KR20140117648A

KR20140117648A - 결합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로

Info

Publication number: KR20140117648A
Application number: KR1020147024047A
Authority: KR
Inventors: 칼로제로 디. 프레스티
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-10-07
Also published as: EP2810374A1; US9331720B2; CN104081672B; KR102006420B1; US20130194054A1; CN104081672A; JP6591163B2; WO2013116398A1; JP2015509339A; IN2014CN04778A

Abstract

통합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 갖는 출력 회로가 개시된다. 이 예시적인 설계에서, 장치는 스위치플렉서 및 출력 회로를 포함한다. 스위치플렉서는 적어도 하나의 전력 증폭기에 커플링된다. 출력 회로는 스위치플렉서 및 로드(예를 들어, 안테나)에 커플링되고, 적어도 하나의 인덕터를 공유하는 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 포함한다. 출력 회로는 로드에 대한 임피던스 매칭을 수행한다. 출력 회로는 또한 지향성 커플러로서 작동하고 출력 라디오 주파수(RF) 신호로서 입력 RF 신호를 제공하고 및 커플링된 RF 신호로서 입력 RF 신호의 부분을 추가로 커플링한다. 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로 둘 다에 대한 적어도 하나의 인덕터의 재사용은 무선 디바이스의 회로, 크기 및 비용을 감소시키고 성능을 또한 개선할 수 있다.

Description

결합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로{COMBINED DIRECTIONAL COUPLER AND IMPEDANCE MATCHING CIRCUIT}

[0001] 본 개시는 일반적으로 전자기기들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무선 디바이스에 관한 것이다 .

[0002] 무선 디바이스(예를 들어, 셀룰러 전화 또는 스마트폰)는 양방향 통신을 지원하기 위해 안테나에 커플링되는 전송기 및 수신기를 포함할 수 있다. 데이터 전송을 위해, 전송기는 변조된 RF 신호를 획득하기 위해 데이터로 라디오 주파수(RF) 캐리어 신호를 변조하고, 적절한 출력 전력 레벨을 갖는 출력 RF 신호를 획득하기 위해 변조된 RF 신호를 증폭하고, 안테나를 통해 기지국에 출력 RF 신호를 전송할 수 있다. 데이터 수신을 위해, 수신기는 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 획득하고 기지국에 의해 송신된 데이터를 복구하기 위해 수신된 RF 신호를 컨디셔닝 및 프로세싱할 수 있다.

[0003] 무선 디바이스는 하나 이상의 안테나에 커플링되는 하나 이상의 전송기들 및 하나 이상의 수신기들을 포함할 수 있다. 회로 및 비용을 감소시키면서 양호한 성능을 달성하기 위한 전송기들 및 수신기들을 구현하는 것이 바람직하다.

도 1은 상이한 무선 통신 시스템들과 통신할 수 있는 무선 디바이스를 도시한다.
도 2는 무선 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 3은 트랜시버의 블록도를 도시한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 통합된/결합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 포함하는 3-포트 출력 회로를 갖는 트랜시버의 3개의 예시적인 설계들을 도시한다.
도 5a, 5b 및 도 5c는 4-포트 출력 회로를 갖는 트랜시버의 3개의 예시적인 설계들을 도시한다.
도 6은 데이지 체인으로 연결되는 다수의 출력 회로들을 갖는 무선 디바이스를 도시한다.
도 7은 데이지 체인으로 연결되는 2개의 출력 회로들을 갖는 무선 디바이스를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 출력 회로에 대한 스택된 및 사이드-바이-사이드(side-by-side) 인덕터들을 도시한다.
도 9는 임피던스 매칭 및 지향성 커플링을 수행하기 위한 프로세스를 도시한다.

[13] 아래에 제시되는 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 설계들의 설명으로서 의도되며 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 설계들만을 표현하도록 의도되는 것은 아니다. "예시적인" 이란 용어는 "예, 보기 또는 예시로서 작용하는 것"을 의미하도록 본 명세서에서 이용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에서 설명되는 임의의 설계는 반드시 다른 설계들보다 선호되거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다. 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 설계들의 완전한 이해를 제공하기 위한 특정한 세부사항들을 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 예시적인 설계들은 이들 특정한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 몇몇 인스턴스들에서, 잘 알려진 구조들 및 디바이스들은 본 명세서에서 제시되는 예시적인 설계들의 진보성을 모호하게 하지 않도록 블록도 형태로 도시된다.

[0014] 통합된/결합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 갖는 출력 회로를 포함하는 무선 디바이스가 본 명세서에서 설명된다. 지향성 커플러는 제 1 포트에서 입력 신호를 수신하고, 입력 신호들 대부분을 제 2 포트로 전달하고 입력 신호의 부분을 제 3 포트에 커플링하는 회로이다. 지향성 커플러는 또한 제 2 포트에서 반사된 신호를 수신하고 반사된 신호의 부분을 제 4 포트에 커플링할 수 있다. 임피던스 매칭 회로는 제 1 회로(예를 들어, 증폭기)의 출력 임피던스를 제 2 회로(예를 들어, 안테나)의 입력 임피던스에 매칭하는 회로이다. 임피던스 매칭 회로는 또한 매칭 회로, 튜닝 회로 등으로서 지칭될 수 있다. 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로의 통합/결합은 회로, 크기, 및 비용을 감소시킬 수 있고 무선 디바이스의 성능을 또한 개선할 수 있다.

[15] 도 1은 상이한 무선 통신 시스템들(120 및 122)과 통신할 수 있는 무선 디바이스(110)를 도시한다. 무선 시스템들(120 및 122)은 각각 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템, LTE(Long Term Evolution) 시스템, WLAN(wireless local area network) 시스템, 또는 몇몇 다른 무선 시스템일 수 있다. CDMA 시스템은 WCDMA(Wideband CDMA), cdma2000, 또는 몇몇 다른 버전의 CDMA를 구현할 수 있다. 단순함을 위해, 도 1은 하나의 기지국(130) 및 하나의 시스템 제어기(140)를 포함하는 무선 시스템(120) 및 하나의 기지국(132) 및 하나의 시스템 제어기(142)를 포함하는 무선 시스템(122)을 도시한다. 일반적으로, 각각의 무선 시스템은 임의의 수의 기지국들 및 임의의 세트의 네트워크 엔티티들을 포함할 수 있다.

[16] 무선 디바이스(110)는 사용자 장비(UE), 모바일 스테이션, 단말, 액세스 단말, 가입자 유닛, 스테이션 등으로서 또한 지칭될 수 있다. 무선 디바이스(110)는 셀룰러 전화, 스마트폰, 태블릿, 무선 모뎀, 개인용 디지털 보조기기(PDA), 핸드헬드 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 스마트북, 넷북, 코드리스 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 블루투스 디바이스 등일 수 있다. 무선 디바이스(110)는 무선 시스템(120 및/또는 122)과 통신할 수 있을 수 있다. 무선 디바이스(110)는 브로드캐스트 스테이션들(예를 들어, 브로드캐스트 스테이션(134))로부터 신호들을 또한 수신할 수 있을 수 있다. 무선 디바이스(110)는 또한 하나 이상의 GNSS(global navigation satellite systems)에서 위성들(예를 들어, 위성(150))로부터 신호들을 수신할 수 있을 수 있다. 무선 디바이스(110)는 LTE, cdma2000, WCDMA, GSM, 802.11 등과 같은 무선 통신을 위한 하나 이상의 라디오 기술들을 지원할 수 있다.

[0017] 도 2는 도 1의 무선 디바이스(110)의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 예시적인 설계에서, 무선 디바이스(110)는 데이터 프로세서/제어기(210), 주 안테나(290a)에 커플링되는 2개의 트랜시버들(220a 및 220b), 보조/다이버시티 안테나(290b)에 커플링되는 수신기들(222)을 포함한다. 트랜시버(220a)는 고주파수 대역(또는 고 대역)을 지원하고, 트랜시버(220b)는 저주파수 대역(또는 저 대역)을 지원하고, 수신기들(222)은 수신 다이버시티를 지원한다. 일반적으로, 무선 디바이스는 임의의 수의 트랜시버들, 임의의 수의 수신기들 및 임의의 수의 안테나들을 포함할 수 있다. 다수의 트랜시버들은 상이한 주파수 대역들, 상이한 라디오 기술들, MIMO(multiple-input multiple-output), 전송 및/또는 수신 다이버시티, 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation) 등을 지원하는데 이용될 수 있다.

[0018] 도 2에서 도시된 예시적인 설계에서, 트랜시버(220a)는 2개의 전송기들(230a 및 230b) 및 2개의 수신기들(260a 및 260b)을 포함한다. 트랜시버(220b)는 2개의 전송기들(230c 및 230d) 및 2개의 수신기들(260c 및 260d)을 포함한다. 수신기들(222)은 2개의 수신기들(260e 및 260f)을 포함한다. 일반적으로, 트랜시버는 임의의 수의 주파수 대역들 상의 무선 통신 및 임의의 수의 라디오 기술들 등을 지원하기 위해 임의의 수의 전송기들 및 임의의 수의 수신기들을 포함할 수 있다. 임의의 수의 수신기들은 또한 상이한 주파수 대역들, 상이한 라디오 기술들 등을 지원하는데 이용될 수 있다.

[0019] 도 2에서 도시된 예시적인 설계에서, 트랜시버(220a) 내에, 전송기(230a)는 전송 회로들(232a) 및 전력 증폭기(PA)(234a)를 포함한다. 수신기(260a)는 LNA(low noise amplifier)(264a) 및 수신 회로들(266a)을 포함한다. 전송기(230b)는 전송 회로들(232b), PA(234b) 및 듀플렉서(236a)를 포함한다. 수신기(260b)는 듀플렉서(236a), LNA(264b) 및 수신 회로들(266b)을 포함한다. 스위치플렉서(240a)는 PA(234a), LNA(264a) 및 듀플렉서(236a)에 그리고 안테나(290a)에 또한 커플링된다. 스위치플렉서는 또한 ASM(antenna switch module), 스위치 모듈, 스위치들 등으로서 또한 지칭될 수 있다.

[0020] 트랜시버(220b) 내에서, 전송기(230c)는 전송 회로들(232c) 및 PA(234c)를 포함하고, 수신기(260c)는 LNA(264c) 및 수신 회로들(266c)을 포함하고, 전송기(230d)는 전송 회로들(232d), PA(234d) 및 듀플렉서(236b)를 포함하고, 수신기(260d)는 듀플렉서(236b), LNA(264d) 및 수신 회로들(266d)을 포함한다. 스위치플렉서(240b)는 PA(234c), LNA(264c) 및 듀플렉서(236b)에 그리고 안테나(290b)에 또한 커플링된다.

[0021] 수신기들(222) 내에서, 수신기(260e)는 LNA(264e) 및 수신 회로들(266e)을 포함하고, 수신기(260f)는 LNA(264f) 및 수신 회로들(266f)을 포함한다. 스위치플렉서(240c)는 LNA들(264c 및 264d)에 그리고 안테나(290b)에 또한 커플링된다.

[0022] 데이터 전송을 위해, 데이터 프로세서(210)는 전송될 데이터를 프로세싱(예를 들어, 인코딩 및 변조)하고 아날로그 출력 신호를 선택된 전송기에 제공한다. 아래의 이 설명은 전송기(230b)가 선택된 전송기라고 가정한다. 전송기(230b) 내에서, 전송 회로들(232b)은 아날로그 출력 신호를 기저대역으로부터 RF로 증폭, 필터링 및 상향변환하고 변조된 RF 신호를 제공한다. 전송 회로(232b)는 증폭기들, 필터들, 믹서들, 발진기, 로컬 발진기(LO) 생성기, 위상 동기 루프(PLL) 등을 포함할 수 있다. PA 모듈(234b)은 변조된 RF 신호를 수신 및 증폭하고 적절한 출력 전력 레벨을 갖는 증폭된 RF 신호를 제공한다. 증폭된 RF 신호는 듀플렉서(236a)를 통해 전달되고, 스위치플렉서(240a)를 통해 추가로 라우팅되고, 안테나(290a)를 통해 전송된다. 듀플렉서(236a)는 전송 필터 및 수신 필터를 포함한다. 전송 필터는 전송 대역에서 원하는 신호 컴포넌트들을 전달하고 수신 대역에서 원하지 않는 신호 컴포넌트들을 감쇄하도록 PA(234b)로부터 증폭된 RF 신호를 필터링할 수 있다.

[0023] 데이터 수신을 위해, 안테나(290a)는 기지국들 및/또는 다른 전송기 스테이션들로부터 신호들을 수신하고, 스위치플렉서(240a)를 통해 라우팅되고 선택된 수신기에 제공되는 수신된 RF 신호를 제공한다. 아래의 설명은 수신기(260b)가 선택된 수신기라고 가정한다. 수신기(260b) 내에서, 듀플레서(236a) 내의 수신 필터는 수신 대역에서 원하는 신호 컴포넌트들을 전달하고 전송 대역에서 원하지 않는 신호 컴포넌트들을 감쇄하도록 수신된 RF 신호를 필터링한다. LNA(264b)는 듀플렉서(240a)로부터 필터링된 RF 신호를 증폭하고 수신기 입력 RF 신호를 제공한다. 수신 회로들(266b)은 수신된 RF 입력 신호를 RF로부터 기저대역으로 증폭, 필터링 및 하향변환하고, 아날로그 입력 신호를 데이터 프로세서(210)에 제공한다. 수신 회로들(266b)은 증폭기들, 필터들, 믹서들, 발진기, LO 생성기, PLL 등을 포함할 수 있다.

[0024] 도 2는 전송기(230) 및 수신기(260)의 예시적인 설계를 도시한다. 전송기 및 수신기는 또한 필터들, 임피던스 매칭 회로들 등과 같이 도 2에서 도시되지 않은 다른 회로들을 포함할 수 있다. 트랜시버들(220a 및 220b) 및 수신기들(222)의 일부 또는 모두 다는 하나 이상의 아날로그 집적 회로들(IC들), RF IC들(RFIC들), 혼합된-신호 IC들 등 상에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 전송 회로들(232), PA들(234), LNA들(264) 및 수신 회로들(266)은 RFIC 상에 구현될 수 있다. PA들(234) 및 가능하게는 다른 회로들은 또한 별개의 IC 또는 모듈 상에 구현될 수 있다.

[0025] 데이터 프로세서/제어기(210)는 무선 디바이스(110)에 대한 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 프로세서(210)는 전송기(230)를 통해 전송되고 수신기(260)를 통해 수신되는 데이터를 위한 프로세싱을 수행할 수 있다. 제어기(210)는 전송 회로들(232), 수신 회로들(266), 스위치플렉서들(240) 등의 동작을 제어할 수 있다. 메모리(212)는 데이터 프로세서/제어기(210)에 대한 프로그램 코드들 및 데이터를 저장할 수 있다. 데이터 프로세서/제어기(210)는 하나 이상의 주문형 집적회로들(ASIC들) 및/또는 다른 IC들 상에 구현될 수 있다.

[0026] 도 2에서 도시된 바와 같이, 스위치플렉서는 안테나와 PA들, 듀플렉서들 등과 같은 다른 회로들 간에 커플링될 수 있다. 스위치플렉서는 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터들과 같은 반도체 트랜지스터들로 구현될 수 있는 스위치들을 포함할 수 있다. 스위치플렉서는 예를 들어, 스위치들을 구현하는데 이용되는 MOS 트랜지스터들의 기생 커패시턴스들로 인해 용량성으로 나타날 수 있다. 용량성 스위치플렉서는 성능을 저하시킬 수 있다.

[0027] 도 3은 용량성 스위치플렉서의 효과들을 완화하기 위해 임피던스 매칭을 갖는 트랜시버(320)의 부분의 예시적인 설계를 도시한다. 트랜시버(320)는 스위치플렉서(340)에 커플링되는 PA(334) 및 듀플렉서(336)를 포함한다. 스위치플렉서(340)는 PA(334)와 노드(X) 간에 커플링되는 스위치(342a), 듀플렉서(336)와 노드(X) 간에 커플링되는 스위치(342k) 및 가능하게는 부가적인 스위치를 포함한다. 트랜시버(320)는 또한 단순함을 위해 도 3에서 도시되지 않는, 스위치플렉서(340)에 커플링되는 부가적인 PA들, 듀플렉서들, LNA들 등을 포함할 수 있다.

[0028] 노드(X)는 스위치플렉서(340)의 출력이다. 임피던스 매칭 회로(350)는 스위치플렉서(340)의 출력에 커플링되고, 인덕터(360)를 포함한다. 인덕터(360)는 매칭 회로(350)의 입력과 출력 사이에 그리고 스위치플렉서(340)와 직렬로 커플링된다. 커패시터는 매칭 회로(350)의 출력과 회로 접지(도 3에서 도시되지 않음) 사이에 커플링된다. 지향성 커플러(370)는 매칭 회로(350)와 안테나(390) 사이에 커플링된다.

[0029] 스위치플렉서(340)는 그의 입력들에 커플링되는 각각의 듀플렉서 및 각각의 PA에 대한 스위치를 포함할 수 있고, 용량성으로 나타날 수 있다. 직렬 인덕터(360)는 스위치플렉서(340)와 안테나(390) 사이에 커플링되고 스위치플렉서(340)의 임피던스를 매칭하는데 이용된다. 개선된 임피던스 매칭은 스위치플렉서(340)의 삽입 손실을 감소시킬 수 있다. 매칭 회로(350)는 또한 PA(334)로부터 증폭된 RF 신호에 대한 저역통과 필터로서 작동할 수 있다. 지향성 커플러(370)는 스위치플렉서(340)와 안테나(390) 사이에 배치되고, (i) PA(334)가 인에이블되고, 모든 다른 PA들이 디스에이블될 때 PA(33204)에 의해 안테나(390)에 제공되는 증폭된 RF 신호 및/또는 (ii) 스위치플렉서(340)에 연결되는 다른 소스들로부터의 다른 신호들을 포함할 수 있는, 포트 1에서 입력 RF 신호의 입사 전력을 검출하는데 이용된다. 특정한 이점들은 도 3에서 도시된 바와 같이 지향성 커플러(370)를 안테나(390)에 더 가까이 배치함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 지향성 커플러(370)를 안테나(390)에 더 가까이 배치하는 것은 자가-교정(self-calibration)을 인에이블하고, 총 방사 전력의 제어를 개선하고, 및/또는 다른 이점들을 제공할 수 있다.

[0030] 매칭 회로(350) 및 지향성 커플러(370)는 PA(334)로부터 안테나(390)까지의 전송 경로의 총 삽입 손실에 부가될 수 있다. 특히, 총 삽입 손실은 스위치플렉서(340)의 손실, 매칭 회로(350)의 손실(예를 들어, 인덕터(360)의 손실), 지향성 커플러(370)의 손실, 이들 회로들 간의 라우팅 트래이스들의 손실의 합과 동일할 수 있다. 매칭 회로(350) 및 지향성 커플러(370)는 또한, 트랜시버(320)의 회로, 크기 및 비용을 증가시킬 수 있다.

[0031] 도 4a는 통합/결합된 지향성 커플러(452a) 및 임피던스 매칭 회로(454a)를 포함하는 3-포트 출력 회로(450a)를 갖는 트랜시버(420a)의 예시적인 설계를 도시한다. 트랜시버(420a)는 스위치플렉서(440)에 커플링되는 PA(434) 및 듀플렉서(436)를 포함한다. 스위치플렉서(440)는 PA(434)와 노드 X 간에 커플링되는 스위치(442a), 듀플렉서(436)와 노드 X 간에 커플링되는 스위치(442k) 및 가능하게는 부가적인 스위치들을 포함한다. 일반적으로 스위치플렉서(440)는 임의의 수의 PA들, 듀플렉서들 및/또는 다른 회로들에 커플링될 수 있고, 임의의 수의 스위치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치플렉서(440)는 K개의 PA들 또는 K개의 PA들, LNA들, 듀플렉서들 등의 결합에 커플링되는 K개의 스위치들을 포함할 수 있으며, 여기서 K는 1보다 큰 임의의 정수값일 수 있다.

[0032] 출력 회로(450a)는 포트 1로서 표시되는 제 1 /입력 포트, 포트 2로서 표시되는 제 2/출력 포트 및 포트 3으로서 표시되는 제 3/커플링된 포트를 갖는다. 출력 회로(450a)는 (i) 스위치플렉서(440)의 노드 X에 커플링되고 PA(434)로부터 증폭된 RF 신호를 포함할 수 있는 입력 RF 신호를 수신하는 그의 포트 1을 갖고, (ii) 안테나(490)에 커플링되고 출력 RF 신호를 제공하는 그의 포트 2 및 (iii) 커플링된 RF 신호를 제공하는 그의 포트 3을 갖는다. 출력 회로(450a)는 (i) 포트 1로부터 포트 2로 입력 RF 신호 대부분을 커플링하고, (ii) 포트 1로부터 포트 3으로 입력 RF 신호의 작은 부분(예를 들어, 대략 1/10의 진폭비)을 커플링하고, (iii) 입력 RF 신호의 더 작은 부분(예를 들어, 대략 1/00 또는 그 미만의 진폭비)을 내부 레지스터에 커플링하고, (iv) 로드(490)에 의해 반사되는 RF 신호의 작은 부분(예를 들어, 대략 1/10의 진폭비)를 내부 레지스터에 커플링하고, (v) 로드(490)에 의해 반사되는 RF 신호의 더 작은 부분(예를 들어, 대략 1/100 또는 그 미만의 진폭비)을 포트 3에 커플링하는 지향성 커플러(452a)를 포함한다. 예를 들어, 지향성 커플러(452a)는 대략 -0.1 dB의 S(2,1), 대략 -20dB의 S(3,1), 대략 -40dB의 S(4,1), 대략 -40dB의 S(3,2) 및 대략 -20dB의 S(4,2)를 가질 수 있으며, 여기서 포트 4는 내부 레지스터이다. 출력 회로(450a)는 또한 스위치플렉서(440)의 용량성 성질을 완화할 수 있는 임피던스 매칭 회로(454a)를 포함한다. 출력 회로(450a)는 용량성 스위치플렉서(440)에 대항(combat)하기 위해 포트 1에 대해 유도성으로 보이게 나타날 수 있다.

[0033] 출력 회로(450a) 내의 지향성 커플러(452a)는 포트 1에서 S(1,1)의 반사 계수를 갖는다. 반사 계수는 입사 신호의 진폭에 대한 반사된 신호의 진폭의 비이다. 반사 계수는 포트 1에서 측정되고, 잔여 포트들 2 및 3은 50옴, 75옴, 또는 몇몇 다른 임피던스일 수 있는 기준 임피던스로 종결된다. 예를 들어, 기준 임피던스는 안테나(490)의 임피던스일 수 있다. 지향성 커플러(452a)의 포트 1에서 반사 계수는 통상적으로 0에 근접하지 않고 대신 양의 허수부를 가져서, 출력 회로(450a)는 포트 1에 대해 유도성으로 보이게 나타날 수 있고, 스위치플렉서(440)에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 일 예시적인 설계에서, 출력 회로(450a)는, 포트 1에서 연결되는 스위치플렉서(440)를 통해, 포트 2에 대해 보이는 임피던스(도 4a에서 Z2로서 표시됨)는 타겟 동작 주파수의 기준 임피던스에 근접하게 된다. 그러므로 출력 회로(450a)는 그의 포트 2가 동작 주파수에서 잘 매칭되도록 설계될 수 있다.

[0034] 도 4a에서 도시된 바와 같이, 지향성 커플러(452a) 및 임피던스 매칭 회로(454a)는 출력 회로(450a)에서 통합/결합될 수 있다. 임피던스 매칭 회로(454a)는 스위치플렉서(440)에 대한 임피던스 매칭을 개선하기 위한 인덕터를 포함할 수 있다. 통합은 지향성 커플러(454a)가 임피던스 매칭 회로(454a)의 인덕터를 재사용하는 것을 가능케 할 것이어서, 양자의 회로들이 동일한 인덕터를 공유하게 될 수 있다. 통합은 무선 디바이스의 회로, 크기 및 비용으 감소시킬 수 있고 성능을 또한 개선할 수 있다. 출력 회로(450a)는 스위치플렉서(440)와 안테나(490) 간에 위치될 수 있고 스위치플렉서(440)에 대한 임피던스 매칭 및 입사 전력을 검출하기 위한 지향성 커플링 둘 다를 수행할 수 있다.

[0035] 일반적으로, 지향성 커플러(452a) 및 임피던스 매칭 회로(454a)는 하나 이상의 인덕터들을 공유할 수 있다. 공유된 인덕터(들)는 도 4a에서 지향성 커플러(452a)에 대한 직사각형 블록을 임피던스 매칭 회로(454a)에 대한 직사각형 블록에 부분적으로 오버랩핑함으로써 표현된다. 일 예시적인 설계에서, 지향성 커플러(452a)는 도 4에서 임피던스 매칭 회로(454a)에 대한 직사각형 블록 외부에 있는 지향성 커플러(454a)에 대한 직사각형 블록의 부분에 의해 표현되는, 임피던스 매칭 회로(454a)의 부분이 아닌 하나 이상의 회로 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 유사하게, 임피던스 매칭 회로(454a)는 도 4에서 지향성 커플러(452a)에 대한 직사각형 블록 외부에 있는 임피던스 매칭 회로(454a)에 대한 직사각형 블록의 부분에 의해 표현되는, 지향성 커플러(452a)의 부분이 아닌 하나 이상의 회로 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다른 설계에서, 지향성 커플러(452a)는 임피던스 매칭 회로(454a)의 모든 회로 컴포넌트들을 포함할 수 있으며 이는 완전히 지향성 커플러에 대한 직사각형 블록 내에 있는 임피던스 매칭 회로의 직사각형 블록에 의해 표현될 수 있다(도 4a에서 도시되지 않음).

[0036] 도 4b는 도 4a의 출력 회로(450a)의 예시적인 설계인 3-포트 출력 회로(450b)의 개략도를 도시한다. 출력 회로(450b)는 인덕터(450)를 공유하는 지향성 커플러(452b) 및 임피던스 매칭 회로(454b)를 포함한다. 출력 회로(450b) 내에서, 인덕터(460)는 포트 1과 포트 2간에 커플링되고 인덕터(462)는 포트 3과 노드 Y간에 커플링된다. 커패시터(464)는 포트 1과 포트 3 간에 커플링되고, 커패시터(466)는 포트 2와 노드 Y 간에 커플링된다. 레지스터(468)는 노드 Y와 회로 접지 간에 커플링된다.

[0037]도 4b에서 도시된 예시적인 설계에서, 지향성 커플러(452b)는 2개의 인덕터들(460 및 462), 2개의 커패시터들(464 및 466) 및 하나의 레지스터(468)로 구현된다. 임피던스 매칭 회로(454b)는 도 3의 매칭 인덕터(360)에 대응하는 인덕터(460)로 구현된다. 인덕터(460)는 지향성 커플러(452a) 및 임피던스 매칭 회로(454b) 둘 다를 구현하기 위해 재사용된다. 인덕터(462)는 인덕터(460)에 자기적으로 커플링된다. 인덕터들(460 및 462)은 아래에서 설명되는 바와 같이 공간을 감소시키기 위해 IC 또는 회로 상에 사이드-바이-사이드(side-by-side)로 또는 2개의 층들 상에 구현될 수 있다.

[0038] 도 4c는 도 4a의 출력 회로(450a)의 다른 예시적인 설계인 3-포트 출력 회로(450c)의 개략도를 도시한다. 출력 회로(450c)는 인덕터(460)를 공유하는 지향성 커플러(452c) 및 임피던스 매칭 회로(454c)를 포함한다. 출력 회로(450c)는 도 4b에 대해 위에서 설명된 바와 같이 커플링되는 인덕터들(460 및 462), 커패시터들(464 및 466) 및 레지스터(468)를 포함한다. 출력 회로(450c)는 추가로 포트 1과 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(470), 포트 2와 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(472), 포트 3과 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(474) 및 노드 Y와 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(476)를 포함한다.

[0039] 도 4c에서 도시된 예시적인 설계에서, 지향성 커플러(452c)는 2개의 인덕터들(460 및 462), 6개의 커패시터들(464, 466, 470, 472, 474 및 476) 및 하나의 레지스터(468)로 구현된다. 임피던스 매칭 회로(454c)는 인덕터(460) 및 2개의 커패시터들(470 및 472)로 구현된다. 인덕터(460)는 지향성 커플러(452c) 및 임피던스 매칭 회로(454c) 둘 다를 구현하도록 재사용된다.

[0040] 도 4c에서 도시된 예시적인 설계에서, 션트(shunt) 커패시터가 출력 회로(450c)의 각각의 포트와 회로 접지 간에 커플링되고 션트 커패시터가 노드 Y와 회로 접지 간에 커플링된다. 일반적으로 하나 이상의 션트 커패시터들은 하나 이상의 포트들 및/또는 출력 회로(450c)의 노드 Y에 연결될 수 있다. 인덕터(460)와 함께 션트 커패시터들은 스위치플렉서(440)에 대한 임피던스 매칭을 개선할 수 있다. 커패시터들(470 및 472) 및 인덕터(460)는 예를 들어, 단지 인덕터(460) 및 커패시터(472)만으로 고주파수에서 불충분한 감쇄가 달성되는 경우, 임피던스 매칭의 대역폭을 감소시킬 수 있다. 커패시터(470)는 스위치플렉서(440)의 커패시턴스에 부가될 수 있으며, 이는 매칭 회로가 더 낮은 컷오프 주파수를 갖는 저역통과 필터와 같이 보이게 할 수 있다. 이 저역 통과 필터는 보다 많은 감쇄가 고조파 주파수들에서 요구될 때 요구될 수 있다. 커패시터들(474 및 476)은 S(3,3) 전달 함수 및 포트 3의 임피던스를 개선할 수 있다. 커패시터들(474 및 476)은 양호한 회로 접지가 칩 상에서 이용 가능하지 않고 회로 접지가 몇몇 큰 기생 인덕턴스를 가질 때 특히 유용할 수 있다. 더 양호한 S(3,3)는 특히 데이지 체인으로 연결되 때, 예를 들어, 제 1 지향성 커플러의 포트 4가 제 2 지향성 커플러의 포트 3에 연결되면 성능을 개선할 수 있다. 션트 커패시터들은 다른 이점들을 제공할 수 있다.

[0041] 도 4b 및 도 4c에서 도시된 예시적인 설계에서, 지향성 커플러는 임피던스 매칭 회로의 모든 회로 컴포넌트들을 포함한다. 다른 예시적인 설계에서, 임피던스 매칭 회로는 지향성 커플러의 부분이 아닌 하나 이상의 회로 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

[0042] 도 5a는 통합/결합되는 지향성 커플러(452d) 및 임피던스 매칭 회로(454d)를 포함하는 4-포트 출력 회로(450d)를 갖는 트랜시버(420d)의 예시적인 설계를 도시한다. 출력 회로(450d)는 포트 1로서 표시되는 제 1/입력 포트, 포트 2로서 표시되는 제 2/출력 포트, 포트 3으로서 표시되는 제 3 /커플링된 포트, 및 포트 4로서 표시되는 제 4/격리된 포트를 갖는다. 출력 회로(450d)는 (i) 스위치플렉서(440)의 노드 X에 커플링되고 PA(434)로부터 증폭된 RF 신호를 포함할 수 있는 입력 RF 신호를 수신하는 그의 포트 1, (ii) 안테나(490)에 커플링되고 출력 RF 신호를 제공하는 그의 포트 2, (iii) 커플링된 RF 신호를 제공하는 그의 포트 3 및 (iv) 반사된 RF 신호를 제공하는 그의 포트 4를 갖는다. 출력 회로(450d)는 포트 1로부터 포트 2로 입력 RF 신호 대부분을 커플링하고, 포트 1로부터 포트 3으로 입력 RF 신호의 작은 부분(예를 들어, 대략 1/10의 진폭비)을 커플링하고, 포트 1로부터 포트 4로 입력 RF 신호의 더 작은 부분(예를 들어, 대략 1/100 또는 그 미만의 진폭비)을 커플링하는 지향성 커플러(452d)를 포함한다. 지향성 커플러(452d)는 또한 포트 2로부터 포트 4로 안테나(490)로 인해 반사된 신호의 작은 부분(예를 들어, 대략 1/10의 진폭비)을 커플링하고, 포트 2로부터 포트 3으로 반사된 신호의 더 작은 부분(예를 들어, 대략 1/100 또는 그 미만의 진폭비)을 또한 커플링한다. 출력 회로(450d)는 또한 스위치플렉서(440)의 용량성 성질을 완화할 수 있는 임피던스 매칭 회로(454d)를 포함한다. 출력 회로(450d)는 용량성 스위치플렉서(440)에 대항하기 위해 포트 1에 대해 유도성으로 보이게 나타날 수 있다.

[0043] 예시적인 설계에서, 출력 회로(450d)는 포트 1에서 연결되는 스위치플렉서(440)를 통해, 타겟 동작 주파수에서 측정될 때 포트 2의 임피던스가 기준 임피던스와 근접하게 되도록 설계된다. 그러므로 출력 회로(450d)는 그의 포트 2가 동작 주파수에서 잘 매칭되도록 설계될 수 있다. 출력 회로(450d)는 그것이 포트 1에 대해 유도성으로 보이게 나타나도록 또한 설계될 수 있다.

[0044] 도 5b는 도 5a의 출력 회로(450d)의 예시적인 설계인 4-포트 출력 회로(450e)의 개략도를 도시한다. 출력 회로(450e)는 인덕터(460)를 공유하는 지향성 커플러(452e) 및 임피던스 매칭 회로(454e)를 포함한다. 출력 회로(450e) 내에서, 인덕터(460)는 포트 1과 포트 2 간에 커플링되고, 인덕터(462)는 포트 3과 포트 4 간에 커플링된다. 커패시터(464)는 포트 1과 포트 3 간에 커플링되고, 커패시터(466)는 포트 2와 포트 4 간에 커플링된다.

[0045] 도 5b에서 도시된 예시적인 설계에서, 지향성 커플러(452e)는 2개의 인덕터들(460 및 462) 및 2개의 커패시터들(464 및 466)로 구현된다. 임피던스 매칭 회로(454e)는 도 3의 매칭 인덕터(360)에 대응하는 인덕터(460)로 구현된다. 인덕터(460)는 지향성 커플러(452e) 및 임피던스 매칭 회로(454e) 둘 다를 구현하도록 재사용된다. 인덕터(462)는 인덕터(460)에 자기적으로 커플링된다.

[0046] 도 5c는 도 5a의 출력 회로(450d)의 다른 예시적인 설계인 4-포트 출력 회로(450f)의 개략도를 도시한다. 출력 회로(450f)는 인덕터(460)를 공유하는 지향성 커플러(452f) 및 임피던스 매칭 회로(454f)를 포함한다. 출력 회로(450f)는 도 5b에 대해 위에서 설명된 바와 같이 커플링되는 인덕터들(460 및 462) 및 커패시터들(464 및 466)을 포함한다. 출력 회로(450f)는 또한 포트 1과 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(470), 포트 2와 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(472), 포트 3과 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(474) 및 포트 4와 회로 접지 간에 커플링되는 커패시터(476)를 포함한다.

[0047] 도 5c에서 도시된 예시적인 설계에서, 지향성 커플러(452f)는 2개의 인덕터들(460 및 462) 및 6개의 커패시터들(464, 466, 470, 472, 474 및 476)로 구현된다. 임피던스 매칭 회로(454f)는 인덕터(460) 및 2개의 커패시터들(470 및 472)로 구현된다. 인덕터(460)는 지향성 커플러(452f) 및 임피던스 매칭 회로(454f) 둘 다를 구현하도록 재사용된다.

[0048] 도 5c에서 도시된 예시적인 설계에서, 션트 커패시터는 출력 회로(450f)의 각각의 포트와 회로 접지 간에 커플링된다. 일반적으로, 하나 이상의 션트 커패시터들은 출력 회로(450f)의 하나 이상의 포트들에 연결될 수 있다. 션트 커패시터들은 스위치플렉서(440)에 대한 임피던스 매칭을 개선하고 및/또는 다른 이점들을 제공할 수 있다.

[0049] 도 5b 및 도 5c에서 도시된 예시적인 설계들에서, 지향성 커플러는 임피던스 매칭 회로의 모든 회로 컴포넌트들을 포함한다. 다른 예시적인 설계에서, 임피던스 매칭 회로는 지향성 커플러의 부분이 아닌 하나 이상의 회로 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

[0050] 예시적인 설계에서, 출력 회로는 예를 들어, 도 4b, 4c, 5b 및 5c에서 도시된 바와 같이 고정된 커패시터들을 포함할 수 있다. 이들 커패시터들의 커패시턴스 값들은 타겟 동작 주파수에서 양호한 성능을 제공하도록 선택될 수 있다.

[0051] 다른 예시적인 설계에서, 출력 회로는 하나 이상의 조정 가능한 커패시터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4b, 4c, 5b 및 5c의 커패시터들(464 내지 476) 중 하나 이상은 조정 가능하게 될 수 있다. 조정 가능한 커패시터는 아날로그 제어 전압에 기초하여 조정될 수 있는 커패시턴스를 갖는 가변 커패시터(버랙터)로 구현될 수 있다. 조정 가능한 커패시터는 또한 커패시턴스를 변경하도록 선택되거나 또는 선택해제(unselect)될 수 있는 커패시터들의 뱅크(bank)로 구현될 수 있다. 어느 경우든, 출력 회로의 조정 가능한 커패시터(들)는 임피던스 매칭을 개선하고 양호한 성능을 획득하도록 변동될 수 있다. 예를 들어, 출력 회로의 성능은 상이한 주파수들 및/또는 상이한 전송 전력 레벨들에서 조정 가능한 커패시터(들)의 상이한 세팅들에 대해 특징화될 수 있다. 각각의 관심의 전송 전력 레벨 및/또는 각각의 주파수에서 최상의 성능을 제공하는 세팅은 룩-업 표에 저장될 수 있다. 특징화는 컴퓨터 시뮬레이션, 랩 측정들, 공장 측정들, 필드 측정들 등에 의해 수행될 수 있다. 그 후, 타겟 동작 주파수 및/또는 타겟 전송 전력 레벨에서 양호한 성능을 제공할 수 있는 세팅은 룩-업 표로부터 획득되고 출력 회로에 적용될 수 있다.

[0052] 도 6은 데이지 체인으로 연결되는 다수의 출력 회로들을 갖는 무선 디바이스(600)의 예시적인 설계를 도시한다. 예시적인 설계에서, 무선 디바이스(600)는 N개의 트랜시버들(620a 내지 620n)을 포함하며, 여기서 N은 1보다 큰 임의의 정수값일 수 있다. 각각의 트랜시버(620)는 출력 회로(650)의 포크 1에 커플링되는 스위치플렉서(640)를 포함한다. 각각의 출력 회로(650)는 위에서 설명된 예시적인 설계들 중 임의의 것에 기초하여 또는 다른 방식들로 구현될 수 있다. 도 6에서 도시된 예시적인 설계에서, 트랜시버들(620a 내지 620n)은 순차적인 순서로 배열되고 하나의 트랜시버(620)에서 출력 회로(650)의 포트 2는 순차적인 순서로 다음 트랜시버(620)의 출력 회로(650)의 포트 1에 커플링된다. 예를 들어, 트랜시버(620a)에서의 출력 회로(650a)의 포트 2는 다음 트랜시버(620b)에서의 출력 회로(650b)의 포트 1에 커플링된다. 마지막 트랜시버(620n)에서의 출력 회로(650n)의 포트 2는 안테나(690)에 커플링된다.

[0053] 도 6에서 도시된 바와 같이, 다수의 트랜시버들(620a 내지 620n)에 대한 다수의 출력 회로들(650a 내지 650n)은 데이지 체인으로 직렬로 커플링될 수 있다. 데이지 체인 연결은 하나 이상의 출력 회로들(650)이 하나 이상의 트랜시버들(620)에 대해 재사용되는 것을 가능케 할 수 있다. 주어진 트팬시버(예를 들어, 트랜시버(620a))는 1개 초과의 출력 회로를 통해(예를 들어, 출력 회로들(650a 내지 650n)을 통해) 안테나(690)에 커플링될 수 있다. 데이지 체인 연결은 전력 증폭기들 및 듀플렉서들이 대역 또는 대강의 주파수 범위, 예를 들어, 저 대역 및 고 대역으로 그룹핑되는 것을 허용할 수 있다. 출력 회로의 매칭 회로는 이어서 각각의 대역 또는 각각의 대역들의 그룹에 대해 독립적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 더 높은 주파수들에 대한 인덕터는 더 낮은 주파수들에 대한 인덕터보다 더 작을 수 있다. 또한, 지향성 커플러는 각각의 대역 또는 각각의 대역들의 그룹에 대해 독립적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 인덕터들(460 및 462) 간의 더 큰 상호 인덕턴스 및 더 큰 커패시터들(464 및 466)은 저 대역에서 고 대역에서와 동일한 커플링 팩터(예를 들어, 20dB)를 획득하도록 이용될 수 있다.

[0054] 도 7은 데이지 체인으로 연결된 2개의 트랜시버들(720a 및 720b) 및 2개의 출력 회로들(750a 및 750b)을 갖는 무선 디바이스(700)의 예시적인 설계를 도시한다. 이 예시적인 설계에서, 트랜시버(720a)는 저대역을 위해 설계되고, 트랜시버(720b)는 고대역을 위해 설계된다. 각각의 트랜시버(720)는 스위치플렉서(740) 및 출력 회로(750)를 포함한다. 각각의 스위치플렉서(740)는 PA(734) 및/또는 다른 회로들에 커플링될 수 있다. 도 7에서 도시된 예시적인 설계에서, 각각의 출력 회로(750)는 도 4b에서 도시된 3-포트 출력 회로 설계로 구현되고, 도 4b에 대해 위에서 설명된 바와 같이 커플링되는 2개의 인덕터들(760 및 762), 2개의 커패시터들(764 및 766), 및 레지스터(768)를 포함한다. 저-대역 트랜시버(720a)의 출력 회로(750a)는 스위치플렉서(740a)에 커플링되는 그의 포트 1, 고-대역 트랜시버(720b)의 출력 회로(750b)의 포트 1에 커플링되는 그의 포트 2 및 저대역에서 커플링된 RF 신호를 제공하는 그의 포트 3을 갖는다. 고-대역 트랜시버(720b)의 출력 회로(750b)는 스위치플렉서(740b)에 커플링되는 그의 포트 1, 안테나(790)에 커플링되는 그의 포트 2 및 고대역에서 커플링된 RF 신호를 제공하는 그의 포트 3을 갖는다.

[0055] 출력 회로들(750a 및 750b) 내의 인덕터들, 커패시터들 및 레지스터들은 각각 저대역 및 고대역에 대해 양호한 성능을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 인덕터들, 커패시터들, 및 레지스터들은 삽입 손실, 리턴 손실, 포트 1로부터 포트 2로의 방향성(directivity), 포트 1로부터 포트 3으로의 커플링, 포트 2의 타겟 임피던스(Z2) 등의 견지에서 양호한 성능을 획득하도록 선택될 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션은 20 데시벨(dB) 보다 더 큰 양호한 방향성이 각각의 회로(750)에 대해 쉽게 달성될 수 있음을 나타낸다.

[0056] 출력 회로는 위에서 설명된 바와 같이, 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 구현하기 위해 2개의 커플링된 인덕터들을 포함할 수 있다. 2개의 인덕터들은 원하는 인덕턴스 및 커플링을 획득하기 위해 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 2개의 인덕터들은 또한 IC, 회로 보드 등의 하나 이상의 전도성 층들 상에서 제조될 수 있다.

[0057] 도 8a는 출력 회로에서 이용될 수 있는 2개의 스택된 인덕터들(812 및 814)의 예시적인 설계의 상부도를 도시한다. 이 예시적인 설계에서, 인덕터들(812 및 814)은 예를 들어, RFIC 또는 회로 모듈의 2개의 전도층들 상에 제조된다. 인덕터(812)는 제 1 전도층 상에 나선 패턴으로 배열되는 제 1 전도체로 구현된다. 인덕터(814)는 제 2 전도층들 상에 나선 패턴으로 배열되는 제 2 전도체로 구현된다. 인덕터(814)를 위한 도체는 인덕터(812)를 위한 도체와 오버랩한다. 인덕터(812)는 도 8a에서 크로스 해싱(cross hashin)으로 도시되고 인덕터(814)는 검은 윤곽으로 도시된다.

[0058] 도 8b는 출력 회로에서 또한 이용될 수 있는 2개의 사이드-바이-사이드(side-by-side) 인덕터들(822 및 824)의 예시적인 설계의 상부도를 도시한다. 이 예시적인 설계에서, 인덕터들(822 및 824)은 예를 들어, RFIC 또는 회로 모듈의 단일의 전도층 상에 제조된다. 인덕터(822)는 전도층 상에 나선 패턴으로 배열되는 제 1 도체로 구현된다. 인덕터(824)는 동일한 전도층 상에 나선 패턴으로 배열되는 제 2 도체로 구현된다. 인덕터(824)에 대한 제 2 도체는 도 8b에서 도시된 바와 같이, 인덕터(822)에 대한 제 1 도체와 섞이거나 엇갈리게 된다.

[0059] 도 8a 및 도 8b는 출력 회로에 대한 2개의 인덕터들의 2개의 예시적인 설계들을 도시한다. 일반적으로 출력 회로의 2개의 인덕터들은 각각 임의의 수의 턴들(turns)로 구현될 수 있다. 2개의 인덕터들은 동일하거나 상이한 수의 턴들을 가질 수 있다. 턴들의 수, 턴들의 직경, 각각의 도체의 폭 및 높이, 2개의 인덕터들에 대한 2개의 도체 간의 간격 및/또는 2개의 도체들의 다른 속성들은 각각의 도체에 대한 원하는 인덕턴스 및 품질 팩터(Q)는 물론 2개의 인덕터들 간의 원하는 커플링 계수를 달성하도록 선택될 수 있다. 커플링 계수는 2개의 도체들 간의 배치 및/또는 도체들 간의 거리를 제어함으로써 변동될 수 있다.

[0060] 도 8a 및 도 8b는 2개의 인덕터들이 나선 패턴들로 구현되는 예시적인 설계들을 도시한다. 2개의 인덕터들은 또한 다른 방식들로, 이를 테면, 이중 나선, 지그-재그, 또는 몇몇 다른 패턴을 이용하여 구현될 수 있다. 2개의 인덕터들은 저-손실 금속(예를 들어, 구리), 보다 손실성 금속(예를 들어, 알루미늄), 또는 몇몇 다른 물질과 같이 다양한 전도성 물질들로 또한 제조될 수 있다. 더 높은 Q는 저-손실 금속 층 상에 제조되는 인덕터에 대해 달성될 수 있다. 더 작은-크기의 인덕터는, 상이한 IC 설계 규칙들이 적용될 수 있기 때문에 손실성 금속층 상에 제조될 수 있다.

[0061] 도 8a의 스택된 토폴로지는 2개의 인덕터들이 더 작은 영역에서 제조되도록 허용할 수 있고 각각의 인덕터의 2개의 단부들 간의 더 양호한 매칭을 또한 발생시킬 수 있다. 도 8b의 사이드-바이-사이드 토폴로지는 제한된 수의 금속 층들이 있을 때 이용될 수 있다. 인덕터들의 실제 구현은 턴들 간의 기생 커패시턴스들을 생성할 수 있다. 이 기생 커패시턴스는 커패시터들(464 및/또는 466)에서 흡수될 수 있으며, 이는 추후에 커패시터들(464 및/또는 466)의 값을 감소시킬 수 있거나 심지어 커패시터들(464 및/또는 466)이 생략되도록 허용할 수 있다.

[0062] 단일 출력 회로에 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로의 통합은 다양한 이점들을 제공할 수 있다. 첫째로, 통합은 인덕터가 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로 둘 다에 의해 재사용되는 것을 가능케 하며, 이는 회로, 크기 및 비용을 감소시킬 수 있고 성능을 또한 개선할 수 있다. 둘째로, 통합은 지향성 커플러가 안테나에 더 근접하게 배치되도록 허용하며, 이는 자가-교정을 가능케 하고, 총 방사 전력 제어를 개선하며, 다른 이점들을 제공할 수 있다.

[0063] 예시적인 설계에서, 장치(예를 들어, 무선 디바이스, IC, 회로 모듈 등)는 예를 들어, 도 4a 내지 도 5c에서 도시된 바와 같은 출력 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 설계에서, 출력 회로는 적어도 하나의 PA에 추가로 커플링될 수 있는 스위치플렉서에 커플링될 수 있다. 출력 회로를 적어도 하나의 인덕터를 공유하는 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치플렉서는 도 4a의 스위치플렉서(440)일 수 있고, 출력 회로는 출력 회로(450a)일 수 있고, 적어도 하나의 PA는 PA(434)를 포함할 수 있다. 지향성 커플러는 도 4a의 지향성 커플러(452a)일 수 있고, 임피던스 매칭 회로는 임피던스 매칭 회로(454a)일 수 있다. 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로에 의해 공유되는 적어도 하나의 인덕터는 도 4b의 인덕터(460)를 포함할 수 있다. 출력 회로는 스위치플렉서와 안테나 간에 커플링될 수 있다.

[0064] 예시적인 설계에서, 출력 회로는 제 1, 제 2 및 제 3 포트들을 포함할 수 있다. 제 1 포트는 스위치플렉서에 커플링될 수 있고, 입력 RF 신호를 수신할 수 있다. 제 2 포트는 로드에 커플링될 수 있고, 출력 RF 신호를 제공할 수 있다. 제 3 포트는 입력 RF 신호의 부분을 포함하는 커플링된 RF 신호를 제공할 수 있다. 출력 회로는 또한 제 2 포트를 통해 수신된 반사된 RF 신호를 제공할 수 있는 제 4 포트를 포함할 수 있다. 예시적인 설계에서, 로드는 안테나를 포함할 수 있고, 출력 회로는 스위치플렉서 및 안테나를 임피던스 매칭할 수 있다.

[0065] 예시적인 설계에서, 출력 회로를 제 1 및 제 2 인덕터들을 포함할 수 있다. 제 1 인덕터(예를 들어, 도 4b의 인덕터(460))는 출력 회로의 제 1 및 제 2 포트들 간에 커플링될 수 있고, 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로에 의해 공유되는 적어도 하나의 인덕터 중 하나일 수 있다. 제 2 인덕터(예를 들어, 도 4b의 인덕터(462))는 출력 회로의 제 3 포트에 커플링될 수 있고 제 1 인덕터에 자기적으로 커플링될 수 있다. 제 1 및 제 2 인덕터들은 (예를 들어, 도 8a에서 도시된 바와 같이) IC 또는 회로보드의 2개의 층들 상에 스택되거나 (예를 들어, 도 8b에서 도시된 바와 같이) 단일 층 상에 사이드-바이-사이드로 형성될 수 있다.

[0066] 출력 회로는 제 1 및 제 2 커패시터들을 더 포함할 수 있다. 제 1 커패시터(예를 들어, 도 4b의 커패시터)는 제 1 인덕터의 제 1 단자 및 제 2 인덕터의 제 1 단자에 커플링될 수 있다. 제 2 커패시터(예를 들어, 도 4b의 커패시터(466))는 제 1 인덕터의 제 2 단자와 제 2 인덕터의 제 2 단자 간에 커플링될 수 있다. 출력 회로는 또한 제 1 인덕터의 적어도 하나의 단자 및/또는 제 2 인덕터의 적어도 하나의 단자와 회로 접지 간에 커플링되는 적어도 하나의 커패시터(예를 들어, 도 4c의 커패시터(470, 472, 474 및/또는 476))를 포함할 수 있다. 예시적인 설계에서, 출력 회로는 고정된 커패시터들을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 설계에서, 출력 회로는 예를 들어, 무선 디바이스의 전송 전력 레벨 및/또는 동작 주파수에 기초하여 임피던스 매칭을 조정하도록 적어도 하나의 조정 가능한 커패시터를 포함할 수 있다. 출력 회로는 또한 제 2 인덕터의 제 2 단자와 회로 접지 간에 커플링되는 레지스터(예를 들어, 도 4b의 레지스터(468))를 포함할 수 있다.

[0067] 예시적인 설계에서, 장치는 제 2 출력 회로를 더 포함할 수 있다. 예시적인 설계에서, 제 2 출력 회로는 적어도 하나의 부가적인 전력 증폭기에 또한 커플링될 수 있는 제 2 스위치플렉서에 커플링될 수 있다. 제 2 출력 회로는 출력 회로에 또한 커플링될 수 있고, 적어도 하나의 부가적인 인덕터를 공유하는 제 2 지향성 커플러 및 제 2 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치플렉서는 도 7의 스위치플렉서(740b)일 수 있고, 출력 회로는 출력 회로(750b)일 수 있고, 제 2 스위치플렉서는 스위치플렉서(740a)일 수 있고, 제 2 출력 회로는 출력 회로(750a)일 수 있다. 출력 회로는 스위치플렉서에 커플링되는 제 1 포트 및 안테나에 커플링되는 제 2 포트를 포함할 수 있다. 제 2 출력 회로는 제 2 스위치플렉서에 커플링되는 제 1 포트 및 출력 회로의 제 2 포트에 커플링되는 제 2 포트를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 부가적인 전력 증폭기(예를 들어, 도 7의 PA(734a))는 제 2 스위치플렉서(예를 들어, 스위치플렉서(740a)), 제 2 출력 회로(예를 들어, 출력 회로(750a)) 및 출력 회로(예를 들어, 출력 회로(750b))를 통해 안테나에 커플링될 수 있다.

[0068] 예시적인 설계에서, 적어도 하나의 전력 증폭기, 스위치플렉서 및 출력 회로는 도 7에서 도시된 바와 같이 고대역을 위한 것일 수 있다. 적어도 하나의 부가적인 전력 증폭기, 제 2 스위치플렉서 및 제 2 출력 회로를 도 7에서 또한 도시된 바와 같이 저대역을 위한 것일 수 있다.

[0069] 도 9는 무선 디바이스에 의해 수행되는 프로세스(900)의 예시적인 설계를 도시한다. 로드(예를 들어, 안테나)의 임피던스는 임피던스 매칭 및 지향성 커플링 둘 다를 위해 이용되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 출력 회로와 매칭될 수 있다(블록 912). 지향성 커플링은 출력 RF 신호로서 입력 RF 신호를 제공하도록 그리고 커플링된 RF 신호로서 입력 RF 신호의 부분을 커플링하도록 출력 회로를 통해 수행될 수 있다(블록 914). 로드로부터 수신된 반사된 RF 신호는 출력 회로에 의해 제공될 수 있다(블록 916)).

[0070] 예시적인 설계에서, 블록(912)의 임피던스 매칭 및 블록(914)의 지향성 커플링은 고대역에서 출력 회로를 통해 수행될 수 있다. 로드의 임피던스는 저대역에서 임피던스 매칭 및 지향성 커플링 둘 다를 위해 이용되는 적어도 하나의 부가적인 인덕터를 포함하는 제 2 출력 회로와 저대역에서 매칭될 수 있다. 저대역에서의 지향성 커플링은 제 2 출력 회로를 통해 수행될 수 있다. 예시적인 설계에서, 저대역에서의 로드의 임피던스 매칭은 예를 들어, 도 7a에서 도시된 바와 같이 직렬로 커플링되는 출력 회로 및 제 2 출력 회로 둘 다를 통해 수행될 수 있다.

[71] 본 명세서에서 설명된 바와 같은 통합된/결합된 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 갖는 출력 회로는 IC, 아날로그 IC, RFIC, 혼합-신호 IC, ASIC, PCB(printed circuit board), 전자 디바이스들 등 상에서 구현될 수 있다. 출력 회로는 또한 CMOS(complementary metal oxidesemiconductor), NMOS(N-channel MOS), PMOS(P-channel MOS), BJT(bipolar junction transistor), BiCMOS(bipolar-CMOS), SiGe(silicon germanium), GaAs(gallium arsenide), HBT들(heterojunction bipolar transistors), HEMT들(high electron mobility transistors), SOI(silicon-on-insulator) 등과 같은 다양한 IC 프로세스 기술들로 제조될 수 있다.

[72] 본 명세서에서 설명된 출력 회로를 구현하는 장치는 자립형 디바이스일 수 있거나, 또는 더 큰 디바이스의 부분일 수 있다. 디바이스는 (i) 자립형 IC, (ii) 데이터 및/또는 명령들을 저장하기 위한 메모리 IC들을 포함할 수 있는 하나 이상의 IC들의 세트, (iii) RFR(RF receiver) 또는 RTR(RF transmitter/receiver)과 같은 RFIC, (iv) MSM(mobile station modem)과 같은 ASIC, (v) 다른 디바이스들 내에 임베딩될 수 있는 모듈, (vi) 수신기, 셀룰러 전화, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 모바일 유닛, (vii) 기타 등일 수 있다.

하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나, 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체, 및 일 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 둘 다를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용한 매체일 수 있다. 예를 들어, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하거나 전달하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 임의의 연결 수단이 컴퓨터 판독가능한 매체로 적절히 칭해질 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들을 이용하여 전송되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술들이 매체의 정의 내에 포함된다. 여기서 사용되는 disk 및 disc은 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc, 광 disc, 디지털 다용도 disc(DVD), 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk는 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc은 레이저를 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기 것들의 조합들 역시 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

본 개시의 이전 설명은 임의의 당업자가 본 개시를 실시 또는 이용하는 것을 가능케 하기 위해 제공된다. 본 개시에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 쉽게 자명하게 될 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 다른 변동물들에 적용될 수 있다. 따라서 본 개시는 본 명세서에서 설명된 예들 및 설계들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라 본 명세서에서 기재된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의의 범위로 허여될 것이다.

Claims

장치로서,
적어도 하나의 인덕터를 공유하는 지향성 커플러 및 임피던스 매칭 회로를 포함하는 출력 회로를 포함하는,
장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 전력 증폭기 및 상기 출력 회로에 커플링되는 스위치플렉서(switchplexer)
를 더 포함하는,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 스위치플렉서와 안테나 간에 커플링되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
입력 라디오 주파수(RF) 신호를 수신하는 제 1 포트;
출력 RF 신호를 제공하는 제 2 포트; 및
상기 입력 RF 신호의 부분을 포함하는 커플링된 RF 신호를 제공하는 제 3 포트
를 포함하는,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 제 2 포트를 통해 수신된 반사된 RF 신호를 제공하는 제 4 포트
를 더 포함하는,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 제 1 포트에 대해 유도성으로 보이게 나타나는,
장치.
제 4 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 출력 회로의 제 2 포트에 커플링되는 안테나에 임피던스 매칭하는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 출력 회로의 제 1 포트와 제 2 포트 간에 커플링되는 제 1 인덕터 - 상기 제 1 인덕터는 상기 지향성 커플러 및 상기 임피던스 매칭 회로에 의해 공유되는 적어도 하나의 인덕터 중 하나임 - ; 및
상기 출력 회로의 제 3 포트에 커플링되고 상기 제 1 인덕터에 자기적으로 커플링되는 제 2 인덕터를 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 제 1 인덕터의 제 1 단자와 상기 제 2 인덕터의 제 1 단자 간에 커플링되는 제 1 커패시터; 및
상기 제 1 인덕터의 제 2 단자와 상기 제 2 인덕터의 제 2 단자 간에 커플링되는 제 2 커패시터
를 더 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 제 1 인덕터의 적어도 하나의 단자 또는 상기 제 2 인덕터의 적어도 하나의 단자와 회로 접지 간에 커플링되는 적어도 하나의 커패시터
를 더 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
상기 제 2 인덕터의 단자와 회로 접지 간에 커플링되는 레지스터
를 더 포함하는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 회로는,
임피던스 매칭을 조정하기 위한 적어도 하나의 조정 가능한 커패시터를 포함하는,
장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 인덕터들은,
집적 회로 또는 회로 보드의 2개의 층들 상에 스택(stack)되거나 상기 집적 회로 또는 상기 회로 보드의 단일 층에 사이드-바이-사이드(side-by-side)로 형성되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 회로에 커플링되는 제 2 출력 회로
를 더 포함하고,
상기 제 2 출력 회로는 적어도 하나의 부가적인 인덕터를 공유하는 제 2 지향성 커플러 및 제 2 임피던스 매칭 회로를 포함하는,
장치.
제 14 항에 있어서,
상기 출력 회로는 스위치플렉서에 커플링되는 제 1 포트, 및 안테나에 커플링되는 제 2 포트를 포함하고,
상기 제 2 출력 회로는 제 2 스위치플렉서에 커플링되는 제 1 포트 및 상기 출력 회로의 제 1 포트에 커플링되는 제 2 포트를 포함하는,
장치.
제 15 항에 있어서,
상기 스위치플렉서 및 상기 출력 회로는 고대역을 위한 것이고, 상기 제 2 스위치플렉서 및 제 2 출력 회로는 저대역을 위한 것인,
장치.
방법으로서,
임피던스 매칭 및 지향성 커플링 둘 다를 위해 이용되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 출력 회로에 로드의 임피던스를 매칭하는 단계; 및
출력 라디오 주파수(RF) 신호로서 입력 RF 신호를 제공하도록 그리고 커플링된 RF 신호로서 입력 RF 신호의 부분을 커플링하도록 상기 출력 회로를 통해 입력 RF 신호를 지향성 커플링하는 단계
를 포함하는,
방법.
제 17 항에 있어서,
상기 출력 회로에 커플링된 로드로부터 수신된 반사된 RF 신호를 제공하는 단계
를 더 포함하는,
방법.
제 17 항에 있어서,
상기 임피던스를 매칭하는 단계는,
직렬로 커플링되는 상기 출력 회로 및 제 2 출력 회로 둘 다를 통해 상기 로드의 임피던스를 매칭하는 단계를 포함하는,
방법.
장치로서,
로드의 임피던스를 매칭하기 위한 수단; 및
출력 라디오 주파수(RF) 신호로서 입력 RF 신호를 제공하도록 그리고 커플링된 RF 신호로서 입력 RF 신호의 부분을 커플링하도록 입력 RF 신호를 지향성 커플링하기 위한 수단
을 포함하고,
상기 임피던스를 매칭하기 위한 수단 및 상기 지향성 커플링하기 위한 수단은 적어도 하나의 인덕터를 공유하는,
장치.