JP6258263B2 - ワイヤレス通信デバイス用の電力およびインピーダンス測定回路 - Google Patents
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Description
本特許出願は、本譲受人に譲渡され、参照により明確に本明細書に組み込まれた、2009年6月19日出願の「POWER AND/OR IMPEDANCE MEASUREMENT CIRCUITS FOR A WIRELESS COMMUNICATION DEVICE」という名称の米国仮出願第61/218836号に対する優先権を主張する。
複数の調整回路が回路素子を共有することもできる。たとえば、調整回路634と636とは、位相シフタまたはリミッタを共有することができる。異なる回路が実装された調整回路634、636、644、および646を備えた、様々な例示的設計が取得可能である。
電力および/またはインピーダンスの測定値は、前述のように、調整可能整合回路を調整するために使用することができる。電力および/またはインピーダンスの測定値は、他の目的にも使用することができる。たとえば電力測定値は、電力制御のためのワイヤレス・デバイスの送信電力を調整するため、過負荷条件を感知するため、および、電力増幅器の利得および/または送信電力を減少させるためなどに、使用することができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための、第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための、ならびに、前記第1および第2の感知信号に基づいて生成されたセンサ出力を提供するための、センサと、
前記センサに結合され、前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定するための計算ユニットと、
を備える装置。
[C2] 前記センサが、
前記直列回路の前記第1および第2の端部からそれぞれ取得された第1および第2の入力信号を受信するための、ならびに、前記第1の感知信号を提供するための、増幅器と、
前記増幅器に結合され、前記第1の感知信号と前記第2の感知信号のバージョンとを掛け合わせ、乗算器出力を提供するための、乗算器と、
を備えるC1に記載の装置。
[C3] 前記センサが、
前記第2の入力信号を受信し、前記第2の感知信号を提供するための、バッファと、
前記バッファに結合され、前記第2の感知信号の位相シフト・バージョンを前記乗算器に提供するための、位相シフタと、
をさらに備えるC2に記載の装置。
[C4] 前記センサが、
前記乗算器に結合され、前記乗算器出力をフィルタリングし、前記センサ出力を提供するための、低域フィルタをさらに備えるC2に記載の装置。
[C5] 前記センサが、
前記直列回路の前記第1の端部に結合され、前記第1の入力信号を提供するための、第1のプログラム可能減衰器と、
前記直列回路の前記第2の端部に結合され、前記第2の入力信号を提供するための、第2のプログラム可能減衰器と、
をさらに備えるC2に記載の装置。
[C6] 前記センサが、
前記直列回路の前記第1および第2の端部からそれぞれ取得された第1および第2の入力信号を受信するための、ならびに、前記第1の感知信号を提供するための、増幅器と、
前記第2の入力信号を受信し、前記第2の感知信号を提供するための、バッファと、
前記バッファに結合され、位相シフト信号を提供するための、位相シフタと、
前記増幅器および前記位相シフタに結合され、前記第1の感知信号と前記位相シフト信号とを掛け合わせ、乗算器出力を提供するための、乗算器と、
前記乗算器に結合され、前記乗算器出力をフィルタリングし、前記センサ出力を提供するための低域フィルタと、
を備えるC1に記載の装置。
[C7] 前記計算ユニットが、前記直列回路のインピーダンスに基づいて前記センサ出力をスケーリングし、前記負荷に送達される前記電力を提供するためのものであるC1に記載の装置。
[C8] 前記直列回路が、前記直列回路の前記第1の端部と前記第2の端部との間に結合されたインダクタを備えるC1に記載の装置。
[C9] 前記直列回路を備える調整可能整合回路と、
前記調整可能整合回路に結合された電力増幅器であって、前記調整可能整合回路が前記負荷に送達された前記電力に基づいて調整される、電力増幅器と、
をさらに備えるC1に記載の装置。
[C10] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知すること、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知すること、
前記第1および第2の感知信号に基づいてセンサ出力を生成すること、および
前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定すること、
を備える方法。
[C11] 前記負荷に送達される前記電力に基づいて、前記直列回路を備える整合回路を調整することをさらに備えるC10に記載の方法。
[C12] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための手段と、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための手段と、
前記第1および第2の感知信号に基づいてセンサ出力を生成するための手段と、
前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定するための手段と、
を備える装置。
[C13] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための、第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための、第1のセンサ出力を取得するために前記第1の感知信号の第1のバージョンと前記第2の感知信号の第1のバージョンとを混合するための、ならびに、第2のセンサ出力を取得するために前記第1の感知信号の第2のバージョンと前記第2の感知信号の第2のバージョンとを混合するための、センサと、
前記センサに結合され、前記第1および第2のセンサ出力に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部でのインピーダンスまたは送達電力を決定するための計算ユニットと、
を備える装置。
[C14] 前記センサが、第3のセンサ出力を取得するために前記第1の感知信号の第3のバージョンと前記第2の感知信号の第1または第2のバージョンとをさらに混合するためのものであり、前記計算ユニットが、さらに前記第3のセンサ出力に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは前記送達電力を決定するためのものである、C13に記載の装置。
[C15] 前記直列回路の前記第2の端部が前記負荷に結合され、前記センサが前記負荷での前記第2の電圧信号を感知するためのものであり、前記計算ユニットが前記負荷での前記インピーダンスまたは送達電力を決定するためのものであるC13に記載の装置。
[C16] 前記直列回路の前記第2の端部が電力増幅器に結合され、前記センサが前記電力増幅器の出力での前記第2の電圧信号を感知するためのものであり、前記計算ユニットが前記電力増幅器の出力での前記インピーダンスまたは送達電力を決定するためのものであるC13に記載の装置。
[C17] 前記第1の感知信号の前記第1のバージョンが前記第1の感知信号であり、前記第2の感知信号の前記第2のバージョンが前記第2の感知信号であるC13に記載の装置。
[C18] 前記第1の感知信号の前記第2のバージョンが、制限バージョンまたは位相シフト・バージョン、あるいは前記第1の感知信号の制限および位相シフト・バージョンであり、前記第2の感知信号の前記第1のバージョンが、制限バージョンまたは位相シフト・バージョン、あるいは前記第2の感知信号の制限および位相シフト・バージョンであるC17に記載の装置。
[C19] 前記第1のセンサ出力が前記第1の電圧信号の同相成分または直交成分を示すものであり、前記第2のセンサ出力が、前記第2の電圧信号の同相成分または直交成分を示すものであるC13に記載の装置。
[C20] 前記第1のセンサ出力が、前記直列回路の前記第2の端部の前記インピーダンスの位相を示すものであるC13に記載の装置。
[C21] 前記センサが、
前記直列回路の前記第1および第2の端部からそれぞれ取得された第1および第2の入力信号を受信するための、ならびに、前記第1の感知信号を提供するための、増幅器と、
前記第2の入力信号を受信し、前記第2の感知信号を提供するための、バッファと、
を備えるC13に記載の装置。
[C22] 前記センサが、
前記直列回路の前記第1の端部に結合され、前記第1の入力信号を提供するための、第1のプログラム可能減衰器と、
前記直列回路の前記第2の端部に結合され、前記第2の入力信号を提供するための、第2のプログラム可能減衰器と、
をさらに備えるC21に記載の装置。
[C23] 前記センサが、
前記増幅器に結合され、前記第1の感知信号の前記第1および第2のバージョンを備える前記第1の感知信号の複数のバージョンのうちの1つを提供するための、第1のスイッチと、
前記バッファに結合され、前記第2の感知信号の前記第1および第2のバージョンを備える前記第2の感知信号の複数のバージョンのうちの1つを提供するための、第2のスイッチと、
前記第1および第2のスイッチに結合され、前記第1のスイッチからの出力信号と前記第2のスイッチからの出力信号とを混合するための、ミキサと、
をさらに備えるC21に記載の装置。
[C24] 前記センサが、
前記ミキサに結合され、前記ミキサ出力をフィルタリングし、前記センサ出力を提供するための、低域フィルタをさらに備えるC23に記載の装置。
[C25] 前記センサが、
前記第1の感知信号の前記第1のバージョンと前記第2の感知信号の前記第1のバージョンとを混合し、前記第1のセンサ出力を生成するために使用される第1のミキサ出力を提供するための第1のミキサと、
前記第1の感知信号の前記第2のバージョンと前記第2の感知信号の前記第2のバージョンとを混合し、前記第2のセンサ出力を生成するために使用される第2のミキサ出力を提供するための第2のミキサと、
を備えるC13に記載の装置。
[C26] 前記センサが、
前記第1の感知信号の前記第3のバージョンと前記第2の感知信号の前記第3のバージョンとを混合し、前記第3のセンサ出力を生成するために使用される第3のミキサ出力を提供するための、第3のミキサをさらに備え、前記計算ユニットが、前記第3のセンサ出力にさらに基づいて、前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは前記送達電力を決定するためのものであるC25に記載の装置。
[C27] 前記センサが、
前記第1および第2のミキサに結合され、前記第1および第2のミキサ出力をフィルタリングし、前記第1および第2のセンサ出力を提供するための、少なくとも1つの低域フィルタをさらに備えるC25に記載の装置。
[C28] スイッチと直列に結合されたリアクタンス素子であって、前記リアクタンス素子と前記スイッチとが、前記直列回路の前記第2の端部と回路接地との間に結合された、リアクタンス素子をさらに備え、
前記計算ユニットが、前記スイッチが閉状態で前記第1および第2のセンサ出力の第1の測定値を取得するための、前記スイッチが開状態で前記第1および第2のセンサ出力の第2の測定値を取得するための、ならびに、前記第1および第2の測定値に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは送達電力を決定するためのものであるC13に記載の装置。
[C29] スイッチと直列に結合されたリアクタンス素子であって、前記リアクタンス素子と前記スイッチとが、前記直列回路の前記第1の端部と第2の端部との間に結合された、リアクタンス素子をさらに備え、
前記計算ユニットが、前記スイッチが閉状態で前記第1および第2のセンサ出力の第1の測定値を取得するための、前記スイッチが開状態で前記第1および第2のセンサ出力の第2の測定値を取得するための、ならびに、前記第1および第2の測定値に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは送達電力を決定するためのものであるC13に記載の装置。
[C30] 前記直列回路を備える調整可能整合回路と、
前記調整可能整合回路に結合された電力増幅器であって、前記調整可能整合回路が前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは送達電力に基づいて調整される、電力増幅器と、
をさらに備えるC13に記載の装置。
[C31] 第1の入力無線周波数(RF)信号を増幅し、第1の増幅RF信号を提供するための、第1の電力増幅器と、
前記第1の電力増幅器に結合され、前記第1の電力増幅器に対して出力インピーダンス整合を提供するための、前記第1の増幅RF信号を受信するための、および第1の出力RF信号を提供するための、第1の調整可能整合回路と、
前記第1の調整可能整合回路に結合され、前記第1の調整可能整合回路の出力での第1のインピーダンスまたは送達電力を測定するための、測定回路であって、前記第1の調整可能整合回路が、前記測定された第1のインピーダンスまたは送達電力に基づいて調整される、測定回路と、
を備えるワイヤレス・デバイス。
[C32] 第2の入力RF信号を増幅し、第2の増幅RF信号を提供するための、第2の電力増幅器と、
前記第2の電力増幅器に結合され、前記第2の電力増幅器に対して出力インピーダンス整合を提供するための、前記第2の増幅RF信号を受信するための、および第2の出力RF信号を提供するための、第2の調整可能整合回路とをさらに備え、さらに前記測定回路が、前記第2の調整可能整合回路の出力での第2のインピーダンスまたは送達電力を測定するためのものであって、前記第2の調整可能整合回路が、前記測定された第2のインピーダンスまたは送達電力に基づいて調整されるC31に記載のワイヤレス・デバイス。
[C33] 前記第1および第2の調整可能整合回路に結合され、前記第1および第2の増幅RF信号を受信して組み合わせ、第3の出力RF信号を提供するための、第3の調整可能整合回路をさらに備え、さらに前記測定回路が、前記第3の調整可能整合回路の出力での第3のインピーダンスまたは送達電力を測定するためのものであって、前記第3の調整可能整合回路が、前記測定された第3のインピーダンスまたは送達電力に基づいて調整されるC32に記載のワイヤレス・デバイス。
[C34] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知すること、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知すること、
第1のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第1のバージョンと前記第2の感知信号の第1のバージョンとを混合すること、
第2のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第2のバージョンと前記第2の感知信号の第2のバージョンとを混合すること、および
前記第1および第2のセンサ出力に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部でのインピーダンスまたは送達電力を決定すること、
を備える方法。
[C35] 前記第1の感知信号の前記第1のバージョンが前記第1の感知信号であり、前記第2の感知信号の前記第2のバージョンが前記第2の感知信号であり、前記第1の感知信号の前記第2のバージョンが、制限バージョンまたは位相シフト・バージョン、あるいは前記第1の感知信号の制限および位相シフト・バージョンであり、前記第2の感知信号の前記第1のバージョンが、制限バージョンまたは位相シフト・バージョン、あるいは前記第2の感知信号の制限および位相シフト・バージョンであるC34に記載の方法。
[C36] 前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスまたは送達電力に基づいて、前記直列回路を備える調整可能整合回路を調整することをさらに備えるC34に記載の方法。
[C37] 前記調整可能整合回路を調整することが、
前記直列回路の前記第2の端部での前記インピーダンスに基づいて、電圧定在波比(VSWR)を決定すること、および
前記VSWRに基づいて前記調整可能整合回路を調整すること、
を備えるC36に記載の方法。
[C38] 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための手段と、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための手段と、
第1のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第1のバージョンと前記第2の感知信号の第1のバージョンとを混合するための手段と、
第2のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第2のバージョンと前記第2の感知信号の第2のバージョンとを混合するための手段と、
前記第1および第2のセンサ出力に基づいて、前記直列回路の前記第2の端部でのインピーダンスまたは送達電力を決定するための手段と、
を備える装置。
[C39] 負荷のインピーダンスを決定すること、
前記負荷の前記インピーダンスに基づいてメトリックを決定すること、および
前記メトリックに基づいて整合回路を調整すること、
を備える方法。
[C40] 前記負荷の前記インピーダンスを決定することが、
第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知すること、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知すること、
第1のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第1のバージョンと前記第2の感知信号の第1のバージョンとを混合すること、
第2のセンサ出力を取得するために、前記第1の感知信号の第2のバージョンと前記第2の感知信号の第2のバージョンとを混合すること、および
前記第1および第2のセンサ出力に基づいて、前記負荷の前記インピーダンスを決定すること、
を備えるC39に記載の方法。
[C41] 前記メトリックを決定することが、
前記負荷の前記インピーダンスに基づいて反射係数を決定すること、および
前記反射係数に基づいて前記メトリックを決定すること、
を備えるC39に記載の方法。
[C42] 前記メトリックを決定することが、
前記負荷の前記インピーダンスに基づいて反射係数を決定すること、および
前記反射係数に基づいて電圧定在波比(VSWR)を決定することを備え、前記メトリックが前記VSWRを備えるC39に記載の方法。
[C43] 前記メトリックを決定することが、
前記負荷の前記インピーダンスに基づいて反射係数を決定すること、および
前記反射係数に基づいて不整合損失を決定することを備え、前記メトリックが前記不整合損失を備えるC39に記載の方法。
[C44] 前記整合回路を調整することが、
前記メトリックがしきい値を超えた場合に前記整合回路を調整すること、および
前記メトリックが前記しきい値を超えない場合、前記整合回路の調整をスキップすること、
を備えるC39に記載の方法。
Claims (11)
- 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための、第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための、ならびに、前記第1および第2の感知信号に基づいて生成されたセンサ出力を提供するための、センサと、
前記センサに結合され、前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定するための計算ユニットと、
前記直列回路を備える調整可能整合回路と、ここにおいて、前記調整可能整合回路は、前記負荷に送達された前記電力に基づいて調整され、前記直列回路は異なるインピーダンス整合設定値を提供し、
前記調整可能整合回路に結合された電力増幅器と、
を備える装置。 - 前記センサが、
前記直列回路の前記第1および第2の端部からそれぞれ取得された第1および第2の入力信号を受信するための、ならびに、前記第1の感知信号を提供するための、増幅器と、
前記増幅器に結合され、前記第1の感知信号と前記第2の感知信号のバージョンとを掛け合わせ、乗算器出力を提供するための、乗算器と、
を備える請求項1に記載の装置。 - 前記センサが、
前記第2の入力信号を受信し、前記第2の感知信号を提供するための、バッファと、
前記バッファに結合され、前記第2の感知信号の位相シフト・バージョンを前記乗算器に提供するための、位相シフタと、
をさらに備える請求項2に記載の装置。 - 前記センサが、
前記乗算器に結合され、前記乗算器出力をフィルタリングし、前記センサ出力を提供するための、低域フィルタをさらに備える請求項2に記載の装置。 - 前記センサが、
前記直列回路の前記第1の端部に結合され、前記第1の入力信号を提供するための、第1のプログラム可能減衰器と、
前記直列回路の前記第2の端部に結合され、前記第2の入力信号を提供するための、第2のプログラム可能減衰器と、
をさらに備える請求項2に記載の装置。 - 前記センサが、
前記直列回路の前記第1および第2の端部からそれぞれ取得された第1および第2の入力信号を受信するための、ならびに、前記第1の感知信号を提供するための、増幅器と、
前記第2の入力信号を受信し、前記第2の感知信号を提供するための、バッファと、
前記バッファに結合され、位相シフト信号を提供するための、位相シフタと、
前記増幅器および前記位相シフタに結合され、前記第1の感知信号と前記位相シフト信号とを掛け合わせ、乗算器出力を提供するための、乗算器と、
前記乗算器に結合され、前記乗算器出力をフィルタリングし、前記センサ出力を提供するための低域フィルタと、
を備える請求項1に記載の装置。 - 前記計算ユニットが、前記直列回路のインピーダンスに基づいて前記センサ出力をスケーリングし、前記負荷に送達される前記電力を提供するためのものである請求項1に記載の装置。
- 前記直列回路が、前記直列回路の前記第1の端部と前記第2の端部との間に結合されたインダクタを備える請求項1に記載の装置。
- 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知すること、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知すること、
前記第1および第2の感知信号に基づいてセンサ出力を生成すること、
前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定すること、および
前記負荷に送達される前記電力に基づいて、前記直列回路を備える整合回路を調整すること、ここにおいて、前記直列回路は異なるインピーダンス整合設定値を提供すること、
を備える方法。 - 第1の感知信号を取得するために負荷に結合された直列回路の第1および第2の端部にわたって第1の電圧信号を感知するための手段と、
第2の感知信号を取得するために前記直列回路の前記第2の端部での第2の電圧信号を感知するための手段と、
前記第1および第2の感知信号に基づいてセンサ出力を生成するための手段と、
前記センサ出力に基づいて前記負荷に送達される電力を決定するための手段と、
調整可能なインピーダンス整合を提供するための手段と、ここにおいて、前記調整可能なインピーダンス整合を提供するための手段は前記直列回路を備え、前記負荷に送達される前記電力に基づいて調整され、前記直列回路は異なるインピーダンス整合設定値を提供し、
前記調整可能なインピーダンス整合を提供するための手段に結合された電力を増幅するための手段と、
を備える装置。 - 第1の入力無線周波数(RF)信号を増幅し、第1の増幅RF信号を提供するための、第1の電力増幅器と、
前記第1の電力増幅器に結合され、前記第1の電力増幅器に対して出力インピーダンス整合を提供するための、前記第1の増幅RF信号を受信するための、および第1の出力RF信号を提供するための、第1の調整可能整合回路と、
前記第1の調整可能整合回路に結合され、負荷に送達される電力を計算するための計算回路であって、前記第1の調整可能整合回路は直列回路を備え、前記負荷に送達された前記電力に基づいて調整され、前記直列回路は異なるインピーダンス整合設定値を提供する、計算回路と、
を備えるワイヤレス・デバイス。
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