极值寻觅控制装置及用于射频阻抗匹配的自动频率调谐的方法与流程

极值寻觅控制装置及用于射频阻抗匹配的自动频率调谐的方法
1.相关申请案之交互参照
2.本技术案主张于2019年10月8日提交的美国专利申请案第16/596,138号的优先权。上述申请案的全部揭露内容于此并入全文作为参考。
技术领域
3.本发明系关于rf产生器系统及rf产生器之控制。


背景技术：

4.本文中所提供之背景描述系为了大体上呈现本发明之背景。当前发明人之工作(即，[先前技术]章节中所描述之工作)及申请时原本不被视为先前技术之描述之态样不应被明确或隐含承认为本发明之先前技术。
[0005]
电浆蚀刻常用于半导体制造中。在电浆蚀刻中，离子由一电场加速以蚀刻一基板上之暴露表面。在一基本实施方案中，基于由一功率输送系统之一各自射频(rf)或直流(dc)产生器产生之rf或dc功率信号来产生电场。必须精确控制由产生器产生之功率信号以有效执行电浆蚀刻。
附图说明
[0006]
一种射频(rf)产生器包含经组态以依一输出频率产生一输出信号之一rf电源。该rf产生器亦包含经组态以产生一频率控制信号之一频率调谐模块，该频率控制信号变动该rf电源之该输出频率。该频率控制信号包含一频率调谐信号分量及一扰动信号分量。该扰动信号变动该输出信号之一电参数，且响应于该扰动信号，根据输出信号之一变化来调整该频率调谐信号。
[0007]
一种射频(rf)产生器包含经组态以依一输出频率产生一输出信号之一rf电源。一频率控制器经组态以产生一频率控制信号，其中该频率控制信号变动该rf电源之该输出频率。该频率控制信号包含一阻抗调谐信号分量及一扰动信号分量。一信号源经组态以产生该扰动信号。一混频器经组态以混合该扰动信号及一电参数以产生一混合信号。一回馈模块经组态以根据该混合信号判定一更新频率调谐信号。一信号组合器经组态以组合该扰动信号及该更新频率调谐信号且产生一更新频率控制信号。该扰动信号变动该输出信号之一电参数，且其中响应于该扰动信号，根据输出信号之一变化来调整该频率调谐信号。该电参数是电压、电流、正向功率、反射功率或一反射系数之至少一者。
[0008]
一种用于控制一射频(rf)产生器之方法包含依一输出频率产生一输出信号。该方法进一步包含产生一频率控制信号，该频率控制信号变动该rf电源之该输出频率，该频率控制信号包含一频率调谐信号分量及一扰动信号分量。该扰动信号变动该输出信号之一电参数，且其中响应于该扰动信号，根据输出信号之一变化来调整该频率调谐信号。
[0009]
将自[实施方式]、申请专利范围及图式明白本发明之进一步应用领域。[实施方
式]及特定实例仅意欲用于说明且不意欲限制本发明之范畴。
[0010]
附图说明
[0011]
图1描绘根据本发明所配置之用于多个电源供应器之一功率输送系统之一示意性方块图；
[0012]
图2描绘实施一电源供应器之一习知基于回馈之控制之一控制系统之一示意性方块图；
[0013]
图3描绘一史密斯图(smith chart)，其上绘制转化成史密斯图之中心处之一所要操作条件之一反射系数；
[0014]
图4描绘一史密斯图，其上绘制展示虚轴之零交叉及偏离虚轴之一最佳调谐位置之一反射系数；
[0015]
图5描绘一史密斯图，其上绘制展示虚轴之多个零交叉之一反射系数；
[0016]
图6描绘响应于正弦输入扰动而判定一成本函数之一最大值之成本函数之一作图；
[0017]
图7描绘具有一正弦扰动信号及一响应之一控制系统之一示意性方块图；
[0018]
图8描绘描述图7之方块图之操作的波形；
[0019]
图9描绘根据本发明之原理所配置之一rf控制系统之一方块图；
[0020]
图10描绘根据本发明之原理之一rf控制系统之反射系数之量值与频率之一作图；
[0021]
图11描绘根据本发明之原理之一rf控制系统之频率与时间之一作图；
[0022]
图12描绘根据本发明之原理之一rf控制系统之反射系数与频率之一作图；
[0023]
图13描绘根据各种实施例之一rf控制系统之一反射系数之一史密斯图；
[0024]
图14描绘根据本发明之原理之一rf控制系统之一反射系数之量值与频率之一作图；
[0025]
图15描绘根据本发明之原理之一rf控制系统之输出频率与时间之一作图；
[0026]
图16描绘根据各种实施例所配置之一实例控制模块之一功能方块图；
[0027]
图17描绘根据本发明之原理所配置之一控制系统之操作之一流程图；
[0028]
图18描绘根据本发明之原理之用于更新频率调谐器之一流程图；
[0029]
图19描绘根据本发明之原理之用于更新一成本临限值之一流程图；
[0030]
图20描绘根据本发明之原理之用于更新一成本临限值之一流程图；
[0031]
图21描绘根据本发明之原理之用于更新一成本临限值之一流程图；及
[0032]
图22描绘根据本发明之原理之用于更新一成本临限值之一流程图。
[0033]
在图式中，组件符号可重复用于识别类似及/或相同组件。
具体实施方式
[0034]
一电源系统可包含一dc或rf功率产生器、一匹配网络及一负载(例如一电浆室)。功率产生器产生由匹配网络或阻抗优化控制器或电路接收之一dc或rf功率信号。匹配网络或阻抗优化控制器或电路使匹配网络之一输入阻抗与功率产生器与匹配网络之间的一传输线之一特性阻抗匹配。此阻抗匹配有助于最大化转发至匹配网络之功率量(「正向功率」)及最小化自匹配网络反射回功率产生器之功率量(「反向功率」)。当匹配网络之输入阻抗匹配传输线之特性阻抗时，可最大化正向功率且可最小化反向功率。
[0035]
在电源或电源供应器领域中，通常存在两种方法来将一功率信号施加于负载。一第一更传统方法系将一连续功率信号施加于负载。在一连续模式中，一连续功率信号通常为由电源连续输出至负载之一恒定dc或rf正弦功率信号。在连续模式方法中，功率信号呈现一恒定dc或正弦输出，且可变动功率信号之振幅及/或(一rf功率信号之)频率以变动施加于负载之输出功率。
[0036]
将功率信号施加于负载之一第二方法涉及使功率信号脉动，而非将一连续功率信号施加于负载。在一脉冲操作模式中，由一调变信号调变一功率信号以界定经调变功率信号之一包络。在一习知脉冲调变方案中，功率信号通常保持一恒定振幅，且对rf信号而言，保持一恒定频率。藉由变动调变信号而非变动功率信号来变动输送至负载之功率。
[0037]
在一典型电源供应器组态中，藉由使用传感器来判定施加于负载之输出功率，传感器量测施加于负载之rf信号之正向及反射功率或电压及电流。在一控制回路中分析此等信号之任一组。分析通常判定用于调整电源供应器之输出之一功率值以变动施加于负载之功率。在其中负载系一电浆室或其他非线性负载之一功率输送系统中，负载之变化阻抗引起施加于负载之功率之一对应变化，因为所施加之功率部分系负载之阻抗之一函数。
[0038]
在电浆系统中，通常以两种组态之一者输送功率。在一第一组态中，功率电容性耦合至电浆室。此等系统指称电容耦合电浆(ccp)系统。在一第二组态中，功率感应性耦合至电浆室。此等系统通常指称感应耦合电浆(icp)系统。电浆输送系统可包含施加于一或复数个电极之一偏压功率及/或一源功率。源功率通常产生电浆且控制电浆密度，且偏压功率调变鞘配方中之离子。根据各种设计考虑，偏压及源可共享相同电极或可使用单独电极。
[0039]
当一功率输送系统驱动一非线性负载(诸如一电浆室)时，由电浆鞘吸收之功率导致具有一定范围之离子能量之一离子密度。离子能量之一特性量测系离子能量分布函数(iedf)。可使用偏压功率来控制离子能量分布函数(iedf)。藉由变动与频率及相位相关之多个rf信号来实现控制其中将多个rf功率信号施加于负载之一系统之iedf之一方式。可锁定多个rf功率信号之间的频率，且亦可锁定多个rf信号之间的相对相位。可参考美国专利第7,602,127号、美国专利第8,110,991号及美国专利第8,395,322号来找到此等系统之实例，所有该等专利让与本发明之受让人且以引用的方式并入本技术案中。
[0040]
电浆处理系统亦可包含用于电浆产生及控制之组件。一此组件系一非线性负载，诸如一电浆室或反应器。用于电浆处理系统中(诸如(举例而言)用于薄膜制造)之一典型电浆室或反应器可利用一双频系统。一功率产生器(源)控制电浆之产生，且功率产生器(偏压)控制离子能量。双电源系统之实例包含上文所引用之美国专利第7,602,127号、美国专利第8,110,991号及美国专利第8,395,322号中所描述之系统。上文所引用之专利中所描述之双电源系统需要一死循环控制系统来调适电源供应器操作以控制离子密度及其对应离子能量分布函数(iedf)。
[0041]
存在多种方法来控制一电浆室产生电浆。例如，在rf功率输送系统中，驱动rf信号之相位及频率可用于控制电浆产生。针对rf驱动电浆源，影响电浆鞘动态及对应离子能量之周期性波形已众所周知且由周期性波形之频率及相关联之相位相互作用控制。rf功率输送系统中之另一方法涉及双频控制。即，使用两个rf频率源向一电浆室供电以提供离子及电子密度之实质上独立控制。
[0042]
另一方法利用宽带rf电源来驱动一电浆室。一宽带方法面临某些挑战。一挑战系
将功率耦合至电极。一第二挑战系必须为一宽程序空间制定所产生之波形至一所要iedf之实际鞘电压之传递函数以支持材料表面相互作用。在一感应耦合电浆系统中之一响应方法中，控制施加于一源电极之功率控制电浆密度，而控制施加于偏压电极之功率调变离子以控制iedf提供蚀刻速率控制。藉由使用源电极及偏压电极控制，经由离子密度及能量控制蚀刻速率。
[0043]
随着积体器件制造不断演进，用于控制器件组构制造之电浆之功率要求亦不断提高。例如，针对内存器件制造，对偏压功率之要求不断增加。增加之功率产生更高能量离子用于更快表面相互作用以藉此提高蚀刻速率。在rf系统中，增加之偏压功率有时伴随一较低偏压频率要求及耦合至电浆室中所产生之电浆鞘之偏压电源之数目增加。一较低偏压频率处之增加功率及偏压电源之增加数目导致来自一鞘调变之相互调变失真(imd)发射。imd发射可显著减少由其中发生电浆产生之源输送之功率。2013年3月15日申请且名称为「pulse synchronization by monitoring power in another frequency band」之美国专利申请案第13/834,786号(其让与本技术案之受让人且以引用的方式并入本文中)描述一种藉由监测另一频带中之功率来脉冲同步之方法。在所引用之美国专利申请案中，根据在一第二rf产生器处检测一第一rf产生器之脉动来控制第二rf产生器之脉动以藉此使两个rf产生器之间的脉动同步。
[0044]
图1描绘一rf产生器或电源供应系统10。电源供应系统10包含一对射频(rf)产生器或电源供应器12a、12b、匹配网络18a、18b及负载32(诸如一非线性负载或电浆室)。在各种实施例中，rf产生器12a指称一源rf产生器或电源供应器，且匹配网络18a指称一源匹配网络。亦在各种实施例中，rf产生器12b指称一偏压rf产生器或电源供应器，且匹配网络18b指称一偏压匹配网络。
[0045]
源rf产生器12a自匹配网络18b产生器12b接收一控制信号30或自偏压rf产生器12b接收一控制信号30'。如将更详细解释，控制信号30或30'表示至电源供应器12a之一输入信号，其指示偏压rf产生器12b之一或多个操作特性或参数。在各种实施例中，一同步检测器34感测自匹配网络18b输出至负载32之rf信号且将一同步或触发信号30输出至电源供应器12a。在各种实施例中，一同步或触发信号30'而非触发信号30可自电源供应器12b输出至电源供应器12a。触发或同步信号30、30'之间的一差异系匹配网络18b之效应，其可改变至匹配网络18b之输入信号与输出信号之间的相位。信号30、30'包含关于偏压rf产生器12b之操作的信息，其使预测响应性能够解决由偏压产生器12b引起之电浆室32之阻抗之周期性波动。当不存在控制信号30或30'时，rf产生器12a、12b自主操作。
[0046]
rf产生器12a、12b包含各自rf电源或放大器14a、14b、rf传感器16a、16b及处理器、控制器或控制模块20a、20b。rf电源14a、14b产生输出至各自传感器16a、16b之各自rf功率信号22a、22b。传感器16a、16b接收rf电源14a、14b之输出且产生各自rf功率信号或rf功率信号f1及f2。传感器16a、16b亦输出根据自负载32感测之各种参数来变动之信号。尽管传感器16a、16b展示为在各自rf产生器12a、12b内，但rf传感器16a、16b可位于rf功率产生器12a、12b外部。此外部感测可发生于rf产生器之输出处、定位于rf产生器与电浆室之间的一阻抗匹配器件之输入处或阻抗匹配器件之输出(包含于阻抗匹配器件内)与电浆室之间。
[0047]
传感器16a、16b检测电浆室32之操作参数且输出信号x及y。传感器16a、16b可包含电压、电流及/或定向耦合器传感器。传感器16a、16b可检测(i)电压v及电流i及/或(ii)自
各自功率放大器14a、14b及/或rf产生器12a、12b输出之正向功率p
fwd
及自连接至各自传感器16a、16b之各自匹配网络18a、18b或负载32接收之反向或反射功率p
rev
。电压v、电流i、正向功率p
fwd
及反向功率p
rev
可为与各自电源14a、14b相关联之实际电压、电流、正向功率及反向功率之成比例及/或过滤变型。传感器16a、16b可为模拟及/或数字传感器。在一数字实施方案中，传感器16a、16b可包含具有对应取样率之模拟转数字(a/d)转换器及信号取样组件。信号x及y可表示电压v及电流i或正向(或源)功率p
fwd
及反向(或反射)功率p
rev
之任何者。
[0048]
传感器16a、16b产生由各自控制器或功率控制模块20a、20b接收之传感器信号x、y。功率控制模块20a、20b处理各自x、y信号24a、26a及24b、26b产生至各自电源14a、14b之一或复数个回馈控制信号28a、28b。电源14a、14b基于所接收之回馈控制信号来调整rf功率信号22a、22b。功率控制模块20a、20b可至少包含比例-积分-微分(pid)控制器或其子集及/或(若干)直接数字合成(dds)组件及/或下文将结合模块描述之各种组件之任何者。在各种实施例中，功率控制模块20a、20b系pid控制器或其子集且可包含功能、程序、处理器或子模块。回馈控制信号28a、28b可为驱动信号且可包含dc偏移或轨电压、电压或电流振幅、频率及相位分量。在各种实施例中，回馈控制信号28a、28b可用作至一或多个控制回路之输入。在各种实施例中，多个控制回路可包含用于rf驱动及用于轨电压之一比例-积分-微分(pid)控制回路。在各种实施例中，回馈控制信号28a、28b可用于一多输入多输出(mimo)控制方案中。可参考2018年5月9日申请、名称为「pulsed bidirectional radio frequency source/load」及让与本技术案之受让人且以引用的方式并入本文中之美国申请案第15/974,947号来找到一mimo控制方案之一实例。
[0049]
在各种实施例中，电源供应系统10可包含控制器20'。控制器20'可安置于rf产生器12a、12b之任一者或两者外部且可指称外部或共同控制器20'。在各种实施例中，控制器20'可实施本文中相对于控制器20a、20b之一或两者所描述之一或复数个功能、程序或算法。因此，控制器20'经由一对各自链路31、33与各自rf产生器12a、12b通信，其使数据及控制信号能够适当交换于控制器20'与rf产生器12a、12b之间。针对各种实施例，控制器20a、20b、20'可连同rf产生器12a、12b分工及合作地提供分析及控制。在各种其他实施例中，控制器20'可提供rf产生器12a、12b之控制以无需各自局部控制器20a、20b。
[0050]
在各种实施例中，rf电源14a、传感器16a、控制器20a及匹配网络18a可指称源rf电源14a、源传感器16a、源控制器20a及源匹配网络18a。类似地，在各种实施例中，rf电源14b、传感器16b、控制器20b及匹配网络18b可指称偏压rf电源14b、偏压传感器16b、偏压控制器20b及偏压匹配网络18b。在各种实施例中且如上文所描述，源术语系指产生电浆之rf产生器，且偏压术语系指相对于偏压rf电源供应器来调谐电浆离子能量分布函数(iedf)之rf产生器。在各种实施例中，源及偏压rf电源供应器依不同频率操作。在各种实施例中，源rf电源供应器依比偏压rf电源供应器更高之一频率操作。
[0051]
在各种实施例中，源控制器20a调整rf信号f1之频率以补偿阻抗波动，其包含由将rf信号f2施加于电浆室32所致之阻抗波动。在各种实施例中，rf信号f2系低于rf信号f1之频率之一频率。较低频率引起电浆室32中之周期性阻抗波动，其表现为反射相互调变失真(imd)。在各种实施例中且如本文中将更详细描述，调整rf信号f1(源信号)相对于rf信号f2(偏压信号)之施加时序能够在rf信号f2之预定、所要部分处增大输送功率。调整rf信号f1之
功率输出可包含使f1之功率输送相对于f2同步、在rf信号f2之预定部分处增大功率、在偏压rf信号f2之预定部分处减小或切断源rf信号f1之功率或其等之一组合。在各种实施例中，使用rf信号f1及f2两者之周期性性质，可将频率偏移或跳频添加至rf信号f1以补偿由rf信号f2引入之预期阻抗波动。功率时序、功率振幅及频率偏移可被预定且储存于一或多个查找表中，或可被动态判定。
[0052]
图2描绘一rf功率输送系统40。功率输送系统40可表示图1之电源供应器12a、12b之一者或任一者之操作。功率输送系统40包含一rf产生器12，其进一步包含功率控制器42、功率放大器44及传感器16。rf产生器12亦包含一纯量模块46，其自传感器16接收输出信号x、y。纯量模块46产生表示输入至求和器48之正向功率之一回馈信号。求和器48亦接收一功率设定点且判定输入至功率控制器42之一差或误差e
fb
。熟习技术者应了解，图1之rf电源14可包含功率控制器42及功率放大器44之一或两者。同样应了解，功率控制器42亦可跨rf电源14及控制器20之任一者或两者分布。此外，缩放模块46及求和器48之实施方案亦可跨rf电源14及控制器20之一或两者分布。rf功率输送系统40通常藉由量测作为信号x、y输出之电压及电流或正向功率及反向功率来操作，信号x、y由缩放模块46缩放以产生输入至求和器48之一经校准回馈功率量测比较经校准回馈功率量测与一所要功率设定点，且使用一误差信号来驱动一或多个控制激励信号维持所要输出功率。
[0053]
在一典型rf功率输送系统中，经由可调谐机械组件来调整匹配网络18以达成至负载32之最大功率输送。最大功率输送指示一最小反射功率。因为匹配网络18中之机电调谐组件之响应时间相对较慢，所以匹配网络18之调整可能要花费一相对较长时间来完成功率调整。为改良阻抗匹配，亦可调整由功率放大器44输出之rf频率。基于频率之调谐提高效能且提供比匹配网络18之机电组件之调整更快几个数量级之回应性。
[0054]
当采用基于频率之阻抗匹配时，期望找到提供最小反射功率之一最佳频率。最小反射功率可透过所量测之复数反射系数γ之一最小量值|γ|来指示。存在用于调整rf频率之诸多既有方法。此等方法包含基于搜寻之方法及基于控制之方法。基于控制之方法通常需要比基于搜寻之方法更完全理解程序。即，基于控制之方法可依赖于一模型或一传递函数。
[0055]
在一基于搜寻之方法中，将一低阶二次信号迭加于rf信号上以扫描整个频带。二次信号之频率处之量测可用于判定使反射功率最小化之一频率。基于搜寻之方法可被视为一优化挑战，其中梯度下降或其他基于搜寻之方法在一组优化约束或电参数中产生一最大或最小成本。然而，基于搜寻之方法趋向于需要比基于控制之方法更长时间来收敛。此外，基于搜寻之方法需要平衡达成一解所需之一时间与确保收敛至一解。例如，所注入之低阶二次信号之较大步长提高搜寻算法之速度，但代价为可能无法不收敛至一稳定解。一旦量测效能落在某一临限值内，则可使用一准则来判定何时终止搜寻。此确保收敛且防止稳态解之不稳定性。此外，引导搜寻之参数之选择可为确保所要效能之一挑战，尤其因为诸多效能准则需要相反约束，诸如快速找到解，但亦确保始终找到一稳定解。
[0056]
用于自动频率调谐之基于控制之方法包含直接频率调谐或参考向量调整，其中一参考向量将一史密斯图分成其中需要增大或减小频率之区域。频率步长由当前反射系数γ与一参考向量之间的角度判定。在直接频率调谐中，最小化两个经量测程序信号(诸如电
压、电流、正向功率或反向功率)之间的相位差以达成最佳频率调谐设定点。换言之，直接频率调谐方法意欲最小化复数反射系数γ之虚部。一般而言，当无法以足够准确度模型化程序动态时，基于控制之自动频率调谐方法经历降低准确度。诸多基于控制之方法试图将程序动态简化为一封闭式模型(诸如一传递函数)，其无法充分描述程序行为之主要态样。接着，使用模型来制定及调谐一控制算法以计算所需激励器更新。
[0057]
基于控制之方法提供程序模型之复杂性与控制器实施方案之一内在权衡。若控制器实施方案之模型过于简化，则控制设计不会并入足够程序行为，且调谐器之效能可能缺乏足够准确性。另一方面，过于复杂之模型可导致无法对相对于模型之实际程序动态作出充分反应之一调谐器。此外，由于阻抗响应与频率可高度非线性、但密切相关，因此阻抗响应与频率之间的权衡可证明很有挑战。在各种基于控制之情境中，可使用在线校准来学习模型之关键态样且随着程序动态随时间改变而适当调整。此等校准可能很耗时，需要储存所量测之参数，且会在无法以足够规律性重新校准时带来效能下降。
[0058]
图3描绘跨输入rf频率操作条件之一范围之一复数反射系数γ之一史密斯图。举非限制性实例而言，图3之史密斯图可使用附接至一匹配网络及一固定负载之一400khz产生器制定。产生器之操作频率在340khz至440khz之间循环，同时量测rf产生器处之负载阻抗。如熟习技术者所知，指示在rf产生器12与负载32之间的一完全匹配之最期望操作条件发生于史密斯图54之中心处。众所周知，史密斯图之中心对应于反射系数之一零虚部。因此，鉴于频率范围导致图3中点56与58之间所绘制之反射系数之间的阻抗变动，点54处之史密斯图之中心表示一理想匹配条件。
[0059]
图4描绘一反射系数之一史密斯图，其中虚轴之一交叉未必为一最佳调谐点。在图4中，反射系数沿一曲线自一第一端位置60移位至一第二端位置62。反射系数在位置64处与虚轴交叉。尽管位置64指示虚轴之一零交叉，但熟习技术者应认识到，位置62更靠近史密斯图之中心且因此指示小于位置64之反射系数之一量值。因此，位置64提供低于发生于位置64处之零交叉之一反射功率。例如，位置64产生约90％输送功率，而位置62产生约98％输送功率，其对应于0.3201及0.1532之反射系数之各自量值。
[0060]
图5描绘展示一第一端位置66至一第二端位置68之间的反射系数之一作图的一史密斯图。位置68指示虚轴之一第一零交叉，且一第二位置70指示虚轴之一第二零交叉。如图5中可见，尽管位置70表示与虚轴之零交叉，但零交叉68更靠近史密斯图之中心。例如，位置70处之输送功率系约55％，而位置68处之输送功率系约100％，其等对应于0.6726及0.0058之反射系数之各自量值。因此，取决于频率如何改变，无论自位置66至68或自位置68至66，旨在最小化反射系数之虚部之一自动频率调谐实施方案可藉由选择史密斯图上虚轴之不理想交叉来选择一非所要匹配条件。
[0061]
在各种组态中，一非所要匹配位置(无论图4之位置64或图5之位置70)可基于调谐算法之任意起点来选择。基于任意起点，自动调谐控制器将接近虚轴之更靠近、非所要零交叉。一些自动频率调谐算法藉由实施一校准步骤来解决(诸如)图4之位置64或图5之位置70处之非所要频率之可能选择。然而，可能需要对一电浆制程之各主要操作条件执行校准步骤。
[0062]
本发明系针对一种用于执行一rf功率输送系统之自动频率调谐之基于极值寻觅控制(esc)之方法。esc方法可在无需广泛了解程序之情况下最小化反射功率。本文各种实
施例中所描述之esc方法实施一动态调整机制以沿一成本函数之一梯度之一方向自动调谐频率，无需系统或程序之一明确模型。如本文中所描述，一成本函数j一般可指称将一组点映射至一单一纯量值之一函数方程。一般期望最小化或最大化一成本函数j。由解算一成本函数j所致之纯量值可指称一成本。
[0063]
根据本文中所描述之各种实施例，图6描绘实施为具有一单一最大值86之二次函数之一作图之一成本函数j 80之一示意图。如将相对于图6至图8描述，成本函数j 80包含一第一位置a 82及一第二位置b 84，其等各位于最大值86之不同侧上。因此，最大值86左侧之所有点具有一正斜率，而最大值86右侧之所有点具有一负斜率。因此，在操作点a 82处，向右(更高)移动激励器u导致一增大输出回应值，而向左(更低)移动激励器u导致一减小输出回应值。相反地，在操作点b 84处，向右(更高)移动激励器u导致一减小输出回应，而向左(更低)移动激励器u导致一增大输出回应值。输入及输出响应之方向性之间的关系之差异可用于寻觅极值(最大值)。熟习技术者应了解，具有一最小值之二次成本函数j存在类似关系，诸如其中使图6之成本函数j 80旋转180度。
[0064]
图7描绘具有根据一函数sin(ωt)正弦变动之一输入之一方块图90。图7之方块图90包含程序动态92、成本函数模块94、滤波器96(诸如一高通滤波器)及混频器98。将输入sin(ωt)(一激发或扰动信号)输入至程序动态92。程序动态92表示对sin(ωt)输入之一系统响应且输出输入至成本函数94之一值u。成本函数94产生输入至滤波器96之一输出j。滤波器96经实施为一高通滤波器，其产生输入至混频器98之一输出filter
out
。混频器98亦接收输入sin(ωt)，混频器98之输出导致sin(ωt)及filter
out
之一乘积。
[0065]
图8描绘响应于图7处之输入信号sin(ωt)之各自点a及b(例如图6之点82、84)处之回应。关于位置a 82，filter
out
信号与sin(ωt)信号同相，使得乘积sin(ωt)
×
filter
out
同相以导致始终为正之一乘积。因此，如图6至图8处所展示，每当激励器u在最大值86之左侧时，对u之任何调整导致与激励器之调整同相之一回应。即，激励器u之一增大导致成本函数j增大，且激励器u之一减小导致成本函数j减小。
[0066]
在位置b 84处，filter
out
与输入sin(ωt)异相以导致一负乘积sin(ωt)
×
filter
out
。因此，在图6之最大值86右侧之位置b 84处，成本函数j之任何变化与激励器u异相。换言之，激励器u之一增大导致成本函数j减小，而激励器u之一减小导致成本函数j增大。
[0067]
换言之，由混频器98输出之乘积导致一全正或全负信号，其取决于成本函数j响应于输入扰动信号sin(ωt)之变化而增大或减小。若输入扰动信号之正半周期引起输出增大且负半周期引起输出减小，则将自滤波器96及混合程序98之输出达成一全正输出。类似地，若输入扰动信号sin(ωt)之负半周期引起输出增大且正半周期引起输出减小，则将在滤波器96及混频器98之后达成一全负输出。
[0068]
在各种实施例中，藉由透过一积分器发送后混频器信号，控制系统可达成将在其推动输出成本函数j朝向最大值之方向上自动移动之一结果。信号之振幅将随响应曲线之斜率而变动，使得随着激励器接近对应于一成本函数曲线之最小值或最大值之最佳值，回应之斜率接近零。此外，若积分信号变成控制程序之输入激励值，则控制器可自动转向成本函数之最大值，无需先知道程序或成本函数。
[0069]
图9描绘包含将输出提供至一匹配网络112之一功率控制系统110之一功率输送系
统100，匹配网络112继而将输出提供至一负载114(诸如非线性负载或电浆室)。功率控制系统110包含一功率控制器116、一功率放大器118及一传感器120。传感器120可实施为一电压/电流传感器(vi传感器)或一定向耦合器之一者，如上文所描述。功率控制器116输出输入至功率放大器118之一激励信号入至功率放大器118之一激励信号信号表示响应于一回馈信号之一功率控制信号，如本文中将描述。功率放大器118产生至传感器120之一输出rf信号，如由所命令。传感器120将rf信号输出至匹配网络112以施加于负载114。传感器120将回馈信号x、y输出至区块122。在各种实施例中，区块122可为一缩放或校准模块，其缩放x及y以输出预定电参数。区块122将一正向功率值输出至求和器124。求和器124亦接收一功率设定点输入且判定功率设定点输入与正向功率值误差之间的一差。将误差e
fb
输入至功率控制器116。输入至功率控制器116之误差信号e
fb
判定至功率放大器118之由功率控制器116所作之之一所要调整。
[0070]
区块122亦输出反射系数之量值|γ|。将反射系数之量值|γ|输入至区块126，区块126实施具有一传递函数之一高通滤波器以移除任何dc偏压d
filt
(z)。将|γ|之经滤波量值输入至一混频器123。混频器123亦接收一扰动信号如图9处所展示，扰动信号表示为由信号源129产生之一正弦信号sin(ω
pert
t)，具有一正弦频率ω
pert
，且模拟于上文相对于图6至图8所描述之扰动信号。因此，混频器123混合扰动信号及复数系数之量测量值|γ|。混频器123之输出模拟于相对于图7及图8所界定之乘积且表示扰动信号之一经缩放正或负平方。将来自混频器123之输出输入至一积分器d
esc
(z)125，积分器d
esc
(z)125产生输入至信号组合器或加法器127之一频率控制或频率回馈信号因此，回馈信号与扰动信号组合以产生一回馈分量或一频率控制信号回馈分量或频率控制信号可描述于以下方程序(1)中：
[0071][0072]
其中：
[0073]
系用于调整频率以达成功率输送系统之自动频率调谐之一频率调谐信号分量，
[0074]
系一扰动信号分量，其系控制回路之下一反复之扰动信号。
[0075]
信号可为一完全频率控制信号(中心频率及aft偏移)或仅为自中心频率之一自动频率调谐(aft)偏移。在各种非限制性实施例中，若系统之中心频率系13.56mhz，则信号可表示自13.56mhz之一偏移以实现自动频率调谐，或可为一所要输出频率，例如13.58mhz。
[0076]
根据各种实施例，可考虑图9之方块图之各个部分合作以界定一频率控制器，或此等组件可包含组件123、125、127及129之全部或部分。
[0077]
在各种实施例中，可使用两个扰动信号(一个输入至组合器127且一个输入至混频器123)而非由信号源129输出之一个扰动信号。一第二扰动信号由一第二信号源129'输出，第二信号源129'输出一信号sin(ω
pert
't)。在各种其他实施例中，组合器127可输出类似于上述方程式(1)般产生之一匹配控制信号以控制匹配网络112之操作。在各种其他实施例中，可控制一阻抗调谐激励器之一者(诸如体现为一电容器或电感器之一电抗组件)以变动匹配网络112之一电抗。
[0078]
进一步参考图9，在各种实施例中，将来自传感器120之所得回馈信号(复数系数γ之量值|γ|)施加于一高通滤波器126，高通滤波器126利用一传递函数d
filt
(z)来移除任何dc偏压。在混频器123处混合结果与扰动信号将来自混频器123之输出输入至区块125，区块125实施一传递函数d
esc
(z)以产生总频率激励器信号之回馈分量产生回馈分量之传递函数d
esc
(z)可特征化为如下方程序(2)：
[0079][0080]
其中：
[0081]kint
系一积分常数，且
[0082]
z指示z变换变数。
[0083]
由方程式(2)执行之积分产生将向上或向下移位之一激励器值，其取决于输出朝向其最大值移动之方向。d
esc
(z)之其他公式可达成激励器之额外整形及系统响应。
[0084]
在各种实施例中，扰动信号可包含可经调谐以达成稳健esc回应之一可变振幅。为在一控制器较远离解时最大化响应时间，同时亦最小化注入至程序中之稳态扰动，各种实施例可采用扰动振幅之一自适应调整。扰动振幅之一实例调整将为γ之量值|γ|之二阶函数，如以下方程序(3)处所描述：
[0085][0086]
其中：
[0087]
γ
mag
系反射系数之量值，如上文所描述，
[0088]
ω系频率，如上文所描述，且
[0089]
a、b及c系预定系数。
[0090]
透过适当选择调谐参数a、b、c，正弦扰动之振幅可由与正确解之距离加权以导致在较远离解时施加较高扰动信号及在较接近解时施加较小扰动信号。扰动信号之其他自适应选项包含振幅缩放，其包含基于所要|γ|准则缩放临限值及扰动振幅。在各种实施例中，若量测效能系在某一可接受位准内，则可使用一减小探测信号。另一方面，将针对较大误差使用一较大探测信号。
[0091]
图10系根据图9之各种实施例之反射系数之量值|γ|与频率之一作图。在各种实施例中，使用一60mhz产生器获得一组扫频数据。在匹配网络上依不同匹配电容器设定进行扫描以提供各种代表性操作条件。图10中指示五个匹配电容器扫描之量值|γ|与频率。此等数据用于产生表示各种匹配电容器设定之成本函数j之一仿真模型。鉴于来自esc调谐器
之一频率激励，仿真模型预测下一|γ|值。如图9中可见，各匹配电容器设定导致|γ|之一略微不同最小量值，其中三个匹配电容器设定在58mhz处提供最小值且两个分接在约57.5mhz处提供一最小值。
[0092]
图10之数据用于在一仿真中测试esc方法。图11描绘相对于时间之频率且针对其中匹配电容器位置(|γ|之量值与频率数据位置)重复交替于两个位置之间的一压力情境。如图12中可见，基于图10中之扫频数据，针对两个匹配电容器位置所获得之最佳|γ|值系0.427及0.290。如图12中所指示，调谐器能够成功找到最佳值。在图11中，波形上之位置130、132指示匹配电容器位置之变化，且图12指示响应于匹配电容器位置之变化之|γ|之量值之所得变化。例如，沿图12之波形之位置134表示发生于图11之130处之匹配电容器位置之变化，且图12之位置136表示图11之132处之匹配电容器位置之变化。因此，图11及图12表明esc调谐器在一给定操作条件(诸如由图10指示之匹配电容器设定)达成最小可能反射功率。
[0093]
图13至图15表示根据各种实施例之不同操作条件下之esc调谐器之操作。在由图13至图15特征化之功率输送系统中，一400khz产生器连接至一可调整匹配网络及一静态负载。可调整匹配网络之参数经调整以产生用于产生器之一不匹配负载以指示一挑战性失真轨迹，诸如图13处所指示。如图13之史密斯图中所展示，反射系数之量值|γ|之作图包含一第一止端140、一零交叉142、最靠近史密斯图之中心之一位置144及一第二止端146。位置142、144及146之输送功率计算分别为94.8％、99.5％及96.5％。因此，一最佳解将为最靠近图13之史密斯图之中心之位置144。
[0094]
图14系一波形150上所绘制之量值|γ|与频率之一作图。根据图13，导致图13中之位置144之频率应为由实施一esc控制方法之频率调谐器选择之频率，其出现于波形150上之位置152处。因此，频率系位置152处之约355khz。在一模拟中，原型esc调谐器选择356khz之一频率处之最佳解，不管图13中之起始频率如何，如自图15之波形156可见，其中展示400khz之一起始频率之频率激励器之调谐轨迹以在355khz处之区域158中达到稳态。
[0095]
图16展示一控制模块170。控制模块170并入图1、图7及图9之各种组件。控制模块170可包含振幅控制模块172、频率控制模块174及匹配网络控制模块176。控制模块170亦可包含扰动模块178、频率调谐模块180及成本判定模块182。在各种实施例中，控制模块170包含执行与模块172、174、176、178、180及182相关联之程序代码之一或复数个处理器。下文将相对于图17至图22之方法描述模块172、174、176、178、180及182之操作。
[0096]
关于图1、图7及图9之控制器20a、20b及20'之进一步界定结构，参阅下文将提供之图17至图22之流程图及下文将提供之术语「模块」之界定。可使用诸多方法、实例来操作本文中所揭示之系统，其各种控制系统方法绘示于图17至图22中。尽管主要相对于图1及图9之实施方案描述以下操作，但可容易地修改操作以应用于本发明之其他实施方案。可反复执行操作。尽管以下操作经展示及主要描述为被顺序执行，但可在执行一或多个其他操作时执行一或多个以下操作。
[0097]
图17系用于执行(例如)图1及图9之功率输送系统之自动频率调谐(aft)之一控制系统200之一流程图。控制开始于区块202，其中发生初始化。控制进行至区块204，其中量测一电参数。在各种实施例中，电参数可为根据一电源供应器(诸如图1之电源供应器12或图9之电源供应器110)与一负载(诸如图1之一负载32或图9之负载114)之间的匹配来变动之参
数。例如，电参数可为反射系数之量值|γ|。在各种实施例中，电参数可为正向功率、反向功率、电压、电流、频率或其他电参数之一或多者。控制进行至区块206，其中组合参数控制信号与扰动信号，如上文所描述。扰动信号扰动由控制信号控制之至少一电参数。
[0098]
在区块208中，混合电参数与扰动信号，诸如可发生于图9之混频器123处。区块210、212及214实施图9之区块125之功能之至少部分且描绘积分影响由参数控制信号控制之至少一参数之调整的一表示。在各种实施例中，控制信号可为相位、频率、振幅、匹配网络设定或其他电特性之一者。量测参数可为相对于控制信号来变动之一量之一者，诸如功率、电压、电流、反射系数或类似参数。在区块210中，使用一esc方法判定量测参数与扰动信号同相或异相。若混合信号与扰动信号同相，则控制进行至区块212。在区块212中，使至少一参数控制信号朝向一最大值增大(或朝向一最小值减小)。接着，控制进行至区块216，其回传成本及参数控制信号之值，诸如频率。返回至区块210，使用一esc方法，若量测参数与扰动信号异相，则控制进行至区块214。在区块214中，使至少一参数控制信号朝向一最小值减小(或朝向一最大值增大)。接着，控制进行至区块216，其回传成本及参数之值，诸如频率。实例成本调整方法可见于图18至图22中。
[0099]
图18描绘用于在一稳态调谐模式(诸如自动频率调谐)中在成本值超过一预定临限值时监测及更新成本值之一流程图230。若成本值超过预定临限值，则执行一学习周期。若成本值未超过预定临限值，则根据图17，esc算法继续(例如)以维持接近最小成本值之一位置。
[0100]
控制开始于区块232且进行至区块234。在区块234中，更新自动频率调谐频率，如上文相对于图17所描述。接着，控制进行至区块236，其判定是否已达到一最小成本。可使用各种方法来判定达到一稳定最小成本值。在一实施例中，监测成本值以查看连续样本是否在一预定差或差量内。若连续样本在预定差或差量内，则已达到稳态最小成本。在一替代实施例中，监测esc调谐器之输出。若连续样本在某个预定差或差量内，则已达到稳态最小成本。若未达到一最小成本，则控制返回至区块234。若已达到一最小成本，则控制进行至区块238。在区块238中，比较一当前成本值与一预定成本临限值c
t
。若成本值小于预定成本临限值c
t
，则控制返回至区块234。若成本值大于预定成本临限值c
t
，则控制进行至区块240，其启始一学习周期，如将结合图19至图22描述。
[0101]
图19描绘用于调整频率以达成成本函数之一最小值(即使反射系数与频率曲线中存在一非理想局部最小值下)之一流程图250。在本说明书之各种流程图之描述中，应了解，可使用一类似方法来调整频率、参数控制信号、相位、振幅或某些其他电参数以找到量测电参数输送功率之(例如)一成本函数之一最大值。在流程图250中，在一预定调谐频率范围之频率最小值f
min
或频率最大值f
max
处启始递增频率变化以搜寻成本函数之局部最小值。若在一第一反复结束时认为成本函数之最小值已足够，则程序完成。若判定成本函数之最小值不够，则自预定频率之频率最小值f
min
或频率最大值f
max
之另一者开始与第一反复相反之一方向上之递增频率变化之一第二反复。结果系调整频率以达成一可接受操作条件(最小成本值)或宣告一故障。
[0102]
流程图250开始于区块240a(诸如来自图18之区块240)且进行至区块254，其中将频率设定为频率调谐范围之一最小值f
min
。控制进行至区块256，其中更新自动频率调谐，如上文相对于图17所描述。区块258判定是否已达到最小成本值。若未达到最小成本值，则控
制返回至区块256，且再次递增频率调谐器之频率。返回至区块258，若已达到最小成本值c
min
，则控制进行至区块260，其中判定最小成本c
min
是否小于一预定成本临限值c
t
。若最小成本c
min
小于成本临限值c
t
，则控制进行至区块262，其中控制系统进入稳态模式。
[0103]
返回至区块260，若最小成本c
min
大于成本临限值ct，则控制进行至区块266，其中将最小成本c
min
记录为c1且记录产生c1之当前自动调谐频率f1。控制进行至区块270，其中将调谐频率设定为调谐频率范围之最大值f
max
。在区块272中，更新自动频率调谐，如上文相对于图17所描述。接着，控制进行至区块274，其判定是否达到最小成本值。若未达到最小成本值，则控制返回至区块272，且再次递增频率调谐器之频率。
[0104]
返回至区块274，若达到最小成本值，则控制进行至区块276，其中记录调谐频率f2及与频率f2相关联之成本c2。在区块278中，若成本c2小于成本临限值c
t
，则控制进行至区块262，其中控制系统进入稳态模式。若成本c2大于c
t
，则控制进行至区块280，宣告一故障，因为没有成本c1或c2小于成本临限值ct。控制自区块262或280进行至结束区块268。
[0105]
图20描绘用于判定成本函数之一最小值之一流程图290。在流程图290中，设定一初始条件f0且调整频率以达成成本函数之一最近最小值。若在一第一反复结束时认为成本函数之最小值已足够，则程序完成。若判定成本函数之最小值不够，则启始开始于频率调谐范围中之最远频率极值处之一第二反复以判定一第二最小成本值。
[0106]
流程图290开始于区块240b且进行至区块294，其中将频率设定为一起始频率f0。控制进行至区块296，其更新自动频率调谐器频率，如上文相对于图17所描述。区块298判定是否已达到最小成本值。若未达到最小成本值，则控制返回至区块296，且再次调整频率调谐器之频率，如上文相对于图17所描述。返回至区块298，若已达到最小成本值，则控制进行至区块300，其中判定最小成本c
min
是否小于成本临限值c
t
。若最小成本c
min
小于成本临限值c
t
，则控制进行至区块302，其中控制系统进入稳态模式。
[0107]
返回至区块300，若最小成本c
min
大于成本临限值c
t
，则控制进行至区块306，其中将最小成本c
min
记录为c1且记录产生c1之自动调谐频率f1。在区块308中，若f1小于频率调谐器范围之中间值f
mid
，则控制进行至区块310，其中将调谐频率设定为调谐频率范围之最大值。若f1大于频率调谐器范围之中间值f
mid
，则控制进行至区块312，其中将调谐频率设定为调谐频率范围之最小值。控制自区块310或312进行至区块314，其中使自动频率调谐频率朝向调谐频率范围之中间频率f
mid
更新，如上文相对于图17所描述。区块316判定是否已达到最小成本值。若未达到最小成本值，则控制返回至区块314，且使频率调谐器之频率朝向频率调谐范围之中间频率f
mid
递增。返回至区块316，若达到最小成本值，则控制进行至区块318，其中将最小成本c
min
记录为c1且记录产生c2之当前自动调谐频率f2。在区块320中，若成本c2小于成本临限值c
t
，则控制进行至区块302，其中控制系统使用来自区块314之更新频率进入稳态模式。若成本c2大于c
t
，则控制进行至区块322且宣告一故障。控制自区块302或320进行至结束区块308。
[0108]
图21描绘用于判定成本函数之一最小值之一流程图330，其中阻抗与频率曲线中存在两个最小值。控制自一初始条件开始且进行至成本函数之最近最小值。若在朝向最近最小值之一第一反复结束时认为成本函数之最小值已足够，则程序完成。若判定成本函数之最小值不够，则程序进入一最小化模式以判定峰值频率值。频率被反复控制超过峰值频率达一预定偏移f
delta
且启始另一最小化程序。若第一峰值位于频率调谐范围之止端之一者
处，则频率改变为最小值之相反侧以在最小值之相反侧之方向上定位一峰值。
[0109]
程序开始于区块240c且进行至区块334，其中将成本记录为c1且记录产生c1之频率f1。在区块336中，执行一最小频率判定例程以判定与一最小成本c
min
相关联之一频率f
min
。图19及图20系判定f
min
及c
min
之方法之非限制性实例。在区块338中，若最小成本c
min
小于成本临限值c
t
，则在区块340中进入一稳态控制模式，且控制结束于342。返回至区块338，若最小成本c
min
大于成本临限值c
t
，则控制进行至区块344。若f
min
小于f1，则选择一正方向进行递增。若f
min
大于f1，则选择一负方向进行递增。
[0110]
在区块350中，将起始频率f
start
设定为以f
min
开始在根据区块344中f
min
及f1之判定所判定之方向上预定递增f
delta
。在区块352中，将一计数器设定为0，且在区块354中，实施一最大化程序以判定与一局部最大成本c
max
相关联之一频率f
max
。图19及图20系用于判定f
max
及c
max
但用于判定最大值而非最小值之方法之非限制性实例。在区块356中，若f
max
达到自动频率调谐范围之一限制，则控制进行至区块358，其中递增计数器。在区块360中，若计数器系0或1以指示频率接近频率调谐范围之一端，则控制进行至区块362，其改变方向变量以改变频率递增之方向。控制进行至区块364，其中将起始频率f
start
设定为以f
min
开始在根据区块344中f
min
及f1之判定所判定之一相反方向上预定递增f
delta
。控制返回至区块354且接着至区块356。
[0111]
在区块356中，若f
max
未达到自动频率调谐范围之一限制，则区块370判定f
max
是否大于起始频率f
start
。若f
max
大于f
start
，则选择一正方向进行递增。若f
max
小于f
start
，则选择一负方向进行递增。控制进行至区块376，其中将起始频率f
start
设定为以f
max
开始在区块370中所判定之方向上依一预定增量f
delta
偏移。在区块378中，发生一最小频率判定以判定与一局部最小成本c
min
相关联之一频率f
min
，如上文所描述。若最小成本c
min
小于当前成本c
t
，则在区块382中进入一稳态控制模式，且控制结束于368。返回至区块380，若最小成本c
min
大于当前成本c
t
，则控制进行至区块366，其中宣告一故障。控制自区块366或区块382终止于区块368。
[0112]
图22描绘用于藉由首先启始跨自动频率调谐范围之频率激励器之一过程扫描来判定成本函数之一最小值之一流程图390。扫描一直进行至成本值(反射功率或γ量值)低于一过程调整临限值c
coarse
。一旦成本值低于过程调谐临限值c
coarse
，则实施一esc微调模式以找到成本之一最小值。
[0113]
控制开始于一区块240d且进行至区块394，其中将一计数器设定为0。在区块396中，重设一点火超时定时器。在区块398中，由当前自动频率f在一预定方向上递增一预定f
step
更新自动调谐频率f。在区块400中，若更新频率系一最大值或最小值以指示频率在自动频率调谐范围之端处，则控制进行至区块402，其中递增计数器。控制进行至区块404，其中判定计数是否小于一预定最大允许次数反复。若计数小于指示可更新频率之一次数之最大值，则控制进行至区块408，其中改变方向。控制进行至区块398，其中更新频率。返回至区块404，若已超过可更新频率之最大允许次数，则控制进行至区块406，其中指示一故障。接着，控制进行至区块424，其中终止程序。
[0114]
返回至区块400，若更新频率不是最大或最小频率，则控制进行至区块410，其中判定是否已发生区块394中所重设之一超时。若已发生一超时，则控制进行至区块406(其中宣告故障)，且程序终止于区块424。若未发生一超时，则区块412判定成本是否小于过程调谐
临限值c
coarse
。若成本大于过程调谐临限值c
coarse
，则控制返回至区块398。若成本小于过程调谐临限值c
coarse
，则控制进行区块414，其更新自动频率调谐器频率，如上文相对于图17所描述。控制进行至区块416，其中判定是否已达到最小成本值。若未达到最小成本值，则控制返回至区块414。若已达到最小成本值，则控制进行至区块418，其中记录最小成本相关联之c
min
及相关联最小频率f
min
。在区块420中，若c
min
小于当前成本c
t
，则控制进行至区块422，其中进入一稳态调谐模式。程序终止于区块424。返回至区块420，若c
min
大于当前成本c
t
，则控制进行至区块406或宣告一故障。接着，程序终止于区块424。
[0115]
本发明之各种实施例解决一基于控制之方法，其可用于直接最小化量测反射功率或复数反射系数之归一化量值|γ|且因此直接最小化反射功率。本文中所描述之基于控制之方法可改良利用中间或代理值(诸如各种电参数)之当前方法且可在非最佳条件或代理量测未在不对应于最小有效功率之一操作点处达到一最小值(或最大值)时达成。此外，本发明之各种实施例系针对无需电浆程序之一模型之各种自动频率调谐方法。确切而言，自动频率调谐控制器基于系统对一输入扰动信号之反应来判定所要信息，输入扰动信号探测依据输入激励信号而变化之输出响应。因此，本文中所描述之各种实施例对由基于控制之习知方法带给自动频率调谐之误差之模型化不敏感。此外，本文中所提供之各种实施例无需特殊校准，且调谐器无需对史密斯图上之阻抗值进行任何类型之旋转或校正以解释电缆长度或定向阻抗轨迹以帮助适当调谐。因此，与基于搜寻之方法不同，本文中所描述之揭示内容提供响应于且补偿程序之一缓慢漂移之一自适应控制。在本文所描述之本发明之各种实施例中，仅需要复数反射系数之量值|γ|，而非复数反射系数γ。此简化执行自动频率调谐所需之运算。然而，本文中所描述之各种实施例亦可使用来自一定向耦合器及一vi探针之量测来操作。
[0116]
在各种实施例中，使用多个脉冲状态(1..n)使rf信号或包络脉动，可将一极值寻觅频率控制器应用于各脉冲状态j以允许自一脉冲状态非常快速且稳定地转变至下一脉冲状态。当一给定脉冲状态j终止时，相关状态变量被保存且随后在状态j恢复时复原。可相对于让与本专利申请案之受让人且其全文以引用的方式并入本文中之美国专利第8,952,765号来找到此一多脉冲状态系统之一实例。
[0117]
在各种实施例中，当以一重复模式调变脉冲rf信号或包络时，rf包络可分成p个时间段或「槽」。一极值寻觅阻抗控制器可应用于各时间段。可参考美国专利第10,049,357号及第10,217,609号来找到此一系统之一实例，该两个专利让与本专利申请案之受让人且以引用的方式并入本文中。
[0118]
如上文所描述，在各种实施例中，可使用其他阻抗激励器代替频率。举非限制性实例而言，可将匹配网络电容用作一阻抗调谐激励器。在一典型l型匹配网络中，串联电容器对阻抗具有类似于放大器频率之一效应。可藉由若干方法来变动电容，其包含步进电机驱动之真空可变电容器、模拟变容二极管、接通/切断开关及相移阻抗调变。
[0119]
以上描述仅具绘示性且绝不意欲限制本发明、其应用或使用。本发明之广泛教示可以各种形式实施。因此，尽管本发明包含特定实例，但本发明之真实范畴不应受限于此，因为其他修改将在研究图式、本说明书及以下申请专利范围之后变得显而易见。应了解，可在不改动本发明之原理之情况下依不同顺序(或同时)执行一方法内之一或多个步骤。此外，尽管上文将实施例之各者描述为具有某些特征，但相对于本发明之任何实施例所描述
之该等特征之任何一或多者可实施于其他实施例之任何者之特征中及/或与其组合，即使该组合未被明确描述。换言之，所描述之实施例不互斥，且一或多个实施例彼此置换仍在本发明之范畴内。
[0120]
使用包含「连接」、「接合」、「耦合」、「相邻」、「紧邻」、「在...顶部上」、「上方」、「下方」及「安置」之各种术语来描述组件之间(例如模块、电路组件、半导体层等等之间)的空间及功能关系。除非明确描述为「直接」，否则当在上述揭示内容中描述第一组件与第二组件之间的一关系时，关系可为其中第一组件与第二组件之间不存在其他介入组件之一直接关系，但亦可为其中第一组件与第二组件之间存在一或多个介入组件(空间上或功能上)之一间接关系。如本文中所使用，词组「a、b及c之至少一者」应使用一非互斥逻辑「或」来解释为意谓一逻辑(a「或」b「或」c)，且不应被解释为意谓「a之至少一者、b之至少一者及c之至少一者」。
[0121]
在图中，如由箭头所指示，一箭头之方向一般表明说明图所关注之信息(诸如数据或指令)之流动。例如，当组件a及组件b交换各种信息但自组件a传输至组件b之信息与说明图有关时，箭头可自组件a指向组件b。此单向箭头不隐含无其他信息自组件b传输至组件a。此外，针对自组件a发送至组件b之信息，组件b可将信息之请求或接收确认发送至组件a。
[0122]
在本技术案(包含以下界定)中，术语「模块」或术语「控制器」可用术语「电路」替换。术语「模块」可系指以下各者、为以下各者之部分或包含以下各者：一专用集成电路(asic)、一数字、模拟或混合模拟/数字离散电路、一数字、模拟或混合模拟/数字集成电路、一组合逻辑电路、一场可程序化门阵列(fpga)、执行程序代码之一处理器电路(共享、专用或群组)、储存由处理器电路执行之程序代码之一内存电路(共享、专用或群组)、提供所描述之功能之其他适合硬件组件或上述之部分或全部之一组合，诸如在一单芯片系统中。
[0123]
模块可包含一或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可包含连接至一局域网络(lan)、因特网、一广域网(wan)或其等之组合之有线或无线界面。本发明之任何给定模块之功能可分布于经由接口电路连接之多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一实例中，一服务器(亦称为远程或云端)模块可代表一客户端模块完成一些功能。
[0124]
如上文所使用，术语「程序代码」可包含软件、韧体及/或微程序代码，且可系指程序、例程、功能、类别、数据结构及/或对象。术语「共享处理器电路」涵盖执行来自多个模块之一些或全部程序代码之一单处理器电路。术语「群组处理器电路」涵盖结合额外处理器电路执行来自一或多个模块之一些或全部程序代码之一处理器电路。参考多个处理器电路涵盖离散晶粒上之多个处理器电路、一单一晶粒上之多个处理器电路、一单处理器电路之多个核心、一单处理器电路之多个线程或上述之一组合。术语「共享内存电路」涵盖储存来自多个模块之一些或全部程序代码之一单一内存电路。术语「群组内存电路」涵盖结合额外内存储存来自一或多个模块之一些或全部程序代码之一内存电路。
[0125]
术语「内存电路」系术语「计算机可读媒体」之一子集。如本文中所使用，术语「计算机可读媒体」不涵盖传播通过一媒体(诸如在一载波上)之暂时电或电磁信号；因此，术语「计算机可读媒体」可被视为有形及非暂时性的。一非暂时性有形计算机可读媒体之非限制性实例系非挥发性内存电路(诸如一闪存电路、一可擦除可程序化只读存储器电路或一屏蔽只读存储器电路)、挥发性内存电路(诸如一静态随机存取内存电路或一动态随机存取内存电路)、磁性储存媒体(诸如一模拟或数字磁带或一硬盘机)及光学储存媒体(诸如一cd、
一dvd或一蓝光光盘)。
[0126]
在本技术案中，描述为具有特定属性或执行特定操作之装置组件经特别组态以具有该等特定属性且执行该等特定操作。具体而言，一组件执行一动作之一描述意谓组件经组态以执行动作。一组件之组态可包含程序化组件，诸如藉由在与组件相关联之一非暂时性有形计算机可读媒体上编码指令。
[0127]
本技术中所描述之装置及方法可由藉由组态一通用计算机执行以计算机程序体现之一或多个特定功能所产生之一专用计算机部分或完全实施。上文所描述之功能区块、流程图组件及其他组件用作软件规范，其可藉由一技术人员或程序设计员之例程工作来转化为计算机程序。
[0128]
计算机程序包含储存于至少一非暂时性有形计算机可读媒体上之处理器可执行指令。计算机程序亦可包含或依赖于所储存之数据。计算机程序可涵盖与专用计算机之硬件互动之一基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机之特定器件互动之器件驱动器、一或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等等。
[0129]
计算机程序可包含：(i)待剖析之描述性文字，诸如html(超文本标记语言)、xml(可扩展标记语言)或json(javascript对象表示法)；(ii)组合码；(iii)由一编译程序自源码产生之目标码；(iv)由一解释器执行之源码；(v)由一及时编译程序编译及执行之源码等等。仅作为实例，可使用来自包含以下各者之语言之语法来编写源码：c、c 、c#、objective-c、swift、haskell、go、sql、r、lisp、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、html5(超文本标记语言第5修订版)、ada、asp(主动服务器网页)、php(php：超文本预处理器)、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、lua、matlab、simulink及