JP2023043176A - 高度送信アーキテクチャにおける複数の結合器の配置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＡのまさに出力におけるＤＰＤおよび放射補正に対する一組のニーズ全体に必要な最適測定値、ならびに、電力精度およびアンテナチューニングなどのためのアンテナにより近い測定値へのアクセスを提供する。
【解決手段】フロントエンドモジュールは、電力増幅器と、第１および第２の結合器と、アンテナスイッチと、スイッチサブアセンブリとを含む。電力増幅器は、無線周波数信号を受信するための入力と、増幅された無線周波数信号を提供するための出力とを有する。第１の結合器は、電力増幅器の出力に結合された入力ポートと、アンテナスイッチの入力に結合された出力ポートと、結合ポートと、分離ポートとを有する。第２の結合器は、アンテナスイッチの出力に結合された入力ポートと、アンテナポートに結合された出力ポートと、結合ポートと、分離ポートとを有する。
【選択図】図３

Description

背景
ワイヤレスデバイスは、典型的には、通信を目的として他のワイヤレスデバイスに伝搬することが可能な電磁スペクトル内の無線周波数（ＲＦ）の電磁（ＥＭ）信号を生成する。ソースによって生成された電磁信号がアンテナ等の負荷に与えられた場合、この信号の一部が負荷から反射されて戻ることがある。電磁結合器をソースと負荷との間の信号経路内に含めることにより、ソースから負荷に進む電磁信号の順方向電力の表示および／または負荷から反射されて戻る逆方向電力の表示を提供することができる。電磁結合器は、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。

ＥＭ結合器は、典型的には、入力ポートと、出力ポートと、結合ポートと、分離ポートとを有する。終端インピーダンスが分離ポートに与えられると、入力ポートから出力ポートに進む順方向ＥＭ電力の表示が結合ポートにおいて提供される。終端インピーダンスが結合ポートに与えられると、出力ポートから入力ポートに進む逆方向ＥＭ電力の表示が分離ポートにおいて提供される。終端インピーダンスは、典型的には、多様な従来のＥＭ結合器において５０オームのシャント抵抗器として実現される。

ＥＭ結合器は、入力ポートにおけるＥＭ信号の電力に対してどれだけの電力がＥＭ結合器の結合ポートに与えられるかを表す結合係数を有する。ＥＭ結合器は、典型的には、ＥＭ信号経路に挿入損失を引き起こす。そのため、ＥＭ結合器の入力ポートで受信されたＥＭ信号の電力は、一般的に、ＥＭ結合器の出力ポートで提供されるときにはより低くなる。挿入損失の原因は、結合ポートに（または分離ポートに）提供されるＥＭ信号の一部、および／またはＥＭ結合器の主伝送線路に関連付けられる損失である可能性がある。加えて、従来のＥＭ結合器は、使用されないときでさえも信号経路に挿入損失を追加する。このことは、ＥＭ結合器が電力の検出のために使用されていない場合であってもＥＭ信号を劣化させる可能性がある。

発明の概要
少なくとも１つの実施形態に従い、フロントエンドモジュールが提供され、フロントエンドモジュールは、無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器を備え、電力増幅器は、無線周波数信号を受信するように構成された入力と、増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートを有する第１の結合器を備え、入力ポートは電力増幅器の出力に結合され、さらに、第１の結合器の出力ポートに結合された入力と、出力とを有する、アンテナスイッチモジュールと、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第２の結合器とを備え、第２の結合器の入力ポートはアンテナスイッチモジュールの出力に結合され、さらに、アンテナに結合されるように構成されたアンテナポートを備え、アンテナポートは第２の結合器の出力ポートに結合され、さらに、第１のスイッチサブアセンブリを備え、第１のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、第２の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの一方を第１のスイッチアセンブリの出力に接続し、第２の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの他方を第１の終端インピーダンスに接続する。

一例において、第１の結合器の分離ポートは第２の終端インピーダンスに接続される。
別の例において、フロントエンドモジュールは第２のスイッチサブアセンブリをさらに備え、第２のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、第１の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの一方を第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、第１の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する。

一例において、フロントエンドモジュールは、第１の結合器の出力ポートとアンテナスイッチモジュールの入力との間に接続されたフィルタをさらに備える。

別の例において、フロントエンドモジュールはコントローラをさらに備え、コントローラは、第１のスイッチサブアセンブリおよび第２のスイッチサブアセンブリに結合され、第１の結合器の結合ポートを第２のスイッチアセンブリの出力に接続するとともに第１の結合器の分離ポートを第２の終端インピーダンスに接続することにより、第２のスイッチアセンブリの出力から第１の測定値を取得するように構成され、第１の測定値は電力増幅器が提供する順方向電力の表示を提供する。

一例において、コントローラはさらに、第２の結合器の結合ポートを第１のスイッチアセンブリの出力に接続するとともに第２の結合器の分離ポートを第１の終端インピーダンスに接続することにより、第１のスイッチアセンブリの出力から第２の測定値を取得するように構成され、第２の測定値はアンテナ上に存在する順方向電力の表示を提供する。

別の例において、コントローラはさらに、第２の結合器の分離ポートを第１のスイッチアセンブリの出力に接続するとともに第２の結合器の結合ポートを第１の終端インピーダンスに接続することにより、第１のスイッチアセンブリの出力から第２の測定値を取得するように構成され、第２の測定値はアンテナから反射された電力の表示を提供する。

一例において、コントローラはさらに、アンテナから反射された電力の表示に基づいてアンテナのインピーダンスを調整するように構成される。

別の例において、コントローラはさらに、第１の結合器の出力ポートからの第１の測定値と第２の結合器の出力ポートからの第２の測定値とを取得するように構成される。

一例において、コントローラはさらに、第１の測定値と第２の測定値とに基づいて、電力増幅器が受信した無線周波数信号を修正することにより、増幅された無線周波数信号を線形化するように構成される。

別の例において、コントローラはさらに、第１の測定値と第２の測定値とに基づいて、電力増幅器とアンテナとの間の増幅された無線周波数信号の電力の変化を記述する伝達関数の振幅および位相を求めるように構成される。

一例において、コントローラはさらに、スイッチアセンブリを操作して、アンテナに提供される順方向電力の測定値を取得し、スイッチアセンブリを操作して、アンテナからの反射電力の測定値を取得し、順方向電力の測定値と前記反射電力の測定値との間の比率を計算し、計算した比率に基づいて、電力増幅器が提供する電力の量を調整するように、構成される。

別の例において、フロントエンドモジュールは、第２の無線周波数信号を増幅するように構成された第２の電力増幅器をさらに備え、第２の電力増幅器は、第２の無線周波数信号を受信するように構成された入力と、第２の増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートを有する第３の結合器を備え、第３の結合器の入力ポートは第２の電力増幅器の出力に結合され、第３の結合器の出力ポートはアンテナスイッチモジュールの第２の入力に結合され、さらに、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第４の結合器を備え、第４の結合器の入力ポートはアンテナスイッチモジュールの第２の出力に結合され、さらに、第２のアンテナに結合されるように構成された第２のアンテナポートを備え、第２のアンテナポートは第２の結合器の第２の出力に結合される。

一例において、電力増幅器、第１の結合器、第２の結合器、およびアンテナポートは、第１のチェーンを形成し、第２の電力増幅器、第３の結合器、第４の結合器、および第２のアンテナポートは、第２のチェーンを形成し、第１のチェーンの増幅された無線周波数信号は、第２のチェーンの第２の増幅された無線周波数信号とは異なる周波数帯域内にある。

別の例において、増幅された無線周波数信号および第２の増幅された無線周波数信号は、同時に送信される。

一例において、電力増幅器の入力で受信される無線周波数信号は、約６００ＭＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲、約４５０ＭＨｚから約６ＧＨｚの範囲、および約２４ＧＨｚから５２ＧＨｚの範囲、のうちの１つの中の周波数を有する。

別の例において、第１の結合器は単方向性結合器であり、第２の結合器は双方向性結合器である。

少なくとも１つの実施形態に従い、フロントエンドモジュールが提供され、フロントエンドモジュールは、無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器を備え、電力増幅器は、無線周波数信号を受信するように構成された入力と、増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第１の結合器を備え、入力ポートは電力増幅器の出力に結合され、さらに、第１の結合器の出力ポートに結合された入力と、出力とを有する、アンテナスイッチモジュールと、入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第２の結合器とを備え、第２の結合器の入力ポートはアンテナスイッチモジュールの出力に結合され、さらに、アンテナに結合されるように構成されたアンテナポートを備え、アンテナポートは第２の結合器の出力ポートに結合され、さらに、第１のスイッチサブアセンブリを備え、第１のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、第２の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの一方を第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、第２の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する、または、第２の結合器の結合ポートおよび分離ポートの各々を第２の終端インピーダンスに接続する。

一例において、第１の結合器の分離ポートは第２の終端インピーダンスに接続される。
別の例において、フロントエンドモジュールは第２のスイッチサブアセンブリをさらに備え、第２のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、第１の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの一方を第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、第１の結合器の結合ポートおよび分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する。

一例において、フロントエンドモジュールは、第１の結合器の出力ポートとアンテナスイッチモジュールの入力との間に接続されたフィルタをさらに備える。

別の例において、フロントエンドモジュールはコントローラをさらに備え、コントローラは、第１のスイッチサブアセンブリおよび第２のスイッチサブアセンブリに結合され、第１の結合器の結合ポートを第２のスイッチアセンブリの出力に接続するとともに第１の結合器の分離ポートを第２の終端インピーダンスに接続することにより、第２のスイッチアセンブリの出力から第１の測定値を取得するように構成され、第１の測定値は電力増幅器が提供する順方向電力の表示を提供する。

さらに他の局面、実施形態、ならびにこれらの具体例としての局面および実施形態の利点を、以下で詳しく述べる。本明細書に開示される実施形態は、本明細書に開示される原理の少なくとも１つと整合する任意の態様で他の実施形態と組み合わされてもよく、「ある実施形態」、「いくつかの実施形態」、「代替実施形態」、「各種実施形態」、「一実施形態」などに言及する場合、それは、必ずしも相互排他的なものではなく、記載されている具体的な特徴、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意図している。本明細書におけるそのような用語の出現は、必ずしもすべて同一の実施形態を指している訳ではない。

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、どの図面においてもすべての構成要素に符号が付されている訳ではない。

電力増幅器とフィルタとの間に配置された結合器を含む電子システムの一例のブロック図である。 アンテナスイッチモジュールとアンテナポートとの間に配置された結合器を含む電子システムの一例のブロック図である。 本発明の局面に係る、第１の結合器と第２の結合器とを含む電子システムの一例のブロック図である。 本発明の局面に係るスイッチアセンブリの一例の回路図である。 本発明の局面に係るスイッチアセンブリの一例の回路図である。 本発明の局面に係る、各々が第１の結合器と第２の結合器とを含む複数の送信線路を含む電子システムの一例のブロック図である。 本発明の局面に係る、各々が第１の結合器と第２の結合器とを含む複数の送信線路を含む電子システムの一例のブロック図である。 本発明の局面に係る、２つの異なる帯域で送信する電子システムの一例の回路図である。 本発明の局面に係る、２つの異なる帯域で送信する電子システムの一例の回路図である。 本発明の局面に係る、２つの異なる帯域で送信する電子システムの一例の回路図である。

詳細な説明
無線周波数（ＲＦ）結合器または電磁（ＥＭ）結合器は、現代のセルラーおよび接続性送信アーキテクチャにおいて、１）正確な順方向電力を測定してアップリンク送信放射電力（ＴＲＰ：transmit radiated power）、信号対雑音比（ＳＮＲ：signal-to-noise-ratio）、ＤＣ効率、および線形性を最適化するために使用することができ、２）既知のおよび／または一定の電力レベルを維持するように適応的に補正する閉ループ電力制御システムの一部として使用することができ、３）送信アンテナ上の不整合負荷変動の指標としての反射電力を測定するために使用することができ、４）負荷インピーダンスを改善すべく調整および再チューニングしようとしてアンテナの複素インピーダンスを求める手段として順方向電力および反射電力の双方を測定するために使用することができ、かつ、５）アナログ刺激変化の技術および／またはデジタルプリディストーション（ＤＰＤ：digital pre-distortion）技術を通して線形性を適応的に補正するために、電力増幅器のチャネル外放射を測定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、結合器は、１）閉ループ／ＤＰＤを考慮して電力増幅器の線形性／放射／インピーダンス環境の画像をできるだけ正確にするために、電力増幅器（ＰＡ：power amplifier）の直後かつ音響フィルタリングの前に配置することができる、または、２）アンテナ上に存在する正確な順方向／反射電力にできるだけ近付けるために、アンテナの近くに配置することができる。結合器の従来の実装形態は、挿入損失およびサイズ／コストを送信経路全体に導入する。

指向性および周波数依存性を著しく改善することができる未使用のポート上の複素インピーダンス終端で結合器の結合係数が一層制御されるようになると、結合器の挿入損失およびサイズを最適化することができる。帯域選択スイッチまたはアンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ：antenna switch module）のシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ：silicon on insulator）チップ内の切り替えおよび終端制御を伴ったラミネート／ＦＲ４ ＰＣＢ金属トレースに組み込まれようと、帯域選択スイッチまたはＡＳＭのＳＯＩチップ内に全体が組み込まれようと、結合器は、さらにサイズを低減し品質係数（Ｑ）および挿入損失を改善するために、小さくして積層および／または３次元パッケージング技術で組み込むことができる。本明細書において提示される実施形態で説明するように、２つの結合器（１つは、最適ＤＰＤおよび電力増幅器（ＰＡ）線形性調整／帯域外放射補正のためにＰＡの直後、もう１つは、電力精度のための負荷アンテナへの近接度を改善するためにＡＳＭの後ろ）からなる多重配置アーキテクチャが提供される。挿入損失が小さくなると、これらの異なる用途のための結合器の双方を使用することが可能になり、本明細書で提供される解決策を用いて同時測定さえも可能になる。これらの結合器の各々は、ＰＡのまさに出力におけるＤＰＤおよび放射補正に対する一組のニーズ全体に必要な最適測定値、ならびに、電力精度およびアンテナチューニングなどのためのアンテナにより近い測定値へのアクセスを提供する。

２つの結合器の設計のさらに他の利点は、ＰＡの出力からアンテナまでの送信経路を記述する伝達関数の完全な理解を容易にすることである。そうすると、伝達関数は既知なので、ＤＰＤを確実に追加することが可能になる。入力信号が遭遇する送信経路に沿ったすべての成分は、何らかの方法で信号に影響を与えるまたは信号を歪ませる。それ故に、信号が成分によって如何に変化させられるかを記述する伝達関数が成分ごとに存在する。第１の結合器および第２の結合器における送信経路内の信号の電力を知ることにより、送信経路全体の伝達関数を、第１の結合器と第２の結合器との間の電力の変化を記述する伝達関数を求めて推定することができる。

双方の結合器を同時に使用することにより、１）電力増幅器と集積モジュールのアンテナピンとの間の正確な複素伝達関数を測定し、帯域内送信（Ｔｘ）フィルタ輪郭の正確な測定と、各帯域における各Ｔｘ経路ごとのＳ２１＋ＡＳＭ挿入損失特性とを提供することができ（従来技術の単一結合器モジュールは内部ノード上のこの信号またはこれらの信号へのアクセスを提供しない）、２）Ｔｘ経路の帯域外減衰および高調波特性を測定することができ、３）ＲＦの開発およびチューニングのための結合器間のブロック全体の複素伝達関数特性を測定することができ、かつ、４）フィルタ輪郭／不整合挿入損失および帯域外減衰を改善／調整し得るシャントインダクタおよびＬＰＦ／ノッチに対するプログラム可能な調整を可能にする。これらは、フィードバック受信機およびモデムベースバンドによる組み合わされたデータ分析のために、１度に１つずつ順番に、または同時に使用することができ、最終的には、ブロックが一層プログラム可能かつチューニング可能となりチューニング可能な送信成分の最適設定に測定が必要とされるのに伴って、より動的な調整を可能にする。

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は電子システム２の一例の概略ブロック図であり、このシステムにおいて、ＥＭ結合器１０が、トランシーバ４とアンテナ２２との間で伝送されるＥＭ信号の電力の一部を抽出するように構成されている。電子システム２はフロントエンドモジュールに含まれていてもよい。この例において、ＥＭ結合器１０は双方向性結合器である。示されているように、順方向または送信方向において、電力増幅器８が、トランシーバ４からＥＭ信号６を受信し、増幅されたＥＭ信号を、順方向モードで動作する、ＥＭ結合器１０、フィルタ１２、アンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）１４、およびアンテナポート１８を介して、アンテナ２２に提供する。いくつかの例において、フィルタ１２は弾性表面波フィルタである。当業者であれば、図１の電子システムに追加の要素（図示せず）を含めることができること、および／または示されている要素の二次的な組み合わせを実現できることを理解するであろう。さらに、システム２の構成要素は図１に示される順序とは異なる順序で配置されてもよい。電子システム２は、フィルタ１２とアンテナ２２との間の伝送経路内の構成要素に起因する、アンテナポート１８とアンテナ２２との間の損失２０を含む。損失２０のいくつかの例は、アンテナポート１８およびアンテナ２２に接続される抵抗性および誘導性（または容量性）シャントを含む。

引続き図１を参照すると、ＥＭ結合器１０は、典型的には、電力入力ポート９（ＲＦ＿ＩＮ）と、電力出力ポート１１（ＲＦ＿ＯＵＴ）と、結合ポート１３（ＣＯＵＰＬＥＤ）と、分離ポート１５（ＩＳＯＬＡＴＥＤ）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、典型的には、マイクロストリップ、ストリップ線路、コプレーナ線路等の、２つの平行なまたは重なり合う伝送線路によって提供される。主伝送線路が、電力入力ポート９と電力出力ポート１１との間に延在し、信号の大部分を電力入力ポート９から電力出力ポート１１に提供する。結合線路が、結合ポート１３と分離ポート１５との間に延在し、さまざまな測定を含むさまざまな目的のために、電力入力ポート９と電力出力ポート１１との間で伝送される電力の一部を抽出することができる。終端インピーダンスが分離ポート１５に与えられると、電力入力ポート９から電力出力ポート１１に伝送される順方向ＲＦ電力の表示が結合ポート１３に提供される。

アンテナスイッチモジュール１４は、選択された送信経路Ｔｘまたは選択された受信経路Ｒｘ１６にアンテナ２２を選択的に電気的に接続することができる。アンテナスイッチモジュール１４は、いくつかのスイッチング機能を提供することができる。アンテナスイッチモジュール１４は、たとえば、送信モードと受信モードとの間の切り替え、異なる周波数帯に関連付けられる送信または受信経路間の切り替え、異なる動作モードに関連付けられる送信または受信経路間の切り替え、またはそれらの任意の組み合わせに関連付けられる機能を提供するように構成された多投スイッチ（multi throw switch）を含み得る。

電力増幅器８は、トランシーバから受信したＥＭ信号６を増幅する。電力増幅器８は、任意の適切なＥＭ電力増幅器とすることができる。たとえば、電力増幅器８は、単段電力増幅器、多段電力増幅器、１つ以上のバイポーラトランジスタによって実現される電力増幅器、または１つ以上の電界効果トランジスタによって実現される電力増幅器のうちの、１つ以上を含み得る。電力増幅器８は、たとえばＧａＡｓチップ、ＣＭＯＳチップ、またはＳｉＧｅチップ上に実装することができる。

アンテナ２２は、増幅されたＥＭ信号を送信することおよびＥＭ信号を受信することができる。たとえば、電子システム２が携帯電話に含まれている場合、アンテナ２は、ＥＭ信号を携帯電話から基地局に送信することができ、同様に基地局からのＥＭ信号を受信することができる。

図１に示される電子システムが送信モードで動作しているとき、ＥＭ結合器１０は、電力増幅器８とアンテナ２２との間で伝送されるＲＦ信号電力の一部を抽出することができる。ＥＭ結合器１０は、電力増幅器８からアンテナ２２に伝送される順方向ＲＦ電力の表示を生成すること、および／またはアンテナ２２から電力増幅器８に伝送される反射（逆方向）電力の表示を生成することができる。出力３０における順方向または反射電力の表示は電力検出器（図示せず）に提供することができる。ＥＭ結合器１０は、４つのポートを、すなわち入力ポート９（ＲＦ＿ＩＮ）と出力ポート１１（ＲＦ＿ＯＵＴ）と結合ポート１３と分離ポート１５とを有する。図１に示されるシステム２の構成において、入力ポート９は、電力増幅器８から増幅されたＥＭ信号を受信することができ、出力ポート１１は、増幅されたＥＭ信号をアンテナ２２に提供することができる。終端インピーダンスを、分離ポート１５に（順方向動作のため）または結合ポート１３に（逆方向動作のため）接続することができる。終端インピーダンスが分離ポート１５に接続されると、結合ポート１３は、入力ポート９から出力ポート１１に伝送されるＥＭ信号の電力の一部を提供することができる。よって、結合ポート１３は、順方向ＥＭ電力の表示を提供することができる。終端インピーダンスが結合ポート１３に接続されると、分離ポート１５は、出力ポート１１から入力ポート９に伝送されるＥＭ信号の電力の一部を提供することができる。よって、分離ポート１５は、逆方向ＥＭ電力の表示を提供することができる。

電力増幅器８の直後にＥＭ結合器１０を配置することで、Ｒｘ信号経路に影響を及ぼすことなく、電力増幅器８から与えられる電力の最適な測定値を提供する。たとえば、図１には示されていないが、Ｒｘ経路は、アンテナポート１８に結合され低雑音増幅器（ＬＮＡ：low noise amplifier）を含み任意でその間に受信フィルタが設けられた別個の受信経路であってもよく、またはＡＳＭの第２のポートに結合された独立した受信経路であってもよい。ＥＭ結合器１０をこの位置に配置することによってその他の利点がもたらされる。たとえば、この配置により、正確な隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＬＲ：adjacent channel leakage ratio）が容易になる。この比率は、隣接するチャネル（複数チャネル）における受信機フィルタの後の測定電力に対する送信電力の比である。

順方向電力の表示の生成と反射（逆方向）電力の表示の生成とを切り替えるために、コントローラ２４が、制御線路２８を通してスイッチアセンブリ２６内の複数のスイッチを操作するように構成される。いくつかの例において、コントローラ２４は汎用プロセッサである。他の例において、コントローラ２４はカスタマイズされたマイクロコントローラである。コントローラ２４の他の適切な例が本明細書では意図されている。スイッチアセンブリ２６は、図１に示されるように、ノードと接地との間に直列接続された抵抗１７およびインダクタ１９を含む終端インピーダンスを含む。ノードは、第１の単極双投（ＳＰＤＴ：single pole double throw）スイッチ２１および第２の単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ２３の各々の一方の切替可能端子に接続される。各ＳＰＤＴスイッチの他方の切替可能端子は、出力３０に結合される。逆方向電力の表示を生成するために、コントローラ２４は、結合ポート１３を終端インピーダンスに接続するために１つ以上の制御線路２８を通して第１のスイッチ２１を操作し、分離ポートを出力３０に接続するために１つ以上の制御線路２８を通して第２のスイッチ２３を操作する。いくつかの例において、出力３０は、コントローラ２４に結合され、逆方向電力の表示をコントローラに提供する。他の例において、出力３０は、出力３０から得たデータを処理するための別個の電子デバイス（図示せず）に結合される。順方向電力の表示を生成するために、コントローラ２４は、制御線路２８を通して第１のスイッチ２１を操作することにより結合ポート１３を出力３０に接続し、制御線路２８を通して第２のスイッチ２３を操作することにより分離ポート１５を終端インピーダンスに接続する。図１では固定値を有するものとして示されているが、接地に直列接続された可変抵抗器、可変インダクタ、および／または可変キャパシタを、示されている終端インピーダンスの代わりに使用することで、可変終端インピーダンスを提供し得ることが理解される。その結果、抵抗、容量、インダクタンス、および／またはその組み合わせを調整するように終端インピーダンスを同調させることで、それぞれのポートに所望の終端インピーダンスを提供することができる。そのような可同調性は、設計後の構成、補償、および／または最適化に有利となり得る。

図２は、ＥＭ結合器１０がアンテナ２２に近くになるように結合された電子システム３２の一例の概略ブロック図である。電子システム３２はフロントエンドモジュールに含まれていてもよい。この図１との違いを除いて、システム３２の残りの特徴は、図１に示され先に説明されたものと同一であるので、簡潔にするために同じ要素の重複する説明は省略される。図２に示されるように、ＥＭ結合器１０の入力ポート９はアンテナスイッチモジュール１４の出力に結合され、ＥＭ結合器の出力ポート１１はアンテナスイッチポート１８に結合される。

ＥＭ結合器１０をアンテナスイッチモジュール１４の後ろかつアンテナ２２の近くに配置することで、アンテナ２２に提供される電力の正確な測定を提供し、このことは、インピーダンス整合および電圧定在比（ＶＳＷＲ：voltage standing ratio）の計算に役立つ。ＶＳＷＲは、無線周波数電力が如何に効率的に電源から伝送線路を通して負荷（たとえばアンテナ）に伝送されるかの尺度である。

示されているように、順方向または送信方向において、電力増幅器８は、トランシーバ４からＥＭ信号６を受信し、増幅されたＥＭ信号を、順方向モードで動作する、フィルタ１２、アンテナスイッチモジュール１４、ＥＭ結合器１０、およびアンテナポート１８を介して、アンテナ２２に提供する。同様に、受信方向において、受信したＥＭ信号Ｒｘが、アンテナ２２から、（逆方向モードで動作する）ＥＭ結合器１０およびアンテナスイッチモジュール１４を介して、トランシーバ４に提供される。当業者であれば、図２の電子システム３２に追加の要素（図示せず）を含めることができること、および／または示されている要素の二次的な組み合わせを実現できることを理解するであろう。さらに、このシステムの構成要素は図２に示される順序とは異なる順序で配置されてもよい。

図３は電子システム３４の一例のブロック図であり、この電子システムは、図１に示されるＥＭ結合器１０と同様のやり方で電力増幅器４の出力とフィルタ１２との間またはその近くに結合された第１のＥＭ結合器３６と、図２に示されるＥＭ結合器１０と同様のやり方でアンテナスイッチモジュール１４とアンテナポート１８との間に配置された第２のＥＭ結合器３８とを含む。電子システム３４はフロントエンドモジュールに含まれていてもよい。図３に示されるように、第１のＥＭ結合器３６および第２のＥＭ結合器３８は双方向性結合器である。しかしながら、他の実施形態において、第１のＥＭ結合器３６および第２のＥＭ結合器３８のうちの一方または双方が、単方向または順方向のみの結合器であってもよい。単方向性結合器は、順方向のみの結合器の一例であり、３つのポートとして、入力ポート、出力ポート、および結合ポートを有する。

図１～図２に示されるＥＭ結合器の実施形態を組み合わせて単一の電子システム３４にすることにより、システム３４が、ＥＭ結合器を電力増幅器のより近くに配置することおよびＥＭ結合器をアンテナ２２の近くに配置することの利点のすべてを含むだけでなく、この組み合わせによってシステム３４に固有の利点も得られる。

第１のＥＭ結合器３６は、入力ポート（ＲＦ＿ＩＮ）３５と、出力ポート（ＲＦ＿ＯＵＴ）３７と、結合ポート３９と、分離ポート４１とを含む。第２のＥＭ結合器３８は、入力ポート（ＲＦ＿ＩＮ）４１と、出力ポート（ＲＦ＿ＯＵＴ）４３と、結合ポート４５と、分離ポート４７とを含む。第１のＥＭ結合器３６および第２のＥＭ結合器３８の各々の結合方向を制御するために、コントローラ４８が、１つ以上の制御線路５０を通してスイッチアセンブリ５２に接続される。いくつかの例において、コントローラ４８は汎用プロセッサである。他の例において、コントローラ４８はカスタマイズされたマイクロコントローラである。コントローラ４８の他の適切な例が本明細書では意図されている。スイッチアセンブリ５２は、４つの端子を含む、すなわち、第１のＥＭ結合器３６の結合ポート３９に結合されるように構成された第１の端子４０と、第１のＥＭ結合器３６の分離ポート４１に結合されるように構成された第２の端子４２と、第２のＥＭ結合器３８の結合ポート４５に結合されるように構成された第３の端子４４と、第２のＥＭ結合器３８の分離ポート４７に結合されるように構成された第４の端子４６とを含む。

図４Ａは、スイッチアセンブリ５４の一例の回路図である。いくつかの例において、スイッチアセンブリ５４はスイッチアセンブリ５２と同一である。スイッチアセンブリ５４は、第１の端子４０と、第２の端子４２と、第３の端子４４と、第４の端子４６とを含む。図４Ａに示されるように、スイッチアセンブリ５４は、第１のスイッチサブアセンブリ５６および第２のスイッチサブアセンブリ５８を含み、これらは上記スイッチアセンブリ２６と同じやり方で個別に動作する。出力３０のように、スイッチサブアセンブリの各々は、それぞれのＥＭ結合器の結合ポートまたは分離ポートのいずれかを出力に結合するように構成される。第１のスイッチサブアセンブリ５６は、結合ポート３９および分離ポート４１のうちの一方のポートを出力６０に結合し他方のポートを終端インピーダンス５７に結合するように構成される。第２のスイッチサブアセンブリ５８は、結合ポート４５および分離ポート４７のうちの一方のポートを出力６２に結合し他方のポートを終端インピーダンス５９に結合するように構成される。図４Ａに示されるＳＰＤＴスイッチの各々は、コントローラ（たとえばコントローラ４８）に接続される１つ以上の制御線路５０を通して操作されるように構成される。

第１のＥＭ結合器３６または第２のＥＭ結合器３８のうちの一方が３ポートの単方向性結合器（図示せず）である例において、対応するスイッチサブアセンブリ５６、５８は、コントローラによって操作される３ポート結合器のための１つのＳＰＤＴスイッチのみを必要とするであろう。製造コストを節約するために、一例において、第１のＥＭ結合器３６は、第１の端子４０および第２の端子４２の単一の端子を通してスイッチアセンブリ５２に接続された結合ポートを有する単方向性結合器であってもよい。いくつかの例において、第１のＥＭ結合器３６および第２のＥＭ結合器３８のうちの一方または双方が、単方向性でありスイッチを有しない。一例において、第１のＥＭ結合器のみがスイッチなしの単方向性（順方向のみ）であり、第２のＥＭ結合器３８が少なくとも１つのスイッチを有する双方向性である。第２の結合器３８は双方向性結合器であってもよい。結果として、第１のスイッチサブアセンブリ５６は、出力６０と終端インピーダンス５７との間での切り替えのために制御線路５０を介して制御されるように構成された１つのＳＰＤＴスイッチ（図示せず）のみを必要とするであろう。

図４Ｂは、スイッチアセンブリ５４と共通のいくつかの構成要素を共有するスイッチアセンブリ５５の一例の回路図であり、したがって、簡潔にするために同一のコメントの詳細な説明は繰り返さない。スイッチアセンブリ５５は、第１の端子４０が出力６０に直接結合され第２の端子４２が終端インピーダンス５７に直接結合される点で、スイッチアセンブリ５４とは異なる。第１のＥＭ結合器３６が単方向性となるように配線接続されしたがってスイッチを有しない単方向性結合器である例において、スイッチアセンブリ５５は、単方向性の第１の結合器３６および双方向性の第２の結合器３８とともに使用されてもよい。

図５Ａは、複数の送信チェーンを含む電子システム６４の一例のブロック図であり、各送信チェーン６８’、７０’は、単一のアンテナスイッチモジュール６６およびスイッチアセンブリ７６を共有する複数のＥＭ結合器を含む。スイッチアセンブリ７６は、電子システム６４内の電磁（ＥＭ）結合器のすべてまたはサブセットに選択的に結合される複数の内部スイッチを含む。内部スイッチはコントローラによって操作される。電子システム６４はフロントエンドモジュールに含まれていてもよい。図５Ａに示される複数の送信チェーンは、第１のアンテナスイッチモジュール入力７２においてアンテナスイッチモジュール６６に接続された第１の送信チェーン６８’と、第２のアンテナスイッチモジュール入力７４においてアンテナスイッチモジュール６６に接続された第２の送信チェーン７０’とを含む。各送信チェーンは、２つのＥＭ結合器を含み、それにより、第１の送信チェーン６８’において第１のＥＭ結合器７８および第２のＥＭ結合器８０を提供し、第２の送信チェーン７０’において第３のＥＭ結合器８２および第４のＥＭ結合器８４を提供する。第２のＥＭ結合器８０は、フィルタリング損失２０Ａを介して第１のアンテナ２２Ａに結合される第１のアンテナポート１８Ａに結合される。第４のＥＭ結合器８４は、フィルタリング損失２０Ｂを介して第２のアンテナ２２Ｂに結合される第２のアンテナポート１８Ｂに結合される。第１のＥＭ結合器７８および第３のＥＭ結合器８２は、それぞれの電力増幅器の出力に結合され、それぞれの電力増幅器の前に結合器を配置するのとは対照的に、各送信チェーンの伝送経路に対する影響を比較的少なくする。しかしながら、以下でより詳細に述べるように、電力増幅器の前に結合器を配置することにも利点がある。いくつかの実施形態において、第１の送信チェーン６８’および第２の送信チェーン７０’のうちの１つ以上が、トランシーバ４、電力増幅器８、第１のＥＭ結合器３６、フィルタ１２、第２のＥＭ結合器３８、アンテナポート１８、およびアンテナ２２と同一の構成要素を含み、アンテナスイッチモジュール６６は、各送信チェーンごとに追加のポートを含む。図５Ａに示される２つの送信チェーン６８’、７０’は、電子システムの一例にすぎず、本明細書に記載の実施形態は３つ以上の送信チェーンを有する電子システムを含み得ることが理解される。

図５Ｂは、複数の送信チェーンを含む電子システム６５の一例のブロック図であり、これらの送信チェーンは、アンテナスイッチモジュール６６およびスイッチアセンブリ７６を共有する複数のＥＭ結合器を含む。電子システム６５と図５Ａに示される電子システム６４との違いは、電子システム６５が第１の送信チェーン６８’’および第２の送信チェーン７０’’を含み、第１の送信チェーン６８’’は、第１の送信チェーン６８’’のトランシーバと電力増幅器との間に結合された第１のＥＭ結合器７８を含み、第２の送信チェーン７０’’は、第２の送信チェーン７０’’のトランシーバと電力増幅器との間に結合された第３のＥＭ結合器８２を含む点である。ＥＭ結合器をトランシーバのより近くに配置する１つの理由は、トランシーバ（および任意の他の上流機器）によってＲＦ信号の伝送経路に導入される非線形性の影響を回避または少なくとも軽減し、それにより、増幅、フィルタリング、および処理される際に信号に追加のノイズが加えられることを防止することにある。

電子システム６４および電子システム６５の双方において、第１のＥＭ結合器７８は、アンテナスイッチモジュール６６の前、かつ、第１の送信チェーン６８’、６８’’内の電力増幅器によって生成された信号がフィルタ１２Ａによってフィルタリングされる前の、第１の送信チェーン６８’、６８’’内に配置される。同様に、第３のＥＭ結合器８２は、アンテナスイッチモジュール６６の前、かつ第２の送信チェーン７０’、７０’’内の電力増幅器によって生成された信号がフィルタ１２Ｂによってフィルタリングされる前の、第２の送信チェーン７０’、７０’’内に配置される。結合器をこのように配置することにより、フィルタおよび／または電力増幅器に入る順方向電力をより正確に検出することができる。送信チェーンのアンテナが負荷となりＲＦ信号との相互作用により離調すると、送信チェーンの電力増幅器に変化が生じる。これらの変化は、フィルタに提供される信号の電力の増加を含む。各フィルタは、最大入力電力を含む指定された動作範囲を有し得る。フィルタに供給される電力の量を監視することができなければ、フィルタは、その指定された動作範囲を超え、結果として損傷を受ける可能性がある。したがって、順方向電力が、フィルタに損傷を与えるまたは最大温度限界を超えるレベルに達しないことを保証するために、たとえば、電子システム６４、６５は、（図５Ａに示されるように）フィルタリングの前に配置されたＥＭ結合器７８、８２を介して順方向電力を監視し、各送信チェーンの送信経路において帯域の切り替えが生じる。順方向電力は、送信チェーンのアンテナのより近くに配置されたＥＭ結合器を使用して推定することができるが、ＥＭ結合器をトランシーバおよび電力増幅器のより近くに配置することで、比較的より正確な電力精度およびより速い応答時間を与えてフィルタに損傷を与えるのを防ぐ。（図５Ｂに示されるように）電力増幅器の直前にＥＭ結合器７８、８２を配置することにより、電力増幅器に提供されている電力を測定することができ、電力が安全でないレベルに達した場合は電力増幅器または送信チェーン全体をシャットダウンして損傷を防ぐことができる。

アンテナスイッチモジュールＡＳＭ６６の前に配置されたＥＭ結合器７８、８２と組み合わせて、アンテナスイッチモジュールＡＳＭ６６の後にＥＭ結合器８０、８４を含めることは、いくつかの利益をもたらす。たとえば、Ｒｘ信号が、第１の送信チェーン６８’’内のアンテナによってピックアップされると、このＲｘ信号は、第１のアンテナポート１８Ａ、第２のＥＭ結合器８０、アンテナスイッチモジュール６６、およびトランシーバを通って進む。アンテナスイッチモジュール６６の後にＥＭ結合器８０、８４を配置すると、アンテナスイッチモジュール６６の前において電力増幅器のより近くに配置した場合よりも、アンテナによって提供されるＴｘ電力のより正確な測定値が得られる。なぜなら、Ｔｘ信号が送信チェーンのさまざまな構成要素を通過した後のサンプリングポイントがアンテナのより近くに配置されるからである。理想的には、アンテナによって受信されたＲｘ信号は、トランシーバによってＥＭ結合器７８、電力増幅器などに送信されるＴｘ信号に干渉しない。しかしながら、実際、Ｒｘ信号は、Ｒｘ信号とＴｘ経路に沿う構成要素との間の結合に起因してＴｘ経路に漏洩する可能性がある。電力増幅器に続くフィルタ（たとえば図５Ａおよび５Ｂのフィルタ１２Ａおよび１２Ｂ）は、Ｔｘ経路においてＲｘ信号を遮断するための少なくともいくらかの拒絶能力を提供する。しかしながら、図５Ｂに示される位置で第２のＥＭ結合器８０を使用することにより、アンテナからのまたは反射された送出Ｒｘ信号／Ｔｘ信号は、電力増幅器に到達し場合によっては電力増幅器を損傷させるまたは電力増幅器に干渉する前に、Ｒｘ経路において「スニッフィング（sniffed）」される可能性がある。いくつかの例において、第２のＥＭ結合器８０（および同様に第４のＥＭ結合器８４）は、特定の周波数を搬送する信号を接地にシャントするためのＲｘ固有の終端インピーダンスを有するように構成されることにより、ＰＡに対する損傷を防止する。少なくとも１つの例において、第２のＥＭ結合器８０および／または第４のＥＭ結合器８４は、順方向電力を測定し、それらの逆方向結合ポートにおいて終端インピーダンスを有するように構成される。固定終端インピーダンスを用いて、各ＥＭ結合器８０、８４は、特定のＲＦ周波数を遮断するように構成される。制御することができる可変インピーダンスにより、遮断される特定の周波数を選択または変更することができ、これは、Ｔｘ経路に干渉する信号を有する環境に電子システム６５が位置する場合に望ましい。

複数の送信チェーンは、５Ｇ通信を必要とするものを含む多くの用途にとって有益である。たとえば、５Ｇモバイルネットワークは、さまざまな周波数で動作することができ、異なる周波数帯域に対して異なるアンテナを必要とする可能性がある。したがって、電子システム６４の５Ｇ用途の場合、第１の送信チェーン６８’、６８’’は、第１の５Ｇ周波数帯域で動作することができ、第２の送信チェーン７０’、７０’’は、第１の周波数帯域とは異なる第２の５Ｇ周波数帯域で動作することができる。４Ｇ通信と５Ｇ通信の双方を必要とする用途において、少なくとも３つの送信チェーンを使用する電子システムが使用されてもよく、この場合、先に述べたように、２つのチェーンは５Ｇのために動作し、第３のチェーンは４Ｇ通信のために動作する。

スイッチアセンブリ７６は、ＥＭ結合器７８、８０、８２、８４の各々から出力を受信するように構成される。いくつかの実施形態において、各ＥＭ結合器７８、８０、８２、８４の結合ポートまたは分離ポートのうちの、一方のポートはサンプリングのためにスイッチアセンブリ７６によって選択され、他方のポートはスイッチアセンブリ７６によって接地にシャントされ、それにより、各ＥＭ結合器７８、８０、８２、８４からの順方向電力または逆方向電力のいずれかをサンプリングする。ある実施形態において、スイッチアセンブリ７６は、各ＥＭ結合器ごとにスイッチアセンブリ２６と同様または同一の個別のスイッチサブアセンブリを含み、それにより、各ＥＭ結合器７８、８０、８２、８４ごとに終端インピーダンスおよび出力を提供する。

図６は、アンテナスイッチモジュール９６Ａと、第１のＢ３（帯域３）結合器８９と、第２のＢ３結合器９１と、第３のＢ４１（帯域４１）結合器９３と、第４のＢ４１結合器９５とを含む、電子システム８６Ａを示す。帯域３結合器は、帯域３、４、および６６でデータを送信するために使用されてもよく、これらの帯域の各々は、約１７１０ＭＨと１７８５ＭＨとの間の同様の周波数帯域を占有する。いくつかの実施形態において、電子システム８６Ａはフロントエンドモジュールの一部である。いくつかのフロントエンドモジュールアプリケーションは、少なくとも２つの異なる周波数帯域を同時に送信および／または受信することを必要とするかまたはそうすることが可能である。たとえば、いくつかのスマートフォンは、４Ｇ周波数帯域と５Ｇ周波数帯域の双方で送信することを必要とする。一例によると、４Ｇおよび５Ｇ周波数帯域の双方は異なっており重複しない。図６において、Ｂ３およびＢ４１は、異なっており重複しない周波数帯域の例である。帯域２、３および４は、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplexing）チャネルまたは帯域の例であり、帯域４１等の帯域は、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplexing）チャネルまたは帯域の例である。周波数分割複信（ＦＤＤ）モードで動作する周波数帯域は、異なる周波数を介して同時送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）動作を行う。たとえば、帯域３は、約２５００ＭＨｚ～約２５７０ＭＨｚの周波数を有する送信信号で動作し、約２６２０ＭＨｚ～約２６９０ＭＨｚの周波数を有する受信信号で動作する。これは、典型的には、Ｔｘ経路およびＲｘ経路を共通の端子に結合するデュプレクサの使用によって実現される。対照的に、時分割複信（ＴＤＤ）モードで動作する周波数帯域は、Ｔｘ動作とＲｘ動作の双方に利用される単一の周波数帯域を有する。たとえば、帯域４０および４１は、それぞれ、帯域４０については約２３００ＭＨｚ～約２４００ＭＨｚ、帯域４１については約２４９６ＭＨｚ～約２６９０ＭＨｚの単一周波数帯域で動作する。本開示の局面は、時分割複信であろうと周波数分割複信であろうと任意の特定の周波数帯域に限定される訳ではなく、実際には、キャリアアグリゲーションを使用できる、双方を伴う任意の状況に適用可能であることが、理解されるはずである。

現在、５Ｇ展開の大部分は、非スタンドアロン（ＮＳＡ：non-standalone）アーキテクチャを利用する。ＮＳＡ ５Ｇ展開において、たとえばスマートフォン等のいくつかの５Ｇモバイルデバイスは、データ転送が４Ｇ ＬＴＥおよび５Ｇで同時に行われるように、依然として４Ｇ ＬＴＥに接続されている。このデュアルＬＴＥ／５Ｇ機能を実現する１つの無線規格は、Ｅ－ＵＴＲＡＮ Ｎｅｗ Ｒａｄｉｏ－Ｄｕａｌ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ（ＥＮＤＣ）である。電子システム６４、６５、８６Ａは、５Ｇおよび４Ｇ ＬＴＥネットワークの双方に同時にアクセスするために使用されるワイヤレスデバイスにおいてＥＮＤＣアーキテクチャとして実現されることにより、スタンドアロン（ＳＡ）５Ｇネットワークと比較して、追加の全体的な帯域幅を与えることができる。

システム８６Ａは、有限アンテナ分離（典型的には約１２ｄＢ）を通してＢ４１信号９０の信号経路に漏洩するＢ３ Ｔｘ信号８８を含む。破線９７は、漏洩経路１０１に起因してＢ４１信号経路に漏洩している不要Ｂ３信号を示す。同様に、破線９８は、漏洩経路１０３に起因してＢ３信号経路に漏洩している不要Ｂ４１信号を示す。帯域選択スイッチ１０８および１１０は、さまざまな周波数帯域について、結合器８９および９３とＡＳＭ８７との間にどの帯域固有帯域通過フィルタを接続するかを選択するために使用される。たとえば、帯域選択スイッチ１０８は、結合器８９とＡＳＭ８７との間で、帯域２送信（Ｔｘ）、帯域３／４／および６６送信（Ｔｘ）、帯域１送信（Ｔｘ）、および帯域４０送信（Ｔｘ）のためのフィルタを結合する。帯域２、帯域１、４、および６６、ならびに帯域４０のための受信帯域フィルタは、帯域選択スイッチ１０８に提供され、１つ以上の受信低雑音増幅器（ＬＮＡ、図示せず）に適切にルーティングされることができる。帯域選択スイッチ１１０は、結合器９３とＡＳＭ８７との間に帯域７のための送信フィルタおよび受信フィルタと帯域４１、３４、および３９とを結合し、これらのフィルタの各々を適切なＬＮＡ（図示せず）に結合することができる。

図６に鑑みて理解されるように、第１のＢ３結合器８９および第３のＢ４１結合器９３が各チェーンの電力増幅器の後ろに存在しない場合、結合された出力信号は、必然的に、それぞれ第２のＢ３結合器９１および第４のＢ４１結合器９５の結合出力によって提供されている。２つのアンテナ間の適度な絶縁（約１２ｄＢ）を考慮すると、第２のＢ３結合器９１からの結合されたＢ３信号は、Ｂ４１からの有意なエネルギを含み、第４のＢ４１結合器９５からの結合されたＢ４１信号は、Ｂ３からの有意なエネルギを含む。その結果、電力検出器の各々における検知精度が著しく損なわれる。

破線９７によって示される信号のような、Ｂ４１信号経路に漏洩しているいずれかの不要Ｂ３信号は、Ｂ４１電力検出器９４に結合される前に、ＡＳＭ８７を通過し次にＢ４１送信フィルタ１０５（Ｂ４１信号を除くすべてを効果的にフィルタ処理するはずである）を通過することができる。同様に、破線９８によって示される信号のような、Ｂ３信号経路に漏洩しているいずれかの不要Ｂ４１信号は、Ｂ３電力検出器９２に結合される前に、ＡＳＭ８７を通過し次にＢ３／４／６６送信フィルタ１０４（Ｂ３信号を除くすべてを効果的にフィルタリングするはずである）を通過することができる。その結果、順方向電力検出は、第２のＢ３結合器９１および第４のＢ４１結合器９５を介して検出される場合よりも、大幅に正確になる。

スイッチアセンブリ９６Ａは、Ｂ３スイッチ９６Ａ１と、Ｂ４１スイッチ９６Ａ２とを含む。Ｂ３スイッチ９６Ａ１は、Ｂ３電力検出器９２に結合され、Ｂ４１スイッチ９６Ａ２は、Ｂ４１電力検出器９４に結合される。加えて、Ｂ３スイッチ９６Ａ１は、第１のＢ３結合器８９の結合ポートから提供される電力と第２のＢ３結合器９１の結合ポートから提供される電力との間で切り替えるように構成され、Ｂ４１スイッチ９６Ａ２は、第３のＢ４１結合器９３の結合ポートから提供される電力と第４のＢ４１結合器９５の結合ポートから提供される電力との間で切り替えるように構成される。ある実施形態において、スイッチアセンブリ９６Ａは、追加の入力、出力、および／またはスイッチを含むことが理解される。スイッチアセンブリ９６Ａはまた、Ｂ３電力検出器９２とＢ４１電力検出器９４とのいずれかを選択するように構成されたＣＰＬ＿ＩＮスイッチ９６Ａ３を含む。

Ｂ４１フィルタ１０５は、Ｂ４１の外側で有意な拒絶を提供しＢ３信号８８を有意に減衰させる。同様に、Ｂ３／４／６６フィルタ１０４は、Ｂ３／４／６６の外側で有意な拒絶を提供しＢ４１信号９０を有意に減衰させる。しかしながら、Ｂ４１電力検出器９４によって取得された電力測定値におけるＢ３信号８８をさらに減衰させるため、かつ、Ｂ３電力検出器９２によって取得された電力測定値におけるＢ４１信号９０をさらに減衰させるために、１つ以上のノッチフィルタを第２のＢ３結合器９１および第４のＢ４１結合器９５の分離ポートに結合することができる。１つ以上のノッチフィルタもスイッチアセンブリに含まれてもよく、または１つ以上のノッチフィルタが代わりにスイッチアセンブリに含まれてもよい。

図７は、スイッチアセンブリ９６Ｂを含み第１のＢ３結合器８９および第３のＢ４１結合器９３を含まない電子システム８６Ｂを示す。第２のＢ３結合器９１および第４のＢ４１結合器９５の分離ポートの各々は、接地とそれぞれの分離ポートに結合されたスイッチとの間に並列に配置された一対のノッチフィルタのうちの一方のノッチフィルタに選択的に結合される。ノッチフィルタは抵抗と並列に配置されている。少なくとも１つの例において、抵抗器は５０オーム抵抗器である。第２のＢ３結合器９１の分離ポートは、スイッチ９１Ｃを介して第１のノッチフィルタ９１Ａおよび第２のノッチフィルタ９１Ｂを含む一対のノッチフィルタの一方に選択的に結合される。同様に、第４のＢ４１結合器９５の分離ポートは、スイッチ９５Ｃを介して、第３のノッチフィルタ９５Ａおよび第４のノッチフィルタ９５Ｂを含む一対のノッチフィルタの一方に選択的に結合される。ノッチフィルタの各対について、対の２つのノッチフィルタのうちの一方はＢ３にノッチを提供し、他方のノッチフィルタはＢ４１にノッチを提供する。電子システム８６ＢはいずれかのアンテナからＢ３およびＢ４１をサポートするので、結合器９１、９５の各々に対して２つのノッチフィルタが設けられる。ある例において、第１のノッチフィルタ９１Ａおよび第３のノッチフィルタ９５Ａは、Ｂ３においてノッチを提供し、第２のノッチフィルタ９１Ｂおよび第４のノッチフィルタ９５Ｂは、Ｂ４１においてノッチを提供する。特定のノッチフィルタを選択することにより、不要信号（たとえば破線９７または破線９８）がスイッチアセンブリ９６Ｂ（したがって電力検出器９２、９４のうちの一方）に到達しないように分離する、または不要信号を少なくとも有意に減少させる。各ノッチフィルタは、２０ｄＢ以上の挿入損失を有し得る。本明細書に記載のノッチフィルタの配置は帯域Ｂ３およびＢ４１に限定される訳ではなく、他の帯域に適用されてもよく、ノッチフィルタは必要に応じて適切な帯域を排除または減少させるように適切に修正されることが、理解される。

スイッチアセンブリ９６Ｂは、Ｂ３スイッチ９６Ｂ１と、Ｂ４１スイッチ９６Ｂ２とを含む。Ｂ３スイッチ９６Ｂ１は、Ｂ３電力検出器９２に結合され、Ｂ４１スイッチ９６Ｂ２は、Ｂ４１電力検出器９４に結合される。Ｂ３スイッチ９６Ｂ１は、第２のＢ３結合器９１の結合ポートを選択するように構成され、Ｂ４１スイッチ９６Ｂ２は、第４のＢ４１結合器９５の結合ポートを選択するように構成される。スイッチアセンブリ９６Ｂはまた、Ｂ３電力検出器９２とＢ４１電力検出器９４とのいずれかを選択するように構成されたＣＰＬ＿ＩＮスイッチ９６Ｂ３を含む。

別の実施形態において、特定の帯域を拒絶するためにいずれかのノッチフィルタを選択する代わりに、スイッチが開放接続に結合されるときに分離ポートと接地との間に結合される唯一の構成要素が抵抗器となるように、ノッチフィルタの各対に関連付けられるスイッチ（たとえばスイッチ９１Ｃまたはスイッチ９５Ｃ）のために選択可能な開放接続が提供される。Ｂ３またはＢ４１フィルタリングされた終端のいずれかではなく抵抗器終端を選択することは、複数の帯域上でではなく単一の帯域上でのみ送信する場合に望ましいものとなり得る。

図８は、スイッチアセンブリ９６Ｃを含み第１のＢ３結合器８９および第３のＢ４１結合器９３を含まない電子システム８６Ｃを示す。スイッチアセンブリ９６Ｃは、第５のノッチフィルタ９６Ｅと、第６のノッチフィルタ９６Ｆとを含む。一例において、第５のノッチフィルタ９６Ｅは、不要Ｂ３信号がＢ４１電力検出器９４に到達することを排除または減少させるように構成され、第６のノッチフィルタ９６Ｆは、不要Ｂ４１信号がＢ３電力検出器９２に到達することを排除または減少させるように構成される。スイッチアセンブリ９６Ｃに選択可能なノッチフィルタを設けることは、各電力検出器にトレードオフを提供し、（ｉ）損失の追加という犠牲を払って不要信号を低減するようにそれぞれのノッチフィルタを選択すること、または（ｉｉ）電力検出器によって検出される不要信号という犠牲を払ってそれぞれのノッチフィルタをバイパスすることの、いずれかを行う。

特定のノッチフィルタを選択またはバイパスするために、スイッチアセンブリ９６Ｃは、Ｂ３フィルタ選択スイッチ９６Ｃ１およびＢ４１フィルタ選択スイッチ９６Ｃ２を含む。Ｂ３フィルタ選択スイッチ９６Ｃ１は、第６のノッチフィルタ９６Ｆを含む経路と、第５のノッチフィルタ９６Ｅおよび第６のノッチフィルタ９６Ｆをバイパスするバイパス経路９６Ｇとのいずれかを選択するように構成される。Ｂ４１フィルタ選択スイッチ９６Ｃ２は、第５のノッチフィルタ９６Ｅを含む経路とバイパス経路９６Ｇとのいずれかを選択する。スイッチアセンブリ９６Ｃは、Ｂ３電力検出器９２とＢ４１電力検出器９４とのいずれかを選択するように構成されたＣＰＬ＿ＩＮスイッチ９６Ｃ３を含む。スイッチアセンブリ９６Ｃはまた、Ｂ４１電力検出器９４に結合され第５のノッチフィルタ９６Ｅとバイパス経路９６Ｇとのいずれかを選択するように構成されたＢ４１電力検出器スイッチ９６Ｃ４と、Ｂ３電力検出器９２に結合され第６のノッチフィルタ９６Ｆとバイパス経路９６Ｇとのいずれかを選択するように構成されたＢ３電力検出器スイッチ９６Ｃ５とを含む。

電子システム８６Ｃの動作の一例において、ＳＡ／単一帯域動作中に、第２のＢ３結合器９１の出力および第４のＢ４１結合器９５の出力は、結合器からバイパス経路９６Ｇに、およびそれぞれの電力検出器にルーティングされる。ＮＳＡ（ＥＮＤＣ）動作中、各ＥＭ結合器は、必要なフィルタにルーティングされ、次に選択された電力検出器にルーティングされることになる。

上述の構成にノッチフィルタを組み込むことにより、異なる電力測定値における異なる周波数帯域の相互汚染が著しく低減される一方で、本明細書で提供される実施形態について説明されたように電力増幅器の直後およびアンテナスイッチモジュールの直後の双方に結合器を配置する利点が引続き維持される。たとえば、図５Ａに示されるチェーン６８’、７０’からの電力測定値は、上述のノッチフィルタの追加により、信号損失および／または破損が少ない。本明細書に記載の概念および技術は他の帯域および他のＥＮＤＣの組み合わせに拡張可能であることが理解される。

上記実施形態のうちの一部は電力増幅器および／またはモバイルデバイスに関する例を提供している。具体的には、本明細書に記載の電子システム２、３２、３４、６４、６５、８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃの各々は、スマートフォン等のモバイルデバイスのフロントエンドモジュールに含まれ得る。しかしながら、実施形態の原理および利点は、本明細書に記載の回路のいずれかから利益を得ることができる任意のアップリンクセルラーデバイス等の、任意の他のシステムまたは装置に使用することができる。本明細書に記述された原理および利点のいずれも、順方向ＥＭ電力および／または逆方向ＥＭ電力等のＥＭ信号に関連付けられる電力レベルを検出および／または監視する必要性を伴う電子システムにおいて実現することができる。本明細書に記述されたスイッチネットワークおよび／またはスイッチ回路のいずれも、代替的にまたは追加として、任意の他の好適な論理的に等価および／または機能的に等価のスイッチネットワークによって実現することができる。本明細書の教示は、たとえばマルチバンドおよび／またはマルチモード電力増幅器システムを含む、複数の電力増幅器を有するシステムを含む多様な電力増幅器システムに適用可能である。本願明細書に記述された電力増幅器トランジスタは、たとえばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）トランジスタであってもよい。さらに、本願明細書に記述された電力増幅器は、ＦＥＴおよび／またはヘテロ接合バイポーラトランジスタ等のバイポーラトランジスタによって実現することができる。

本開示の局面は、さまざまな電子デバイスにおいて実現することができる。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、スマートフォン等の携帯電話、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、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、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、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の製品を含み得る。

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、当業者はさまざまな変更、修正、および改良に容易に想到す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 (22)

1. フロントエンドモジュールであって、前記フロントエンドモジュールは、
   無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器を備え、前記電力増幅器は、前記無線周波数信号を受信するように構成された入力と、増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、
   入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第１の結合器を備え、前記入力ポートは前記電力増幅器の前記出力に結合され、さらに、
   前記第１の結合器の前記出力ポートに結合された入力と、出力とを有する、アンテナスイッチモジュールと、
   入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第２の結合器とを備え、前記第２の結合器の前記入力ポートは前記アンテナスイッチモジュールの前記出力に結合され、さらに、
   アンテナに結合されるように構成されたアンテナポートを備え、前記アンテナポートは前記第２の結合器の前記出力ポートに結合され、さらに、
   第１のスイッチサブアセンブリを備え、前記第１のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、前記第２の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの一方を前記第１のスイッチアセンブリの出力に接続し、前記第２の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの他方を第１の終端インピーダンスに接続する、フロントエンドモジュール。
2. 前記第１の結合器の前記分離ポートは第２の終端インピーダンスに接続される、請求項１に記載のフロントエンドモジュール。
3. 第２のスイッチサブアセンブリをさらに備え、前記第２のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、前記第１の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの一方を前記第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、前記第１の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する、請求項１に記載のフロントエンドモジュール。
4. 前記第１の結合器の前記出力ポートと前記アンテナスイッチモジュールの前記入力との間に接続されたフィルタをさらに備える、請求項３に記載のフロントエンドモジュール。
5. コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第１のスイッチサブアセンブリおよび前記第２のスイッチサブアセンブリに結合され、前記第１の結合器の前記結合ポートを前記第２のスイッチアセンブリの前記出力に接続するとともに前記第１の結合器の前記分離ポートを前記第２の終端インピーダンスに接続することにより、前記第２のスイッチアセンブリの前記出力から第１の測定値を取得するように構成され、前記第１の測定値は前記電力増幅器が提供する順方向電力の表示を提供する、請求項４に記載のフロントエンドモジュール。
6. 前記コントローラはさらに、前記第２の結合器の前記結合ポートを前記第１のスイッチアセンブリの前記出力に接続するとともに前記第２の結合器の前記分離ポートを前記第１の終端インピーダンスに接続することにより、前記第１のスイッチアセンブリの前記出力から第２の測定値を取得するように構成され、前記第２の測定値は前記アンテナ上に存在する順方向電力の表示を提供する、請求項５に記載のフロントエンドモジュール。
7. 前記コントローラはさらに、前記第２の結合器の前記分離ポートを前記第１のスイッチアセンブリの前記出力に接続するとともに前記第２の結合器の前記結合ポートを前記第１の終端インピーダンスに接続することにより、前記第１のスイッチアセンブリの前記出力から第２の測定値を取得するように構成され、前記第２の測定値は前記アンテナから反射された電力の表示を提供する、請求項５に記載のフロントエンドモジュール。
8. 前記コントローラはさらに、前記アンテナから反射された電力の前記表示に基づいて前記アンテナのインピーダンスを調整するように構成される、請求項７に記載のフロントエンドモジュール。
9. 前記コントローラはさらに、前記第１の結合器の前記出力ポートからの第１の測定値と前記第２の結合器の前記出力ポートからの第２の測定値とを取得するように構成される、請求項５に記載のフロントエンドモジュール。
10. 前記コントローラはさらに、前記第１の測定値と前記第２の測定値とに基づいて、前記電力増幅器が受信した前記無線周波数信号を修正することにより、前記増幅された無線周波数信号を線形化するように構成される、請求項９に記載のフロントエンドモジュール。
11. 前記コントローラはさらに、前記第１の測定値と前記第２の測定値とに基づいて、前記電力増幅器と前記アンテナとの間の前記増幅された無線周波数信号の電力の変化を記述する伝達関数の振幅および位相を求めるように構成される、請求項９に記載のフロントエンドモジュール。
12. 前記コントローラはさらに、
    前記スイッチアセンブリを操作して、前記アンテナに提供される順方向電力の測定値を取得し、
    前記スイッチアセンブリを操作して、前記アンテナからの反射電力の測定値を取得し、
    前記順方向電力の測定値と前記反射電力の測定値との間の比率を計算し、
    前記計算した比率に基づいて、前記電力増幅器が提供する電力の量を調整する
    ように、構成される、請求項５に記載のフロントエンドモジュール。
13. 第２の無線周波数信号を増幅するように構成された第２の電力増幅器をさらに備え、前記第２の電力増幅器は、前記第２の無線周波数信号を受信するように構成された入力と、第２の増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、
    入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第３の結合器を備え、前記第３の結合器の前記入力ポートは前記第２の電力増幅器の前記出力に結合され、前記第３の結合器の前記出力ポートは前記アンテナスイッチモジュールの第２の入力に結合され、さらに、
    入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第４の結合器を備え、前記第４の結合器の前記入力ポートは前記アンテナスイッチモジュールの第２の出力に結合され、さらに、
    第２のアンテナに結合されるように構成された第２のアンテナポートを備え、前記第２のアンテナポートは前記第２の結合器の前記第２の出力に結合される、請求項１に記載のフロントエンドモジュール。
14. 前記電力増幅器、前記第１の結合器、前記第２の結合器、および前記アンテナポートは、第１のチェーンを形成し、
    前記第２の電力増幅器、前記第３の結合器、前記第４の結合器、および前記第２のアンテナポートは、第２のチェーンを形成し、
    前記第１のチェーンの前記増幅された無線周波数信号は、前記第２のチェーンの前記第２の増幅された無線周波数信号とは異なる周波数帯域内にある、請求項１３に記載のフロントエンドモジュール。
15. 前記増幅された無線周波数信号および前記第２の増幅された無線周波数信号は、同時に送信される、請求項１４に記載のフロントエンドモジュール。
16. 前記電力増幅器の前記入力で受信される前記無線周波数信号は、約６００ＭＨｚから約２．５ＧＨｚの範囲、約４５０ＭＨｚから約６ＧＨｚの範囲、および約２４ＧＨｚから５２ＧＨｚの範囲、のうちの１つの中の周波数を有する、請求項１に記載のフロントエンドモジュール。
17. 前記第１の結合器は単方向性結合器であり、前記第２の結合器は双方向性結合器である、請求項１に記載のフロントエンドモジュール。
18. フロントエンドモジュールであって、前記フロントエンドモジュールは、
    無線周波数信号を増幅するように構成された電力増幅器を備え、前記電力増幅器は、前記無線周波数信号を受信するように構成された入力と、増幅された無線周波数信号を提供するように構成された出力とを有し、さらに、
    入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第１の結合器を備え、前記入力ポートは前記電力増幅器の前記出力に結合され、さらに、
    前記第１の結合器の前記出力ポートに結合された入力と、出力とを有する、アンテナスイッチモジュールと、
    入力ポートと出力ポートと結合ポートと分離ポートとを有する第２の結合器とを備え、前記第２の結合器の前記入力ポートは前記アンテナスイッチモジュールの前記出力に結合され、さらに、
    前記アンテナに結合されるように構成されたアンテナポートを備え、前記アンテナポートは前記第２の結合器の前記出力ポートに結合され、さらに、
    第１のスイッチサブアセンブリを備え、前記第１のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、前記第２の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの一方を前記第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、前記第２の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する、または、前記第２の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートの各々を前記第２の終端インピーダンスに接続する、フロントエンドモジュール。
19. 前記第１の結合器の前記分離ポートは第２の終端インピーダンスに接続される、請求項１８に記載のフロントエンドモジュール。
20. 第２のスイッチサブアセンブリをさらに備え、前記第２のスイッチサブアセンブリは、切り替え可能に、前記第１の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの一方を前記第２のスイッチアセンブリの出力に接続し、前記第１の結合器の前記結合ポートおよび前記分離ポートのうちの他方を第２の終端インピーダンスに接続する、請求項１８に記載のフロントエンドモジュール。
21. 前記第１の結合器の前記出力ポートと前記アンテナスイッチモジュールの前記入力との間に接続されたフィルタをさらに備える、請求項２０に記載のフロントエンドモジュール。
22. コントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第１のスイッチサブアセンブリおよび前記第２のスイッチサブアセンブリに結合され、前記第１の結合器の前記結合ポートを前記第２のスイッチアセンブリの前記出力に接続するとともに前記第１の結合器の前記分離ポートを前記第２の終端インピーダンスに接続することにより、前記第２のスイッチアセンブリの前記出力から第１の測定値を取得するように構成され、前記第１の測定値は前記電力増幅器が提供する順方向電力の表示を提供する、請求項２１に記載のフロントエンドモジュール。

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