JP6258270B2 - Adaptive impedance matching network - Google Patents
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Description
この発明は、電子デバイスで使用するための適応インピーダンス整合ネットワークに関し、特に、無線周波数マイクロ電気機械システムデバイスとともに使用するためのマルチバンド適応インピーダンス整合ネットワークに関する。 This invention relates to adaptive impedance matching networks for use in electronic devices, and more particularly to multiband adaptive impedance matching networks for use with radio frequency microelectromechanical system devices.
適応インピーダンス整合ネットワークは、電気および電子工学の分野で公知である。そのようなネットワークは、適応整合ネットワークの制御アルゴリズムを簡略化するために、分散された作動および検出を利用する場合がある。 Adaptive impedance matching networks are well known in the electrical and electronics fields. Such networks may utilize distributed operation and detection to simplify the adaptive matching network control algorithm.
そのようなインピーダンス整合ネットワークに関連する問題は、インピーダンス整合範囲が制限される場合があることである。たとえば、インピーダンス整合ネットワークは、可変素子（キャパシタおよび／またはインダクタ）の同調範囲および動作周波数によって制限される整合範囲を有する可変ＬＣネットワークを含む場合がある。 A problem associated with such impedance matching networks is that the impedance matching range may be limited. For example, the impedance matching network may include a variable LC network having a matching range that is limited by the tuning range and operating frequency of the variable elements (capacitors and / or inductors).
図１は、適応アンテナ整合ネットワークと適応負荷線とを含む従来のＧＳＭ（登録商標）／ＵＭＴＳフロントエンドのブロック図である。そのような構成には多数の欠点が関連している。（特にマルチバンド動作用の）インピーダンス同調範囲の制限は、特有の問題である。 FIG. 1 is a block diagram of a conventional GSM / UMTS front end including an adaptive antenna matching network and an adaptive load line. There are a number of drawbacks associated with such a configuration. Limiting the impedance tuning range (especially for multiband operation) is a particular problem.
言い換えると、可変キャパシタ（およびインダクタ）の制限された同調範囲は、可変ネットワークのインピーダンス整合範囲を制限する。さらに、可変ネットワークのインピーダンス整合の範囲は、周波数依存性であることが多い。 In other words, the limited tuning range of the variable capacitor (and inductor) limits the impedance matching range of the variable network. Furthermore, the range of impedance matching of variable networks is often frequency dependent.
無線周波数マイクロ電気機械システム（ＲＦ−ＭＥＭＳ）デバイスのＣｏｎ／Ｃｏｆｆ比は比較的大きいものの、整合範囲の改良が依然として望ましい。なぜなら、電子デバイス間のインピーダンス不整合（たとえばアンテナ不整合）が極端となり得るためである。負荷線適応の場合、インピーダンス同調範囲が大きいことが望ましい。なぜなら、出力パワーレベルが幅広い範囲にわたって変わるためである。マルチバンド用途の場合、追加の同調範囲が必要となる場合もある。 Although the Con / Coff ratio of radio frequency microelectromechanical system (RF-MEMS) devices is relatively large, an improved matching range is still desirable. This is because impedance mismatch (for example, antenna mismatch) between electronic devices can be extreme. In the case of load line adaptation, it is desirable that the impedance tuning range is large. This is because the output power level varies over a wide range. For multiband applications, additional tuning ranges may be required.
この発明によれば、調節可能整合インピーダンスを提供するための調節可能インピーダンス整合ネットワークであって、周波数情報および目標基準値に基づいて、整合インピーダンスの虚数部の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部の値を調節するよう適応された第１のインピーダンス調節手段と、整合インピーダンスの虚数部の値を、予め定められた値に実質的に等しくなるように調節するよう適応された第２のインピーダンス調節手段とを含む、調節可能インピーダンス整合ネットワークが提供される。 According to the present invention, there is provided an adjustable impedance matching network for providing an adjustable matching impedance, wherein the real number of the matching impedance is changed while changing the value of the imaginary part of the matching impedance based on the frequency information and the target reference value. First impedance adjusting means adapted to adjust the value of the part, and second impedance adapted to adjust the value of the imaginary part of the matching impedance to be substantially equal to the predetermined value An adjustable impedance matching network is provided that includes adjusting means.
この発明の別の局面によれば、調節可能整合インピーダンスを提供するための調節可能インピーダンス整合ネットワークを制御する方法であって、周波数情報および目標基準値に基づいて、整合インピーダンスの虚数部の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部の値を調節するステップと、整合インピーダンスの虚数部の値を、予め定められた値に実質的に等しくなるように調節するステップとを含む、方法が提供される。 According to another aspect of the invention, a method for controlling an adjustable impedance matching network to provide an adjustable matching impedance, wherein the value of the imaginary part of the matching impedance is based on frequency information and a target reference value. Adjusting the value of the real part of the matching impedance while changing, and adjusting the value of the imaginary part of the matching impedance to be substantially equal to a predetermined value are provided. The
このため、この発明は、２つ以上の周波数帯域におけるインピーダンス整合範囲の改良を提供するために使用可能である。アンテナ不整合を補償するために、または最適なパワートランジスタ負荷インピーダンス（負荷線）を設定するために、実施例が使用可能である。 Thus, the present invention can be used to provide an improved impedance matching range in more than one frequency band. Embodiments can be used to compensate for antenna mismatch or to set an optimal power transistor load impedance (load line).
この発明の実施例はしたがって、適応アンテナ整合、負荷線適応、および他のＲＦ再構成可能ネットワークのために、ＲＦ−ＭＥＭＳまたは他の同調可能素子を用いたマルチモード、マルチスタンダードの無線通信デバイス（電話、ラップトップ、ＰＤＡ、ヘッドセット…）で使用されてもよい。 Embodiments of the present invention thus provide a multimode, multistandard wireless communication device using RF-MEMS or other tunable elements for adaptive antenna matching, load line adaptation, and other RF reconfigurable networks ( May be used in phones, laptops, PDAs, headsets ...).
この発明の実施例を、単なる例示として、添付図面を参照してここに説明する。 Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
全体を通し、同様の参照符号は同様の要素を示す。 Like reference numerals refer to like elements throughout.
実施例は、キャパシタンス同調範囲に対する要件が緩和されるように、インピーダンスネットワークの特性を利用している。これは、整合インピーダンスの実数部を制御するための、周波数帯域に依存した基準を用いることによって達成される。言い換えると、整合インピーダンスの実数部は、動作周波数に基づいて、目標値に整合される。動作周波数は、最適な補償方法を決定するために使用され、それにより、可変キャパシタにとって必要とされるＣｍｉｎ／Ｃｍａｘ比などの要素要件を緩和させる。 The embodiment takes advantage of the characteristics of the impedance network so that the requirement for capacitance tuning range is relaxed. This is achieved by using a frequency band dependent reference to control the real part of the matching impedance. In other words, the real part of the matching impedance is matched to the target value based on the operating frequency. The operating frequency is used to determine the optimal compensation method, thereby relaxing element requirements such as the Cmin / Cmax ratio required for the variable capacitor.
整合ネットワークを適応させる制御基準が周波数帯域に依存するようにすると、追加の自由度が得られる。 If the control criteria for adapting the matching network is made dependent on the frequency band, an additional degree of freedom is obtained.
インピーダンスの実数部の整合は、並列ＬＣネットワークを用いた一定のコンダクタンスの円形セグメントにわたる回転を介して、図２に示すようなスミスチャートの誘導側または容量側へと行なわれてもよい。スミスチャートの最適な側は、動作周波数に依存する。 The matching of the real part of the impedance may be done to the inductive or capacitive side of the Smith chart as shown in FIG. 2 via rotation over a constant conductance circular segment using a parallel LC network. The optimal side of the Smith chart depends on the operating frequency.
可変キャパシタの中間周波数範囲（中間位置）では、シャントＬＣネットワークは、低周波数帯域では誘導的に、高周波数帯域では容量的に挙動する。インピーダンスの実数部の整合が、低周波数帯域ではスミスチャートの誘導側を介して、高周波数帯域ではスミスチャートの容量側を介して行なわれる場合、必要とされるインピーダンス変換はより少なくなる。 In the intermediate frequency range (intermediate position) of the variable capacitor, the shunt LC network behaves inductively in the low frequency band and capacitively in the high frequency band. If matching of the real part of the impedance is done via the Smith chart inductive side in the low frequency band and via the capacitive side of the Smith chart in the high frequency band, less impedance conversion is required.
図２ａの右側のスミスチャートに示すように、低周波数帯域については、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値に実質的に変更／影響を及ぼしながら、整合インピーダンスの実数部Ｒｍの値が、スミスチャートの誘導側（上側）で調節される。スミスチャート上で視覚化すると、そのような調節は、たとえば矢印Ａによって示されるような、一定のコンダクタンスの線に沿った、スミスチャートの上半分（誘導側）における回転として見られる。 As shown in the Smith chart on the right side of FIG. 2a, for the low frequency band, the value of the real part Rm of the matching impedance is changed to Smith while substantially changing / influencing the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance. It is adjusted on the induction side (upper side) of the chart. When visualized on the Smith chart, such an adjustment is seen as a rotation in the upper half (inductive side) of the Smith chart along a line of constant conductance, for example as shown by arrow A.
逆に、図２ｂの右側のスミスチャートに示すように、高周波数帯域については、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値に実質的に変更／影響を及ぼしながら、整合インピーダンスの実数部Ｒｍの値が、スミスチャートの容量側（下側）で調節される。スミスチャート上で視覚化すると、そのような調節は、たとえば矢印Ｃによって示されるような、一定のコンダクタンスの線に沿った、スミスチャートの下半分（容量側）における回転として見られる。 On the contrary, as shown in the Smith chart on the right side of FIG. 2b, for the high frequency band, the value of the real part Rm of the matching impedance is substantially changed / influenced on the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance. Is adjusted on the capacity side (lower side) of the Smith chart. When visualized on the Smith chart, such an adjustment is seen as a rotation in the lower half (capacitance side) of the Smith chart along a line of constant conductance, for example as shown by arrow C.
そのような調節（スミスチャートの１セグメントにわたる回転）の後、整合インピーダンスはゼロでない虚数部を有する（なぜなら、それはスミスチャートの水平軸上にはないためである）ことが理解されるであろう。結果として生じるこのインピーダンスの虚数部は、たとえば可変直列キャパシタを有する直列ＬＣネットワークを用いることによってチューンアウトされる（すなわち、ゼロに等しくなるよう調節される）。 It will be understood that after such adjustment (rotation over one segment of the Smith chart), the matching impedance has a non-zero imaginary part (because it is not on the horizontal axis of the Smith chart). . The resulting imaginary part of this impedance is tuned out (ie, adjusted to be equal to zero), for example by using a series LC network with a variable series capacitor.
直列ＬＣネットワークは、低周波数帯域では容量的に、高周波数帯域では誘導的に挙動する。したがって、低周波数帯域では、直列ＬＣネットワークは誘導性インピーダンスを補償するのに最も適しており、一方、高周波数帯域では、直列ＬＣネットワークは容量性インピーダンスを補償するのに最も適している。したがって、スミスチャートの比較的大部分が、２つ以上の周波数帯域におけるキャパシタの制限された同調範囲でカバー可能である。 A serial LC network behaves capacitively in the low frequency band and inductively in the high frequency band. Thus, in the low frequency band, the series LC network is most suitable for compensating inductive impedance, while in the high frequency band, the series LC network is most suitable for compensating capacitive impedance. Thus, a relatively large portion of the Smith chart can be covered by the limited tuning range of the capacitor in more than one frequency band.
たとえば、図２ａの左側のスミスチャートに示すように、低周波数帯域については、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値は、実質的にゼロに等しくなるように、スミスチャートの誘導側で調節され、それにより、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）を、目標基準値（Ｒｒｅｆ）に実質的に等しくなるよう維持する。スミスチャート上で視覚化すると、そのような調節は、たとえば矢印Ｂによって示されるような、スミスチャートの上半分における、一定の抵抗の円形セグメントにわたる回転として見られる。 For example, as shown in the left Smith chart of FIG. 2a, for the low frequency band, the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance is adjusted on the inductive side of the Smith chart to be substantially equal to zero. Thereby maintaining the real part (Rm) of the matching impedance substantially equal to the target reference value (Rref). When visualized on the Smith chart, such an adjustment is seen as a rotation over a circular segment of constant resistance in the upper half of the Smith chart, for example as shown by arrow B.
逆に、図２ｂの左側のスミスチャートに示すように、高周波数帯域については、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値は、実質的にゼロに等しくなるように、スミスチャートの容量側で調節され、それにより、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）を、目標基準値（Ｒｒｅｆ）に実質的に等しくなるよう維持する。スミスチャート上で視覚化すると、そのような調節は、たとえば矢印Ｄによって示されるような、スミスチャートの下半分（容量側）における回転として見られる。 Conversely, as shown in the Smith chart on the left side of FIG. 2b, for the high frequency band, the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance is adjusted on the capacitance side of the Smith chart so as to be substantially equal to zero. Thereby maintaining the real part (Rm) of the matching impedance substantially equal to the target reference value (Rref). When visualized on the Smith chart, such adjustment is seen as a rotation in the lower half (capacitance side) of the Smith chart, for example as indicated by arrow D.
制御ループがスミスチャートの適切な側を介してインピーダンスを適応させることを確実にするために、Ｘｍの符号／極性に関する情報を用いて、ループを制御し、必要であればそれを正しい方向に強制してもよい。 To ensure that the control loop adapts the impedance through the appropriate side of the Smith chart, information about the sign / polarity of Xm is used to control the loop and force it in the right direction if necessary May be.
上述のように、スミスチャートの最適な側は、動作周波数帯域に依存している。このため、動作周波数に関する、より特定的には動作周波数帯域に関する情報を用いて、強制の方向（すなわち、インピーダンスが調節されるスミスチャートの半分）を設定することができる。 As described above, the optimum side of the Smith chart depends on the operating frequency band. For this reason, the forcing direction (that is, the half of the Smith chart in which the impedance is adjusted) can be set using information regarding the operating frequency, more specifically, the operating frequency band.
スミスチャートの誘導側では、ループゲインの符号は、スミスチャートの容量側のものとは反対である。このため、必要とされる解へのループの適正な収束を確実にするために、周波数情報を用いてループゲインの符号を設定することが可能である。 On the induction side of the Smith chart, the sign of the loop gain is opposite to that on the capacitance side of the Smith chart. For this reason, it is possible to set the sign of the loop gain using the frequency information in order to ensure proper convergence of the loop to the required solution.
図３には、整合インピーダンスの実数部Ｒｍが、サセプタンスＢｔｏｔの正の値または負の値で得られ得ることが示されている。これは、二次関係により、２つの解が存在するためである。しかしながら、整合されたリアクタンスＸｍの符号を用いると、これらの解を識別することができる。 FIG. 3 shows that the real part Rm of the matching impedance can be obtained with a positive or negative value of the susceptance Btot. This is because there are two solutions due to the quadratic relationship. However, using the matched reactance Xm sign, these solutions can be identified.
（物理的理由により）Ｒｍは常に正であるため、Ｘｍの符号／極性は、検出が行なわれる中間ノードにおけるインピーダンスＺｍの位相の符号／極性に等しい。 Since Rm is always positive (for physical reasons), the sign / polarity of Xm is equal to the sign / polarity of the phase of impedance Zm at the intermediate node where the detection takes place.
整合インピーダンスＲｍの動作点の周囲の勾配または傾斜ｄ（Ｒｍ）／ｄ（Ｂｔｏｔ）は、グラフの各側で異なる（すなわち、整合されたリアクタンスＸｍの符号）。このため、勾配またはゲインの符号は、低周波数帯域動作と高周波数帯域動作とでは異なる。 The slope or slope d (Rm) / d (Btot) around the operating point of the matching impedance Rm is different on each side of the graph (ie, the sign of the matched reactance Xm). For this reason, the sign of the slope or gain is different between low frequency band operation and high frequency band operation.
低周波数帯域動作について、サセプタンスＢｔｏｔの値が正（すなわち容量性）である場合、制御ループを強制的にサセプタンスＢｔｏｔの負の値（すなわち誘導性）にすることが望ましい。逆に、高周波数帯域動作について、サセプタンスＢｔｏｔの値が負（すなわち誘導性）である場合、制御ループを強制的にサセプタンスＢｔｏｔの正の値（すなわち容量性）にすることが望ましい。 For low frequency band operation, if the value of susceptance Btot is positive (ie, capacitive), it is desirable to force the control loop to a negative value (ie, inductive) of susceptance Btot. Conversely, for high frequency band operation, if the value of susceptance Btot is negative (ie, inductive), it is desirable to force the control loop to a positive value (ie, capacitive) of susceptance Btot.
この発明の一実施例による調節可能インピーダンス整合ネットワークのブロック図を、図４ａに示す。 A block diagram of an adjustable impedance matching network according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. 4a.
時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）受信モード（Ｒｘモード）では、適応用に利用可能な信号はない。送信（Ｔｘ）帯域と受信（Ｒｘ）帯域とで周波数が異なるため、記憶された送信モード（Ｔｘモード）設定を使用することが次善の策である。 In time division multiple access (TDMA) reception mode (Rx mode), there are no signals available for adaptation. Since the frequency is different between the transmission (Tx) band and the reception (Rx) band, using the stored transmission mode (Tx mode) setting is the next best solution.
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）モードでは、ＲｘおよびＴｘは異なる周波数で同時に起こる。適応はＴｘ帯域で起こるため、Ｒｘでの次善の性能が期待できる。 In code division multiple access (CDMA) mode, Rx and Tx occur simultaneously at different frequencies. Since adaptation occurs in the Tx band, sub-optimal performance at Rx can be expected.
たとえばデバイス間のハンドオーバーのために必要とされ得るバンドスイッチングは、最適になるまで新たに反復することを要する。 For example, band switching that may be required for handover between devices requires a new iteration until optimal.
アイドルモードでは、送信機は短期間の間、ほんの時たまオンとなる。これらの「オン」期間同士の間で、大きなアンテナインピーダンス変動が起こる場合がある。 In idle mode, the transmitter is only occasionally turned on for a short period of time. Large antenna impedance variations may occur between these “on” periods.
これらの問題は、（ベースバンドコントローラからの）演繹的知識を用いて整合ネットワークをプリセット、オフセット、または離調する場合に、より良好に対処可能であり、それは、アルゴリズムがソフトウェアで実現されている場合に容易に行なわれ得る。 These problems can be better addressed when a prioritized knowledge (from the baseband controller) is used to preset, offset, or detune the matching network, since the algorithm is implemented in software Can be easily done in some cases.
図４ａの実施例は、完全にハードウェアで実現されたスタンドアロンの適応ネットワークを仮定している。 The embodiment of FIG. 4a assumes a stand-alone adaptive network implemented entirely in hardware.
整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）の値を調節するための並列ＬＣネットワークを、「１０」と表示された点線のボックスで示す。 A parallel LC network for adjusting the value of the real part (Rm) of the matching impedance while changing the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance is indicated by a dotted box labeled “10”.
インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）をチューンアウトするための直列ＬＣネットワークを、「１２」と表示された点線のボックスで示す。 A series LC network for tuning out the imaginary part (Xm) of the impedance is indicated by a dotted box labeled “12”.
周波数帯域に依存する制御基準を得るために、第１の乗算器１４および第２の乗算器１６（または、デジタル領域における排他的ＯＲ論理ユニット）が、点線のボックスで示されるようにネットワークに含まれている。これらの乗算器は、制御ループの符号を低／高周波数帯域情報の関数として設定するよう適応される。
To obtain a frequency band dependent control criterion, a
第１の乗算器１４は、ループ制御に対して基準値の符号を反転させるよう構成されている。それは、必要に応じて適切な方向での強い押しを提供する。第２の乗算器１６は、ゲインの傾斜を設定するために制御ループのエラー信号の符号を反転させるよう構成されている。
The
インピーダンスＺｍの位相は、ノード電圧ｕの位相と分岐電流ｉの位相との間の位相差によって与えられる。この位相差は、両方の入力でリミッタを使用している平滑化キャパシタの左にある点線のミキサを用いて決定される。符号は、この平滑化キャパシタと乗算器１４との間に図示された点線のリミッタを用いて決定される。
The phase of the impedance Zm is given by the phase difference between the phase of the node voltage u and the phase of the branch current i. This phase difference is determined using a dotted line mixer to the left of the smoothing capacitor using a limiter at both inputs. The sign is determined using a dotted line limiter shown between the smoothing capacitor and the
可変キャパシタＣｐａｒおよびＣｓｅｒｉｅｓは、ＲＦ−ＭＥＭＳデバイスのスイッチドキャパシタアレイとして実現されている。それらの高電圧バイアシング（６０／３０Ｖ）は、３．５Ｖの供給電圧から、チャージポンプを用いて生成される。 The variable capacitors Cpar and Cseries are realized as a switched capacitor array of an RF-MEMS device. Their high voltage biasing (60 / 30V) is generated from a supply voltage of 3.5V using a charge pump.
また、これに代えて、（ＢＳＴ）バラクタ、もしくはＣＭＯＳまたはｐＨＥＭＴ ＲＦスイッチを用いた固定キャパシタが使用可能である。 Alternatively, a (BST) varactor or a fixed capacitor using a CMOS or pHEMT RF switch can be used.
代替的な実行例は、たとえば、ベースバンド信号処理を利用可能である。そのような代替的な一実施例を図４ｂに示す。これらの代替的な実行例は、たとえば、検出された情報をさらなる信号処理のためにデジタル領域に変換するために、Ａ−Ｄ変換器を利用可能である。 An alternative implementation can utilize baseband signal processing, for example. One such alternative embodiment is shown in FIG. These alternative implementations can utilize an A-D converter, for example, to convert the detected information into the digital domain for further signal processing.
図４ａおよび図４ｂの実施例は、整合インピーダンス（Ｚｍ）の虚数部（Ｘｍ）の値を、実質的にゼロに等しくなるように調節するよう適応されていることが理解されるであろう。しかしながら、他の実施例では、整合インピーダンス（Ｚｍ）の虚数部（Ｘｍ）の値は、目標基準値（Ｒｒｅｆ）への実数部の調節と同様に、予め定められた基準値（Ｘｒｅｆ）に実質的に等しくなるように調節されてもよい。そのような一実施例を、（デュアルバンド制御基準が満たされていない）図５に示す。 It will be appreciated that the embodiment of FIGS. 4a and 4b is adapted to adjust the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance (Zm) to be substantially equal to zero. However, in other embodiments, the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance (Zm) is substantially equal to a predetermined reference value (Xref), similar to the adjustment of the real part to the target reference value (Rref). May be adjusted to be equal to each other. One such example is shown in FIG. 5 (dual band control criteria are not met).
図６では、この発明の一実施例による調節可能インピーダンス整合ネットワークに関するシミュレーション結果が、スミスチャート上に示されている。９００ＭＨｚおよび１８００ＭＨｚで、３０、８０、１３０＋ｊ（−１００、０、１００）の負荷インピーダンス（四角形）が、誘導側（スミスチャートの上半分の三角形）および容量側（スミスチャートの下半分の三角形）をそれぞれ介して、約２５オームの目標基準値（菱形）に適応される。 In FIG. 6, simulation results for an adjustable impedance matching network according to one embodiment of the present invention are shown on a Smith chart. At 900 MHz and 1800 MHz, the load impedance (square) of 30, 80, 130 + j (−100, 0, 100) is on the induction side (Smith chart upper half triangle) and capacitive side (Smith chart lower half triangle). Each is adapted to a target reference value (diamond) of about 25 ohms.
上述の実施例はこの発明を限定するというよりもむしろ例示しているということ、および、当業者であれば、添付された請求項によって定義されるようなこの発明の範囲から逸脱することなく、多くの代替的な実施例を設計可能であるということに留意されたい。 The embodiments described above are illustrative rather than limiting of the invention, and those skilled in the art will be able to do so without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. Note that many alternative embodiments can be designed.
たとえば、周波数の変更は、以下の２つの方法で満たされ得る。 For example, the frequency change can be satisfied in the following two ways.
１．可変キャパシタのプリセットは、周波数サブバンド毎の工場較正データから行なうことができる。または、
２．プリセットは、周波数帯域変更に関するシステムデータと組合わされた、周波数サブバンド毎の最近得られた適応データとから行なうことができる。
1. Variable capacitor presets can be made from factory calibration data for each frequency subband. Or
2. The preset can be made from recently obtained adaptation data for each frequency subband combined with system data regarding frequency band changes.
第１の場合、適応ループは局所的に閉鎖可能であり、プリセットは、キャパシタ値を適応の初期化として規定するために使用されてもよい。 In the first case, the adaptation loop can be closed locally and the preset may be used to define the capacitor value as an initialization of adaptation.
第２の場合、適応情報は記憶され、ベースバンドコントローラによって定期的に更新され得る。したがって、適応ループはベースバンドコントローラを介して閉鎖可能である。自己学習ソフトウェアアルゴリズムを用いて、キャパシタにとって最適な初期値を決定することが可能である。受信中、キャパシタの制御信号には、送信中に適応して見出された値に対するオフセットが提供され得る。 In the second case, the adaptation information is stored and can be updated periodically by the baseband controller. Thus, the adaptive loop can be closed via the baseband controller. A self-learning software algorithm can be used to determine the optimal initial value for the capacitor. During reception, the capacitor control signal may be provided with an offset to the value found adaptively during transmission.
調節可能インピーダンス整合ネットワークの一実施例における除算器は、代替的に、対数領域における減算として実現可能であることも理解されるであろう。 It will also be appreciated that the divider in one embodiment of the adjustable impedance matching network can alternatively be implemented as a subtraction in the log domain.
実施例は、（ＢＳＴ）バラクタ、もしくは（シリコン・オン・インシュレータ）ＣＭＯＳまたはｐＨＥＭＴ技術で実現されるＲＦスイッチを用いた固定キャパシタを用いて実現され得る。 Embodiments can be implemented using fixed capacitors using RF switches implemented in (BST) varactors, or (silicon on insulator) CMOS or pHEMT technology.
上述の実施例（および添付図面２〜６）は、インピーダンスネットワークのダウンコンバートに言及してきた。したがって、インピーダンスネットワークのアップコンバート（すなわち、入力と出力とが逆）のために、インピーダンスを適応させるための同様のアプローチが使用されてもよいことが理解されるであろう。
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]
調節可能整合インピーダンス（Ｚｍ）を提供するための調節可能インピーダンス整合ネットワークであって、
周波数情報および目標基準値（Ｒｒｅｆ）に基づいて、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）の値を調節するよう適応された第１のインピーダンス調節手段と、
整合インピーダンスの虚数部の値を、予め定められた値に実質的に等しくなるように調節するよう適応された第２のインピーダンス調節手段とを含む、調節可能インピーダンス整合ネットワーク。
[Ｃ２]
前記予め定められた値はゼロに等しい、Ｃ１に記載の整合ネットワーク。
[Ｃ３]
前記第１のインピーダンス調節手段は、並列ＬＣネットワークを含む、Ｃ１または２に記載の整合ネットワーク。
[Ｃ４]
前記第２のインピーダンス調節手段は、直列ＬＣネットワークを含む、Ｃ１、２または３に記載の整合ネットワーク。
[Ｃ５]
前記第１および第２のインピーダンス調節手段のうちの少なくとも１つは、ＲＦ−ＭＥＭＳデバイスのスイッチドキャパシタアレイを含む、先行するいずれかのＣに記載の整合ネットワーク。
[Ｃ６]
前記周波数情報は、動作周波数帯域を示す情報を含む、先行するいずれかのＣに記載の整合ネットワーク。
[Ｃ７]
前記第１および第２のインピーダンス調節手段は、前記周波数情報が低周波数帯域を示す場合には、スミスチャートの誘導性領域で整合インピーダンスの値を調節し、前記周波数情報が高周波数帯域を示す場合には、スミスチャートの容量性領域で整合インピーダンスの値を調節するよう適応されている、Ｃ６に記載の整合ネットワーク。
[Ｃ８]
先行するいずれかのＣに記載の調節可能インピーダンス整合ネットワークを含む、電子デバイス。
[Ｃ９]
無線通信ユニットとの間で信号を送受信するよう適応されたアンテナをさらに含み、前記目標基準値（Ｒｒｅｆ）が前記アンテナのインピーダンスと実質的に整合している、Ｃ８に記載の電子デバイス。
[Ｃ１０]
調節可能整合インピーダンス（Ｒｍ）を提供するための調節可能インピーダンス整合ネットワークを制御する方法であって、
周波数情報および目標基準値（Ｒｒｅｆ）に基づいて、整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）の値を調節するステップと、
整合インピーダンスの虚数部の値を、予め定められた値に実質的に等しくなるように調節するステップとを含む、方法。
[Ｃ１１]
前記予め定められた値はゼロに等しい、Ｃ１０に記載の方法。
[Ｃ１２]
前記整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値を変更しながら、整合インピーダンスの実数部（Ｒｍ）の値を調節するステップは、並列ＬＣネットワークの少なくとも１つの要素のパラメータを修正することを含む、Ｃ１０または１１に記載の方法。
[Ｃ１３]
前記整合インピーダンスの虚数部の値を、予め定められた値に実質的に等しくなるように調節するステップは、直列ＬＣネットワークの少なくとも１つの要素のパラメータを修正することを含む、Ｃ１０、１１または１２に記載の方法。
[Ｃ１４]
前記周波数情報は、動作周波数帯域を示す情報を含む、Ｃ１０〜１３のいずれかに記載の方法。
[Ｃ１５]
前記整合インピーダンスの虚数部（Ｘｍ）の値を調節するステップは、前記周波数情報が低周波数帯域を示す場合には、スミスチャートの誘導性領域で整合インピーダンスの値を調節し、前記周波数情報が高周波数帯域を示す場合には、スミスチャートの容量性領域で整合インピーダンスの値を調節することを含む、Ｃ１０〜１４のいずれかに記載の方法。
[Ｃ１６]
Ｃ１０〜１５のいずれかのステップをすべて行なうよう適応されたコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラムはコンピュータ上で実行される、コンピュータプログラム。
[Ｃ１７]
コンピュータ読取可能媒体上に具体化された、Ｃ１６に記載のコンピュータプログラム。
The above-described embodiments (and accompanying drawings 2-6) have referred to impedance network down-conversion. Thus, it will be appreciated that a similar approach for adapting impedance may be used for up-conversion of the impedance network (ie, input and output are reversed).
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[C1]
An adjustable impedance matching network for providing an adjustable matching impedance (Zm) comprising:
A first impedance adjustment adapted to adjust the value of the real part (Rm) of the matching impedance while changing the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance based on the frequency information and the target reference value (Rref) Means,
An adjustable impedance matching network comprising second impedance adjusting means adapted to adjust the value of the imaginary part of the matching impedance to be substantially equal to a predetermined value.
[C2]
The matching network of C1, wherein the predetermined value is equal to zero.
[C3]
The matching network according to C1 or 2, wherein the first impedance adjusting means includes a parallel LC network.
[C4]
4. The matching network according to C1, 2, or 3, wherein the second impedance adjusting means includes a serial LC network.
[C5]
The matching network of any preceding C, wherein at least one of the first and second impedance adjustment means includes a switched capacitor array of RF-MEMS devices.
[C6]
The matching network according to any one of the preceding C, wherein the frequency information includes information indicating an operating frequency band.
[C7]
When the frequency information indicates a low frequency band, the first and second impedance adjusting means adjust a matching impedance value in an inductive region of the Smith chart, and the frequency information indicates a high frequency band A matching network according to C6, adapted to adjust the value of the matching impedance in the capacitive region of the Smith chart.
[C8]
An electronic device comprising an adjustable impedance matching network according to any preceding C.
[C9]
The electronic device of C8, further comprising an antenna adapted to transmit and receive signals to and from a wireless communication unit, wherein the target reference value (Rref) is substantially matched to the impedance of the antenna.
[C10]
A method of controlling an adjustable impedance matching network to provide an adjustable matching impedance (Rm) comprising:
Adjusting the value of the real part (Rm) of the matching impedance while changing the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance based on the frequency information and the target reference value (Rref);
Adjusting the value of the imaginary part of the matching impedance to be substantially equal to a predetermined value.
[C11]
The method of C10, wherein the predetermined value is equal to zero.
[C12]
Adjusting the value of the real part (Rm) of the matching impedance while changing the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance comprises modifying a parameter of at least one element of the parallel LC network. Or the method of 11.
[C13]
Adjusting the value of the imaginary part of the matching impedance to be substantially equal to a predetermined value includes modifying a parameter of at least one element of the series LC network, C10, 11 or 12 The method described in 1.
[C14]
The method according to any one of C10 to 13, wherein the frequency information includes information indicating an operating frequency band.
[C15]
In the step of adjusting the value of the imaginary part (Xm) of the matching impedance, when the frequency information indicates a low frequency band, the value of the matching impedance is adjusted in an inductive region of the Smith chart, and the frequency information is increased. The method according to any one of C10 to 14, which includes adjusting the value of the matching impedance in the capacitive region of the Smith chart when indicating a frequency band.
[C16]
A computer program comprising computer program code means adapted to perform all of the steps of C10-15, wherein said program is executed on a computer.
[C17]
The computer program according to C16, embodied on a computer-readable medium.
Claims (17)
周波数情報および目標基準値に基づいて、前記整合インピーダンスの虚数部の値を変更しながら、一定のコンダクタンスを保って前記整合インピーダンスの実数部の値を調節するように適応される第１のインピーダンス調節手段、ここにおいて、前記調節の方向は、少なくとも前記整合インピーダンスの前記虚数部の符号に基づく、と、
予め定められた値に等しくなるように前記第１のインピーダンス調節手段によって調節された前記整合インピーダンスの前記虚数部の前記値を調節するよう適応される第２のインピーダンス調節手段と、
前記第１のインピーダンス調節手段と前記第２のインピーダンス調節手段との間で結合され、前記周波数情報の関数として制御ループの前記符号を設定するよう構成された乗算器回路、前記乗算器回路は、前記目標基準値の前記符号を反転させるよう構成された第１の乗算器と、ゲインの傾斜を設定するために前記制御ループのエラー信号の前記符号を反転させるよう構成された第２の乗算器とを備える。 An adjustable impedance matching network for providing an adjustable matching impedance, the matching network comprising:
A first impedance adjustment adapted to adjust the value of the real part of the matching impedance while maintaining a constant conductance while changing the value of the imaginary part of the matching impedance based on frequency information and a target reference value Means, wherein the direction of adjustment is based at least on the sign of the imaginary part of the matching impedance;
Second impedance adjustment means adapted to adjust the value of the imaginary part of the matching impedance adjusted by the first impedance adjustment means to be equal to a predetermined value;
A multiplier circuit coupled between the first impedance adjustment means and the second impedance adjustment means and configured to set the sign of a control loop as a function of the frequency information; a first multiplier configured to invert the sign of the target reference value, the error signal of the control loop to set the tilt swash of gain the sign second configured to reverse the And a multiplier.
周波数情報および目標基準値に基づいて、前記整合インピーダンスの虚数部の値を変更しながら、一定のコンダクタンスを保って前記整合インピーダンスの実数部の値を調節するステップと、ここにおいて、前記調節の方向が少なくとも前記整合インピーダンスの前記虚数部の符号に基づく、と、
予め定められた値に等しくなるように、前記整合インピーダンスの前記実数部の前記値を調節する前記ステップによって調節された前記整合インピーダンスの前記虚数部の前記値を調節するステップと、
前記周波数情報の関数として制御ループの前記符号を設定するステップ、ここにおいて、前記周波数情報の関数として制御ループの前記符号を設定するステップは、前記目標基準値の前記符号を反転させることを行うよう構成された第１の乗算器と、ゲインの傾斜を設定するために前記制御ループのエラー信号の前記符号を反転させる第２の乗算器とを備える。 A method of controlling an adjustable impedance matching network to provide an adjustable matching impedance, the method comprising the following steps:
Adjusting the value of the real part of the matching impedance while maintaining a constant conductance while changing the value of the imaginary part of the matching impedance based on the frequency information and the target reference value, wherein the direction of the adjustment Based on at least the sign of the imaginary part of the matching impedance;
Adjusting the value of the imaginary part of the matching impedance adjusted by the step of adjusting the value of the real part of the matching impedance to be equal to a predetermined value;
The step of setting the sign of the control loop as a function of the frequency information, wherein the step of setting the sign of the control loop as a function of the frequency information includes inverting the sign of the target reference value It comprises a first multiplier configured, a second multiplier for inverting the sign of the error signal of the control loop to set the tilt swash of gain.
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