逆方向または順方向バイアス信号を供給するための方法とによって解決される。
【０００７】
本発明の一側面では、ＲＦスイッチモジュールへ逆方向または順方向バイアス信号を供給するための制御ユニットを開示する。制御ユニットは、逆方向バイアス源と、順方向バイアス源と、内部スイッチと、ローカル制御モジュールとを備えている。逆方向バイアス源は、当該逆方向バイアス源の第１の出力端において逆方向バイアス信号を出力するように構成されている。順方向バイアス源は、当該順方向バイアス源の第２の出力端において順方向バイアス信号を出力するように構成されている。内部スイッチは少なくとも、第１の入力端と、第２の入力端と、出力端とを備えている。内部スイッチの第１の入力端は、当該逆方向バイアス源の第１の出力端から逆方向バイアス信号を受信するように構成されている。内部スイッチの第２の入力端は、順方向バイアス源の第２の出力端から順方向バイアス信号を受信するように構成されている。内部スイッチの出力端は、逆方向バイアス信号または順方向バイアス信号のいずれかをＲＦスイッチモジュールへ送信するために当該ＲＦスイッチモジュールに接続されるように構成されている。内部スイッチは、スイッチング動作によって、ＲＦスイッチモジュールへの逆方向バイアス信号および順方向バイアス信号の送信を制御するように構成されている。ローカル制御モジュールは、内部スイッチのスイッチング動作を制御するために当該内部スイッチに電気的に接続されている。ローカル制御モジュールはさらに、当該逆方向バイアス源の第１の出力端における逆方向バイアス信号の出力を制御するために当該逆方向バイアス源に電気的に接続されている。かかる構成により、ＲＦスイッチモジュールへ順方向バイアスまたは逆方向バイアスを出力するための内部スイッチのスイッチングは、正確かつ高精度で制御される。
【０００８】
制御ユニットの一実施形態では、ローカル制御モジュールは外部システムと通信して外部システムから入力信号を受信するように構成されている。この入力信号は、逆方向バイアス源の第１の出力端における逆方向バイアス信号の出力を制御するための第１の制御信号の逆方向バイアス源への供給を、ローカル制御モジュールに行わせるためのものであり、かつ／または入力信号は、内部スイッチのスイッチング動作を制御するための第２の制御信号の内部スイッチへの供給を、ローカル制御モジュールに行わせるものである。このように、外部の場所またはエージェントからの指令を使用して、内部スイッチがＲＦスイッチモジュールへ順方向バイアスまたは逆方向バイアスを供給するのを制御することができる。
【０００９】
他の一実施形態の制御ユニットでは、ローカル制御モジュールは、逆方向バイアス源の第１の出力端において逆方向バイアス信号を出力する際の逆方向バイアス源の機能を特定するため、逆方向バイアス源と通信する。これにより、逆方向バイアス源の機能が適正である旨、または不具合を有する旨のフィードバックを、ローカル制御モジュールにおいて受け取ることができる。
【００１０】
他の一実施形態の制御ユニットでは、ローカル制御モジュールは、順方向バイアス源の第２の出力端において順方向バイアス信号を出力する際の順方向バイアス源の機能を特定するため、順方向バイアス源と通信する。これにより、順方向バイアス源の機能が適正である旨、または不具合を有する旨のフィードバックを、ローカル制御モジュールにおいて受け取ることができる。
【００１１】
制御ユニットの他の一実施形態では、ローカル制御モジュールは外部システムと通信するように構成されており、さらに、ローカル制御モジュールは外部システムへフィードバック信号を供給するように構成されている。このフィードバック信号は、逆方向バイアス源の第１の出力端において逆方向バイアス信号を出力する際の逆方向バイアス源の機能、および／または順方向バイアス源の第２の出力端において順方向バイアス信号を出力する際の順方向バイアス源の機能を表すものである。このようにして、逆方向バイアス源および／または順方向バイアス源の機能のフィードバックが外部システムにおいて得られ、さらに解析し、さらに伝送し、または記憶することができる。
【００１２】
他の一実施形態の制御ユニットでは、逆方向バイアス源は直流源である。直流源は、逆方向バイアス信号として負の直流電圧を出力するように構成されている。これにより、制御ユニットの具現化しやすい実施形態が達成される。
【００１３】
他の一実施形態の制御ユニットでは、直流源は、１次巻線とギャップと２次巻線とを有するプレーナトランスを含むフライバックコンバータを備えており、２次巻線は、２倍電圧回路を有する整流器を備えている。これにより、ＲＦスイッチモジュール用の逆方向バイアスの安定的かつ高電力の電源を達成することができる。
【００１４】
本発明の技術の一実施形態では、制御ユニットは、逆方向バイアス源の第１の出力端と内部スイッチの第１の入力端との間に接続されたスナバ抵抗器を備えている。これにより、逆方向バイアス源の第１の出力端において逆方向バイアス信号を出力するための制御信号が逆方向バイアス源に供給されていないときに、逆方向バイアス源からのいかなる残留電荷または残留電流も抑圧される。
【００１５】
制御ユニットの他の一実施形態では、順方向バイアス源は、安定化直流電源および／または直流電圧源を備えている。これにより、制御ユニットの簡素な構成が達成される。
【００１６】
一実施形態の制御ユニットでは、内部スイッチは、当該内部スイッチの出力端と第２の入力端との間に接続されたスイッチング素子を備えている。これにより、内部スイッチの第２の入力端および当該内部スイッチの出力端からの順方向バイアスの伝送が調整される。
【００１７】
他の一実施形態の制御ユニットでは、スイッチング素子はトランジスタである。これにより、制御ユニットをコンパクトにすることができる。
【００１８】
他の一実施形態の制御ユニットでは、内部スイッチの第２の入力端から当該内部スイッチの出力端への順方向バイアス信号の伝送がローカル制御モジュールによって制御されるように、スイッチング素子のゲート端子がローカル制御モジュールによって電気的に制御される。かかる実施形態により、ローカル制御モジュールは内部スイッチのスイッチング素子を制御することができる。
【００１９】
他の一実施形態の制御ユニットでは、トランジスタは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である。ＩＧＢＴは入手しやすく、また、製造や回路への集積も容易であるため、制御ユニットを簡素化、低コスト化し、かつ製造しやすくすることができる。
【００２０】
他の一実施形態の制御ユニットでは、トランジスタはＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。ＭＯＳＦＥＴは入手しやすく、また、製造や回路への集積も容易であるため、制御ユニットを簡素化、低コスト化し、かつ製造しやすくすることができる。
【００２１】
本発明の技術の他の一側面では、制御ユニットからＲＦスイッチモジュールへ逆方向または順方向バイアス信号を供給する方法を開示する。制御ユニットは、逆方向バイアス源と、順方向バイアス源と、内部スイッチと、ローカル制御モジュールとを備えており、これらは全て、上記にて記載した通りである。内部スイッチは、第２の入力端と出力端との間に接続されたスイッチング素子を備えている。本方法では、ローカル制御モジュールから第１の制御信号が逆方向バイアス源へ供給される。なおかつ、ローカル制御モジュールからは第２の制御信号が、スイッチング素子のゲート端子へ供給される。このようにして、ローカル制御モジュールは逆方向バイアス源と内部スイッチのスイッチング素子との双方を制御することができる。内部スイッチのスイッチング素子の方は、内部スイッチの第２の入力端から当該内部スイッチの出力端への順方向バイアス信号の伝送を制御して、ＲＦスイッチモジュールへの順方向バイアス信号の伝送を制御する。よって、本方法により、オペレータは順方向バイアス信号と逆方向バイアス信号との双方を制御することができる。
【００２２】
本方法の一実施形態では、第１の制御信号は、逆方向バイアス源の第１の出力端における逆方向バイアス信号の出力を逆方向バイアス源にさせ、第２の制御信号は、内部スイッチの第２の入力端から当該内部スイッチの出力端への順方向バイアス信号の伝送をスイッチング素子に阻止させる。このことにより、ＲＦスイッチモジュールにおいて逆方向バイアスが必要とされるときの方法を具現化することができる。
【００２３】
本方法の他の一実施形態では、第１の制御信号は、逆方向バイアス源の第１の出力端における逆方向バイアス信号の出力を逆方向バイアス源に差止めさせ、第２の制御信号は、内部スイッチの第２の入力端から当該内部スイッチの出力端への順方向バイアス信号の伝送をスイッチング素子に許可させる。このことにより、ＲＦスイッチモジュールにおいて順方向バイアスが必要とされるときの方法を具現化することができる。
【００２４】
以下、添付の図面に示した実施形態を参酌して、本発明の技術を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術から知られている制御ユニットの構成を示す図である。
【図２】本発明の技術の側面の制御ユニットを示す図である。
【００２６】
以下、本発明の技術の上述または他の特徴について詳細に説明する。図面を参照して複数の異なる実施形態を説明する。ここで、同様の構成要素を示すのに使用する符号は、全図にて同様の符号にしている。以下の記載では説明を目的として、１つまたは複数の実施形態を詳しく理解できるようにするため、数多くの具体的な詳細事項を記載しているが、図示の実施形態は説明のためのものであり、本発明を限定するものではないことに留意すべきである。これらの具体的な限定を用いずにこれらの実施形態を実施できることは明らかである。
【００２７】
図１に、従来技術から知られている、ＲＦ装置用の制御ユニット９９の構成を示す。ＲＦスイッチモジュール９０または単にＲＦスイッチ９０は、ＲＦ信号を制御するために用いられる。ＲＦスイッチ９０は制御ユニット９９によって制御される。ＲＦスイッチ９０は、ＲＦ装置の分野において通常知られているように、ＰＩＮダイオードベースのＲＦスイッチ、またはトランジスタベースのＲＦスイッチとすることができる。ＰＩＮダイオードベースのＲＦスイッチ９０は、スイッチングが正確であり、かつスイッチング時間が非常に短いため、特に有利である。かかるＰＩＮダイオードベースのＲＦスイッチ９０は、最大数ｋＷのＲＦ信号をスイッチングすることができるが、このようなＲＦスイッチ９０、たとえばＰＩＮダイオードベースのＲＦスイッチ９０を正確かつ効率的にスイッチングするためには、逆方向バイアス電圧として最大１０００Ｖ以上、かつ順方向バイアス電流として１Ａ以上が必要となり、このことは、図１に示された従来の制御ユニット９９では達成されない。
【００２８】
従来の制御ユニット９９は、逆方向バイアス源１０と、順方向バイアス源２０と、内部スイッチ３０とを備えている。逆方向バイアスは逆方向バイアス源１０によってＲＦスイッチ９０へ供給される。これは、従来の制御ユニット９９では負の直流電源１１であり、この負の直流電源１１は、ＲＦスイッチ９０の接点（図示されていない）のうちいずれか１つに接続される。負の直流電源１１は、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８において逆方向バイアス信号１９を出力する。逆方向バイアス信号１９は、負の直流電圧の形態となっている。安定化直流電源２１を備えた順方向バイアス源２０は、当該順方向バイアス源２０の第２の出力端２８において順方向バイアス信号２９を出力するように構成されている。順方向バイアス信号２９は、正の直流電流の形態となっている。さらに、内部スイッチ３０は少なくとも、第１の入力端３１と、第２の入力端３２と、出力端３６とを備えている。逆方向バイアス信号１９は逆方向バイアス源１０から内部スイッチ３０の接点のうちいずれか１つへ伝送され、これに対して順方向バイアス信号２９は、順方向バイアス源２０から内部スイッチ３０の他の接点へ伝送される。制御ユニット９９は、内部スイッチ３０に制御信号を供給する。この制御信号に依存して、内部スイッチ３０は順方向バイアスまたは逆方向バイアスを出力端３６において出力する。制御ユニット９９によってＲＦスイッチ９０に順方向バイアス信号２９または逆方向バイアス信号１９が印加されることにより、ＲＦスイッチ９０はそのスイッチング状態を変える。すなわち、ＲＦスイッチ９０に逆方向バイアスが印加されて、ＲＦスイッチモジュール９０を介してはＲＦ電力が送電されない場合には、ＲＦスイッチモジュール９０は「非導通」になり、またはＲＦスイッチ９０に順方向バイアスが印加されて、ＲＦスイッチモジュール９０を介してＲＦ電力が送電される場合には、ＲＦスイッチモジュール９０は「導通」する。
【００２９】
電源１１，２１は、リニアレギュレータまたはスイッチング電源をベースとすることができる。リニアレギュレータは低ノイズであるが、効率も低い。他方、スイッチング電源は高い効率を有するが、出力端１８，２８においてノイズを低減するためにフィルタリングを要する。その上、スイッチング動作を良好に調整できない。
【００３０】
よって、制御ユニット９９はＲＦスイッチ９０に電流または電圧を印加して、これによりＲＦスイッチ９０を導通状態または非導通状態に切り替えることにより、ＲＦスイッチ９０の状態または位置を制御する。
【００３１】
図２は、本発明の技術の側面の制御ユニット１００を示す図である。制御ユニット１００はＲＦスイッチ９０用のバイアス回路であり、逆方向バイアス信号１９または順方向バイアス信号２９のいずれかをＲＦスイッチモジュール９０へ供給する。制御ユニット１００は、逆方向バイアス源１０と、順方向バイアス源２０と、内部スイッチ３０と、ローカル制御モジュール４０（以下「ＬＣＭ」４０という）とを備えている。
【００３２】
逆方向バイアス源１０は、以下「第１の出力端１８」と称される出力端を有する。逆方向バイアス源１０は、当該逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８において逆方向バイアス信号１９を出力する。制御ユニット１００の一実施形態では逆方向バイアス源１０は、逆方向バイアス信号１９として負の直流電圧を出力する直流源である。直流源１０は、プレーナトランス１４を有するフライバックコンバータ１３を備えている。プレーナトランス１４は、１次巻線と、ギャップと、２次巻線とを有する。１次巻線は直流電源１１から電力を受け取る。２次巻線は、２倍電圧回路１７を含む整流器１３を有し、さらに、ダイオード１５およびフィルタキャパシタ１６を有する。２倍電圧回路１７を含む整流器１３が２次巻線に設けられていることにより、ダイオード１５およびフィルタキャパシタ１６における逆方向電圧が低減する。制御ユニット１００の逆方向バイアス源１０から逆方向バイアス信号１９が生成され、このようにして生成された逆方向バイアス信号１９は、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８において出力される。
【００３３】
順方向バイアス源２０は、以下「第２の出力端２８」と称される出力端を有する。順方向バイアス源２０は、当該順方向バイアス源２０の第２の出力端２８に順方向バイアス信号２９を出力する。制御ユニット１００の一実施形態では順方向バイアス源２０は、安定化直流電源２１および／または直流電圧源２２を備えている。さらに、順方向バイアス源２０から第２の出力端２８へ供給される直流電流または直流電圧を制御するため、オプションのマイクロプロセッサ（図示されていない）を設けることもできる。安定化直流電源２１および／または直流電圧源２２へ電力を供給するため、直流電源２４が使用される。
【００３４】
制御ユニット１００は、さらに内部スイッチ３０を備えている。内部スイッチ３０は少なくとも、第１の入力端３１と、第２の入力端３２と、出力端３６とを備えている。内部スイッチ３０の第１の入力端３１は、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８に電気的に接続されている。よって、内部スイッチ３０の第１の入力端３１は、当該逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８から逆方向バイアス信号１９を受信できるようになっている。一実施形態の制御ユニット１００では、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８と内部スイッチ３０の第１の入力端３１との間に、オプションとしてスナバ抵抗器９が接続されている。
【００３５】
内部スイッチ３０の第２の入力端３２は、順方向バイアス源２０の第２の出力端２８に電気的に接続されている。よって、内部スイッチ３０の第２の入力端３２は、順方向バイアス源２０の第２の出力端２８から順方向バイアス信号２９を受信できるようになっている。内部スイッチ３０の出力端３６はＲＦスイッチモジュール９０に接続されている。この出力端３６によって、逆方向バイアス信号１９または順方向バイアス信号２９のいずれかがＲＦスイッチングモジュール９０へ送信される。内部スイッチ３０は、少なくとも１つのスイッチング素子３３を有する。スイッチング素子３３は、トランジスタ、特にＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、特にＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）等とすることができるが、これらは限定列挙ではない。スイッチング素子３３は、内部スイッチ３０の出力端３６と第２の入力端３２との間に接続されている。スイッチング素子３３はスイッチング動作により、内部スイッチ３０の第２の入力端３２から当該内部スイッチ３０の出力端３６への順方向バイアス信号２９の伝送を許可し、または禁止する。
【００３６】
内部スイッチ３０にはＬＣＭ４０が電気的に接続されており、ＬＣＭ４０は内部スイッチ３０のスイッチング動作を制御する。すなわち、スイッチング素子３３のスイッチング動作がより正確になるように制御する。一実施形態では、ＬＣＭ４０は、内部スイッチ３０に内蔵されたスイッチ制御部３４へ第２の制御信号５６を送信することにより、内部スイッチ３０のスイッチング動作を制御する。たとえば、スイッチング素子３３がＭＯＳＦＥＴであるとすると、スイッチ制御部３４は、スイッチング素子３３のゲート端子３５、本事例ではＭＯＳＦＥＴ３３のゲート端子３５にゲート電圧またはゲート電流を誘導する電気導体巻線とすることができるが、これに限定されない。よってＬＣＭ４０は、順方向バイアス信号２９が第２の入力端３２からスイッチング素子３３を通過して内部スイッチ３０の出力端３６へ通過するのを許可するか否かを制御または調整する。
【００３７】
制御ユニット１００ではさらに、ＬＣＭ４０は逆方向バイアス源１０に電気的に接続されている。ＬＣＭ４０は、逆方向バイアス源１０が当該逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８において逆方向バイアス信号１９を出力するように、または出力しないように制御する。ＬＣＭ４０による逆方向バイアス源１０の制御は、数多くの手段によって実現することができ、たとえば、スイッチコネクタ１２を介して第１の制御信号５３をＬＣＭ４０へ送信することによって実現することができる。この第１の制御信号５３は、逆方向バイアス源１０に逆方向バイアス信号１９の生成をさせ、または当該生成を停止し、ひいては、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８に逆方向バイアス信号１９が存在し、または存在しないように制御するものである。
【００３８】
ＬＣＭ４０は、アナログ電圧信号発生器またはアナログ電流信号発生器、プロセッサおよびメモリ等を備えることができるが、これらは限定列挙ではない。ＬＣＭ４０は、外部システム５０と通信することができるものである。外部システム５０は、マスタ制御ユニット５０とすることができ、このマスタ制御ユニット５０から、逆方向バイアス源１０および／または内部スイッチ３０を制御するための命令または指令がＬＣＭ４０へ送信される。ＬＣＭ４０は、たとえばデータケーブルまたは伝送線路によって外部システム５０に接続することができ、これにより、外部システム５０から入力信号５１を受信することができる。入力信号５１は、逆方向バイアス源１０への第１の制御信号５３の供給、および／または内部スイッチ３０への第２の制御信号５６の供給を、ＬＣＭ４０にさせるものである。
【００３９】
ＬＣＭ４０はさらに、逆方向バイアス源１０とリアルタイム通信をすることもでき、逆方向バイアス源１０の第１の出力端１８において逆方向バイアス信号１９を出力する際の逆方向バイアス源１０の機能を特定することができる。具体的には、逆方向バイアス源１０が逆方向バイアス信号１９を生成している場合、その情報をＬＣＭ４０に通知するため、逆方向バイアス源１０から標識または情報またはフィードバック信号５４をＬＣＭ４０へ供給することができる。フィードバック信号５４は、逆方向バイアス電圧１９の生成における逆方向バイアス源１０の機能が、通常予測されるものであることを示すだけでなく、不具合状況も示すことができる。不具合状況の一例は、第１の制御信号５３が、逆方向バイアス信号１９の生成をさせるための命令を含んでいたにもかかわらず、逆方向バイアス源１０が逆方向バイアス信号１９を生成しない場合となり得る。
【００４０】
ＬＣＭ４０はさらに、順方向バイアス源２０とリアルタイム通信をすることもでき、順方向バイアス源２０の第２の出力端２８において順方向バイアス信号２９を出力する際の順方向バイアス源２０の機能を特定することができる。具体的には、順方向バイアス源２０が順方向バイアス信号２９を生成している場合、その情報をＬＣＭ４０に通知するため、順方向バイアス源２０から標識または情報またはフィードバック信号５５をＬＣＭ４０へ供給することができる。フィードバック信号５５は、順方向バイアス電圧２９の生成における順方向バイアス源２０の機能が、通常予測されるものであることを示すだけでなく、不具合状況も示すことができる。不具合状況の一例は、順方向バイアス源２０が順方向バイアス信号２９を生成していない場合となり得る。
【００４１】
ＬＣＭ４０はさらに、外部システム５０へフィードバック信号５２を供給するために、外部システム５０と通信することもできる。フィードバック信号５２は、フィードバック信号５４および／またはフィードバック信号５５を表すものである。
【００４２】
制御ユニット１００については、内部スイッチ３０の出力端３６において逆方向バイアス信号１９を有することが望ましいまたは必要であるとき、ＬＣＭ４０は、逆方向バイアス信号１９の生成を逆方向バイアス源１０にさせ第１の制御信号５３を当該逆方向バイアス源１０へ送信し、それと同時にＬＣＭ４０は、内部スイッチ３０へ第２の制御信号５６を送信し、これによって内部スイッチ３０を非導通にする。すなわち、内部スイッチ３０の第２の入力端３２から当該内部スイッチ３０の出力端３６への順方向バイアス信号２９の伝送を許可しない。これによって、逆方向バイアス信号１９は内部スイッチ３０の出力端３６から出力され、ＲＦスイッチモジュール９０すなわちＰＩＮダイオード９０に逆方向バイアスを供給する。これに代えて、内部スイッチ３０の出力端３６において順方向バイアス信号２９を有することが望ましいまたは必要であるとき、ＬＣＭ４０は、逆方向バイアス信号１９の生成を逆方向バイアス源１０にさせないための第１の制御信号５３を当該逆方向バイアス源１０へ送信し、それと同時にＬＣＭ４０は、内部スイッチ３０へ第２の制御信号５６を送信し、これによって内部スイッチ３０を導通する。すなわち、内部スイッチ３０の第２の入力端３２から当該内部スイッチ３０の出力端３６への順方向バイアス信号２９の伝送を許可する。フィルタキャパシタ１６は、スナバ抵抗器９を介して放電することができる。これによって、順方向バイアス信号２９は内部スイッチ３０の出力端３６から出力され、ＲＦスイッチモジュール９０すなわちＰＩＮダイオード９０に順方向バイアスを供給する。
【００４３】
特定の実施形態を参照して本発明の技術を詳細に説明したが、本発明の技術はこれらの具体的な実施形態に限定されないことは明らかである。むしろ、本発明の実施態様例を記載した本願の開示内容を当業者が参酌すれば、本発明の範囲および思想を逸脱することなく、多くの変更および改良を行うことが可能である。よって本発明の範囲は、上記の記載にて開示したものではなく、特許請求の範囲に記載されたものである。この特許請求の範囲の解釈および範囲に包含される改良、変更および修正はすべて、その範囲に含まれると見なすべきである。
【図１】
2018505602.tif 000003
【図２】
2018505602.tif 000004
【国際調査報告】
2018505602.tif 000005
2018505602.tif 000006