JP2014526857A - ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路の適応同調 - Google Patents

ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路の適応同調 Download PDF

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Abstract

インピーダンス整合回路を適応して同調させるための技法が開示される。ある態様では、インピーダンス整合回路は予め特性化される。インピーダンス整合回路の性能は、インピーダンス整合回路の複数の設定に対して決定され、メモリに記憶され、インピーダンス整合回路を同調させるために使用される。別の態様では、インピーダンス整合回路は、送出電力、反射減衰量、電力増幅器電流、アンテナ／負荷インピーダンスなどのような、１つまたは複数のパラメータのための測定値に基づいて同調される。例示的な設計では、装置はメモリおよび制御ユニットを含む。メモリは、インピーダンス整合回路の複数の設定に対する情報を記憶する。制御ユニットは、インピーダンス整合回路のための測定値および複数の設定に対する情報に基づいて、インピーダンス整合回路の複数の設定のうちの１つを選択する。インピーダンス整合回路は、選択された設定に基づいて、負荷回路（例えば、アンテナ）のためにインピーダンス整合を行う。

Description

[0001] 本開示は、概して、電子技術に関し、より具体的には、ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路を同調させるための技法に関する。
[0002] ワイヤレス通信システムにおけるワイヤレスデバイス（例えば、セルラ電話またはスマートフォン）は、２方向通信（two-way communication）のためにデータを送信および受信しうる。ワイヤレスデバイスは、データ送信のための送信機、およびデータ受信のための受信機を含みうる。データ送信のために、送信機は、変調信号（modulated signal）を取得するためにデータを持つ無線周波数（ＲＦ）搬送波信号を変調し、適切な出力電力レベルを有する出力ＲＦ信号を取得するために変調信号を増幅し、出力ＲＦ信号をアンテナを介して基地局へ送信しうる。データ受信のために、受信機は、受信されたＲＦ信号をアンテナを介して取得し、基地局によって送られたデータを復元させるために受信されたＲＦ信号を調節（condition）および処理しうる。
[0003] 送信機は、電力増幅器（ＰＡ）、フィルタなどのような様々な回路を含みうる。受信機もまた、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、フィルタなどのような様々な回路を含みうる。インピーダンス整合回路（impedance matching circuit）は、アンテナと、送信機および／または受信機との間に結合され、アンテナ、電力増幅器、またはＬＮＡのためにインピーダンス整合を行いうる。インピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスの性能に大きな影響を有しうる。
ワイヤレスデバイスの３つの例示的な設計の１つを示す図。 ワイヤレスデバイスの３つの例示的な設計の１つを示す図。 ワイヤレスデバイスの３つの例示的な設計の１つを示す図。 インピーダンス整合回路の概略図を示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 図４のインピーダンス整合回路の６つの構成の１つを示す図。 インピーダンス整合回路の８つの異なる設定のためのアンテナ効率のプロットを示す図。 インピーダンス整合回路のためのルックアップテーブルを示す図。 異なるシナリオにおけるインピーダンス整合回路のための反射減衰量（return loss）およびアンテナ効率をそれぞれ示す図。 異なるシナリオでインピーダンス整合回路のための反射減衰量およびアンテナ効率を示す図。 センサおよび計算ユニットのブロック図を示す図。 インピーダンス整合回路を同調させるためのプロセスを示す図。 インピーダンス整合を行うためのプロセスを示す図。
詳細な説明
[0013] 以下に述べられる詳細な説明は、本開示の例示的な設計の説明として意図され、本開示が実施されることができる唯一の設計を表すように意図されるものではない。「例示的（exemplary）」という用語は、「例、事例、または実例としての役割をする」ことを意味するためにここで使用される。「例示的な」ものとして、ここに説明されるいずれの設計も、他の設計と比べて、必ずしも、好ましいまたは利点のあるものとして解釈されるべきではない。詳細な説明は、本開示の例示的な設計の完全な理解を提供することを目的として特定の詳細を含む。ここに説明される例示的な設計が、これらの特定の詳細を用いずに実施されうることは、当業者にとって明らかになるだろう。いくつかの事例では、周知の構造およびデバイスが、ここに提示される例示的な設計の新規性を曖昧にすることを避けるために、ブロック図の形式で示される。
[0014] ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路を同調させる／調整する（tuning/adjusting）ための技法がここに説明される。本技法は、セルラ電話、スマートフォン、タブレット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルド型デバイス、ワイヤレスモデム、ラップトップ型コンピュータ、スマートブック、ネットブック、コードレス電話、ワイヤレスローカルループ（ＷＬＬ）局、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、消費者電子デバイスなどのような、様々なタイプのワイヤレスデバイスのために使用されうる。
[0015] 図１は、ワイヤレスデバイス１００の例示的な設計のブロック図を示す。この例示的な設計では、ワイヤレスデバイス１００は、データ処理装置／制御装置１１０、トランシーバ１２０、適応同調回路（an adaptive tuning circuit）１７０、およびアンテナ１５２を含む。トランシーバ１２０は、双方向のワイヤレス通信をサポートする送信機１３０および受信機１６０を含む。ワイヤレスデバイス１００は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）１Ｘまたはｃｄｍａ２０００、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ（登録商標））、モバイル通信のためのグローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、ＩＥＥＥ ８０２．１１、などをサポートしうる。
[0016] 送信経路では、データ処理装置１１０は、送信されるべきデータを処理し（例えば、符号化および変調し）、アナログ出力信号を送信機１３０に提供する。送信機１３０内では、送信（ＴＸ）回路１３２は、アナログ出力信号をベースバンド（baseband）からＲＦに、増幅、フィルタリング、およびアップコンバートし、変調信号を提供する。ＴＸ回路１３２は、増幅器、フィルタ、ミキサ、発振器、局部発振器（ＬＯ）生成器（local oscillator (LO) generator）、位相ロックループ（ＰＬＬ：phase locked loop）、などを含みうる。電力増幅器（ＰＡ）１３４は、変調信号を受信および増幅し、適切な出力電力レベルを有する増幅されたＲＦ信号を提供する。ＴＸフィルタ１３６は、送信帯域では信号コンポーネントを通過させ、受信帯域では信号コンポーネントを減衰させる（attenuate）ために、増幅されたＲＦ信号をフィルタリングする。ＴＸフィルタ１３６は、出力ＲＦ信号を提供し、その出力ＲＦ信号は、スイッチ１４０およびインピーダンス整合回路１５０を通ってルーティングされアンテナ１５２を介して送信される。インピーダンス整合回路１５０は、アンテナ１５２のためにインピーダンス整合を行い、またアンテナ同調回路、同調可能な整合回路などと呼ばれる。
[0017] 受信経路では、アンテナ１５２が、基地局および／または他の送信機局から信号を受信し、受信されたＲＦ信号を提供し、その受信されたＲＦ信号は、インピーダンス整合回路１５０およびスイッチ１４０を通ってルーティングされ受信機１６０に提供される。受信機１６０内で、受信（ＲＸ）フィルタ１６２は、受信帯域では信号コンポーネントを通過させ、送信帯域では信号コンポーネントを減衰させるために、受信されたＲＦ信号をフィルタリングする。ＬＮＡ１６４は、ＲＸフィルタ１６２からのフィルタリングされたＲＦ信号を増幅し、入力ＲＦ信号を提供する。ＲＸ回路１６６は、入力ＲＦ信号をＲＦからベースバンドに、増幅、フィルタリング、およびダウンコンバートし、アナログ入力信号をデータ処理装置１１０に提供する。ＲＸ回路１６６は、増幅器、フィルタ、ミキサ、発振器、ＬＯ生成器、ＰＬＬなどを含みうる。
[0018] 適応同調回路１７０は、データ送信および受信のために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路１５０を同調させるか、または調整する。適応同調回路１７０内では、センサ１７２はインピーダンス整合回路１５０から入力信号を受信し、入力信号の電圧、電流、電力、および／または他の特性を測定する。計算ユニット１７４は、センサ１７２から測定値を受信し、図１のアンテナ１５２である、インピーダンス整合回路１５０によって観測された負荷のインピーダンス、および／または送出電力（delivered power）を決定する。制御ユニット１８０は、送出電力および／またはインピーダンスを、計算ユニット１７４から受信する。制御ユニット１８０はまた、コンテキストセンサ（contextual sensors）１７６の出力と、ＰＡ電流センサ（a PA current sensor）１７８からのＰＡ電流と、処理装置１１０からの選択された周波数帯域／チャネル、および／または選択されたモードを示す制御信号とを受信しうる。制御ユニット１８０はまた、インピーダンス整合回路１５０の異なる可能な設定（settings）に対する性能特性化（performance characterizations）を、ルックアップテーブル１８２から受信しうる。制御ユニット１８０は、例えば、負荷に対するより高い送出電力を取得するためなどの、良好な性能を得るために、インピーダンス整合回路１５０を同調させる制御を生成する。
[0019] 図１は適応同調回路１７０の例示的な設計を示す。適応同調回路はまた、より少ない、異なる、および／または、他のセンサを含みうる。計算ユニット１７４は、（図１に示されるように）制御ユニット１８０とは別個でありうるか、または制御ユニット１８０の一部でありうる。適応同調回路１７０の全てまたは一部は、デジタルに実装されうる。例えば、計算ユニット１７４および制御ユニット１８０は、データ処理装置／制御装置１１０によって実装されうる。ルックアップテーブル１８２は、メモリ１１２またはいくつかの他のメモリに記憶されうる。
[0020] 図１は、トランシーバ１２０および適応同調回路１７０の例示的な設計を示す。トランシーバ１２０および適応同調回路１７０の全てまたは一部は、１つまたは複数のアナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦ ＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号ＩＣなどに実装されうる。電力増幅器１３４、および、ことによると他の回路は、別々のＩＣまたはモジュール上に実装されうる。インピーダンス整合回路１５０、および、ことによると他の回路はまた、別個のＩＣまたはモジュール上に実装されうる。
[0021] データ処理装置／制御装置１１０は、ワイヤレスデバイス１００のための様々な機能を行いうる。例えば、データ処理装置１１０は、送信機１３０を介して送信され、受信機１６０を介して受信されているデータのための処理を行いうる。制御装置１１０は、ＴＸ回路１３２、ＲＸ回路１６６、スイッチ１４０、および／または適応同調回路１７０の動作を制御しうる。メモリ１１２は、データ処理装置／制御装置１１０のためのプログラムコードおよびデータを記憶しうる。メモリ１１２は、（図１に示されるように）データ処理装置／制御装置１１０の内部か、またはデータ処理装置／制御装置１１０の外部に（図１に示されていない）ありうる。データ処理装置／制御装置１１０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または他のＩＣ上に実装されうる。
[0022] 図２は、ワイヤレスデバイス２００の例示的な設計のブロック図を示す。この例示的な設計では、ワイヤレスデバイス２００は、データ処理装置／制御装置２１０と、一次アンテナ（a primary antenna）２５２ａのためのトランシーバ２２０および適応同調回路２７０ａと、二次アンテナ（a secondary antenna）２５２ｂのための受信機２２２および適応同調回路２７０ｂとを含む。トランシーバ２２０は、（ｉ）第１のモード／帯域（例えば、ＧＳＭ）のための双方向ワイヤレス通信をサポートする送信機２３０ａおよび受信機２６０ａと、（ｉｉ）第２のモード／帯域（ＬＴＥ、ｃｄｍａ２０００、またはＷＣＤＭＡ）のための双方向ワイヤレス通信をサポートする送信機２３０ｂおよび受信機２６０ｂとを含む。モードは、ＬＴＥ、ｃｄｍａ２０００、ＷＣＤＭＡ、ＧＳＭなどに対応しうる。受信機２２２は、データ受信をサポートする受信機２６０ｃおよび２６０ｄを含む。適応同調回路２７０ａおよび２７０ｂは、図１に示されるようにそれぞれ実装されうる。
[0023] トランシーバ２２０内では、送信機２３０ａは、ＴＸ回路２３２ａ、電力増幅器２３４ａ、およびＴＸフィルタ２３６ａを含む。受信機２６０ａは、ＲＸフィルタ２６２ａ、ＬＮＡ２６４ａ、およびＲＸ回路２６６ａを含む。送信機２３０ｂは、ＴＸ回路２３２ｂ、電力増幅器２３４ｂ、およびデュプレクサ（duplexer）２３８を含む。受信機２６０ｂは、デュプレクサ２３８、ＬＮＡ２６４ｂ、およびＲＸ回路２６６ｂを含む。スイッチ２４０ａは、ＴＸフィルタ２３６ａ、ＲＸフィルタ２６２ａ、およびデュプレクサ２３８に結合される。デュプレクサ２３８は、増幅されたＲＦ信号を電力増幅器２３４ｂからスイッチ２４０ａにルーティングし、また、受信されたＲＦ信号をスイッチ２４０ａからＬＮＡ２６４ｂにルーティングする。インピーダンス整合回路２５０ａは、スイッチ２４０ａとアンテナ２５２ａとの間に結合される。適応同調回路２７０ａは、アンテナ２５２ａを介したデータ送信および受信のために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路２５０ａに結合され、インピーダンス整合回路２５０ａを調整する。
[0024] 受信機２２２内では、受信機２６０ｃは、ＲＸフィルタ２６２ｃ、ＬＮＡ２６４ｃ、およびＲＸ回路２６６ｃを含む。受信機２６０ｄは、ＲＸフィルタ２６２ｄ、ＬＮＡ２６４ｄ、およびＲＸ回路２６６ｄを含む。スイッチ２４０ｂは、ＲＸフィルタ２６２ｃと２６２ｄに結合される。インピーダンス整合回路２５０ｂは、スイッチ２４０ｂとアンテナ２５２ｂとの間に結合される。適応同調回路２７０ｂは、アンテナ２５２ｂを介したデータ受信のために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路２５０ｂに結合され、インピーダンス整合回路２５０ｂを調整する。
[0025] 図３は、ワイヤレスデバイス３００の例示的な設計のブロック図を示す。この例示的な設計では、ワイヤレスデバイス３００は、データ処理装置／制御装置３１０、トランシーバ３２０、適応同調回路３７０ａおよび３７０ｂ、およびアンテナ３５２を含む。トランシーバ３２０は、双方向のワイヤレス通信をサポートする送信機３３０および受信機３６０を含む。送信機３３０は、直列に結合されたＴＸ回路３３２、電力増幅器３３４、およびインピーダンス整合回路３３６を含む。受信機３６０は、直列に結合されたインピーダンス整合回路３６２、ＬＮＡ３６４、およびＲＸ回路３６６を含む。スイッチ／デュプレクサ３５０は、インピーダンス整合回路３３６および３６２に結合され、アンテナ３５２にもまた結合される。適応同調回路３７０ａは、アンテナ３５２を介したデータ送信のために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路３３６に結合され、インピーダンス整合回路３３６を調整する。適応同調回路３７０ｂは、アンテナ３５２を介したデータ受信のために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路３６２に結合され、インピーダンス整合回路３６２を調整する。適応同調回路３７０ａおよび３７０ｂは、図１に示されるようにそれぞれ実装されうる。
[0026] 図１、２、および３は、ワイヤレスデバイス１００、２００、および３００の３つの例示的な設計をそれぞれ示す。一般的に、ワイヤレスデバイスは、任意の数のアンテナ、任意の数の送信機、および任意の数の受信機を含みうる。ワイヤレスデバイスはまた、任意の数の周波数帯域での動作をサポートしうる。ワイヤレスデバイスは、それぞれのアンテナのための、１つまたは複数の送信機および／あるいは１つまたは複数の受信機を含みうる。それぞれの送信機、およびそれぞれの受信機は、所与のアンテナのための１つまたは複数の周波数帯域での動作をサポートしうる。
[0027] ワイヤレスデバイスは、時分割複信（ＴＤＤ）システム、および／または周波数分割複信（ＦＤＤ）システムとの通信をサポートしうる。ＴＤＤシステムとの通信のために、ワイヤレスデバイスは、いずれの所与の瞬間でもアンテナを送信機または受信機のいずれかに結合することができるスイッチ（例えば、図１のスイッチ１４０）を含みうる。ＦＤＤシステムとの通信のために、ワイヤレスデバイスは、（ｉ）出力ＲＦ信号を電力増幅器からアンテナに、および（ｉｉ）受信されたＲＦ信号をアンテナからＬＮＡに、同時にルーティングすることができるデュプレクサ（例えば、図２のデュプレクサ２３８）を含みうる。
[0028] 図１、２、および３で示されるように、インピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスの中の様々なロケーションに含まれ、インピーダンス整合回路の入力および出力に結合された回路のインピーダンスを整合させるために使用されうる。例えば、インピーダンス整合回路（例えば、図１のインピーダンス整合回路１５０）は、フィルタの出力インピーダンスと、アンテナの入力インピーダンスとの間で、インピーダンス整合を行いうる。インピーダンス整合回路（例えば、図３のインピーダンス整合回路３３６）はまた、増幅器の出力インピーダンスと、フィルタまたはアンテナの入力インピーダンスとの間で、インピーダンス整合を行いうる。
[0029] ある態様では、インピーダンス整合回路は、リアクタンス素子（reactive elements）のセットおよびスイッチのセットで実装され、複数の構成をサポートしうる。そのようなインピーダンス整合回路は、再構成可能なインピーダンス整合回路と呼ばれうる。リアクタンス素子のセットおよびスイッチのセットは、それぞれのリアクタンス素子およびそれぞれのスイッチがどのように接続されるかを示しうる特定のトポロジーで接続されうる。多くの構成が、スイッチの異なる設定でサポートされうる。異なる構成が、異なるインピーダンス同調曲線（tuning curves）に関連しうる。それぞれのインピーダンス同調曲線は、関連した構成のためのインピーダンス整合回路によって達成可能なインピーダンス値の範囲に対応しうる。複数の構成は、インピーダンス整合回路が、例えばアンテナのような負荷回路に対する、より良好なインピーダンス整合を提供することを可能にしうる。再構成可能なインピーダンス整合回路は、より幅広い範囲のインピーダンス値にわたって同調させることができ、より幅広い範囲の周波数にわたって、負荷回路に対する、より良好なインピーダンス整合を提供することができる。
[0030] 例示的な設計では、再構成可能なインピーダンス整合回路は、変更されうるインピーダンスをそれぞれが有する少なくとも１つの可変リアクタンス素子を含みうる。（１つまたは複数の）可変リアクタンス素子は、再構成可能なインピーダンス整合回路のインピーダンスが、性能を向上させうる、より良好なインピーダンス整合を提供するように同調されることを可能にしうる。
[0031] 例示的な設計では、再構成可能なインピーダンス整合回路は、少なくとも１つの再構成可能なリアクタンス素子を含み、そのそれぞれは、少なくとも１つのスイッチを介して直列素子（series element）またはシャント素子（shunt element）として接続されることができる。例えば、再構成可能なインダクタは、１つの構成では直列インダクタ（a series inductor）として、別の構成ではシャントインダクタ（a shunt inductor）として接続されうる。（１つまたは複数の）再構成可能なリアクタンス素子は、再構成可能なインピーダンス整合回路のインピーダンスが、より幅広い範囲のインピーダンス値にわたって同調されることを可能にし、このことはより良好なインピーダンス整合を提供しうる。
[0032] 図４は、図１、２、および３のインピーダンス整合回路のいずれかのために使用されうる、再構成可能なインピーダンス整合回路４１０の例示的な設計の概略図を示す。インピーダンス整合回路４１０内では、可変キャパシタ（バラクタ）（a variable capacitor (varactor)）４２２（Ｃ１）は、インピーダンス整合回路４１０の入力とノードＸとの間に結合される。バラクタ４２４（Ｃ２）は、ノードＸとインピーダンス整合回路４１０の出力との間に結合される。バラクタ４２６（Ｃ３）は、ノードＸと回路接地（circuit ground）との間に結合される。スイッチ４３２（ＳＷ１）は、インピーダンス整合回路４１０の入力とノードＸとの間に結合される。スイッチ４３４（ＳＷ２）は、ノードＸとインピーダンス整合回路４１０の出力との間に結合される。インダクタ４４２（Ｌ１）は、ノードＸとスイッチ４５２（ＳＷ３）の入力との間に結合される。スイッチ４５２は、インピーダンス整合回路４１０の入力に結合された第１の出力（‘１’）、回路接地に結合された第２の出力（‘２’）、および、いずれの回路素子にも結合されないフローティングの（floating）第３の出力（‘３’）を有する。インダクタ４４４（Ｌ２）は、ノードＸとスイッチ４５４（ＳＷ４）の入力との間に結合される。スイッチ４５４は、インピーダンス整合回路４１０の出力に結合された第１の出力（‘１’）、回路接地に結合された第２の出力（‘２’）、およびフローティングの第３の出力（‘３’）を有する。スイッチ４５２は、（ｉ）インダクタＬ１とインピーダンス整合回路４１０の入力との間に結合された第１のスイッチ、および（ｉｉ）インダクタＬ１と回路接地との間に結合された第２のスイッチで実装されうる。スイッチ４５４はまた、スイッチ４５２と同様の方法で、スイッチのペアで実装されうる。
[0033] スイッチＳＷ１およびＳＷ２はそれぞれ、オープンかまたはクローズ（be opened or closed）でありうる（すなわち、２つの可能な状態のうちの１つで配置されうる）。スイッチＳＷ３およびＳＷ４はそれぞれ、入力を、第１、第２、または第３の出力に接続するように制御されうる（すなわち、３つの可能な状態のうちの１つで配置されうる）。バラクタＣ１、Ｃ２、およびＣ３はそれぞれ、高いインピーダンスを取得し、本質的に開路（open）を提供するために最小のキャパシタンス値に設定されうる。バラクタＣ１、Ｃ２、およびＣ３は、同じ最小のキャパシタンス値、または異なる最小のキャパシタンス値を有しうる。インダクタ４４２および４４４はそれぞれ、以下に説明されるように、直列素子またはシャント素子として結合されうる。
[0034] インピーダンス整合回路４１０は、多くの構成をサポートし、そのいくつかは以下で説明される。それぞれの構成は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４のための状態／設定のセットに関連する。それぞれの構成はまた、バラクタＣ１、Ｃ２、および／またはＣ３の特定の値に関連しうる。
[0035] 図５Ａから図５Ｆは、図４のインピーダンス整合回路４１０の６つの構成を示す。それぞれの構成は、その構成を説明する図で示されるスイッチ設定およびバラクタ設定を用いて取得されうる。それぞれの構成では、主な電気経路は太い破線で示される。
[0036] 図５Ａは、直通構成（a through configuration）のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0037] 図５Ｂは、直列Ｌ１を持つ直列構成（a series configuration with a series L1）のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ３、インダクタＬ１、およびスイッチＳＷ２を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0038] 図５Ｃは、シャントＬ１を持つシャント構成（a shunt configuration with a shunt L1）のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ１を通過し、（スイッチＳＷ３を介して回路接地に結合される）インダクタＬ１に印加され（applied to）、スイッチＳＷ２を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0039] 図５Ｄは、直列Ｌ１およびシャントＣ３を持つ“Ｌ”構成のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ３およびインダクタＬ１を通過し、バラクタＣ３に印加され、スイッチＳＷ２を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0040] 図５Ｅは、シャントＬ２および直列Ｃ２を持つ“Ｒ”構成のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ１を通過し、（スイッチＳＷ４を介して回路接地に結合される）インダクタＬ２に印加され、バラクタＣ２を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0041] 図５Ｆは、直列Ｌ１、シャントＣ３、および直列Ｌ２を持つ“Ｔ”構成のインピーダンス整合回路４１０を示す。この構成では、入力信号は、スイッチＳＷ３およびインダクタＬ１を通過し、バラクタＣ３に印加され、インダクタＬ２およびスイッチＳＷ４を通ってインピーダンス整合回路４１０の出力まで通過する。
[0042] 一般的に、インピーダンス整合回路は、いずれの方法でも結合されうる任意の数のリアクタンス素子および任意の数のスイッチを含みうる。リアクタンス素子はインダクタまたはキャパシタでありうる。インピーダンス整合回路は、以下の構成のうちの１つまたは複数を含みうる任意の数の構成をサポートしうる。
・ いずれのＬまたはＣも持たない直通構成
・ 直列Ｌおよび／または直列Ｃを持つ直列構成
・ シャントＬおよび／またはシャントＣを持つシャント構成
・ （ｉ）直列ＣおよびシャントＬ、（ｉｉ）直列ＬおよびシャントＣ、（ｉｉｉ）直列ＣおよびシャントＣ、または（ｉｖ）直列ＬおよびシャントＬを持つ“Ｌ”構成
・ （ｉ）シャントＣおよび直列Ｌ、（ｉｉ）シャントＬおよび直列Ｃ、（ｉｉｉ）シャントＣおよび直列Ｃ、または（ｉｖ）シャントＬおよび直列Ｌを持つ“Ｒ”構成
・ （ｉ）シャントＣ、直列Ｌ、およびシャントＣ、または（ｉｉ）シャントＬ、直列Ｃ、およびシャントＬを持つ“Ｐｉ”構成
・ （ｉ）直列Ｃ、シャントＬ、および直列Ｃ、または（ｉｉ）直列Ｌ、シャントＣ、および直列Ｌを持つ“Ｔ”構成、ならびに
・ 他の構成
インピーダンス整合回路はまた、他の構成もサポートしうる。
[0043] インピーダンス整合回路は、様々な方法で負荷回路（例えば、アンテナ）のインピーダンス整合のために使用されうる。負荷回路は、異なる周波数で異なるインピーダンス値を有しうる。インピーダンス整合回路は、選択された動作周波数で負荷回路のインピーダンスを整合させるべきである。
[0044] ある態様では、インピーダンス整合回路は、測定値、コンピュータシミュレーションなどに基づいて、設計段階、製造、および／またはフィールド動作の間に予め特性化されうる（pre-characterized）。インピーダンス整合回路の性能は、インピーダンス整合回路の複数の設定（すなわち回路設定(or circuit settings)）について予め特性化されうる。それぞれの回路設定は、（ｉ）インピーダンス整合回路の特定の構成、（ｉｉ）インピーダンス整合回路におけるスイッチの特定の設定、（ｉｉｉ）インピーダンス整合回路における可変リアクタンス素子のための特定の制御設定、および（ｉｖ）性能特性化に関連しうる。複数の回路設定は、インピーダンス整合回路の異なる構成、および／またはインピーダンス整合回路内の可変リアクタンス素子の異なる値に対応しうる。異なる回路設定に対する性能特性化は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に記憶され、インピーダンス整合回路を同調させるために使用されうる。
[0045] 図６は、１つの例示的な設計に従った低周波数帯域のインピーダンス整合回路の８つの異なる回路設定に対するアンテナ効率のプロットを示す。図６では、水平軸が周波数をＭＨｚの単位で表し、垂直軸がアンテナ効率をデシベル（ｄＢ）の単位で表す。ＬＵＴ１からＬＵＴ８として示された８つの異なる回路設定に対するアンテナ効率対周波数は、プロット６１２から６２６によってそれぞれ示される。図６に示されるように、それぞれの回路設定は、特定の周波数でピークアンテナ効率（a peak antenna efficiency）を有し、そのピークアンテナ効率をカバーする周波数の範囲に対して良好な性能を提供しうる。８つの回路設定は、これらの回路設定に対するピークアンテナ効率が異なる周波数で生じ、それ等が可能な限り均等に間隔が空けられる（spaced apart as evenly）ように選ばれうる。代わりに、８つの回路設定は、これらの回路設定に対するピークアンテナ効率が、通信のために使用されうる異なる周波数帯域またはチャネルで生じるように選ばれうる。いずれかの場合では、１つの回路設定が、ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて使用のために選択されうる。例えば、ＬＵＴ３の設定は８００ＭＨｚで動作するときに選択され、ＬＵＴ５の設定は９００ＭＨｚで動作するときに選択されうる、などである。選択されたＬＵＴの設定に対する周波数応答（frequency response）は、インピーダンス整合回路における１つまたは複数の可変リアクタンス素子を調整することによって変更されうる。
[0046] 図６は、低周波数帯域のためのインピーダンス整合回路の異なる回路設定に対する周波数応答のセットを示す。周波数応答のセットはまた、例えば、１ＧＨｚを超える、高周波数帯域のためのインピーダンス整合回路の異なる回路設定のためにも取得されうる。
[0047] 一般的に、インピーダンス整合回路の性能は、例えば、設計段落、製造、フィールド動作などの間に、任意の数の回路設定について予め特性化されうる。例えば、インピーダンス整合回路の１つの構成は、評価時に選択されうる。それぞれの選択された構成では、送出電力、反射減衰量、および／またはＰＡ電流のような１つまたは複数のパラメータが、ことによると、インピーダンス整合回路における（１つまたは複数の）可変リアクタンス素子の異なる値のために測定されうる。異なる周波数でのピーク性能／最良性能を有する回路設定のセットが選択および記憶されうる。それぞれの選択された回路設定は、周波数の特定の範囲に対して良好な送信性能および／または受信性能を提供しうる。
[0048] 回路設定の選択されたセットは、最も低い周波数での最良性能を持つ回路設定から、最も高い周波数での最良性能を持つ回路設定までの、周波数と対比した単調な順序（monotonic order versus frequency）で配列されうる。異なる回路設定を予め特性化し、それらを単調な順序で配列することによって、最良の回路設定を求める探索がより簡単に、より正確に行われることができる。例えば、ワイヤレスデバイスの動作周波数に対応する回路設定が、使用のために選択されうる。別の例として、最良の回路設定を求める探索が行われ、一度に１つの回路設定が（例えば、増加する周波数で）選択され、どの回路設定が最良であるかを決定するために評価されうる。両方の例で、インピーダンス整合回路の同調は、インピーダンス整合回路の異なる回路設定を予め特性化することによって向上しうる。
[0049] インピーダンス整合回路の性能は、上記に説明されたように、多くの回路設定および同じ負荷回路について予め特性化されうる。インピーダンス整合回路の性能はまた、多くの回路設定、および、インピーダンス整合回路の入力および／または出力に結合された種々の負荷回路について予め特性化されうる。例えば、インピーダンス整合回路は、例えば、ＬＴＥ、ｃｄｍａ２０００、ＷＣＤＭＡ、ＧＳＭなどの異なるモードで、異なるＴＸフィルタおよび／または異なるＲＸフィルタに結合されうる。
[0050] 図７は、インピーダンス整合回路のためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）７００の例示的な設計を示す。この例示的な設計では、Ｋ個の異なる周波数でピーク性能／最良性能を有するインピーダンス整合回路のＫ個の回路設定が選択され、ここでＫは任意の整数値でありうる。ルックアップテーブル７００は、（ｉ）周波数、または回路設定が適用可能である周波数の範囲、（ｉｉ）インピーダンス整合回路におけるスイッチの特定の設定、（ｉｉｉ）インピーダンス整合回路における可変リアクタンス素子のための特定の制御設定、（ｉｖ）回路設定が適用可能である周波数帯域および／またはモード（例えば、ＬＴＥ、ｃｄｍａ２０００、ＷＣＤＭＡ、ＧＳＭなど）のような、それぞれの回路設定のための関連情報（pertinent information）を記憶しうる。ルックアップテーブル７００は、不揮発性メモリ（例えば、図１のメモリ１１２）に記憶されうる。
[0051] ルックアップテーブル７００を用いて、インピーダンス整合は、ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて適した回路設定を選択することによって、行われうる。選択された回路設定のためのスイッチ設定および制御設定は、ルックアップテーブル７００から検索され（retrieved）うる。検索されたスイッチ設定は、スイッチに適用され、検索された制御設定はインピーダンス整合回路内の可変リアクタンス素子に適用されうる。
[0052] インピーダンス整合回路は、例えば、図１に示されるように、ワイヤレスデバイス上のアンテナのインピーダンスをターゲットインピーダンスに整合させるために使用されうる。アンテナのインピーダンスは、アンテナの設計によって幅広く変わりうる。更に、アンテナインピーダンスは、周波数で幅広く変わりうる。ワイヤレスデバイス（例えば、セルラ電話またはスマートフォン）は、通常ユーザの手で持たれ、ユーザの耳および頭部の横に配置されうる。アンテナインピーダンスは、ワイヤレスデバイスに対する人体（例えば、手、耳など）の近さに起因して変化しうる。
[0053] 図８Ａは、異なるシナリオのための、ワイヤレスデバイスにおけるアンテナに結合されたインピーダンス整合回路の反射減衰量（Ｓ１１）を示す。図８Ａでは、水平軸が周波数をＭＨｚの単位で表し、垂直軸が反射減衰量をｄＢの単位で表す。インピーダンス整合回路は、異なる周波数でのピーク性能に関連しうる、複数の回路設定（例えば、図６に示されるような８つの回路設定）を有しうる。インピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれていないと、プロット８１２によって示される自由空間（free space）での反射減衰量を有しうる。インピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれているとき、プロット８１４によって示される反射減衰量を有しうる。人体効果は、アンテナの共振周波数（resonant frequency）を減衰させおよびシフトし、それはインピーダンス整合回路の反射減衰量における対応する周波数シフトを引き起こしうる。プロット８１２は、図６のＬＵＴ２の設定を用いて取得されうる。より高い周波数でのピーク性能を持つＬＵＴ３の設定が選択されうる。インピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれているとき、ＬＵＴ３の設定を用いたプロット８１６によって示された反射減衰量を有しうる。したがって、人体効果に起因した周波数におけるシフトは、インピーダンス整合回路のために別の回路設定を選択することによって補償されうる。
[0054] 図８Ｂは、異なるシナリオのための、ワイヤレスデバイスにおけるアンテナに結合されたインピーダンス整合回路に対するアンテナ効率を示す。プロット８２２は、自由空間にあるＬＵＴ２の設定に対するアンテナ効率を示し、プロット８２４は、自由空間にあるＬＵＴ３の設定に対するアンテナ効率を示す。プロット８３２は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれた状態のＬＵＴ２の設定に対するアンテナ効率を示す。プロット８３４は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれた状態のＬＵＴ３の設定に対するアンテナ効率を示す。図８Ｂに示されるように、ＬＵＴ２の設定は、自由空間では７５０ＭＨｚで最良のアンテナ効率を有するが、ＬＵＴ３の設定は、ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれているときの７５０ＭＨｚでは、ＬＵＴ２の設定よりも良好なアンテナ効率を有する。ワイヤレスデバイスがユーザの手で持たれているとき、ＬＵＴ３にスイッチすることはアンテナ効率を向上させる。
[0055] インピーダンス整合回路の所与の回路設定に対する周波数応答は、例えば、手、耳などの人体にごく接近して配置されたとき、通常、周波数においてより低くシフトする。周波数におけるこのシフトは、例えば、図８Ｂに示されるように、自由空間でより高い周波数でのピーク性能を持つ別の回路設定を選択することによって補償されうる。インピーダンス整合回路のための複数の回路設定は、例えば、図６に示されるように、それらのピーク性能の周波数に基づいて、最も低い周波数から最も高い周波数へ順序づけされうる。この場合において、周波数応答がシフトしたことが検出されたときはいつでも、次の回路設定が評価のために選択されうる。したがって、複数の回路設定を順序づけることは、インピーダンス整合回路の同調を簡易化しうる。
[0056] 別の態様では、ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路は、送出電力、反射減衰量、ＰＡ電流、アンテナ／負荷インピーダンスなどのような、１つまたは複数のパラメータのための測定値に基づいて同調されうる。ワイヤレスデバイスの通常動作／フィールド動作の間に、適応同調回路によって測定がなされうる。その測定値は、ワイヤレスデバイスのために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路を同調させるために使用されうる。
[0057] 図９は、図１のセンサ１７２および計算ユニット１７４の例示的な設計のブロック図を示す。センサ１７２内では、プログラム可能な減衰器（a programmable attenuator）９１２は、インピーダンス整合回路１５０の入力でＶ１信号を受信し、第１の入力信号を提供する。プログラム可能な減衰器９１４は、インピーダンス整合回路１５０の出力でＶ２信号を受信し、第２の入力信号を提供する。プログラム可能な減衰器９１２および９１４は、センサ１７２内の回路に提供された入力信号の動的範囲を減少させるために、出力電力レベルに依存する可変量の減衰を提供しうる。バッファ（Ｂｕｆ）９１６は、第１の入力信号を受信およびバッファし、Ｖ１信号のスケールされたバージョン（scaled version）でありうる第１の感知信号（a first sensed signal）ＶＳ１を提供する。位相シフタ（phase shifter）９２０は、ＶＳ１信号を受信し、それを関心のある周波数（frequency of interest）で９０°だけシフトし、位相シフトされた信号を提供する。固定利得増幅器（fixed-gain amplifier）９１８は、反転入力で（at an inverting input）第１の入力信号を、非反転入力で（at a non-inverting input）第２の入力信号を受信し、第２の感知信号ＶＳ２を提供する。ＶＳ２信号は、インピーダンス整合回路１５０にわたる電圧降下を示しうる。乗算器９２２は、増幅器９１８からのＶＳ２信号で位相シフタ９２０から位相シフトされた信号を乗算し、乗算器出力信号を提供する。ローパスフィルタ９２４は、乗算器出力信号を受信し、高い周波数コンポーネントをフィルタリングして除去し、センサ出力ＹＯＵＴを提供する。
[0058] 計算ユニット１７０内では、ユニット９３０は、センサ出力を受信し、それをインピーダンス整合回路１５０の直列インピーダンスＺＳの大きさで割り、送出電力ＰＯＵＴを提供し、それは、
Figure 2014526857
として表され、
ここにおいて、ＶＡＭＰ＿ＰＫは、ＶＳ１信号のピーク電圧であり、
ＩＬＯＡＤ＿ＰＫは、負荷回路１５４に送出されたピーク電流であり、
φは、インピーダンス整合回路１５０と負荷回路１５４との間の不整合に依存する位相であり、良好な整合を持つ０度に近いこともある。
[0059] 図９に示された例示的な設計では、Ｖ１信号は、位相シフトされ、ＶＳ２信号で乗算される。次いで、式（１）のＰＯＵＴ電力は、インピーダンス整合回路１５０および負荷回路１５４に送出された電力でありうる。負荷回路１５４は、アンテナ１５２を形成（model）しうる。インピーダンス整合回路１５０が、小さい損失を有しうるため、ＰＯＵＴ電力のうちのほとんどは負荷回路１５４に送出されうる。
[0060] 図９に示されていない別の例示的な設計では、Ｖ２信号は、位相シフトされ、ＶＳ１信号で乗算されうる。それゆえ、出力電力は、負荷回路１５４に送出された電力でありうる。したがって、計算ユニット１７４からの出力電力は、信号がタップされ（tapped）位相シフタ９２０に提供された時点で送出された電力を示しうる。
[0061] 直列インピーダンスＺＳは、インピーダンス整合回路１５０の入力と出力との間のインピーダンスである。直列インピーダンスの大きさ｜ＺＳ｜は、様々な方法で決定されうる。１つの設計では、｜ＺＳ｜は、コンピュータシミュレーション、経験的測定、または他の手段を介して決定されうる。別の設計では、｜ＺＳ｜は前もってキャリブレートされ（calibrated）うる。例えば、センサ出力は既知の出力電力について測定され、｜ＺＳ｜は既知の出力電力および測定されたセンサ出力に基づいて決定されうる。｜ＺＳ｜はまた、他の方法でも決定されうる。
[0062] 負荷回路１５４の負荷インピーダンスＺＬは、負荷回路１５４における負荷電圧ＶＬ、および負荷回路１５４に提供された負荷電流ＩＬに基づいて決定されうる。負荷電圧は、Ｖ２信号を測定することによって決定されうる。負荷電流は、直列インピーダンスにわたる電圧降下を測定することと、その電圧降下を直列インピーダンスで割ることとによって決定されうる。負荷回路１５４がアンテナに対応する場合、負荷インピーダンスはアンテナインピーダンスに対応するであろう。負荷インピーダンスは、様々なパラメータを計算するために使用されうる。
[0063] 反射係数（reflection coefficient）ρは、以下のように、負荷インピーダンスに基づいて計算され、
Figure 2014526857
ここにおいて、ＺＯは特性インピーダンス（characteristics impedance）であり、５０オームまたはいくらかの他の値でありうる。
[0064] ｄＢの単位の反射減衰量は、
Figure 2014526857
として表されうる。
[0065] ｄＢの単位の不整合損失（mismatch loss）は、
Figure 2014526857
として表されうる。
[0066] 放射電力（incident power）、送出電力、および反射電力（reflected power）は、
Ｐdelivered＝Ｐincident−Ｐreflected 式（５）
として表され、
ここにおいて、Ｐdeliveredは、負荷回路１５４に送出された（または、アンテナによって放射された）電力であり、
Ｐincidentは、インピーダンス整合回路１５０に提供された電力であり、
Ｐreflectedは、負荷回路１５４における不整合に起因した反射電力である。
[0067] 送出電力はまた、
Figure 2014526857
として表されうる。
反射電力はまた、
Figure 2014526857
として表されうる。
[0068] 反射減衰量および不整合損失は、以下のように、放射電力および反射電力に基づいて表されうる。
Figure 2014526857
Figure 2014526857
[0069] 図９は、インピーダンス整合回路１５０を介して、送出電力および／または他のパラメータを測定することができる計算ユニット１７４およびセンサ１７２の例示的な設計を示す。送出電力および／または他のパラメータはまた、他の方法で測定されうる。アンテナ／負荷インピーダンスは、センサ１７２からの電圧測定値に基づいて決定されうる。
[0070] 一般的に、インピーダンス整合回路におけるＭ個の異なる時点でのＭ個の測定値は、Ｍ個の変数または未知数を解くために使用されうる。例えば、３つの電圧測定値Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３は、アンテナインピーダンス、送出電力、および放射電力を決定するために使用されうる。反射減衰量、不整合損失、反射電力などのような他のパラメータは、測定値を介して取得されたパラメータから計算されうる。
[0071] ＰＡ電流（PA current）は、様々な方法で測定されうる。例示的な設計では、ＰＡ電流は直接的に測定されうる。例えば、電力増幅器のためのバイアス電流は、トランジスタを介して提供されうる。そのトランジスタを含むカレントミラー（a current mirror）は、測定されうるバイアス電流のスケールされたバージョンを取得するために使用されうる。別の例示的な設計では、ＰＡ電流は間接的に測定されうる。例えば、電力増幅器における利得トランジスタのためのバイアス電圧と、電力増幅器のためのバイアス電流との間の関係が特性化され、記憶されうる。バイアス電圧は、利得トランジスタに印加され（applied）、電力増幅器のためのバイアス電流は印加されたバイアス電圧に基づいて決定されうる。
[0072] 一般的に、任意の数のパラメータと任意のパラメータは、測定値に基づいて決定されうる。例示的な設計では、測定は設計段階、製造、および／またはフィールド動作の間になされ、ルックアップテーブル７００を構築するために使用されうる。例えば、インピーダンス整合回路の異なる可能な回路設定のための測定は、設計段階、製造、および／またはフィールド動作の間になされ、反射減衰量、不整合損失、送出電力などを計算するために使用されうる。次いで、ルックアップテーブル７００は、インピーダンス整合回路の異なる回路設定のために取得されたパラメータ値に基づいて構築されうる。例示的な設計では、測定はフィールド動作の間になされ、良好な性能を提供するためにインピーダンス整合回路を調整するために使用されうる。
[0073] 図１０は、測定値に基づいてワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路を同調させるためのプロセス１０００の例示的な設計を示す。プロセス１０００は、初期設定フェーズ１０１０および動作フェーズ１０２０を含む。初期設定フェーズ１０１０は、例えば、通信セッションの開始時に、一度行われうる。動作フェーズ１０２０は、通信セッションの間に、１回または複数回、行われうる。
[0074] 初期設定フェーズ１０１０では、回路設定Ｘが、自由空間のワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて、インピーダンス整合回路のために選択されうる（ブロック１０１２）。例えば、図６のＬＵＴ２の設定は、動作周波数が７５０ＭＨｚである場合に選択されうる。選択された回路設定Ｘは、ＬＵＴの設定ＸまたはＬＵＴ Ｘとして示され、ここにおいて、Ｘは選択された回路設定のインデックスである。インピーダンス整合回路は、ＬＵＴの設定Ｘに構成または設定されうる（また、ブロック１０１２）。送出電力（Ｐ１）、反射減衰量（Ｓ１）、ＰＡ電流（Ｉ１）、および／または他のパラメータは、ＬＵＴの設定Ｘのために測定され、ワイヤレスデバイス上に記憶されうる（ブロック１０１４）。ＬＵＴの調整の方向（すなわちＬＵＴの方向）は、「ニュートラル（neutral）」に設定されうる（ブロック１０１６）。ＬＵＴの方向は、次に高いまたは次に低い回路設定（the next higher or next lower circuit setting）がインピーダンス整合回路のために選択されることができるように、最初は「ニュートラル」に設定されうる。
[0075] 動作フェーズ１０２０では、送出電力（Ｐ２）、反射減衰量（Ｓ２）、ＰＡ電流（Ｉ２）、および／または他のパラメータが、現在のＬＵＴの設定Ｘのために測定されうる（ブロック１０２２）。次いで、送出電力の直近の測定値がターゲット範囲内であるかどうかの決定がなされる（ブロック１０２４）。答えが「はい」である場合、ＬＵＴ調整の方向は「ニュートラル」に設定されうる（ブロック１０２６）。そうでなければ、送出電力、反射減衰量、ＰＡ電流、および／または他のパラメータの直近の測定値と、保存された測定値との間で比較がなされうる（ブロック１０２８）。直近の測定値が保存された測定値よりも良好である場合（例えば、Ｐ２≧Ｐ１および／またはＳ２≦Ｓ１の場合）、現在のＬＵＴの方向が「ニュートラル」または「増加（increase）」に設定されるかどうかの決定がなれうる（ブロック１０３０）。ブロック１０３０に対して答えが「はい」である場合、次に高い回路設定Ｘ＋１が選択され、インピーダンス整合回路は新規のＬＵＴの設定Ｘ＋１に設定され、ＬＵＴの方向は「増加」に設定されうる（ブロック１０３２）。そうではなく、ブロック１０３０に対して答えが「いいえ」である場合、次に低い回路設定Ｘ−１が選択され、インピーダンス整合回路は新規のＬＵＴの設定Ｘ−１に設定され、ＬＵＴの方向は「減少（decrease）」に設定されうる（ブロック１０３４）。
[0076] 直近の測定値が保存された測定値よりも良好でない場合（ブロック１０２８に対して「いいえ」）、現在のＬＵＴの方向が「ニュートラル」または「増加」に設定されるかどうかの決定がなれうる（ブロック１０３６）。ブロック１０３６に対して答えが「はい」である場合、次に低い回路設定Ｘ−１が選択され、インピーダンス整合回路は新規のＬＵＴの設定Ｘ−１に設定され、ＬＵＴの方向は「減少」に設定されうる（ブロック１０３８）。そうではなく、ブロック１０３６に対して答えが「いいえ」である場合、次に高い回路設定Ｘ＋１が選択され、インピーダンス整合回路は新規のＬＵＴの設定Ｘ＋１に設定され、ＬＵＴの方向は「増加」に設定されうる（ブロック１０４０）。ブロック１０３２、１０３４、１０３８、または１０４０の後、直近の測定値が、次の同調サイクルにおける使用のためにワイヤレスデバイス上に保存されうる（ブロック１０４２）。
[0077] プロセス１０００の動作は、２つのシナリオによって例示されうる。第１の例では、初期設定フェーズ１０１０は、ワイヤレスデバイスが自由空間にあるときに行われ、動作フェーズ１０２０は、ワイヤレスデバイスが人体にごく接近しているときに行われうる。この例では、Ｐ２はたいていＰ１より少なく、Ｓ２はたいていＳ１より多い。ブロック１０４０は、（ｉ）人体にごく接近していることに起因した、より低い周波数へのシフトを補償するために回路設定を増加させ、および（ｉｉ）ことによると次に高い回路設定を選択するためにＬＵＴの方向を「増加」に設定するように、行われうる。第２の例では、初期設定フェーズ１０１０は、ワイヤレスデバイスが人体にごく接近しているときに行われ、動作フェーズ１０２０は、ワイヤレスデバイスが自由空間にあるときに行われうる。この例では、Ｐ２はたいていＰ１より多く、Ｓ２はたいていＳ１より少ない。ブロック１０３４は、（ｉ）回路設定を減少させ、および（ｉｉ）ことによると次に低い回路設定を選択するためにＬＵＴの方向を「減少」に設定するように、行われうる。
[0078] ブロック１０２２から１０４２は、例えば、最良の送出電力、または反射減衰量、またはＰＡ電流といった最良の性能を提供することができる回路設定を求めて反復して探索するために周期的に行われうる。この反復探索は、（例えば、人体にごく接近していることに起因した）アンテナの共振周波数におけるシフトを補償することができ、それは送信および／または受信のための性能を向上させうる。
[0079] さらに別の態様では、ワイヤレスデバイスにおけるインピーダンス整合回路は、ワイヤレスデバイスのためのコンテキスト情報に基づいて同調されうる。コンテキスト情報は、ワイヤレスデバイスのユーザ、またはその環境／周囲に関する任意の情報でありうる。コンテキスト情報は、近接センサ（proximity sensor）、加速度計、赤外線センサ、温度センサなどのような様々なセンサを介して取得されうる。コンテキスト情報は、ワイヤレスデバイスのために良好な性能が得られるように、インピーダンス整合回路を同調させるために使用されうる。
[0080] 一般的に、インピーダンス整合回路は、測定値、コンテキスト情報、ワイヤレスデバイスの選択された動作周波数、ワイヤレスデバイスの選択されたモードなどを含みうる入力の任意のセットに基づいて同調されうる。この入力は、インピーダンス整合回路のための初期回路設定を選択するために使用されうる。その後、（例えば、送出電力、反射減衰量、ＰＡ電流、アンテナ／負荷インピーダンスなどの）測定値は、現在の回路設定のために（例えば、時折または周期的に）取得されうる。測定値は、インピーダンス整合回路のために別の回路設定を選択するために使用されうる。最良の性能（例えば、最良の送出電力、反射減衰量、ＰＡ電流など）を持つ回路設定を求める反復探索は、ルックアップテーブルに記憶された予め特性化された回路設定のセットによって容易にされうる。この回路設定のセットは、図６に示されるように、例えば、それらのピーク性能の周波数に基づいて予め決定された順序で配列されうる。この予め決定された順序は、例えば、図１０に示されるように、評価すべき次の回路設定の選択を簡易化しうる。
[0081] ここに説明される適応同調技法は、様々な利点を提供しうる。この技法は、より幅広い範囲の周波数にわたってより良好なインピーダンス整合を提供しうる。この技法は、単一の周波数帯域または複数の周波数帯域での動作をサポートすることができ、ワイヤレスデバイスの動作の周波数を拡張することができうる。この技法はまた、例えば、異なるモードのような、異なる入力負荷および／または出力負荷に対するインピーダンス整合もサポートしうる。この技法はまた、複数の搬送波上での同時送信である搬送波アグリゲーション（carrier aggregation）をサポートしうる。それぞれの搬送波は、（例えば、２０ＭＨｚ以下の）特定の帯域幅を有しうる。この技法はまた、多入力多出力（ＭＩＭＯ）の動作、受信ダイバーシティ、送信ダイバーシティなどをサポートしうる。
[0082] 例示的な設計では、装置（例えば、ワイヤレスデバイス、ＩＣ、回路モジュールなど）は、メモリおよび制御ユニットを備えうる。メモリ（例えば、図１のメモリ１１２）は、インピーダンス整合回路の複数の設定に対する情報を、例えば、図７のルックアップテーブル７００のようなルックアップテーブルに、記憶しうる。制御ユニット（例えば、図１の制御ユニット１８０）は、インピーダンス整合回路のための測定値および複数の設定に対する情報に基づいて、インピーダンス整合回路の複数の設定のうちの１つを選択しうる。
[0083] 例示的な設計では、インピーダンス整合回路の性能は、複数の設定のうちのそれぞれについて予め特性化されうる。予め特性化することは、設計段階、製造、および／またはフィールド動作の間に行われうる。メモリは、複数の設定に対するインピーダンス整合回路の性能を示す情報を記憶しうる。複数の設定は、例えば、図６で示されるように、ピーク性能が取得された異なる周波数に関連しうる。複数の設定は、ピーク性能が取得された周波数に基づいて順序づけされうる。例示的な設計では、例えば、図７に示されるように、メモリが、それぞれの設定のために、周波数またはその設定が適用可能である周波数の範囲、インピーダンス整合回路内にある少なくとも１つのスイッチのための少なくとも１つのスイッチ設定、インピーダンス整合回路内にある少なくとも１つの可変リアクタンス素子のための少なくとも１つの制御設定、またはそれらの組み合わせを示す情報を記憶しうる。
[0084] 例示的な設計では、測定値は、送出電力、反射減衰量、負荷インピーダンス、ＰＡ電流、またはそれらの組み合わせに関しうる。制御ユニットは、測定値に基づいてインピーダンス整合回路の複数の設定のうちの１つを選択しうる。
[0085] 例示的な設計では、例えば、図１０のブロック１０１２に示されるように、制御ユニットが、ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいてインピーダンス整合回路のための初期設定を選択しうる。制御ユニットは、例えば、図１０のブロック１０３２、１０３４、１０３８、または１０４０に示されるように、インピーダンス整合回路のための測定値に基づいて、複数の設定の中で次に高い設定または次に低い設定を選択しうる。次に低い設定は、初期設定に対するピーク性能の周波数よりも低く、かつ最も近い周波数でのピーク性能を持つ設定でありうる。次に高い設定は、初期設定に対するピーク性能の周波数よりも高く、かつ最も近い周波数でのピーク性能を持つ設定でありうる。例えば、初期設定は図６のＬＵＴ２の設定であり、次に低い設定はＬＵＴ１の設定であり、次に高い設定はＬＵＴ３の設定でありうる。例示的な設計では、制御ユニットは、（ｉ）インピーダンス整合回路のための測定値を周期的に受信し、（ｉｉ）その測定値に基づいて、インピーダンス整合回路のための新規設定を選択するべきか、または現在の設定を維持するべきか、を周期的に決定しうる。
[0086] 例示的な設計では、制御ユニットは、ワイヤレスデバイスのためのコンテキスト情報にさらに基づいて複数の設定のうちの１つを選択しうる。制御ユニットはまた、他の情報に基づいても設定を選択しうる。
[0087] 別の例示的な設計では、装置（例えば、ワイヤレスデバイス、回路モジュールなど）は、負荷回路およびインピーダンス整合回路を備えうる。インピーダンス整合回路（例えば、図１のインピーダンス整合回路１５０）は、インピーダンス整合回路のための測定値および複数の設定に対する情報に基づいてインピーダンス整合回路のために選択されうる複数の設定のうちの１つに基づいて、負荷回路のためにインピーダンス整合を行いうる。例示的な設計では、例えば、図４に示されるように、インピーダンス整合回路は、複数のリアクタンス素子および少なくとも１つのスイッチを備え、複数の構成をサポートしうる。複数の構成は、直列構成、シャント構成、“Ｌ”構成、“Ｒ”構成、“Ｐｉ”構成、“Ｔ”構成、またはそれらの組み合わせを含みうる。インピーダンス整合回路の複数の設定は、インピーダンス整合回路の複数の構成のいくつかまたは全てに関連しうる。
[0088] 例示的な設計では、例えば、図１に示されるように、負荷回路はアンテナを備え、インピーダンス整合回路はアンテナのためにインピーダンス整合を行いうる。別の例示的な設計では、例えば、図３に示されるように、負荷回路は電力増幅器を備え、インピーダンス整合回路は電力増幅器のために出力インピーダンス整合を行いうる。さらに別の例示的な設計では、負荷回路はＬＮＡを備え、インピーダンス整合回路はＬＮＡのために入力インピーダンス整合を行いうる。インピーダンス整合回路はまた、他のタイプの負荷回路のためにもインピーダンス整合を行いうる。
[0089] 図１１は、インピーダンス整合を行うためのプロセス１１００の例示的な設計を示す。インピーダンス整合回路の複数の設定に対する情報は、例えばメモリ上のルックアップテーブルに記憶されうる（ブロック１１１２）。インピーダンス整合回路のための測定値が取得されうる（ブロック１１１４）。インピーダンス整合回路の複数の設定のうちの１つは、インピーダンス整合回路のための測定値および複数の設定に対する情報に基づいて選択されうる（ブロック１１１６）。
[0090] 例示的な設計では、インピーダンス整合回路の性能は複数の設定のそれぞれについて予め特性化されうる。複数の設定に対するインピーダンス整合回路の性能を示す情報は記憶され、使用する設定を選択するために使用されうる。
[0091] 例示的な設計では、測定値は、送出電力、反射減衰量、負荷インピーダンス、ＰＡ電流、またはそれらの組み合わせに関しうる。インピーダンス整合回路の複数の設定のうちの１つは、測定値に基づいて選択されうる。
[0092] 例示的な設計では、インピーダンス整合回路のための初期設定は、ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて選択されうる。その後、複数の設定の中で次に高い設定または次に低い設定が、インピーダンス整合回路のための測定値に基づいて選択されうる。例示的な設計では、インピーダンス整合回路のための測定値は周期的に取得されうる。インピーダンス整合回路のための新規設定を選択するべきか、または現在の設定を維持するべきか、という決定が、測定値に基づいて周期的になされうる。
[0093] ここに説明された、インピーダンス整合回路、適応同調回路、および適応同調技法は、ＩＣ、アナログＩＣ、ＲＦＩＣ、混合信号ＩＣ、ＡＳＩＣ、プリント基板（ＰＣＢ）、電子デバイス上などに実装されうる。インピーダンス整合回路および適応同調回路はまた、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、ＮチャネルＭＯＳ（ＮＭＯＳ）、ＰチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、バイポーラ型ＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）などのような、様々なＩＣ処理技術を用いて組み立てられうる（fabricated）。
[0094] ここに説明されたインピーダンス整合回路、適応同調回路、および適応同調技法を実装する装置は、スタンドアロン型デバイスまたはより大型のデバイスの一部でありうる。デバイスは、（ｉ）スタンドアロン型ＩＣ、（ｉｉ）データおよび／または命令を記憶するためのメモリＩＣを含みうる１つまたは複数のＩＣのセット、（ｉｉｉ）ＲＦ受信機（ＲＦＲ）またはＲＦ送信機／受信機（ＲＴＲ）のようなＲＦＩＣ、（ｉｖ）モバイル局モデム（ＭＳＭ）のようなＡＳＩＣ、（ｖ）他のデバイス内に組み込まれうるモジュール、（ｖｉ）受信機、セルラ電話、ワイヤレスデバイス、ハンドセット、またはモバイルユニット、（ｖｉｉ）その他、でありうる。
[0095] １つまたは複数の例示的な設計では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらのあらゆる組み合わせで実装されうる。ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ読取可能な媒体上の、１つまたは複数の命令またはコードとして、記憶または送信されうる。コンピュータ読取可能な媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にするあらゆる媒体を含む通信媒体と、コンピュータ記憶媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体でありうる。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ読取可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶デバイスまたは他の磁気記憶デバイス、あるいは、命令またはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用されることができ、コンピュータによってアクセスできる、任意の他の媒体を備えることができる。また、任意の接続手段は、コンピュータ読取可能な媒体と適切に称される。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ここで使用されるように、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ)、レーザディスク、光学ディスク、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ)、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生する一方で、ディスク（ｄｉｓｃ）は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組み合わせはまた、コンピュータ読取可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。
[0096] 本開示の先の説明は、当業者が、本開示を製造または使用することを可能にするために提供される。本開示に対する様々な変更は、当業者にとって容易に明らかになり、ここで定義される一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他のバリエーションに適用されうる。したがって、本開示は、ここに説明される例および設計に限定されるように意図されるものではなく、ここに開示された原理および新規の特徴と一致した最大範囲であると認められるべきである。

Claims (26)

  1. インピーダンス整合回路の複数の設定に対する情報を記憶するように構成されたメモリと、
    前記インピーダンス整合回路のための測定値および前記複数の設定に対する前記情報に基づいて、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定のうちの１つを選択するように構成された制御ユニットと
    を備える、装置。
  2. 前記インピーダンス整合回路の性能が、前記複数の設定のうちのそれぞれについて予め特性化され、前記メモリは、前記複数の設定に対する前記インピーダンス整合回路の前記性能を示す情報を記憶するように構成される、請求項１に記載の装置。
  3. 前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定が、ピーク性能が取得された異なった周波数に関連し、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定は、前記ピーク性能が取得された前記周波数に基づいて順序づけされる、請求項１に記載の装置。
  4. 前記メモリが、前記複数の設定のうちのそれぞれのために、周波数または前記設定が適用可能である周波数の範囲、前記インピーダンス整合回路内の少なくとも１つのスイッチのための少なくとも１つのスイッチ設定、前記インピーダンス整合回路内の少なくとも１つの可変リアクタンス素子のための少なくとも１つの制御設定、またはそれらの組み合わせを示す情報を記憶するように構成される、請求項１に記載の装置。
  5. 前記測定値が、送出電力、反射減衰量、および負荷インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する、請求項１に記載の装置。
  6. 前記制御ユニットが、ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて前記インピーダンス整合回路のための初期設定を選択し、前記インピーダンス整合回路のための前記測定値に基づいて、前記複数の設定の中で次に高い設定、または次に低い設定を選択するように構成される、請求項１に記載の装置。
  7. 前記制御ユニットが、前記インピーダンス整合回路のための前記測定値を周期的に受信し、前記測定値に基づいて、前記インピーダンス整合回路のための新規設定を選択するべきか、または現在の設定を維持するべきか、を周期的に決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
  8. 前記制御ユニットが、ワイヤレスデバイスのためのコンテキスト情報にさらに基づいて、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定のうちの１つを選択するように構成される、請求項１に記載の装置。
  9. 負荷回路と、
    インピーダンス整合回路のための測定値および複数の設定に対する情報に基づいて、前記インピーダンス整合回路のために選択された前記複数の設定のうちの１つに基づいて、前記負荷回路のためにインピーダンス整合を行うように構成された前記インピーダンス整合回路と
    を備える、装置。
  10. 前記インピーダンス整合回路が、複数のリアクタンス素子および少なくとも１つのスイッチを備え、複数の構成をサポートし、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定が、前記インピーダンス整合回路の前記複数の構成に関連する、請求項９に記載の装置。
  11. 前記複数の構成が、直列構成、シャント構成、“Ｌ”構成、“Ｒ”構成、“Ｐｉ”構成、および“Ｔ”構成のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記負荷回路がアンテナを備え、前記インピーダンス整合回路が、前記アンテナのためにインピーダンス整合を行う、請求項９に記載の装置。
  13. 前記負荷回路が電力増幅器を備え、前記インピーダンス整合回路が、前記電力増幅器のために出力インピーダンス整合を行う、請求項９に記載の装置。
  14. 前記負荷回路が、低雑音増幅器（ＬＮＡ）を備え、前記インピーダンス整合回路が、前記ＬＮＡのために入力インピーダンス整合を行う、請求項９に記載の装置。
  15. インピーダンス整合を行う方法であって、
    インピーダンス整合回路のための測定値を取得することと、
    前記インピーダンス整合回路のための前記測定値および複数の設定に対する情報に基づいて、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定のうちの１つを選択することと
    を備える、方法。
  16. 前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定に対する前記情報を記憶すること
    をさらに備える、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記記憶することが、
    前記複数の設定に対する前記インピーダンス整合回路の性能を示す情報を記憶することを備え、前記インピーダンス整合回路の前記性能は、前記複数の設定のうちのそれぞれについて予め特性化される、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記測定値が、送出電力、反射減衰量、および負荷インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記選択することが、
    ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて、前記インピーダンス整合回路のための初期設定を選択することと、
    前記インピーダンス整合回路のための前記測定値に基づいて、前記複数の設定の中で次に高い設定または次に低い設定を選択することと
    を備える、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記測定値を取得することが、前記インピーダンス整合回路のための前記測定値を周期的に取得することを備え、前記選択することは、前記測定値に基づいて、前記インピーダンス整合回路のための新規設定を選択するべきか、または現在の設定を維持するべきか、を周期的に決定することを備える、請求項１５に記載の方法。
  21. インピーダンス整合回路のための測定値を取得するための手段と、
    前記インピーダンス整合回路のための前記測定値および複数の設定に対する情報に基づいて、前記インピーダンス整合回路の前記複数の設定のうちの１つを選択するための手段と
    を備える、装置。
  22. インピーダンス整合回路の前記複数の設定に対する前記情報を記憶するための手段
    をさらに備える、請求項２１に記載の装置。
  23. 前記記憶するための手段が、
    前記複数の設定に対する前記インピーダンス整合回路の性能を示す情報を記憶するための手段を備え、前記インピーダンス整合回路の前記性能は、前記複数の設定のうちのそれぞれについて予め特性化される、請求項２２に記載の装置。
  24. 前記測定値が、送出電力、反射減衰量、および負荷インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する、請求項２１に記載の装置。
  25. 前記選択するための手段が、
    ワイヤレスデバイスの動作周波数に基づいて、前記インピーダンス整合回路のための初期設定を選択するための手段と、
    前記インピーダンス整合回路のための前記測定値に基づいて、前記複数の設定の中で次に高い設定または次に低い設定を選択するための手段と
    を備える、請求項２１に記載の装置。
  26. 前記測定値を取得するための手段が、前記インピーダンス整合回路のための前記測定値を周期的に取得するための手段を備え、前記選択するための手段は、前記測定値に基づいて前記インピーダンス整合回路のための新規設定を選択するべきか、または現在の設定を維持するべきか、を周期的に決定するための手段を備える、請求項２１に記載の装置。
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