JP2013535885A - 単一の１次巻線および複数の２次巻線を有する広帯域バラン - Google Patents

Abstract

広範囲の周波数にわたって送信することができるＲＦ送信機は、ミキサ、広帯域の高Ｑバラン、第１の駆動増幅器、および第２の駆動増幅器を含む。バランは、１つの１次巻線と２つの２次巻線を有する。ミキサのディファレンシャル出力は１次巻線に結合される。２つの２次巻線のうち１つ目は、第１の駆動増幅器を駆動するように結合される。２つの２次巻線のうち２つ目は、第２の駆動増幅器を駆動するように結合される。ある駆動増幅器は下方周波数で送信するときに使用され、他方の駆動増幅器は、上方周波数で送信するときに使用される。２次巻線のインダクタンスの適切なサイジングによって、およびある時にスイッチによって、２次巻線のうちの１つを論理的に除去することによって、バランは高品質要因Ｑを有している間に広範囲の周波数上で動作することが調整可能であり、それによって、同時に性能要件を満たしながら、電力消費量の縮小を促進する。

Description

本開示は、広帯域送信機に関し、より具体的には、広帯域送信機で使用されるミキサとバランに関する。

多周波帯域のセルラ電話におけるようなセルラ電話トランシーバを含む多くのタイプのＲＦ（無線周波数）トランシーバは、広範囲の周波数範囲にわたって機能しなくてはならない。一例では、セルラ電話は、ここで「セル帯域」または「低帯域」と呼ばれる第１の周波数帯で動作することを要求されうる。同じセルラ電話もまた、ここで「ＰＣＳ帯域」または「中帯域」と呼ばれる第２の周波数帯で動作することを要求されうる。図１（従来技術）は、横軸に沿った周波数を示す図である。この例の低帯域１は８２４ＭＨｚから９１５ＭＨｚまで及び、中帯域２は１７１０ＭＨｚから１９８０ＭＨｚまで及ぶ。

図２（先行技術）は、多周波帯域のセルラ電話トランシーバの送信機が図１の広範囲の周波数範囲にわたって動作させることができる第１の方法を図示する回路図である。送信機は、送信ベースバンドフィルタ３、ミキサ４、バラン５、駆動増幅器６、電力増幅器７、デュプレクサ８、およびアンテナ９を含む。点線ボックス１０は、ＲＦトランシーバ集積回路上で実現される送信機の部分を示す。バラン５は、１つの１次巻線１１と１つの２次巻線１２を含む。第１のプログラム可能なキャパシタ１３は、１次巻線と並行して結合され、第２のプログラム可能なキャパシタ１４は２次巻線と並行して結合される。送信機を広範囲の周波数範囲にわたって動作可能にするために、キャパシタ１３および１４は大容量かつ調整可能なキャパシタであるように構成される。このような大容量かつ調整可能なキャパシタは一般的に、キャパシタのバンクおよび関連トランジスタスイッチを含む。トランジスタは、全体的なキャパシタンスを増加または縮小するために、全体的な構造から、キャパシタを論理的に増加および減少するために、使用される。残念なことに、第１および第２のキャパシタをこのように大容量かつプログラム可能にすることは、バランの線質係数(quality factor)（「Ｑ」）を縮小する。この低い線質係数に部分的に依存して、低帯域で送信するときのトランシーバは、送信機が送信帯域で送信するように同調されるとしても、近くの受信帯域における望ましくない量の受信帯域の雑音を放射する可能性がある。送信帯域および受信帯域は、一般的には非常に狭く、より広範な低帯域またはより広範な中帯域内で互いに非常に接近して配置されている。

図３（従来技術）は、例えば図１の低帯域１に併存する可能性がある送信帯域１５と受信帯域１６を図示する。図２の回路が送信帯域１５で送信するために使用されるとき、図２のバラン５の低Ｑにより不要なエネルギー量も受信帯域１６へ送信される。

図４（従来技術）は、多周波帯域のセルラ電話のトランシーバ集積回路３２の送信機は図１で図示される広範囲の周波数範囲のような広範囲の周波数範囲にわたって動作させることができる、第２の方法の図である。バラン調整範囲がインダクタンスとキャパシタンスの両方の関数であるため、バランキャパシタンスの調整範囲が線質係数の課題に起因して図２において見られるように限定される場合には、インダクタンス調整量は、異なる巻線のインダクタンスを有する２つの高いＱバランを供給することによって供給される。従って、１つの送信ベースバンドフィルタ１７が提供されているが、送信機の残りはデュプリケートされる。低帯域回路パス１８は、ミキサ１９、バラン２０、駆動増幅器２１、電力増幅器２２およびデュプレクサ２３を含む。この低帯域回路パス１８は、図１の低帯域における動作について最適化される。中帯域回路パス２４は、ミキサ２５、バラン２６、駆動増幅器２７、電力増幅器２８およびデュプレクサ２９を含む。この中帯域回路パスは、図１の中帯域における動作について最適化される。２つのミキサ１９および２５は双方とも、同じ送信ローカル発振器信号ＴＸ ＬＯによって駆動される。アンテナスイッチ３０は、アンテナ３１に、２つの回路パスのうちの適切な１つを結合する。送信機が低帯域で送信するべきである場合には、信号ＥＮ ＤＡ１は駆動増幅器２１をイネーブルにするためにアサートされ、信号ＥＮ ＤＡ２は駆動増幅器２７がディスエイブルにされるようにアサートされない。逆に、送信機が中帯域で送信するべきである場合には、信号ＥＮ ＤＡ２は駆動増幅器２７をイネーブルにするためにアサートされ、信号ＥＮ ＤＡ１は駆動増幅器２１がディスエイブルにされるようにアサートされない。

図４の２パス送信機回路は、図２の送信機回路の低Ｑバラン問題を有さないが、図４の２パス送信機回路は、冗長回路に起因して実装されるので、望ましくないほど大きい。２つのパス送信機はまた、望ましくないほど大量の電力を消費する。送信ローカル発振器信号ＴＸ ＬＯを生成する分周器(divider circuitry)とミキサとの間の相互接続は、２つのミキサ１９および２５があるとき、長い可能性がある。このような長い相互接続は、しばしば電流消費の増加をもたらす。

広範囲の周波数にわたって送信することができるＲＦ送信機は、ミキサ、広帯域の高Ｑバラン、第１の駆動増幅器、および第２の駆動増幅器を含む。広帯域高Ｑバランは、１つの１次巻線と２つの２次巻線を有する。ミキサのディファレンシャル出力は１次巻線に結合される。２つの２次巻線のうちの１つ目は、シングルエンド方式で、第１の駆動増幅器を駆動するように結合される。２つの２次巻線のうちの２つ目は、シングルエンド方式で、第２の駆動増幅器を駆動するように結合される。ある駆動増幅器は下方周波数で送信するときに使用され、他方の駆動増幅器は、上方周波数で送信するときに使用される。２次巻線のインダクタンスの適切なサイジングによって、およびある時に２次巻線のうちの１つのスイッチを論理的に除去することによって、バランは高品質要因Ｑを有している間に広範囲の周波数上で動作することが調整可能であり、それによって、同時に性能要件を満たしながら、ミキサ／バラン回路における電力消費量の縮小を促進する。

具体的な一例では、ミキサ／バラン回路は、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であるという点で、「広帯域」であり、なお、上方周波数は、少なくとも下方周波数の２倍である。ミキサ／バラン回路のバランは、この全広帯域周波数範囲にわたって少なくとも６．０の線質係数（Ｑ）を有する。ミキサ／バラン回路はわずか２７ミリワットを消費する一方で、適切な駆動増幅器に信号電力の少なくとも１ミリワットを供給し、広帯域の周波数範囲における任意の周波数に対してこの方法を実行する。

前述は、概要であり、したがって、必然的に、詳細の、簡略化、一般化、そして省略を含んでおり、その結果、当業者は、概要は説明するためだけであって、決して限定することを意図していないことを理解する。もっぱら特許請求の範囲によって定義されるように、ここで説明されたデバイスおよび／またはプロセスの他の態様、発明の特徴および利点は、ここで記載される非限定的な詳細な説明の中で明らかとなる。

図１（従来技術）は、低帯域の下限から中帯域の上限へ伸びる広帯域周波数範囲を示す図である。 図２（先行技術）は、送信機が図１の広帯域周波数範囲にわたって動作することが行なわれることができる第１の方法を図示する回路図である。 図３（先行技術）は、送信帯域と受信帯域を示す図である。 図４（先行技術）は、送信機が図１の広帯域周波数範囲にわたって動作することが行なわれることができる第２の方法を図示する回路図である。 図５は、１つの新規態様によるミキサ／バラン回路を含む移動通信デバイスの図である。 図６は、図５の移動通信デバイスの送信機部分とアンテナ部分のより詳細な図である。 図７は、図６のＲＦトランシーバ集積回路のある部分のより詳細な図である。 図８は、さらに詳細に、図７のシングルプライマリ・デュアルセカンダリ・バランを示す回路図である。 図９は、図８のアクティブミキサのより詳細な図である。 図１０は、図８のバランのレイアウトのトップダウン図である。 図１１は、３つの巻線のインダクタンスを含み、３つのプログラム可能な可変キャパシタの調整範囲を含む、図８のミキサ／バラン回路の様々なパラメータを記載する表である。 図１２は、どのようにバランデジタル制御値Ｐ［４：０］、ＳＬＢ［５：０］、ＳＭＢ［６：０］およびＳＷ ＯＮ／ＯＦＦが、送信機が動作している周波数範囲に依存して設定されるかを記載する表である。 図１３は、ミキサ／バラン回路の動作周波数が広帯域周波数範囲８２４ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚ全体にわたって変化するとき、いかに、ミキサ／バラン回路の電流消費と、バランの線質係数が変化するかを図示するグラフである。 図１４は、１つの新規態様による方法２００の簡略なフローチャート図である。 図１５は、別の新規態様による方法３００の簡略なフローチャート図である。

図５は、１つの新規態様によるミキサ／バラン回路を含む移動通信デバイス５１の図である。この例では、移動通信デバイス５１は多周波帯域のセルラ電話ハンドセットである。デバイス５１は、（図示されていない他の部分のうち）セルラ電話通信を受信し送信することに使用可能なアンテナ５２、ＲＦ（無線周波数）トランシーバ集積回路５３、およびデジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４を含む。いくつかの例では、トランシーバ回路およびデジタルベースバンド回路は同じ集積回路上で実装されるが、２つの集積回路の実装が説明のためここでは記載されている。

デジタルベースバンド集積回路５４は、プロセッサ実行可能な命令のプログラム５６を実行するプロセッサ５５を含む。プログラム５６は、この場合半導体メモリであるプロセッサ可読媒体５７に格納される。プロセッサ５５は、ローカルバス５８を介して、メモリ５７にアクセスする。プロセッサ５５は、シリアルバスインターフェース５９、シリアルバス６０、シリアルバスインターフェース６１、および制御コンダクタ６２および６３のグループを介して集積回路５３に制御情報を送信することによって、ＲＦトランシーバ集積回路５３と相互作用し、制御する。送信されるべき情報は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）６４によってデジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４上でデジタル形式に変換され、コンダクタ６５にわたってトランシーバ集積回路５３の送信機部分へ通信される。トランシーバ集積回路５３の受信機部分によって受信されたデータは、コンダクタ６６にわたって反対方向に、ＲＦトランシーバ集積回路５３からデジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４へと通信され、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）６７によってデジタル形式へと変換される。

図６は、図５のセルラ電話のトランシーバ部分とアンテナ部分のより詳細な図である。セルラ電話の動作の１つの非常に簡略された説明では、図５のセルラ電話がセルラ電話の呼び出しの一部として情報を受信するために使用されている場合には、入ってくる送信６８は、アンテナ５２上で受信される。入ってくる信号は、アンテナスイッチ６９を通過し、ＲＦトランシーバ集積回路５３の受信機部分８１の２つの受信パスのうちの１つを通過する。１つのパスでは、入ってくる信号は、デュプレクサ７０、マッチングネットワーク７１、端末７２、低雑音増幅器（ＬＮＡ）７３、ミキサ７４、ベースバンドフィルタ７５およびコンダクタ６６を通過して、デジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４内のＡＤＣ６７に移動する。別のパスでは、入って来る信号は、アンテナスイッチ６９、デュプレクサ７６、マッチングネットワーク７７、端末７８、ＬＮＡ７９、ミキサ８０、ベースバンドフィルタ７５およびコンダクタ６６を通過して、デジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４内のＡＤＣ６７に移動する。ローカル発振器８２（周波数シンセサイザとも呼ばれる）は、ミキサ７４および８０に受信ローカル発振器信号ＲＸ ＬＯを供給する。どのように受信機がダウンコンバートするかは、ローカル発振器信号ＲＸ ＬＯの周波数を変更することによって、そして、適切な受信パスを選択することによって制御される。受信パスのうちの一方は、第１の周波数帯域で信号を受信するために使用され、受信パスの他方は、第２の周波数帯域で信号を受信するために使用される。

他方では、セルラ電話５１がセルラ電話呼び出しの一部として情報を送信するために使用されている場合には、送信されるべき情報は、デジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４のＤＡＣ６４によってアナログ形式に変換される。アナログ情報は、ＲＦトランシーバ集積回路５３の送信機部分８５の送信チェイン８４部分のベースバンドフィルタ８３に供給される。ベースバンドフィルタによってフィルタされた後で、信号は、下記でさらに詳細に説明されるように、新規ミキサブロック８６によって周波数でアップコンバートされる。アップコンバートされた信号は、２つのパスのうち１つを通過して、アンテナ５２へ移動する。第１のパスでは、信号は、駆動増幅器８７、端末８８、電力増幅器８９、マッチングネットワーク９０、デュプレクサ７０、アンテナスイッチ６９、を通過して、送信１３９のような送信のためにアンテナ５２へ移動する。第２のパスでは、信号は、駆動増幅器９１、端末９２、電力増幅器９３、マッチングネットワーク９４、デュプレクサ７６、アンテナスイッチ６９、を通過して、送信１３９のような送信のためにアンテナ５２へ移動する。２つのパスのうちどれが使用されるかは、信号が第１の周波数帯域で、または、第２の周波数帯域で、送信されるべきであるかに依存する。どのようにミキサブロック８６がアップコンバートするかは、ローカル発振器９５（周波数シンセサイザとも呼ばれる）によって生成されたローカル発振器信号ＴＸ ＬＯの周波数を変更することによって、また、適切な送信パスを選択することによって、制御される。

図７は、図５のＲＦトランシーバ集積回路５３のある部分のより詳細な図である。ミキサブロック８６は、アクティブミキサ９６およびバラン９７を含むミキサ／バラン回路である。バランは、ここでは、「シングルプライマリ・デュアルセカンダリ・バラン（single primary dual secondary balun）」と呼ばれる、なぜならば、それは、１つの１次巻線９８のみを含むが第１の２次巻線９９と第２の２次巻線１００を含むからである。バランは、ミキサ９６のディファレンシャル信号出力を駆動増幅器８７および９１を駆動するシングルエンド信号へと変換する。１次巻線９８は２つの第２の巻線９９および１００に電磁的に結合されるので、３つの巻線はともに変圧器を構成する。第１のプログラム可能な可変キャパシタ１０１は、図示されるような１次巻線９８と並行して結合される。１次巻線９８上の中央タップは供給電圧コンダクタ１０２に結合される。ミキサ／バラン回路が動作するとき、供給電流１４０は中央タップ接続を介して、供給電圧コンダクタ１０２から、そして回路へと流れる。第２のプログラム可能な可変キャパシタ１０３は、第１の２次巻線９９と並行して結合される。下記でさらに詳細に説明されるように、Ｎ−チャネル電界効果トランジスタのスイッチ１０４は開または閉であることができる。スイッチ１０４が閉である場合、キャパシタ１０３の１つのリード１０５は、キャパシタ１０３が第１の２次巻線９９と並行して結合されるように、第１の２次巻線９９の端末１０６に結合される。スイッチ１０４が開である場合、キャパシタ１０３のリード１０５は、端末１０６に結合されず、キャパシタ１０３は、第１の２次巻線９９と並行して結合されない。コンダクタ１０７は、第１の２次巻線９９から第１の駆動増幅器８７の入力リード１０８へと信号を通信する。第３のプログラム可能な可変キャパシタ１０９は、図示されるような第２の２次巻線１００と並行して結合される。コンダクタ１１０は、第２の２次巻線１００から第２の駆動増幅器９１の入力リード１１１へと信号を通信する。

３つの巻線９８、９９および１００間の複雑な相互インダクタンス相互作用は、１次巻線と並行して大きな可変キャパシタを提供することなく、適切な調整範囲にわたって共振するために（低帯域周波数または中帯域周波数で共振するために）、１次巻線が調整されることを可能にする。スイッチ１０４が開であり、回路が中帯域周波数で動作するとき、第１の２次巻線９９には電流フローがなく、１次巻線の共振および全体的なバラン共振に対する第１の２次巻線９９の影響は縮小される。１次巻線共振と全体的なバラン共振に対する相互インダクタンスの効果は、大部分は、第２の２次巻線１００の相対的により小さいインダクタンスに起因している。スイッチ１０４が閉であり、回路が低帯域周波数で動作するとき、より大きいインダクタンスの１次巻線９８と第２の２次巻線９９が強く相互作用するのに対して、より小さいインダクタンスの第２の２次巻線１００は、１次共振と全体的なバラン共振に対する弱い影響のみを有する。８２４ＭＨｚから１９８０ＭＨｚまでの広帯域周波数範囲における任意の周波数についての調整されたバランの線質係数は、６．０またはそれよりも大きい。

図６の簡略図には図示されていないが、分周器１１２とバッファ１１３は、ミキサ９６に対して、ＴＸ ＬＯ信号の信号パスにおいて配置される。ミキサ９６の近くに配置されているこれらの回路１１２および１１３が図７に図示され、これらの回路は図４の２パス従来回路における対応回路よりもミキサまたは複数ミキサの近くに配置されていることを示す。バッファ１１３からの出力としてのＴＸ ＬＯ信号は、実際には、互いに直角位相関係にある２つのディファレンシャル信号ＴＸ ＬＯ＿ＩおよびＴＸ ＬＯ＿Ｑを含む。同相ローカル発振器信号ＴＸ ＬＯ＿Ｉは２つのコンダクタ１１４および１１５を介してミキサ９６に通信される。直角位相ローカル発振器信号ＴＸ ＬＯ＿Ｑは２つのコンダクタ１１６および１１７を介してミキサ９６に通信される。

参照番号１１８は、２つのディファレンシャル信号Ｉ＿およびＱ＿が受信される集積回路５３の４つの端末を表わす。Ｉ＿ＰとＩ＿Ｎはディファレンシャル信号Ｉを構成する。Ｑ＿ＰおよびＱ＿Ｎはディファレンシャル信号Ｑを構成する。送信ベースバンドフィルタ８３は、２つのディファレンシャルフィルタ信号を、コンダクタ１１９−１２２を介して、アクティブミキサ９６に供給する。ＩＰとＩＮは第１のディファレンシャル信号を構成する。ＱＰとＱＮは第２のディファレンシャル信号を構成する。シリアルバスインターフェース６１からのデジタル制御ビットは、制御コンダクタ６２のうちのいくつかを介してミキサブロック８６へと通信される。これらの制御コンダクタ１４７は、図８でさらに詳細に示されている。

図８は、さらに詳細に、図７のシングルプライマリ・デュアルセカンダリ・バラン９７を示す回路図である。参照番号１２３および１２４は、１次巻線９８の端末を識別する。参照番号１２５は、１次巻線９８の中央タップを識別する。ミキサ９６からのディファレンシャルミキサ出力信号ＭＯＰおよびＭＯＮは、コンダクタ１２６および１２７の対応するペアを介して、１次巻線９８に供給される。信号ＭＯＰは、ミキサ出力リード１４２から１次巻線の端末１２３上へと供給される。信号ＭＯＮは、ミキサ出力リード１４３から１次巻線の端末１２４上へと供給される。第１のプログラム可能な可変キャパシタ１０１のキャパシタンスは、５ビットのデジタル値Ｐ［４：０］によって制御される。参照番号１０６および１２８は、第１の２次巻線９９の端末を識別する。第２のプログラム可能な可変キャパシタ１０３のキャパシタンスは、６ビットのデジタル値ＳＬＢ［５：０］によって制御される。信号のＳＷ ＯＮ／ＯＦＦは、スイッチ１０４を制御するコンダクタ１４１上の単一のデジタル制御ビットである。参照番号１２９および１３０は、第２の２次巻線１００の端末を識別する。第３のプログラム可能な可変キャパシタ１０９のキャパシタンスは、７ビットのデジタル値ＳＭＢ［６：０］によって制御される。参照番号１４７は、制御値Ｐ［４：０］、ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ、ＳＬＢ［５：０］、ＳＭＢ［６：０］、ＥＮ ＤＡ１およびＥＮ ＤＡ２を通信する制御コンダクタを識別する。動作では、デジタルベースバンドプロセッサ集積回路５４は、ＲＦトランシーバ集積回路５３に、シリアルバス６０にわたってデジタル情報１４６（図７参照）を送信する。このデジタル情報１４６は、シリアルバス６０からＲＦトランシーバ集積回路５３上へと受信される。デジタル情報１４６は、ミキサ／バラン回路および駆動増幅回路を制御するデジタル制御値（Ｐ［４：０］、ＳＷ ＯＮ／ＯＦＦ、ＳＬＢ［５：０］、ＳＭＢ［６：０］、ＥＮ ＤＡ１およびＥＮ ＤＡ２）を生成することを含む、または、生成するために使用されるので、これらの回路は、所望の送信周波数で動作するように適切に構成される。

図９は、アクティブミキサ９６の一例のより詳細な図である。信号ＴＸ ＬＯ＿ＩＰ、ＴＸ ＬＯ＿ＩＮ、ＴＸ ＬＯ＿ＱＰおよびＴＸ ＬＯ＿ＱＮは、電流信号であり、送信ローカル発振器信号ＴＸ ＬＯをともに構成する。アクティブミキサ９６は、図示されるように相互接続された８つのＮチャネル電界効果トランジスタ１３１−１３８を含む。

図１０は、バラン９７のレイアウトの簡略トップダウン図である。バランは、主に集積回路５３上のメタライゼーション(metallization)の一層において実現される。バランにおけるコンダクタのクロスオーバーは、メタライゼーションの第２層でおいて、メタル間層ビア（図示されず）およびメタルのショートブリッジング長さ（図示されず）を使用して実現される。中央タップ１２５は、ビア（図示されず）を使用して実現される。プログラム可能なキャパシタ１０１、１０３および１０９の各々は、金属酸化物金属ＲＴＭｏＭキャパシタ(metal-oxide-metal RTMoM capacitors)のバンクおよび関連トランジスタスイッチとして実現され、トランジスタは、全体的なキャパシタンスを増加または減少させるために全体的な構造の内外でキャパシタを切り替えるために使用される。トランジスタスイッチのゲートは、キャパシタのキャパシタンスを設定するデジタル制御値を受信する。

図１１は、３つの巻線９８、９９および１００のインダクタンスを含み、３つのプログラム可能な可変キャパシタ１０１、１０３および１０９の調整範囲を含む、ミキサ／バラン回路の様々な特徴およびパラメータを記載する表である。

図１２は、どのようにバランデジタル制御値Ｐ［４：０］、ＳＬＢ［５：０］、ＳＭＢ［６：０］およびＳＷ ＯＮ／ＯＦＦが、送信機８５が動作している周波数範囲に依存して設定されるかを記載する表である。ミキサ／バラン回路は、この例での送信機が低帯域（８２４ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚ）および中帯域（１７１０ＭＨｚ〜１９８０ＭＨｚ）で動作するようにだけ構成されたとしても、８２４ＭＨｚから１９８０ＭＨｚまでの全広帯域周波数範囲にわたって動作可能である。１つの有利な態様では、イネーブルにされた駆動増幅器に対して信号電力の少なくとも１．０ｍＷを送信する一方で、ミキサ／バラン回路の電流消費は、８２４ＭＨｚから１９８０ＭＨｚの広帯域周波数動作範囲全体にわたって、２０ｍＡまたは供給電圧の１．３ボルト未満（２７ｍＷまたはそれ未満）である。したがって、電力消費と駆動増幅器に供給された電力の比は、２５／１より大きい。ミキサ／バラン回路へと流れる供給電流は、供給電圧コンダクタ１０２から、また１次巻線９８の中央タップ１２５へと、流れる１．３ボルト供給電流１４０（図８参照）である。

図１３は、ミキサ／バラン回路の動作周波数が８２４ＭＨｚにおける広帯域範囲の下限１４４から、１９８０ＭＨｚにおける広帯域範囲の上限１４５までの広帯域周波数範囲１４８全体にわたって変化するとき、いかにミキサ／バラン回路の電流消費と、バランの線質係数が変化するかを図示するグラフである。ミキサ／バラン回路の電流消費は、広帯域の周波数範囲１４８の全体にわたって２０ｍＡ未満である。バランの線質係数Ｑは広帯域の周波数範囲１４８の全体にわたって６．０より上である。

図１４は１つの新規態様による方法２００の簡略なフローチャート図である。ＲＦ送信機におけるミキサは、広帯域バランを使用して、第１の駆動増幅器に、そして、第２の駆動増幅器に、結合され（ステップ２０１）、広帯域バランは、１つの１次巻線（ミキサに結合される）のみを含むが、第１の２次巻線（第１の駆動増幅器の入力に結合される）と第２の２次巻線（第２の駆動増幅器の入力に結合される）と、を含む。

図１５は別の新規態様による方法３００の簡略なフローチャート図である。デジタル情報は集積回路上へとシリアルバスによって受信される（ステップ３０１）。一例では、デジタル情報は情報１４６であり、シリアルバスはシリアルバス６０であり、集積回路はＲＦトランシーバ集積回路５３である。このデジタル情報は、シングルプライマリ・デュアルセカンダリ・バラン回路を制御するためにオンチップで使用される（ステップ３０２）。一例では、デジタル情報は、第１のデジタル制御情報、第２のデジタル制御情報、および第３のデジタル制御情報を含むまたは含むように復号され、第１のデジタル制御情報は、バランの単一の１次巻線９８と並行して第１のキャパシタ１０１のキャパシタンスを設定し、第２のデジタル制御情報は、バランの第１の２次巻線９９と並行して第２のキャパシタ９９のキャパシタンスを設定し、第３のデジタル制御情報は、バランの第２の２次巻線１００と並行して第３のキャパシタ１０９のキャパシタンスを設定する。

ある特定の実施形態は説明のために上記で記載されているが、本特許文書の教示は、一般的な適用性を有しており、上記で説明された特定の実施形態に制限されていない。いくつかの実施形態では、調整された２次巻線と駆動増幅器との２ペア以上は、単一の調整された１次巻線に結合される。いくつかの実施形態では、２つの２次巻線は実際には、タップされた２次の２つの部分であり、２次巻線のうちの１つの端末の終端はグラウンドされ、タップは、第１の駆動増幅器の入力に結合され、２次巻線の他の端末の終端は、第２の駆動増幅器の入力に結合される。いくつかの実施形態では、スイッチは、上述されるように低帯域の場合第１の２次巻線／キャパシタだけを離調するというよりはむしろ２次巻線／キャパシタの各々を離調するように提供される。バラン変圧器の多数の適切な異なるレイアウト構造が可能である。ポストバラン増幅は、個々の外部電力増幅器とオンチップ駆動増幅器を使用して２つの段階で実行される必要はなく、むしろ、いくつかの実施形態では、ポストバラン増幅は、単一の増幅器のみを使用して１つの段階で実行される。したがって、様々な修正、適応、および説明される具体的な実施形態の様々な特徴の組み合わせが、特許請求の範囲から逸脱することなく、実行されることができる。

Claims (29)

1. ミキサ／バラン回路であって、
   第１の出力リードと第２の出力リードとを有するミキサと、
   前記ミキサの前記第１の出力リードに結合された第１の端末と、前記ミキサの前記第２の出力リードに結合された第２の端末と、を有する１次巻線と、
   前記１次巻線と並行して結合された第１のキャパシタと、
   第１の２次巻線と、
   前記第１の２次巻線と並行して結合された第２のキャパシタと、
   第２の２次巻線と、
   前記第２の２次巻線と並行して結合された第３のキャパシタと、
   を備えるバランと、
   を備えるミキサ／バラン回路。
2. 前記バランはさらに、前記第２のキャパシタの第１の端末に前記第１の２次巻線の端末をプログラム結合することが動作可能であるスイッチを備える、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
3. 前記スイッチは、前記スイッチが前記第１の２次巻線と並行して前記第２のキャパシタを結合するように、閉じられることが動作可能であり、前記スイッチは、第２のキャパシタが前記第１の２次巻線と並行して結合されないように、開かれることが動作可能である、請求項２に記載のミキサ／バラン回路。
4. 前記１次巻線はタップを有し、前記タップは供給電圧コンダクタに結合される、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
5. 前記第１のキャパシタ、前記第２のキャパシタおよび前記第３のキャパシタの各々は、デジタルプログラム可能な可変キャパシタである、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
6. 前記第２のキャパシタの端末は、第１の駆動増幅器の入力リードに結合され、前記第３のキャパシタの端末は、第２の駆動増幅器の入力リードに結合される、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
7. 前記ミキサ／バラン回路は、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記ミキサ／バラン回路の前記バランは、全周波数範囲にわたって少なくとも６の品質係数（Ｑ）を有する、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
8. 前記ミキサ／バラン回路は、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記ミキサ／バラン回路は、前記周波数範囲内の任意の周波数で約２７ミリワット未満を消費しながら、信号電力の少なくとも１ミリワットを２つの駆動増幅器のうち選択された１つに送信することができる、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
9. 前記ミキサ／バラン回路は、十分に集積化され、集積回路の一部である、請求項１のミキサ／バラン回路。
10. 前記ミキサは、ベースバンドフィルタから、同相（Ｉ）ディファレンシャル信号と直角位相（Ｑ）ディファレンシャル信号を受信し、前記ミキサは、ローカル発振器から、同相（Ｉ）ディファレンシャル信号と直角位相（Ｑ）ディファレンシャル信号を受信し、前記ミキサは、ミキサ出力ディファレンシャル信号を前記バランの前記１次巻線に出力する、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
11. 前記１次巻線はインダクタンスを有し、前記第１の２次巻線はインダクタンスを有し、前記第２の巻線はインダクタンスを有し、前記第１の２次巻線の前記インダクタンスは、前記１次巻線のインダクタンスのほぼ２倍より大きく、前記第２の２次巻線のインダクタンスのほぼ２倍より大きい、請求項１に記載のミキサ／バラン回路。
12. 集積回路であって、
    ミキサと、
    第１の駆動増幅器と、
    第２の駆動増幅器と、
    単一の１次巻線と、第１の２次巻線と、第２の２次巻線とを有するバランと、
    を備え、前記単一の１次巻線は、前記ミキサから第１の信号を受信するように結合され、前記第１の２次巻線は、前記第１の駆動増幅器に第２の信号を供給するように結合され、前記第２の２次巻線は、前記第２の駆動増幅器に第３の信号を供給するように結合され、前記ミキサ、前記第１の増幅器、前記第２の駆動増幅器およびバランは、送信機のすべての部分である、集積回路。
13. 前記バランは、前記１次巻線と並行して結合された第１のキャパシタをさらに含み、前記バランは、前記第１の２次巻線と並行状態にあるようにプログラム結合される第２のキャパシタをさらに含み、前記バランは、前記第２の２次巻線と並行して結合される第３のキャパシタをさらに含む、請求項１２に記載の集積回路。
14. 前記ミキサおよびバランは、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記バランは、全周波数範囲にわたって少なくとも６の品質係数（Ｑ）を有する、請求項１２に記載の集積回路。
15. 前記ミキサおよびバランは、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記ミキサおよびバランは、前記周波数範囲内の任意の周波数で約２７ミリワット未満を消費しながら、少なくとも１ミリワットを２つの駆動増幅器のうち選択された１つに送信することができる、請求項１２に記載の集積回路。
16. 前記ミキサと前記バランは、全周波数範囲にわたって動作可能なＲＦ（無線周波数）送信機の部分である、請求項１２に記載の集積回路。
17. バランを用いて、第１の増幅器に、そして、第２の増幅器に、ミキサを結合すること、を備え、前記バランは、１つの１次巻線のみを含むが第１の２次巻線と第２の２次巻線とを含み、前記１次巻線は前記ミキサに結合され、前記第１の２次巻線は前記第１の増幅器に結合され、前記第２の２次巻線は、前記第２の増幅器に結合される、方法。
18. 前記ミキサおよびバランは、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記バランは、全周波数範囲にわたって少なくとも６の品質係数（Ｑ）を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ミキサおよびバランは、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する、周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は、少なくとも前記下方周波数の２倍であり、前記ミキサおよびバランは、前記周波数範囲内の任意の周波数で約２７ミリワット未満を消費しながら、少なくとも１ミリワットを２つの駆動増幅器のうち選択された１つに送信することができる、請求項１７に記載の方法。
20. 前記単一の１次巻線と並行して結合された第１のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタを提供することと、
    前記第１の２次巻線と並行して結合された第２のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタを提供することと、
    前記第３の２次巻線と並行して結合された第３のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタを提供することと、なお、前記第１のキャパシタ、前記第２のキャパシタおよび前記第３のキャパシタは前記バランの部分である、
    をさらに備える請求項１７に記載の方法。
21. 閉状態が前記第２のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタのリードを前記第１の２次巻線の端末に結合する場合には、前記第２のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタが前記第１の２次巻線と並行して結合され、また、開状態が前記第２のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタの前記リードと前記第１の２次巻線の前記端末を分離する場合には、前記第２のデジタルにプログラム可能な可変キャパシタは前記第１の２次巻線と並行して結合されない、スイッチを提供すること、
    をさらに備える請求項２０に記載の方法。
22. 複数のデジタルビットを受信し、前記複数のデジタルビットを使用して前記バランを調整すること、をさらに備える請求項１７に記載の方法。
23. 前記１次巻線は、電圧供給コンダクタに結合されるタップを有し、前記第１の２次巻線の端末は、前記第１の増幅器の入力リードに結合され、前記第２の２次巻線の端末は、前記第２の増幅器の入力リードに結合される、請求項１７に記載の方法。
24. ミキサと、
    前記ミキサから信号を受信し、単一の１次巻線からの前記信号を２つの２次巻線に結合し、前記２つの２次巻線のうちの第１の２次巻線からの第１の信号を第１の増幅器上へと供給し、前記２つの２次巻線のうちの第２の２次巻線からの第２の信号を第２の増幅器上へと供給するための手段と、
    を備え、前記手段は、上方周波数の上限を有する、また、下方周波数の下限を有する周波数範囲にわたって動作可能であり、前記上方周波数は前記下方周波数の少なくとも２倍であり、また、前記周波数範囲の任意の周波数でわずか約２７ミリワットを消費し、また、前記手段は、前記全体の周波数範囲にわたって少なくとも６の線質係数を有する一方で、前記ミキサと前記手段は、第１の増幅器と第２の増幅器のうちの選択されたものに信号電力の少なくとも１ミリワットを送信するために共に動作可能である、装置。
25. 前記ミキサから前記手段によって受信された前記信号はディファレンシャル信号であり、前記第１の増幅器に対して前記手段によって供給された前記第１の信号は、シングルエンド信号であり、前記第２の増幅器に対して前記手段によって供給された前記第２の信号は、シングルエンド信号である、請求項２４に記載の装置。
26. 前記手段はまた、複数のデジタル制御ビットを受信するため、および、前記手段を調整するために前記複数のデジタル制御ビットを使用するため、である、請求項２４に記載の装置。
27. 集積回路上へとシリアルバスを介してデジタル情報を受信することと、
    第１のデジタル制御情報、第２のデジタル制御情報、および第３のデジタル制御情報をバラン回路に供給するために前記デジタル情報を使用することと、
    を備え、前記バラン回路は、１つの１次巻線のみを含むが、第１の２次巻線と第２の２次巻線とを含み、前記第１のデジタル制御情報は、前記１次巻線と並行して結合された第１のプログラム可能な可変キャパシタのキャパシタンスを設定し、前記第２のデジタル制御情報は、前記第１の２次巻線と並行して結合された第２のプログラム可能な可変キャパシタのキャパシタンスを設定し、前記第３のデジタル制御情報は、前記第２の２次巻線と並行して結合された第３のプログラム可能な可変キャパシタのキャパシタンスを設定し、前記バラン回路は、前記集積回路のＲＦ（無線周波数）送信機の一部である、方法。
28. 第４のデジタル制御情報を前記バラン回路に供給するために前記デジタル情報を使用すること、
    をさらに備え、前記第４のデジタル制御情報は、スイッチが開または閉であるかを決定し、前記スイッチは、前記第１の２次巻線の端末と、前記第２のプログラム可能な可変キャパシタのリードと、をプログラム結合および分離するように結合される、請求項２７に記載の方法。
29. 第１の駆動増幅器に、そして、第２の駆動増幅器に、第５のデジタル制御情報を供給するために前記デジタル情報を使用すること、
    をさらに備え、前記第１の駆動増幅器は、前記第１の２次巻線から受信された信号を増幅することが動作可能であり、前記第２の駆動増幅器は、前記第２の２次巻線から受信された信号を増幅することが動作可能であり、前記第５のデジタル制御情報は、前記第１の駆動増幅器がイネーブルされるかを決定し、前記第５のデジタル制御情報はまた、前記第２の駆動増幅器がイネーブルされるかを決定する、請求項２８に記載の方法。

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