CN111954916B - 用于功率发生器的自适应控制 - Google Patents

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Abstract

一种电源控制***包括用于向负载提供信号的功率发生器。功率发生器包括控制功率放大器的功率控制器。功率发生器包括用于改变控制功率放大器的输出信号的自适应控制器。自适应控制器比较测量输出与预测输出之间的误差，以确定应用于功率控制器的自适应值。功率发生器还包括产生被数字化和处理的输出信号的传感器。传感器信号与常量K混合。改变常量K，以改变对传感器输出信号的处理。K值可基于相位、频率或相位和频率两者进行换向，并且K的带宽由传感器输出信号中的耦合功率来确定。

Description

用于功率发生器的自适应控制
相关申请交叉引用
本申请要求2019年3月11日提交的美国专利申请第16/297,799号的优先权，并还要求2018年6月26日提交的美国临时申请第62/690,202号的权益。以上引用的申请的全部公开通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于驱动非线性负载的***中的功率产生和对功率产生的控制。
背景技术
本文提供的背景描述为了总体上呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分中描述的工作的范围内的当前署名的发明人的工作，以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，并非明确或隐含地被承认是针对本公开的现有技术。
等离子体蚀刻经常用于半导体制造。在等离子体蚀刻中，离子被电场加速以蚀刻衬底上的暴露表面。在一个基本实现方式中，基于由功率递送***的相应射频(RF)或直流(DC)发生器产生的RF或DC功率信号来产生电场。由发生器产生的功率信号必须被精确控制，以有效地执行等离子体蚀刻。
发明内容
一种功率发生器包括功率放大器。功率放大器根据输入控制信号产生被传送至非线性负载的功率信号。功率控制器将输入控制信号传送至功率放大器。自适应控制器产生被传送至功率控制器的至少一个调整值，以调整功率控制器的响应。至少一个调整值包括反馈分量和前馈分量中的一个。
一种功率发生器包括自适应控制器和功率放大器。自适应控制器基于产生功率信号的功率发生器的输入设定值、功率信号的测量表示以及功率信号的模型表示来产生控制信号。控制信号包括反馈分量和前馈分量。功率放大器根据控制信号产生被传送至非线性负载的功率信号。
自适应控制器包括前馈电路、反馈电路以及合并器。前馈电路基于产生功率信号的功率发生器的输入设定值以及基于功率信号的测量表示与功率信号的模型表示之间的差来产生前馈信号。反馈电路基于功率信号的测量表示与功率信号的模型表示之间的差来产生反馈信号。合并器通过合并前馈信号和反馈信号产生控制信号。控制信号使功率发生器产生被传送至非线性负载的功率信号。
自适应速率控制器包括直接数字合成器、第一混合器、第二混合器以及子***控制器。直接数字合成器基于控制信号产生正弦信号和余弦信号。第一混合器混合正弦信号和由功率发生器产生的功率信号的数字表示，并产生功率信号的数字表示的实部分量。第二混合器混合余弦信号和功率信号的数字表示，并产生功率信号的数字表示的虚部分量。子***控制器基于实部分量和虚部分量、产生功率信号的功率发生器的输入设定值以及用于控制功率信号的参数来产生控制信号。
一种功率发生器包括功率放大器、功率控制器以及自适应控制器。功率放大器根据输入控制信号产生被传送至非线性负载的功率信号。功率控制器将输入控制信号传送至功率放大器。自适应控制器产生被传送至功率控制器的至少一个调整值，以调整功率控制器的响应。至少一个调整值包括反馈分量和前馈分量中的一个。
一种方法包括基于产生功率信号的功率发生器的输入设定值、功率信号的测量表示以及功率信号的模型表示来产生控制信号。控制信号包括反馈分量和前馈分量。方法进一步包括根据控制信号产生被传送至非线性负载的功率信号。方法进一步包括基于输入设定值以及功率信号的测量表示与功率信号的模型表示之间的差来产生前馈分量。方法进一步包括基于功率信号的测量表示与功率信号的模型表示之间的差来产生反馈分量。方法进一步包括基于输入设定值、功率信号的测量表示以及控制信号中的至少一个来产生输出以自适应地缩放功率信号的测量表示。方法进一步包括基于功率信号的自适应地缩放的测量表示来产生控制信号。方法进一步包括产生输出，以基于相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向，自适应地缩放功率信号的测量表示。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其他应用领域将变得显而易见。详细描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
图1描绘了电感耦合等离子体***的表示；
图2描绘了电容耦合等离子体***的表示；
图3描绘了根据本公开的各种实施例布置的等离子体***的概括性表示；
图4A是用于驱动非线性负载的功率产生***的示意性框图；
图4B是图4A的功率产生***的另一实施例的示意性框图；
图5A是根据各种实施例的图4A的自适应控制器的示意性框图；
图5B是图4B的自适应控制器的另一实施例的示意性框图；
图6是根据各种实施例的图4A的功率控制器的示意性框图；
图7描绘了预定的操作频率和由功率产生***的失真频率导致的互调失真(IMD)频率的频率图；
图8是由图4A和图4B的功率发生器输出的示例信号的波形；
图9是由图4A和图4B的功率发生器输出的可变信号的示例波形；
图10是根据各种实施例的图4A和图4B的自适应速率控制器和缩放模块的示意性框图；
图11是根据各种实施例的图4A和图4B的缩放模块的部分的示意性框图；
图12是图11的示例换向输出与功率发生器的群延迟和控制环路延迟之间的关系的图；
图13是根据各种实施例的图4A和图4B的缩放模块的部分的示意性框图；
图14是根据各种实施例的图4A和图4B的缩放模块的部分的示意性框图；
图15是根据各种实施例的图4A和图4B的缩放模块的部分的示意性框图；
图16是时间对采样事件的图，以说明各种频率方法；
图17是根据本公开各种实施例的示例控制模块的功能框图；以及
图18是根据各种实施例的用于控制功率控制器的流程图。
在附图中，附图标记可以被重复使用以指代相似和/或相同的元件。
具体实施方式
在整个说明书中，功率发生器可指代DC功率发生器或RF功率发生器。
功率***可包括DC或RF功率发生器、匹配网络和负载(例如，等离子体室)。功率发生器产生DC或RF功率信号，DC或RF功率信号由匹配网络或阻抗优化控制器或电路接收。匹配网络或阻抗优化控制器或电路将匹配网络的输入阻抗与功率发生器和匹配网络之间的传输线的特性阻抗相匹配。阻抗匹配有助于最大化被转发至匹配网络的功率的量(“正向功率”)和最小化从匹配网络反射回功率发生器的功率的量(“反向功率”)。当匹配网络的输入阻抗与传输线的特性阻抗匹配时，正向功率可被最大化，并且反向功率可被最小化。
在功率源或电源领域，通常存在两种方法将功率信号施加至负载。第一种较传统的方法是将连续的功率信号施加至负载。在连续模式，连续的功率信号通常是由功率源连续输出至负载的恒定的DC或RF正弦功率信号。在连续模式方法中，功率信号呈现恒定的DC或正弦输出，并且可以改变功率信号的幅度和/或(RF功率信号的)频率，以改变施加至负载的输出功率。
将功率信号施加至负载的第二种方法涉及脉冲功率信号，而不是将连续的功率信号施加至负载。在脉冲操作模式中，功率信号由调制信号调制，以便限定调制后功率信号的包络。在常规的脉冲调制方案中，功率信号通常保持恒定的幅度，并且对于RF信号，保持恒定的频率。通过改变调制信号而不是改变功率信号来改变被递送至负载的功率。
在典型的电源配置中，被施加至负载的输出功率通过使用传感器来确定，传感器测量被施加至负载的RF信号的电压和电流或者正向功率和反射功率。在控制环路中分析这些信号中的任一组。分析通常确定用于调整电源的输出以改变施加到负载的功率的功率值。在负载是等离子体室或其它非线性负载的功率递送***中，负载的变化的阻抗导致被施加到负载的功率的对应的变化，因为所施加的功率部分地是负载的阻抗的函数。
在等离子体***中，通常以两种配置中的一个递送功率。在第一种配置中，功率以电容方式耦合到等离子体室。这种***被称为电容耦合等离子体(CCP)***。在第二种配置中，功率以电感方式耦合到等离子体室。这种***通常被称为电感耦合等离子体(ICP)***。等离子体递送***通常包括被施加到一个或多个电极的偏置功率和源功率。源功率通常产生等离子体并控制等离子体密度，并且偏置功率调制等离子体鞘层的配方中的离子。根据各种设计考虑，偏置和源可共享同一电极或可使用单独的电极。
当功率递送***驱动诸如等离子体室的非线性负载时，由等离子体鞘层吸收的功率导致具有离子能量范围的离子的密度。离子能量的一个特性度量是离子能量分布函数(IEDF)。离子能量分布函数(IEDF)可利用偏置功率来控制。针对其中多个RF功率信号被施加到负载的***，一种方式是通过改变由频率和相位相关的多个RF信号来控制IEDF。多个RF功率信号之间的频率可被锁定，并且多个RF信号之间的相对相位也可被锁定。可参考美国专利第7,602,127号、美国专利第8,110,991号和美国专利第8,395,322号找到这种***的示例，这些专利全部已转让给本发明的受让人，并通过引用并入本申请。
等离子体处理***还可包括用于等离子体产生和控制的部件。一种这样的部件是非线性负载，例如等离子体室或反应器。在例如用于薄膜制造的等离子体处理***中使用的典型等离子体室或反应器可以利用双频***。一个功率发生器(源)控制等离子体的产生，并且功率发生器(偏置)控制离子能量。双功率***的示例包括在上面引用的美国专利第7,602,127号、美国专利号第8,110,991号和美国专利第8,395,322号中描述的***。上面引用的专利中描述的双功率***需要闭环控制***来适配电源操作，以控制离子密度及其对应的离子能量分布函数(IEDF)。
存在多种方法来控制用于产生等离子体的等离子体室。例如，在RF功率递送***中，驱动RF信号的相位和频率可用于控制等离子体的产生。对于以RF驱动的等离子体源，影响等离子体鞘层动态和对应的离子能量的周期性波形通常是已知的，并通过周期性波形的频率和相关联的相位交互来控制。RF功率递送***中的另一种方法涉及双频控制。即，两个RF频率源用于为等离子体室供电，以提供对离子和电子密度的基本上独立的控制。
另一种方法利用宽带RF功率源来驱动等离子体室。宽带方法带来了一定挑战。一个挑战是将功率耦合到电极。第二个挑战是对于期望的IEDF，所产生的波形到实际鞘层电压的传递函数必须针对宽处理空间被公式化，以支持材料表面交互。在电感耦合等离子体***中的一种响应方法中，被施加到源电极的控制功率对等离子体密度进行控制，而被施加到偏置电极的控制功率对离子进行调制来控制IEDF，以提供蚀刻速率控制。通过使用源电极和偏置电极控制，蚀刻速率经由离子密度和能量来控制。
随着集成器件制造的不断发展，对用于控制用于器件制造的等离子体的功率要求也在不断提高。例如，对于存储设备制造，对偏置功率的要求持续增加。增加的功率产生更高能的离子以加快表面交互，从而提高蚀刻速率。在RF***中，增加的偏置功率有时伴随着较低的偏置频率要求以及耦合到在等离子体室中所产生的等离子体鞘层的偏置功率源的数量增加。在较低的偏置频率下增加的功率和增加的偏置功率源的数量导致来自鞘层调制的互调失真(IMD)发射。IMD发射可显著降低发生等离子体的源所递送的功率。2013年3月15日提交的名称为“通过监控另一频带中的功率进行脉冲同步(Pulse Synchronization byMonitoring Power in Another Frequency Band)”的美国专利申请第13/834,786号(被转让给本申请的受让人，并通过引用并入本文)描述了一种通过监控另一频带中的功率来进行脉冲同步的方法。在引用的美国专利申请中，根据在第二RF发生器处检测第一RF发生器的脉冲来控制第二RF发生器的脉冲，从而使这两个RF发生器之间的脉冲同步。
图1描绘了电感耦合等离子体(ICP)***10的示例性表示。ICP***10包括用于产生等离子体14的非线性负载(例如，等离子体室12)，非线性负载和等离子体室在本文中可互换使用。电压或电流形式的功率经由一对线圈被施加到等离子体室12，该一对线圈包括在各种实施例中包括内部线圈16和外部线圈18的线圈组件。功率经由RF功率发生器或功率源20被施加到内部线圈16，并且功率经由RF功率发生器或功率源22被施加到外部线圈18。线圈16和18被安装到有助于将功率耦合到等离子体室12的介电窗24。衬底26被放置在等离子体室12中，并且通常形成作为等离子体操作的对象的工件。RF功率发生器、电源或功率源28(术语在本文可互换使用)经由衬底26将功率施加到等离子体室12。在各种配置中，电源20、22提供源电压或电流来点燃或产生等离子体14或控制等离子体密度。此外在各种配置中，功率源28提供偏置电压或电流，该偏置电压或电流调制离子以控制等离子体14的离子能量或离子密度。在各种实施例中，功率源20、22被锁定以在相同的频率、电压和电流下以及以固定的或变化的相对相位进行操作。在各种其他实施例中，功率源20、22可在不同的频率、电压和电流以及相对相位下操作。
图2描绘了电容耦合等离子体(CCP)***30的示例性表示。CCP***30包括用于产生等离子体34的等离子体室32。放置在等离子体室32内的一对电极36、38连接到相应的DC(ω＝0)或RF功率发生器或功率源40、42。在各种实施例中，功率源40提供源电压或电流以点燃或产生等离子体34或控制等离子体密度。此外在各种实施例中，电源42提供偏置电压或电流，该偏置电压或电流调制等离子体中的离子以控制等离子体34的离子能量和/或离子密度。在各种RF实施例中，当功率源40、42谐波相关时，功率源40、42在相对相位下操作。在各种其他实施例中，功率源40、42在不同的频率、电压和电流下以及以固定的或变化的相对相位进行操作。此外在各种实施例中，功率源40、42可连接到同一电极，并且对电极接地或连接到第三DC(ω＝0)或RF功率发生器。
图3描绘了双功率输入等离子体***50的概括性表示。等离子体***50包括连接到地54的第一电极52以及与第一电极52隔开的第二电极56。第一DC(ω＝0)或RF功率源58产生以第一频率f施加到第二电极56的第一RF功率。第二功率源60产生被施加到第二电极56的第二DC(ω＝0)或RF功率。在各种实施例中，功率源60在第二频率nω下操作，第二频率nω是第一功率源58的频率的n次谐波频率。在各种其他实施例中，功率源60在不是第一功率源58频率的倍数的频率下操作。
图4A描绘了用于驱动负载的功率产生***70的示意性框图。功率产生***70包括非线性负载72(例如，等离子体室)，非线性负载72具有由第一功率发生器74经由匹配或匹配网络76供电的电极(未示出)。非线性负载72也由第二功率发生器78通过匹配或匹配网络80供电。如图4A中所示，对于RF功率施加，功率发生器74被配置为低频RF发生器，例如偏置RF发生器，并且发生器78被配置为高频RF发生器，例如源RF发生器。
在各种实施例中，匹配网络76、80可以被合并成单个的匹配网络，而不是被配置为单独的独立匹配网络。当匹配网络76、80被合并成单个的匹配网络时，来自单个的匹配网络的输出被输入至非线性负载72。在这种配置中，两个功率发生器74、78驱动非线性负载72的同一电极。在各种实施例中，非线性负载72的另一电极可接地。
功率发生器74包括产生施加到或传送到功率放大器86的控制信号的功率控制器84(Dc(z))。被施加到功率放大器86的控制信号可包括一个或多个信号，以控制功率放大器86的一个或多个电气参数(包括电压、电流、频率和干线值)。被施加到功率放大器86的控制信号是模拟信号。控制信号的类型和内容可取决于功率放大器86的类别的类型。功率放大器86将放大的信号(DC或RF)输出到传感器88。传感器88感测由功率放大器86输出的信号，并将放大的功率传递到匹配网络76以施加到非线性负载72。传感器88可被配置为功率发生器74的集成的或单独的部件。传感器88向A/D转换器90产生输出信号(即电压和电流或者正向功率信号和反向功率信号)。A/D转换器90将接收自传感器88的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号X(n)输出至应用缩放因子K的缩放模块92以及自适应速率控制器100。缩放因子K补偿传感器输出以产生连续时间的采样信号。来自缩放模块92的输出被施加或输入到传递函数模块94(表示为Dl(z))，传递函数模块94输出表示来自功率放大器86的输出的信号y。测量信号y被施加到功率控制器84和自适应控制器96。在各种实施例中，缩放模块92还经由通信链路与功率控制器84通信，该通信链路使得能够共享内部的直接数字合成器(DDS)信息，以同步其各自的DDS。
传递函数Dl(z)形成闭环控制响应。在各种实施例中，Dl(z)提供滤波以移动功率发生器74的控制环路的闭环传递函数的极点和零点，从而改进控制环路的响应性。Dl(z)可以超前滤波器、滞后滤波器和超前/滞后滤波器中的一个来实现。在各种实施例中，Dl(z)可被定义为如下等式(1):
其中:
z0是Dl(z)的零点；并且
zp是Dl(z)的极点。
在各种实施例中，将Dl(z)实现为超前滤波器会产生更具响应性的闭环传递函数，并通过控制环路加速瞬态。
自适应控制器96接收由参考模型98输出的模型输出信号ym和来自传感器88的输出的测量表示y作为输入。自适应控制器96接收两个输入，并产生用于自适应地调整功率控制器84的操作的自适应信号θ0和θ1。图4A还包括自适应速率控制器100，自适应速率控制器100接收功率设定值r、来自功率控制器84的控制信号的表示和来自A/D转换器90的信号X(n)作为输入，功率设定值r限定了将由功率发生器74输出的至少一个电气参数。如本文将更详细描述的，自适应速率控制器100输出改变缩放因子K的信号，从而自适应地调整缩放模块92的缩放操作。在各种实施例中，自适应速率控制器100诸如从功率发生器78或另一外部功率发生器而不是从功率控制器84接收用于指示所命令的一个或多个电气参数的信号。在各种其他实施例中，自适应速率控制器100可诸如从功率发生器78或其他外部功率发生器而不是从A/D转换器90接收感测信号。
图4B描绘了包括用于驱动图4A中所示的负载的功率发生器75的功率产生***71的另一实施例的示意性框图。功率产生***71(具体地说是功率发生器75)与图4A中所示的功率产生***70(具体地说是功率发生器74)的不同之处在于：功率产生***71中省略了功率产生***70中所示的功率控制器84Dc(z)；并且功率产生***71中的自适应控制器97直接接收输入功率设定值r以及功率反馈信号(y)和参考模型的输出(ym)。输入功率设定值r可以是正向功率设定值或负载均衡设定值。自适应控制器97产生被直接施加到或传送至功率放大器86的控制信号。在整个公开中，功率产生***70和功率产生***71可互换使用。功率产生***71的所有其他元件如参考图4A所述的那样操作，并且因此为简洁起见不再描述。
图5A描绘了自适应控制器96的扩展框图。自适应控制器96接收来自传递函数Dl(z)94的信号y，信号y指示测量的功率放大器86的输出y，例如功率、正向功率、反向功率、电压或电流。如将在本文中更详细地描述的，自适应控制器96接收由参考模型98确定的预测的功率放大器86的输出ym。自适应控制器96包括加法器104，加法器104确定测量输出y与预测输出ym之间的差或误差e。该误差被施加到一对乘法器或混合器106、108。混合器106还接收预测输出ym，使得预测输出ym与误差值e混合。误差值e与测量输出y一起被输入至混合器108，使得误差值e和测量输出y在混合器108处混合。
参考模型98使用如以下等式(2)所述的传递函数Hm(z)来模拟***的期望的设备动态:
其中
Y(z)是参考模型***传递函数输出；并且
R(z)是参考模型***传递函数输入。
因此，参考模型98将传递函数应用于设定值r，以基于传递函数Hm(z)确定预测输出。如本文所述，将参考模型98的预测输出ym与功率发生器74的测量输出y进行比较，以确定差或误差。虽然本文使用传递函数Hm(z)描述了参考模型98，但参考模型98中可以采用其他模型。例如，参考模型98可采用状态空间模型或线性二次积分(LQI)模型或卡尔曼滤波器或线性二次估计(LQE)模型。
来自混合器106的输出被施加到缩放器110，缩放器110将缩放值-Gamma0应用于来自混合器106的输出。类似地，来自混合器108的输出被输入至缩放器112，缩放器112将缩放因子Gamma1应用于混合器108的输出。缩放器110和缩放器112对来自混合器的输出进行缩放，以确定自适应控制器96的学习速率。来自缩放器110的输出被输入至积分器114，并且来自缩放器112的输出被输入至积分器116。来自积分器114的输出限定了被输入至功率控制器84的自适应速率值θ0。如本文中将更详细描述的，θ0限定了被输出至功率放大器86的控制信号的调整的速率。来自缩放器112的输出被输入至积分器116，积分器116将积分值输出至混合器120。混合器120将从积分器116输出的积分值与测量输出y混合以产生θ1。如本文中将更详细描述的，θ1表示从由θ0缩放的控制信号的偏移。在整个公开中，Gamma0、γ0和θ0可互换使用，并且同义地表示前馈路径；并且Gamma1、γ1和θ1可互换使用，并且同义地表示反馈路径。
图5B描绘了被示为自适应控制器97的自适应控制器的另一实施例。自适应控制器97包括前馈网络和反馈网络。前馈网络包括以上参考图5A描述的元件106、110和114。反馈网络包括以上参考图5A描述的元件108、112和116。在整个公开中，自适应控制器96和自适应控制器97可互换使用。
在图5B中，前馈网络将由传递函数105(H'm(z))提供的输入功率设定值r的滤波版本以及参考模型输出(ym)与***反馈(y)之间的误差(e)作为输入进行处理。反馈网络将由传递函数107(H'm(z))提供的以下信号的滤波版本作为输入进行处理：参考模型输出(ym)、参考模型输出(ym)与***反馈(y)之间的误差(e)。传递函数(H'm(z))在特性上与用于实现参考模型98的传递函数(Hm(z))有关，并且可根据传递函数(Hm(z))的期望的操作来设置。在一些实施例中，传递函数(H'm(z))可与传递函数(Hm(z))无关。
前馈网络和反馈网络均从其各自的输入形成乘积，以产生缩放和积分的结果。前馈网络的缩放由-γ0(示出为-γFF)执行。反馈网络的缩放由γ1(示出为γFB)执行。前馈网络产生输出θ0(示出为θFF)，该输出θ0由乘法器109乘以输入功率设定值r。这个乘积(即乘法器109的输出)由加法器111加到反馈网络的输出θ1(示出为θFB)。自适应控制器97的最终结果(即加法器111的输出)被耦合以驱动功率放大器86的输入。
在自适应控制器97中，存在被分配至前馈网络和反馈网络的缩放值。虽然缩放器可取不同的值，但为了提高计算效率，优选的值是γ0＝γ1。在这种情况下，注意γ＝γ0＝γ1。该缩放值的确定驱动了各个网络的学习速率。为了最佳适配速率γ，在线递归过程用于定制响应。
对于功率放大器，学习速率的增益遵循幂律曲线，γ＝aPb，其中P表示功率设定值，并且其中a和b是描述功率响应的参数。将log10应用于函数y＝aPb，得出以下等式(3):
其中，
i表示采样的幂律曲线函数的数据点。
通过最小二乘法，为了最优参数a和b，可使用等式(4)求解上述等式:
x＝(ATA)-1ATlog10(γi) (4)
其中，
x＝[blog10(a)]T，以及
A是由log10(Pi)的第一列和第二单位列形成的矩阵。
为了确定最佳适配速率γ，围绕最小二乘法设计递归。首先，通过最小二乘近似来计算向量x以描述理想的幂律曲线。使用实际功率回读来建立第二最小二乘近似，矩阵/>由/>的第一列/>和第二单位列形成。
通过最小二乘法，使用等式(5)来估计幂律曲线参数:
其中
从由以下等式产生的幂律曲线形成误差函数
和
递归过程以使用等式(9)更新幂律曲线函数而结束:
其中
g是将误差缩放成新的参数化幂律曲线cnew的增益参数。
该新的幂律曲线函数通过使用以下等式(10)的最小二乘法进行参数化:
然后，新的适配速率由等式(11)形成:
因此，对的估计被不断改进。
参考模型和自适应模型的结合使部署的控制***具有显著特征。自适应控制器的目的是使设备的响应适应参考模型的响应。前馈路径利用功率设定值和功率***反馈与参考模型输出之间的误差来调整设定值。附加地，反馈路径还利用功率***反馈和功率***反馈与参考模型输出之间的误差来调整设定值。从参考模型的信息以及前馈网络和反馈网络的响应，内嵌***标识被公式化。具有零点的连续时间的二阶设备传递函数具有通过以下等式(12)描述传递的离散时间:
如果离散时间中的参考模型传递函数被限定为等式(13):
则，使用自适应控制器的元件和参数化参考模型，功率***传递函数可被标识为等式(14)、(15)和(16):
a0＝am0-θ1b以及 (15)
a1＝am1-θ1 (16)
图6表示功率控制器Dc(z)84的框图。功率控制器84接收设定值r、测量的电气参数值y、θ0和θ1。设定值r和测量的输出y被输入至加法器130，加法器130确定应用于控制器132的误差值efb。控制器132可实现为比例-积分-微分控制(PID)控制器、状态模型控制器或本领域已知的任何其他控制器。控制器132根据输入误差efb产生控制信号u。控制信号u在混合器134处与θ0混合。因此，θ0提供了缩放控制信号u的反馈值。u的缩放值然后被输入到加法器136，加法器136从缩放值中减去值θ1，以输出应用于图4A的功率放大器86的控制信号u。值θ1为偏移uθ0提供前馈值。因此，uc＝uθ0+θ1，并且控制信号uc是u的自适应表示。
在各种实施例中，功率发生器74的控制***包括控制环路，该控制环路在控制参数的改变开始与输出响应于控制参数调整而改变之间具有固有的滞后或延迟。该延迟被称为数字群延迟、数字延迟或数字分析延迟，并且通常被定义为开始改变和实际发生所请求的改变之间的时间。功率发生器74中存在其他延迟。例如，功率放大器86、传感器88和功率控制器84包括在接收用于改变功率放大器86的输出的输入信号与功率放大器86的输出的实际改变之间的固有延迟。该延迟被称为电源延迟TPS。事实上，在各种配置中，电源延迟可以是数字群延迟的4倍。虽然通常期望小于电源延迟的数字群延迟，但这种差异带来了某些挑战和机遇。特别地，在群延迟小于电源延迟的情况下，控制环路可在功率放大器出现变化之前对功率放大器输出进行多次迭代采样。
在各种实施例中，自适应控制器96和自适应速率控制器100协作以将数字群延迟的***约束与电源约束相匹配。例如，自适应控制器96通过产生缩放项θ0和θ1来减少数字群延迟以加速功率控制器84的学习和调整。将***约束与电源约束相匹配的另一种方法是调整缩放模块92的缩放因子K。在各种实施例中，缩放模块92的缩放因子K补偿感测到的实际连续时间采样信号。
图7描绘了来自传感器88的输出的频率对振幅(示出为m)的图。在图7中，fs是设定值频率，并且fd是例如由第二功率源通过非线性负载72引入的失真频率，第二功率源例如由图4A中的功率发生器78施加。图7描绘了设定值频率fs和设定值频率fs附近的耦合功率。如图7中所示，耦合功率是fd处的功率或诸如fv处的不同的功率。fd处的耦合功率表示诸如来自第二功率发生器(功率发生器78)的失真功率。因此，fs±fd和fs±2fd代表fs与fd之间的模间失真(IMD)。fv处的耦合功率表示非线性负载72内的固有电容或电感耦合。注意，Δf限定了控制器的带宽，其中通常期望具有足够窄的带宽以排除耦合功率，如图7中的K0(f)。
参考图4A的缩放模块92和图7，对于给定的K，设置K确定了关于频率fs的带宽。例如，括号K0(f)表示K0(f)具有足够宽的带宽以检测fs同时排除耦合功率。类似地，由K1(f)表示的括号指示K具有足以捕获fs±fd的带宽，并且括号Kn(f)表示K具有足以捕获fs±2fd的带宽。在响应方面，K0(f)表示比Kn(f)更慢的响应或更窄的带宽。
图7和图8指示自适应速率控制器100改变缩放模块92中的K的益处。图8表示作为时间的函数的传感器88的输出m(t)。如图8中所示，m(t)是阶跃函数，输出在t0处增大。对于调整缩放模块92中的常量K，将K设置为t0附近的Kn(f)有利于提供最快的响应和最宽的带宽以检测t0时刻的瞬态。在瞬态t0之后，缩放模块92中的K可被设置为K0，因为较慢、较窄的带宽足以捕捉稳态期间m(t)的变化。在各种实施例中，此外如图8中所示，K可从Kn到Kn-1(t)到Kn-2(t)...到K0逐渐跃变或换向。因此，图8表示了对于RF连续波形或DC驱动配置的K的可能适配。
图9表示作为t的函数的脉冲DC或脉冲RF波形m(t)。在每次跃变t0、t1、t2、t3和t4处，缩放模块92的K可设置为Kn(f)以提供最宽的带宽和最佳的响应来检测这些时间处的瞬态。在时间t0、t1、...t4之间，缩放因子K可被设置为具有较慢带宽的K，例如Kn-1(t)、...、K0。在图9中，K可在每个瞬态之间换向，如图8所示。注意，图9中的波形m(t)可以是在t0、t1、t2、t3和t4处发生跃变的重复脉冲。在各种实施例中，时间t4可限定周期，并且波形m(t)可具有t4的周期。在各种其他实施例中，波形m(t)可随着周期而变化，或随着周期重复。在各种其他实施例中，m(t)的给定周期的时间可以变化，使得周期不总是等于t4。
因此，从图8和图9可看出，缩放模块92中的常量K可针对设定值或影响传感器88输出的其他属性的每次变化进行换向。
图10描绘了根据各种实施例的作为图4A的自适应速率控制器100的示例的自适应速率控制器140和作为图4A的缩放模块92的示例的缩放模块143。如上文参考图4A所述，自适应速率控制器140接收设定值r、表示从功率控制器84到功率放大器86的命令输出的参数控制输出p以及在各种实施例中是来自A/D转换器90的宽带信号的X(n)作为输入。在各种实施例中，设定值r可表示用于功率发生器74的控制参数的设定值，可以改变该设定值以相应地改变功率发生器74的输出。设定值r可表示功率、电压、电流或频率。类似地，参数控制输出p可以指示用于由功率控制器84输出的参数控制信号，以用于对应地控制功率发生器74的输出，并且可以包括所命令的功率、电压、电流、频率或干线电压。
输入r和输入p被输入到自适应速率子***控制器142。自适应速率子***控制器142产生控制信号DDSBW以指示数字合成器144设置输入至相应混合器145a、145b的相应余弦信号和正弦信号的频率。混合器145a、145b还接收X(n)，并输出X(n)的相应实部分量Xr(n)和X(n)的虚部分量Xi(n)。在各种实施例中，根据参数控制输出p来确定自适应速率子***控制器142的输入至DDS 144的输出DDSBW，从而选择到DDS 144的输入信号，使得DDS 144根据参数控制输出p来输出频率。在各种实施例中，参数控制输出p表示由功率控制器84针对功率放大器86输出的命令频率。DDS 144以与参数控制输出p基本上相同的频率或以一偏移来输出频率信号。相应的实部分量Xr(n)和虚部分量Xi(n)被反馈到自适应速率子***控制器142，并被处理以跟踪耦合功率(如图7所述)以确定带宽Δf。被转让给本申请的受让人并通过引用并入本文的美国专利6707255描述了多速率处理装置的各种操作，该多速率处理装置包括数字频率合成器和用于提供输入信号的实部分量和虚部分量的混合器。
如下文将更详细描述的，在各种实施例中，K处理器146接收X(n)和用于设置K处理器146中的DDS的输出频率的频率设定值信号fDC(z)，并且输出用于换向K的表示各个实部输入和虚部输入的换向器输入(CI)值CI0r、CI0i，...CI(n-1)r、CI(n-1)i，CINr、CINi。在各种实施例中，K处理器146单独地或组合地对输入X(n)应用各种操作，包括滤波、延迟、下采样和抽取。在各种实施例中，K处理器146输出实部分量和虚部分量。然而，在各种其他实施例中，实部分量和虚部分量可被输入到混合器或乘法器，例如混合器或乘法器147。还可输入一个附加的输入(例如，复数值)以混合实部分量和虚部分量，并输出包括实部分量和虚部分量的复合信号CI。这种方法可用于组合本文描述的任何附图中的实部分量和虚部分量，其输出信号的单个实部分量和虚部分量。与复数值/>混合还将输出缩放至统一的幅度和相位响应。尽管出于描述的目的，混合被示出位于K处理器146的外部，但是混合可被认为是K处理器146的一部分或与K处理器146分离。
来自K处理器146的输出被选择性地输入至换向器148。换向器148选择性地在CI0r、CI0i、...CI(n-1)r、CI(n-1)i、CINr、CINi输入之间切换以从换向器148输出作为Kn值。如将被认识到的，如果一对实部分量和虚部分量被混合，如在混合器147处所示，则只有单个值经由换向器148换向。来自换向器148的输出表示缩放模块92的K。自适应速率子***控制器142将控制信号COMin传送至换向器148，以通过各种输入信号控制换向。子***控制器142根据上述Δf确定信号COMin。特别地，Δf＝min(|fs±nfd|，fv)。此外，COMin如下所述变化:
COMin＝Kn(f)→Δf>fBWMAX
COMin＝Kn-1(f)→fBW(N-1)≤Δf＜fBWMAX
···
COMin＝K1(f)→fBW1≤Δf＜fBW(n+1)
COMin＝K0(f)→Δf<fBW1
在各种实施例中，如本领域所公知的，自适应速率子***控制器142通过检测诸如IMD的耦合功率来确定带宽。确定诸如IMD的耦合功率的示例可在2013年3月15日提交的名称为“通过监控另一频带中的功率来实现脉冲同步(Pulse Synchronization byMonitoring Power in Another Frequency Band)”的美国专利申请第13/834,786号和2018年1月21日提交的名称为“阻碍RF等离子体***的IMD干扰损害的自适应对策控制(Adaptive Counter Measure Control Thwarting IMD Jamming Impairments for RFPlasma Systems)”的美国专利申请第15/876189号中找到，这两个专利均由本发明的受让人所有，并通过引用并入本文。
图10的自适应速率控制器140和缩放模块143描述了图4A的自适应速率控制器100和缩放模块92的概括性表示。在整个说明书中描述的各个附图中，出于描述特定附图的目的，可以省略缩放模块92和自适应速率控制器140的各个部分。然而，在各种实施例中，这样的被省略的部件仍可被认为是相应附图中描述的自适应速率控制器的部分。
在各种实施例中，自适应速率控制器100、140和缩放模块92、143影响K的换向和X(n)的最终缩放。在一个实施例中，可以使用级联积分梳状(CIC)滤波器对来自诸如A/D转换器90的A/D转换器的输出进行抽取或下采样来进行换向。图11示出了缩放模块146和K处理器150的各种实施例中的一个。图11的K处理器150被实施为数字下转换器。K处理器150例如从A/D转换器90接收输入信号。X(n)被分解并应用于一对混合器152a、152b。直接数字合成器(DDS)154从功率控制器84接收输入信号fDC(z)，并产生也施加至相应混合器152a、152b的正弦信号。在各种实施例中，由于功率控制器84和缩放模块92如图4A中所示那样被连接，因此fDC(z)是相对于功率控制器84中的DDS的操作频率而变化的信号。图4A的连接代表通信，使得功率控制器84和缩放模块92可共享并可能同步关于其各自的DDS的操作频率信息。在各种实施例中，fDC(z)可在施加之前由DDS 154直接使用或偏移。在各种实施例中，混合器152a从DDS 154接收例如cos(ωnt)的余弦函数信号，用于与X(n)混合，以便产生X(n)的实部分量Xr(n)。在各种实施例中，DDS154产生例如sin(ωnt)的正弦函数信号，用于与X(n)混合，并产生X(n)的虚部分量Xi(n)。
相应的信号Xr(n)和Xi(n)被输入至相应的CIC滤波器156a、156b(被示为出第一CIC或抽取级158)。CIC156a、156b对X(n)的相应实部分量和虚部分量进行下采样或抽取，以产生输出Ar、Ai。K处理器150还包括具有一对CIC滤波器162a、162b的第二CIC或下采样级160。每个CIC滤波器162a、162b接收由(如相应延迟元件164a、164b处所示的)预定的延迟Z-1延迟的相应信号Xr(n)、Xi(n)。第n CIC或下采样级168包括CIC滤波器170a、170b，CIC滤波器170a、170b接收如由级联的延迟元件对164a、164b和172a、172b所示的Z-n所累积延迟的相应信号Xr(n)和Xi(n)。第二CIC级160输出相应的信号Br和Bi，并且第n级延迟168输出信号Nr和Nr。因此，K处理器150包括n个下采样或抽取级，每个下采样或抽取级被延迟预定的延迟Z-1至Z-n。每个延迟Z-1可相同或可在每个延迟元件之间变化。缩放模块146还包括具有一对输入的换向器176，以用于分别通过输出Ar、A’i、Br、B’i、...、Nr、N’i进行换向。因此，缩放模块146能够通过从零相位延迟开始到Z-n相位延迟的一系列相位延迟进行换向。
图12描绘了使用诸如图11的自适应速率控制器148的自适应速率控制器的群延迟与控制延迟之间的交互的图。在图12中，x轴表示延迟n，并且y轴表示由图11的换向器176输出的实部分量，换向器176如以上参考图10所述进行操作。如图12中所示，根据图10的延迟Z-1，实部分量Ar、Br、...、Nr之间的群延迟是等间隔的。群延迟被布置成与由TGEN或TPS限定的电源延迟同步，TGEN或TPS是诸如图4A的功率发生器74的发生器的响应时间。如图所示，N个群延迟均等地适合于电源群延迟。因此，如图12中所示，图11的延迟Z-1使换向的K值的相位发生偏移以匹配RF发生器TPS的控制环路的相位，该控制环路的相位基本上由来自功率放大器86的响应时间所限定。
图13描绘了各种实施例之一的缩放模块189的K处理器180的各种实施例之一的框图。K处理器180使用半带滤波器而非图11的CIC滤波器进行下采样或抽取。此外，K处理器180对下采样或抽取信号进行级联以改变频率，而非如图11中的级联延迟。DDS 182和乘法器184、186的操作类似于图11中所述的操作，以产生实部分量Xr(n)和虚部分量Xi(n)。在KNr和KNi处，在没有进行滤波或下采样的情况下，实部分量Xr(n)和虚部分量Xi(n)被输出。
实部分量Xr(n)和虚部分量Xi(n)还被分解并输入至第一半带级190，第一半带级190包括为相应信号Xr(n)和Xi(n)提供半带滤波的相应半带滤波器192a、192b。本文描述的半带滤波器是如低通滤波器那样操作并将采样数据的最大带宽减小一半的传统半带滤波器。因此，本文描述的半带滤波器作为相应输入信号的下转换器操作。相应半带滤波器192a、192b的输出K(N-1)r和K(N-1)i分别表示相应输入信号Xr(n)、Xi(n)在Xr(n)和Xi(n)的一半频率处的下采样信号。相应的半带滤波器192a、192b的输出被输入至包括半带滤波器198a、198b的附加的半带级196。半带滤波器198a接收信号K(N-1)r，该信号K(N-1)r已被半带滤波器192a第一次下采样。类似地，半带滤波器198b接收已经由半带滤波器192b下采样的信号K(N-1)i。在图13中可以实现N个半带滤波级，以从级196输出K0r和K0i。例如，图13示出了共N个级，包括(N-1)个下采样级和1个未下采样以输出KNr、KNi的级。
参考图11和图13，图11实现了X(n)的相应实部和虚部分量的相移。另一方面，图13实现了级联频率下采样或抽取，以经由频率而非相位来改变K。每个相应级的输出经由换向器200进行换向，换向器200与以上参考图10和图11所述类似地操作缩放模块212以输出Kn以改变K。
图14描绘了K处理器210和缩放模块211的各种实施例中的一个，缩放模块211被配置成对K的相位和频率均进行换向，从而提供K的相位和频率变化。K处理器210包括可类似于图11的缩放模块146进行布置的数字下转换器DDC 212。来自数字下转换器212的换向的输出包括实部分量Xr(nRK)和虚部分量Xi(nRK)。这些分量表示例如图11的换向器176的输出。这些分量被输入至半带滤波器部分214，半带滤波器部分214的操作类似于以上参考图13的K处理器214所述的操作，但没有DDS 182和混合器184a、184b，因为实部和虚部分量已存在于输入中，其中Xr(nRK)和Xi(nRK)的处理类似于图13的Xr(n)、Xi(n)的处理。半带滤波器部分214包括直接输出级216、第一下采样级218和第(N-1)下采样级220。来自半带下转换器214的每一级的相应输出通过换向器220进行换向以输出Kn。因此，数字下转换器212和半带滤波器部分214进行组合以实现K处理器，诸如在图10的146处大致描述的。
参考图12，图14的K处理器210能够改变采样的相位和频率两者。因此，可以以相位和频率两者来控制数字群延迟，以允许改善整个控制环路的采样。
图15描绘了缩放模块230和K处理器231的又一实施例。K处理器231接收输入Xr(n)、Xi(n)，在各种实施例中输入Xr(n)、Xi(n)如图11和图12中所述的那样通过将来自DDS的正弦信号和余弦信号与X(n)混合而产生。输入信号Xr(n)、Xi(n)被输入至N级反馈梳状滤波器，以在被输入至相应分频器234a、234b之前实现下采样或抽取，其中N可以是任何正整数。使用分频项示出分频器234a、234b，其中a是预定的值。例如，a可以是任何正整数值。分频信号被输出至相应的N级前馈梳状滤波器236a、236b，其中N可以是任何正整数。梳状滤波器236a、236b输出相应下采样的滤波信号KNr、KNi。
来自分频器234a、234b的输出还被输入至分频器240a、240b，如图所示，分频器240a、240b将输入频率除以2。也可以用任何正整数的除数来进行下采样或抽取。分频器242a、242b将分频信号输出至相应的N级梳状滤波器240a、240b，相应的N级梳状滤波器240a、240b接着输出分频的滤波信号K(N-1)r和K(N-1)i。另外的分频/滤波器级由用于实部分量的相应的分频器246a和N级梳状滤波器248a和用于虚部分量的分频器246b和N级梳状滤波器248b来提供。N级梳状滤波器248a、248b输出相应K值K(N-2)r、K(N-2)i。分频/滤波被重复直到最后一级，以输出K0。
在最后一级中，分频器252a、252b接收相应实部分量和虚部分量，并将进一步的分频信号输出到相应N级梳状滤波器254a、254b，以输出相应的K值K0r、K0i。在输出级，K0、K0r和K0i被输出至乘法器258，乘法器258还接收作为输入的以混合实部分量和虚部分量，并输出包括实部分量和虚部分量的复合K0。如上所述，这种方法可用于合并本文描述的任何附图中的实部分量和虚部分量，其输出信号的单个的实部分量和虚部分量。K0、...、KN值经由换向器256换向，换向器256的操作如以上参考图10、图11、图13和图14所描述。
图16描绘了时间对采样事件的图。在典型的功率发生器中，频率变化通过简单地从第一频率更新到第二频率来实现。传统地，很少考虑频率变化相对于采样事件或调整的幅度的时序。参照图16，图16描绘了时间相对于各种采样事件的图。例如，诸如图4A的A/D转换器90的A/D转换器以速率TA/D采样。在各种配置中，A/D转换器90以大于功率发生器74的数字延迟的速率采样。数字延迟采样事件以Ts指示。在各种配置中，通常期望在给定的数字群延迟中具有多个A/D采样事件，以提高信噪比和总体准确度。此外，并且如上所讨论，多个数字群延迟可发生在功率发生器或电源延迟TPG内。这在图16中也被示出，其中N＝4，其中4个数字群延迟Ts发生在一个功率发生器延迟TPG中。
此外，在各种功率发生器控制的实现方式中，已知使用用于将第一频率增加到第二频率的伺服控制将频率从第一频率增加到第二频率。这种增量控制的示例可在已转让给本发明的受让人并通过引用并入本文的美国专利第8,576,013号和第8,781,415号中找到。将频率设定值从Fs(k)增加到Fs(k+1)的方法可通过以下等式(17)找到:
fs(k+1)＝fs(k)+G[γdi(k)+βdi(k-1)+γdi(k-2)] (17)
其中:
G是确定频率增量的传递函数；
γ是PID控制器系数；
β为PID控制器系数；并且
di(k)、di(k-1)和di(k-2)是在第k次、第(k-1)次和第(k-2)次递增处测量的失真值。
根据以上等式(17)，以下等式(18)限定了采样频率的变化:
Δfs＝fs(k+1)-fs(k) (18)
参考等式(17)和等式(18)以及图16，根据各种实施例，频率在TA/D、Ts和TPS中的一个或其组合或其倍数的采样出现处更新，以通过在采样时改变频率来最小化***的干扰。
因此，存在多种方法来实现这种频率更新。例如，假设初始频率是FINITIAL，并且最终频率是FFINAL，Δfs＝FFINAL-FINITIAL。从FINITIAL到FFINAL的这种频率变化可以以在A/D采样、数字群延迟和电源延迟周期中的一个或其组合开始时发生的多种增量上实现。例如，根据各种实施例，频率可在TA/D、TS和TPS周期的开始中的任何一个处完全改变。可替代地，并且根据多个实施例，频率可在每个数字群延迟TS周期开始时增量地改变。即，对于一个电源延迟中的N个数字群延迟，在每个周期TS开始时的增量为ΔFs/N。根据各种其他实施例，频率可在预定数量的电源延迟期间在多个电源延迟周期TPS开始时进行类似调整。即，例如，假设期望在M个TPS周期期间改变频率，则ΔFs可根据ΔFs/M来确定，使得在电源延迟周期的每个连续开始处频率增大增量ΔFs/M。此外，根据各种实施例，可在一个或多个预定的数字群延迟周期TS内的各个A/D周期TA/D处更新频率。进一步，可在给定的数字群延迟周期TS内的选择的A/D采样周期TA/D处更新频率。作为非限制性示例，频率增量可出现在例如数字群延迟周期TS内的每秒A/D采样周期TA/D处。
参考图4A的框图，在各种实施例中，传感器88可以是电压/电流探针或定向耦合器。无论传感器88是电压/电流探针还是定向耦合器，传感器88都必须被校准，使得其到功率发生器74的输出可被用于进行分析和控制。传感器的校准的现有方法存在挑战，因为用于校准的值依赖于在最终校准确定中产生相应可变性或噪声的值。在各种常规的配置方法中，校准变量不仅引入噪声，校准变量还出现在噪声不期望在过程中传播的位置。此外，在正常的传感器操作中，被检测为原始值的电压和电流的检测值必须被转换成满足国家标准和技术研究所(NIST)要求的值。在定向耦合器的情况下，值必须适用于从NIST电压和电流值转换为正向功率和反向功率。这种计算需要计算开销，这会增加功率发生器74的群延迟。
在操作中，传感器88检测作为时间的函数的原始电压和电流值。即，传感器88检测原始电压Vraw(t)和原始电流Iraw(t)。原始电压值和原始电流值必须根据NIST标准转换为校准值。例如，以下等式(19指示校准等式：
其中：
是电压和电流的矩阵校准值；
是用于将原始电压转换为校准电压值的矩阵；并且
是原始未校准值的矩阵。
更详细地，以下等式(20)示出了等式(19)的扩展版本：
其中：
其中：
v(t)和i(t)是作为时间的函数的校准的相应电压和电流；
Vraw(t)和iraw(t)是由传感器检测的原始电压值和原始电流值；
VC定义如下；
IC定义如下；
ZOC是传感器的断路阻抗；以及
ZSC是传感器的短路阻抗。
根据等式(20)，原始值可被转换为NIST可接受值。
以下参考等式(21)定义VC：
其中：
是在VI传感器校准的50欧姆部分期间测量的原始电压；
是在VI传感器校准的50欧姆部分期间测量的原始电流；/>
ZOC和ZSC如以上参考等式(20)所描述；
ZL是由NIST可追踪阻抗传输标准提供的低阻抗测量；并且
VL是由NIST可追踪功率传输标准提供的电压测量。
类似地，可以以下参考等式(22)定义IC：
可以如以下等式(23)和(24)所示定义正向功率和反向功率：
其中Z0是特性阻抗，通常为50欧姆。
此外，通常如以下参考等式(25)和等式(26)所定义的，v(t)和i(t)是复数。
其中：
ω是频率；
t是时间；并且
和/>是电压和电流的相应相位。
参考以上等式(19)和等式(20)以及等式(25)和等式(26)，VR和VF可写成如以下等式(27)所示。
由此，正向功率PF和反射功率PR可写成如以下等式(28)所示:
注意，等式(28)中的平方项实时减轻了平方根函数，从而进一步最小化计算。因此，依靠等式(28)来确定功率提供了比传统技术更有效的确定。此外，通过从等式(21)、等式(22)和等式(27)的分母中去除项(ZOC-ZSC)，等式(28)的校准方法在校准期间提供了显著改善的信噪比。等式(28)的校准方法还能够使用来自电压/电流(VI)探针的输出信号来有效实现定向耦合器。
图17示出了控制模块270。控制模块270结合了图4A的多种部件。控制模块270可包括功率控制模块272、自适应控制模块274、缩放模块276、自适应速率模块278、参考模块282、频率更新模块284和校准模块286。在各种实施例中，控制模块270包括一个或多个处理器，该处理器执行与模块272、274、276、278、280、282和284相关联的代码。以下参考图18的方法描述模块272、274、276、278、280、282和284的操作。
对于图4A的功率控制器84的进一步限定的结构，参见以下提供的图18的方法和以下提供的术语“模块”的定义。本文公开的***可使用多种方法来操作，图18中说明了其中一种示例控制***方法。尽管主要参考图4A的实现方式描述了以下的操作，但该操作易于被修改以应用于本公开的其他实现方式。可迭代执行操作。尽管以下操作被示出并主要描述为按序执行，但也可在执行一个或多个其他操作的同时执行以下一个或多个操作。
图18描绘了控制功率发生器(例如，图4A的功率发生器74或图4B的功率发生器75)的输出的功率控制***的流程图290。方法开始于292，其中执行多种启动和开始过程。控制并行地或顺序地进入294和296，294确定来自非线性负载的带外能量，296接收用于功率发生器的电气参数设定值。然后，控制并行地或顺序地进入298、300、302中的一个或全部。在298处，接收来自非线性负载的带外能量和设定值，并且设置用于缩放功率发生器的感测的输出的常量K。K可使用来自304、306和308中的任何一个的输入来设置。在304处，值K通过相位换向。在306处，K通过频率换向。在308处，K通过相位和频率两者换向。因此，K的设定值通过在298处的用于缩放功率发生器的感测的输出的一系列K进行换向。K被输出至310。
返回300，300基于所接收的电气参数设定值来确定功率发生器的估计输出。框300将估计的功率发生器输出输出至312。在302处，感测功率发生器的输出，并且控制进入310。在310处，根据由298输出的常量K来缩放功率发生器的输出。然后，控制进入312，312根据由300提供的功率发生器的估计的输出以及缩放的、感测的输出来确定功率控制器的调整。在312处，调整值被确定并被输出，以在314处调整功率控制器的响应。然后，控制进入316。框316更新在框318处的采样周期的频率，并在框320处产生控制信号以调整功率放大器的输出。然后，控制返回框294、框296。
注意，在各种实施例中，自适应速率控制器100可在功率发生器74中实现，并且参考模型98和自适应控制器96可从功率发生器74中省略。在这种配置中，功率控制器84根据功率设定值r和信号y来对功率放大器86产生控制信号。类似地，在各种实施例中，参考模型98和自适应控制器96可在功率发生器74中实现，并且自适应速率控制器100可从功率发生器74中省略。在这种配置中，缩放模块92以固定值K操作。就功率发生器75而言，类似的配置变型是可能的。
在前的描述本质上仅仅是说明性的，并不意图限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导能够以各种形式实现。因此，尽管本公开包括特定的示例，但是本公开的真实范围不应限于此，因为在学习附图、说明书和所附权利要求后，其他修改将是显而易见的。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管每个实施例在以上描述为具有特定特征，但参考本公开的任何实施例描述的那些特征中的任一个或多个可在任何其他实施例中实现和/或与任何其他实施例的特征组合，即使这种组合未被明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例的相互置换仍在本公开的范围内。
使用各种术语，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“邻接”、“紧接”、“在顶部”、“在上面”、“在下面”和“布置”来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但也可以是第一元件和第二元件之间(空间上或功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的词语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑“或”来表示逻辑(A或B或C)，而不应被解释为“A的至少一个、B的至少一个和C的至少一个”。
在附图中，箭头所指的箭头方向总体上说明图示感兴趣的信息(例如，数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换各种信息，但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。这种单向箭头并不暗示没有其他信息从元件B传输到元件A。进一步，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以将对信息的请求或接收确认发送到元件A。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可替换为术语“电路”。术语“模块”可指代以下各项、作为以下各项的一部分或包括以下各项:专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的(共享、专用或组)处理器电路；存储由处理器电路执行的代码的(共享、专用或组)存储器电路；提供所描述功能的其他合适的硬件部件；或以上一些或全部的组合，例如在片上***中。
该模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网(LAN)、互联网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远程或云)模块可代表客户端模块实现一些功能。
以上使用的术语代码可包括软件、固件和/或微码，并且可指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖了执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路涵盖了与附加的处理器电路组合的、执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用包括离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程或以上的组合。术语共享存储器电路涵盖了存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路涵盖了与附加的存储器组合的、存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不涵盖通过介质(如载波)传播的瞬态电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(例如，闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或屏蔽只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如，模拟或数字磁带或硬盘驱动)和光存储介质(例如，CD、DVD或蓝光盘)。
在本申请中，被描述为具有特定属性或执行特定操作的装置元件被特别配置为具有那些特定属性并执行那些特定操作。具体地，对执行动作的元件的描述表示该元件被配置以执行该动作。元件的配置可包括元件的编程，例如通过在与元件相关联的非暂时性的有形计算机可读介质上编码指令。
本申请中描述的装置和方法可以由通过将通用计算机配置为执行计算机程序中包含的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来部分或完全实现。上述的功能块、流程图部件和其他元件作为软件规范，可以通过本领域技术人员或程序员的日常工作将其转换为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出***(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动、一个或多个操作***、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可包括:(i)要解析的描述性文本，例如，HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象符号)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器从源代码产生的目标代码、(iv)由解释器执行的源代码、(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，可使用包括C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、/>HTML5(第五版超文本标记语言)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP:超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、/>Lua、MATLAB、SIMULINK、/>的语言的语法编写源代码。/>

Claims (44)

1.一种功率发生器，包括：
自适应控制器，所述自适应控制器被配置成基于用于产生功率信号的所述功率发生器的限定至少一个电气参数的输入设定值、所述功率信号的来自传感器的输出的测量表示和所述功率信号的由参考模型输出的模型表示来产生控制信号，其中所述控制信号包括由反馈网络输出的反馈分量和由前馈网络输出的前馈分量；以及
功率放大器，所述功率放大器被配置成根据所述控制信号产生被传送至非线性负载的所述功率信号。
2.根据权利要求1所述的功率发生器，其中：
所述前馈网络包括前馈电路，所述前馈电路被配置成基于所述输入设定值以及所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的差来产生所述前馈分量；以及
所述反馈网络包括反馈电路，所述反馈电路被配置成基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的差来产生所述反馈分量。
3.根据权利要求1所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成基于所述输入设定值、所述功率信号的所述测量表示以及所述控制信号通过输入信号来确定换向。
4.根据权利要求1所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成基于所述输入设定值、所述功率信号的所述测量表示以及所述控制信号中的至少一个产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述自适应控制器进一步被配置成基于所述功率信号的自适应缩放后的测量表示来产生所述控制信号。
5.根据权利要求1所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成产生输出，以基于通过相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向而自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
6.一种包括权利要求1所述的功率发生器的***，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器包括：
直接数字合成器，所述直接数字合成器被配置成基于第二控制信号产生正弦信号和余弦信号；
第一混合器，第一混合器被配置成混合所述正弦信号和所述功率信号的数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的实部分量；
第二混合器，所述第二混合器被配置成混合所述余弦信号和所述功率信号的所述数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的虚部分量；以及
子***控制器，所述子***控制器被配置成使用所述实部分量和所述虚部分量、所述功率发生器的所述输入设定值以及用于控制所述功率信号的参数来通过多速率处理产生所述第二控制信号。
7.根据权利要求6所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，并且其中控制所述功率信号的所述参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
8.根据权利要求6所述的***，进一步包括缩放电路，所述缩放电路被配置成自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，其中用于控制所述功率信号的所述参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
9.根据权利要求6所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，并产生多个实部分量和虚部分量；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换，来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
10.根据权利要求6所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，产生多个实部分量和虚部分量，并通过将一对所述实部分量和所述虚部分量与复数值进行合并来产生合成值；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号，在所述合成值与所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
11.一种自适应控制器，包括：
前馈电路，所述前馈电路被配置成基于用于产生功率信号的功率发生器的限定至少一个电气参数的输入设定值并基于所述功率信号的来自传感器的输出的测量表示与所述功率信号的由参考模型输出的模型表示之间的差来产生前馈信号；
反馈电路，所述反馈电路被配置成基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的所述差产生反馈信号；以及
合并器，所述合并器被配置成通过合并所述前馈信号和所述反馈信号产生控制信号，其中所述控制信号使所述功率发生器能够产生被传送至非线性负载的所述功率信号。
12.一种包括权利要求11所述的自适应控制器的***，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成基于所述输入设定值、测量到的所述功率信号以及所述控制信号来确定所述功率信号的所述测量表示。
13.一种包括权利要求11所述的自适应控制器的***，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成基于所述输入设定值、所述功率信号的所述测量表示以及所述控制信号中的至少一个产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述自适应控制器进一步被配置成基于所述功率信号的自适应缩放后的测量表示来产生所述控制信号。
14.一种包括权利要求11所述的自适应控制器的***，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成产生输出，以基于通过相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向而自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
15.一种包括权利要求11所述的自适应控制器的***，进一步包括功率放大器，所述功率放大器被配置成根据所述控制信号产生所述功率信号。
16.一种包括权利要求11所述的自适应控制器的***，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器包括：
直接数字合成器，所述直接数字合成器被配置成基于第二控制信号产生正弦信号和余弦信号；
第一混合器，所述第一混合器被配置成混合所述正弦信号和所述功率信号的数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的实部分量；
第二混合器，所述第二混合器被配置成混合所述余弦信号和所述功率信号的所述数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的虚部分量；以及
子***控制器，所述子***控制器被配置成使用所述实部分量和所述虚部分量、所述输入设定值以及用于控制所述功率信号的参数来通过多速率处理产生所述第二控制信号。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，并且其中所述功率信号的自适应缩放后的测量表示被用于产生用于控制所述功率信号的所述参数。
18.根据权利要求16所述的***，进一步包括缩放电路，所述缩放电路被配置成自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，其中所述功率信号的自适应缩放后的测量表示被用于产生用于控制所述功率信号的所述参数。
19.根据权利要求16所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示并产生多个实部分量和虚部分量；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
20.根据权利要求16所述的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，产生多个实部分量和虚部分量，并通过将一对所述实部分量和虚部分量与复数值进行合并来产生合成值；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号，在所述合成值与所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
21.一种自适应速率控制器，包括：
直接数字合成器，所述直接数字合成器被配置成基于控制信号产生正弦信号和余弦信号；
第一混合器，所述第一混合器被配置成混合所述正弦信号和由功率发生器产生的功率信号的数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的实部分量；
第二混合器，所述第二混合器被配置成混合所述余弦信号和所述功率信号的所述数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的虚部分量；以及
子***控制器，所述子***控制器被配置成使用所述实部分量和所述虚部分量、用于产生所述功率信号的所述功率发生器的输入设定值以及用于控制所述功率信号的参数来通过多速率处理产生所述控制信号。
22.根据权利要求21所述的自适应速率控制器，其中所述子***控制器被配置成产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的测量表示，并且其中控制所述功率信号的所述参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
23.一种包括权利要求21所述的自适应速率控制器的***，进一步包括缩放电路，所述缩放电路被配置成自适应地缩放所述功率信号的测量表示，其中控制所述功率信号的所述参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
24.一种包括权利要求21所述的自适应速率控制器的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，并产生多个实部分量和虚部分量；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
25.一种包括权利要求21所述的自适应速率控制器的***，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的测量表示，所述***进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，产生多个实部分量和虚部分量，并通过将一对所述实部分量和虚部分量与复数值进行合并来产生合成值；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述合成值与所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
26.根据权利要求21所述的自适应速率控制器，其中所述子***控制器被配置成产生输出，以基于通过相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向而自适应地缩放所述功率信号的测量表示。
27.根据权利要求21所述的***，进一步包括：
前馈电路，所述前馈电路被配置成基于所述输入设定值并基于所述功率信号的测量表示与所述功率信号的模型表示之间的差来产生前馈信号；
反馈电路，所述反馈电路被配置成基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的所述差来产生反馈信号；以及
合并器，所述合并器被配置成通过合并所述前馈信号和所述反馈信号产生第二控制信号，其中所述第二控制信号使所述功率发生器能够产生被传送至非线性负载的所述功率信号。
28.根据权利要求27所述的***，进一步包括功率放大器，所述功率放大器被配置成根据所述控制信号产生所述功率信号。
29.一种功率发生器，包括：
功率放大器，所述功率放大器被配置成根据输入控制信号产生被传送至非线性负载的功率信号；
功率控制器，所述功率控制器被配置成将所述输入控制信号传送至所述功率放大器；以及
自适应控制器，所述自适应控制器被配置成产生被传送至所述功率控制器的至少一个调整值，以调整所述功率控制器的响应性，其中所述至少一个调整值包括由反馈网络输出的反馈分量和由前馈网络输出的前馈分量中的一个。
30.根据权利要求29所述的功率发生器，其中所述功率控制器包括：
第一合并器，所述第一合并器被配置成通过将用于产生所述功率信号的所述功率发生器的限定至少一个电气参数的输入设定值和所述功率信号的来自传感器的输出的测量表示进行合并来产生第一信号；
第一控制器，所述第一控制器被配置成基于所述第一信号产生第二信号；
混合器，所述混合器被配置成通过混合所述第二信号和所述前馈分量产生第三信号；以及
第二合并器，所述第二合并器被配置成通过合并所述第三信号和所述反馈分量产生控制信号，其中所述功率发生器根据所述控制信号产生所述功率信号。
31.根据权利要求29所述的功率发生器，所述自适应控制器进一步被配置成基于所述功率信号的来自传感器的输出的测量表示和所述功率信号的由参考模型输出的模型表示产生所述前馈分量和所述反馈分量。
32.根据权利要求30所述的功率发生器，其中：
所述前馈网络包括前馈电路，所述前馈电路被配置成基于所述功率信号的模型表示并基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的差来产生所述前馈分量；以及
所述反馈网络包括反馈电路，所述反馈电路被配置成基于所述功率信号的所述测量表示并基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的差来产生所述反馈分量。
33.根据权利要求30所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成基于所述输入设定值、所述功率信号的所述测量表示以及所述控制信号的中至少一个产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的来自传感器的所述输出的所述测量表示，所述自适应控制器进一步被配置成基于所述功率信号的自适应缩放后的测量表示来产生所述控制信号。
34.根据权利要求30所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器被配置成产生输出，以基于通过相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向而自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
35.根据权利要求32所述的功率发生器，进一步包括自适应速率控制器，所述自适应速率控制器包括：
直接数字合成器，所述直接数字合成器被配置成基于第二控制信号产生正弦信号和余弦信号；
第一混合器，所述第一混合器被配置成混合所述正弦信号和所述功率信号的数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的实部分量；
第二混合器，所述第二混合器被配置成混合所述余弦信号和所述功率信号的所述数字表示，并产生所述功率信号的所述数字表示的虚部分量；以及
子***控制器，所述子***控制器被配置成使用所述实部分量和虚部分量、所述输入设定值以及用于控制所述功率信号的参数通过多速率处理器产生所述第二控制信号。
36.根据权利要求35所述的功率发生器，其中所述子***控制器被配置成产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，并且其中控制所述功率信号的所述参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
37.根据权利要求35所述的功率发生器，进一步包括缩放电路，所述缩放电路被配置成自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，其中控制所述功率信号的参数根据所述功率信号的自适应缩放后的测量表示而变化。
38.根据权利要求35所述的功率发生器，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述功率发生器进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，并产生多个实部分量和虚部分量；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
39.根据权利要求35所述的功率发生器，其中所述子***控制器被配置成产生输出信号，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示，所述功率发生器进一步包括：
处理器，所述处理器被配置成处理所述功率信号的所述数字表示，产生多个实部分量和虚部分量，并通过将一对所述实部分量和所述虚部分量与复数值进行合并来产生合成值；以及
换向器，所述换向器被配置成基于所述输出信号在所述合成值与所述多个实部分量和虚部分量之间选择性地切换来输出缩放因子，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
40.一种用于控制功率发生器的方法，包括：
基于用于产生功率信号的功率发生器的限定至少一个电气参数的输入设定值、所述功率信号的来自传感器的输出的测量表示以及所述功率信号的由参考模型输出的模型表示来产生控制信号，其中所述控制信号包括由反馈网络输出的反馈分量和由前馈网络输出的前馈分量；以及
根据所述控制信号产生被传送至非线性负载的所述功率信号。
41.根据权利要求40所述的方法，进一步包括：
基于所述输入设定值以及所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的差来产生所述前馈分量；以及
基于所述功率信号的所述测量表示与所述功率信号的所述模型表示之间的所述差来产生所述反馈分量。
42.根据权利要求40所述的方法，进一步包括基于所述输入设定值、测量到的所述功率信号以及所述控制信号来确定所述功率信号的所述测量表示。
43.根据权利要求40所述的方法，进一步包括：
基于所述输入设定值、所述功率信号的所述测量表示以及所述控制信号中的至少一个来产生输出，以自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示；以及
基于所述功率信号的自适应缩放后的测量表示来产生所述控制信号。
44.根据权利要求40所述的方法，进一步包括产生输出，以基于通过相位、频率以及相位和频率两者中的至少一个进行的换向，自适应地缩放所述功率信号的所述测量表示。
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