KR20120038448A

KR20120038448A - 무선 통신 디바이스용 전력 및 임피던스 측정 회로

Info

Publication number: KR20120038448A
Application number: KR1020127001494A
Authority: KR
Inventors: 퐈이 호 씨; 게리 존 발렌타인; 거칸월 싱 사호타; 아리스토텔레 하지크리스토스; 알베르토 치칼리니
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-04-23
Also published as: EP2443752B1; CN105207640A; CN102804610A; CN105207640B; US8963611B2; WO2010148407A2; EP2443752A2; JP2012531123A; JP2015222958A; WO2010148407A3; KR101432397B1; JP6258263B2; US20100321086A1; CN102804610B

Abstract

개시된 예시적인 실시형태들은, 전력 및/또는 임피던스를 측정하는데 이용될 수도 있는 전력 및 임피던스 측정 회로에 관한 것이다. 측정 회로는 센서 및 산정 유닛을 포함할 수도 있다. 센서는 (i) 부하에 커플링된 직렬 회로에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하고, (ii) 직렬 회로의 지정된 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득할 수도 있다. 센서는 (i) 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득하고, (ii) 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득할 수도 있다. 산정 유닛은 센서 출력들에 기초하여 직렬 회로의 지정된 말단에서의 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다.

Description

무선 통신 디바이스용 전력 및 임피던스 측정 회로{POWER AND IMPEDANCE MEASUREMENT CIRCUITS FOR A WIRELESS COMMUNICATION DEVICE}

I. 35 U.S.C §119 에 따른 우선권 주장

본 특허 출원은, 발명의 명칭이 "POWER AND/OR IMPEDANCE MEASUREMENT CIRCUITS FOR A WIRELESS COMMUNICATION DEVICE" 으로 2009년 6월 19일자로 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 여기서 참조로서 명백하게 포함되는 미국 가출원 제 61/218,836 호에 대한 우선권을 주장한다.

I. 분야

본 개시물은, 일반적으로 전자 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 무선 통신 디바이스용 측정 회로에 관한 것이다.

II. 배경

통상적으로, 무선 통신 디바이스는 데이터 송신을 지원하기 위해 송신기를 포함한다. 송신기는, 무선 주파수 (RF; radio frequency) 신호를 증폭시켜서 높은 출력 전력을 제공하는 전력 증폭기를 가질 수도 있다. 전력 증폭기는 특정 부하 임피던스 (예를 들어, 50 Ω) 를 구동시켜 최대 출력 전력 레벨에서 최상의 가능한 효율을 갖도록 설계될 수도 있다. 전력 증폭기는, 후술하는 다양한 이유로 인해 변화할 수도 있는 가변 부하 임피던스를 관찰할 수도 있다. 또한, 전력 증폭기는, 광범위한 출력 전력 레벨들에 걸쳐서 동작할 수도 있고, 전력 증폭기의 효율은 더 낮은 출력 전력 레벨에서 저하할 수도 있다. 전력 증폭기의 동작은 개선시키는 것이 바람직할 수도 있다.

도 1 은 무선 통신 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 2 는 송신기의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다.
도 3 내지 도 9 는 전력 및 임피던스 측정 회로의 다양한 예시적인 설계들의 블록도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b 는 튜닝가능한 매칭 회로 (tunable matching circuit) 들의 예시적인 설계들을 도시한다.
도 10c 및 도 10d 는 프로그래머블 감쇠기 (programmable attenuator) 의 2 개의 예시적인 설계들을 도시한다.
도 11 및 도 12 는 송신기의 2 개 이상의 예시적인 설계들을 도시한다.
도 13 은 적응성 부하 매칭 (adaptive load matching) 을 수행하기 위한 프로세스를 나타낸다.
도 14 는 임피던스 및/또는 전력을 측정하기 위한 프로세스를 도시한다.

본 명세서에서, "예시적인" 이라는 단어는 "예, 예시, 또는 실례로서 기능하는" 을 의미하는 것으로 이용된다. "예시적인" 으로서 본 명세서에 설명되는 임의의 설계는 다른 설계들에 비하여 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석할 필요는 없다.

전력 및/또는 임피던스를 측정하는데 이용될 수도 있는 전력 및 임피던스 측정 회로들이 본 명세서에 설명된다. 이러한 측정 회로들은 다양한 전자 디바이스들, 예를 들어, 무선 통신 디바이스들, 셀룰러 전화기, 개인용 휴대 정보 단말기 (PDAs; personal digital assistants), 휴대용 디바이스, 무선 모뎀, 랩탑 컴퓨터, 코드리스 전화기, 블루투스 디바이스들, 고객용 전자기기 디바이스들 등에 이용될 수도 있다. 명백하게, 무선 통신 디바이스 내의 측정 회로의 이용이 후술된다.

도 1 은, 단일 송신기 (120) 를 포함하는 무선 통신 디바이스 (100) 의 예시적인 설계의 간략화된 블록도를 도시한다. 일반적으로, 무선 디바이스 (100) 는 임의의 수의 통신 시스템들 및 임의의 수의 주파수 대역들에 대해 임의의 수의 송신기들 및 임의의 수의 수신기들을 포함할 수도 있다.

무선 디바이스 (100) 내에서, 프로세서 (110) 는 송신될 데이터를 프로세싱하여 아날로그 출력 신호를 송신기 (120) 에 제공한다. 송신기 (120) 내에서, 송신기 회로 (130) 는 아날로그 출력 신호를 증폭, 필터링 및 상향변환하여 입력 RF 신호 V _IN 을 제공한다. 전력 증폭기 (140) 는 그 입력 RF 신호를 증폭시켜 원하는 출력 전력 레벨을 획득하고 증폭된 RF 신호 V _AMP 를 제공한다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 는, 전력 증폭기 (140) 의 출력에 커플링되고, 전력 증폭기 (140) 에 대한 출력 임피던스 매칭을 수행하여, 출력 RF 신호 V _OUT 를 안테나 (158) 에 제공한다.

센서 (160) 는, 전력 증폭기 (140) 로부터 증폭된 RF 신호를 수신하고 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 로부터 출력 RF 신호를 수신한다. 센서 (160) 는 증폭된 RF 신호 및/또는 출력 RF 신호의 전압, 전류, 전력 및/또는 다른 파라미터들을 측정할 수도 있다. 산정 유닛 (170) 은, 센서 (160) 로부터 측정을 수신하고, 매칭 회로 (150) 에 의해 관찰된 부하의 전력 및/또는 임피던스를 결정한다. 집합적으로, 센서 (160) 및 산정 유닛 (170) 은 무선 디바이스 (100) 에 대한 전력 및 임피던스 측정 회로 (172) 를 형성한다. 제어 유닛 (180) 은, 입력 RF 신호에 대한 인벨롭 (envelope) 신호, 평균 출력 전력 레벨을 나타내는 정보, 및/또는 전력 증폭기 (140) 의 동작에 영향을 주는 다른 파라미터들에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 또한, 제어 유닛 (180) 은 산정 유닛 (170) 으로부터 측정된 전력 및/또는 임피던스를 수신할 수도 있다. 제어 유닛 (180) 은, 양호한 성능을 달성하기 위해, 예를 들어, 전력 증폭기 (140) 의 효율을 개선시키기 위해, 제 1 제어를 발생시켜 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 를 조절할 수도 있다. 또한, 제어 유닛 (180) 은 양호한 성능을 달성하기 위해 제 2 제어를 발생시켜 전력 증폭기 (140) 를 조절할 수도 있다.

도 1 은 송신기 (120) 의 예시적인 설계를 도시한다. 일반적으로, 송신기 (120) 내에서 신호들을 컨디셔닝하는 것은, 증폭기, 필터, 혼합기, 매칭 회로 등의 하나 직교위상의 스테이지들에 의해 수행될 수도 있다. 송신기 (120) 및 가능한 센서 (160) 의 전체 또는 일부는, 아날로그 집적 회로 (IC), RF IC (RFIC), 혼합된-신호 IC 등에서 구현될 수도 있다.

프로세서/컨트롤러 (110) 는 무선 디바이스 (100) 에 대한 다양한 기능들, 예를 들어, 송신되는 데이터에 대한 프로세싱을 수행할 수도 있다. 또한, 프로세서/컨트롤러 (110) 는 무선 디바이스 (100) 내의 다양한 회로들의 동작을 제어할 수도 있다. 메모리 (112) 는 프로세서/컨트롤러 (110) 에 대한 프로그램 코드 및 데이터를 저장할 수도 있다. 프로세서/컨트롤러 (110), 메모리 (112), 산정 유닛 (170), 및 제어 유닛 (180) 은 하나 직교위상의 주문형 반도체 (ASIC) 및/또는 다른 IC 들에서 구현될 수도 있다.

도 2 는 송신기 (120) 의 블록도 및 무선 디바이스 (100) 의 측정 부분을 도시한다. 전력 증폭기 (140) 는, 전력 증폭기 (140) 에 대한 전력 공급 전압 및피크 출력 전력 레벨에 의존할 수도 있는 일정 출력 임피던스 Z _PA 를 구동하도록 설계될 수도 있다. 안테나 (158) 는 특정 타겟 부하 임피던스 Z _O 를 가질 수도 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 (140) 의 출력 임피던스는 약 4Ω 일 수도 있는 반면에, 타겟 부하 임피던스는 50Ω 일 수도 있다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 가 Z _PA 로부터 Z _O 로의 임피던스 매칭을 수행한다. 도 2 에서는, 도 1 의 매칭 회로 (150) 및 후속 회로 (예를 들어, 안테나 (158)) 가 (i) Z _S 의 임피던스를 갖는 직렬 회로 (250) 및 (ii) Z _L 의 임피던스를 갖는 분로 부하 (260) 를 통해서 모델링된다. 직렬 회로 (250) 는 (i) 회로 (250) 의 입력과 출력 사이에 커플링된 인덕터, (ii) 회로 (250) 의 입력과 출력 사이에 커플링된 커패시터, (iii) 회로 (250) 의 입력과 출력 사이에 병렬로 커플링된 인덕터 및 커패시터, (iv) 회로 (250) 의 입력과 출력 사이에 직렬로 커플링된 인덕터 및 커패시터, 또는 (v) 몇몇 다른 회로 컴포넌트 또는 회로 컴포넌트들의 조합을 포함할 수도 있다. 부하 (260) 는 매칭 회로 (150) 와 안테나 (158) 사이에 커플링된 회로들, 예를 들어, 듀플렉서, 스위치 등을 포함할 수도 있다.

도 1 을 다시 참조하여, 매칭 회로 (150) 는 양호한 성능을 달성하기 위해 PA 출력 임피던스 Z _PA 를 타겟 부하 임피던스 Z _O 에 매칭하는데 이용될 수도 있다. 매칭 회로 (150) 는 타겟 부하 임피던스를 이용하여 최대 출력 전력 레벨에서 양호한 성능 (예를 들어, 높은 PA 효율) 을 제공하기 위해 설계될 수도 있는 고정 매칭 회로일 수도 있다. 그러나, 이러한 고정 매칭 회로는 낮은 출력 전력 레벨 및/또는 상이한 부하 임피던스들에서 차선의 성능 (예를 들어, 더 낮은 PA 효율) 을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 부하 임피던스는, 사용자의 손에 의해 커버되는 안테나 (158), 사용자의 귀에 눌리는 안테나 (158), 단락 또는 연결해제된 안테나 (158) 등으로 인해 변화할 수도 있다.

성능을 개선시키기 위해, 매칭 회로 (150) 는 전력 증폭기 (140) 에 대해 튜닝가능한 임피던스 매칭을 제공할 수도 있다. 튜닝가능한 임피던스 매칭은 부하 (260) 의 임피던스, 부하 (260) 에 전달된 전력, 및/또는 다른 파라미터들에 기초하여 동적으로 변화될 수도 있다. 이들 파라미터들은 센서 (160) 및 산정 유닛 (170) 에 의해 결정될 수도 있다.

도 3 은, 도 2 에서 센서 (160), 산정 유닛 (170), 및 직렬 회로 (250) 각각의 일 예시적인 설계인 센서 (160a), 산정 유닛 (170a), 및 직렬 회로 (250a) 의 블록도를 도시한다. 직렬 회로 (250a) 내에서, 인덕터 (310) 와 반응성 엘리먼트 (312) 는 병렬로 커플링되고, 그 조합은 직렬 회로 (250a) 의 입력 노드 A 및 출력 노드 B 사이에 커플링된다. 반응성 엘리먼트 (312) 는 가변 커패시터, 다른 회로 엘리먼트, 기생 컴포넌트들 등을 포함할 수도 있다. 직렬 회로 (250a) 는 이하와 같이 표현될 수도 있는 노드 A 와 노드 B 사이의 Z _S 의 임피던스를 갖는다.

식 (1)

여기서, ω 는 라디안/초 단위의 관심 주파수이다.

L 은 인덕터 (310) 의 인덕턴스이다.

Z _P 는 반응성 엘리먼트 (312) 의 임피던스이다.

직렬 회로 (250a) 는 이하와 같이 표현될 수도 있는 I _LOAD 의 출력 전류를 부하 (260) 에 전달하는 것이다.

식 (2)

여기서, I _LOAD _{_} _PK 는 부하 (260) 에 전달된 피크 전류이다.

φ 는 부하 (260) 의 임피던스에 의존하는 위상이다.

exp( ) 는 자연 지수를 나타낸다.

Z _S 임피던스가 유도성인 경우, I _LOAD 전류는 90° 또는 π/2 만큼 V _AMP 전압을 래그 (lag) 할 것이다. 위상 φ 는 매칭 회로 (150) 와 부하 사이의 미스매치에 의존할 수도 있고, 양호한 매칭을 갖는 0° 에 밀접할 수도 있다.

센서 (160a) 내에서, 프로그래머블 감쇠기 (316) 는 증폭된 RF 신호를 수신하고 제 1 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (318) 는 출력 RF 신호를 수신하고 제 2 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (316 및 318) 는 센서 (160a) 내의 회로들에 제공된 입력 신호들의 동적 범위를 감소시키기 위해 출력 전력 레벨에 의존하여 가변적인 양의 감쇠를 제공할 수도 있다. 고정-이득 증폭기 (320) 는, 반전 입력 (inverting input) 에서 제 1 입력 신호를 수신하고 비반전 입력 (non-inverting input) 에서 제 2 입력 신호를 수신하여, 제 1 감지된 신호 V _S ₁ 를 제공한다. V _S ₁ 신호는 직렬 회로 (250a) 에 걸친 전압 강하 (V _IND ) 를 나타낼 수도 있고 이하와 같이 표현될 수도 있다.

식 (3)

버퍼 (Buf) (322) 는, 제 1 입력 신호를 수신하고, V _AMP 신호를 나타낼 수도 있는 제 2 감지된 신호 V _S ₂ 를 제공한다. 위상 시프터 (324) 는, 제 2 감지된 신호를 수신하여 그 제 2 감지된 신호를 관심 주파수에서 90°만큼 시프팅하고 위상-시프팅된 신호 V _SHIFTED 를 제공한다. 증폭된 RF 신호 및 위상-시프팅된 신호는 이하와 같이 나타날 수도 있다.

식 (4)

식 (5)

여기서, V _AMP _{_} _PK 는 증폭된 RF 신호의 피크 전압이다.

승산기 (326) 는, 위상 시프터 (324) 로부터의 위상-시프팅된 신호와 증폭기 (322) 로부터의 제 1 감지된 신호를 승산하여, 이하와 같이 나타날 수도 있는 승산기 출력 Y _MULT 을 제공한다.

식 (6)

식 (6) 에서 나타난 바와 같이, 승산기 출력은 관심 주파수 2 배의 고주파수 성분 및 부하-의존형 위상 φ 을 갖는 저주파수 성분을 포함한다. 저역통과 필터 (328) 는, 승산기 출력을 수신하고, 고주파수 성분을 필터링하고, 이하와 같이 나타낼 수도 있는 센서 출력 Y _OUT 을 제공할 수도 있다.

식 (7)

산정 유닛 (170a) 내에서, 유닛 (330) 은 센서 출력을 임피던스 Z _S 의 크기 만큼 분할하고 이하와 같이 나타낼 수도 있는 전달된 전력 P _OUT 을 제공한다.

식 (8)

도 3 에 도시된 예시적인 설계에서, V _AMP 신호는 위상 시프팅되어 V _S1 신호와 승산된다. 그후, 출력 전력 P _OUT 은 직렬 회로 (250a) 및 부하 (260) 에 전달된 전력일 수도 있다. 직렬 회로 (250a) 가 작은 손실을 가질 수도 있기 때문에, 대부분의 P _OUT 가 부하 (260) 에 전달될 수도 있다.

도 3 에는 도시되지 않은 다른 예시적인 설계에서, V _LOAD 신호는 위상 시프팅되어 V _S1 신호와 승산될 수도 있다. 그후, 출력 전력은 부하 (260) 에 전달된 전력일 수도 있다. 따라서, 산정 유닛 (170a) 으로부터의 출력 전력은, 신호가 태핑 (tap) 되고 위상 시프터 (324) 에 제공되는 시점에서 전달된 전력을 나타낼 수도 있다.

직렬 임피던스의 크기 ｜Z_S｜는 다양한 방식으로 결정될 수도 있다. 일 설계에서,｜Z_S｜는 컴퓨터 시뮬레이션, 실측 (empirical measurement), 또는 다른 수단을 통해서 결정될 수도 있다. 다른 설계에서, ｜Z_S｜는 예정보다 빨리 캘리브레이팅될 수도 있다. 예를 들어, 센서 출력 Y _OUT 는 알려진 출력 전력에 대해 측정될 수도 있고, ｜Z_S｜는 알려진 출력 전력 및 측정된 센서 출력에 기초하여 결정될 수도 있다. 또한, ｜Z_S｜는 다른 방식들로 결정될 수도 있다.

도 4 는, 도 2 의 센서 (160) 및 부하 (260) 의 다른 예시적인 설계인 센서 (160b) 및 부하 (260b) 의 블록도를 도시한다. 부하 (260b) 는 X _L 의 리액턴스를 갖는 분로 리액턴스 엘리먼트 (262) 및 R _L 의 저항을 갖는 분로 저항기 (264) 를 포함한다. 부하 임피던스 Z _L 는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (9)

전력 증폭기 (140) 로부터의 증폭된 RF 신호는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (10)

여기서, V _AMP _{_} _PK 는 전력 증폭기 (140) 로부터의 피크 전압이다.

직렬 회로 (250) 에 걸친 전압 신호는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (11)

여기서, V _IND _{_} _PK 는 직렬 회로 (250) 에 걸친 피크 전압이고,

θ _L 는 부하 (260) 의 위상이다.

부하 (260) 에 걸친 전압 신호는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (12)

여기서, V _LOAD _{_} _PK 는 부하 (260) 에 걸친 피크 전압이다.

부하 (260) 에 제공된 출력 전류는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (13)

여기서, I _LOAD _{_} _PK 는 부하 (260) 에 제공된 피크 전류이다.

센서 (160b) 내에서, 프로프래머블 (Prog.) 감쇠기 (430) 는 전력 증폭기 (140) 로부터의 증폭된 RF 신호를 수신하고 제 1 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (440) 는 부하에서의 출력 RF 신호를 수신하고 제 2 입력 신호를 제공한다. 고정-이득 증폭기 (432) 는 반전 입력에서 제 1 입력 신호를 그리고 비반전 입력에서 제 2 입력 신호를 수신한다. 증폭기 (432) 는 직렬 회로 (250) 에 걸쳐서 V _IND 신호와 대략적으로 동일할 수도 있는 제 1 감지된 신호 V _S ₁ 를 제공한다. 증폭기 (432) 는 스위치 (438) 의 제 1 입력에 그리고 또한 위상 시프터 (434) 에 제 1 감지된 신호를 제공한다. 위상 시프터 (434) 는, 제 1 감지된 신호를 θ _P 만큼 시프팅하고, 제한기 (436) 에 그리고 또한 스위치 (438) 의 제 3 입력에 제 1 위상-시프팅된 신호를 제공한다. θ _P 는 0°또는 몇몇 다른 값일 수도 있다. 제한기 (436) 는 제 1 위상-시프팅된 신호를 증폭 및 클리핑하고 제 1 제한된 신호를 스위치 (438) 의 제 2 입력에 제공한다. 스위치 (438) 는, 3 개의 입력들 중 하나를 출력에 제공하고, 이 출력은 혼합기 (450) 에 제 1 혼합기 입력 신호를 제공한다.

버퍼 (442) 는 제 2 입력 신호를 수신 및 버퍼링하고 부하 (260) 에서의 V _LOAD 신호와 대략적으로 동일할 수도 있는 제 2 감지된 신호 V _S ₂ 를 제공한다. 버퍼 (442) 는 스위치 (448) 의 제 1 입력에 그리고 또한 위상 시프터 (444) 에 제 2 감지된 신호를 제공한다. 위상 시프터 (444) 는, 제 2 감지된 신호를 θ _P 만큼 시프팅하고, 제 2 위상-시프팅된 신호를 제한기 (446) 에 제공한다. 제한기 (446) 는, 제 2 위상-시프팅된 신호를 증폭 및 클리핑하고, 스위치 (448) 의 제 2 입력에 제 2 제한된 신호를 제공한다. 스위치 (448) 는, 2 개의 입력들 중 하나의 입력을 출력에 커플링하며, 이 출력은 혼합기 (450) 에 제 2 혼합기 입력 신호를 제공한다. 혼합기 (450) 는 스위치 (438) 로부터의 제 1 혼합기 입력 신호와 스위치 (448) 로부터의 제 2 혼합기 입력 신호를 혼합하여 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (452) 는 혼합기 출력 신호를 필터링하여 센서 출력 신호 V _SENSE 를 제공한다.

상이한 위치들에서 스위치 (438 및 448) 를 통해서 다수의 측정들이 이루어질 수도 있다. 표 1 은, 스위치 (438 및 448) 에 대해 5 개의 스위치 구성들 (1 내지 5) 을 열거하고, 각각의 스위치 구성에 대한 센서 출력을 제공한다. 표 1 에서, 제 1 컬럼은 스위치 구성을 제공하고, 제 2 컬럼은 스위치 (438) 에 의해 선택된 입력을 제공하고, 제 3 컬럼은 스위치 (448) 에 의해 선택된 입력을 제공하고, 제 4 컬럼은 임의의 위상 시프트 θ _P 를 센서 출력에 제공하고, 제 5 컬럼은 0 의 위상 시프트 또는 θ _P = 0 를 센서 출력에 제공한다. 센서 출력 (V _A 내지 V _E ) 는 스위치 구성 (1 내지 5) 각각에 대해 획득될 수도 있다.

혼합기 (450) 는, 두 입력 신호들이 제한되지 않을 때 승산기로서, 또는 적어도 하나의 입력 신호가 제한될 때 하향변환기로서 동작할 수도 있다. 제한된 입력 신호는 하향변환을 달성하기 위해 혼합기 (450) 내의 차동 페어 (differential pair) 를 스위칭할 수 있는 국부 발진기 (LO) 신호로서 작용할 수 있다. 제한된 입력 신호가 스위칭에만 이용되기 때문에, 제한된 입력 신호의 진폭은 혼합기 출력 신호에는 반영되지 않는다. 따라서, 혼합기 (450) 는 스위치 구성 (1, 2 및 4) 에 대해 도 3 에서 승산기 (326) 와는 상이하게 동작한다. 간략화를 위해, 여기서의 설명은 각각의 혼합기에 대한 단위 이득을 가정한다.

산정 유닛 (170) 은, 센서 (160b) 로부터의 측정을 수신하고, 다양한 관심 정량을 산정한다. 표 1 에 도시된 바와 같이, 부하의 위상은 스위치 구성 4 를 선택함으로써 그리고 측정 V _D 을 획득함으로써 결정될 수도 있다. 부하 임피던스의 크기 ｜Z _L ｜는 θ _P = 0 를 이용하여 측정 V _A 및 V _B 에 기초하여 결정될 수도 있고 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (14)

직렬 회로 (250) 의 임피던스 Z _S 는 알려져 있을 수도 있고 또는 알아낼 수 있다.

부하 임피던스 Z _L 는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (15)

여기서, cos (θ _L ) 및 sin (θ _L ) 은 측정 V _D 에 기초하여 결정될 수도 있다.

피크 출력 전압 V _LOAD _{_} _PK 은, 측정 V _B 및 V _D 에 기초하여 결정될 수도 있고, 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (16)

피크 출력 전력 I _LOAD _{_} _PK 은, 측정 V _B 및 V _D , 및 부하 임피던스 크기 ｜Z _L ｜에 기초하여 결정될 수도 있고, 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (17)

부하 (260) 에 전달된 전력 P _L 은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (18)

식 (18) 의 우측에서의 각각의 양은 전술한 바와 같이 결정될 수도 있다.

스위치 구성 5 은 실효치 (RMS; root-mean-square) 전력 검출기로서 이용될 수도 있다. θ _L = 90°를 통해서, 측정 V _E 은 이하와 같이 표현될 수도 있다.

식 (19)

또한, 도 4 의 센서 (160b) 에 대한 다른 스위치 구성들을 이용하여 다른 측정들이 획득될 수도 있다. 또한, 다른 정량들이 센서 (160b) 로부터 이용가능한 다양한 측정들에 기초하여 선정될 수도 있다. 위상 시프터 (434 및 444) 는, 동일한 위상을 제공할 수도 있는데, 0°, 90°또는 몇몇 다른 위상일 수도 있다. 또한, 위상 시프터 (434 및 444) 는 상이한 위상들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 위상 시프터는 0° 위상 시프트를 제공하고, 다른 위상 시프터는 90°위상 시프트를 제공할 수도 있다.

도 5 는, 도 2 에서 센서 (160) 및 부하 (260) 의 다른 예시적인 설계인, 센서 (160c) 및 부하 (260c) 의 블록도를 도시한다. 부하 (260c) 는 리액턴스 X _L 를 갖는 분로 리액턴스 엘리먼트 (262) 및 저항 R _L 을 갖는 저항기 (264) 를 포함한다. 또한, 부하 (260c) 는 리액턴스 X _C 를 갖고 스위치 (268) 와 직렬로 커플링된 분로 커패시터 (266) 를 포함한다. 스위치 (268) 가 열린 상태에서의 부하 임피던스 Z _L ₁ 및 스위치 (268) 가 닫힌 상태에서의 부하 임피던스 Z _L ₂ 는 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (20)

커패시터 (266) 의 커패시턴스 또는 리액턴스는 알려져 있을 수도 있고 또는 알아낼 수 있다.

센서 (160c) 내에서, 프로그래머블 감쇠기 (530) 는 V _AMP 신호를 수신하고, 제 1 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (540) 는, V _LOAD 신호를 수신하고 제 2 입력 신호를 제공한다. 고정-이득 증폭기 (532) 는, 반전 입력에서 제 1 입력 신호를 그리고 비반전 입력에서 제 2 입력 신호를 수신하고, 제한기 (534) 에 그리고 또한 혼합기 (536) 에 제 1 감지된 신호 V _S1 를 제공한다. 제한기 (534) 는, 제 1 감지된 신호를 증폭 및 클리핑하고 제 1 제한된 신호를 혼합기 (546) 에 제공한다. 버퍼 (542) 는, 제 2 입력 신호를 수신 및 버퍼링하고 제한기 (544) 에 그리고 또한 혼합기 (546) 에 제 2 감지된 신호 V _S2 를 제공한다. 제한기 (544) 는, 제 2 감지된 신호를 증폭 및 클리핑하고 제 2 제한된 신호를 혼합기 (536) 에 제공한다. 혼합기 (536) 는 증폭기 (532) 로부터의 제 1 감지된 신호와 제한기 (544) 로부터의 제 2 제한된 신호를 혼합하여 제 1 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (538) 는, 제 1 혼합기 출력 신호를 필터링하여 제 1 센서 출력 신호 V ₁를 제공한다. 유사하게, 혼합기 (546) 는 버퍼 (542) 로부터의 제 2 감지된 신호를 제한기 (534) 로부터의 제 1 제한된 신호와 혼합하여 제 2 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (548) 는 제 2 혼합기 출력 신호를 필터링하여 제 2 센서 출력 신호 V ₂ 를 제공한다. V ₁ 및 V ₂ 센서 출력들은 이하와 같이 나타낼 수도 있다.

식 (21)

식 (22)

산정 유닛 (170) 은, 스위치 (268) 가 열린 상태에서의 제 1 측정에 대해 그리고 또한 스위치 (268) 가 닫힌 상태에서의 제 2 측정에 대해 센서 (160c) 로부터의 V ₁ 및 V ₂ 센서 출력들을 수신한다. 산정 유닛 (170) 은 제 1 측정 및 제 2 측정에 기초하여 다양한 관심 정량들을 산정한다.

부하 임피던스의 크기 ｜Z _L1 ｜는 스위치 (268) 가 열린 상태에서의 측정 V ₁ 및 V ₂ 에 기초하여 결정될 수도 있다. 부하 임피던스의 크기 ｜Z _L2 ｜는 스위치 (268) 가 닫힌 상태에서의 측정 V ₁ 및 V ₂ 에 기초하여 결정될 수도 있다. ｜Z _L1 ｜및 ｜Z _L2 ｜는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (23)

식 (24)

이하 정량들이 정의될 수도 있다.

식 (25)

식 (26)

분로 리액턴스 X _L 및 분로 저항 R _L 은 식 (25) 및 식 (26) 에 기초하여 이하와 같이 결정될 수도 있다.

식 (27)

식 (28)

식 (20) 에서 나타난 바와 같이, 부하 임피던스 Z _L1 은 X_L 및 R_L 에 기초하여 결정될 수도 있다. 부하의 위상은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (29)

여기서, Re{ } 는 실수 부분을 나타내고, Im{ } 는 허수 부분을 나타낸다.

피크 출력 전압 V _LOAD _{_} _PK 은 측정 V ₂ 에 기초하여 이하와 같이 결정될 수도 있다.

식 (30)

부하 (260) 에 전달된 전력은 식 (18) 에 나타낸 바와 같이 산정될 수도 있다. 또한, 다른 정량이 센서 (160c) 로부터 이용가능한 다양한 측정들에 기초하여 산정될 수도 있다.

도 6 은, 도 2 의 센서 (160) 의 다른 예시적인 설계인 센서 (160d) 의 블록도를 도시한다. 센서 (160d) 내에서, 프로그래머블 감쇠기 (630) 는 V _AMP 신호를 수신하여 제 1 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (640) 는 V _LOAD 신호를 수신하여 제 2 입력 신호를 제공한다. 고정-이득 증폭기 (632) 는, 반전 입력에서 제 1 입력 신호를 그리고 비반전 입력에서 제 2 입력 신호를 수신하여 제 1 감지된 신호 V _S1 를 컨디셔닝 회로 (634 및 636) 그리고 또한 혼합기 (652) 에 제공한다. 컨디셔닝 회로 (634 및 636) 는, 제 1 감지된 신호를 프로세싱하여 그 출력 신호들을 혼합기 (672 및 662) 각각에 제공한다.

버퍼 (542) 는, 제 2 입력 신호를 수신 및 버퍼링하여 제 2 감지된 신호 V _S2 를 컨디셔닝 회로 (644 및 646) 에 그리고 또한 혼합기 (672) 에 제공한다. 컨디셔닝 회로 (644 및 646) 는, 제 2 감지된 신호를 프로세싱하여 그 출력 신호들을 혼합기 (662 및 652) 각각에 제공한다. 혼합기 (652) 는, 증폭기 (532) 로부터의 제 1 감지된 신호와 회로 (646) 로부터의 출력 신호를 혼합하여 제 1 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (654) 는, 제 1 혼합기 출력 신호를 필터링하여 제 1 센서 출력 신호 V _X 를 제공한다. 혼합기 (662) 는, 회로 (636) 로부터의 출력 신호와 회로 (644) 로부터의 출력 신호를 혼합하여 제 2 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (664) 는, 제 2 혼합기 출력 신호를 필터링하여 제 2 센서 출력 신호 V _Y 를 제공한다. 혼합기 (672) 는, 회로 (634) 로부터의 출력 신호와 버퍼 (642) 로부터의 제 2 감지된 신호를 혼합하여 제 3 혼합기 출력 신호를 제공한다. 저역통과 필터 (674) 는, 제 3 혼합기 출력 신호를 필터링하여 제 3 센서 출력 신호 V _Z 를 제공한다.

각각의 컨디셔닝 회로는 이하의 내용 중 하나를 포함할 수도 있다.

● 출력 신호로서 입력 신호를 간단하게 통과시키는 와이어,

● θ _P 만큼 입력 신호를 시프팅하여 위상-시프팅된 신호를 제공하는 위상 시프터,

● 입력 신호를 증폭 및 클리핑하여 제한된 신호를 제공하는 제한기,

● 입력 신호를 시프팅하고, 증폭하고, 클리핑하여 위상-시프팅된 그리고 제한된 신호를 제공하는 위상 시프터 및 제한기, 또는

● 몇몇 다른 회로 또는 회로들의 조합.

또한, 다수의 컨디셔닝 회로들은 회로 엘리먼트를 공유할 수도 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 회로들 (634 및 636) 은 위상 시프터 또는 제한기를 공유할 수도 있다. 다양한 예시적인 설계들이, 상이한 회로들을 이용하여 구현된 컨디셔닝 회로들 (634, 636, 644 및 646) 로 획득될 수도 있다.

제 1 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (636) 는 제한기 및 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (644) 는 와이어를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (646) 는 제한기 및 -90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함한다. 그후, V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 1 설계에 대해 표 1 에 도시된 바와 같이 표현될 수도 있다.

제 1 예시적인 설계에서, 부하 임피던스의 크기 ｜Z _L ｜는 측정 V _X 및 V _Y 에 기초하여 이하와 같이 결정될 수도 있다.

식 (31)

부하 임피턴스의 위상은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (32)

부하 임피던스 Z _L 는 식 (15) 에서 도시된 바와 같이 산정될 수도 있다. 피크 출력 전압 V _LOAD _{_} _PK 은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (33)

여기서, sin (θ _L ) 및 cos (θ _L ) 는 식 (32) 로부터 획득된 부하 위상 θ _L 에 기초하여 결정될 수도 있다.

피크 출력 전류 I _LOAD _{_} _PK 는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (34)

부하 (260) 에 전달된 전력은 식 (18) 에 나타난 바와 같이 산정될 수도 있다. 또한, 다른 정량들이 센서 (160d) 로부터 이용가능한 측정들에 기초하여 산정될 수도 있다.

제 2 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634) 는 제한기 및 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (636) 는 와이어를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (644) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (646) 는 제한기, 및 -90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함한다. V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 2 설계에 대해 표 2 에 도시된 바와 같이 나타날 수도 있다.

제 3 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634) 는 제한기 및 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (636) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (644) 는 와이어를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (646) 는 제한기를 포함한다. V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 3 설계에 대해 표 2 에 도시된 바와 같이 나타날 수도 있다.

제 4 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (636) 는 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (644 및 646) 는 제한기를 공유한다. V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 4 설계에 대해 표 2 에 도시된 바와 같이 나타날 수도 있다.

제 5 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634 및 636) 는 제한기를 공유하고, 컨디셔닝 회로 (644 및 646) 도 또한 제한기를 공유한다. V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 5 설계에 대해 표 2 에 도시된 바와 같이 나타날 수도 있다.

제 6 예시적인 설계에서, 컨디셔닝 회로 (634 및 636) 는 제한기 및 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 공유하고, 컨디셔닝 회로 (644) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (646) 는 제한기 및 -90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함한다. V _X , V _Y 및 V _Z 신호들은 제 6 설계에 대해 표 2 에 도시된 바와 같이 나타날 수도 있다.

또한, 다른 예시적인 설계들은, 컨디셔닝 회로들 (634, 636, 644 및 646) 에 대해 다른 회로들을 이용하여 구현될 수도 있다. 전술한 각각의 예시적인 설계에 대해, 부하 임피던스의 크기 ｜Z _L ｜와 같은 다양한 정량들, 부하의 위상 θ _L , 부하 임피던스 Z _L , 피크 출력 전압 V _LOAD _{_} _PK , 부하에 전달된 전력 P _L , 및/또는 다른 정량들이 측정들 V _X , V _Y 및 V _Z 에 기초하여 산정될 수도 있다. 표 2 에 나타난 바와 같이, 상이한 설계들에 대해 V _X , V _Y 및 V _Z 의 상이한 정의들로 인해서 이러한 다양한 정량들을 산정하기 위해 상이한 식들이 이용될 수도 있다.

도 6 에 도시된 예시적인 설계에서, 혼합기들 (652, 662 및 672) 의 출력들은 3 개의 저역통과 필터들 (654, 664 및 674) 각각에 제공된다. 저역통과 필터들 (654, 664 및 674) 은 3 개의 측정 V _X , V _Y 및 V _Z 을 동시에 제공할 수 있다. 다른 예시적인 설계에서, 혼합기들 (652, 662 및 672) 의 출력들은 스위치의 3 개의 입력들에 제공되고, 스위치의 출력은 저역통과 필터에 커플링될 수도 있다. 하나의 혼합기의 출력은 임의의 순간에 저역통과 필터로 통과될 수도 있다. 이러한 예시적인 설계는 하드웨어 복잡도를 저하시킬 수도 있다.

도 4, 도 5 및 도 6 에 도시된 예시적인 설계들에서, 부하 임피던스의 크기 ｜Z _L ｜, 부하 임피던스 Z _L , 부하 위상 θ _L , 피크 출력 전압 V _LOAD _{_} _PK , 및 피크 출력 전류 I _LOAD _{_} _PK 는 센서 (160b, 160c 또는 160d) 로부터의 측정들에 기초하여 결정될 수도 있다. 부하 (260) 와 관련된 이러한 다양한 정량들은 도 4, 도 5 및 도 6 각각에서 버퍼들 (442, 542 및 642) 의 입력에 V _LOAD 신호를 제공함으로써 획득될 수도 있다. 전력 증폭기 (140) 의 출력에서 임피던스와 관련된 다양한 정량들은 버퍼들의 입력에 V _AMP 신호를 제공함으로써 획득될 수도 있다.

도 7 은, 도 2 에서 센서 (160) 및 부하 (260) 각각의 다른 예시적인 설계인, 센서 (160e) 및 부하 (260e) 의 블록도를 도시한다. 부하 (260e) 는 리액턴스 X _LS 를 갖는 리액턴스 엘리먼트 (274) 와 직렬로 커플링된 저항 R _LS 을 갖는 저항기 (272) 를 포함한다. 센서 (160e) 는, 도 4 의 센서 (160b) 의 모든 회로 컴포넌트들을 하나의 차이점을 가지고 포함한다. 센서 (160e) 내의 버퍼 (442) 는, 부하 (260e) 에 제공된 V _LOAD 신호로부터 획득된 제 2 입력 신호를 대신하여, 전력 증폭기 (140) 로부터의 V _AMP 신호로부터 획득된 제 1 입력 신호를 수신한다. 전력 증폭기 (140) 는, 크기 ｜Z _IN ｜ 및 위상 θ _IN 을 갖는 입력 임피던스 Z _IN 를 관찰한다. 상이한 측정들 (V _A 내지 V _E ) 은 표 3 에 도시된 바와 같이 상이한 스위치 구성들을 통해서 획득될 수도 있다.

입력 임피던스의 크기 ｜Z _L ｜는, θ _P = 0 를 이용한 측정 V _A 및 V _B 에 기초하여 결정될 수도 있고, 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (35)

입력 임피던스 Z _IN 는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (36)

여기서, cos (θ _IN ) 및 sin (θ _IN ) 는 측정 V _D 에 기초하여 결정될 수도 있다.

피크 증폭된 전압 V _AMP _{_} _PK 은 측정 V _B 및 V _D 에 기초하여 결정될 수도 있고, 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (37)

피크 출력 전류 I _LOAD _{_} _PK 는 측정 V _B 및 V _D 그리고 입력 임피던스 크기 ｜Z _IN ｜에 기초하여 결정될 수도 있고, 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (38)

전력 증폭기 (140) 에 의해 전달된 전력은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (39)

식 (39) 의 우측에서의 각각의 정량은 전술한 바와 같이 결정될 수도 있다.

도 8 은, 도 2 에서 센서 (160) 및 부하 (260) 의 다른 예시적인 설계인 센서 (160f) 및 부하 (260f) 의 블록도를 도시한다. 직렬 회로 (250) 는 X _S 의 리액턴스를 갖는다. 부하 (260f) 는 리액턴스 X _LS 를 갖는 리액턴스 엘리먼트 (274) 와 직렬로 커플링된 저항 R _LS 을 갖는 저항기 (272) 를 포함한다. 리액턴스 X _C 를 갖는 직렬 커패시터 (276) 는 스위치 (278) 와 직렬로 커플링되고, 그 조합은 직렬 회로 (250) 와 병렬로 커플링된다.

스위치 (278) 가 열린 상태에서의 입력 임피던스 Z _IN1 및 스위치 (278) 가 닫힌 상태에서의 입력 임피던스 Z _IN2 는 이하와 같이 나타날 수도 있다.

식 (40)

식 (41)

식 (42)

식 (43)

센서 (160f) 는, 도 5 에서의 센서 (160c) 에서의 모든 회로 컴포넌트들을 하나의 차이점을 가지고 포함한다. 센서 (160f) 의 버퍼 (542) 는, 부하 (260) 에 제공된 V _LOAD 신호로부터 획득된 제 2 입력 신호 대신에, 전력 증폭기 (140) 로부터의 V _AMP 신호로부터 획득된 제 1 입력 신호를 수신한다. V ₁ 및 V ₂ 신호 출력들은 이하와 같이 나타날 수도 있다.

식 (44)

식 (45)

입력 임피던스의 크기 ｜Z _IN1 ｜ 는, 스위치 (278) 가 열린 상태에서의 측정 V ₁ 및 V ₂ 에 기초하여 결정될 수도 있다. 부하 임피던스 크기 ｜Z _IN2 ｜는 스위치 (278) 가 닫힌 상태에서의 측정 V ₁ 및 V ₂ 에 기초하여 결정될 수도 있다. ｜Z _IN1 ｜및 ｜Z _IN2 ｜는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (46)

식 (47)

이하, 정량이 정의될 수도 있다.

식 (48)

식 (49)

입력 리액턴스 X _IN 및 부하 임피던스 Z _L 는 이하와 같이 결정될 수도 있다.

식 (50)

식(51)

식 (52)

식 (53)

식 (54)

도 9 는, 도 2 에서 센서 (160) 의 다른 예시적인 설계인 센서 (160g) 의 블록도를 도시한다. 센서 (160g) 는 도 6 에서의 센서 (160d) 에서의 모든 회로 컴포넌트들을 하나의 차이점을 가지고 포함한다. 센서 (160g) 에서의 버퍼 (642) 는, 부하 (260) 에 제공된 V _LOAD 신호로부터 획득된 제 2 입력 신호 대신에, 전력 증폭기 (140) 로부터의 V _AMP 신호로부터 획득된 제 1 입력 신호를 수신한다.

V _X , V _Y 및 V _Z 센서 출력들은, 컨디셔닝 회로 (634, 636, 644 및 646) 에 대해 이용된 회로들에 의존한다. 전술한 제 1 예시적인 설계에 대해, 컨디셔닝 회로 (634) 는 제한기를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (636) 는 제한기 및 90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (644) 는 와이어를 포함하고, 컨디셔닝 회로 (646) 는 제한기 및 -90°위상 시프트를 제공하는 위상 시프터를 포함한다. 다음으로, V _X , V _Y 및 V _Z 센서 출력들은 이하와 같이 나타날 수도 있다.

식 (55)

식 (56)

식 (57)

입력 임피던스의 크기 ｜Z _IN ｜는 측정 V _X 및 V _Y 에 기초하여 이하와 같이 결정될 수도 있다.

식 (58)

입력 임피던스의 위상은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (59)

입력 임피던스 Z _IN 는 식 (36) 에서 나타난 바와 같이 산정될 수도 있다. 피크 증폭된 전압 V _AMP _{_} _PK 은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (60)

여기서, sin (θ _IN ) 및 cos (θ _IN ) 는 식 (59) 로부터 획득된 입력 위상 θ _IN 에 기초하여 결정될 수도 있다.

피크 증폭된 전류 I _LOAD _{_} _PK 는 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (61)

전력 증폭기 (140) 에 의해 전달된 전력은, 식 (54) 에서 나타난 바와 같이 산정될 수도 있다. 또한, 다른 장량들이 센서 (160g) 로부터 이용가능한 측정들에 기초하여 산정될 수도 있다.

또한, 다른 예시적인 설계들이, 도 6 에 대해 전술한 바와 같이, 컨디셔닝 회로 (634, 636, 644 및 646) 에 대해 다른 회로들을 이용하여 구현될 수도 있다. 전술한 각각의 예시적인 설계에 대해, 입력 임피던스의 크기 ｜Z _IN ｜, 입력 임피던스의 위상 θ _IN , 입력 임피던스 Z _IN , 피크 증폭된 전압 V _AMP _{_} _PK , 전력 증폭기에 의해 전달된 전력 P _AMP , 및 다른 정량들과 같은 다양한 정량들이 측정들 V _X , V _Y 및 V _Z 에 기초하여 산정될 수도 있다. 상이한 예시적인 설계들에 대해, V _X , V _Y 및 V _Z 의 상이한 정의로 인해서 이들 다양한 정량들을 산정하도록 상이한 식들이 이용될 수도 있다.

도 3 내지 도 9 는, 전압 및 다른 정량들을 측정하는데 이용될 수도 있고, 그후, 신호 경로의 임의의 관심 포인트에서 전력 및/또는 임피던스를 산정하는데 이용될 수도 있는 센서 (160) 의 다양한 예시적인 설계들을 나타낸다. 도 3 내지 도 9 에서 예시적인 설계들은, 실수/동위상 (real/inphase) 성분 및 허수/직교위상 (imaginary/quadrature) 성분에 의해 복소값을 정의하는, 직교 좌표계 (Cartesian coordinate) 로 정량을 측정한다. 도 3 에 도시된 예시적인 설계에서, 유닛 (320 내지 328) 은 복소 정량을 제공할 수도 있고, 유닛 (330) 은 부하의 전력으로서 실수 성분/부분을 제공할 수도 있다. 표 1 에 나타난 바와 같이, 도 4 및 도 7 에 도시된 예시적인 설계에서, V _SENSE 신호는 복소 정량의 동위상 성분 또는 직교위상 성분을 포함할 수도 있다. 도 5 및 도 8 에 도시된 예시적인 설계에서, V ₁ 신호는 직렬 회로 (250) 에 걸친 전압의 직교위상 성분을 포함할 수도 있고, V ₂ 신호는 부하 전압 또는 증폭된 전압의 직교위상 성분을 포함할 수도 있다. 도 6 및 도 9 에 도시된 예시적인 설계들에서, V _X , V _Y 및 V _Z 신호들 각각은 복소 정량의 동위상 성분 또는 직교위상 성분을 포함할 수도 있다. 동위상 및 직교위상 성분들은 피크 전압 및 위상에 의해 정의된다. 그러나, 피크 전압 및 위상은 직접 측정되지 않는다.

따라서, 센서들 (160a 내지 160g) 은, 피크 값 및 위상에 의해 복소값을 정의하는 극좌표계로 정량을 측정하는 다른 센서들과는 상이하다. 이는, 동위상 및 직교위상 성분들을 이용하여 직교 좌표계에서 정량을 제공하는 센서들 (160a 내지 160g) 과는 대조적이다. 또한, 센서 (160) 는 다른 방식으로 구현될 수도 있다.

도 10a 는, 스위칭가능한 커패시터들을 이용하는 도 1 의 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 의 예시적인 설계인, 튜닝가능한 매칭 회로 (150x) 의 개략도를 도시한다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150x) 에서, 인덕터 (1010) 및 커패시터 (1012) 는 매칭 회로 (150x) 의 입력 노드 A 및 출력 노드 B 사이에 커플링된다. 커패시터 (1012) 는 항상 선택되는 고정 커패시터이다. N 개의 스위칭가능한 커패시터들 (1014a 내지 1014n) 은, N 개의 스위치들 (1016a 내지 1016n) 과 각각 직렬로 커플링되고, 여기서 N 은 임의의 정수값일 수도 있다. 커패시터 (1014) 와 스위치 (1016) 의 N 개의 직렬 조합들은, 노드들 A 와 B 사이에 커플링된다. 각각의 스위칭가능한 커패시터 (1014) 는 연관된 스위치 (1016) 을 통해서 선택되거나 또는 선택해제될 수도 있다.

분로 커패시터 (1022) 는, 노드 B 와 회로 접지 사이에 커플링되고 항상 선택되는 고정 커패시터이다. M 개의 스위칭가능한 커패시터들 (1024a 내지 1024m) 은 M 개의 스위치들 (1026a 내지 1026m) 과 각각 직렬로 커플링되고, 여기서 M 은 임의의 정수값일 수도 있다. 커패시터 (1024) 와 스위치 (1026) 의 M 개의 직렬 조합들은, 노드 B 와 회로 접지 사이에 커플링된다. 각각의 스위칭가능한 커패시터 (1024) 는 연관된 스위치 (1026) 를 통해서 선택되거나 또는 선택해제될 수도 있다.

기하학적 가중화에 대해, 커패시터들 (1014a 내지 1014n) 은 점증적으로 더 큰 커패시턴스 (예를 들어, 이진 가중화에 대해 2 배 만큼) 를 가질 수도 있고, 커패시터들 (1024a 내지 1024m) 도 또한 점증적으로 더 큰 커패시턴스를 가질 수도 있다. 온도계 디코딩을 위해, 커패시터들 (1014a 내지 1014n) 은 동일한 커패시턴스를 가질 수도 있고, 커패시터들 (1024a 내지 1024m) 도 또한 동일한 커패시턴스를 가질 수도 있다. 2 개의 유형의 가중화를 위해, 커패시터 (1014) 는 직렬 경로에 대해 원하는 범위의 커패시턴스를 제공하도록 설계될 수도 있고, 커패시터 (1024) 는 분로 경로에 대해 원하는 범위의 커패시턴스를 제공하도록 설계될 수도 있다. 커패시터들 (1012 및 1014) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₁ 를 제공한다. 커패시터들 (1022 및 1024) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₂ 를 제공한다. 상이한 임피던스 매칭 설정들이 C _VAR ₁ 및 C _VAR ₂ 에 대한 값들의 상이한 조합을 통해서 획득될 수도 있다.

일반적으로, 임의의 수의 고정 및 스위칭가능한 커패시터들이 직렬 경로에 대해 그리고 또한 분로 경로에 대해 이용될 수도 있다. 또한, 각각의 고정 또는 스위칭가능한 커패시터는 임의의 적절한 값을 가질 수도 있다. 선택되는 스위칭가능한 커패시터들의 상이한 조합들을 통해서 상이한 임피던스 매칭 설정들이 획득될 수도 있다. 예를 들어, 이진 가중화를 갖는 3 개의 스위칭가능한 커패시터들 (1014) 에 대한 8 개의 상이한 스위칭 상태들을 통해 C 내지 8C 의 범위의 8 개의 상이한 임피던스 매칭 설정들이 획득될 수도 있다.

스위치들 (1016 및 1026) 은 MOS (metal oxide semiconductor) 트랜지스터들 또는 몇몇 다른 반도체 디바이스들을 통해서 구현될 수도 있다. 각각의 MOS 트랜지스터에 걸쳐서 신호 스윙 (signal swing) 의 일부만이 나타나도록, 다수의 MOS 트랜지스터들이 각각의 스위치에 대해 서로 스택될 수도 있어서, 이에 따라 신뢰성이 개선될 수도 있다.

인덕터 (1010) 및 커패시터 (1012 및 1014) 는 도 2 의 직렬 회로 (250) 의 일부일 수도 있다. 커패시터들 (1022 및 1024) 은 도 2 의 부하 (260) 의 일부일 수도 있다. 이러한 방식으로 튜닝가능한 매칭 회로 (150x) 를 분할하는 것은, 센서 (160) 및 산정 유닛 (170) 에 대해 전술한 설명을 간략화할 수도 있다.

도 10b 는, 스위칭가능한 커패시터들을 이용하여 도 1 의 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 의 다른 예시적인 설계인 2-스테이지 튜닝가능한 매칭 회로 (150y) 의 개략적인 도면을 도시한다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150y) 는, 도 10a 에 대해 전술한 바와 같이 커플링된, 인덕터 (1010), 커패시터 (1012), 커패시터 (1014a 내지 1014n), 스위치 (1016a 내지 1016n), 커패시터 (1022), 커패시터 (1024a 내지 1024m), 및 스위치 (1026a 내지 1026m) 를 구비하는 제 1 스테이지를 포함한다. 또한, 튜닝가능한 매칭 회로 (150y) 는, 제 1 스테이지에서 인덕터, 커패시터, 및 스위치와 유사한 방식으로 커플링된, 인덕터 (1030), 고정 커패시터 (1032), N 개의 스위칭가능한 커패시터 (1034a 내지 1034n), N 개의 스위치 (1036a 내지 1036n), 고정 커패시터 (1042), M 개의 스위칭가능한 커패시터들 (1044a 내지 1044m), 및 M 개의 스위치들 (1046a 내지 1046m) 을 구비하는 제 2 스테이지를 포함한다. 일반적으로, 2 개의 스테이지들은 직렬 경로에서 동일한 또는 상이한 수의 스위칭가능한 커패시터들을 포함할 수도 있고, 분로 경로에서 동일한 또는 상이한 수의 스위칭가능한 커패시터들을 포함할 수도 있다.

커패시터들 (1012 및 1014) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₁ 를 제공한다. 커패시터들 (1022 및 1024) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₂ 를 제공한다. 커패시터들 (1032 및 1034) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₃ 를 제공한다. 커패시터들 (1042 및 1044) 은 가변 커패시턴스 C _VAR ₄ 를 제공한다. 상이한 임피던스 매칭 설정은 C _VAR ₁, C _VAR ₂, C _VAR ₃ 및 C _VAR ₄ 에 대한 값들의 상이한 조합을 통해서 획득될 수도 있다. 2 개의 스테이지들은 임피던스 매칭을 튜닝하기 위해 더 많은 자유도 (degree of freedom) 를 제공할 수도 있다.

일 설계에서, 노드 B 에서의 전압은, 센서 (160) 에 의해 감지될 수도 있고, 예를 들어, 도 4, 도 5 또는 도 6 각각의 버퍼 (442, 542 또는 642) 에 제공될 수도 있다. 이 설계에서, 인덕터 (1010) 및 커패시터들 (1012 및 1014) 은 도 2 의 직렬 회로 (250) 의 일부일 수도 있고, 나머지 인덕터 및 커패시터들은 도 2 의 부하 (260) 의 일부일 수도 있다. 다른 설계에서, 노드 D 에서의 전압은 센서 (160) 에 의해 감지될 수도 있다. 이러한 설계에서, 인덕터들 (1010 및 1030) 및 커패시터들 (1012, 1014, 1022, 1024, 1032 및 1034) 은 도 2 의 직렬 회로 (250) 의 일부일 수도 있고, 나머지 커패시터들 (1042 및 1044) 은 도 2 의 부하 (260) 의 일부일 수도 있다.

도 10a 및 도 10b 는, 임피던스 매칭에 이용될 수도 있는 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 의 2 개의 예시적인 설계들을 도시한다. 또한, 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 는 다른 방식으로, 예를 들어, 다른 회로 토폴로지들, 그 이상의 스테이지들 등으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 분로 커패시터들은 입력 노드 A 및 회로 접지 사이에 커플링될 수도 있다. 다른 예시로서, 직렬 커패시터들 (1012 및 1014) 은 도 10a 에서의 튜닝가능한 매칭 회로 (150x) 에서 생략될 수도 있다.

도 10c 는, 도 3 내지 도 9 에서 도시된 프로그래머블 감쇠기들 각각에 이용될 수도 있는 프로그래머블 감쇠기 (1050) 의 예시적인 설계의 개략도를 도시한다. 프로그래머블 감쇠기 (1050) 는, 전력 증폭기 (140) 로부터의 증폭된 RF 신호 또는 부하에서의 출력 RF 신호일 수도 있는 센서 입력 신호를 수신하고, 감쇠된 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (1050) 내에서, 커패시터 (1052) 는 센서 입력 신호를 수신하는 일 말단 및 노드 E 에 커플링된 다른 말단을 갖는다. 저항기 (1054) 는 노드 E 와 회로 접지 사이에 커플링된다. 저항기들 (1062, 1064 및 1066) 은 직렬로 커플링되고, 그 조합은 노드 E 와 회로 접지 사이에 커플링된다. 스위치들 (1056 및 1058) 은 함께 커플링된 우측 말단 및 저항기 (1064) 의 2 개의 말단에 커플링된 좌측 말단을 갖는다. 스위치들 (1056 및 1058) 의 연결된 우측 말단은 감쇠된 입력 신호를 제공한다.

커패시터 (1052) 는 AC 커플링을 제공한다. 스위치 (1058) 는 더 작은 감쇠된 입력 신호를 제공하도록 선택/폐쇄될 수도 있고, 스위치 (1056) 는 더 큰 감쇠된 입력 신호를 제공하도록 선택/폐쇄될 수도 있다. 또한, 3 개 이상의 신호 레벨들이 (i) 직렬로 그리고 노드 E 와 회로 접지 사이에 커플링된 더 많은 수의 저항기들 및 (ii) 저항기들에서의 신호들 중 하나의 신호를 선택하기 위해 이들 저항기들에 커플링된 더 많은 수의 스위치들을 통해서 획득될 수도 있다.

도 10d 는, 도 3 내지 도 9 에 도시된 프로그래머블 감쇠기들 각각에 대해 이용될 수도 있는 프로그래머블 감쇠기 (1070) 의 예시적인 설계의 개략적인 도면을 도시한다. 프로그래머블 감쇠기 (1070) 는, 센서 입력 신호를 수신하고 감쇠된 입력 신호를 제공한다. 프로그래머블 감쇠기 (1070) 내에서, 커패시터 (1072) 는 센서 입력 신호를 수신하는 일 말단 및 노드 F 에 커플링된 다른 말단을 갖는다. 커패시터 (1074) 는 노드 F 와 회로 접지 사이에 커플링된다. K 개의 저항기들 (1076a 내지 1076k) 은 K 개의 스위치들 (1078a 내지 1078k) 각각과 직렬로 커플링되고, 여기서 K 는 임의의 정수값일 수도 있다. 커패시터들 (1076) 과 스위치들 (1078) 의 K 개의 조합들은 노드 F 와 회로 접지 사이에 커플링된다. 노드 F 는 감쇠된 입력 신호를 제공한다.

커패시터 (1072) 는, AC 커플링을 제공하고 용량성 분배기의 상단부를 형성한다. 커패시터들 (1074 및 1076) 은 용량성 분배기의 하단부를 형성한다. 상이한 분배기 비율, 및 따라서 감쇠된 입력 신호에 대한 상이한 신호 레벨들이 커패시터들 (1076a 내지 1076k) 의 상이한 조합들을 선택함으로써 획득될 수도 있다.

도 10c 및 도 10d 는 프로그래머블 감쇠기의 2 개의 예시적인 설계를 나타낸다. 또한, 프로그래머블 감쇠기는 다른 방식, 예를 들어, 다른 회로 토폴로지에서 구현될 수도 있다.

도 11 은, 다수의 노드들 및 다수의 대역들을 지원하는 송신기 (122) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (122) 내에서, 제 1 전력 증폭기 (140a) 는 제 1 입력 RF 신호 V _IN1 를 증폭시켜 제 1 증폭된 RF 신호 V _AMP1 를 제공한다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150a) 는, 전력 증폭기 (140a) 의 출력에 커플링되고, 전력 증폭기 (140a) 에 대한 출력 임피던스 매칭 및 필터링을 수행하여, 제 1 출력 RF 신호 V _OUT1 를 스위치 (152a) 에 제공한다. 스위치 (152a) 는 V _OUT1 신호를 듀플렉서 (154a) 또는 튜닝가능한 매칭 회로 (150c) 둘 중 하나에 제공한다. 듀플렉서 (154a) 는, V _OUT1 신호를 안테나 스위치 (156) 의 제 1 입력으로 루팅시키고, 또한 수신된 RF 신호를 안테나 스위치 (156) 로부터 대역 1 에 대한 수신기 (도 11 에는 도시되어 있지 않음) 로 루팅시킨다.

제 2 전력 증폭기 (140b) 는, 제 2 입력 RF 신호 V _IN2 를 증폭시켜서 제 2 증폭된 RF 신호 V _AMP2 를 제공한다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150b) 는, 전력 증폭기 (140b) 의 출력에 커플링되고, 전력 증폭기 (140b) 에 대한 출력 임피던스 매칭 및 필터링을 수행하고, 제 2 출력 RF 신호 V _OUT2 를 스위치 (152b) 에 제공한다. 스위치 (152b) 는 V _OUT2 신호를 듀플렉서 (154b) 또는 튜닝가능한 매칭 회로 (150c) 둘 중 하나에 제공한다. 듀플렉서 (154b) 는, 안테나 스위치 (156) 의 제 2 출력으로 V _OUT2 신호를 루팅시키고, 또한 수신된 RF 신호를 안테나 스위치 (156) 로부터 대역 2 에 대한 수신기 (도 11 에는 도시되어 있지 않음) 로 루팅시킨다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150c) 는, V _OUT1 및 V _OUT2 신호들을 조합하고, 그들의 출력 신호들이 조합될 때 전력 증폭기 (140a 및 140b) 에 대한 임피던스 매칭 및 필터링을 수행하고, 제 3 출력 RF 신호 V _OUT3 를 안테나 스위치 (156) 의 제 3 입력에 제공한다. 스위치 (156) 는, 3 개의 입력들 중 하나의 입력을 출력에 커플링하고, 이 출력은 안테나 (158) 에 커플링된다. 각각의 튜닝가능한 매칭 회로 (150) 는, 도 10a 의 튜닝가능한 매칭 회로 (150x), 도 10b 의 튜닝가능한 매칭 회로 (150y), 또는 몇몇 다른 튜닝가능한 매칭 회로로 구현될 수도 있다.

송신기 (122) 는 수많은 모드들을 지원할 수도 있다. 제 1 모드에서, 전력 증폭기 (140a) 는 인에이블될 수도 있고, 전력 증폭기 (140b) 는 디스에이블될 수도 있다. V _IN1 신호는, 전력 증폭기 (140a) 에 의해 증폭될 수도 있고, 튜닝가능한 매칭 회로 (150a), 스위치 (152a), 듀플렉서 (154a), 및 스위치 (156) 를 통해서 안테나 (158) 에 루팅될 수도 있다. 제 2 모드에서, 전력 증폭기 (140b) 가 인에이블될 수도 있고, 전력 증폭기 (140a) 는 디스에이블될 수도 있다. V _IN2 신호는 전력 증폭기 (140b) 에 의해 증폭될 수도 있고, 튜닝가능한 매칭 회로 (150b), 스위치 (152b), 듀플렉서 (154b), 및 스위치 (156) 를 통해서 안테나 (158) 로 루팅될 수도 있다. 제 3 모드에서, 전력 증폭기 (140a 및 140b) 모두가 인에이블될 수도 있다. 공통의 입력 RF 신호가 V _IN1 및 V _IN2 신호들을 획득되도록 증폭될 수도 있고, 이 V _IN1 및 V _IN2 신호들은 전력 증폭기들 (140a 및 140b) 에 의해 증폭될 수도 있고 튜닝가능한 매칭 회로들 (150a 및 150b) 을 통해서 루팅될 수도 있으며 튜닝가능한 매칭 회로 (150c) 에 의해 조합될 수도 있다. 튜닝가능한 매칭 회로 (150c) 로부터의 V _OUT3 신호는 스위치 (156) 를 통해서 안테나 (158) 로 루팅될 수도 있다. 제 1 모드는, 제 1 대역, 예를 들어, 셀룰러 대역 또는 PCS 대역에 대해 코드 분할 다중 액세스 (CDMA) 1X 및/또는 광대역 CDMA (WCDMA) 를 지원할 수도 있다. 제 2 모드는, 제 2 대역, 예를 들어, GSM 900 또는 IMT-2000 대역에 대해 CDMA 1X 및/또는 WCDMA 를 지원할 수도 있다. 제 3 모드는 양 대역들에 대해 GSM (Global System for Mobile Communications) 를 지원할 수도 있다.

스위치들 (162a 및 162b) 은 측정 회로 (172) 의 제 1 입력에 전력 증폭기들 (140a 및 140b) 의 출력들을 각각 커플링할 수도 있다. 스위치들 (164a 및 164b) 은 측정 회로 (172) 의 제 2 입력에 튜닝가능한 매칭 회로들 (150a 및 150b) 의 출력들을 각각 커플링할 수도 있다. 측정 회로 (172) 는, 스위치들 (162a 및 164a) 이 닫히고 스위치들 (162b 및 164b) 이 열릴 때, 튜닝가능한 매칭 회로 (150a) 의 출력에서의 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들을 결정하도록 이용될 수도 있는 다양한 측정들을 행할 수도 있다. 측정 회로 (172) 는 스위치들 (162a 및 164a) 이 열리고 스위치들 (162b 및 164b) 이 닫힐 때, 튜닝가능한 매칭 회로 (150b) 의 출력에서의 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들을 결정하도록 이용될 수도 있는 다양한 측정들을 행할 수도 있다. 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들은 튜닝가능한 매칭 회로들 (150a, 150b 및 150c) 각각을 조절하기 위해 제어 1, 2 및 3 을 발생시키도록 이용될 수도 있다.

도 12 는, 다수의 모드들 및 다수의 대역들을 지원하는 송신기 (124) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (124) 는, 도 11 에 대해 전술한 바와 같이 커플링된, 전력 증폭기들 (140a 및 140b), 매칭 회로들 (150a, 150b 및 150c), 스위치들 (152a 및 152b), 듀플렉서 (154a 및 154b), 및 안테나 스위치 (156) 를 포함한다. 또한, 송신기 (124) 는 안테나 스위치 (156) 의 출력과 안테나 (158) 사이에 커플링된 튜닝가능한 매칭 회로 (150d) 를 포함한다. 측정 회로 (172) 는 튜닝가능한 매칭 회로 (150d) 의 출력에서 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들을 결정하도록 이용될 수도 있는 다양한 측정들을 수행할 수도 있다. 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들은 튜닝가능한 매칭 회로 (150d) 를 조절하도록 이용될 수도 있다.

송신기 (122 및 124) 는 저역 (예를 들어, 1 기가헤르츠 (GHz) 미만) 또는 고역 (예를 들어, 거의 2 GHz) 에서 동작할 수도 있다. 송신기는 저역 및 고역 모두에서의 동작을 지원할 수도 있다. 송신기는, 저역에 대한 전력 증폭기, 튜닝가능한 매칭 회로, 스위치, 및 듀플렉서의 제 1 세트, 및 고역에 대한 전력 증폭기, 튜닝가능한 매칭 회로, 스위치, 및 듀플렉서의 제 2 세트를 포함할 수도 있다. 안테나 스위치는 저역 및 고역 둘 다에 대한 듀플렉서 및 튜닝가능한 매칭회로에 커플링할 수도 있다. 안테나 스위치의 출력은, 안테나에 또는 튜닝가능한 매칭 회로 (150d) 에 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 도 11 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스위치들 (162 및 164) 이 측정 회로 (172) 에 각각의 송신 신호 경로를 커플링할 수도 있다.

일반적으로, 송신기는 임의의 수의 전력 증폭기 및 임의의 수의 튜닝가능한 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 전력 증폭기는 동일하거나 또는 상이한 이득 및 동일하거나 또는 상이한 최대 출력 전력 레벨을 가질 수도 있다. 또한, 송신기는 임의의 수의 모드들 및 임의의 수의 대역들을 지원할 수도 있다. 측정 회로 (172) 는 송신기 내의 임의의 포인트에서 측정을 수행할 수도 있다. 측정들은, 하나 이상의 튜닝가능한 매칭 회로들을 조절하도록 이용될 수도 있는 부하 임피던스, 출력 전력, 및/또는 다른 파라미터들을 결정하도록 이용될 수도 있다.

튜닝가능한 매칭 회로를 동적으로 조절하기 위한 적응성 부하 매칭은, 다양한 방식으로 달성될 수도 있다. 일 예시적인 설계에서, 부하 임피던스 Z _L 는, 예를 들어, 도 4 에서는 센서 (160b), 도 5 에서는 센서 (160c), 도 6 에서는 센서 (160d) 등을 이용하여 측정될 수도 있다. 측정된 부하 임피던스는 상이한 부하 임피던스들에 대한 튜닝가능한 매칭 회로의 상이한 설정들을 저장할 수도 있는 룩-업 테이블에 제공될 수도 있다. 적절한 설정이, 측정된 부하 임피던스에 대한 룩-업 테이블로부터 획득될 수도 있고 튜닝가능한 매칭 회로에 공급될 수도 있다. 다른 예시적인 설계에서, 튜닝가능한 매칭 회로는 상이한 설정들을 선택함으로써 변경될 수도 있다. 부하에 전달된 전력은 튜닝가능한 매칭 회로의 각각의 설정에 대해 측정될 수도 있다 (예를 들어, 센서 (160a, 160b, 160c, 160d 등) 을 이용). 부하로의 전달된 전력을 최대화하는 선택은 튜닝가능한 매칭 회로에 대해 설정될 수도 있다.

다른 예시적인 설계에서, 적응성 부하 매칭은 이하와 같이 수행될 수도 있다. 부하에 전달된 전력 P _L 및 부하 임피던스 Z _L 는 전술한 바와 같이 측정될 수도 있다. 반사 계수 ρ는 부하 임피던스에 기초하여 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (62)

여기서, Z _O 는 50Ω 또는 몇몇 다른 값일 수도 있다.

전압 정재파비 (VSWR; voltage standing wave ratio) 는 반사 계수에 기초하여 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (63)

VSWR 는 신호의 최소 전압에 대한 최대 전압의 비율이다. VSWR 는 지나치게 큰 출력 전압으로부터 전력 증폭기 (140) 를 보호하는데 이용될 수도 있다.

부하 전력은 방사 전력 (radiated power) 으로서 지칭될 수도 있고 이하와 같이 표현될 수도 있다.

식 (64)

여기서, P _RADIATED 는 안테나 (158) 에 의해 방사된 전력이고,

P _INCIDENT 는 전력 증폭기 (140) 에 의해 제공된 전력이며,

P _REFLECTED 는 부하에서의 미스매치로 인한 반사된 전력이다.

입사 전력, 방사된 전력 및 반사된 전력은 이하와 같이 나타날 수도 있다.

식 (65)

식 (66)

식 (67)

미스매치 손실은 이하와 같이 산정될 수도 있다.

식 (68)

도 13 은 적응성 부하 매칭을 수행하기 위한 프로세서 (1300) 의 예시적인 설계를 도시한다. 부하 임피던스 및 부하 전력은, 예를 들어, 전술한 바와 같이 측정될 수도 있다 (블록 1312). VSWR 은, 예를 들어, 식 (62) 및 식 (63) 에 나타난 바와 같이 측정된 부하 임피던스에 기초하여 산정될 수도 있다 (블록 1314). 블록 1316 에서 결정되는 바와 같이 VSWR 이 임계값보다 큰 경우, 튜닝가능한 매칭 회로가 조절될 수도 있다 (블록 1318). 그렇지 않으면, 튜닝가능한 매칭회로는 유지될 수도 있다. 프로세스는 주기적으로 또는 트리거 조건이 부합되는 어느 때나 반복될 수도 있다.

예시적인 설계에서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 장치는 센서 및 산정 유닛을 포함할 수도 있다. 센서는 부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸쳐서 제 1 전압 신호 (예를 들어, V _IND ) 를 감지하여 제 1 감지된 신호 (예를 들어, V _S ₁) 를 획득할 수도 있다. 또한, 센서는 직렬 회로의 제 2 말단에서 제 2 전압 신호 (예를 들어, V _AMP 또는 V _LOAD ) 를 감지하여 제 2 감지된 신호 (예를 들어, V _S ₂) 를 획득할 수도 있다. 이 센서는, 제 1 감지된 신호 및 제 2 감지된 신호에 기초하여 발생된 센서 출력을 제공할 수도 있다. 직렬 회로는 직렬 회로의 2 개의 말단들 및/또는 다른 회로 엘리먼트들 사이에 커플링된 인덕터를 포함할 수도 있다. 산정 유닛은, 센서 출력에 기초하여 부하에 전달된 전력을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 산정 유닛은 직렬 회로의 임피던스에 기초하여 센서 출력을 스케일링하여 부하에 전달된 전력을 획득할 수도 있다.

예시적인 설계에서, 예를 들어, 도 3 에 도시된 바와 같이, 센서는 제 1 및 제 2 프로그래머블 감쇠기, 증폭기, 버퍼, 위상 시프터, 승산기, 및 저역통과 필터를 포함할 수도 있다. 제 1 프로그래머블 감쇠기는, 직렬 회로의 제 1 말단에 커플링되어 제 1 입력 신호를 제공할 수도 있다. 제 2 프로그래머블 감쇠기는, 직렬 회로의 제 2 말단에 커플링되어 제 2 입력 신호를 제공할 수도 있다. 증폭기는 제 1 및 제 2 입력 신호들을 수신하여 제 1 감지된 신호를 제공할 수도 있다. 버퍼는 제 2 입력 신호를 수신하여 제 2 감지된 신호를 제공할 수도 있다. 직렬 회로의 제 2 말단은, (도 3 에 도시된 바와 같이) 전력 증폭기 또는 (도 3 에는 도시되지 않지만) 부하에 커플링될 수도 있다. 위상 시프터가 버퍼에 커플링되어 위상-시프팅된 신호를 제공할 수도 있다. 승산기는 제 1 감지된 신호와 위상-시프팅된 신호를 승산하여 승산기 출력을 제공할 수도 있다. 저역통과 필터는 승산기 출력을 필터링하여 센서 출력을 제공할 수도 있다. 또한, 센서는 상이한 및/또는 추가적인 회로를 포함할 수도 있다.

또한, 이 장치는 전력 증폭기에 커플링된 튜닝가능한 매칭 회로를 더 포함할 수도 있다. 튜닝가능한 매칭 회로는, 직렬 회로를 포함할 수도 있고, 부하에 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있다.

다른 예시적인 설계에서, 예를 들어, 도 4 내지 도 9 중 임의의 도면에 도시된 바와 같이, 장치는 센서 및 산정 유닛을 포함할 수도 있다. 센서는, 부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸쳐서 제 1 전압 신호 (예를 들어, V _IND ) 를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득할 수도 있다. 또한, 센서는 직렬 회로의 제 2 말단에서 제 2 전압 신호 (예를 들어, V _AMP 또는 V _LOAD ) 를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득할 수도 있다. 센서는, 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득할 수도 있다. 센서는 또한, 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득할 수도 있다. 또한, 센서는 제 1 감지된 신호의 하나 이상의 버전들을 제 2 감지된 신호의 하나 이상의 버전들과 혼합하여 하나 이상의 추가적인 센서 출력들을 획득할 수도 있다. 일반적으로, 센서는 제 1 감지된 신호와 제 2 감지된 신호 사이의 임의의 수의 상호-혼합 곱 (cross-mixing product) 들에 대한 임의의 수의 센서 출력들을 제공할 수도 있다. 산정 유닛은, 센서 출력들에 기초하여 직렬 회로의 제 2 말단에서 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다.

예시적인 설계에서, 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이, 직렬 회로의 제 2 말단은 부하에 커플링될 수도 있다. 센서는 부하에서 제 2 전압 신호를 감지할 수도 있다. 산정 유닛은 부하에서의 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다. 다른 예시적인 설계에서, 직렬 회로의 제 2 말단은 전력 증폭기에 커플링될 수도 있다. 센서는 전력 증폭기의 출력에서의 제 2 전압 신호를 감지할 수도 있다. 산정 유닛은 전력 증폭기의 출력에서의 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다.

예시적인 설계에서, 제 1 감지된 신호의 제 1 버전은 제 1 감지된 신호일 수도 있고, 제 2 감지된 신호의 제 2 버전은 제 2 감지된 신호일 수도 있다. 제 1 감지된 신호의 제 2 버전은 제 1 감지된 신호의 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전일 수도 있고, 제한되고 위상 시프팅된 버전일 수도 있다. 제 2 감지된 신호의 제 1 버전은 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전일 수도 있고, 제한되고 위상 시프팅된 버전일 수도 있다. 제 1 감지된 신호 및 제 2 감지된 신호의 다양한 버전들은 제한기, 위상 시프터 등을 이용하여 획득될 수도 있다. 산정 유닛은, 어떻게 제 1 감지된 신호 및 제 2 감지된 신호의 상이한 버전들이 정의될 수 있는지에 의존하여 (예를 들어, 상이한 식들 및/또는 측정들에 기초한) 상이한 방식들로 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다.

예시적인 설계에서, 제 1 센서 출력은 제 1 전압 신호의 동위상 또는 직교위상 성분을 나타낼 수도 있다. 제 2 센서 출력은 제 2 전압 신호의 동위상 또는 직교위상 성분을 나타낼 수도 있다. 또한, 제 1 센서 출력 또는 제 2 센서 출력은 임피던스의 위상을 나타낼 수도 있다.

예시적인 설계에서, 센서는 제 1 및 제 2 프로그래머블 감쇠기, 증폭기, 및 버퍼를 포함할 수도 있다. 제 1 프로그래머블 감쇠기는 직렬 회로의 제 1 말단에 커플링되어 제 1 입력 신호를 제공할 수도 있다. 제 2 프로그래머블 감쇠기는 직렬 회로의 제 2 말단에 커플링되어 제 2 입력 신호를 제공할 수도 있다. 증폭기는 제 1 및 제 2 입력 신호들을 수신하여 제 1 감지된 신호를 제공할 수도 있다. 버퍼는 제 2 입력 신호를 수신하여 제 2 감지된 신호를 제공할 수도 있다.

예시적인 설계에서, 예를 들어, 도 4 에 도시된 바와 같이, 센서는 제 1 스위치 및 제 2 스위치, 혼합기, 및 저역통과 필터를 더 포함할 수도 있다. 제 1 스위치는, 제 1 감지된 신호의 제 1 버전 및 제 2 버전을 포함하는 제 1 감지된 신호의 다수의 버전들 중 하나의 버전을 제공할 수도 있다. 제 2 스위치는 제 2 감지된 신호의 제 1 버전 및 제 2 버전을 포함하는 제 2 감지된 신호의 다수의 버전들 중 하나의 버전을 제공할 수도 있다. 혼합기는, 제 1 스위치로부터의 제 1 감지된 신호의 버전과 제 2 스위치로부터의 제 2 감지된 신호의 버전을 혼합할 수도 있다. 저역통과 필터는 혼합기 출력을 필터링하여 센서 출력을 제공할 수도 있다. 일반적으로, 센서는 임의의 수의 센서 출력들을 제공할 수도 있다. 상이한 센서 출력들은 제 1 감지된 신호 및 제 2 감지된 신호의 상이한 버전들을 혼합시킴으로써 획득될 수도 있다.

다른 예시적인 설계에서, 예를 들어 도 5 에 도시된 바와 같이, 센서는 제 1 및 제 2 혼합기들 및 제 1 및 제 2 저역통과 필터들을 더 포함할 수도 있다. 제 1 혼합기는, 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 혼합기 출력을 제공할 수도 있다. 제 2 혼합기는 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 혼합기 출력을 제공할 수도 있다. 제 1 및 제 2 저역통과 필터들은 제 1 및 제 2 혼합기 출력들을 필터링하여 제 1 및 제 2 센서 출력들 각각을 제공할 수도 있다.

다른 예시적인 설계에서, 예를 들어 도 6 에 도시된 바와 같이, 센서는 제 3 혼합기 및 제 3 저역통과 필터를 포함할 수도 있다. 제 3 혼합기는 제 1 감지된 신호의 제 3 버전과 제 2 감지된 신호의 제 3 버전을 혼합하여 제 3 혼합기 출력을 제공할 수도 있다. 제 3 저역통과 필터는 제 3 혼합기 출력을 필터링하여 제 3 센서 출력을 제공할 수도 있다. 산정 유닛은 제 3 센서 출력에 또한 기초하여 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다. 또한, 단일 저역통과 필터는 모든 혼합기들에 의해 공유될 수도 있다.

예시적인 설계에서, 예를 들어 도 5 에 도시된 바와 같이, 부하는 스위치와 직렬로 그리고 직렬 회로의 제 2 말단에 커플링된 반응성 엘리먼트를 구비할 수도 있다. 산정 유닛은, (i) 스위치가 닫힌 상태에서 제 1 및 제 2 센서 출력들의 제 1 측정 및 (ii) 스위치가 열린 상태에서 제 1 및 제 2 센서 출력들의 제 2 측정을 획득할 수도 있다. 그후, 산정 유닛은 제 1 및 제 2 측정들에 기초하여 임피던스 및/또는 전달된 전력을 결정할 수도 있다.

또한, 장치는 튜닝가능한 매칭 회로에 커플링된 전력 증폭기를 포함할 수도 있다. 튜닝가능한 매칭 회로는, 직렬 회로를 구비할 수도 있고 임피던스 및/또는 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있다.

다른 예시적인 설계에서, 무선 디바이스는 제 1 전력 증폭기 (예를 들어, 도 11 에서 전력 증폭기 (140a)), 제 1 튜닝가능한 매칭 회로 (예를 들어, 튜닝가능한 매칭 회로 (150a)), 및 측정 회로를 포함할 수도 있다. 제 1 전력 증폭기는 제 1 입력 RF 신호를 증폭시켜 제 1 증폭된 RF 신호를 제공할 수도 있다. 제 1 튜닝가능한 매칭 회로는, 제 1 전력 증폭기에 대한 출력 임피던스 매칭 및 필터링을 제공할 수도 있고, 제 1 증폭된 RF 신호를 수신할 수도 있고, 제 1 출력 RF 신호를 제공할 수도 있다. 측정 회로는, 측정된 제 1 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있는 제 1 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서 제 1 임피던스 및/또는 전달된 전력을 측정할 수도 있다.

또한, 무선 디바이스는, 제 2 전력 증폭기 (예를 들어, 전력 증폭기 (140b)) 및 제 2 튜닝가능한 매칭 회로 (예를 들어, 튜닝가능한 매칭 회로 (150b)) 를 포함할 수도 있다. 제 2 전력 증폭기는 제 2 입력 RF 신호를 증폭시켜 제 2 증폭된 RF 신호를 제공할 수도 있다. 제 2 튜닝가능한 매칭 회로는, 제 2 전력 증폭기에 대한 출력 임피던스 매칭 및 필터링을 제공할 수도 있고, 제 2 증폭된 RF 신호를 수신할 수도 있고, 제 2 출력 RF 신호를 제공할 수도 있다. 또한, 측정 회로는 측정된 제 2 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있는 제 2 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서의 제 2 임피던스 및/또는 전달된 전력을 측정할 수도 있다. 또한, 무선 디바이스는, 제 1 및 제 2 튜닝가능한 매칭 회로들에 커플링된 제 3 튜닝가능한 매칭 회로 (예를 들어, 튜닝가능한 매칭 회로 (150c)) 를 포함할 수도 있다. 제 3 튜닝가능한 매칭 회로는 제 1 및 제 2 증폭된 RF 신호들을 수신하고 조합하여, 제 3 출력 RF 신호를 제공할 수도 있다. 또한, 측정 회로는, 측정된 제 3 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있는 제 3 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서 제 3 임피던스 및/또는 전달된 전력을 측정할 수도 있다.

도 14 는 임피던스 및/또는 전력을 측정하기 위한 프로세스 (1400) 의 예시적인 설계를 도시한다. 부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호가 감지되어 제 1 감지된 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1412). 직렬 회로의 제 2 말단에서의 제 2 전압 신호가 감지되어 제 2 감지된 신호를 획득할 수도 있다 (블록 1414). 제 1 감지된 신호의 제 1 버전은 제 2 감지된 신호의 제 1 버전과 혼합되어 제 1 센서 출력을 획득할 수도 있다 (블록 1416). 제 1 감지된 신호의 제 2 버전은 제 2 감지된 신호의 제 2 버전과 혼합되어 제 2 센서 출력을 획득할 수도 있다 (블록 1418). 전술한 바와 같이, 하나 이상의 추가적인 센서 출력들은, 제 1 또는 제 2 감지된 신호의 하나 이상의 버전들과 제 1 또는 제 2 감지된 신호의 하나 이상의 버전들을 혼합시킴으로써 획득될 수도 있다. 각각의 감지된 신호의 상이한 버전들은 전술한 바와 같이 생성될 수도 있다. 직렬 회로의 제 2 말단에서의 임피던스 및/또는 전달된 전력은 제 1 및 제 2 센서 출력들 및 가능한 한 하나 이상의 추가적인 센서 출력들에 기초하여 결정될 수도 있다 (블록 1420). 직렬 회로를 구비하는 튜닝가능한 매칭 회로는 직렬 회로의 제 2 말단에서의 임피던스 및/또는 전달된 전력에 기초하여 조절될 수도 있다 (블록 1422). 블록 1422 의 예시적인 설계에서, VSWR 은 측정된 임피던스에 기초하여 결정될 수도 있고, 튜닝가능한 매칭 회로는 VSWR 에 기초하여 조절될 수도 있다. 또한, 튜닝가능한 매칭 회로는 다른 방식들로 조절될 수도 있다.

본 명세서에 설명된 전력 및 임피던스 측정 회로는, 전력 증폭기에 대한 적응성 부하 매칭을 인에이블할 수도 있고 이하와 같은 다양한 이점들을 제공할 수도 있다.

● 부하의 크기 및 위상 모두를 제공,

● 부하에 입사 전력, 반사된 전력, 및 전달된 전력을 제공,

● 전압을 측정하고, 부하의 임피던스 및/또는 전력을 산정함으로써 미스매치하에서 전력 증폭기에 대한 임피던스 매칭을 제공,

● 측정된 임피던스 및/또는 전력에 기초하여 튜닝가능한 임피던스 매칭의 조절을 인에이블,

● 부하에 전달된 전력을 검출함으로써 전체 방사된 전력 (TRP; total radiated power) 을 개선시킴,

● 전력 증폭기의 효율을 개선시킴,

● 전력 증폭기의 부하 라인을 변경시킴으로써 전력 소실을 감소시키고, IC 프로세스, 배터리 전압, 및 온도에 대한 전력 효율을 개선시킴,

● 미스매치 하에서 전력 증폭기를 보호,

● 정규 동작 조건에서까지도 임피던스 미스매치를 감소시킴,

● 출력 전력을 감지하기 위해 방향성 커플러에 대한 필요성을 회피시킴,

● CMOS IC 상에서의 구현을 적합화함.

전술한 바와 같이, 전력 및/또는 임피던스 측정은 튜닝가능한 매칭 회로를 조절하는데 이용될 수도 있다. 또한, 전력 및/또는 임피던스 측정은 다른 목적을 위해 이용될 수도 있다. 전력 측정은, 예를 들어, 전력 제어를 위해 무선 디바이스의 송신 전력을 조절하고, 과부하 조건을 감지하고, 전력증폭기의 이득 및/또는 송신 전력을 감소시키도록 이용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 명세서에 설명된 전력 및 임피던스 측정 회로들은 무선 디바이스내의 송신기에 대해 이용될 수도 있다. 또한, 전력 및 임피던스 측정 회로는 전력 및/또는 임피던스를 측정하기 위해 다른 전자 디바이스들 내에서 이용될 수도 있다. 도 2 에서, 전력 증폭기 (140) 는 임의의 신호원으로 대체될 수도 있고, 매칭 회로 (150) 는 부하로의 신호 경로 내에서 반응성 엘리먼트를 갖는 임의의 회로로 대체될 수도 있으며, 부하 (260) 는 전력이 전달될 수 있는 임의의 부하일 수도 있다.

본 명세서에 설명된 전력 및 임피던스 측정 회로들은, IC, 아날로그 IC, RFIC, 혼합-신호 IC, ASIC, 인쇄 회로 기판 (PCB), 전자 디바이스 등에서 구현될 수도 있다. 또한, 측정 회로는, CMOS (complementary metal oxide semiconductor), N-채널 MOS (NMOS), P-채널 MOS (PMOS), 접합형 트랜지스터 (BJT; bipolar junction transistor), 바이폴라-CMOS (BiCMOS), 실리콘 게르마늄 (SiGe), 갈륨 비소 (GaAs) 등과 같은 다양한 IC 프로세스 기술들로 제조될 수도 있다.

본 명세서에 설명된 측정 회로들을 구현하는 장치는, 독립형 디바이스일 수도 있고 또는 더 큰 디바이스의 일부일 수도 있다. 디바이스는, (i) 독립형 IC, (ii) 데이터 및/또는 명령들을 선택하기 위한 메모리 IC 를 포함할 수도 있는 하나 이상의 IC 들의 세트, (iii) RF 수신기 (RFR) 또는 RF 송신기/수신기 (RTR) 와 같은 RFIC, (iv) 이동국 모뎀 (MSM) 과 같은 ASIC, (v) 다른 디바이스들 내에 임베딩될 수도 있는 모듈, (vi) 수신기, 셀룰러 폰, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 이동 유닛, (vii) 기타일 수도 있다.

하나 이상의 예시적인 설계에서, 설명된 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어에서 구현되는 경우, 그 기능은 컴퓨터-판독가능 매체상에서 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장될 수도 있고, 하나 이상의 명령 또는 코드를 통해서 송신될 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 하나의 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 트랜스퍼를 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능 매체일 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장매체, 자기 디스크 저장매체 또는 다른 자기 저장 매체, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는데 이용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 커넥션은 컴퓨터-판독가능 매체로서 적절하게 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 회선 (DSL) 또는 (적외선, 무선, 및 마이크로웨이브와 같은) 무선 기술을 이용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 소프트웨어가 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 (적외선, 무선, 및 마이크로웨이브와 같은) 무선 기술이 매체의 정의에 포함된다. 본 발명에 사용되는 것과 같은 디스크 (Disk) 및 디스크 (Disc) 는 콤팩트 디스크 (CD; compact disc), 레이저 디스크 (laser disc), 광학 디스크 (optical disc), 디지털 휘발성 디스크 (DVD; digital versatile disc), 플로피 디스크 (floppy disk) 및 블루레이 디스크 (blu-lay disc) 를 포함하고, 여기서 디스크 (disk) 는 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하고, 디스크 (disc) 는 레이저를 통해서 광학적으로 데이터를 재생한다. 전술한 것들의 조합은 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야만 한다.

개시물의 전술한 설명은 당업자로 하여금 본 개시물을 제조 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태에 대한 다양한 변형들이 당업자들에게는 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다른 변형들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시물은 본 명세서에 설명된 예시들 및 설계들로 한정하도록 의도되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims

부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하고, 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하고, 상기 제 1 감지된 신호 및 상기 제 2 감지된 신호에 기초하여 발생된 센서 출력을 제공하는 센서; 및
상기 센서에 커플링되고, 상기 센서 출력에 기초하여 상기 부하에 전달되는 전력을 결정하는 산정 유닛을 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단 및 상기 제 2 말단 각각으로부터 획득된 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 1 감지된 신호를 제공하는 증폭기, 및
상기 증폭기에 커플링되고 상기 제 1 감지된 신호를 상기 제 2 감지된 신호의 버전과 승산하여 승산기 출력을 제공하는 승산기를 포함하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 2 감지된 신호를 제공하는 버퍼, 및
상기 버퍼에 커플링되고 상기 제 2 감지된 신호의 위상-시프팅된 버전을 상기 승산기에 제공하는 위상 시프터를 더 포함하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 승산기에 커플링되고 상기 승산기 출력을 필터링하여 상기 센서 출력을 제공하는 저역통과 필터를 더 포함하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단에 커플링되고 상기 제 1 입력 신호를 제공하는 제 1 프로그래머블 감쇠기, 및
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에 커플링되고 상기 제 2 입력 신호를 제공하는 제 2 프로그래머블 감쇠기를 더 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단 및 상기 제 2 말단 각각으로부터 획득된 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 1 감지된 신호를 제공하는 증폭기,
상기 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 2 감지된 신호를 제공하는 버퍼,
상기 버퍼에 커플링되고 위상-시프팅된 신호를 제공하는 위상 시프터,
상기 증폭기 및 상기 위상 시프터에 커플링되고 상기 제 1 감지된 신호를 상기 위상-시프팅된 신호와 승산하여 승산기 출력을 제공하는 승산기, 및
상기 승산기에 커플링되고 상기 승산기 출력을 필터링하여 상기 센서 출력을 제공하는 저역통과 필터를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 산정 유닛은, 상기 직렬 회로의 임피던스에 기초하여 상기 센서 출력을 스케일링하고 상기 부하에 전달되는 전력을 제공하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 회로는, 상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단과 상기 제 2 말단 사이에 커플링된 인덕터를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 회로를 포함하는 튜닝가능한 매칭 회로; 및
상기 부하에 전달되는 전력에 기초하여 조절되는 상기 튜닝가능한 매칭 회로에 커플링된 전력 증폭기를 더 포함하는, 장치.
부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하는 단계;
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 감지된 신호 및 상기 제 2 감지된 신호에 기초하여 센서 출력을 발생시키는 단계; 및
상기 센서 출력에 기초하여 상기 부하에 전달되는 전력을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 부하에 전달되는 전력에 기초하여 상기 직렬 회로를 포함하는 매칭 회로를 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하기 위한 수단;
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하기 위한 수단;
상기 제 1 감지된 신호 및 상기 제 2 감지된 신호에 기초하여 센서 출력을 발생시키기 위한 수단; 및
상기 센서 출력에 기초하여 상기 부하에 전달되는 전력을 결정하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하고, 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하고, 상기 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득하고, 상기 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득하는 센서; 및
상기 센서에 커플링되고, 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력에 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는 산정 유닛을 포함하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 센서는 또한, 상기 제 1 감지된 신호의 제 3 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 1 버전 또는 상기 제 2 버전을 혼합하여 제 3 센서 출력을 획득하고,
상기 산정 유닛은, 상기 제 3 센서 출력에 또한 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단은, 상기 부하에 커플링되고,
상기 센서는, 상기 부하에서 상기 제 2 전압 신호를 감지하고,
상기 산정 유닛은, 상기 부하에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단은, 전력 증폭기에 커플링되고,
상기 센서는, 상기 전력 증폭기의 출력에서 상기 제 2 전압 신호를 감지하고,
상기 산정 유닛은, 상기 전력 증폭기의 출력에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 감지된 신호의 상기 제 1 버전은, 상기 제 1 감지된 신호이고,
상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 2 버전은, 상기 제 2 감지된 신호인, 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 감지된 신호의 상기 제 2 버전은, 상기 제 1 감지된 신호의 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전, 또는 제한된 그리고 위상 시프팅된 버전이고,
상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 1 버전은, 상기 제 2 감지된 신호의 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전, 또는 제한된 그리고 위상 시프팅된 버전인, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 센서 출력은, 상기 제 1 전압 신호의 동위상 (inphase) 성분 또는 직교위상 (quadrature) 성분을 나타내고,
상기 제 2 센서 출력은, 상기 제 2 전압 신호의 동위상 성분 또는 직교위상 성분을 나타내는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 센서 출력은, 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스의 위상을 나타내는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단 및 상기 제 2 말단 각각으로부터 획득된 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 1 감지된 신호를 제공하는 증폭기, 및
상기 제 2 입력 신호를 수신하고 상기 제 2 감지된 신호를 제공하는 버퍼를 포함하는, 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단에 커플링되고 상기 제 1 입력 신호를 제공하는 제 1 프로그래머블 감쇠기, 및
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에 커플링되고 상기 제 2 입력 신호를 제공하는 제 2 프로그래머블 감쇠기를 더 포함하는, 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 증폭기에 커플링되고, 상기 제 1 감지된 신호의 상기 제 1 버전 및 상기 제 2 버전을 포함하는 상기 제 1 감지된 신호의 다수의 버전들 중 하나의 버전을 제공하는 제 1 스위치,
상기 버퍼에 커플링되고, 상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 1 버전 및 상기 제 2 버전을 포함하는 상기 제 2 감지된 신호의 다수의 버전들 중 하나의 버전을 제공하는 제 2 스위치, 및
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치에 커플링되고, 상기 제 1 스위치로부터의 출력 신호와 상기 제 2 스위치로부터의 출력 신호를 혼합하는 혼합기를 더 포함하는, 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 혼합기에 커플링되고 혼합기 출력을 필터링하고 센서 출력을 제공하는 저역통과 필터를 더 포함하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 제 1 감지된 신호의 상기 제 1 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 1 버전을 혼합하고, 상기 제 1 센서 출력을 발생시키는데 이용된 제 1 혼합기 출력을 제공하는 제 1 혼합기, 및
상기 제 1 감지된 신호의 상기 제 2 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 상기 제 2 버전을 혼합하고, 상기 제 2 센서 출력을 발생시키는데 이용된 제 2 혼합기 출력을 제공하는 제 2 혼합기를 포함하는, 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는, 상기 제 1 감지된 신호의 제 3 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 3 버전을 혼합하고, 제 3 센서 출력을 발생시키는데 이용된 제 3 혼합기 출력을 제공하는 제 3 혼합기를 더 포함하고,
상기 산정 유닛은, 상기 제 3 센서 출력에 또한 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 센서는,
상기 제 1 혼합기 및 상기 제 2 혼합기에 커플링되고, 상기 제 1 혼합기 출력 및 상기 제 2 혼합기 출력을 필터링하고, 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력을 제공하는 적어도 하나의 저역통과 필터를 더 포함하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
스위치와 직렬로 커플링된 반응성 엘리먼트를 더 포함하고,
상기 반응성 엘리먼트 및 상기 스위치는 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단과 회로 접지 사이에 커플링되고,
상기 산정 유닛은, 상기 스위치가 닫힌 상태에서 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력의 제 1 측정을 획득하고, 상기 스위치가 열린 상태에서 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력의 제 2 측정을 획득하고, 상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정에 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
스위치와 직렬로 커플링된 반응성 엘리먼트를 더 포함하고,
상기 반응성 엘리먼트 및 상기 스위치는 상기 직렬 회로의 상기 제 1 말단과 상기 제 2 말단 사이에 커플링되고,
상기 산정 유닛은, 상기 스위치가 닫힌 상태에서 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력의 제 1 측정을 획득하고, 상기 스위치가 열린 상태에서 상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력의 제 2 측정을 획득하고, 상기 제 1 측정 및 상기 제 2 측정에 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 직렬 회로를 포함하는 튜닝가능한 매칭 회로; 및
상기 튜닝가능한 매칭 회로에 커플링된 전력 증폭기를 더 포함하고,
상기 튜닝가능한 매칭 회로는 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절되는, 장치.
제 1 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키고, 제 1 증폭된 RF 신호를 제공하는 제 1 전력 증폭기;
상기 제 1 전력 증폭기에 커플링되고, 상기 제 1 전력 증폭기에 대해 출력 임피던스 매칭을 제공하고, 상기 제 1 증폭된 RF 신호를 수신하고, 제 1 출력 RF 신호를 제공하는 제 1 튜닝가능한 매칭 회로; 및
상기 제 1 튜닝가능한 매칭 회로에 커플링되고, 상기 제 1 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서의 제 1 임피던스 또는 전달된 전력을 측정하는 측정 회로를 포함하고,
상기 제 1 튜닝가능한 매칭 회로는 상기 측정된 제 1 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절되는, 무선 디바이스.
제 31 항에 있어서,
제 2 입력 RF 신호를 증폭시키고, 제 2 증폭된 RF 신호를 제공하는 제 2 전력 증폭기; 및
상기 제 2 전력 증폭기에 커플링되고, 상기 제 2 전력 증폭기에 대해 출력 임피던스 매칭을 제공하고, 상기 제 2 증폭된 RF 신호를 수신하고, 제 2 출력 RF 신호를 제공하는 제 2 튜닝가능한 매칭 회로를 더 포함하고,
상기 측정 회로는 또한 상기 제 2 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서의 제 2 임피던스 또는 전달된 전력을 측정하고,
상기 제 2 튜닝가능한 매칭 회로는, 상기 측정된 제 2 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절되는, 무선 디바이스.
제 32 항에 있어서,
상기 제 1 튜닝가능한 매칭 회로 및 상기 제 2 튜닝가능한 매칭 회로에 커플링되고, 상기 제 1 증폭된 RF 신호 및 상기 제 2 증폭된 RF 신호를 수신하여 조합하고, 제 3 출력 RF 신호를 제공하는, 제 3 튜닝가능한 매칭 회로를 더 포함하고,
상기 측정 회로는 또한 상기 제 3 튜닝가능한 매칭 회로의 출력에서의 제 3 임피던스 또는 전달된 전력을 측정하고,
상기 제 3 튜닝가능한 매칭 회로는, 상기 측정된 제 3 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 조절되는, 무선 디바이스.
부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하는 단계;
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득하는 단계;
상기 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득하는 단계; 및
상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력에 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 제 1 감지된 신호의 제 1 버전은, 제 1 감지된 신호이고,
상기 제 2 감지된 신호의 제 2 버전은 제 2 감지된 신호이고,
상기 제 1 감지된 신호의 제 2 버전은, 상기 제 1 감지된 신호의 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전, 또는 제한된 그리고 위상 시프팅된 버전이고,
상기 제 2 감지된 신호의 제 1 버전은, 상기 제 2 감지된 신호의 제한된 버전, 또는 위상 시프팅된 버전, 또는 제한된 그리고 위상 시프팅된 버전인, 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력에 기초하여 상기 직렬 회로를 포함하는 튜닝가능한 매칭 회로를 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 튜닝가능한 매칭 회로를 조절하는 단계는,
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스에 기초하여 전압 정재파비 (VSWR; voltage standing wave ratio) 를 결정하는 단계, 및
상기 VSWR 에 기초하여 상기 튜닝가능한 매칭 회로를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하기 위한 수단;
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하기 위한 수단;
상기 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득하기 위한 수단;
상기 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득하기 위한 수단; 및
상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력에 기초하여 상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서의 임피던스 또는 전달된 전력을 결정하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
부하의 임피던스를 결정하는 단계;
상기 부하의 임피던스에 기초하여 메트릭 (metric) 을 결정하는 단계; 및
상기 메트릭에 기초하여 매칭 회로를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 부하의 임피던스를 결정하는 단계는,
상기 부하에 커플링된 직렬 회로의 제 1 말단 및 제 2 말단에 걸친 제 1 전압 신호를 감지하여 제 1 감지된 신호를 획득하는 단계,
상기 직렬 회로의 상기 제 2 말단에서 제 2 전압 신호를 감지하여 제 2 감지된 신호를 획득하는 단계,
상기 제 1 감지된 신호의 제 1 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 1 버전을 혼합하여 제 1 센서 출력을 획득하는 단계,
상기 제 1 감지된 신호의 제 2 버전과 상기 제 2 감지된 신호의 제 2 버전을 혼합하여 제 2 센서 출력을 획득하는 단계, 및
상기 제 1 센서 출력 및 상기 제 2 센서 출력에 기초하여 상기 부하의 임피던스를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 메트릭을 결정하는 단계는,
상기 부하의 임피던스에 기초하여 반사 계수 (reflection coefficient) 를 결정하는 단계, 및
상기 반사 계수에 기초하여 상기 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 메트릭을 결정하는 단계는,
상기 부하의 임피던스에 기초하여 반사 계수를 결정하는 단계, 및
상기 반사 계수에 기초하여 전압 정재파비 (VSWR; voltage standing wave ratio) 를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 메트릭은 상기 VSWR 을 포함하는, 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 메트릭을 결정하는 단계는,
상기 부하의 임피던스에 기초하여 반사 계수를 결정하는 단계, 및
상기 반사 계수에 기초하여 미스매치 손실 (mismatch loss) 을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 메트릭은 상기 미스매치 손실을 포함하는, 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 매칭 회로를 조절하는 단계는,
상기 메트릭이 임계값을 초과하는 경우에 상기 매칭 회로를 조절하는 단계, 및
상기 메트릭이 상기 임계값을 초과하지 않는 경우에 상기 매칭 회로의 조절을 스킵하는 단계를 포함하는, 방법.