KR102291940B1

KR102291940B1 - 다중 주파수 전력 검출을 위한 전자기 커플러 배열들 및 이를 포함하는 디바이스들

Info

Publication number: KR102291940B1
Application number: KR1020197001973A
Authority: KR
Inventors: 누타퐁 스리라타나; 데이비드 라이언 스토리
Original assignee: 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2021-08-23
Also published as: US10763568B2; TWI720213B; TW201804657A; WO2017223141A1; US20190379099A1; US10403955B2; CN109565292B; CN109565292A; KR20190011324A; US20170373368A1

Abstract

다중 주파수 동시적 전력 측정을 제공하는 커플링 방법 및 회로 배열들. 하나의 예에서, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치는 복수의 안테나 스왑 스위치 - 각각의 안테나 스왑 스위치는 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결됨 - 및 복수의 전자기 커플러를 포함하고, 각각의 전자기 커플러는 고유 주파수의 입력 신호를 수신하는 입력 포트, 입력 신호에 기초한 결합 신호를 제공하는 결합 포트, 복수의 안테나 스왑 스위치 중 하나에 연결된 출력 포트 및 분리 포트를 갖는다. 장치는 복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크, 및 각각의 전자기 커플러의 결합 포트를 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 커플러 출력 뱅크에서 결합 신호들을 제공하고, 각각의 전자기 커플러의 분리 포트를 복수의 종단 부하 중 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크를 더 포함한다.

Description

다중 주파수 전력 검출을 위한 전자기 커플러 배열들 및 이를 포함하는 디바이스들

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2016년 6월 22일자로 "ELECTROMAGNETIC COUPLER ARRANGEMENTS FOR MULTI-FREQUENCY POWER DETECTION, AND DEVICES INCLUDING SAME(다중 주파수 전력 검출을 위한 전자기 커플러 배열들 및 이를 포함하는 디바이스들)"이라는 명칭으로 출원되어 본 출원과 공동 계류 중인 U.S. 가출원 No. 62/353,349의 35 U.S.C.§ 119(e) 및 PCT 제8조하의 이득을 청구하고, U.S. 가출원은 그 전체가 모든 목적을 위해 본 출원에 참조로 포함된다.

배경

무선 주파수(radio frequency)(RF) 커플러들과 같은 전자기 커플러(electromagnetic coupler)들은 측정, 모니터링 또는 기타 용도들을 위해 신호를 추출하는 다양한 애플리케이션들에 사용된다. 예를 들어, RF 커플러는 RF 소스와 (안테나와 같은) 부하 사이의 신호 경로에 포함되어 RF 소스로부터 부하로 진행하는 RF 신호의 순방향 RF 전력의 징후(indication) 및/또는 부하로부터 반사된 역방향 RF 전력의 징후를 제공할 수 있다. RF 커플러들은 예를 들어 방향성 커플러들, 양방향성 커플러들, 다중 대역 커플러들(예를 들어, 이중 대역 커플러들) 등을 포함한다. RF 커플러는 전형적으로 결합 포트(coupled port), 분리 포트(isolation port), 전력 입력 포트 및 전력 출력 포트를 갖는다. 종단 임피던스가 분리 포트에 제공될 때, 전력 입력 포트로부터 전력 출력 포트로 진행하는 순방향 RF 전력의 징후가 결합 포트에 제공된다. 종단 임피던스가 결합 포트에 제공될 때, 전력 출력 포트로부터 전력 입력 포트로 진행하는 역방향 (예를 들어, 반사된) RF 전력의 징후가 분리 포트에 제공된다. 전형적으로 종단 임피던스는 다양한 통상적인 RF 커플러들의 50 옴(Ohm) 션트 저항에 의해 구현된다.

양태들 및 실시예들은 전자 시스템들에 관한 것으로, 특히, 예를 들어 무선 주파수(RF) 커플러들과 같은 전자기 커플러들을 포함하는 전자 시스템들 및 디바이스들에 관한 것이다. 특히, 양태들 및 실시예들은 다수의 주파수 또는 다수의 주파수 대역에서 동시적인 전력 측정을 수용하는 커플링 스키마(coupling schema)에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, 다중 주파수 전자기 커플러 모듈은 복수의 양방향성 전자기 커플러 - 각각의 양방향성 전자기 커플러는 상이한 주파수들의 대응하는 복수의 입력 신호 중 각각의 단일의 입력 신호를 개별적으로 수신하고 결합하여 각각의 입력 신호의 전력 레벨을 나타내는 결합 신호를 제공하도록 구성됨 -, 복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크, 및 복수의 종단 부하의 종단 부하들을 복수의 양방향성 전자기 커플러의 순방향 또는 역방향 결합 포트들에 선택적으로 연결하고 복수의 양방향성 전자기 커플러의 순방향 또는 역방향 결합 포트들을 커플러 출력 인터페이스에 교대로 연결하여 커플러 출력 인터페이스에서 결합 신호를 제공하도록 구성된 커플러 스위치 네트워크를 포함한다. 커플러 모듈은 안테나 스왑 스위치들에 연결되어 송신용의 둘 이상의 안테나 사이에서 복수의 입력 신호를 멀티플렉싱할 수 있다. 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 커플러 모듈의 예들은 결합 경로에서 필터들 또는 다른 주파수 선택성 구성요소들을 필요로 하지 않고 동시적으로 다수의 주파수에서의 전력 검출을 제공하며, 상이한 주파수들의 다수의 신호가 안테나 스왑 스위치들의 동일한 입력 포트에 동시에 제공되지 않는 것을 보장함으로써, 안테나 스왑 스위치들에 대한 선형성 요건을 완화할 수 있다.

다른 실시예는 복수의 안테나를 사용하고 안테나 스왑 아키텍처를 갖는 다중 주파수 동작을 위해 구성된 무선 디바이스 프론트-엔드 장치에 관한 것이다. 장치는 제1 및 제2 안테나들에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 제1 및 제2 안테나 접점들에 각각 연결되는 복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈, 및 복수의 전자기 커플러를 포함하는 커플러 어셈블리를 포함할 수 있고, 각각의 전자기 커플러는 고유 주파수의 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트, 복수의 안테나 스왑 스위치 중 하나에 연결된 출력 포트 및 분리 포트를 갖고, 각각의 전자기 커플러는 입력 포트에서 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성된다. 장치는 복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크 및 복수의 전자기 커플러 각각의 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 커플러 출력 뱅크에서 결합 신호들을 제공하고, 복수의 전자기 커플러의 각각의 분리 포트들을 복수의 종단 부하 중의 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크를 더 포함할 수 있다.

하나의 예에서, 커플러 출력 뱅크는 복수의 전자기 커플러의 절반에 대응하는 다수의 커플러 출력 접점을 포함한다.

하나의 예에서, 복수의 안테나 스왑 스위치 각각은 2-극 쌍투(double-pole double throw) 스위치이고 복수의 전자기 커플러 중 2 개에 연결된다.

다른 예에서, 복수의 전자기 커플러는 적어도 4 개의 전자기 커플러를 포함하고, 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 2 개는 제1 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되며, 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 다른 2 개는 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되고, 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩되지 않는다. 안테나 스위치 모듈은 복수의 안테나 스왑 스위치와 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서(diplexer), 및 복수의 안테나 스왑 스위치와 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함할 수 있다.

다른 예에서, 복수의 전자기 커플러는 제1 및 제2 주파수 대역들과 상이한 제3 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성된 추가 쌍의 전자기 커플러들을 더 포함한다. 안테나 스위치 모듈은 복수의 안테나 스왑 스위치와 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서(triplexer) 및 복수의 안테나 스왑 스위치와 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함한다.

하나의 예에서, 복수의 종단 부하의 각각의 종단 부하는 조정 가능한 임피던스를 갖는다.

다른 예에서, 복수의 전자기 커플러 각각은 양방향성이며, 출력 스위치 네트워크는 복수의 전자기 커플러의 동작을 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 스위칭하도록 추가로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치는 복수의 안테나를 사용하고 안테나 스왑 아키텍처를 갖는 다중 주파수 동작을 위해 구성된다. 장치는 제1 및 제2 안테나들에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제1 안테나 스왑 스위치 및 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제2 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 안테나 스왑 스위치들은 2-극 쌍투 스위치들이다. 장치는 제1 입력 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트, 제1 입력 포트에서 제1 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제1 결합 신호를 제공하도록 구성된 제1 결합 포트, 제1 안테나 스왑 스위치에 연결된 제1 출력 포트, 및 제1 분리 포트를 갖는 제1 전자기 커플러, 제2 입력 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트, 제2 입력 포트에서 제2 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제2 결합 신호를 제공하도록 구성된 제2 결합 포트, 상기 제2 안테나 스왑 스위치에 연결된 제2 출력 포트, 및 제2 분리 포트를 갖는 제2 전자기 커플러, 제3 입력 신호를 수신하도록 구성된 제3 입력 포트, 제3 입력 포트에서 제3 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제3 결합 신호를 제공하도록 구성된 제3 결합 포트, 제1 안테나 스왑 스위치에 연결된 제3 출력 포트, 및 제3 분리 포트를 갖는 제3 전자기 커플러, 제4 입력 신호를 수신하도록 구성된 제4 입력 포트, 제4 입력 포트에서 제4 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제4 결합 신호를 제공하도록 구성된 제4 결합 포트, 제2 안테나 스왑 스위치에 연결된 제4 출력 포트, 및 제4 분리 포트를 갖는 제4 전자기 커플러를 더 포함할 수 있고, 제1, 제2, 제3 및 제4 입력 신호들은 상이한 주파수들을 갖는다. 장치는 제1 종단 부하, 제2 종단 부하, 제3 종단 부하 및 제4 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크, 및 제1 및 제2 결합 포트들을 제1 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하여 제1 커플러 출력 접점에서 제1 및 제2 결합 신호들을 제공하고, 제3 및 제4 결합 포트들을 제2 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하여 제2 커플러 출력 접점에서 제3 및 제4 결합 신호들을 제공하고, 그리고 제1 종단 부하를 제1 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 제2 종단 부하를 제2 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 제3 종단 부하를 제3 분리 포트에 선택적으로 연결하며, 제4 종단 부하를 제4 분리 포트에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크를 더 포함할 수 있다.

하나의 예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 종단 부하들은 조정 가능하다. 다른 예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 종단 부하들 각각은 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소를 포함하고, 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소는 적어도 하나의 저항성 요소 및 하나 이상의 용량성 또는 유도성 요소를 포함한다.

하나의 예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기 커플러들 각각은 양방향성이며, 출력 스위치 네트워크는 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기 커플러들의 동작을 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 스위칭하도록 추가로 구성된다.

다른 예에서, 안테나 스위치 모듈은 제1 및 제2 안테나 스왑 스위치들과 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서, 및 제1 및 제2 안테나 스위치들과 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함한다.

다른 예에서, 제1 및 제2 입력 신호들은 제1 주파수 대역 내에 있고, 제3 및 제4 입력 신호들은 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역 내에 있으며, 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩하지 않는다. 다른 예에서, 안테나 스위치 모듈은 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제3 안테나 스왑 스위치를 더 포함한다. 장치는 제5 입력 신호를 수신하도록 구성된 제5 입력 포트, 제5 입력 포트에서 제5 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제5 결합 신호를 제공하도록 구성된 제5 결합 포트, 제3 안테나 스왑 스위치에 연결된 제5 출력 포트, 및 제5 분리 포트를 갖는 제5 전자기 커플러, 제6 입력 신호를 수신하도록 구성된 제6 입력 포트, 제6 입력 포트에서 제6 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제6 결합 신호를 제공하도록 구성된 제6 결합 포트, 제3 안테나 스왑 스위치에 연결된 제6 출력 포트, 및 제6 분리 포트를 갖는 제6 전자기 커플러를 더 포함할 수 있고, 제5 및 제6 입력 신호들은 제1 및 제2 주파수 대역과 상이한 제3 주파수 대역에서 존재한다. 하나의 예에서, 종단 네트워크는 제5 종단 부하 및 제6 종단 부하를 더 포함하고, 출력 스위치 네트워크는 제5 결합 포트를 제3 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하고, 제5 종단 부하를 제5 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 제6 결합 포트를 제3 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하며, 제6 종단 부하를 제6 분리 포트에 선택적으로 연결하도록 추가로 구성된다. 안테나 스위치 모듈은 제1, 제2 및 제3 안테나 스왑 스위치들과 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서, 및 제1, 제2 및 제3 안테나 스위치들과 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 무선 디바이스는 제1 및 제2 안테나들, 제1 및 제2 안테나들에 각각 연결된 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 제1 및 제2 안테나 접점들에 각각 연결된 복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈, 및 복수의 전자기 커플러를 포함하고, 각각의 전자기 커플러는 고유 주파수의 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트, 복수의 안테나 스왑 스위치 중 하나에 연결된 출력 포트, 및 분리 포트를 갖고, 각각의 전자기 커플러는 입력 포트에서 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성된다. 무선 디바이스는 복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크, 복수의 전자기 커플러 각각의 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 커플러 출력 뱅크에서 결합 신호들을 제공하고, 복수의 전자기 커플러 각각의 분리 포트들을 복수의 종단 부하 중 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크, 입력 신호들을 생성하도록 구성된 송수신기, 및 송수신기와 복수의 전자기 커플러 사이에 연결되고 입력 신호들을 수신하고 증폭하도록 구성된 전력 증폭기 모듈을 더 포함한다.

하나의 예에서, 무선 디바이스는 커플러 출력 뱅크에 결합되어 결합 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된 센서 모듈을 더 포함한다.

이러한 예시적인 양태들 및 실시예들의 또 다른 양태들, 실시예들 및 이점들이 아래에서 상세히 논의된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서에 개시된 원리들 중 적어도 하나와 일관하는 어떤 방식으로든 다른 실시예들과 조합될 수 있으며, "실시예", "일부 실시예들", "대안의 실시예", "다양한 실시예들", "하나의 실시예" 등을 언급하는 것은 반드시 상호 배타적인 것은 아니며 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 표시하려는 것이다. 본 명세서에서 이러한 용어들이 출현한다 하여 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.

적어도 하나의 실시예의 다양한 양태들이 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 논의되며, 도면들은 축척대로 작성되지는 않는다. 도면들은 다양한 양태들 및 실시예들의 예시 및 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하지만, 본 발명의 제한 사항들을 정의하려는 것은 아니다. 도면들에서, 다양한 도면들에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 동일한 번호로 표시된다. 명확성을 위해, 모든 구성요소가 모든 도면에 표시되는 것은 아니다. 도면들에서:
도 1은 다중 출력 전자기 커플러를 포함하는 전자 시스템의 일부의 하나의 예의 블록도이다.
도 2는 상호변조 왜곡 생성물(intermodulation distortion product)들이 발생한 것을 도시하는 안테나 스왑 스위치의 하나의 예의 블록도이다.
도 3은 이중 대역 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 하나의 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 이중 대역 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 이중 대역 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 다른 예를 도시하는 회로도이다.
도 6은 3-대역 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 4-대역 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 8a는 양방향성 전자기 커플러의 하나의 예의 블록도이다.
도 8b는 양방향성 전자기 커플러의 다른 예의 블록도이다.
도 8c는 양방향성 전자기 커플러의 다른 예의 블록도이다.
도 9a는 전자기 커플러의 조정 가능한 종단 부하의 하나의 예의 도면이다.
도 9b는 전자기 커플러의 조정 가능한 종단 부하의 다른 예의 도면이다.
도 9c는 전자기 커플러의 조정 가능한 종단 부하의 다른 예의 도면이다.
도 9d는 전자기 커플러의 조정 가능한 종단 부하의 다른 예의 도면이다.
도 10은 다중 출력 전자기 커플러를 포함하는 무선 디바이스의 하나의 예의 블록도이다.

예를 들어 모바일 폰들을 비롯한 현대의 많은 통신 디바이스들은 상이한 대역들의 신호들을 동시에 송신 또는 수신하거나, 동일한 대역 내에 다수의 캐리어 주파수가 동시에 존재하는 다중 대역 디바이스들이다. 다수의 캐리어 주파수를 통해 데이터를 동시에 수신 및/또는 송신하기 위한 새로운 모바일 폰 표준들이 등장하고 있다. 모바일 폰 애플리케이션들에서, 신호 전력을 정확하게 모니터링하고 제어하는 능력이 중요할 수 있다. 따라서, 전자기 커플러들을 사용하여 다양한 상이한 캐리어 주파수들에서 신호 전력을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 두 개(또는 그 이상)의 신호가 동시에 존재하면 커플러가 사용되어 하나의 신호의 전력만을 측정하려 시도할 때 간섭 문제들을 유발시킬 수 있다. 특히, 하나의 송신 신호의 순방향 또는 역방향 전력의 측정들은 동작시 부수적인 송신 신호들로 인해 발생될 수 있는, 예를 들면, 동일한 전력 증폭기로부터 또는 동일한 안테나 쪽으로 순방향으로 발생될 수 있는 다른 신호들에 의해, 또는 반대 방향으로 안테나로부터 수신된 신호들 및/또는 반사된 신호들의 조합에 의해 오염될 수 있다. 이러한 문제에 대한 해결책을 직접 적용 가능한 하나의 특정 애플리케이션은 예를 들어 셀룰러 핸드셋들에 사용되는 LTE-어드밴스드 업링크 캐리어 집성 무선 액세스 기술(LTE-Advanced Uplink Carrier Aggregation Radio Access Technology)의 애플리케이션이다.

하나 이상의 전자기 커플러를 사용하는 시스템에서 다수의 주파수를 측정하는 여러 접근법들이 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 4-포트 전자기 커플러(110)가 신호 경로(120)에 포함되어 신호 전력을 측정하는데 사용될 수 있는 무선 통신 디바이스의 일부의 예가 도시된다. 도 1에 도시된 예에서, 시스템은 전자기 커플러(110)가 연결된 제1 신호 경로(120) 및 "다이버시티(diversity)" 경로라고도 지칭하는 제2 신호 경로(122)와 더불어, 제1 및 제2 안테나(124, 126) 및 어느 하나의 신호를 선택적으로 어느 하나의 안테나에 연결하는 "안테나 스왑(antenna swap)" 스위치(128)를 포함한다. 2 개의 안테나(124 및 126)를 안테나 스왑 스위치(128)와 함께 사용하면 수신기에서 송신 또는 다이버시티를 위한 최상의 안테나가 동적으로 선택될 수 있다.

전자기 커플러(110)는 입력 포트(112)와 출력 포트(114) 사이에서 연장되는 주 송신 라인(111) 및 결합 포트(116)와 분리 포트(118) 사이에서 연장되는 결합 라인(113)을 갖는다. 도시된 예에서, 전자기 커플러(110)는 양방향성 커플러이며, 한 쌍의 모드 선택 스위치(132, 134)는 전자기 커플러를 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 구성하기 위해 사용된다. 순방향 전력 검출 모드에서, (도 1에 도시된 바와 같이) 모드-선택 스위치들이 분리 포트(118)를 종단 부하(136a)에 연결하고 결합 포트(116)를 커플러 출력 접점(138)에 연결하도록 작동될 때, 전자기 커플러는 입력 포트(112)에서 수신된 입력 신호의 신호 전력을 나타내는 결합 신호를 결합 출력 접점(138)에서 제공하도록 구성된다. 유사하게, 역방향 전력 검출을 위해 구성될 때, 모드-선택 스위치들(132 및 134)은 결합 포트(116)를 종단 부하(136b)에 연결하고(결합 포트(116)는 역방향 분리 포트로서 작용함), (역방향 결합 포트로서 작용하는) 분리 포트(118)를 커플러 출력 접점(138)에 연결하도록 반전된다. 이 모드에서, 전자기 커플러(110)는 출력 포트(114)에서 반사 또는 수신된 신호 전력의 징후를 커플러 출력 접점(138)에서 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 특정 사례들에서, 신호 경로(120) 상의 신호들은 다수의 입력 주파수 또는 다수의 주파수 대역을 포함한다. 도시된 예에서, 2 개의 입력 주파수, 즉 F1과 F2가 있지만; 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 2 개를 초과하는 입력 주파수가 있을 수 있고 본 명세서에 개시된 구조들 및 방법들이 더 많거나 더 적은 수의 입력 주파수를 수용하도록 용이하게 변형될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "입력 주파수"라는 용어는 단일 캐리어 주파수 또는 "톤(tone)"으로 이루어지는 RF 신호 또는 주파수들의 범위를 망라하는 특정의, 전형적으로 상대적으로 협 대역폭을 갖는 RF 신호를 지칭하고자 한다.

도 1에 도시된 예와 같은 예들에서, 다수의 입력 주파수가 동시에 신호 경로(120) 상에 존재하는 경우, 다수의 결합 신호가 커플러 출력 접점(138)에도 동시에 존재할 것이다. 따라서, 상이한 주파수들의 결합 신호들끼리를 구별할 수 있고 각각의 개별 입력 주파수의 정확한 전력 측정들을 제공할 수 있도록 하기 위해 결합 경로에서 주파수 선택성 구성요소들이 필요하다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 전자기 커플러(110)가 다수의 출력을 제공할 수 있도록 하는 커플러 출력 접점(138)에 연결된 필터 뱅크(140)를 포함할 수 있고, 이 경우에 "Output 1"은 제1 입력 주파수(F1)의 신호 전력의 측정에 대응하고 "Output 2"은 제2 입력 주파수(F2)의 신호 전력의 측정에 대응한다. 따라서, 이 예에서 필터 뱅크는 두 개의 필터를 포함하는데, 하나의 필터는 제1 입력 주파수(F1)를 통과시키고 제2 입력 주파수(F2)를 차단하는 통과 대역(f1)을 갖고, 다른 필터는 제2 입력 주파수(F2)를 통과시키고 제1 입력 주파수(F1)를 차단하는 통과 대역(f2)을 갖는다. 전형적으로, 그러한 필터 뱅크(140)는 (f1)과 (f2) 사이에서 약 30 dB의 분리를 가져야 한다. 상이한 주파수들 사이의 높은 분리를 위한 이러한 요건은 필터 설계에서 중요한 도전 과제들을 제시할 수 있다.

전자기 커플러의 방향성은 분리 포트의 종단 임피던스에 종속한다. 양방향성 전자기 커플러에서, 결합 모드를 위해 순방향 결합 포트가 구성될 때, 역방향 결합 포트는 순방향 결합 포트에 최대의 방향성을 제공하도록 선택된 임피던스로 종단되며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 유사하게, 전자기 커플러의 커플링 인자는 주파수에 종속적이다. 주어진 전자기 커플러의 커플링 인자는 주파수의 대수 함수이고(주파수에 비례하고) 커플러의 물리적 구조에 종속적이다. 예를 들어, 커플링 인자는 커플러의 라인 폭들 및 길이들에 종속적이며 주 라인 및 결합 라인이 서로 용량성 및 유도성 결합되도록 설계되는 방식에 종속적이다. 따라서, 다수의 상이한 주파수에서의 전력을 동시에 검출하기 위해, 특정 실시예들은 종단 임피던스(들) 또는 커플러 구조에 조정 가능성을 마련해 주거나, 또는 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 각각 특정 입력 주파수에 대해 최적화된 다수의 커플러를 사용한다.

다양한 배열들이 전자기 커플러를 조절 및 조정하여 다수의 상이한 입력 주파수에서의 전력 검출을 동시에 최적화하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 특정의 구성 가능한 전자기 커플러들은 관심의 주파수 대역에서 원하는 커플링 인자 및 방향성을 갖는 다중 출력 커플러의 최적화를 가능하게 하기 위해 RF 스위치들과 함께 다수의 결합 라인들을 사용하여 스위치드 결합 라인 네트워크(switched coupled line network)들을 형성한다. 이러한 시스템들에서, 각각의 결합 라인의 길이 또는 폭, 또는 주 결합 라인에 대비한 각각의 결합 라인의 간격은 하나의 결합 라인 섹션마다 달리하여 특정 입력 주파수에 대해 각 섹션을 최적화할 수 있다. 또한, 조정 가능한 종단 부하들은 특정 입력 주파수에 대해 다수의 결합 라인에 의해 형성된 상이한 커플러들의 방향성을 최적화하는데 사용될 수 있다. 이러한 유형들의 커플러 배열들은 동시적으로 다수의 입력 주파수들의 커플링 및 검출을 위해 조절되고 최적화될 수 있는 매우 유연한 커플링 스키마를 제공할 수 있다. 그러나, 다수의 입력 주파수가 공통의 주 송신 라인상에서 여전히 동시에 존재할 수 있기 때문에, 각각의 개개 입력 주파수와 연관된 전력 레벨을 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위해 주파수 선택성 구성요소들이 결합 경로들 상에서 다양한 주파수들을 서로 분리하기 위해 사용된다. 결과적으로, 이러한 시스템들은 스위치 비선형성 및 결합 경로에서 주파수 선택성 구성요소들의 필요성으로 말미암은 성능 제한들을 겪을 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 전력 검출 측정들에서 원하는 정확도를 달성하기 위해, 주파수 선택성 구성요소들 사이의 비교적 높은 분리가 필요하다. 특히 하나의 입력 주파수가 다른 주파수에 비교적 가까울 수 있는 경우, 그렇게 높은 분리 레벨들, 예를 들어, ~30 dB를 갖는 필터들을 설계하고 구현하는 것이 어려울 수 있다.

또한, 도 1을 다시 참조하면, 다수의 입력 주파수가 동시에 신호 경로(120)상의 존재한다면 신호 왜곡 및 간섭으로 인한 현저한 성능의 저하를 회피하기 위해 안테나 스왑 스위치(128)가 매우 우수한 선형성을 갖는 요건에 이르게 할 수 있다. 이러한 문제는 도 2를 참조하여 설명된다.

도 2를 참조하면, 2 개의 안테나(124, 126) 사이에서 송신(Tx) 경로 및 수신(Rx) 경로를 스위칭하도록 구성된 안테나 스왑 스위치(128a)의 예가 도시된다. 다수의 입력 주파수(예를 들어, Freq1 및 Freq2)가 동시에 하나 (또는 하나 이상의) 송신 경로(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 Tx1) 상에 존재하고 스위치(128a)를 통해 함께 송신될 때, 스위치(128a)의 본래의 비선형 특성은 도 2에 도시된 바와 같이, 상호변조 왜곡(intermodulation distortion)(IMD) 생성물들을 만들어낸다. 2차, 3차 또는 고차의 상호변조 생성물일 수 있는 상호변조 왜곡 생성물들은 하나 이상의 계획된 수신기 주파수 대역(들)에 빠져들어갈 수 있고, 그 결과 수신기의 감도 저하를 초래할 수 있다. 이것은 동일한 안테나(124 또는 126)에 송신되는 다수의 업링크 주파수의 경우 매우 어려운 과제를 제시할 수 있다. 발생된 상호변조 생성물들이 최소가 되도록 충분히 양호한 선형성을 갖는 안테나 스왑 스위치(128)를 달성하는 것은, 불가능하지는 않더라도, 매우 엄격한 성능 및 간섭 사양들을 갖는 현대의 무선 통신 표준들에 맞추기에는 특히 매우 어려울 수 있다.

따라서, 위에서 논의한 바와 같이, 단일의 다중 출력 전자기 커플러 및 그 변형을 사용하는 것이 특정 애플리케이션들에서 바람직하고 유용할 수 있지만, 동일한 경로(동일한 커플러 및 동일한 안테나 스왑 또는 다른 스위치)를 통한 다중 주파수 송신이 바람직하지 않을 수 있는 다른 상황들이 있다. 그러므로 특정 양태들 및 실시예들은 문제가 되는 시나리오들을 회피하는 전자기 커플러(들) 및 스위치들의 배열들뿐만 아니라, (예를 들면, 다이플렉서(diplexer)들, 트리플렉서(triplexer)들 또는 쿼드플렉서(quadplexer)들과 같은) 주파수 멀티플렉싱 필터(들)에 관한 것이다. 본 명세서에 개시된 커플링 배열들의 예들은 전자기 커플러의 출력 포트에서 필터들(또는 다른 주파수 선택성 구성요소들)의 필요성을 회피하며, 하나의 입력 주파수가 커플러 및 스위치 포트를 통해 라우팅된 다음 멀티플렉싱된 필터를 통해 공통 안테나 쪽으로 조합되거나 또는 다른 안테나를 통해 송신되도록 신호들을 다수의 경로들로 분리함으로써 IMD 생성물 발생에 관한 스위치 선형성 요건을 감소시킨다.

결합 경로에서 필터들의 필요성은 구현 비용을 증가시키고 설계의 크기를 크게 증가시킬 수 있다. 또한 필터들은 사용 주파수를 필터의 통과 대역으로 제한한다. 표면 탄성파(surface acoustic wave)(SAW) 필터들의 경우, 통과 대역의 대역폭은 매우 좁을 수 있으며 주어진 설계의 사용을 심각하게 제한할 수 있다. 양태들 및 실시예들은 결합 경로에서 필터들의 사용을 없앰으로써 이러한 단점들 및 제한들을 회피하는 커플링 스키마를 제공하여, 커플러(들)가 임의의 주파수에서 동작할 수 있게 만든다. 또한, 다수의 입력 주파수가 커플러 다음의 동일한 스위치 포트를 향해 동시에 진행하는 것을 회피함으로써, 스위치에서 IMD 생성물들이 발생하는 것 또한 회피된다. 결과적으로, 안테나 스왑 스위치(또는 다른 스위치)가 써먹지 못할 극도로 높은 선형성을 갖는 디자인이 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, LTE 애플리케이션들의 경우, 선형성 요건은 +94 dBm IP3만큼 높을 수 있지만, 현재의 최첨단 2극 쌍투(double-pole-double-throw)(DPDT) 안테나 스왑 스위치들은 약 75 내지 80 dBm IP3 만 달성할 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법들 및 배열들에 의하면, 기존의 DPDT 스위치들이 사용될 수 있고, 예를 들어 LTE와 같은 무선 통신 표준들의 IMD 요건들을 충족시키는데 필요한 성능을 달성할 수 있다.

특정 실시예들은 각각의 입력 주파수를 별개의 경로로 분리하기 위해 다수의 커플러, 다수의 안테나 스왑 스위치 및 다수의 다이플렉서(또는 다른 고차 멀티플렉싱 필터들)을 사용하는 것을 포함한다. 실시예들은 원하는 분리 레벨을 유지하여 각각의 입력 주파수의 결합 신호들을 분리하기 위해 스위치들 사이, 상이한 안테나들 사이, 및 결합 포트에서 스위치 네트워크 사이의 분리를 적극 활용한다. 입력 주파수들을 안테나 스왑 스위치들의 각 포트로 분리하면 안테나 스왑 스위치들의 선형성 요건이 줄어들어, 수신된 감도에 대한 시스템 수준의 요건들을 쉽게 충족시킬 수 있다. 또한, 다양한 구현예들은 임의로 순방향 및 역방향 검출 모드들을 위해 종단 임피던스들의 개별적인 최적화를 가능하게 하는 조정 가능한 종단 부하들과 함께, 순방향 및 역방향 전력 검출 둘 모두를 가능하게 하는 양방향성 커플러들을 포함한다.

도 3을 참조하면, 한 쌍의 안테나(124, 126)를 포함하고, 이중 대역(예를 들어, 고 대역 및 저 대역) 동작을 위해 구성된 무선 디바이스의 부분 프론트-엔드 서브시스템의 예가 도시된다. 도시된 예에서, 서브시스템은 저 대역 입력 주파수(f1 또는 f2) 및 고 대역 입력 주파수(f3 또는 f4) 각각에 대해 주 송신 경로(302) 및 다이버시티 경로(304)를 포함한다. 한 쌍의 안테나 스왑 스위치(128)는 고 대역 신호 및 저 대역 신호를 한 쌍의 다이플렉서(306)를 통해 2 개의 안테나(124, 126)에 멀티플렉싱한다. 특정 예들에서 다이플렉서들(306)은 예를 들어 표면 탄성파 디바이스들 대신 통합된 수동 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있다. 전용의 전자기 커플러(308a, 308b)는, 도시된 바와 같이, 저 대역 입력 주파수 및 고 대역 입력 주파수 각각의 주 송신 경로(302)에 각각 연결된다. 도시된 예에서, 전자기 커플러들(308a, 308b)은 양방향성이며, 따라서 각각은 도 1을 참조하여 위에서 논의된 동작과 유사하게, 순방향 또는 역방향 결합 포트가 (커플러(308a)의) 커플러 출력 접점(312a) 또는 (커플러(308b))의 커플러 출력 접점(312b)에 연결되게 하고 순방향 또는 역방향 분리 포트가 종단 부하(314)에 연결되게 하는 출력 스위치 회로(310)에 연결된다. 도 3에 도시된 예에서, 출력 스위치 회로들(310)은 단극 쌍투(single-pole-double-throw)(SPDT) 스위치들로서 도시되지만; 본 개시내용의 이득을 고려해 보면, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 다양한 다른 스위치 구성들이 구현될 수 있다. 따라서, 이러한 서브시스템의 커플러 출력(316)은 개개의 커플러들(308a 및 308b) 및 송신 경로들(302)이 저 대역 입력 주파수 및 고 대역 입력 주파수용도로 사용되기 때문에 결합 경로에서 필요한 필터들 없이 저 대역 결합 출력 신호(Output1) 및 고 대역 결합 출력 신호(Output2)를 포함한다.

도 3에 도시된 구성 및 그 변형예들은 동시적인 이중 대역동작을 제공할 수 있지만; 특정 시간에 하나를 초과하는 저 대역 또는 고 대역 입력 주파수가 존재하는 상황들에서는 몇몇 문제들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 몇몇 상황들에서, 다수의 저 대역 입력 주파수(예를 들어, f1 및 f2) 또는 다수의 고 대역 입력 주파수(f3 및 f4)가 동시에 송신되는 일이 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 필터들(318a 및 318b)은 커플러 출력 접점(312a 및 312b)에 각각 연결되어 각 대역 내의 다수의 입력 주파수를 서로 분리한다. 또한, 단일 대역 내에 다수의 입력 주파수가 존재하면 안테나 스왑 스위치들(128)의 동일한 포트에서 이러한 다수의 입력 주파수가 동시에 존재하게 되고, 이는 위에서 논의한 바와 같이, 상호변조 왜곡 생성물들로 인한 수용할 수 없는 수신기 성능의 저하 또는 안테나 스왑 스위치의 달성 가능하지 않는 선형성 요건을 초래할 수 있다.

따라서, 특정 실시예들은 각각의 입력 주파수가 자신의 송신 경로를 따라 그리고 전력 검출을 위한 개개의 전자기 커플러를 통해 향하게 하는 해결책을 제공한다. 이러한 구성의 예는 도 5에 도시된다. 이러한 배열은 다수의 송신 경로 및 다수의 커플러를 제공하여 하나 이상의 대역에서의 대응하는 수의 다수의 입력 주파수를 수용하고, 결합 경로에서 필터들의 필요성 및 임의의 안테나 스왑 스위치의 동일한 포트상에서 동시에 두 개 이상의 입력 주파수의 존재를 둘 모두 회피한다.

도 5를 참조하면, 4 개의 입력 주파수, 즉 2 개의 저 대역 입력 주파수(f1 및 f2) 및 2 개의 고 대역 입력 주파수(f3 및 f4)를 수용하는 구현예가 도시된다. 이러한 예들에서, 각 입력 주파수마다 하나씩 4 개의 커플러(308a 내지 308d)가 제공된다. 이들 4 개의 커플러(3081-d) 각각은 각자의 입력 주파수에 맞추어 설계된 상대적으로 협 대역의 커플러이다. 각 커플러(308a 내지 308d)의 주 송신 라인(320)은 도시된 바와 같이 안테나 스왑 스위치들(128) 중 하나의 대응하는 입력 포트(322)에 연결된다. 따라서, 각각의 입력 주파수(f1, f2, f3 및 f4)는 개개의 커플러에 제공되고 그리고 안테나 스왑 스위치들(128) 중 하나의 대응하는 포트(322)에 제공된다. 결과적으로, 다수의 입력 주파수는 동시에 임의의 안테나 스왑 스위치(128)의 동일한 포트에 제공되지 않고 동시에 임의의 전자기 커플러(308a 내지 308d)의 동일한 결합 포트 상에 결합되지 않는다. 결합 경로는 입력 주파수들 각각에 대응하는 결합 신호들이 커플러 출력(316)에서 제공될 수 있게 하는 스위치 네트워크(324)를 포함한다. 도시된 예에서, 스위치 네트워크는 각각의 주파수 대역마다의 커플러 스위치(326) (즉, 저 대역 입력 주파수들의 신호 경로들에 있는 전자기 커플러들(308a 및 308b)은 하나의 커플러 스위치(326)에 연결되고 고 대역 입력 주파수들의 신호 경로에 있는 전자기 커플러들(308c 및 308d)는 다른 커플러 스위치(326)에 연결됨) 및 출력 스위치(328)를 포함한다. 이 예에서, 커플러 스위치들(326)은 각각의 스위치가 2 개의 양방향성 전자기 커플러들의 순방향 및 역방향 결합 포트들에 연결되기 때문에 2-극 4-투(double-pole-four-throw) 스위치들이지만; 본 개시내용의 이득을 고려해 보면, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 다양한 다른 구성들이 구현될 수 있다. 또한 도시된 예에서, 출력 스위치(328)는 2 개의 주파수 대역(저 대역 및 고 대역) 각각에 대해 하나의 결합 출력 신호(Output1 및 Output2)를 제공하도록 구성된 2-극 4-투 스위치이지만; 본 개시내용의 이득을 고려해 보면, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 다양한 다른 구성들이 구현될 수 있다.

도 5에 도시된 서브시스템 구현예는 이중 대역 동작(도시된 바와 같이 저 대역 및 고 대역) 및 각 대역에서 2 개의 입력 주파수를 위해 구성된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 개념들은 2 개 초과의 주파수 대역 또는 하나 이상의 주파수 대역 중 임의의 주파수 대역에서2 개 초과의 입력 주파수까지 용이하게 확장될 수 있다.

예를 들어, 도 6은 각 대역에서 2 개의 입력 주파수를 갖는, 저 대역, 중간 대역 및 고 대역을 비롯한 3-대역 동작을 위해 구성된 구현예를 도시한다. 이 경우, 도 3 내지 도 5에 도시된 다이플렉서들(306)은 3 개의 동작 주파수 대역을 수용하기 위해 트리플렉서들(330)로 대체된다. 도 6에 도시된 예에서, 출력 스위치(328a)는 커플러 출력(316)이 각각의 주파수 대역마다 한 번에 하나의 결합 신호를 포함할 수 있게 하는 3-극 6-투(three-pole-six-throw) 스위치이지만; 본 개시내용의 이득을 고려해 보면, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 다양한 다른 구성이 구현될 수 있다.

도 7은 각 대역에서 2 개의 입력 주파수를 갖는 저 대역, 중간 대역, 고 대역 및 초고 대역을 비롯한 4-대역 동작을 위해 구성된 구현예를 도시한다. 이 예에서, 도 6에 도시된 트리플렉서들(330)은 4 개의 동작 주파수 대역을 수용하기 위해 쿼드플렉서들(332)로 대체된다. 또한, 이 예에서, 출력 스위치(328b)는 커플러 출력(316)이 각 주파수 대역마다 한 번에 하나의 결합 신호를 포함할 수 있게 하는 4-극 8-투(four-pole-eight-throw) 스위치이지만; 본 개시내용의 이득을 고려해 보면, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 알 수 있는 바와 같이 다양한 다른 구성이 구현될 수 있다.

도 5 내지 도 7에 도시된 각각의 예 및 그 변형예들에서, 상이한 입력 주파수들에 대응하는 결합 신호들 사이의 원하는 분리는, 상이한 안테나들(124 및 126) 사이의 선천적인 분리(예를 들어, 약 10 dB), 스위치 네트워크(324) 내 스위치들(326 또는 328) 사이의 분리(약 20 dB), 및 안테나 스왑 스위치(128)의 포트들과 각 입력 주파수마다의 상이하고 물리적으로 별개의 송신 경로들을 사용함으로써 달성되는 선천적인 분리 사이의 분리(약 30 dB)를 활용함으로써 달성된다. 결과적으로, 상이한 입력 주파수들에 대응하는 상이한 결합 신호들 사이의 높은 수준의 분리 또는 분별이 결합 경로에서 필터들을 사용하지 않고도 달성될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 이러한 배열은 다수의 입력 주파수가 동일한 스위치 포트에서 동시에 제공되지 않기 때문에 안테나 스왑 스위치들에 대한 선형성 요건을 완화시키는 부수적인 이득을 제공한다.

위에서 논의한 바와 같이, 특정 실시예들에서, 전자기 커플러들(308)은 양방향성 커플러들이다. 양방향성 전자기 커플러들은 다양한 여러 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 8a는 양방향성 전자기 커플러(400a)가 주 송신 라인(402), 결합 송신 라인(404) 및 결합 송신 라인에 연결된 종단 회로(406)를 포함하는 구현예를 도시한다. 이 예에서, 종단 회로(406)는 양방향성 전자기 커플러(400a)의 제1 및 제2 결합 포트들(410a, 410b)을 각각 종단 부하(314) 또는 커플러 출력(316) 중 하나에 연결시키는 한 쌍의 단극 쌍투 스위치들(408)을 포함한다. 도면의 좌측으로부터 우측으로 주 송신 라인(402)을 따른 송신 신호 흐름에 대해, 순방향 전력 검출을 위해 구성된 양방향성 전자기 커플러(400a)가 도시되고, 이때 제1 결합 포트(410a)는 커플러 출력(316)에서 신호(OUT1)을 제공하고 이 구성에서 분리 포트로서 작용하는 제2 결합 포트(410b)는 종단 임피던스 값(Z2)을 갖는 종단 부하에 연결된다. 스위치들(408)의 쌍을 반대 구성으로 작동시켜, 제1 결합 포트(410a)가 임피던스 값(Z1)을 갖는 종단 부하에 연결되고 제2 결합 포트(410b)가 커플러 출력(316)에서 신호(OUT2)를 제공하면, 양방향성 전자기 커플러가 역방향 전력 검출용으로 구성된다. 관련 기술분야에서 통상의 기술자라면 인식할 수 있는 바와 같이, 단극 쌍투 스위치들(408)의 쌍은 예를 들어 2-극 쌍투 스위치로 대체될 수 있다. 양방향성 전자기 커플러(400a)는 도 8a에서 2 개의 종단 부하(314)를 갖는 것으로 도시되지만; 2 개의 종단 부하는 순방향 및 역방향 전력 검출 모드들 사이에서 공유되는 단일 종단 부하(314)로 대체될 수 있다. 특정 예들에서, 양방향성 전자기 커플러(400a)는 전력 검출 모드 또는 동작 주파수에 따라 2 개의 상이한 임피던스 값(Z1 또는 Z2)을 제공할 수 있도록 조정 가능한 단일 종단 부하(314)를 포함할 수 있다.

도 8b는 동시적인 순방향 및 역방향 커플링 및 전력 검출을 가능하게 하는 한 쌍의 결합 송신 라인(404a, 404b)을 포함하는 양방향성 전자기 커플러(400b)의 다른 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 결합 송신 라인(404a)은 커플러 출력(316)(신호(OUT1)을 제공함) 및 임피던스 값(Z2)를 갖는 종단 부하(314)에 연결되고, 유사하게 제2 결합 송신 라인(404b)은 커플러 출력(316)(신호(OUT2)를 제공함) 및 임피던스 값(Z1)을 갖는 종단 부하(314)에 연결된다. 이러한 구성은 스위치들(408)의 필요성을 없애고 동시적인 순방향 및 역방향 전력 검출을 가능하게 한다.

도 8c는 도 8b에 도시된 예의 변형예를 도시한다. 도 8b에서, 결합 송신 라인들(404a 및 404b)은 주 송신 라인(402)의 양측에 위치된다. 도 8c에 도시된 예에서, 결합 송신 라인들(404a 및 404b)은 주 송신 라인(402)의 동일한 측에 위치되고, 각각은 종단 부하(314) 및 커플러 출력(316)에 연결된다. 이러한 배열은 마찬가지로 동시적인 순방향 및 역방향 전력 검출을 가능하게 한다.

종단 부하들(314) 중 임의의 종단 부하는 특정 입력 주파수 또는 동작 주파수 대역에 대한 성능을 최적화하도록 조정 가능할 수 있다. 일부 예들에서, 조정 가능한 종단 부하(314)는 조절 가능한 또는 가변 캐패시터, 인덕터 또는 저항과 같은 하나 이상의 조절 가능한 임피던스 요소를 제공함으로써 구현될 수 있다. 다른 예들에서, 조정 가능한 종단 부하(314)는 수동 임피던스 요소들의 스위치드 네트워크를 제공함으로써 구현될 수 있으며, 이들 중 임의의 요소는 고정 또는 가변 값들을 가질 수 있다. 도 9a 내지 도 9d는 본 명세서에 개시된 전자기 커플러들의 임의의 예들에서 종단 부하들(314) 중 임의의 종단 부하를 구현하는데 사용될 수 있는 스위칭 가능한 임피던스 네트워크들의 다양한 예를 도시한다.

도 9a를 참조하면, 하나의 예에서, 조정 가능한 종단 부하(314a)는 복수의 스위칭 가능한 아암(420)을 포함한다. 이 예에서, 각각의 아암은 캐패시터(422), 인덕터(424) 및 저항(426)의 직렬 조합을 포함한다. 그러나, 관련 기술분야에서 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 많은 변형예가 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 하나 이상의 아암(420)은 하나 이상의 수동 또는 능동 용량성, 저항성 또는 유도성 구성요소 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 아암들(420)의 구성은 도 9a에 도시된 특정 예로 제한되지 않는다. 임의의 캐패시터(422), 인덕터(424) 또는 저항(426)은 상이한 아암들(420) 사이에서 상이한 값을 가질 수 있다. 복수의 스위치(428)가 하나 이상의 아암(420)의 임의의 조합을 연결하기 위해 작동되어 원하는 임피던스 값을 가진 조정 가능한 종단 부하(314a)를 제공할 수 있다.

도 9b는 조정 가능한 종단 부하(314b)가 복수의 임피던스 요소(432)를 포함하는 임피던스 네트워크(430) 및 임피던스 요소(432) 중 임의의 하나 이상을 함께 선택적으로 연결하여 조정 가능한 종단 부하(314b)에 대해 바라는 임피던스 값을 달성할 수 있는 복수의 스위치(428)를 포함하는 스위치 네트워크(434)를 포함하는 다른 예를 도시한다. 임피던스 요소들(432)은 J임의의 하나 이상의 능동 또는 수동 저항성, 용량성 또는 유도성 구성요소들 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 스위치 네트워크(434) 내의 복수의 스위치(428)는 개별적으로 또는 함께 작동될 수 있다.

도 9c에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 조정 가능한 종단 부하(314c)는 스위치들(428) 및 수동 임피던스 요소들(R1a 내지 R1n, L1a 내지 L1n 및 C1a 내지 C21n)을 포함하는 종단 임피던스 회로(436)를 포함할 수 있다. 스위치들(428) 각각은 각자의 수동 임피던스 요소에서 전자기 커플러의 분리 포트에 제공된 종단 임피던스로 선택적으로 스위칭할 수 있다. 도 9c에 도시된 예에서, 종단 임피던스 회로(436)의 스위치들(428)은 서로 직렬인 병렬 스위치들의 3개의 뱅크를 포함한다. 스위치들의 뱅크들을 병렬 스위치들의 다른 뱅크들과 병렬로 하면, 종단 임피던스 회로(436)에 의해 제공되는 가능한 종단 임피던스 값들의 수를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 종단 임피던스 회로(436)가 서로 직렬인 3 개의 병렬 스위치의 3 개의 뱅크를 포함할 때, 종단 임피던스 회로는 스위치들의 각 뱅크 내 하나 이상의 스위치를 온(on)으로 하고 다른 스위치들을 오프(off)로 함으로써 343 개의 상이한 종단 임피던스 값을 제공할 수 있다. 도 9c에 도시된 예에서, 종단 임피던스 회로(436)는 수동 임피던스 요소 및 다른 직렬 회로들과 병렬의 스위치 - 다른 직렬 회로들은 다른 수동 임피던스 요소들 및 다른 스위치들을 포함함 - 를 각각 포함하는 직렬 회로들을 포함한다. 예를 들어, 스위치(428) 및 저항(R1a)을 포함하는 제1 직렬 회로는 다른 스위치(428) 및 저항(R1b)을 포함하는 제2 직렬 회로와 병렬이다. 종단 임피던스 회로(436)는 하나 이상의 저항(R1a 내지 R1n)과 직렬의 또는 서로 병렬의 인덕터들(L1a 내지 L1n)을 스위칭하는 스위치들(428)을 더 포함한다. 스위치들(428)은 또한 예를 들어 하나 이상의 RL 회로와 직렬의 또는 서로 병렬의 캐패시터들(C1a 내지 C1n)을 스위칭할 수 있다.

종단 임피던스 회로(436)는 임의의 값들, 가중된 이진 값들, 변동들을 보상하는 값들, 특정 애플리케이션을 위한 값들 등 또는 이들의 임의의 조합을 갖는 수동 임피던스 요소들을 포함할 수 있다. 종단 임피던스 회로(436)는 RLC 회로들을 제공할 수 있지만, 하나 이상의 저항, 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 캐패시터, 하나 이상의 RL 회로, 하나 이상의 RC 회로, 하나 이상의 LC 회로, 또는 하나 이상의 RLC 회로와 같은 회로 요소들의 임의의 적합한 조합이 원하는 종단 임피던스를 제공하도록 구성될 수 있다. 회로 요소들의 이러한 조합들은 임의의 적합한 직렬 및/또는 병렬 조합으로 배열될 수 있다.

도 9d는 도 9c에 도시된 예의 변형예로서 구현된 조정 가능한 종단 부하(314d)를 도시한다. 도 9c에서, 종단 임피던스 회로(436) 내의 수동 임피던스 요소들 각각은 연관된 스위치(428)를 이용하여 개별적으로 스위칭 가능하다. 도 9d는 일부 수동 임피던스 요소가 개별적으로 스위칭될 수 있는 반면, 다른 요소들은 단일 스위치에 의해 그룹으로서 함께 스위칭되는 종단 임피던스 회로(436)의 다른 예를 도시한다. 예를 들어, 스위치(438)는 직렬 RLC 조합을 스위칭한다. 도 9d는 상이한 수동 임피던스 요소들이 서로 비례적일 수 있고(예를 들어, 캐패시터들 0.1C 및 0.2C; 저항들 0.1R, 0.2R 및 0.4R) 개별적으로 또는 서로 병렬로 선택적으로 스위칭될 수 있음을 또한 도시한다. 이러한 임피던스 요소들은 예를 들어 프로세스 변동들을 보상하거나 특정 애플리케이션들을 위한 전자 시스템을 구성하는데 사용될 수 있다.

스위치들(428 및 438)은 예를 들어 전계 효과 트랜지스터들에 의해 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 하나 이상의 스위치(428, 438)는 MEMS 스위치들, 퓨즈 요소들(예를 들어, 퓨즈들 또는 안티퓨즈(antifuse)들), 또는 임의의 다른 적합한 스위치 요소에 의해 구현될 수 있다.

도 9a 내지 9d에 도시된 다양한 조정 가능한 종단 부하들이 스위치들을 포함하지만, 조절 가능한 종단 부하가 다른 가변 임피던스 회로들에 의해 조절 가능한 종단 부하가 선택적으로 또는 부가적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조정 가능한 종단 부하는 임피던스 요소에 제공된 신호의 함수로서 가변하는 임피던스를 갖는 임피던스 요소를 사용할 수 있다. 하나의 예로서, 선형 동작 모드에서 동작하는 전계 효과 트랜지스터는 자신의 게이트에 제공되는 전압에 종속하는 임피던스를 제공할 수 있다. 다른 예로서, 버랙터 다이오드가 버랙터 다이오드에 제공되는 전압의 함수로서 가변 캐패시턴스를 제공할 수 있다.

따라서, 양태들 및 실시예들은 결합 경로에서 필터들의 사용을 필요로 하지 않고 그리고 안테나 스왑 스위치들에 합당하지 않은 선형성 요건들을 부과하지 않고도 다수의 입력 주파수 및 다수의 주파수 대역에서 동시적인 전력 검출 및 동작을 가능하게 할 수 있는 커플링 방법 및 회로 배열들을 제공한다. 위에서 논의한 바와 같이, 커플러들(308) 각각은 각자의 대응하는 입력 주파수에 맞게 특별히 설계된 협 대역의 주파수 선택성 커플러일 수 있다. 예를 들어, 각각의 커플러(308)는 원하는 커플링 인자를 갖도록 최적화될 수 있고, 종단 임피던스들은 각 커플러의 방향성이 각 커플러의 입력 주파수에 맞게 최적화될 수 있도록 조절될 수 있다. 이것은 관심의 각 주파수 대역에서 고성능 및 정확한 전력 검출이 달성되게 할 수 있다. 또한, 각각의 입력 주파수가 전용 신호 경로를 통해 제공되기 때문에, 다수의 주파수의 동시적 검출/측정 및 동시적 송신의 둘 모두가 안테나 스왑 스위치들(128)에서 상호변조 왜곡 생성물들을 도입시키지 않고 달성될 수 있다. 결과적으로, 안테나 스왑 스위치들의 선형성 요건들이 완화될 수 있다. 따라서 양태들 및 실시예들은 안테나 스왑 아키텍처에서 동시적인 다중 주파수 정밀 전력 검출을 유리하게 제공한다.

본 명세서에 개시된 커플링 배열들의 실시예들은 예를 들어, 스탠드-얼론 RF 커플러, 안테나 스위치 모듈, RF 커플러와 안테나 스위치 모듈을 조합한 모듈, 임피던스 매칭 모듈, 안테나 동조 모듈, 또는 무선 디바이스(예를 들어, 셀 폰들, 태블릿들 등)를 비롯한 각종의 상이한 전자 디바이스들 또는 모듈들에서 구현될 수 있다. 전자 디바이스들의 예들은 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 부품들, 전자 검사 장비, 기지국과 같은 셀룰러 통신 인프라스트럭처 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 디바이스들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.

도 10은 특정 실시예들에 따른 커플러 모듈(502)을 포함하는 무선 디바이스(500)의 블록도이다. 무선 디바이스(500)는 셀룰러 폰, 스마트 폰, 태블릿, 모뎀, 통신 네트워크 또는 음성 및/또는 데이터 통신을 위해 구성된 임의의 다른 휴대용 또는 비 휴대용 디바이스일 수 있다. 무선 디바이스(500)는 위에서 논의한 바와 같이 전력 신호들을 수신 및 송신하는 안테나(124 및 126)를 포함한다.

송수신기(504)는 송신을 위한 신호들을 생성하고 및/또는 수신된 신호들을 처리하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 송신 및 수신 기능성들은 별개의 구성요소들(예를 들어, 송신 모듈 및 수신 모듈)에서 구현될 수 있거나 또는 동일한 모듈에서 구현될 수 있다.

송신을 위해 생성된 신호들은 전력 증폭기(power amplifier)(PA) 모듈(506)을 포함할 수 있고, 전력 증폭기 모듈(506)은 송수신기(504)로부터 생성된 신호들 중 하나 이상을 증폭하는 하나 이상의 PA를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 모듈(506)은 각종 RF 또는 다른 주파수-대역 송신 신호들을 증폭하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 모듈(506)은 무선 근거리 네트워크(wireless local area network)(WLAN) 신호 또는 임의의 다른 적합한 펄스 신호를 송신하는 것을 돕기 위해 전력 증폭기의 출력을 펄싱하는데 사용될 수 있는 인에이블 신호를 수신할 수 있다. 전력 증폭기 모듈(506)은 예를 들어, 전세계 이동 통신 시스템(Global System for Mobile)(GSM) 신호, 코드 분할 다중 접속(code division multiple access)(CDMA) 신호, W-CDMA 신호, 및 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution)(LTE) 신호 또는 EDGE 신호를 비롯한 임의의 다양한 유형들의 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 전력 증폭기 모델(506) 및 스위치 등을 포함하는 연관된 구성요소들은 예를 들어, pHEMT 또는 BiFET 트랜지스터들을 사용하여 GaAs 기판들 상에 제조될 수 있거나 또는 CMOS 트랜지스터들을 사용하여 실리콘 기판 상에 제조될 수 있다. 전력 증폭기 모듈(506)은 위에서 논의한 바와 같이 예상되는 입력 주파수들의 수에 따라 적절한 수의 전자기 커플러들(308)을 포함하는 커플러 모듈(502)에 하나 이상의 입력 주파수를 제공하도록 구성될 수 있다.

안테나 스위치 모듈(508)은 하나 이상의 안테나 스왑 스위치들(128)을 포함할 수 있고, 예를 들어, 위에서 논의한 바와 같이, 입력 주파수들을 안테나들(124, 126) 중 하나에 선택적으로 결합시키고 및/또는 송신 모드와 수신 모드 사이에서 스위칭하도록 구성될 수 있다. 도 10에 도시되고 위에서 논의한 바와 같이, 특정 예들에서, 안테나들(124, 126)은 둘 모두 안테나 스위치 모듈(508)을 통해 송수신기(504)에 제공되는 신호들을 수신하고, 무선 디바이스(500)로부터의 신호들을 송수신기(504), 전력 증폭기 모듈(506), 커플러 모듈(502) 및 안테나 스위치 모듈(508)을 통해 또한 송신한다.

커플러 모듈(502)은 전력 증폭기 모듈(506)로부터 송신된 전력 신호들을 측정하는데 사용될 수 있고 하나 이상의 결합 신호(커플러 출력(316))를 센서 모듈(510)에 제공할 수 있다. 센서 모듈(510)은 차례로 정보를 송수신기(504)로 전달할 수 있고 및/또는 전력 증폭기 모듈(506)의 전력 레벨을 조절하는 조정을 위한 피드백으로서 전력 증폭기 모듈(506)에 직접 전달할 수 있다. 이러한 방식으로, 커플러 모듈(502)은 상대적으로 낮은/높은 전력을 갖는 송신 신호의 전력을 증가/감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 커플러 모듈(502)은 다양한 다른 구현들에 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

무선 디바이스(500)가 시분할 다중 접속(time division multiple access)(TDMA) 아키텍처를 갖는 모바일 폰인 특정 실시예들에서, 커플러 모듈(502)은 전력 증폭기 모듈(806)로부터의 RF 송신된 전력 신호의 증폭을 유리하게 관리할 수 있다. 전세계 이동 통신 시스템(GSM), 코드 분할 다중 접속(CDMA) 및 광대역 코드 분할 다중 접속(wideband code division multiple access)(W-CDMA) 시스템들에서 발견되는 것들과 같은 시분할 다중 접속(TDMA) 아키텍처를 갖는 모바일 폰에서, 전력 증폭기 모듈(506)은 전력 대 시간의 규정된 제한들 내에서 전력 엔벨로프들을 위아래로 시프트시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 모바일 폰은 특정 주파수 채널을 위한 송신 시간 슬롯을 할당 받을 수 있다. 이 경우, 전력 증폭기 모듈(506)은 할당된 수신 시간 슬롯 동안 송신으로 인한 신호 간섭을 방지하고 전력 소비를 줄이기 위해, 시간에 따라 하나 이상의 RF 전력 신호의 전력 레벨을 조정하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 그러한 시스템들에서, 커플러 모듈(502)은 위에서 논의한 바와 같이, 전력 증폭기 모듈(506)을 제어하는 것을 돕기 위해 전력 증폭기 출력 신호의 전력을 측정하는데 사용될 수 있다.

안테나(124, 126)에 의해 수신된 신호들은 안테나 스위치 모듈(508)을 통해 하나 이상의 증폭기를 포함할 수 있는 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(LNA) 모듈(512)에 제공될 수 있다. 수신된 신호들은 저잡음 증폭기 모듈(512)에 의해 증폭된 다음 송수신기(504)에 제공된다.

계속 도 10을 참조하면, 무선 디바이스(500)는 무선 디바이스의 동작에 필요한 전력을 관리하는, 송수신기(504)에 연결된 전력 관리 시스템(514)을 더 포함한다. 전력 관리 시스템(514)은 기저 대역 서브시스템(516) 및 무선 디바이스(500)의 다른 구성요소들의 동작을 또한 제어할 수 있다. 특정 예들에서, 전력 관리 시스템(514)은 무선 디바이스(500)에 전력을 제공하는 배터리(도시되지 않음)와 같은 전력원을 포함하거나, 전력원에 연결된다. 전력 관리 시스템(514)은 신호들의 송신을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서 또는 제어기를 더 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 기저 대역 서브시스템(516)은 사용자에게 제공되고 사용자로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하는 사용자 인터페이스(518)에 연결된다. 기저 대역서브시스템(516)은 또한 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하고 및/또는 사용자에게 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하도록 구성된 메모리(520)에도 또한 연결될 수 있다.

위에서 적어도 하나의 실시예의 몇몇 양태를 설명하였지만, 관련 기술분야에서 통상의 기술자에게는 다양한 변형들, 수정들 및 개선들이 쉽게 이루어질 수 있음이 인식될 것이다. 이러한 변경들, 수정들 및 개선들은 본 개시내용의 일부인 것으로 의도되며 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면들은 단지 예일 뿐이며, 본 명세서에서 논의된 방법들 및 장치들의 실시예들이 설명에서 제시되고 또는 첨부 도면들에서 도시된 구성요소들의 구성 및 배열의 세부 사항들에 적용하는데 제한되지 않는다는 것이 인식될 것이다. 방법들 및 장치들은 다른 실시예들에서 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 특정 구현들의 예들은 설명 목적으로만 제공되며 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는", "갖는", "간직하는", "수반하는" 및 그 변형들을 사용하는 것은 그 다음에 열거되는 항목들 및 그 등가물들뿐만 아니라 추가 항목들을 포함하는 것으로 의도된다. "또는"이라고 언급하는 것들은 "또는"을 사용하여 기재된 임의의 용어들이 기재된 용어들 중 하나, 하나 초과 및 모든 것 중 임의의 것을 나타낼 수 있도록 포괄적인 것으로 해석될 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물들의 적절한 구성으로부터 결정되어야 한다.

Claims

복수의 안테나를 사용하고 안테나 스왑 아키텍처(antenna swap architecture)를 갖는 다중 주파수 동작을 위해 구성된 무선 디바이스 프론트-엔드 장치로서,
제1 및 제2 안테나들에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 상기 제1 및 제2 안테나 접점들에 각각 연결되는 복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈;
상기 복수의 안테나 스왑 스위치에 연결된 커플러 어셈블리 - 상기 복수의 안테나 스왑 스위치는 상기 커플러 어셈블리와 상기 제1 및 제2 안테나 접점들 사이에 연결되고, 상기 커플러 어셈블리는 복수의 전자기 커플러를 포함하고, 각각의 전자기 커플러는 고유 주파수의 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트(coupled port), 상기 복수의 안테나 스왑 스위치 중 하나에 연결된 출력 포트, 및 분리 포트(isolation port)를 갖고, 각각의 전자기 커플러는 상기 입력 포트에서 상기 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성됨 -;
복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크; 및
상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 상기 커플러 출력 뱅크에서 상기 결합 신호들을 제공하고, 상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 분리 포트들을 상기 복수의 종단 부하 중의 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크
를 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제1항에 있어서,
상기 커플러 출력 뱅크는 상기 복수의 전자기 커플러의 절반에 대응하는 다수의 커플러 출력 접점을 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 안테나 스왑 스위치의 각각은 2-극 쌍투(double-pole double throw) 스위치이고 상기 복수의 전자기 커플러 중 2 개에 연결되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 적어도 4 개의 전자기 커플러를 포함하고, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 2 개는 제1 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 다른 2 개는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩되지 않는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제4항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서(diplexer), 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 상기 제1 및 제2 주파수 대역들과 상이한 제3 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성된 추가 쌍의 전자기 커플러들을 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제6항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서(triplexer), 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 종단 부하의 각 종단 부하는 조정 가능한 임피던스를 갖는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러의 각각은 양방향성이며, 상기 출력 스위치 네트워크는 상기 복수의 전자기 커플러의 동작을 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 스위칭하도록 추가로 구성되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
복수의 안테나를 사용하고 안테나 스왑 아키텍처를 갖는 다중 주파수 동작을 위해 구성된 무선 디바이스 프론트-엔드 장치로서,
제1 및 제2 안테나들에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 상기 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제1 안테나 스왑 스위치 및 상기 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제2 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈 - 상기 제1 및 제2 안테나 스왑 스위치들은 2-극 쌍투 스위치들임 -;
제1 입력 신호를 수신하도록 구성된 제1 입력 포트, 상기 제1 입력 포트에서 상기 제1 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제1 결합 신호를 제공하도록 구성된 제1 결합 포트, 상기 제1 안테나 스왑 스위치에 연결된 제1 출력 포트, 및 제1 분리 포트를 갖는 제1 전자기 커플러;
제2 입력 신호를 수신하도록 구성된 제2 입력 포트, 상기 제2 입력 포트에서 상기 제2 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제2 결합 신호를 제공하도록 구성된 제2 결합 포트, 상기 제2 안테나 스왑 스위치에 연결된 제2 출력 포트, 및 제2 분리 포트를 갖는 제2 전자기 커플러;
제3 입력 신호를 수신하도록 구성된 제3 입력 포트, 상기 제3 입력 포트에서 상기 제3 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제3 결합 신호를 제공하도록 구성된 제3 결합 포트, 상기 제1 안테나 스왑 스위치에 연결된 제3 출력 포트, 및 제3 분리 포트를 갖는 제3 전자기 커플러;
제4 입력 신호를 수신하도록 구성된 제4 입력 포트, 상기 제4 입력 포트에서 상기 제4 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제4 결합 신호를 제공하도록 구성된 제4 결합 포트, 상기 제2 안테나 스왑 스위치에 연결된 제4 출력 포트, 및 제4 분리 포트를 갖는 제4 전자기 커플러 - 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 입력 신호들은 상이한 주파수들을 가짐 -;
제1 종단 부하, 제2 종단 부하, 제3 종단 부하 및 제4 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크; 및
상기 제1 및 제2 결합 포트들을 제1 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하여 상기 제1 커플러 출력 접점에서 상기 제1 및 제2 결합 신호들을 제공하고, 상기 제3 및 제4 결합 포트들을 제2 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하여 상기 제2 커플러 출력 접점에서 상기 제3 및 제4 결합 신호들을 제공하고, 그리고 상기 제1 종단 부하를 상기 제1 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 상기 제2 종단 부하를 상기 제2 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 상기 제3 종단 부하를 상기 제3 분리 포트에 선택적으로 연결하며, 상기 제4 종단 부하를 상기 제4 분리 포트에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크
를 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 종단 부하들은 조정 가능한, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 종단 부하들 각각은 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소는 적어도 하나의 저항성 요소 및 하나 이상의 용량성 요소 또는 유도성 요소를 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기 커플러들의 각각은 양방향성이며, 상기 출력 스위치 네트워크는 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기 커플러들의 동작을 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 스위칭하도록 추가로 구성되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제10항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 제1 및 제2 안테나 스왑 스위치들과 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서, 및 상기 제1 및 제2 안테나 스위치들과 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 입력 신호들은 제1 주파수 대역 내에 있고, 상기 제3 및 제4 입력 신호들은 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역 내에 있으며, 상기 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩하지 않는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제15항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 제1 및 제2 안테나 접점들에 연결된 제3 안테나 스왑 스위치를 더 포함하고, 상기 장치는:
제5 입력 신호를 수신하도록 구성된 제5 입력 포트, 상기 제5 입력 포트에서 상기 제5 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제5 결합 신호를 제공하도록 구성된 제5 결합 포트, 상기 제3 안테나 스왑 스위치에 연결된 제5 출력 포트, 및 제5 분리 포트를 갖는 제5 전자기 커플러; 및
제6 입력 신호를 수신하도록 구성된 제6 입력 포트, 상기 제6 입력 포트에서 상기 제6 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 제6 결합 신호를 제공하도록 구성된 제6 결합 포트, 상기 제3 안테나 스왑 스위치에 연결된 제6 출력 포트, 및 제6 분리 포트를 갖는 제6 전자기 커플러 - 상기 제5 및 제6 입력 신호들은 상기 제1 및 제2 주파수 대역들과 상이한 제3 주파수 대역에 있음 -
를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제16항에 있어서,
상기 종단 네트워크는 제5 종단 부하 및 제6 종단 부하를 더 포함하고, 상기 출력 스위치 네트워크는 상기 제5 결합 포트를 제3 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하고, 상기 제5 종단 부하를 상기 제5 분리 포트에 선택적으로 연결하고, 상기 제6 결합 포트를 상기 제3 커플러 출력 접점에 선택적으로 연결하며, 상기 제6 종단 부하를 상기 제6 분리 포트에 선택적으로 연결하도록 추가로 구성되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제17항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 제1, 제2 및 제3 안테나 스왑 스위치들과 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서, 및 상기 제1, 제2 및 제3 안테나 스위치들과 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
무선 디바이스로서,
제1 및 제2 안테나들;
고유 주파수를 각각 갖는 복수의 입력 신호를 생성하도록 구성된 송수신기;
상기 송수신기로부터 상기 복수의 입력 신호를 수신하고 증폭하여 복수의 증폭된 입력 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 모듈;
상기 제1 및 제2 안테나들에 각각 연결된 제1 및 제2 안테나 접점들을 갖고, 상기 제1 및 제2 안테나 접점들에 각각 연결된 복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈;
상기 전력 증폭기 모듈과 상기 안테나 스위치 모듈 사이에 연결된 복수의 전자기 커플러 - 상기 복수의 전자기 커플러의 각각의 전자기 커플러는 상기 전력 증폭기 모듈로부터 상기 복수의 증폭된 입력 신호 중 하나를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트, 상기 복수의 안테나 스왑 스위치 중 하나에 연결된 출력 포트, 및 분리 포트를 갖고, 각각의 전자기 커플러는 상기 입력 포트에서 상기 증폭된 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성됨 -;
복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크; 및
상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 상기 커플러 출력 뱅크에서 상기 결합 신호들을 제공하고, 상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 분리 포트들을 상기 복수의 종단 부하 중 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크
를 포함하는, 무선 디바이스.
제19항에 있어서,
상기 커플러 출력 뱅크에 결합되어 상기 결합 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된 센서 모듈을 더 포함하는, 무선 디바이스.
복수의 안테나를 사용하는 다중 주파수 동작을 위해 구성된 무선 디바이스 프론트-엔드 장치로서,
복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈 - 각각의 안테나 스왑 스위치는 제1 및 제2 안테나들에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 안테나 접점들, 및 제1 및 제2 입력 포트들을 가짐 -;
상기 복수의 안테나 스왑 스위치에 연결된 커플러 어셈블리 - 상기 커플러 어셈블리는 상기 복수의 안테나 스왑 스위치의 상기 제1 및 제2 입력 포트들 각각에 수적으로 대응하는(corresponding in number) 복수의 전자기 커플러를 포함하고, 각각의 전자기 커플러는 고유 주파수의 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트, 상기 복수의 안테나 스왑 스위치 각각의 상기 제1 및 제2 입력 포트들 중 하나에 연결된 출력 포트, 및 분리 포트를 가지며, 각각의 전자기 커플러는 상기 입력 포트에서 상기 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 각각의 전자기 커플러의 상기 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성됨 -;
복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크; 및
상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 상기 커플러 출력 뱅크에서 상기 결합 신호들을 제공하고, 상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 분리 포트들을 상기 복수의 종단 부하 중 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크
를 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제21항에 있어서,
상기 커플러 출력 뱅크는 상기 복수의 전자기 커플러 내의 전자기 커플러들의 수의 절반에 대응하는 다수의 커플러 출력 접점을 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제21항에 있어서,
상기 복수의 안테나 스왑 스위치의 각각은 2-극 쌍투 스위치이고 상기 복수의 전자기 커플러 중 2 개에 연결되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제21항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 적어도 4 개의 전자기 커플러를 포함하고, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 2 개는 제1 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 다른 2 개는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩되지 않는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제24항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서, 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제24항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 상기 제1 및 제2 주파수 대역들과 상이한 제3 주파수 대역의 입력 신호들을 수신하도록 구성된 추가 쌍의 전자기 커플러들을 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제26항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서, 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제21항에 있어서,
상기 복수의 종단 부하의 각 종단 부하는 조정 가능한 임피던스를 갖는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제28항에 있어서,
상기 복수의 종단 부하의 각 종단 부하는 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소는 적어도 하나의 저항성 요소 및 하나 이상의 용량성 또는 유도성 요소를 포함하는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
제21항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러 각각은 양방향성이며, 상기 출력 스위치 네트워크는 상기 복수의 전자기 커플러의 동작을 순방향 전력 검출 모드와 역방향 전력 검출 모드 사이에서 스위칭하도록 추가로 구성되는, 무선 디바이스 프론트-엔드 장치.
무선 디바이스로서,
제1 및 제2 안테나들;
고유 주파수를 각각 갖는 복수의 입력 신호를 생성하도록 구성된 송수신기;
상기 송수신기로부터 상기 복수의 입력 신호를 수신 및 증폭하여 복수의 증폭된 입력 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 모듈;
복수의 안테나 스왑 스위치를 포함하는 안테나 스위치 모듈 - 각각의 안테나 스왑 스위치는 상기 제1 및 제2 안테나들에 각각 결합된 제1 및 제2 안테나 접점들, 및 제1 및 제2 입력 포트들을 가짐 -;
상기 전력 증폭기 모듈과 상기 안테나 스위치 모듈 사이에 연결된 복수의 전자기 커플러 - 상기 복수의 전자기 커플러는 상기 복수의 안테나 스왑 스위치의 상기 제1 및 제2 입력 포트들 각각에 수적으로 대응하고, 상기 복수의 전자기 커플러의 각각의 전자기 커플러는 상기 전력 증폭기 모듈로부터 상기 복수의 증폭된 입력 신호의 각각의 증폭된 입력 신호를 수신하도록 구성된 입력 포트, 결합 포트, 상기 복수의 안테나 스왑 스위치 각각의 상기 제1 및 제2 입력 포트들 중 하나에 연결된 출력 포트, 및 분리 포트를 갖고, 각각의 전자기 커플러는 상기 입력 포트에서 상기 각각의 증폭된 입력 신호를 수신하는 것에 응답하여 상기 결합 포트에서 결합 신호를 제공하도록 구성됨 -;
복수의 종단 부하를 포함하는 종단 네트워크; 및
상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 결합 포트들을 커플러 출력 뱅크에 선택적으로 연결하여 상기 커플러 출력 뱅크에서 상기 결합 신호들을 제공하고, 상기 복수의 전자기 커플러 각각의 상기 분리 포트들을 상기 복수의 종단 부하 중 하나에 선택적으로 연결하도록 구성된 출력 스위치 네트워크
를 포함하는, 무선 디바이스.
제31항에 있어서,
상기 커플러 출력 뱅크에 결합되고 상기 결합 신호들을 수신하고 처리하도록 구성된 센서 모듈을 더 포함하는, 무선 디바이스.
제31항에 있어서,
상기 커플러 출력 뱅크는 상기 복수의 전자기 커플러 내의 전자기 커플러들의 수의 절반에 대응하는 다수의 커플러 출력 접점을 포함하는, 무선 디바이스.
제31항에 있어서,
상기 복수의 안테나 스왑 스위치의 각각은 2-극 쌍투 스위치이고 상기 복수의 전자기 커플러 중 2 개에 연결되는, 무선 디바이스.
제31항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 적어도 4 개의 전자기 커플러를 포함하고, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 2 개는 제1 주파수 대역의 증폭된 입력 신호들을 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 4 개의 전자기 커플러 중 다른 2 개는 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역의 증폭된 입력 신호들을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 주파수 대역들은 주파수가 중첩되지 않는, 무선 디바이스.
제35항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 다이플렉서, 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 다이플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스.
제35항에 있어서,
상기 복수의 전자기 커플러는 상기 제1 및 제2 주파수 대역들과 상이한 제3 주파수 대역의 증폭된 입력 신호들을 수신하도록 구성된 추가 쌍의 전자기 커플러들을 더 포함하는, 무선 디바이스.
제37항에 있어서,
상기 안테나 스위치 모듈은 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제1 안테나 접점 사이에 연결된 제1 트리플렉서, 및 상기 복수의 안테나 스왑 스위치와 상기 제2 안테나 접점 사이에 연결된 제2 트리플렉서를 더 포함하는, 무선 디바이스.
제31항에 있어서,
상기 복수의 종단 부하의 각 종단 부하는 조정 가능한 임피던스를 갖는, 무선 디바이스.
제39항에 있어서,
상기 복수의 종단 부하의 각 종단 부하는 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 가능한 수동 임피던스 요소는 적어도 하나의 저항성 요소 및 하나 이상의 용량성 또는 유도성 요소를 포함하는, 무선 디바이스.