JP2022185583A - 複数の終端構成を有する方向性結合器 - Google Patents

複数の終端構成を有する方向性結合器 Download PDF

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Abstract

Figure 2022185583000001
【課題】複数の終端構成を用いて結合器の性能を改善するシステム、方法、無線周波数信号結合器及び方向性結合器を提供する。
【解決手段】方向性結合器３００は、入力ポート３０２と、出力ポート３０４と、入力ポートと出力ポートとの間に延在する主伝送線路３１０と、主伝送線路に電磁的に結合された結合伝送線路３１２と、結合伝送線路に結合された少なくとも１つの結合ポート３０６と、結合伝送線路に接続された複数の終端ポート３０８ａ、３０８ｂと、を含む。各終端ポートは、複数の信号周波数に対応する複数の結合係数を提供するために、異なる位置で結合伝送線路に接続される。
【選択図】図３

Description

背景
１．関連出願
本願は、２０２１年６月２日に出願された、DIRECTIONAL COUPLER WITH MULTIPLE ARRANGEMENTS OF TERMINATION（複数の終端構成を有する方向性結合器）と題される米国仮出願第６３／１９５，８２３号に基づく優先権およびその利益を主張し、この出願の全体を本明細書に引用により援用する。
２．発明の分野
本開示は、概して方向性結合器に関する。より具体的には、本開示の局面は、複数の終端構成を用いて結合器の性能を改善するためのシステムおよび方法に関する。
概要
本開示のいくつかの局面に従い、無線周波数信号結合器が提供される。無線周波数信号結合器は、入力ポートと、出力ポートと、入力ポートと出力ポートとの間に延在する主伝送線路と、主伝送線路に電磁的に結合された結合伝送線路と、結合伝送線路に結合された少なくとも１つの結合ポートと、結合伝送線路に接続された複数の終端ポートとを備える。複数の終端ポートのうちの各終端ポートは、複数の信号周波数に対応する複数の結合係数を提供するために、異なる位置で結合伝送線路に接続される。
いくつかの実施形態において、複数の終端インピーダンスが複数の終端ポートに結合される。さまざまな実施形態において、複数の終端インピーダンスを複数の終端ポートに選択的に接続するように構成された複数のスイッチが提供される。いくつかの実施形態において、複数の終端インピーダンスのうちの終端インピーダンスは、固定インピーダンスおよび／または調整可能インピーダンスを含む。いくつかの実施形態において、複数のスイッチのうちのスイッチは、結合伝送線路に対称的に結合され、入力ポートまたは出力ポートにおいて受信されている無線周波数信号に基づいて複数の終端インピーダンスのうちのインピーダンスを選択的に結合するように構成される。
さまざまな実施形態において、複数の終端インピーダンスのうちの第１の終端インピーダンスは、複数の終端ポートのうちの第１の終端ポートに結合され、複数の終端インピーダンスのうちの第２の終端インピーダンスは、複数の終端ポートのうちの第２の終端ポートに結合される。いくつかの実施形態において、第１の終端インピーダンスを、複数の信号周波数のうちの第１の信号周波数に同調させ、第２の終端インピーダンスを、複数の信号周波数のうちの第２の信号周波数に同調させる。多数の実施形態において、第１の終端ポートは、第１の信号周波数に対応する第１の結合係数を提供するために、第１の位置で結合伝送線路に接続され、第２の終端ポートは、第２の信号周波数に対応する第２の結合係数を提供するために、第２の位置で結合伝送線路に接続される。
いくつかの実施形態において、第１の結合係数は、第１の終端ポートと少なくとも１つの結合ポートとの間の結合伝送線路の第１の長さに対応し、第２の結合係数は、第２の終端ポートと少なくとも１つの結合ポートとの間の結合伝送線路の第２の長さに対応する。多数の実施形態において、第１の結合係数は、第１の信号周波数において所望のレベルの挿入損失を提供するように選択され、第２の結合係数は、第２の信号周波数において所望のレベルの挿入損失を提供するように選択される。さまざまな実施形態において、第１の信号周波数における第１の結合係数は、第２の信号周波数における第２の結合係数と実質的に同様である。
いくつかの実施形態において、無線周波数信号結合器は、第１および第２の信号周波数における入力ポートと出力ポートとの間の挿入損失を最小にするように構成される。多数の実施形態において、上記少なくとも１つの結合ポートは、入力無線周波数信号が入力ポートで受信されたときに第１の結合信号を提供するように構成された第１の結合ポートを含む。さまざまな実施形態において、無線周波数信号結合器は、第１および第２の信号周波数において第１の結合信号の実質的に一定の電力レベルを維持するように構成される。いくつかの実施形態において、上記少なくとも１つの結合ポートは、入力無線周波数信号が出力ポートで受信されたときに第２の結合信号を提供するように構成された第２の結合ポートを含む。多数の実施形態において、無線周波数信号結合器は、第１および第２の信号周波数において第２の結合信号の実質的に一定の電力レベルを維持するように構成される。
本開示のいくつかの局面に従い、無線周波数結合器における挿入損失を低減する方法が提供される。この方法は、第２の伝送線路に電磁的に結合される第１の伝送線路上で無線周波数（ＲＦ）信号を受信するステップを含み、ＲＦ信号は、第１の周波数および第１の周波数とは異なる第２の周波数のうちの一方である周波数を有し、この方法はさらに、ＲＦ信号に基づいて第２の伝送線路上に誘起ＲＦ信号を誘起するステップを含み、誘起ＲＦ信号は、ＲＦ信号の周波数に対応する、第１の周波数および第２の周波数のうちの一方を有し、この方法はさらに、第１の結合係数を有する第１の結合信号を提供するために、第１の周波数を有する誘起ＲＦ信号を、第２の伝送線路の長さに沿った第１の位置で終端するステップと、第１の結合係数と実質的に同一である第２の結合係数を有する第２の結合信号を提供するために、第２の周波数を有する誘起ＲＦ信号を、第２の伝送線路に沿った第２の位置で終端するステップとを含む。
いくつかの実施形態において、この方法は、第１および第２の伝送線路の結合係数を変更するために、第２の伝送線路に結合された複数のインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスを調整するステップを含む。さまざまな実施形態において、第２の伝送線路は、上記複数のインピーダンスに結合された１つ以上のスイッチを有し、この方法は、ＲＦ信号の方向または周波数のうちの少なくとも一方に基づいてスイッチを選択的にオンまたはオフに切り替えるステップを含む。多数の実施形態において、この方法は、第１および第２の周波数における指向性を最大にするため、第１および第２の周波数におけるアイソレーション（isolation）を最大にするため、第１の周波数における第１の結合係数を最小にするため、および第２の周波数における第２の結合係数を最小にするために、第１および第２の位置を選択するステップを含む。
少なくとも１つの実施形態のさまざまな局面について、以下で添付の図面を参照しながら説明するが、図面は正しい縮尺を意図していない。図面は、さまざまな局面および実施形態の例示を提供しさらなる理解を得るために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部を構成するが、本発明の限定を定義することを意図していない。図面では、さまざまな図面に示される同一またはほぼ同一の各構成要素が同様の数字で表される。明確にするため、どの図面のどの構成要素にも符号が付されている訳ではない。
フロントエンドモジュールのブロック図である。 無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の性能を示す一組のグラフの図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、いくつかのインピーダンス終端構成の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器のレイアウトの図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。 本明細書に記載の局面に係る、無線周波数結合器の概略図である。
詳細な説明
局面および実施例は、双方向結合器およびその構成要素、ならびにそれを組み込んだ装置、モジュール、およびシステムに向けられている。
本明細書に記載の方法および装置の実施形態は、以下の説明に記載されるまたは添付の図面に示される構成要素の構造および配置の詳細に、用途が限定されないことを、理解されたい。上記方法および装置は、他の実施形態においても実現可能であり、さまざまな方法で実施または実行することができる。特定の実装形態の例は、本明細書において例示のみを目的として提供され、限定を意図していない。また、本明細書で使用される表現および用語は、説明が目的であって、限定するものとみなされてはならない。本明細書における「含む（including）」、「備える／含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（containing）」、「伴う（involving）」およびそれらの変形の使用は、それに続いて列挙されるアイテムおよびその均等物ならびにさらに他のアイテムを包含することを意味する。「または」の記載は、「または」を用いて記述されるどの用語も、記述されている用語のうちの１つ、２つ以上、およびすべてのうちのいずれかを示し得るよう、包括的なものとして解釈できるものである。
図１は、ＲＦ信号を送信および受信するために、たとえば携帯電話等の通信デバイスにおいて使用されてもよい無線周波数（ＲＦ）「フロントエンド」サブシステムまたはモジュール（ＦＥＭ）１００の典型的な構成の一例を示すブロック図である。図１に示すＦＥＭ１００は、送信のためにアンテナ１４０に信号を提供するように構成された送信経路（ＴＸ）と、アンテナ１４０から信号を受信するための受信経路（ＲＸ）とを含む。送信経路（ＴＸ）において、電力増幅器モジュール１１０は、入力ポート１０１を介してＦＥＭ１００に入力されるＲＦ信号１０５に利得を与え、増幅されたＲＦ信号を生成する。電力増幅器モジュール１１０は、１つ以上の電力増幅器（ＰＡ）を含み得る。
ＦＥＭ１００はさらに、１つ以上のフィルタを含み得るフィルタリングサブシステムまたはモジュール１２０を含み得る。方向性結合器１３０は、電力増幅器モジュール１１０とＦＥＭ１００に接続されたアンテナ１４０との間で送られるＲＦ信号から電力の一部を抽出するために使用することができる。アンテナ１４０は、ＲＦ信号を送信することができ、ＲＦ信号を受信することもできる。アンテナスイッチングモジュール（ＡＳＭ）とも呼ばれるスイッチング回路１５０は、たとえばＦＥＭ１００の送信モードと受信モードとの間、または異なる送信もしくは受信周波数帯域の間で切り替えを行うために使用することができる。ある例において、スイッチング回路１５０は、コントローラ１６０の制御の下で動作させることができる。図示のように、方向性結合器１３０は、フィルタリングサブシステム１２０とスイッチング回路１５０との間に配置することができる。他の例において、方向性結合器１３０は、電力増幅器モジュール１１０とフィルタリングサブシステム１２０との間、またはスイッチング回路１５０とアンテナ１４０との間に配置されてもよい。
ＦＥＭ１００はまた、アンテナ１４０によって受信された信号を処理し、受信された信号を出力ポート１７１を介して信号プロセッサ（たとえばトランシーバ）に提供するように構成された受信経路（ＲＸ）を含み得る。受信経路（ＲＸ）は、アンテナ１４０から受信された信号を増幅するための１つ以上の低雑音増幅器（ＬＮＡ）１７０を含み得る。図示されていないが、受信経路（ＲＸ）は、受信信号をフィルタリングするための１つ以上のフィルタも含み得る。
先に述べたように、方向性結合器（たとえば方向性結合器１３０）は、無線トランシーバ、ワイヤレスハンドセットなどのようなフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）製品で使用することができる。たとえば、方向性結合器は、ＲＦ出力電力を検出および監視するために使用することができる。ＲＦソースによって生成されたＲＦ信号が、アンテナ等の負荷に与えられると、ＲＦ信号の一部は、負荷からＲＦソースに向かって反射される可能性がある。ＲＦ結合器をＲＦソースと負荷との間の信号経路に含めることにより、ＲＦソースから負荷に送られるＲＦ信号の順方向ＲＦ電力の表示および／または負荷から反射される逆方向ＲＦ電力の表示を提供することができる。ＲＦ結合器は、たとえば方向性結合器、双方向性結合器、マルチバンド結合器（たとえばデュアルバンド結合器）などを含む。
図２を参照すると、ＲＦ結合器２００は、典型的に、電力入力ポート２０２と、電力出力ポート２０４と、結合ポート２０６と、アイソレーションポート２０８とを有する。誘導性結合または容量性結合を含み得る電磁結合機構は、典型的に、マイクロストリップ、ストリップ線路、コプレナー線路などのような、２つの平行するまたは重なり合う伝送線路によって提供される。電力入力ポート２０２と電力出力ポート２０４との間に延在する伝送線路２１０は、主線路と名付けられ、信号の大部分を電力入力ポート２０２から電力出力ポート２０４に提供することができる。結合ポート２０６とアイソレーションポート２０８との間に延在する伝送線路２１２は、結合線路と名付けられ、測定のために、電力入力ポート２０２と電力出力ポート２０４との間で送られる電力の一部を抽出するために使用することができる。いくつかの例において、伝送線路２１０、２１２の各々によって提供されるインダクタンスの量は、各伝送線路の長さに対応する。ある例において、伝送線路２１０、２１２の代わりにインダクタコイルが使用されてもよい。
（図２に示すように）終端インピーダンス２１４がアイソレーションポート２０８に提示されると、電力入力ポート２０２から電力出力ポート２０４に送られる順方向ＲＦ電力の表示が結合ポート２０６において提供される。同様に、終端インピーダンスが結合ポート２０６に提示されると、電力出力ポート２０４から電力入力ポート２０２に送られる逆方向ＲＦ電力の表示が、結合ポート２０６において提供され、これはこのときには事実上、逆方向ＲＦ電力のためのアイソレーションポートである。終端インピーダンス２１４は、典型的に、さまざまな従来のＲＦ結合器において５０オームのシャント抵抗器によって実現される。しかしながら、他の例において、終端インピーダンス２１４は、特定の動作周波数に対して異なるインピーダンス値を提供し得る。いくつかの例において、終端インピーダンス２１４は、複数の動作周波数をサポートするように調整可能であってもよい。
一例において、ＲＦ結合器２００は、伝送線路２１０（または第１のインダクタコイル）と伝送線路２１２（または第２のインダクタコイル）との相互結合および伝送線路２１０（または第１のインダクタコイル）と伝送線路２１２（または第２のインダクタコイル）との容量性結合に対応する結合係数を提供するように構成される。いくつかの例において、結合係数は、伝送線路２１０、２１２間の間隔および伝送線路２１０、２１２のインダクタンスの関数であってもよい。多くの場合、結合係数は、周波数の増加に伴って増加する。結合係数の増加に伴い、より多くの電力が、主線路（すなわち伝送線路２１０）から結合線路（すなわち伝送線路２１２）に結合され、ＲＦ結合器２００の挿入損失を増加させる。
そのため、ＲＦ結合器は、典型的に、特定の周波数（または帯域）において所望の結合係数を実現するように設計される。しかしながら、場合によっては、ＲＦ結合器は、マルチモード、マルチ周波数用途で使用するために構成されてもよい。たとえば、ＲＦ結合器は、第１の動作モードおよび第２の動作モードで動作するように構成されたＦＥＭ（たとえば図１のＦＥＭ１００）に含まれてもよい。一例において、第１の動作モードは低周波信号（たとえば１ＧＨｚ）に対応するものであってもよく、第２の動作モードは高周波信号（たとえば３ＧＨｚ）に対応するものであってもよい。よって、ＲＦ結合器は、低周波信号および高周波信号に対応するアイソレーションポート２０８に結合された１つ以上の終端インピーダンスを含み得る。しかしながら、ＲＦ結合器は、第１の動作モード中に所望の結合係数を実現するように設計されてもよく、結合係数は、第２の動作モード中に意図されるまたは所望されるものよりも強くてもよい。よって、減衰器が、第２の動作モード中に結合電力を低減するために使用されてもよい。同様に、ＲＦ結合器の挿入損失は第２の動作モード中に増加する可能性があり、電力増幅器モジュール１１０（または別のＲＦソース）の出力電力を、増加した挿入損失を補償するために第２の動作モード中に増加させてもよい。
いくつかの例において、第２の動作モード（すなわち高周波モード）中に結合電力を低減するために減衰器を含めると、ＲＦ結合器のフットプリントおよびＦＥＭ１００の全体的なパッケージサイズが増加する可能性がある。加えて、第２の動作モード中に結合電力を減衰させることにより、ＲＦ結合器によって提供される出力電力監視の精度が低下する場合がある。たとえば、減衰器が提供する減衰は、増加した結合係数に対応する過剰電力の正確な量を補償しない場合があり、減衰器が提供する減衰の正確な値は変化する場合がある。同様に、バイパススイッチが、第１の動作モード（すなわち低周波モード）中に減衰器をバイパスするために必要な場合がある。余分な空間を占有することに加えて、バイパススイッチは、結合された電力信号経路においてさらに損失をもたらし得る。加えて、第２の動作モード中により高い出力電力を提供するように電力増幅器モジュール１１０（または別のＲＦソース）を動作させることは、電力増幅器モジュール１１０の効率を低下させ、ＦＥＭ１００の消費電力を増加させる可能性がある。
他の例において、ＲＦ結合器は、動作モード（たとえば第１または第２の動作モード）に応じて接続または分離できる結合トレースの複数の区間で構成されてもよい。一例において、結合トレースは、ＲＦ結合器の結合係数を調整するためにスイッチを介して選択的に接続されるように構成される。いくつかの例において、結合トレースの複数の区間が原因で、ＲＦ結合器は、複数の結合ポートを有する場合があり、周波数コンバイナ構成要素（たとえばダイプレクサ、トリプレクサ、ｎポートマルチプレクサなど）が、複数の信号を組み合わせて単一の出力にするために使用されてもよい。しかしながら、周波数コンバイナ構成要素を含めると、ＲＦ結合器のフットプリントおよびＦＥＭ１００の全体的なパッケージサイズが増加する可能性がある。
これに代えて、第１および第２の動作モードをサポートするために、ＦＥＭ１００を、各モードごとに別個のＲＦ結合器を含むように構成することができる。たとえば、ＦＥＭ１００は、第１の動作モード中に所望の結合係数を実現するように設計された第１のＲＦ結合器と、第２の動作モード中に所望の結合係数を実現するように設計された第２のＲＦ結合器とを含み得る。しかしながら、別個のＲＦ結合器を含めると、ＦＥＭ１００のフットプリントおよび／またはパッケージサイズが増加する可能性がある。加えて、ＲＦ結合器間の切り替えのために使用されるスイッチング回路も、ＦＥＭ１００のフットプリントおよび／またはパッケージサイズを増加させる可能性があり、信号経路に追加の損失を導入する可能性がある。
そのため、本明細書では、改善された信号結合器が提供される。少なくとも１つの実施形態において、結合器は、ある信号周波数範囲に対して最適化された異なる結合係数を提供するように配置された複数の終端を含む。いくつかの例において、各終端は、異なる結合係数を提供するために、異なる位置で結合器の結合線路に接続される。ある例において、複数の終端は、信号周波数の範囲にわたって挿入損失を最小に抑えながら、実質的に一定の結合電力レベルを維持するように構成される。
図３は、本明細書に記載の局面に係る、方向性結合器３００の概略図を示す。図示のように、方向性結合器３００は、入力ポート３０２と、出力ポート３０４と、結合ポート３０６と、第１の終端ポート３０８ａと、第２の終端ポート３０８ｂと、主伝送線路３１０と、結合伝送線路３１２と、第１の終端インピーダンス３１４ａと、第２の終端インピーダンス３１４ｂとを含む。
一例において、主伝送線路３１０は、入力ポート３０２と出力ポート３０４との間に接続される。いくつかの例において、入力ポート３０２は、ＦＥＭのフィルタまたは増幅器（たとえばＦＥＭ１００のフィルタリングサブシステム１２０または電力増幅器モジュール１１０）の出力に結合されるように構成される。同様に、出力ポート３０４は、ＦＥＭのスイッチ／アンテナポート（たとえばＦＥＭ１００のスイッチング回路１５０またはアンテナ１４０に接続されたポート）の入力に結合されるように構成されてもよい。
一例において、結合伝送線路３１２は、結合ポート３０６と第１の終端ポート３０８ａとの間に結合される。結合ポート３０６と第１の終端ポート３０８ａとの間の距離は、第１の長さＬ１（すなわち結合伝送線路３１２の長さ）に対応する。図示のように、第２の終端ポート３０８ｂは、第１の終端ポート３０８ａとは異なる位置で、結合伝送線路３１２に接続される。一例において、結合ポート３０６と第２の終端ポート３０８ｂとの間の距離は、第２の長さＬ２に対応する。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路３１０の入力ポート３０２に与えられると、この信号は主伝送線路３１０の出力ポート３０４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路３１２の結合ポート３０６に提供される。先に述べたように、第１の終端ポート３０８ａおよび第２の終端ポート３０８ｂは、異なる位置で結合伝送線路３１２に接続される。一例において、第１の終端インピーダンス３１４ａは第１の周波数に対して最適化され（すなわち同調され）、第２の終端インピーダンス３１４ｂは第２の周波数に対して最適化される（すなわち同調される）。よって、無線周波数信号が第１の周波数を有する入力ポート３０２に与えられた場合、結合伝送線路３１２は、結合ポート３０６と第１の終端ポート３０８ａとの間の距離（すなわち第１の長さＬ１）に対応する有効長を有する。同様に、無線周波数信号が第２の周波数を有する入力ポート３０２に与えられた場合、結合伝送線路３１２は、結合ポート３０６と第２の終端ポート３０８ｂとの間の距離（すなわち第２の長さＬ２）に対応する有効長を有する。
一例において、第１の周波数は第２の周波数よりも低い。よって、方向性結合器３００は、第１および第２の周波数の各々に対して最適化された異なる結合係数を提供するように構成される。たとえば、第１の周波数を有する無線周波数信号が入力ポート３０２に与えられた場合、方向性結合器３００は、第１の長さＬ１に対応する第１の結合係数ＣＦ１を提供するように構成される。同様に、第２の周波数を有する無線周波数信号が入力ポート３０２に与えられた場合、方向性結合器３００は、第２の長さＬ２に対応する第２の結合係数ＣＦ２を提供するように構成される。図３に示すように、第１の周波数を有する無線周波数信号に対する結合伝送線路３１２の有効長（すなわちＬ１）は、第２の周波数を有する無線周波数信号に対する結合伝送線路３１２の有効長（すなわちＬ２）よりも長い。そのため、第１の結合係数ＣＦ１は第２の結合係数ＣＦ２よりも大きい（または強い）。結合係数は周波数とともに増加するので、より強い結合係数（ＣＦ１）およびより弱い結合係数（ＣＦ２）は、それぞれ第１の周波数および第２の周波数において実質的に同様の値を有し得る。
図４は、本明細書に記載の局面に係る、方向性結合器のシミュレートされた性能結果のいくつかのグラフを示す。グラフ４１０は方向性結合器３００の結合係数を表し、グラフ４２０は方向性結合器３００の挿入損失を表し、グラフ４３０は方向性結合器３００のアイソレーションを表し、グラフ４４０は方向性結合器３００の指向性を表す。一例において、シミュレーションされた性能結果は、９００ＭＨｚである第１の周波数および２．７ＧＨｚである第２の周波数をサポートするように最適化された方向性結合器３００の構成に対応する。
一例において、グラフ４１０のトレース４１２は、０ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数掃引にわたる方向性結合器３００の結合係数を表す。図示のように、第１および第２の終端ポート３０８ａ、３０８ｂの異なる位置ならびに第１および第２の終端インピーダンス３１４ａ、３１４ｂの値に起因して、第１の周波数における結合係数（すなわちＣＦ１）および第２の周波数における結合係数（すなわちＣＦ２）は、実質的に同様である。たとえば、方向性結合器３００は、９００ＭＨｚ（すなわち第１の周波数）で約－２０．８ｄＢの結合係数を、２．７ＧＨｚ（すなわち第２の周波数）で約－１８．４ｄＢの結合係数を提供し得る。ある例において、方向性結合器３００は、第１の周波数と第２の周波数との間で±２．５ｄＢ未満だけ変化する結合係数を提供し得る。いくつかの例において、実質的に同様の結合係数は、方向性結合器３００が、第１の周波数と第２の周波数の両方について実質的に一定の電力レベルで結合伝送線路３１２の結合ポート３０６に結合電力を提供することを可能にする。比較のために、グラフ４１０に示される破線のトレースは、一例としての単一終端結合器（たとえば図２のＲＦ結合器２００）の結合係数を表す。図示のように、第２の周波数（２．７ＧＨｚ）における単一終端結合器の結合係数は、第１の周波数（９００ＭＨｚ）における結合係数よりも約１０ｄＢ大きい。そのため、単一終端結合器は、第１の周波数と比較して第２の周波数において望ましくない性能をもたらす可能性があり、逆もまた同様である。
一例において、グラフ４２０のトレース４２２は、０ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数掃引にわたる方向性結合器３００の挿入損失を表す。図示のように、第１および第２の周波数の各々における実質的に同様の結合係数により、方向性結合器３００の挿入損失を、第１および第２の周波数において最小にすることができる。たとえば、方向性結合器３００は、９００ＭＨｚ（すなわち第１の周波数）における約－０．０９ｄＢの挿入損失と、２．７ＧＨｚ（すなわち第２の周波数）における約－０．２ｄＢの挿入損失とを有し得る。ある例において、方向性結合器３００の挿入損失は、第１の周波数と第２の周波数との間で±０．１５ｄＢ未満だけ変動し得る。いくつかの例において、挿入損失を最小にすることにより、無線周波数信号を、第１および第２の周波数の両方について実質的に一定の電力レベルで主伝送線路３１０の入力ポート３０２に与えることができる。加えて、主伝送線路３１０における反射損失（return loss）は、第１の周波数と第２の周波数との間で実質的に一定のままとなり得る。比較のために、グラフ４２０に示される破線のトレースは、一例としての単一終端結合器（たとえば図２のＲＦ結合器２００）の挿入損失を表す。図示のように、第２の周波数（２．７ＧＨｚ）における単一終端結合器の挿入損失は、第１の周波数（９００ＭＨｚ）における挿入損失よりも約０．４ｄＢ大きい。そのため、単一終端結合器は、第１の周波数と比較して第２の周波数において望ましくない性能をもたらす可能性があり、逆もまた同様である。
一例において、グラフ４３０のトレース４３２は、０ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数掃引にわたる方向性結合器３００のアイソレーションを表す。方向性結合器３００のアイソレーションは、入力ポート３０２と第１および第２の終端ポート３０８ａ、３０８ｂとの間の信号電力の差に対応する。図示のように、第１および第２の終端ポート３０８ａ、３０８ｂの異なる位置ならびに第１および第２の終端インピーダンス３１４ａ、３１４ｂの値に起因して、方向性結合器３００は、第１および第２の周波数において最大のアイソレーションを提供するように構成される。たとえば、９００ＭＨｚ（すなわち第１の周波数）において、方向性結合器３００は、約－７０．０ｄＢのアイソレーションを提供し得る。同様に、２．７ＧＨｚ（すなわち第２の周波数）において、方向性結合器３００は、約－７０．９ｄＢのアイソレーションを提供し得る。比較のために、最適化されていない周波数（たとえば３．６ＧＨｚ）において、方向性結合器３００は、約－１９．０ｄＢのアイソレーションを提供し得る。ある例において、方向性結合器３００によって提供されるアイソレーションの量は、第１の周波数と第２の周波数との間で±１ｄＢ未満だけ変動し得る。
同様に、グラフ４４０のトレース４４２は、０ＧＨｚ～６ＧＨｚの周波数掃引にわたる方向性結合器３００の指向性を表す。方向性結合器３００の指向性は、結合係数（たとえばグラフ４１０）と結合器によって提供されるアイソレーションの量（たとえばグラフ４３０）との間の差に対応する。図示のように、第１および第２の終端ポート３０８ａ、３０８ｂの異なる位置ならびに第１および第２の終端インピーダンス３１４ａ、３１４ｂの値に起因して、方向性結合器３００は、第１および第２の周波数において最大の指向性を有するように構成される。たとえば、９００ＭＨｚ（すなわち第１の周波数）において、方向性結合器３００の指向性は約４９．２ｄＢとなり得る。同様に、２．７ＧＨｚ（すなわち第２の周波数）において、結合器３００の指向性は約５２．５ｄＢとなり得る。比較のために、最適化されていない周波数（たとえば３．６ＧＨｚ）において、方向性結合器３００の指向性は約４．９ｄＢとなり得る。ある例において、方向性結合器３００の指向性は、第１および第２の周波数の間で±３．５ｄＢ未満だけ変化し得る。
先に述べたように、方向性結合器３００は、第１および第２の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することができる。いくつかの例において、最適化された結合係数は、結合ポート３０６に提供される結合信号の実質的に一定の電力レベルを維持しつつ、第１および第２の周波数の各々における挿入損失を最小にするように選択されてもよい。しかしながら、他の例において、最適化された結合係数は、第１および第２の周波数の各々において異なる性能メトリック（たとえば挿入損失、結合電力レベル）を与えるように選択されてもよい。いくつかの例において、方向性結合器３００は、複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、方向性結合器３００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、方向性結合器３００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、方向性結合器３００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの低減を可能にし得る。
いくつかの例において、第１および第２の終端インピーダンス３１４ａ、３１４ｂは、１つ以上の抵抗性、誘導性、もしくは容量性素子、またはそれらの組み合わせを含む、少なくとも１つのＲＬＣ（抵抗性－誘導性－容量性）回路を含む。たとえば、図５は、本明細書に記載の局面に係る方向性結合器５００の概略図である。方向性結合器５００は、ＲＬＣ回路として構成された第１および第２の終端インピーダンス５１４ａ、５１４ｂを有する図３の方向性結合器３００に対応する。
一例において、第１の終端インピーダンス５１４ａは、第１の周波数（たとえば９００ＭＨｚ）に対して最適化された終端インピーダンスを提供するように構成され、第２の終端インピーダンス５１４ｂは、第２の周波数（たとえば２．７ＧＨｚ）に対して最適化された終端インピーダンスを提供するように構成される。いくつかの例において、第１の終端インピーダンス５１４ａは、第１の周波数において結合伝送線路３１２の特性インピーダンスを整合させることによって最適化された終端インピーダンスを提供し得る。同様に、第２の終端インピーダンス５１４ｂは、第２の周波数において結合伝送線路３１２（または結合伝送線路３１２のＬ２部分）の特性インピーダンスを整合させることによって最適化された終端インピーダンスを提供し得る。
いくつかの例において、第１および第２の終端インピーダンス５１４ａ、５１４ｂは、結合伝送線路３１２に恒久的に接続されてもよい。たとえば、第１および第２の終端インピーダンス５１４ａ、５１４ｂは、伝送線路または導電線（たとえばマイクロストリップ、ストリップ線路、コプレナー線路など）を介して結合伝送線路３１２に直接接続されてもよい。上記記載では第１および第２の終端インピーダンス５１４ａ、５１４ｂを、結合伝送線路３１２に恒久的に接続されるＲＬＣ回路として説明しているが、他の例において、終端インピーダンスは、異なるように構成されてもよく、および／または異なる方法で結合伝送線路３１２に接続されてもよい。
図６は、本明細書に記載の局面に係るいくつかの終端インピーダンス構成を示す。いくつかの例において、図３の方向性結合器３００の第１の終端インピーダンス３１４ａおよび／または第２の終端インピーダンス３１４ｂは、図６に示す終端インピーダンス構成のいずれかとして構成されてもよい。
一例において、第１の終端インピーダンス構成６０２は、ＲＬＣ回路（またはネットワーク）６０４およびスイッチ６０６を含む。図５の第１および第２の終端インピーダンス５１４ａ、５１４ｂと同様に、ＲＬＣ回路６０４は、特定の周波数（たとえば第１の周波数または第２の周波数）において結合伝送線路３１２の特性インピーダンスを整合させるように構成されてもよい。いくつかの例において、スイッチ６０６は、ＲＬＣ回路６０４を選択的に伝送線路３１２に接続するまたは伝送線路３１２から切断するように動作させることができる。たとえば、第１の終端インピーダンス３１４ａが第１の終端インピーダンス構成６０２として構成される場合、スイッチ６０６は、第１の周波数を有する無線周波数信号が方向性結合器３００の入力ポート３０２で受信されたときに、ＲＬＣ回路６０４を第１の終端ポート３０８ａに接続するように動作させてもよい。同様に、スイッチ６０６は、第２の周波数を有する無線周波数信号が方向性結合器３００の入力ポート３０２で受信されたときに、ＲＬＣ回路６０４を第１の終端ポート３０８ａから切断するように動作させてもよい。
一例において、第２の終端インピーダンス構成６１２は、調整可能なＲＬＣ回路（またはネットワーク）６１４を含む。いくつかの例において、調整可能なＲＬＣ回路６１４は、１つ以上の同調可能な抵抗性、誘導性、もしくは容量性素子、またはそれらの組み合わせを含む。ある例において、調整可能なＲＬＣ回路６１４は、方向性結合器３００の動作モードに基づいて調整／同調されてもよい。たとえば、第１の終端インピーダンス３１４ａが終端インピーダンス構成６１２として構成される場合、調整可能なＲＬＣ回路６１４は、第１の動作モード中に特定の周波数（たとえば第１の周波数）に対して最適化された第１の終端インピーダンスを提供するように調整されてもよい。同様に、第２の動作モード中、調整可能なＲＬＣ回路６１４は、異なる周波数（たとえば第３の周波数）に対して最適化された第２の終端インピーダンスを提供するように調整されてもよい。いくつかの例において、終端インピーダンス構成６１２は、結合伝送線路３１２に恒久的に接続されてもよい。しかしながら、他の例において、終端インピーダンス構成６１２は、（たとえばスイッチを介して）結合伝送線路３１２に選択的に接続されてもよい。
一例において、第３の終端インピーダンス構成６２２は、調整可能な終端回路として構成される。いくつかの例において、終端インピーダンス構成６２２は、終端インピーダンス値の異なる組み合わせを選択するように制御される１つ以上のスイッチを含む。終端インピーダンス構成６１２と同様に、終端インピーダンス構成６２２は、方向性結合器３００の動作モードに基づいて調整／同調されてもよい。このような調整可能な終端回路の例は、本明細書に引用により援用される、「RF COUPLER WITH ADJUSTABLE TERMINATION IMPEDANCE」と題された、Srirattana他への米国特許第９，６１４，２６９号に記載されている。
一例において、第４の終端インピーダンス構成６３２は、フィルタ６３４および終端インピーダンス６３６を含む。いくつかの例において、フィルタ６３４は、特定の周波数（または周波数帯）の信号を終端インピーダンス６３６に提供するように構成される。たとえば、第１の終端インピーダンス３１４ａが終端インピーダンス構成６３２として構成される場合、フィルタ６３４は、異なる周波数（たとえば第２の周波数）の無線周波数信号を遮断しつつ、第１の周波数の無線周波数信号を通すように構成されてもよい。ある例において、フィルタ６３４は、終端ポート（たとえば第１および第２の終端ポート３０８ａ、３０８ｂ）間のアイソレーションを改善することができる。フィルタ６３４は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、またはバンドパスフィルタとして構成されてもよい。いくつかの例において、フィルタ６３４は、結合伝送線路３１２に恒久的に接続されてもよい。しかしながら、他の例において、フィルタ６３４は、（たとえばスイッチを介して）結合伝送線路３１２に選択的に接続されてもよい。終端インピーダンス６３６は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス６３６は、終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、方向性結合器３００は、コンパクトなレイアウトで配置することができる。たとえば、図７は、本明細書に記載の局面に係る方向性結合器３００のレイアウト７００を示す。図示のように、主伝送線路３１０および結合伝送線路３１２は、コンパクトなレイアウトで配置することができる。一例において、主伝送線路３１０は、第１の層上の入力ポート３０２と出力ポート３０４との間にルーティングされる。結合伝送線路３１２の第１の部分（すなわち、Ｌ２）は、第１の層上で結合ポート３０６と第２の終端ポート３０８ｂとの間にルーティングされる。図示されていないが、結合伝送線路３１２の第２の部分（すなわちＬ１とＬ２との差）は、第２の層上で第１の終端ポート３０８ａと第２の終端ポート３０８ｂとの間にルーティングされる。いくつかの例において、結合伝送線路３１２の第１の部分および第２の部分は、導電性ビア構造を用いて接続されてもよい。他の例において、結合器３００は、異なるように配置またはルーティングされてもよい。たとえば、結合伝送線路３１２全体が、同じ層（たとえば第１の層または第２の層）上でルーティングされてもよい。
上記記載では、方向性結合器３００を、２つの終端ポートを備えた単方向構成を有するものとして説明しているが、方向性結合器３００は異なるように構成され得ることが理解されるはずである。たとえば、方向性結合器３００は、双方向性結合器として構成することができ、および／または３つ以上の終端ポートを含み得る。
図８は、本明細書に記載の局面に係る、双方向結合器８００の概略図である。図示のように、双方向結合器８００は、入力ポート８０２と、出力ポート８０４と、順方向結合ポート８０６ａと、逆方向結合ポート８０６ｂと、第１の順方向終端ポート８０８ａと、第２の順方向終端ポート８０８ｂと、第１の逆方向終端ポート８０８ｃと、第２の逆方向終端ポート８０８ｄと、主伝送線路８１０と、結合伝送線路８１２と、第１の順方向終端インピーダンス８１４ａと、第２の順方向終端インピーダンス８１４ｂと、第１の逆方向終端インピーダンス８１４ｃと、第２の逆方向終端インピーダンス８１４ｄと、第１のスイッチ８１６ａと、第２のスイッチ８１６ｂと、第３のスイッチ８１６ｃと、第４のスイッチ８１６ｄとを含む。スイッチ８１６ａ～８１６ｄを、終端インピーダンス８１４ａ～８１４ｄを結合伝送線路８１２に選択的に結合するように動作させる。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路８１０の入力ポート８０２に与えられると、この信号は主伝送線路８１０の出力ポート８０４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路８１２の順方向結合ポート８０６ａに提供される。同様に、無線周波数信号が主伝送線路８１０の出力ポート８０４に与えられると、この信号は主伝送線路８１０の入力ポート８０２を介して出力され、結合信号が結合伝送線路８１２の逆方向結合ポート８０６ｂに提供される。
一例において、終端インピーダンス８１４ａ～８１４ｄは、特定の周波数（または周波数帯）に対して最適化される（すなわち同調される）。たとえば、第１の順方向終端インピーダンス８１４ａおよび第１の逆方向終端インピーダンス８１４ｃは、第１の周波数に対して最適化されてもよく、第２の順方向終端インピーダンス８１４ｂおよび第２の逆方向終端インピーダンス８１４ｄは、第２の周波数に対して最適化されてもよい。終端インピーダンス８１４ａ～８１４ｄの各々は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス８１４ａ～８１４ｄの各々は、図６の終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のうちのいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、スイッチ８１６ａ～８１６ｄを、終端インピーダンス８１４ａ～８１４ｄを結合伝送線路３１２に選択的に結合するように動作させてもよい。いくつかの例において、双方向結合器８００は、動作の方向（すなわち順方向または逆方向）に対応する異なる動作モードで動作するように構成されてもよい。
たとえば、順方向動作モードにおいて、第３のスイッチ８１６ｃは、順方向結合ポート８０６ａを結合伝送線路８１２に結合するように制御されてもよい。第１のスイッチ８１６ａは、第１の順方向終端インピーダンス８１４ａを第１の順方向終端ポート８０８ａに結合するように制御されてもよく、第２のスイッチ８１６ｂは、第２の順方向終端インピーダンス８１４ｂを第２の順方向終端ポート８０８ｂに結合するように制御されてもよい。同様に、逆方向動作モードにおいて、第１のスイッチ８１６ａは、逆方向結合ポート８０６ｂを結合伝送線路３１２に結合するように制御されてもよい。第３のスイッチ８１６ｃは、第１の逆方向終端インピーダンス８１４ｃを第１の逆方向終端ポート８０８ｃに結合するように制御されてもよく、第４のスイッチ８１６ｄは、第２の逆方向終端インピーダンス８１４ｄを第２の逆方向終端ポート８０８ｄに結合するように制御されてもよい。いくつかの例において、スイッチ８１６ａ～８１６ｄを、一斉に（すなわち一緒に）動作させるまたは制御することができる。しかしながら、他の例では、スイッチ８１６ａ～８１６ｄを、個別に動作させるまたは制御することができる。
図３の方向性結合器３００と同様に、双方向結合器８００は、第１および第２の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することにより、第１および第２の周波数の各々において所望の性能を実現することができる。いくつかの例において、双方向結合器８００は、異なる周波数を有する複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、双方向結合器８００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、双方向結合器８００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、双方向結合器８００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの低減を可能にし得る。
図９は、本明細書に記載の局面に係る、双方向結合器９００の概略図である。一例において、双方向結合器９００は、双方向結合器９００が順方向動作モードと逆方向動作モードの両方に共通の終端インピーダンスを使用するように構成されることを除いて、図８の双方向結合器８００と実質的に同じである。よって、異なる終端インピーダンスの数を、図８の双方向結合器８００よりも少なくすることができる。図示のように、双方向結合器９００は、入力ポート９０２と、出力ポート９０４と、順方向結合ポート９０６ａと、逆方向結合ポート９０６ｂと、第１の順方向終端ポート９０８ａと、第２の順方向終端ポート９０８ｂと、第１の逆方向終端ポート９０８ｃと、第２の逆方向終端ポート９０８ｄと、主伝送線路９１０と、結合伝送線路９１２と、第１の終端インピーダンス９１４ａと、第２の終端インピーダンス９１４ｂと、第１のスイッチ９１６ａと、第２のスイッチ９１６ｂと、第３のスイッチ９１６ｃと、第４のスイッチ９１６ｄとを含む。スイッチ９１６ａ～９１６ｄを、終端インピーダンス９１４ａ、９１４ｂを結合伝送線路９１２に選択的に結合するように動作させる。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路９１０の入力ポート９０２に与えられると、この信号は主伝送線路９１０の出力ポート９０４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路９１２の順方向結合ポート９０６ａに提供される。同様に、無線周波数信号が主伝送線路９１０の出力ポート９０４に与えられると、この信号は主伝送線路９１０の入力ポート９０２を介して出力され、結合信号が結合伝送線路９１２の逆方向結合ポート９０６ｂに提供される。
一例において、終端インピーダンス９１４ａ、９１４ｂは、特定の周波数（または周波数帯）に対して最適化される（すなわち同調される）。たとえば、第１の終端インピーダンス９１４ａは第１の周波数に対して最適化されてもよく、第２の終端インピーダンス９１４ｂは第２の周波数に対して最適化されてもよい。終端インピーダンス９１４ａ、９１４ｂの各々は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス９１４ａ、９１４ｂの各々は、図６の終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のうちのいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、スイッチ９１６ａ～９１６ｄを、終端インピーダンス９１４ａ、９１４ｂを結合伝送線路９１２に選択的に結合するように動作させることができる。いくつかの例において、双方向結合器９００は、動作の方向（すなわち順方向または逆方向）に対応する異なる動作モードで動作するように構成されてもよい。
たとえば、順方向動作モードにおいて、第３のスイッチ９１６ｃは、順方向結合ポート９０６ａを結合伝送線路９１２に結合するように制御されてもよい。第１のスイッチ９１６ａは、第１の終端インピーダンス９１４ａを第１の順方向終端ポート９０８ａに結合するように制御されてもよく、第２のスイッチ９１６ｂは、第２の終端インピーダンス９１４ｂを第２の順方向終端ポート９０８ｂに結合するように制御されてもよい。同様に、逆方向動作モードにおいて、第１のスイッチ９１６ａは、逆方向結合ポート９０６ｂを結合伝送線路９１２に結合するように制御されてもよい。第３のスイッチ９１６ｃは、第１の終端インピーダンス９１４ａを第１の逆方向終端ポート９０８ｃに結合するように制御されてもよく、第４のスイッチ９１６ｄは、第２の終端インピーダンス９１４ｂを第２の逆方向終端ポート９０８ｄに結合するように制御されてもよい。いくつかの例において、スイッチ９１６ａ～９１６ｄを、一斉に（すなわち一緒に）動作させるまたは制御することができる。しかしながら、他の例では、スイッチ９１６ａ～９１６ｄを、個別に動作させるまたは制御することができる。
図３の方向性結合器３００と同様に、双方向結合器９００は、第１および第２の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することにより、第１および第２の周波数の各々において所望の性能を実現することができる。いくつかの例において、双方向結合器９００は、異なる周波数を有する複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、双方向結合器９００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、双方向結合器９００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、双方向結合器９００は共通終端インピーダンスで構成されるので、双方向結合器９００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの一層の低減を可能にし得る。
上記記載では、結合器３００、５００、８００、および９００を、２つの信号周波数（すなわち第１および第２の周波数）に対して最適化されるものとして説明したが、結合器は３つ以上の信号周波数に対して最適化され得ることが、理解されるはずである。
図１０は、本明細書に記載の局面に係る、双方向結合器１０００の概略図である。一例において、双方向結合器１０００は、双方向結合器１０００が３つの信号周波数（または周波数帯）をサポートするように構成されることを除いて、図８の双方向結合器８００と実質的に同じである。図示のように、双方向結合器１０００は、入力ポート１００２と、出力ポート１００４と、順方向結合ポート１００６ａと、逆方向結合ポート１００６ｂと、第１の順方向終端ポート１００８ａと、第２の順方向終端ポート１００８ｂと、第３の順方向終端ポート１００８ｃと、第１の逆方向終端ポート１００８ｄと、第２の逆方向終端ポート１００８ｅと、第３の逆方向終端ポート１００８ｆと、主伝送線路１０１０と、結合伝送線路１０１２と、第１の順方向終端インピーダンス１０１４ａと、第２の順方向終端インピーダンス１０１４ｂと、第３の順方向終端インピーダンス１０１４ｃと、第１の逆方向終端インピーダンス１０１４ｄと、第２の逆方向終端インピーダンス１０１４ｅと、第３の逆方向終端インピーダンス１０１４ｆと、第１のスイッチ１０１６ａと、第２のスイッチ１０１６ｂと、第３のスイッチ１０１６ｃと、第４のスイッチ１０１６ｄと、第５のスイッチ１０１６ｅと、第６のスイッチ１０１６ｆとを含む。スイッチ１０１６ａ～１０１６ｆを、終端インピーダンス１０１４ａ～１０１４ｆを結合伝送線路１０１２に選択的に結合するように動作させる。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路１０１０の入力ポート１００２に与えられると、この信号は主伝送線路１０１０の出力ポート１００４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１０１２の順方向結合ポート１００６ａに提供される。同様に、無線周波数信号が主伝送線路１０１０の出力ポート１００４に与えられると、この信号は主伝送線路１０１０の入力ポート１００２を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１０１２の逆方向結合ポート１００６ｂに提供される。
一例において、終端インピーダンス１０１４ａ～１０１４ｆは、特定の周波数（または周波数帯）に対して最適化される（すなわち同調される）。たとえば、第１の順方向終端インピーダンス１０１４ａおよび第１の逆方向終端インピーダンス１０１４ｄは第１の周波数に対して最適化されてもよく、第２の順方向終端インピーダンス１０１４ｂおよび第２の逆方向終端インピーダンス１０１４ｅは第２の周波数に対して最適化されてもよく、第３の順方向終端インピーダンス１０１４ｃおよび第３の逆方向終端インピーダンス１０１４ｆは第３の周波数に対して最適化されてもよい。終端インピーダンス１０１４ａ～１０１４ｆの各々は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス１０１４ａ～１０１４ｆの各々は、図６の終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、スイッチ１０１６ａ～１０１６ｆを、終端インピーダンス１０１４ａ～１０１４ｆを結合伝送線路１０１２に選択的に結合するように動作させることができる。いくつかの例において、双方向結合器１０００は、動作の方向（すなわち順方向または逆方向）に対応する異なる動作モードで動作するように構成されてもよい。
たとえば、順方向動作モードにおいて、第４のスイッチ１０１６ｄは、順方向結合ポート１００６ａを結合伝送線路１０１２に結合するように制御されてもよい。第１のスイッチ１０１６ａは、第１の順方向終端インピーダンス１０１４ａを第１の順方向終端ポート１００８ａに結合するように制御されてもよく、第２のスイッチ１０１６ｂは、第２の順方向終端インピーダンス１０１４ｂを第２の順方向終端ポート１００８ｂに結合するように制御されてもよく、第３のスイッチ１０１６ｃは、第３の順方向終端インピーダンス１０１４ｃを第３の順方向終端ポート１００８ｃに結合するように制御されてもよい。同様に、逆方向動作モードにおいて、第１のスイッチ１０１６ａは、逆方向結合ポート１００６ｂを結合伝送線路１０１２に結合するように制御されてもよい。第４のスイッチ１０１６ｄは、第１の逆方向終端インピーダンス１０１４ｄを第１の逆方向終端ポート１００８ｄに結合するように制御されてもよく、第５のスイッチ１０１６ｅは、第２の逆方向終端インピーダンス１０１４ｅを第２の逆方向終端ポート１００８ｅに結合するように制御されてもよく、第６のスイッチ１０１６ｆは、第３の逆方向終端インピーダンス１０１４ｆを第３の逆方向終端ポート１００８ｆに結合するように制御されてもよい。いくつかの例において、スイッチ１０１６ａ～１０１６ｄを、一斉に（すなわち一緒に）動作させるまたは制御することができる。しかしながら、他の例において、スイッチ１０１６ａ～１０１６ｄを個別に動作させるまたは制御することができる。
一例において、双方向結合器１０００は、第１、第２、および第３の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することにより、第１、第２、および第３の周波数の各々において所望の性能を実現することができる。いくつかの例において、双方向結合器１０００は、異なる周波数を有する複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、双方向結合器１０００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、双方向結合器１０００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、双方向結合器１０００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの低減を可能にし得る。
図１１は、本明細書に記載の局面に係る、双方向結合器１１００の概略図である。一例において、双方向結合器１１００は、双方向結合器１１００が低減された数のスイッチを用いて構成されることを除いて、図１０の双方向結合器１０００と実質的に同様である。図示のように、双方向結合器１１００は、入力ポート１１０２と、出力ポート１１０４と、順方向結合ポート１１０６ａと、逆方向結合ポート１１０６ｂと、第１の順方向終端ポート１１０８ａと、第２の順方向終端ポート１１０８ｂと、第１の逆方向終端ポート１１０８ｃと、第２の逆方向終端ポート１１０８ｄと、主伝送線路１１１０と、結合伝送線路１１１２と、第１の順方向終端インピーダンス１１１４ａと、第２の順方向終端インピーダンス１１１４ｂと、第３の順方向終端インピーダンス１１１４ｃと、第１の逆方向終端インピーダンス１１１４ｄと、第２の逆方向終端インピーダンス１１１４ｅと、第３の逆方向終端インピーダンス１１１４ｆと、第１のスイッチ１１１６ａと、第２のスイッチ１１１６ｂと、第３のスイッチ１１１６ｃと、第４のスイッチ１１１６ｄとを含む。スイッチ１１１６ａ～１１１６ｄを、終端インピーダンス１１１４ａ～１１１４ｆを結合伝送線路１１１２に選択的に結合するように動作させる。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路１１１０の入力ポート１１０２に与えられると、この信号は主伝送線路１１１０の出力ポート１１０４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１１１２の順方向結合ポート１１０６ａに提供される。同様に、無線周波数信号が主伝送線路１１１０の出力ポート１１０４に与えられると、この信号は主伝送線路１１１０の入力ポート１１０２を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１１１２の逆方向結合ポート１１０６ｂに提供される。
一例において、終端インピーダンス１１１４ａ～１１１４ｆは、特定の周波数（または周波数帯）に対して最適化される（すなわち同調される）。たとえば、第１の順方向終端インピーダンス１１１４ａおよび第１の逆方向終端インピーダンス１１１４ｄは、第１の周波数に対して最適化されてもよく、第２の順方向終端インピーダンス１１１４ｂおよび第２の逆方向終端インピーダンス１１１４ｅは、第２の周波数に対して最適化されてもよく、第３の順方向終端インピーダンス１１１４ｃおよび第３の逆方向終端インピーダンス１１１４ｆは、第３の周波数に対して最適化されてもよい。終端インピーダンス１１１４ａ～１１１４ｆの各々は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス１１１４ａ～１１１４ｆの各々は、図６の終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、スイッチ１１１６ａ～１１１６ｄを、終端インピーダンス１１１４ａ～１１１４ｆを結合伝送線路１１１２に選択的に結合するように動作させてもよい。いくつかの例において、双方向結合器１１００は、動作の方向（すなわち順方向または逆方向）に対応する異なる動作モードで動作するように構成されてもよい。
たとえば、順方向動作モードにおいて、第３のスイッチ１１１６ｃは、順方向結合ポート１１０６ａを結合伝送線路１１１２に結合するように制御されてもよい。第１のスイッチ１１１６ａは、第１の順方向終端インピーダンス１１１４ａを第１の順方向終端ポート１１０８ａに結合するように制御されてもよく、第２のスイッチ１１１６ｂは、第２および第３の順方向終端インピーダンス１１１４ｂ、１１１４ｃのうちの一方を第２の順方向終端ポート１１０８ｂに結合するように制御されてもよい。同様に、逆方向動作モードにおいて、第１のスイッチ１１１６ａは、逆方向結合ポート１１０６ｂを結合伝送線路１１１２に結合するように制御されてもよい。第３のスイッチ１１１６ｃは、第１の逆方向終端インピーダンス１１１４ｄを第１の逆方向終端ポート１１０８ｃに結合するように制御されてもよく、第４のスイッチ１１１６ｄは、第２および第３の逆方向終端インピーダンス１１１４ｅ、１１１４ｆのうちの一方を第２の逆方向終端ポート１１０８ｄに結合するように制御されてもよい。いくつかの実施例において、スイッチ１１１６ａ～１１１６ｄを、一斉に（すなわち一緒に）動作させるまたは制御することができる。しかしながら、他の例では、スイッチ１１１６ａ～１１１６ｄを、個別に動作させるまたは制御することができる。
一例において、双方向結合器１１００は、第１、第２、および第３の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することにより、第１、第２、および第３の周波数の各々において所望の性能を実現することができる。いくつかの例において、双方向結合器１１００は、異なる周波数を有する複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、双方向結合器１１００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、双方向結合器１１００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、双方向結合器１１００は、低減された数のスイッチを用いて構成されるため、双方向結合器１１００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの一層の低減を可能にし得る。
図１２は、本明細書に記載の局面に係る、双方向結合器１２００の概略図である。一例において、双方向結合器１２００は、双方向結合器１２００が順方向動作モードと逆方向動作モードの両方に共通の終端インピーダンスを使用するように構成されることを除いて、図１０の双方向結合器１０００と実質的に同じである。図示のように、双方向結合器１２００は、入力ポート１２０２と、出力ポート１２０４と、順方向結合ポート１２０６ａと、逆方向結合ポート１２０６ｂと、第１の順方向終端ポート１２０８ａと、第２の順方向終端ポート１２０８ｂと、第１の逆方向終端ポート１２０８ｃと、第２の逆方向終端ポート１２０８ｄと、主伝送線路１２１０と、結合伝送線路１２１２と、第１の終端インピーダンス１２１４ａと、第２の終端インピーダンス１２１４ｂと、第３の終端インピーダンス１２１４ｃと、第１のスイッチ１２１６ａと、第２のスイッチ１２１６ｂと、第３のスイッチ１２１６ｃと、第４のスイッチ１２１６ｄとを含む。スイッチ１２１６ａ～１２１６ｄを、終端インピーダンス１２１４ａ～１２１４ｃを結合伝送線路１２１２に選択的に結合するように動作させる。
いくつかの例において、無線周波数信号が主伝送線路１２１０の入力ポート１２０２に与えられると、この信号は主伝送線路１２１０の出力ポート１２０４を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１２１２の順方向結合ポート１２０６ａに提供される。同様に、無線周波数信号が主伝送線路１２１０の出力ポート１２０４に与えられると、この信号は主伝送線路１２１０の入力ポート１２０２を介して出力され、結合信号が結合伝送線路１２１２の逆方向結合ポート１２０６ｂに提供される。
一例において、終端インピーダンス１２１４ａ～１２１４ｃは、特定の周波数（または周波数帯）に対して最適化される（すなわち同調される）。たとえば、第１の終端インピーダンス１２１４ａは第１の周波数に対して最適化されてもよく、第２の終端インピーダンス１２１４ｂは第２の周波数に対して最適化されてもよく、第３の終端インピーダンス１２１４ｃは第３の周波数に対して最適化されてもよい。終端インピーダンス１２１４ａ～１２１４ｃの各々は、固定されたまたは調整可能な終端インピーダンスとして構成されてもよい。たとえば、終端インピーダンス１２１４ａ～１２１４ｃの各々は、図６の終端インピーダンス構成６０２、６１２、および６２２のうちのいずれか、または任意の他のタイプの終端インピーダンスとして構成されてもよい。
先に述べたように、スイッチ１２１６ａ～１２１６ｄを、終端インピーダンス１２１４ａ～１２１４ｃを結合伝送線路１２１２に選択的に結合するように動作させることができる。いくつかの例において、双方向結合器１２００は、動作の方向（すなわち順方向または逆方向）に対応する異なる動作モードで動作するように構成されてもよい。
たとえば、順方向動作モードにおいて、第３のスイッチ１２１６ｃは、順方向結合ポート１２０６ａを結合伝送線路１２１２に結合するように制御されてもよい。第１のスイッチ１２１６ａは、第１の終端インピーダンス１２１４ａを第１の順方向終端ポート１２０８ａに結合するように制御されてもよく、第２のスイッチ１２１６ｂは、第２の終端インピーダンス１２１４ｂおよび第３の終端インピーダンス１２１４ｃのうちの一方を第２の順方向終端ポート１２０８ｂに結合するように制御されてもよい。同様に、逆方向動作モードにおいて、第１のスイッチ１２１６ａは、逆方向結合ポート１２０６ｂを結合伝送線路１２１２に結合するように制御されてもよい。第３のスイッチ１２１６ｃは、第１の終端インピーダンス１２１４ａを第１の逆方向終端ポート１２０８ｃに結合するように制御されてもよく、第４のスイッチ１２１６ｄは、第２の終端インピーダンス１２１４ｂおよび第３の終端インピーダンス１２１４ｃのうちの一方を第２の逆方向終端ポート１２０８ｄに結合するように制御されてもよい。いくつかの例において、スイッチ１２１６ａ～１２１６ｄを、一斉に（すなわち一緒に）動作させるまたは制御することができる。しかしながら、他の例では、スイッチ１２１６ａ～１２１６ｄを、個別に動作させるまたは制御することができる。
一例において、双方向結合器１２００は、第１、第２、および第３の周波数の各々に対して最適化された結合係数を提供することにより、第１、第２、および第３の周波数の各々において所望の性能を実現することができる。いくつかの例において、双方向結合器１２００は、異なる周波数を有する複数の信号が同時に結合されることを可能にする（たとえばキャリアアグリゲーション）。そのため、双方向結合器１２００は、結合信号の電力レベルを調整するための余分な構成要素（たとえば減衰器）または複数の出力信号を結合するための周波数コンバイナ構成要素（たとえばマルチプレクサ）を使用せずに、デバイス（たとえばＦＥＭ１００）に統合されてもよい。同様に、双方向結合器１２００に入力信号を提供するＲＦソース（たとえば電力増幅器モジュール１１０）は、周波数にわたって一定の出力電力レベルで動作することができ、電力増幅器モジュール１１０の効率および／またはＦＥＭ１００の消費電力を改善する。加えて、双方向結合器１２００は共通終端インピーダンスで構成されるので、双方向結合器１２００のコンパクトなフットプリントは、ＦＥＭ１００のフットプリントまたはパッケージサイズの一層の低減を可能にし得る。
先に述べたように、図８～図１２に示すスイッチは、一斉にまたは独立して制御する／動作させることができる。たとえば、図１０の双方向結合器１０００が順方向動作モードで動作しているとき、スイッチ１０１６ａ、１０１６ｂ、１０１６ｃを、順方向終端インピーダンス１０１４ａ、１０１４ｂ、１０１４ｃを結合伝送線路１０１２に結合するように、一斉に制御してもよい。しかしながら、入力ポート１００２で受信された入力信号の周波数がわかっている場合、スイッチ１０１６ａ～１０１６ｃを、異なるように動作させてもよい。たとえば、入力信号が第１の周波数に対応する場合、第１のスイッチ１０１６ａは、第１の順方向終端インピーダンス１０１４ａを結合伝送線路１０１２に結合するように制御されてもよく、第２および第３のスイッチ１０１６ｂ、１０１６ｃは、開放されたままであってもよく、または結合伝送線路１０１２から切断されてもよい。同様に、入力信号が第２の周波数に対応する場合、第２のスイッチ１０１６ｂは、第２の順方向終端インピーダンス１０１４ｂを結合伝送線路１０１２に結合するように制御されてもよく、第１および第３ののスイッチ１０１６ａ、１０１６ｃは、開放されたままであってもよく、または結合伝送線路１０１２から切断されてもよい。スイッチ１０１４ｄ～１０１４ｆは、逆方向動作モード中に同様に制御されてもよい。図８～図１２に示すスイッチのいずれも同様の方法で動作させるまたは制御することができる。
図８～図１２に示されるように、終端インピーダンスの配置（または位置）は、順方向結合係数が逆方向結合係数と実質的に同じになるように、結合伝送線路の長さに沿って対称である。たとえば、図１０に示されるように、第１の順方向終端インピーダンス１０１４ａおよび第１の逆方向終端インピーダンス１０１４ｄは、第１の周波数に対する結合係数が順方向および逆方向において実質的に同じとなるように、結合伝送線路１０１２に沿って対称に配置される。同様に、第２の順方向終端インピーダンス１０１４ｂおよび第２の逆方向終端インピーダンス１０１４ｅは、第２の周波数に対する結合係数が順方向および逆方向において実質的に同じとなるように、結合伝送線路１０１２に沿って対称に配置される。終端インピーダンスの配置（または位置）は、結合伝送線路の長さに沿って対称であるものとして図８～図１２に示されるが、他の例において、終端インピーダンスは異なるように配置されてもよいことが理解されるはずである。たとえば、終端インピーダンスは、順方向および逆方向において異なる結合係数を提供するように、非対称に配置または設置されてもよい。
上記結合器のうちのいずれも多様なワイヤレス用途に使用され得ることが、理解されるはずである。たとえば、各結合器は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、超広帯域（ＵＷＢ）、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、４Ｇセルラー、およびＬＴＥセルラー用途で使用するために構成されてもよい。
いくつかの例において、結合器のうちのいずれかに含まれるスイッチ（たとえば双方向結合器８００のスイッチ８１６ａ～８１６ｂ）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）トランジスタを含み得る。ある例において、トランジスタは、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）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、および／または相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）として構成されてもよい。いくつかの例において、結合器のうちのいずれか、または結合器の１つ以上の構成要素は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）技術を用いて製造されてもよい。
本明細書に記載されている結合器の実施形態は、さまざまな電子デバイスにおいて好都合に使用され得るものである。電子デバイスの例は、コンシューマ電子製品、コンシューマ電子製品の部品、電子試験機器、基地局等のセルラー通信インフラストラクチャなどを含み得るが、これらに限定されない。電子デバイスの例は、ルータ、ゲートウェイ、スマートフォン等の携帯電話、セルラーフロントエンドモジュール、電話、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電子ブックリーダ、スマートウォッチ等のウェアラブルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫等の電化製品、自動車、ステレオシステム、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＭＰ３プレーヤ等のデジタル音楽プレーヤ、ラジオ、カムコーダ、カメラ、デジタルカメラ、ポータブルメモリチップ、医療監視装置、自動車用電子システムやアビオニクス用電子システム等の車両用電子システム、周辺機器、腕時計、時計などを含み得るが、これらに限定されない。さらに、電子デバイスは未完成製品を含み得る。
先に述べたように、改善された信号結合器が本明細書において提供される。少なくとも１つの実施形態において、結合器は、信号周波数の範囲に対して最適化された異なる結合係数を提供するように配置された複数の終端を含む。いくつかの例において、各終端は、異なる結合係数を提供するために、異なる位置で結合器の結合線路に接続される。ある例において、複数の終端は、信号周波数の範囲にわたって挿入損失を最小にしつつ、実質的に一定の結合電力レベルを維持するように構成される。
少なくとも１つの実施形態のいくつかの局面について説明したが、当業者にはさまざまな変更、修正、および改良が容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような変更、修正、および改良は、本開示の一部であることが意図され、本発明の範囲内であることが意図される。したがって、これまでの説明および図面は単なる例示であり、本発明の範囲は、添付の請求項およびその均等物の適切な構成から決定されるべきものである。

Claims (20)

  1. 無線周波数信号結合器であって、前記無線周波数信号結合器は、
    入力ポートと、
    出力ポートと、
    前記入力ポートと前記出力ポートとの間に延在する主伝送線路と、
    前記主伝送線路に電磁的に結合された結合伝送線路と、
    前記結合伝送線路に結合された少なくとも１つの結合ポートと、
    前記結合伝送線路に接続された複数の終端ポートとを備え、前記複数の終端ポートのうちの各終端ポートは、複数の信号周波数に対応する複数の結合係数を提供するために、異なる位置で前記結合伝送線路に接続される、無線周波数信号結合器。
  2. 前記複数の終端ポートに結合された複数の終端インピーダンスをさらに備える、請求項１に記載の無線周波数信号結合器。
  3. 前記複数の終端インピーダンスを前記複数の終端ポートに選択的に接続するように構成された複数のスイッチをさらに備える、請求項２に記載の無線周波数信号結合器。
  4. 前記複数のスイッチのうちのスイッチは、前記結合伝送線路に対称的に結合され、前記入力ポートまたは前記出力ポートにおいて受信されている無線周波数信号に基づいて前記複数の終端インピーダンスのうちのインピーダンスを選択的に結合するように構成される、請求項３に記載の無線周波数信号結合器。
  5. 前記複数の終端インピーダンスのうちの各終端インピーダンスは、固定インピーダンスおよび／または調整可能インピーダンスを含む、請求項２に記載の無線周波数信号結合器。
  6. 前記複数の終端インピーダンスのうちの第１の終端インピーダンスは、前記複数の終端ポートのうちの第１の終端ポートに結合され、前記複数の終端インピーダンスのうちの第２の終端インピーダンスは、前記複数の終端ポートのうちの第２の終端ポートに結合される、請求項２に記載の無線周波数信号結合器。
  7. 前記第１の終端インピーダンスを、前記複数の信号周波数のうちの第１の信号周波数に同調させ、前記第２の終端インピーダンスを、前記複数の信号周波数のうちの第２の信号周波数に同調させる、請求項６に記載の無線周波数信号結合器。
  8. 前記第１の終端ポートは、前記第１の信号周波数に対応する第１の結合係数を提供するために、第１の位置で前記結合伝送線路に接続され、前記第２の終端ポートは、前記第２の信号周波数に対応する第２の結合係数を提供するために、第２の位置で前記結合伝送線路に接続される、請求項７に記載の無線周波数信号結合器。
  9. 前記第１の結合係数は、前記第１の終端ポートと前記少なくとも１つの結合ポートとの間の前記結合伝送線路の第１の長さに対応し、前記第２の結合係数は、前記第２の終端ポートと前記少なくとも１つの結合ポートとの間の前記結合伝送線路の第２の長さに対応する、請求項８に記載の無線周波数信号結合器。
  10. 前記第１の結合係数は、前記第１の信号周波数において所望のレベルの挿入損失を提供するように選択され、前記第２の結合係数は、前記第２の信号周波数において所望のレベルの挿入損失を提供するように選択される、請求項８に記載の無線周波数信号結合器。
  11. 前記第１の信号周波数における前記第１の結合係数は、前記第２の信号周波数における前記第２の結合係数と実質的に同様である、請求項１０に記載の無線周波数信号結合器。
  12. 前記無線周波数信号結合器は、前記第１および第２の信号周波数における前記入力ポートと前記出力ポートとの間の挿入損失を最小にするように構成される、請求項１０に記載の無線周波数信号結合器。
  13. 前記少なくとも１つの結合ポートは、入力無線周波数信号が前記入力ポートで受信されたときに第１の結合信号を提供するように構成された第１の結合ポートを含む、請求項１２に記載の無線周波数信号結合器。
  14. 前記無線周波数信号結合器は、前記第１および第２の信号周波数において前記第１の結合信号の実質的に一定の電力レベルを維持するように構成される、請求項１３に記載の無線周波数信号結合器。
  15. 前記少なくとも１つの結合ポートは、入力無線周波数信号が前記出力ポートで受信されたときに第２の結合信号を提供するように構成された第２の結合ポートを含む、請求項１４に記載の無線周波数信号結合器。
  16. 前記無線周波数信号結合器は、前記第１および第２の信号周波数において前記第２の結合信号の実質的に一定の電力レベルを維持するように構成される、請求項１５に記載の無線周波数信号結合器。
  17. 無線周波数結合器における挿入損失を低減する方法であって、前記方法は、
    第２の伝送線路に電磁的に結合される第１の伝送線路上で無線周波数（ＲＦ）信号を受信するステップを含み、前記ＲＦ信号は、第１の周波数および前記第１の周波数とは異なる第２の周波数のうちの一方である周波数を有し、前記方法はさらに、
    前記ＲＦ信号に基づいて前記第２の伝送線路上に誘起ＲＦ信号を誘起するステップを含み、前記誘起ＲＦ信号は、前記ＲＦ信号の前記周波数に対応する、前記第１の周波数および前記第２の周波数のうちの一方を有し、前記方法はさらに、
    第１の結合係数を有する第１の結合信号を提供するために、前記第１の周波数を有する前記誘起ＲＦ信号を、前記第２の伝送線路の長さに沿った第１の位置で終端するステップと、
    前記第１の結合係数と実質的に同一である第２の結合係数を有する第２の結合信号を提供するために、前記第２の周波数を有する前記誘起ＲＦ信号を、前記第２の伝送線路に沿った第２の位置で終端するステップとを含む、方法。
  18. 前記第１および第２の伝送線路の前記結合係数を変更するために、前記第２の伝送線路に結合された複数のインピーダンスのうちの少なくとも１つのインピーダンスを調整するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記第２の伝送線路は、前記複数のインピーダンスに結合された１つ以上のスイッチを有し、前記方法は、前記ＲＦ信号の方向または周波数のうちの少なくとも一方に基づいて前記スイッチを選択的にオンまたはオフに切り替えるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記方法は、前記第１および第２の周波数における指向性を最大にするため、前記第１および第２の周波数におけるアイソレーションを最大にするため、前記第１の周波数における前記第１の結合係数を最小にするため、および、前記第２の周波数における前記第２の結合係数を最小にするために、前記第１および第２の位置を選択するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
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