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    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Ausgangsleistung einer Hochfrequenz-(HF)-verstärkeranordnung mit den folgenden Verfahrensschritten: DOLLAR A a. Ermitteln einer eine in eine Last (15) gelieferte Vorwärtsleistung beschreibende Größe (Vpi) und/oder einer eine von der Last (15) reflektierte Rückwärtsleistung beschreibenden Größe (Vpr) als Ausgangsleistung; DOLLAR A b. Ermitteln einer ersten Stellgröße aus den ermittelten die Vorwärtsleistung und/oder die reflektierte Leistung beschreibenden Größen (Vpi, Vpr) und einer ersten und/oder einer zweiten Sollgröße (Vpiref, Vprref); DOLLAR A c. Ermitteln einer eine Verlustleistung beschreibenden Größe (Vabs); DOLLAR A d. Ermitteln einer zweiten Stellgröße aus der die Verlustleistung beschreibenden Größe (Vabs) und einer dritten Sollgröße (Vabsref); DOLLAR A e. Ansteuerung eines Verstärkerglieds (4) mit der ersten oder zweiten Stellgröße; DOLLAR A f. Ansteuerung einer das Verstärkerglied (4) versorgenden Stromversorgung (2) mit der ersten oder zweiten Stellgröße. DOLLAR A Dadurch kann eine große Ausgangsleistung bei geringen Verlusten erzielt werden.The invention relates to a method for controlling the output power of a high-frequency (RF) amplifier arrangement with the following method steps: DOLLAR A a. Determining a variable (Vpi) describing a forward power delivered in a load (15) and / or a variable (Vpr) describing a reverse power reflected by the load (15) as output power; DOLLAR A b. Determining a first manipulated variable from the determined variables describing the forward power and / or the reflected power (Vpi, Vpr) and a first and / or a second desired variable (Vpiref, Vprref); DOLLAR A c. Determining a power loss describing quantity (Vabs); DOLLAR A d. Determining a second manipulated variable from the quantity describing the power loss (Vabs) and a third desired variable (Vabsref); DOLLAR A e. Driving an amplifier element (4) with the first or second manipulated variable; DOLLAR A f. Control of the amplifier element (4) supplying power supply (2) with the first or second manipulated variable. DOLLAR A This allows a high output with low losses.
    公开号:DE102004024805A1
    申请号:DE200410024805
    申请日:2004-05-17
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Michael Glück
    申请人:Huettinger Elektronik GmbH and Co KG；
    IPC主号:H03F1-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Ausgangsleistungeiner Hochfrequenz- (HF)-verstärkeranordnungund eine Regelanordnung einer Hochfrequenzverstärkeranordnung.TheThe invention relates to a method for regulating the output powera radio frequency (RF) amplifier arrangementand a control arrangement of a high-frequency amplifier arrangement.
    [0002] Essind Leistungsverstärkerzur Anregung von Plasmaprozessen oder Laserentladungsstrecken ineinem Frequenzbereich von 1 bis 50 MHz insbesondere bei den Industriefrequenzen13,56, 27,12 und 40,68MHz allgemein bekannt. Solche Leistungsverstärker gibtes in unterschiedlichen Leistungsklassen von ca. 1kW bis zu mehreren100 kW. Bei den kleineren Leistungen im Bereich von 1 bis 20kW werdenbevorzugt Verstärkerbasierend auf Halbleitermodulen (Halbleiterverstärker) eingesetzt. Bei größeren Leistungenwerden häufigRöhrenverstärker eingesetzt.Die Röhrenverstärker besitzeneine Verstärkerröhre, dieihrerseits von einem Leistungsverstärker angetrieben wird, derwiederum auf Halbleitemodulen basiert, also den Verstärkern beikleinen Leistungen entspricht. Da Röhren einen erhöhten Platzbedarfhaben, ist es erstrebenswert, auch Leistungsverstärker für größere Leistungenaus auf Halbleitermodulen basierenden Verstärkern aufzubauen. Dazu werdenHalbleiterverstärkergeringerer Leistung mit geeigneten Leistungskopplern zusammengeschaltet.Itare power amplifiersfor excitation of plasma processes or laser discharge paths ina frequency range of 1 to 50 MHz, especially at the industrial frequencies13.56, 27.12 and 40.68 MHz are well known. Such power amplifiers existit in different performance classes from approx. 1kW up to several100 kW. At the smaller powers ranging from 1 to 20kWpreferably amplifierbased on semiconductor modules (semiconductor amplifier) used. For larger servicesbecome commonTube amplifier used.Own the tube amplifiersan intensifier tube, thein turn is powered by a power amplifier, thein turn based on semiconductor modules, so the amplifierscorresponds to small benefits. Because tubes take up more spaceit is desirable, even power amplifiers for greater performancebuild from semiconductor based amplifiers. To do thisSemiconductor amplifierlower power interconnected with suitable power couplers.
    [0003] Einwichtiger Aspekt bei den Leistungsverstärkern basierend auf Halbleitermodulenist die Minimierung der Verlustleistung, vor allem in den Halbleitermodulenselbst. Vorteilhaft sind so genannte Verstärkerschaltungen im Resonanzbetrieb,bei denen die Halbleitermodule besonders verlustarm geschaltet werden.Oneimportant aspect of the power amplifiers based on semiconductor modulesis the minimization of power dissipation, especially in the semiconductor modulesitself. Advantageous are so-called amplifier circuits in resonant mode,in which the semiconductor modules are switched particularly low loss.
    [0004] TypischeAnordnungen von geschalteten Verstärkern der Klasse D, E und Fsind dem Fachmann bekannt. Ein häufigesProblem bei diesen geschalteten Verstärkern ist die sich dynamischveränderndeLast. Dies tritt insbesondere bei Plasmaprozessen, aber auch beider Laseranregung oder Verstärkerröhren alsLast auf. Es kommt zu Reflektionen der in die Last gelieferten Leistung.Diese reflektierte Leistung wird von den Verstärkern zum Teil in Wärme umgewandeltund zum Teil wieder zurückreflektiert. Durch mehrmalige Reflektionen von Last zu Verstärker undzurückkann es zu Instabilitätenim Verstärker undzu Spannungs- und Stromüberhöhungen kommen,die die Bauteile in dem Verstärkerund insbesondere auch die Halbleitermodule zerstören können.typicalArrangements of switched class D, E and F amplifiersare known in the art. A common oneProblem with these switched amplifiers is the dynamicchangingLoad. This occurs especially in plasma processes, but also inthe laser excitation or amplifier tubes asLoad up. There are reflections of the power delivered to the load.This reflected power is partly converted into heat by the amplifiersand partly back againreflected. Through repeated reflections from load to amplifier andbackit can lead to instabilitiesin the amplifier andcome to voltage and current overloads,the components in the amplifierand in particular also destroy the semiconductor modules.
    [0005] DieRegelung der Ausgangsleistung erfolgt bei diesen Verstärkern üblicherweisedurch die Steuerung der zugeführtenGleichspannung bzw. des Gleichstroms. Soll die Leistung am Ausgangschnell geregelt werden, so ist es erforderlich, die zugeführte Gleichspannungschnell zu regeln. Dies bedeutet jedoch auch einen zusätzlichenAufwand in der Gleichspannungsversorgung mit kostspieligen Bauteilen undaufwendigen Regelungen.TheControl of the output power usually takes place in these amplifiersthrough the control of the suppliedDC voltage or direct current. Should the power at the outputbe regulated quickly, it is necessary, the supplied DC voltageto regulate quickly. However, this also means an additionalExpenditure in the DC power supply with costly components andelaborate arrangements.
    [0006] Ausder JP 8181552AA isteine Anordnung bekannt geworden, bei der eine HF Leistung mittels einesLeistungssplitters in zwei Verstärkerpfadeaufgeteilt wird, die jeweils einen Verstärker aufweisen. Anschließend werdendie beiden verstärkten HF-Leistungssignalemittels eines phasensensitiven Kopplers zusammengeführt. Ineinem Verstärkerpfad istein steuerbares phasenschiebendes Glied vorgesehen, so dass demLeistungskoppler HF-Leistungssignalezugeführtwerden, die eine Phasenlage (Phasendifferenz) zueinander aufweisen.Das phasenschiebendes Glied ist durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar,so dass die Phasenlage und damit die Ausgangsleistung einstellbarist. Eine Regelung der Ausgangsleistung erfolgt nicht.From the JP 8181552AA An arrangement has become known in which an RF power is split by means of a power splitter into two amplifier paths, each having an amplifier. Subsequently, the two amplified RF power signals are combined by means of a phase-sensitive coupler. In an amplifier path, a controllable phase-shifting element is provided, so that the power coupler RF power signals are supplied, which have a phase position (phase difference) to each other. The phase-shifting member can be controlled by a control device, so that the phase position and thus the output power is adjustable. A regulation of the output power does not take place.
    [0007] Ausder US 5,222,246 isteine Anordnung bekannt, bei der eine HF-Quelle an einen Leistungssplitterangeschlossen ist, der die Leistung der Quelle auf zwei Pfade aufteilt.In beiden Pfaden befindet sich je ein Verstärker. Die verstärkten Signalewerden mit einem Leistungskoppler zusammengeführt. Dieser Leistungskopplerist phasensensitiv, d.h. er koppelt die Leistung zum Summierausgangnur, wenn die Phasenlage der beiden verstärkten HF-Signale eine ganz bestimmte Lage einnimmt(z.B. 90°). Ändert sichdie Phasenlage, so wird nur noch ein Teil der Leistung an den Summier-Ausgang und die restliche Leistungauf einen Ausgleichsausgang geleitet. An diesem ist ein Absorberangeschlossen, in dem die restliche Leistung in Wärme umgewandeltwird. Die Leistung am Ausgleichsausgang wird erfasst und zur Leistungsregelungeingesetzt. Die Leistungsregelung erfolgt durch Phasenschiebungin einem der Verstärker-Pfade.From the US 5,222,246 An arrangement is known in which an RF source is connected to a power splitter which splits the power of the source into two paths. In both paths is ever an amplifier. The amplified signals are combined with a power coupler. This power coupler is phase-sensitive, ie it couples the power to the summing output only if the phase position of the two amplified RF signals occupies a very specific position (eg 90 °). If the phase changes, only a part of the power is directed to the summing output and the remaining power to a compensation output. At this an absorber is connected, in which the remaining power is converted into heat. The power at the compensation output is recorded and used for power control. The power control is done by phase shifting in one of the amplifier paths.
    [0008] DerAnmelder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Regelanordnungbereit zu stellen, mit denen eine schnelle, genaue Regelung beieiner geringen Verlustleistung ermöglicht wird.Of theApplicant has set itself the task of a method and a rule arrangementto provide, with which a fast, accurate regulation ata low power loss is possible.
    [0009] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch einVerfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden-Verfahrensschritteumfasst: a. Ermitteln einer eine in eine Lastgelieferte Vorwärtsleistungbeschreibende Größe und/odereiner eine von der Last reflektierte Rückwärtsleistung beschreibendenGröße als Ausgangsleistung; b. Ermitteln einer ersten Stellgröße aus den ermittelten dieVorwärtsleistungund/oder die reflektierte Leistung beschreibenden Größen undeiner ersten und/oder einer zweiten Sollgröße; c. Ermitteln einer eine Verlustleistung beschreibenden Größe; d. Ermitteln einer zweiten Stellgröße aus der die Verlustleistungbeschreibenden Größe und einer drittenSollgröße; e. Ansteuerung eines Verstärkergliedsmit der ersten oder zweiten Stellgröße; f. Ansteuerung einer das Verstärkerglied versorgenden Stromversorgungmit der ersten oder zweiten Stellgröße. This object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned at the outset, which comprises the following method steps: a. Determining an amount describing a forward power delivered in a load and / or a magnitude describing a reverse power reflected from the load as the output power; b. Determining a first manipulated variable from the determined variables describing the forward power and / or the reflected power and a first and / or a second desired size; c. Determining a magnitude describing a power loss; d. Determining a second manipulated variable from the variable describing the power loss and a third desired variable; e. Driving an amplifier element with the first or second manipulated variable; f. Control of the power supply amplifier supplying the amplifier element with the first or second manipulated variable.
    [0010] Beeinflusstdie erste Stellgröße die HFVerstärkeranordnungderart, dass ein Verringern der Ausgangsleistung immer ein Erhöhen derVerlustleistung impliziert, so kann die zweite Stellgröße die HF Verstärkeranordnungderart beeinflussen, dass die Verlustleistung innerhalb vordefinierterGrenzen, insbesondere unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertsbleibt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn durch die zweiteSollgröße ein Maß für die maximale Verlustleistunggegeben wird, die nicht überschritten werdendarf. Vorteilhafterweise werden sowohl die Vorwärts- als auch die reflektierteRückwärtsleistung für die Regelungder Ausgangsleistung herangezogen. Dabei kann als erste Sollgröße einedie Vorwärtsleistungbeschreibende Größe und alszweite Sollgröße einedie reflektierte Leistung beschreibende Größe vorgegeben werden. Als diedie verschiedenen Leistungen beschreibenden Größen kommen unter anderem dieLeistungen selbst, Spannungen, Ströme und Funktionen davon inFrage.influencedthe first manipulated variable the HFamplifier arrangementsuch that decreasing the output power always increasing thePower loss implies, so the second manipulated variable, the RF amplifier arrangementinfluence so that the power loss within predefinedLimits, in particular below a predetermined maximum valueremains. It is particularly advantageous if by the secondTarget size is a measure of the maximum power lossgiven, which are not exceededmay. Advantageously, both the forward and the reflectedBackward power for the controlthe output power used. It can be used as the first target sizethe forward powerdescriptive size and assecond setpoint onethe reflected power describing size can be specified. As theThe variables describing the various services include thePerformances themselves, voltages, currents and functions thereof inQuestion.
    [0011] Besondersvorteilhaft ist es, wenn die Ausgangsleistung der HF-Verstärkeranordnungschneller geregelt wird als der Ausgangsstrom der Stromversorgung.Beispielsweise kann die Regelung der Ausgangsleistung zu niedrigerenWerten durch Ansteuern des Verstärkergliedsdeutlich schneller, vorzugsweise um mindestens den Faktor 10, besondersbevorzugt um mindestens den Faktor 100 schneller erfolgen als dieRegelung der Stromversorgung. Die Stromversorgung folgt einer Sollgrößenänderungmit einer Verzögerungim Bereich von etwa 1ms bis 100ms, wohingegen die Regelung des Verstärkergliedsim Bereich von 1 bis 100μserfolgen kann, bei entsprechender Auslegung des Verstärkergliedsin weniger als 10μs.Auf diese Weise kann die Ausgangsleistung durch Ansteuern des Verstärkerglieds sehrschnell geregelt werden. Bei der schnellen Regelung darf bei Verringernder Ausgangsleistung die Verlustleistung entsprechend ansteigen,weil durch die Regelung der Stromversorgung die Verlustleistungbegrenzt werden kann. Eine kurzzeitige (1-100ms) Erhöhung derVerlustleistung kann in Kauf genommen werden, wenn die Dynamik derRegelung der Ausgangsleistung insgesamt deutlich schneller ist (1-100μs).EspeciallyIt is advantageous if the output power of the RF amplifier arrangementis regulated faster than the output current of the power supply.For example, the regulation of the output power may be lowerValues by driving the amplifier elementmuch faster, preferably by at least a factor of 10, especiallypreferably at least a factor of 100 faster than theRegulation of the power supply. The power supply follows a setpoint changewith a delayin the range of about 1ms to 100ms, whereas the regulation of the amplifier elementin the range of 1 to 100μscan take place, with appropriate design of the amplifier elementin less than 10μs.In this way, the output power by driving the amplifier element can be verybe regulated quickly. In the case of rapid regulation, it may be at Decreasethe output power increase the power loss accordingly,because by the regulation of the power supply, the power losscan be limited. A short-term (1-100ms) increase in thePower loss can be accepted if the dynamics of theControl of the output power is significantly faster overall (1-100μs).
    [0012] Beieiner Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die erste Stellgröße das Verstärkergliedansteuert und die zweite Stellgröße die Stromversorgungansteuert. In diesem Fall wird mit den die Vorwärts- und/oder Rückwärtsleistung beschreibendenGrößen undden entsprechenden Sollgrößen eineerste Stellgröße für das Verstärkergliederzeugt, und damit die schnelle Regelung vorgenommen. So kann inAnwendungen mit schnellen Laständerungen schnellauf diese reagiert werden. Vorteilhafterweise kann deutlich schnellerreagiert werden, als mit der bloßen Regelung der Stromversorgungenauf eine solche Lastschwankung reagiert werden könnte.atA variant of the method can be provided that the first manipulated variable, the amplifier elementcontrols and the second manipulated variable the power supplycontrols. In this case, with the forward and / or reverse power descriptiveSizes andthe corresponding setpoints onefirst manipulated variable for the amplifier elementgenerated, and thus made the fast regulation. So can inApplications with fast load changes quicklyto be responsive to this. Advantageously, can be much fasterbe reacted, as with the mere regulation of the power suppliescould be responded to such a load fluctuation.
    [0013] Aufbesonders einfache Art und Weise kann die Ausgangsleistung erzeugtwerden, indem ein HF-Signal in mindestens zwei Verstärkerpfadenzu jeweils einem HF-Leistungssignal verstärkt wird, wobei die Phasenlageder HF-Leistungssignale zueinander eingestellt wird und jeweilszwei HF-Leistungssignaleeinem Leistungskoppler zugeführtwerden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die das Verstärkergliedansteuernde Stellgröße die Phasenlageder HF-Leistungssignale zueinander einstellt. Durch diese Maßnahme kannbesonders schnell die Ausgangsleistung eingestellt werden. Untereinem HF-Leistungssignal wird ein durch einen Verstärker verstärktes HF-Signalverstanden. Es kann sich dabei um eine Spannung, einen Strom odereine Leistung handeln. Im Leistungskoppler wird in Abhängigkeitvon der Phasenlage die Ausgangsleistung aus den HF-Leistungssignalenerzeugt. Dabei gelten folgende Beziehungen:
    [0014] DieAusgangsleistung ist damit nicht linear zu der Phasenlage. Um diesauszugleichen, ist es vorteilhaft, ein Linearisierungsglied in derRegelstrecke fürdie Regelung der Ausgangsleistung vorzusehen. Vorteilhaft ist aucheine Digitalisierung der gemessenen Werte und eine Regelung mittelsDigitalem Signal Prozessor (DSP) oder Mikrocontroller (μC). Dannkann die Linearisierung digital vorgenommen werden.TheOutput power is therefore not linear to the phase position. To thisIt is advantageous to balance a linearizing member in theControlled system forto provide the regulation of the output power. It is also advantageousa digitization of the measured values and a regulation by means ofDigital Signal Processor (DSP) or Microcontroller (μC). Thenthe linearization can be done digitally.
    [0015] DieEinstellung der Phasenlage der HF-Leistungssignale zueinander erfolgtbesonders einfach, wenn das HF-Signal, das in beide Verstärkerpfade eingespeistwird, in einem Pfad in der Phase gegenüber dem HF-Signal des anderenVerstärkerpfads verändert wird.Ein solches HF-Signal hat bei geschalteten Verstärkern einen kleinen Pegel undkleine Leistungen, üblicherweiseliegt es auf Logikpegel, also insbesondere ≤ 5V. Ein solches Signal kann auchbei Frequenzen von 1MHz bis 50MHz sehr leicht in der Phase eingestelltwerden.The adjustment of the phase position of the RF power signals to each other is particularly simple, when the RF signal input to both amplifier paths is changed in a path in phase with the RF signal of the other amplifier path. Such an RF signal has a small level and small power in switched amplifiers, it is usually at logic level, ie in particular ≤ 5V. Such a signal can be easily adjusted in phase even at frequencies from 1MHz to 50MHz.
    [0016] Esist vorteilhaft, wenn die Regelung der Ausgangsleistung aufgrundder ersten Sollgröße und derermittelten die Vorwärtsleistungbeschreibenden Größe erfolgt,wenn die ermittelte die reflektierte Leistung beschreibende Größe ≤ der zweitenSollgröße ist unddie Regelung der Ausgangsleistung aufgrund der zweiten Sollgröße und derermittelten die reflektierte Leistung beschreibenden Größe erfolgt,wenn die ermittelte die reflektierte Leistung beschreibende Größe größer alsdie zweite Sollgröße ist.Dadurch ist es möglich,die Ausgangsleistung aufgrund der ermittelten Vorwärtsleistungund der als Sollgröße vorgegebenenVorwärtsleistungzu regeln, solange die reflektierte Leistung unterhalb eines vorgegebenenWerts liegt, der durch die zweite Sollgröße vorgegeben werden kann. Übersteigtdie reflektierte Leistung den vorgegebenen Wert, kann die Ausgangsleistungderart geregelt werden, dass die reflektierte Leistung reduziertwird und insbesondere wieder unter den vorgegebenen Wert fällt. Somitwird sicher gestellt dass es zu keiner Zerstörung der Verstärker kommt,in die die reflektierte Leistung zurückgekoppelt wird.Itis advantageous if the regulation of output power duethe first target size and thedetermined the forward performancedescribing size,if the determined magnitude ≦ the second describing the reflected powerTarget size is andthe regulation of the output power due to the second setpoint and thedetermined the reflected power is descriptive size,if the determined size describing the reflected power is greater thanthe second target size is.This makes it possiblethe output power due to the determined forward powerand the default sizeforward powerto regulate, as long as the reflected power below a predeterminedValue is that can be specified by the second target size. exceedsthe reflected power can be the given value, the output powerbe controlled so that the reflected power is reducedand again falls below the predetermined value. Consequentlyit is ensured that there is no destruction of the amplifier,into which the reflected power is fed back.
    [0017] Vorteilhafterweisewird eine gepulste HF-Ausgangsleistung erzeugt. Gepulste HF Ausgangsleistungenmit Pulsfrequenzen zwischen 100Hz und mehreren 100kHz werden beider Anregung von Lasern und zunehmend auch bei Plasmaprozessen benötigt.advantageously,a pulsed RF output power is generated. Pulsed RF output powerswith pulse frequencies between 100Hz and several 100kHz are includedthe excitation of lasers and increasingly also needed in plasma processes.
    [0018] Beieiner besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird das HF-Signalgepulst. Ein Pulsen des HF-Signals lässt sich besonders einfachund kostengünstigrealisieren, wenn das HF-Signal und ein Pulssignal durch eine Logikschaltungverknüpft werden.atA particularly preferred variant of the method is the RF signalpulsed. Pulsing the RF signal is particularly easyand cost-effectiverealize when the RF signal and a pulse signal through a logic circuitbe linked.
    [0019] Beieiner bevorzugten Verfahrensvariante wird die Stromversorgung geschaltetbetrieben. Geschaltete Stromversorgungen haben einen besonders gutenWirkungsgrad und lassen sich einfach und genau steuern.atIn a preferred variant of the method, the power supply is switchedoperated. Switched power supplies have a particularly goodEfficiency and can be controlled easily and accurately.
    [0020] DieAufgabe wird außerdemgelöstdurch eine Regelanordnung einer Hochfrequenzverstärkeranordnung,mit einem Verstärkerglied,dem ein HF-Signalzugeführtist, und einem damit verbundenen Ausgangsglied, das einen Summieranschluss undeinen Ausgleichsanschluss aufweist, wobei ein erstes mit dem Summieranschlussmittelbar oder unmittelbar verbundenes Stellgrößenerzeugungsglied vorgesehenist, das mit dem Verstärkergliedoder einer Stromversorgung verbunden ist, sowie ein zweites mittelbaroder unmittelbar mit dem Ausgleichsanschluss verbundenes Stellgrößenerzeugungsglied vorgesehenist, das mit dem Verstärkergliedoder der Stromversorgung verbunden ist. Auf diese Weise lässt sichdie HF Verstärkeranordnungsowohl durch die Stromversorgung als auch durch das Verstärkergliedregeln. Man kann an zwei Stellen mit unterschiedlichen Charakteristikain die Regelung eingreifen. Wird die Leistung am Summieranschlusseiner Last zugeführtund die Leistung am Ausgleichanschluss einem Absorberwiderstandzugeführt,der Verlustleistung aufnimmt, so kann diese Regelanordnung vorteilhaftdazu eingesetzt werden, mit dem einen Stellgrößenerzeugungsglied die HF Verstärkeranordnungso zu steuern, dass die Leistung in die Last einem vorgegebenenWert entspricht und mit dem anderen Stellgrößenerzeugungsglied die Verlustleistungzu steuern, z.B. unter einem definierten Grenzwert zu halten.TheTask will as wellsolvedby a control arrangement of a high-frequency amplifier arrangement,with an amplifier element,an RF signalsuppliedis, and an associated output member having a summing andhaving a balancing port, wherein a first with the summing portprovided indirectly or directly connected manipulated variable generating elementis that with the amplifier linkor a power supply is connected, and a second indirectlyor directly associated with the compensation port actuating variable generating member providedis that with the amplifier linkor the power supply is connected. That way you canthe RF amplifier arrangementboth by the power supply and by the amplifier elementregulate. You can in two places with different characteristicsto intervene in the regulation. Is the power at the summing terminalsupplied to a loadand the power at the balancing port an absorber resistancesuppliedabsorbs the power loss, this control arrangement can be advantageousbe used to, with a Stellgrößenerzeugungsglied the RF amplifier arrangementso that the power in the load is a givenValue corresponds and with the other manipulated variable generating element the power lossto control, e.g. below a defined limit.
    [0021] Beieiner vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Verstärkergliedmindestens zwei Verstärkerpfademit jeweils mindestens einem HF-Leistungsverstärker auf, wobei mindestensein Verstärkerpfadein steuerbares phasenverschiebendes Glied aufweist. Durch die Ansteuerungdes phasenverschiebenden Glieds kann die Ausgangsleistung eingestelltwerden. Das phasenverschiebende Glied kann besonders schnell undohne großenAufwand gesteuert werden, insbesondere, wenn es sich auf leistungsmäßig niedrigemNiveau befindet, beispielsweise auf Logikpegel (≤ 5V).atan advantageous embodiment of the invention, the amplifier memberat least two amplifier pathseach having at least one RF power amplifier, wherein at leastan amplifier pathhaving a controllable phase shifting member. By the controlthe phase-shifting member can adjust the output powerbecome. The phase shifting member can be particularly fast andwithout big onesBe controlled effort, especially if it is low in performanceLevel, for example to logic level (≤ 5V).
    [0022] Beieiner Ausführungsformist das Ausgangsglied als 90°-Leistungskoppler, insbesondere als 3dB-Koppler, ausgebildet. Dabeiwird im Sinne der Erfindung auch unter einem 0° Leistungskoppler oder 180° Leistungskopplermit an einem Eingangstor vorgeschaltetem 90° Phasenschieber (um 90° phasenverschiebendesGlied) ein 90° Leistungskopplerverstanden. Die HF-Leistungsverstärker der Verstärkerpfadereagieren weniger empfindlich auf eine Fehlanpassung am Summieranschlussdes Leistungskopplers, da der 90° Leistungskopplerdie Fehlanpassung auf weniger kritische Werte transformiert. Unabhängig vonden Innenwiderständender HF-Leistungsverstärker inden Verstärkerpfadenwird der Ausgangswiderstand am Summieranschluss bei einem 90° Leistungskopplerimmer gleich dem Wellenwiderstand des Leistungskopplers sein, wenn manden Absorberwiderstand auch gleich dem Wellenwiderstand auslegt.atan embodimentis the output element as 90 °Power coupler, in particular as a 3dB coupler formed. thereis in the context of the invention under a 0 ° power coupler or 180 ° power couplerwith 90 ° phase shifter upstream of an input gate (phase-shifting by 90 °)Link) a 90 ° power couplerUnderstood. The RF power amplifiers of the amplifier pathsrespond less sensitively to a mismatch at the summing junctionof the power coupler, since the 90 ° power couplertransformed the mismatch to less critical values. Independent ofthe internal resistancesthe RF power amplifier inthe amplifier pathsthe output resistance at the summing terminal is at a 90 ° power coupleralways equal to the characteristic impedance of the power coupler, if onealso sets the absorber resistance equal to the characteristic impedance.
    [0023] Ein90° Phasenschieberist fürMikrowellenanwendungen (300MHz bis 3000Hz) leicht durch eine λ/4 Leitungzu realisieren. Bei tieferen Frequenzen und vor allem bei hohenLeistungen ist diese Phasenschiebung sehr aufwändig. Ein 3dB Leistungskopplerbeinhaltet diese 90° Phasenschiebung undlässt sichfür Frequenzbereiche2-50MHz insbesondere fürdie Industriefrequenzen 13,56; 27,12 und 40,68MHz, und auch für hohe Leistungenbis über 100kWbesonders kostengünstigrealisieren.A 90 ° phase shifter is easily implemented for microwave applications (300MHz to 3000Hz) through a λ / 4 line. At lower frequencies This phase shift is very complex, especially at high power levels. A 3dB power coupler includes this 90 ° phase shift and can be used for frequency ranges 2-50MHz, especially for the industrial frequencies 13.56; 27.12 and 40.68 MHz, and also for high power up to 100kW realize particularly cost-effective.
    [0024] EineAusgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass an denSummieranschluss ein erstes Messglied, insbesondere ein Richtungskoppler,angeschlossen ist, das mit dem ersten Stellgrößenerzeugungsglied verbundenist. Auf diese Weise könnendie Vorwärtsleistungund die reflektierte Leistung gemessen werden. Aus ihnen kann eine ersteStellgröße ermitteltwerden, die z.B. das phasenverschiebende Glied steuert. So kanneine erste Regelung der HF Verstärkeranordnungerfolgen.AEmbodiment of the invention is characterized in that theSummieranschluss a first measuring element, in particular a directional coupler,is connected, which is connected to the first manipulated variable generating memberis. That way you canthe forward powerand the reflected power can be measured. From them can be a firstControl value determinedwhich are e.g. controls the phase shifting member. So cana first regulation of the RF amplifier arrangementrespectively.
    [0025] Beieiner Ausgestaltung der Regelanordnung kann an dem Ausgleichsanschlussein zweites Messglied, insbesondere ein Spannungsdetektor, vorgesehensein, das mit dem zweiten Stellgrößenerzeugungsglied verbundenist. So kann die Verlustleistung im Absorberwiderstand gemessenwerden. Hieraus kann zusammen mit einer dritten Sollgröße einezweite Stellgröße ermitteltwerden, die z.B. die Stromversorgung ansteuert.atAn embodiment of the control arrangement can at the compensation porta second measuring element, in particular a voltage detector providedbe connected to the second manipulated variable generating memberis. Thus, the power loss in the absorber resistance can be measuredbecome. This can be used together with a third target sizesecond manipulated variable determinedwhich are e.g. activates the power supply.
    [0026] Inden Rahmen der Erfindung fälltaußerdem eineRegelanordnung einer Hochfrequenzverstärkeranordnung, mit einem mindestenszwei Verstärkerpfademit jeweils mindestens einem HF-Leistungsverstärker aufweisenden Verstärkerglied,wobei mindestens ein Verstärkerpfadein steuerbares phasenverschiebendes Glied aufweist und an den Ausgängen derVerstärkerpfadeanliegende HF-Leistungssignale zueinander phasenverschoben sind,mit mindestens einem phasensensitiven Leistungskoppler, der an zweiVerstärkerpfadeangeschlossen ist, und der einen Summierausgang mit daran angeschlossenemersten Messglied, insbesondere Richtkoppler, und einen Ausgleichsausgangaufweist. Das erste Messglied gibt jeweils ein die Vorwärts- undRückwärtsleistungbeschreibendes Signal aus. Es ist ein das steuerbare phasenverschiebendeGlied ansteuerndes Stellgrößenerzeugungsgliedvorgesehen, das die Signale des ersten Messglieds und die Vorwärts- undRückwärtsleistungbeschreibende Sollgrößen alsEingangssignale aufweist. Wird in die mindestens zwei Verstärkerpfadeein HF-Signal geringer Leistung, z.B. im Logikpegelbereich, eingespeist,so kann das steuerbar phasenverschiebende Glied in einem Verstärkerpfadsehr kostengünstigrealisiert werden. Dabei kann es außerdem so realisiert werden,dass es sehr schnell und exakt gesteuert werden kann.Infalls within the scope of the inventionalso oneControl arrangement of a high-frequency amplifier arrangement, with at least onetwo amplifier pathseach with at least one RF power amplifier having amplifier element,where at least one amplifier patha controllable phase shifting member and at the outputs of theamplifier pathsapplied RF power signals are out of phase with each other,with at least one phase sensitive power coupler connected to twoamplifier pathsis connected, and the one summing output with it connectedfirst measuring element, in particular directional coupler, and a compensation outputhaving. The first measuring element gives one the forward andreverse powerdescriptive signal off. It is a controllable phase shiftingMember-controlling manipulated variable generating elementprovided that the signals of the first measuring element and the forward andreverse powerdescriptive nominal values asHas input signals. Will be in the at least two amplifier pathsa low power RF signal, e.g. in the logic level range, fed in,so can the controllable phase shifting element in an amplifier pathvery inexpensivewill be realized. It can also be realized in this waythat it can be controlled very quickly and accurately.
    [0027] Wenndie HF-Leistungsverstärkerphasenverschoben arbeiten, insbesondere wenn die Phasenverschiebung90° beträgt, so wirktsich das positiv auf die Stabilität der HF Verstärkeranordnungaus. Der phasensensitive Leistungskoppler, z.B. ein 90° Hybrid (3dBKoppler) leitet die an seinen Eingängen eingekoppelte Leistungvollständigauf den Summierausgang, wenn die beiden Signale an seinen Eingängen um90° phasenverschobenzueinander sind. Ändertsich die Phasenlage, so wird nur noch ein Teil zum Summierausganggeliefert, der andere Teil wird an den Ausgleichsausgang geliefertund erzeugt in einem angeschlossenen Absorberwiderstand Verlustenergie.Mit der Messung der Vorwärts-und Rückwärtsleistungam Summierausgang, beziehungsweise diese beschreibende Größen, undeiner Ermittlung einer Stellgröße aus dengemessenen Werten und entsprechenden Sollwerten kann zum einen die Ausgangsleistungauf den Sollwert fürdie Vorwärtsleistunggeregelt werden, zum anderen kann zusätzlich auch eine Regelung aufeinen zweiten Sollwert fürdie reflektierte Rückwärtsleistungerfolgen. Dies kann sehr schnell erfolgen, da sich das phasenverschiebendeGlied sehr schnell regeln lässt.Ifthe RF power amplifierout of phase, especially when the phase shift90 °, so actsthis has a positive effect on the stability of the RF amplifier arrangementout. The phase sensitive power coupler, e.g. a 90 ° hybrid (3dBCoupler) conducts the power coupled to its inputsCompletelyto the summing output when the two signals at its inputs to90 ° out of phaseto each other. changethe phase position, so only a part of the summing outputthe other part is delivered to the balancing outputand generates loss energy in a connected absorber resistor.With the measurement of the forwardand reverse powerat the summing output, or these descriptive quantities, anda determination of a manipulated variable from themeasured values and corresponding setpoints, on the one hand, the output powerto the setpoint forthe forward powerOn the other hand, in addition, a regulation can also be regulateda second setpoint forthe reflected backward powerrespectively. This can be done very quickly because the phase shiftingRegulate limb very quickly.
    [0028] Beieiner Weiterbildung der Regelanordnung kann vorgesehen sein, dassam Ausgleichsausgang ein zweites Messglied, insbesondere ein Spannungsdetektor,angeschlossen ist, das ein eine Verlustleistung beschreibendes Signalerzeugt und dieses einem zweiten Stellgrößenerzeugungsglied zuführt, dasmit einer Stromversorgung der HF-Leistungsverstärker verbundenist, und das eine die Verlustleistung beschreibende Sollgröße als weiteresEingangssignal aufweist. Damit kann die Verlustleistung an dem amAusgleichsanschluss angeschlossenen Absorberwiderstand begrenztwerden.ata development of the control arrangement can be provided thatat the compensation output a second measuring element, in particular a voltage detector,connected, which is a signal describing a power lossand supplies this to a second manipulated variable generating member, theconnected to a power supply of the RF power amplifieris, and that one the power loss descriptive target size as anotherHas input signal. Thus, the power loss on the amCompensation connection connected absorber resistance limitedbecome.
    [0029] Vorzugsweisesind die HF-Leistungsverstärkerals schaltende Verstärkerausgebildet. Schaltende Verstärkerarbeiten besonders verlustarm. Besonders verlustarm arbeiten schaltendeVerstärkerim Resonanzbetrieb, wie etwa ein Klasse E Verstärker. Als Eingangssignal istein sehr leistungsarmes HF-Signal, z.B. ein Logik-Signal, ausreichend.Die Ausgangsleistung der schaltenden Verstärker kann durch ihre Eingangsgleichstromsversorgunggesteuert werden. Diese lässtsich aber häufignur sehr langsam regeln. Deswegen ist eine schnelle Regelung durchVerwendung eines steuerbaren phasenverschiebenden Glieds einerseitsund einer zweiten langsameren Regelung der Stromsversorgungen vorteilhaft.Preferablyare the RF power amplifiersas a switching amplifiereducated. Switching amplifierswork particularly low loss. Particularly low-loss work switchingamplifierin resonant mode, such as a class E amplifier. As input signal isa very low power RF signal, e.g. a logic signal, sufficient.The output power of the switching amplifier can be controlled by its DC input power supplyto be controlled. This leavesbut oftenregulate only very slowly. That's why a quick regulation is throughUse of a controllable phase-shifting element on the one handand a second slower control of the power supplies advantageous.
    [0030] Wenndas erste Stellgrößenerzeugungsglied mindestenszwei Regelglieder und eine damit verbundene Vorrangschaltung umfasst,die als Ausgangssignal die erste Stellgröße aufweist, kann das phasenverschiebendeGlied mit nur einer Stellgröße angesteuertwerden. Dennoch ist es möglich,sowohl die Vorwärtsleistungals auch die reflektierte Leistung gezielt zu beeinflussen.Ifthe first manipulated variable generating element at leastcomprises two control elements and an associated priority circuit,which has the first manipulated variable as the output signal, the phase-shiftingMember controlled with only one manipulated variablebecome. Nevertheless, it is possibleboth the forward poweras well as to influence the reflected performance.
    [0031] Einebesonders gute Verstärkungkann erzielt werden, wenn mehr als zwei Verstärkerpfade vorgesehen sind,wobei einige Verstärkerpfadekonstante phasenverschiebende Glieder aufweisen. Dabei können vorteilhafterweisemehrere Verstärker bzw.Verstärkerpfademit mehreren 90°-Leistungskopplernzusammengefasst werden. Beispielsweise können vier Verstärker über dreiLeistungskoppler zusammengefasst werden, wobei jeweils zwei Verstärker aufeinen Leistungskoppler geschaltet sind und die Signale an den Summieranschlüssen dieser beidenLeistungskoppler auf den dritten Leistungskoppler geschaltet werden.Aespecially good reinforcementcan be achieved if more than two amplifier paths are provided,with some amplifier pathshave constant phase-shifting members. It can advantageouslyseveral amplifiers oramplifier pathswith several 90 ° power couplersbe summarized. For example, four amplifiers over threePower couplers are summarized, with two amplifiers on eacha power coupler are connected and the signals at the summing terminals of these twoPower coupler are switched to the third power coupler.
    [0032] Ingleicher Weise lassen sich acht Verstärker mit sieben Kopplern zusammenfassenoder sechzehn Verstärkermit fünfzehnKopplern. Weitere Kombinationen sind denkbar.InSimilarly, eight amplifiers with seven couplers can be summarizedor sixteen amplifiersat fifteenCouplers. Further combinations are conceivable.
    [0033] Damitlassen sich sehr hohe Ausgangsleistungen erzielen. Außerdem verbessertsich die Empfindlichkeit der Verstärker auf Fehlanpassung mitjeder Leistungskopplerstufe, d.h. Die Fehlanpassung wirkt sich wenigerstark auf die Verstärkeraus.In order tocan achieve very high output power. Also improvedThe sensitivity of the amplifier is due to mismatcheach power coupler stage, i. The mismatch affects lessstrong on the amplifierout.
    [0034] BevorzugteAusführungsbeispieleder Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt undwerden nachfolgend mit Bezug zu der Figur der Zeichnung näher erläutert. Dieeinzige Figur zeigt eine Regelanordnung einer HF-Verstärkeranordnung.preferredembodimentsThe invention are shown schematically in the drawing andwill be explained in more detail with reference to the figure of the drawing. Thesingle figure shows a control arrangement of an RF amplifier arrangement.
    [0035] Inder einzigen Figur ist eine Regelanordnung 1 dargestellt.Durch eine geschaltete Stromversorgung 2, deren Eingang 3 miteiner Netzspannung verbunden ist, wird ein Verstärkerglied 4 mit Strom versorgt.Insbesondere werden auf Halbleiterbauelementen basierende HF-Leistungsverstärker 5,6,die Bestandteil des Verstärkerglieds 4 sind,und die in Verstärkerpfaden 7,8 angeordnetsind, mit Strom versorgt. In dem Verstärkerpfad 7 ist einsteuerbares phasenverschiebendes Glied 9 angeordnet. Einvon einem Oszillator 10 geliefertes HF-Signal wird im Verstärkerpfad 8 demLeistungsverstärker 6 direktund im Verstärkerpfad 7 nacheiner Phasenverschiebung durch das phasenverschiebende Glied 7 demVerstärker 5 zugeführt. Diean den Ausgängender HF-Leistungsverstärker 5, 6 anliegendenHF-Leistungssignale, die eine Phasendifferenz zueinander aufweisen,werden den Eingangstoren 11, 12 eines als 90°-Leistungskopplerausgebildeten Leistungskoppler 13 zugeführt.In the single figure is a rule arrangement 1 shown. Through a switched power supply 2 whose entrance 3 is connected to a mains voltage, becomes an amplifier element 4 powered. In particular, RF power amplifiers based on semiconductor devices are disclosed 5 . 6 , which is part of the amplifier link 4 are, and in amplifier paths 7 . 8th are arranged, powered. In the amplifier path 7 is a controllable phase shifting element 9 arranged. One from an oscillator 10 supplied RF signal is in the amplifier path 8th the power amplifier 6 directly and in the amplifier path 7 after a phase shift by the phase shifting member 7 the amplifier 5 fed. The at the outputs of the RF power amplifier 5 . 6 applied RF power signals having a phase difference to each other, the input ports 11 . 12 a power coupler designed as a 90 ° power coupler 13 fed.
    [0036] DieAusgangsleistung des Leistungskopplers 13 liegt am Summierausgang 14 an,an den eine Last 15 anschließbar ist. Am Ausgleichsausgang 16 liegtdie Verlustleistung, insbesondere diejenige Leistung, die aufgrundder Phasenverschiebung nicht am Summierausgang 14 liegt,an. An den Ausgleichsanschluss 16 ist ein Absorberwiderstand 17 angeschlossen,in dem die Verlustleistung in Wärmeumgewandelt wird. Am Summierausgang 14 ist ein erstes alsRichtkoppler ausgebildetes Messglied 18 angeordnet, dasdie Vorwärtsleistungund die von der Last 15 reflektierte Rückwärtsleistung beschreibende Größen Vpi,Vpr erfasst und an ein erstes Stellgrößenerzeugungsglied 19 übermittelt.The output power of the power coupler 13 is located at the summing output 14 to whom a load 15 is connectable. At the equalization output 16 is the power loss, in particular that power that is not due to the phase shift at the summing 14 that is because of. To the equalization connection 16 is an absorber resistance 17 connected, in which the power loss is converted into heat. At the summing output 14 is a first designed as a directional coupler measuring element 18 arranged that the forward power and that of the load 15 reflected reverse power descriptors Vpi, Vpr detected and to a first manipulated variable generating member 19 transmitted.
    [0037] Ineinem ersten Regelglied 20 wird die erfasste die Vorwärtsleistungbeschreibende Größe Vpi miteiner ersten Sollgröße Vpirefverglichen, indem die Differenz gebildet wird. Die Differenz wirdauf einen als PI-Regler ausgebildeten Regler 21 gegeben, woeine Stellgröße für das steuerbarephasenverschiebende Glied 9 ermittelt wird. Das Regelglied 20 kanndabei eine Linearisierung durchführen.In a first rule link 20 the detected forward power descriptive quantity Vpi is compared with a first target power Vpiref by forming the difference. The difference is applied to a controller designed as a PI controller 21 given where a manipulated variable for the controllable phase-shifting member 9 is determined. The rule member 20 can perform a linearization.
    [0038] Ineinem zweiten Regelglied 22 wird die erfasste die Rückwärtsleistungbeschreibende Größe Vpr miteiner zweiten Sollgröße Vprrefverglichen, indem die Differenz gebildet wird. Die Differenz wirdauf einen als PI-Regler ausgebildeten Regler 23 gegeben,wo eine Stellgröße für das steuerbarephasenverschiebende Glied 9 ermittelt wird. Das Regelglied 22 kanndabei eine Linearisierung durchführen.In a second control element 22 the detected reverse power descriptive quantity Vpr is compared with a second target power Vprref by forming the difference. The difference is applied to a controller designed as a PI controller 23 given where a manipulated variable for the controllable phase-shifting member 9 is determined. The rule member 22 can perform a linearization.
    [0039] DenReglern 21, 23 nachgeordnet ist eine Vorrangschaltung 24,die zwei Dioden 25, 26 aufweist. Durch die Vorrangschaltung 24 wirdbestimmt, durch welche Stellgröße die vorrangigeRegelung durchgeführtwird und welche Stellgröße als erste Stellgröße an dasphasenverschiebende Glied 9 gegeben wird.The controllers 21 . 23 subordinate is a priority circuit 24 that have two diodes 25 . 26 having. By the priority circuit 24 is determined by which manipulated variable, the priority control is performed and which manipulated variable as the first manipulated variable to the phase-shifting member 9 is given.
    [0040] AmAusgleichsausgang 16 ist ein als Spannungsdetektor ausgebildeteszweites Messglied 27 angeordnet, das eine die Verlustleistungbeschreibende Größe Vabsermittelt. Diese Größe wirdeinem zweiten Stellgrößenerfassungsglied 28 zugeführt unddort mit einer Sollgröße für die Verlustleistung Vabsrefverglichen, indem die Differenz gebildet wird. Aus der Differenzwird in einem als PI-Regler ausgebildeten Regler 29 einezweite Stellgröße ermittelt, mitder die geschaltete Stromversorgung 2 angesteuert wird.Das Stellgrößenerfassungsglied 28 kanndabei eine Linearisierung durchführen.At the equalization output 16 is a trained as a voltage detector second measuring element 27 arranged, which determines a power loss descriptive size Vabs. This variable is a second manipulated variable detection element 28 supplied and compared there with a target size for the power loss Vabsref by the difference is formed. The difference is calculated in a controller designed as a PI controller 29 determines a second manipulated variable with which the switched power supply 2 is controlled. The manipulated variable detection element 28 can perform a linearization.
    [0041] Dasvon dem Oszillator erzeugte HF-Signal wird gepulst, indem das HF-Signal über einals AND-Gatter ausgebildetes Logikglied 30 mit einem voneinem Pulsmodulator 31 gelieferten Pulssignal verknüpft wird.The RF signal generated by the oscillator is pulsed by passing the RF signal over an AND gate logic gate 30 with one of a pulse modulator 31 delivered pulse signal is linked.
    权利要求:
    Claims (16)
    [1]
    Verfahren zur Regelung der Ausgangsleistung einerHochfrequenz-(HF)-verstärkeranordnungmit den folgenden Verfahrensschritten: a. Ermitteln einer einein eine Last (15) gelieferte Vorwärtsleistung beschreibende Größe (Vpi)und/oder einer eine von der Last (15) reflektierte Rückwärtsleistungbeschreibenden Größe (Vpr)als Ausgangsleistung; b.Ermitteln einer ersten Stellgröße aus denermittelten die Vorwärtsleistungund/oder die reflektierte Leistung beschreibenden Größen (Vpi,Vpr) und einer ersten und/oder einer zweiten Sollgröße (Vpiref, Vprref); c.Ermitteln einer eine Verlustleistung beschreibenden Größe (Vabs); d.Ermitteln einer zweiten Stellgröße aus derdie Verlustleistung beschreibenden Größe (Vabs) und einer drittenSollgröße (Vabsref); e.Ansteuerung eines Verstärkerglieds(4) mit der ersten oder zweiten Stellgröße; f. Ansteuerung einerdas Verstärkerglied(4) versorgenden Stromversorgung (2) mit der erstenoder zweiten Stellgröße.Method for controlling the output power of a radio-frequency (RF) amplifier arrangement comprising the following method steps: a. Determining a one in a load ( 15 ) supplied forward power descriptive variable (Vpi) and / or one of the load ( 15 ) reflected reverse power descriptive quantity (Vpr) as output power; b. determining a first manipulated variable from the determined variables (Vpi, Vpr) describing the forward power and / or the reflected power and a first and / or a second desired variable (Vpiref, Vprref); c. Determining a power loss describing quantity (Vabs); d. Determining a second manipulated variable from the quantity describing the power loss (Vabs) and a third desired variable (Vabsref); e. Control of an amplifier element ( 4 ) with the first or second manipulated variable; f. Actuation of the amplifier element ( 4 ) supplying power ( 2 ) with the first or second manipulated variable.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Ausgangsleistung der HF-Verstärkeranordnung schneller geregeltwird als der Ausgangsstrom der Stromversorgung (2)A method according to claim 1, characterized in that the output power of the RF amplifier arrangement is regulated faster than the output current of the power supply ( 2 )
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Stellgröße das Verstärkerglied(4) ansteuert und die zweite Stellgröße die Stromversorgung (2)ansteuert.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the first manipulated variable is the amplifier element ( 4 ) and the second manipulated variable the power supply ( 2 ).
    [4]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung erzeugt wird, indem einHF-Signal in mindestens zwei Verstärkerpfaden (7, 8)zu jeweils einem HF-Leistungssignal verstärkt wird, wobei die Phasenlageder HF-Leistungssignale zueinander eingestellt wird und jeweilszwei HF-Leistungssignale einemLeistungskoppler (13) zugeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the output power is generated by an RF signal in at least two amplifier paths ( 7 . 8th ) is amplified to a respective RF power signal, wherein the phase position of the RF power signals is adjusted to each other and each two RF power signals to a power coupler ( 13 ).
    [5]
    Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die das Verstärkerglied(4) ansteuernde Stellgröße die Phasenlageder HF-Leistungssignalezueinander einstellt.Method according to Claim 4, characterized in that the amplifier element ( 4 ) actuating variable sets the phase position of the RF power signals to each other.
    [6]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Regelung der Ausgangsleistung aufgrundder ersten Sollgröße (Vpiref)und der ermittelten die Vorwärtsleistungbeschreibenden Größe (Vpi)erfolgt, wenn die ermittelte die reflektierte Leistung beschreibende Größe (Vpr) ≤ der zweitenSollgröße (Vprref)ist und die Regelung der Ausgangsleistung aufgrund der zweiten Sollgröße (Vprref)und der ermittelten die reflektierten Leistung beschreibenden Größe (Vpr)erfolgt, wenn die ermittelte die reflektierte Leistung beschreibendeGröße (Vpr)größer alsdie zweite Sollgröße (Vprref)ist.Method according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that the regulation of the output power duethe first target size (Vpiref)and that determined the forward powerdescriptive size (vpi)is performed when the determined magnitude (Vpr) ≦ the second one describing the reflected powerTarget size (Vprref)is and the regulation of the output power due to the second setpoint (Vprref)and the determined magnitude describing the reflected power (Vpr)occurs when the detected descriptive the reflected powerSize (Vpr)greater thanthe second setpoint (Vprref)is.
    [7]
    Regelanordnung (1) einer Hochfrequenzverstärkeranordnung,insbesondere zur Durchführung desVerfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Verstärkerglied(4), dem ein HF-Signal zugeführt ist, und einem damit verbundenenAusgangsglied (Leistungskoppler 13), das einen Summieranschluss(14) und einen Ausgleichsanschluss (16) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes mit dem Summieranschluss(14) mittelbar oder unmittelbar verbundenes Stellgrößenerzeugungsglied(19) vorgesehen ist, das mit dem Verstärkerglied (4) odereiner Stromversorgung (2) verbunden ist, sowie ein zweitesmittelbar oder unmittelbar mit dem Ausgleichsanschluss (16)verbundenes Stellgrößenerzeugungsglied(28) vorgesehen ist, das mit dem Verstärkerglied (4) oderder Stromversorgung (2) verbunden ist.Rule arrangement ( 1 ) of a high-frequency amplifier arrangement, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with an amplifier element ( 4 ), to which an RF signal is supplied, and an output element (power coupler 13 ), which has a summing connection ( 14 ) and a balancing port ( 16 ), characterized in that a first with the summing ( 14 ) directly or indirectly connected manipulated variable generating element ( 19 ) provided with the amplifier member ( 4 ) or a power supply ( 2 ), as well as a second directly or indirectly connected to the compensation connection ( 16 ) associated manipulated variable generating element ( 28 ) provided with the amplifier member ( 4 ) or the power supply ( 2 ) connected is.
    [8]
    Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Verstärkerglied(4) mindestens zwei Verstärkerpfade (7, 8)mit jeweils mindestens einem HF-Leistungsverstärker (5, 6)aufweist, wobei mindestens ein Verstärkerpfad (7) ein steuerbares phasenverschiebendesGlied (9) aufweist.Arrangement according to claim 7, characterized in that the amplifier member ( 4 ) at least two amplifier paths ( 7 . 8th ) each having at least one RF power amplifier ( 5 . 6 ), wherein at least one amplifier path ( 7 ) a controllable phase shifting member ( 9 ) having.
    [9]
    Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Ausgangsglied (Leistungskoppler 13) als 90°- Leistungskoppler,insbesondere als 3dB-Koppler, ausgebildet ist.Arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the output member (power coupler 13 ) is designed as a 90 ° power coupler, in particular as a 3dB coupler.
    [10]
    Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Summieranschluss (14)ein erstes Messglied (18), insbesondere ein Richtungskoppler,angeschlossen ist, das mit dem ersten Stellgrößenerzeugungsglied (19)verbunden ist.Arrangement according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that to the summing terminal ( 14 ) a first measuring element ( 18 ), in particular a directional coupler, connected to the first manipulated variable generating element ( 19 ) connected is.
    [11]
    Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ausgleichsanschluss (16)ein zweites Messglied (27), insbesondere ein Spannungsdetektor,vorgesehen ist, das mit dem zweiten Stellgrößenerzeugungsglied (28)verbunden ist.Arrangement according to one of the preceding claims 7 to 10, characterized in that at the compensation port ( 16 ) a second measuring element ( 27 ), in particular a voltage detector, provided with the second manipulated variable generating element ( 28 ) connected is.
    [12]
    Regelanordnung (1) einer Hochfrequenzverstärkeranordnung,insbesondere zur Durchführung desVerfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, mit einem mindestenszwei Verstärkerpfade(7, 8) mit jeweils mindestens einem HF-Leistungsverstärker (5, 6)aufweisenden Verstärkerglied(4), wobei mindestens ein Verstärkerpfad (7) ein steuerbaresphasenverschiebendes Glied (9) aufweist und an den Ausgängen derVerstärkerpfade(7, 8) anliegende HF-Leistungssignale zueinanderphasenverschoben sind, mit mindestens einem phasensensitiven Leistungskoppler(13), der an zwei Verstärkerpfade(7, 8) angeschlossen ist, und der einen Summierausgang(14) mit daran angeschlossenem ersten Messglied (18),insbesondere Richtkoppler, und einen Ausgleichsausgang (16)aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messglied (18)jeweils ein die Vorwärts-und Rückwärtsleistungbeschreibendes Signal (Vpi, Vpr) ausgibt und dass ein das steuerbarephasenverschiebende Glied (9) ansteuerndes Stellgrößenerzeugungsglied(19) vorgesehen ist, das die Signale des ersten Messglieds(18) und die Vorwärts-und Rückwärtsleistungbeschreibende Sollgrößen (Vpiref,Vprref) als Eingangssignale aufweist.Rule arrangement ( 1 ) of a high-frequency amplifier arrangement, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims 1 to 6, with at least two amplifier paths ( 7 . 8th ) each having at least one RF power amplifier ( 5 . 6 ) having amplifier element ( 4 ), wherein at least one amplifier path ( 7 ) a controllable phase shifting member ( 9 ) and at the outputs of the amplifier paths ( 7 . 8th ) are out of phase with each other, with at least one phase-sensitive power coupler ( 13 ) connected to two amplifier paths ( 7 . 8th ) and one summing output ( 14 ) with first measuring element ( 18 ), in particular directional coupler, and a compensation output ( 16 ), characterized in that the first measuring element ( 18 ) each because a signal describing the forward and backward power (Vpi, Vpr) is output and that a controllable phase-shifting element ( 9 ) actuating variable generating element ( 19 ) is provided, the signals of the first measuring element ( 18 ) and the forward and reverse power descriptors (Vpiref, Vprref) as input signals.
    [13]
    Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass am Ausgleichsausgang (16) ein zweites Messglied (27),insbesondere ein Spannungsdetektor, angeschlossen ist, das ein eineVerlustleistung beschreibendes Signal (Vabs) erzeugt und dieseseinem zweiten Stellgrößenerzeugungsglied(28) zuführt,das mit einer Stromversorgung (2) der HF-Leistungsverstärker (5, 6)verbunden ist, und das eine die Verlustleistung beschreibende Sollgröße (Vabsref)als weiteres Eingangssignal aufweist.Arrangement according to claim 12, characterized in that at the compensation output ( 16 ) a second measuring element ( 27 ), in particular a voltage detector, connected, which generates a signal describing a power loss (Vabs) and this a second manipulated variable generating member ( 28 ) supplied with a power supply ( 2 ) of the RF power amplifier ( 5 . 6 ), and having a desired power (Vabsref) describing the power loss as another input signal.
    [14]
    Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis13 dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Leistungsverstärker (5, 6)als schaltende Verstärkerausgebildet sind.Arrangement according to one of the preceding Claims 8 to 13, characterized in that the HF power amplifiers ( 5 . 6 ) are designed as a switching amplifier.
    [15]
    Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellgrößenerzeugungsglied(19) mindestens zwei Regelglieder (20, 22)und eine damit verbundene Vorrangschaltung (24) umfasst,die als Ausgangssignal die erste Stellgröße aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims 7 to 14, characterized in that the first manipulated variable generating element ( 19 ) at least two control members ( 20 . 22 ) and an associated priority circuit ( 24 ), which has the first manipulated variable as an output signal.
    [16]
    Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Verstärkerpfade(7, 8) vorgesehen sind, wobei einige Verstärkerpfadekonstante phasenverschiebende Glieder aufweisen.Arrangement according to one of the preceding claims 8 to 15, characterized in that more than two amplifier paths ( 7 . 8th ), with some amplifier paths having constant phase shifting members.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7512387B2|2009-03-31|
    DE102004024805B4|2015-11-12|
    US20050255809A1|2005-11-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-11-25| R016| Response to examination communication|
    2011-11-26| R016| Response to examination communication|
    2013-09-26| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: TRUMPF HUETTINGER GMBH + CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: HUETTINGER ELEKTRONIK GMBH + CO. KG, 79111 FREIBURG, DE Effective date: 20130801 |
    2013-09-26| R082| Change of representative|Representative=s name: KOHLER SCHMID MOEBUS PATENTANWAELTE PARTNERSCH, DE Effective date: 20130801 Representative=s name: KOHLER SCHMID MOEBUS PATENTANWAELTE, DE Effective date: 20130801 |
    2015-07-28| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2016-08-13| R020| Patent grant now final|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004024805.2A|DE102004024805B4|2004-05-17|2004-05-17|Method and control arrangement for regulating the output power of an RF amplifier arrangement|DE102004024805.2A| DE102004024805B4|2004-05-17|2004-05-17|Method and control arrangement for regulating the output power of an RF amplifier arrangement|
    US11/130,413| US7512387B2|2004-05-17|2005-05-17|Method and control system for controlling the output power of an RF amplifier system|
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