KR20150084679A - 지향성 커플러를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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빈프리드 바칼스키
니콜레이 일코브
다니엘 케러
베르너 심버거
발렌틴 솔롬코
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인피니언 테크놀로지스 아게
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Abstract

실시예에 따라, 회로는, 입력 포트에 결합되는 전류 입력 단자, 전송 포트에 결합되는 전류 출력 단자, 및 전류 입력 단자와 전류 출력 단자 사이에 흐르는 전류에 비례하는 전류 감지 신호를 제공하도록 구성된 전류 감지 출력 단자를 포함한 전류 감지 회로를 포함한다. 회로는 전송 포트에 결합되는 전압 입력 단자와, 전송 포트에서의 전압에 비례하는 전압 감지 신호를 제공하도록 구성된 전압 감지 출력 단자를 갖는 전압 감지 회로를 더 포함한다. 결합 회로는 전류 감지 출력 단자에 결합되는 제 1 입력과, 전압 감지 출력 단자에 결합되는 제 2 입력과, 출력 포트에 결합되는 결합된 출력 노드를 갖는다.

Description

지향성 커플러를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A DIRECTIONAL COUPLER}
본 개시는 일반적으로 전자 디바이스에 관한 것이고, 더 구체적으로는 지향성 커플러를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지향성 커플러는, 특정 방향으로 전송되는 전력을 검출할 수 있는 전자 디바이스이고, 다양한 무선 주파수(RF) 회로에서 사용된다. 예를 들어, 지향성 커플러는 반사된 전파로부터 입사된 전파를 분리함으로써 반사된 전파를 검출하는 레이더 시스템에서 사용될 수 있거나, 전송 라인의 임피던스 부정합을 측정하는 회로에서 사용될 수 있다. 기능적으로, 지향성 커플러는 포워드 전송 경로 및 결합되는 전송 경로를 갖는다. 포워드 전송 경로는 일반적으로 저손실을 갖지만, 반면 결합되는 전송 경로는 특정 방향으로 전파되는 전송 전력의 부분을 결합한다. 전자력 결합 및 자기 커플러를 포함하는 많은 상이한 타입의 커플러 구조가 존재한다. 이들 커플러 타입의 각각은 동작 주파수 및 동작 환경에 따라 상이한 토폴로지 및 재료를 사용하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 지향성 커플러는 인쇄 회로 보드(a printed circuit board;PCB) 또는 트랜스포머 상에 배치된 스트립라인 구조를 사용하여 구현될 수 있다. 일부 스트립라인 구현에서, 다양한 회로 요소는 측정되는 특정 신호의 1/4 파장 길이가 될 수 있다. 많은 셀룰러 전화기가 동작하는 주파수 범위를 커버하는 500MHz와 3.8GHz 사이의 주파수에서 동작하는 애플리케이션들에 있어서, 집적 회로 상의 피처 크기보다 더 긴 이들 주파수에서의 파장에 대해 집적 회로 상에 스트립라인 지향성 커플러를 구성하는 것은 도전과제가 될 수 있다. 저손실 자기 기반 지향성 커플러는 또한 트랜스포머 손실 및 기생 때문에 이 주파수 범위에서 구성하는 것이 도전과제이다.
실시예에 따라, 회로는, 입력 포트에 결합되는 전류 입력 단자, 전송 포트에 결합되는 전류 출력 단자, 및 상기 전류 입력 단자와 상기 전류 출력 단자 사이에 흐르는 전류에 비례하는 전류 감지 신호를 제공하도록 구성된 전류 감지 출력 단자를 포함한 전류 감지 회로를 포함한다. 회로는, 전송 포트에 결합되는 전압 입력 단자와, 전송 포트에서의 전압에 비례하는 전압 감지 신호를 제공하도록 구성된 전압 감지 출력 단자를 갖는 전압 감지 회로를 더 포함한다. 결합 회로는 전류 감지 출력 단자에 결합되는 제 1 입력과, 전압 감지 출력 단자에 결합되는 제 2 입력과, 출력 포트에 결합되는 결합된 출력 노드를 갖는다.
본 발명 및 본 발명의 장점을 더 완벽한 이해하기 위해, 이제 첨부한 도면과 함께 취해진 다음의 설명에 대한 참조가 이루어질 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 실시예의 지향성 커플러 회로 및 대응하는 파형 다이어그램을 도시한다.
도 2는 다른 실시예의 지향성 커플러 회로를 도시한다.
도 3은 추가 실시예의 커플러 회로를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 실시예의 튜닝가능한 패시브 네트워크를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 실시예의 튜닝가능한 저항기 및 실시예의 튜닝가능한 캐패시터를 도시한다.
도 6은 실시예의 지향성 커플러 시스템을 도시한다.
도 7은 실시예의 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예의 지향성 커플러를 활용하는 실시예의 시스템을 도시한다.
상이한 도면에서 대응하는 부호 및 심볼은 달리 명시되지 않으면 일반적으로 대응하는 부분을 지칭한다. 도면은 선호되는 실시예의 관련 양상을 명확하게 도시하도록 도시되고 반드시 일정한 비율로 도시되는 것은 아니다. 특정 실시예를 더 명확하게 도시하기 위해, 동일한 구조, 재료 또는 프로세스 단계의 변형을 나타내는 문자가 도면 부호를 뒤따를 수 있다.
현재 선호되는 실시예를 만들고 사용하는 것이 이하에서 자세하게 논의된다. 하지만, 본 발명은 다양한 특정 콘텍스트에서 구현될 수 있는 많은 적용가능한 진보성있는 컨셉을 제공한다는 것이 이해되어야한다. 논의된 특정 실시예는 단지 본 발명을 만들고 사용하기 위한 특정 방식을 도시하는 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명은 특정 콘텍스트, 입사된 또는 반사된 전력을 측정하기 위해 RF 회로에서 사용될 수 있는 지향성 커플러를 위한 시스템 및 방법에서 선호되는 실시예에 대하여 설명될 것이다. 본 발명의 실시예는 또한 위상 동기 루프(phase-lock loop;PLL) 회로 및 전력 검출기와 같은 위상 검출기를 활용하는 다른 회로를 포함하여 다른 시스템 및 애플리케이션에 적용될 수 있다. 또한, 실시예는 RF 측정을 수행하는 시스템에 관한 것일 수 있으며, 이 시스템은, 임피던스 부정합을 측정 및/또는 튜닝하는 디바이스, 시간 영역 반사측정기(time domain reflectometers;TDR), 튜닝가능한 안테나 정합 회로와 함께 사용하기 위한 감지 디바이스, 및 튜닝가능한 필터를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에서, 임피던스 측정 디바이스는 임피던스 측정 디바이스의 전송 경로와 직렬로 결합되는 전류 감지 네트워크에 결합되는 전압 감지 네트워크를 포함한다. 전압 감지 네트워크 및 전류 감지 네트워크의 출력은 출력 포트에서 결합되어 입력 포트, 또는 대안적으로는 임피던스 측정 디바이스의 전송 포트를 향해 전파되는 입사된 신호에 비례하는 신호를 생성한다. 임피던스 측정 디바이스의 지향성은 전압 측정 디바이스의 위상 및 진폭 응답을 조정 및/또는 결합된 신호를 생성하는데 사용되는 전압 감지 네트워크 및 전류 감지 네트워크의 출력의 상대적인 진폭을 조정함으로써 튜닝될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 튜닝은 제어 회로를 사용하여 자동적으로 수행될 수 있다.
도 1a는 본 발명이 예시에 따른 지향성 커플러(100)를 도시하며, 이는 입력 포트(108), 전송 포트(110), 및 출력 포트(112)를 포함한다. RF 신호는 입력 포트(108) 및 전송 포트(110)를 통해 지향성 커플러(100)를 통과하고, 출력 포트(112)는 순방향 또는 역방향 중 하나로 RF 신호의 일부를 결합한다. 이 RF 신호는 RF 신호 발생기(116)에 의해 발생되는 것으로서 도시되지만, 입력 포트(108) 상에 입사된 RF 신호는 증폭기와 같은 다양한 RF 소스로부터 발생될 수 있고, 또는 예를 들어 안테나로부터 수신될 수 있다는 것이 이해되어야한다. 이상적으로 모든 포트는 다양한 실시예에서 50Ω인 기준 임피던스 Z0로 종단된다. 이 종단 임피턴스는 입력 포트(108)에 결합되는 ZS, 전송 포트(110)에 결합되는 ZL 및 출력 포트(112)에 결합되는 ZC로서 도시된다. 대안적으로, 다른 특성 임피던스는 ZS, ZL 및 ZC에 대해 사용될 수 있고 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
다양한 실시예에서, 지향성 커플러(100)는 RF 전류 IRF에 대해 진폭 스케일링(amplitude-scaled)되고 위상 쉬프팅(phase shifted)되는 신호 Vi를 발생시키는 전류 감지 회로(102)를 포함한다. 지향성 커플러(100)는 RF 전압 VRF에 대해 진폭 스케일링되고 위상 쉬프팅되는 신호 Vv를 발생시키는 전압 감지 회로(104)와, Vi 및 Vv의 합에 비례하는 신호를 발생시키는 결합 회로(106)을 더 포함한다. 신호 Vi 및 Vv는 예를 들어, 노드 전압, 출력 단자에서의 전압, 또는 다른 신호 타입으로서 존재할 수 있다.
도 1b 및 도 1c는 도 1a의 회로에 대해 정합된 임피던스 조건 및 부정합된 임피던스 조건 하에서 전압 Vi 및 Vv 사이의 관계를 도시하는 파형 다이어그램을 포함한다. 도 1b는 정합된 임피던스 조건 하에서 입력 RF 전압/RF 전류와 실시예의 커플러의 감지 및 결합 회로로부터의 출력 전압 사이의 관계를 나타내는 파형 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 전류 IRF 및 전압 VRF는 서로 동위상이고 다음의 관계를 따르는 상대적인 진폭을 갖는다:
Figure pat00001
결과적으로, 결합 회로(106)의 입력에서의 전압 Vi 및 Vv는 동일한 진폭을 갖고 서로 180도 위상이 달라서 Vi 및 Vv의 합은 제로이고/거나 DC 전압이다. 일부 실시예에서, Vi를 생성하는 전류 감지 회로(102)의 출력은 전류 측정 노드로서 지칭될 수 있고, Vv를 생성하는 전압 감지 회로(104)의 출력은 전압 측정 노드로서 지칭될 수 있다.
도 1c는 부정합된 임피던스 조건 하에서 입력 RF 전압/RF 전류와 실시예의 커플러의 감지 및 결합 회로로부터의 출력 전압 사이의 관계를 나타내는 파형 다이어그램을 도시한다. 도시된 바와 같이, 전류 IRF 및 전압 VRF는 서로 위상이 다르고 상대적인 진폭을 갖는다:
Figure pat00002
이 조건 하에서, 전압 Vi 및 Vv는 부등한 진폭을 갖고 서로 위상이 180도 다르지는 않다. 따라서, Vi 및 Vv의 합은 AC 성분을 갖는다. Vi 및 Vv가 서로 동위상이지만 부등한 진폭을 갖는 조건 또는 Vi 및 Vv가 서로 위상이 다르지만 동일한 진폭을 갖는 조건 하에서 Vi 및 Vv의 합은 AC 성분을 가질 수 있다는 것이 이해되어야한다. 대안적인 실시예에서, 부등한 진폭 조건 및/또는 위상이 다른 조건이 정합된 임피던스 조건을 나타내도록 Vi 및 Vv의 진폭 및 위상은 스케일링될 수 있다.
도 1a로 다시 돌아가면, 전압 감지 회로(104)의 AC 응답은 다음과 같이 설명될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, C v (jω)는 전압 감지 회로(104)의 결합 계수를 나타내고, 전류 감지 회로(102)의 AC 응답은 다음과 같이 설명될 수 있다.
Figure pat00004
여기서, C i (jω)는 전류 감지 회로(102)의 결합 계수를 나타낸다. 마지막으로, 결합 회로(106)의 AC 응답은 다음과 같이 설명될 수 있다.
Figure pat00005
여기서 m v (jω)는 Vv에 영향을 주는 것으로서 결합 회로(106)을 통한 신호 이득 및 위상 쉬프트를 나타내고, m i (jω)는 Vi에 영향을 주는 것으로서 결합 회로(106)을 통해 신호 이득 및 위상 쉬프트를 나타낸다.
실시예에서, Z(jω)는 가장 높은 격리를 달성하기 위한 임피던스를 정의한다. 이상적인 커플러에서:
Figure pat00006
Figure pat00007
여기서 Z 0 은 예를 들어, 일부 실시예에서, 50Ω인 기준 임피던스이다.
C v (jω)=-C i (jω)일 때, 출력 포트(112)에서의 신호는 전송 포트(110)으로부터 입력 포트(108)로 전파되는 전자기력의 양을 나타내고, 동시에, 출력 포트(112)는 입력 포트(108)로부터 전송 포트(110)로 전파되는 전자기력으로부터 격리된다. 반면에, C v (jω)=C i (jω)일 때, 출력 포트(112)에서의 신호는 입력 포트(108)로부터 전송 포트(110)로 전파되는 전자기력의 양을 나타내고, 동시에, 출력 포트(112)는 전송 포트(110)로부터 입력 포트(108)로 전파되는 전자기력으로부터 격리된다.
실시예에서, 전류 감지 회로(102) 및 전압 감지 회로(104)는 선형 패시브 네트워크를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 전류 감지 회로(102), 전압 감지 회로(104) 및 결합 회로(106)는 튜닝가능할 수 있어서, C v (jω), C i (jω), m v (jω) 및 m i (jω)는 전기적으로 조정가능하게 된다. 예를 들어, 전류 감지 회로(102), 전압 감지 회로(104) 및 결합 회로(106)는 조정가능한 AC 전달 함수를 제공하는 스위칭가능한 구성요소를 포함하는 패시브 네트워크를 포함할 수 있다.
도 2는 지향성 커플러(100)의 실시예의 구현을 도시하고, 이는 전류 감지 회로(102)가 입력 포트(108)와 전송 포트(110) 사이에서 결합되는 인덕터 LP로 나타낸 1차 권선과, 기준 노드와 결합 회로의 제 1 입력 사이에서 결합되는 인덕터 Ls로 나타낸 2차 권선을 갖는 자기 트랜스포머(120)를 사용하여 구현된다. 이 기준 노드는 일부 실시예에서 접지가 될 수 있거나 다른 실시예에서는 다른 기준 노드가 될 수 있다. 전압 감지 회로(104)는 전송 포트(110)와 결합 회로(106)의 제 2 입력 사이에서 결합되는 RC 네트워크를 포함한다. 대안적으로, 전압 감지 회로(104)는 입력 포트(108)와 결합 회로(106)의 제 2 입력 사이에서 결합될 수 있다. 자기 트랜스포머(120)의 동작은 전압 감지 회로(104)의 RC 네트워크와 함께 진행될 수 있고, 이는 본 명세서에서 전체가 참조로 통합되는 "트랜스포머 및 위상 쉬프트 네트워크를 위한 시스템 및 방법(System amd Method for a Transformer and a Phase-Shift Network)"라는 명칭으로 동시 진행중인(co-pending) 미국 특허 출원 번호 12/931,092번에서 설명되는 것이다. 일부 실시예에서, 결합 회로(106)는 전류 감지 회로(102)와 전압 감지 회로(104)로부터의 신호를 합하고 스케일링하는 두 임피던스를 포함한다. 결합 회로(106)에서의 두 임피던스는 예를 들어, 두 저항기로서 구현될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 전압 Vv는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, R1은 전압 감지 회로(104)의 RC 네트워크의 저항이고 C1은 캐패시턴스이다. RC 네트워크의 컷오프 주파수는 커플러의 동작 주파수 범위를 훨씬 넘어가며, 즉,
Figure pat00009
수학식 6은 다음과 같이 근사화될 수 있다.
Figure pat00010
따라서 수학식 1에 대해, 전압 감지 회로(104)의 전압 결합 계수 C v (jω)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00011
고 임피던스가 로딩되는 이상적인 트랜스포머에 대한 수학식을 사용하면(R2는 자기 트랜스포머의 2차 권선에서 보여지는 임피던스보다 더 높은 것으로 가정함), 전압 Vi는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00012
여기서 L p 및 L s 는 전류 감지 네트워크에서 트랜스포머의 1차 및 2차 권선의 자기 인덕턴스(self-inductances)이고, k는 1차 권선과 2차 권선 사이의 결합 계수이다. 실시예에서, 다양한 성분 및 파라미터, k, L p , L s , R 1 및 C 1 은 다음 조건을 만족시키도록 선택된다.
Figure pat00013
여기서 Z0은 기준 임피던스이다.
수학식 11을 사용하여 수학식 10은 다음과 같이 수정될 수 있다.
Figure pat00014
따라서, 수학식 2에 대해, 전류 감지 회로(102)의 전류 결합 계수 C i (jω)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00015
도 3은 도 2에서 도시된 실시예와 유사한 추가 실시예에 따른 지향성 커플러(150)를 도시하지만, 자기 트랜스포머(120)와 결합 회로(106) 사이에서 결합되는 방향 스위치(156)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 방향 스위치(156)는, 전류 감지 회로(152)의 출력을 자기 트랜스포머(120)의 2차 권선의 각 단부로 선택적으로 스위칭하고, 기준 노드를 자기 트랜스포머(120)의 2차 권선의 다른 단부로 선택적으로 스위칭함으로써, 전류 감지 회로(152)의 출력의 극성을 반전시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 방향 스위치(156)는 스위칭 트랜지스터를 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 전압 감지 회로(154)는 전송 포트(110)와 결합 회로의 제 2 입력 사이에서 결합되는 RC 네트워크를 포함한다. 대안적으로, 전압 감지 회로(154)는 입력 포트(108)와 결합 회로(106)의 제 2 입력 사이에서 결합될 수 있다. RC 네트워크는 전압 감지 회로(154)에 대한 튜닝가능한 전달 특성을 구현하는데 사용되는 캐패시터 C1, 튜닝가능한 저항기 R1 및 튜닝가능한 캐패시터 C2를 포함한다. 캐패시터 C1도 또한 튜닝가능할 수 있다.
지향성 커플러(150)의 전압 감지 회로는 다음과 같이 설명될 수 있다.
Figure pat00016
C2가 C1보다 작을 때, 수학식 14는 수학식 8에 의해 근사화될 수 있다. C2>>C1 일 때, 캐패시터 C2의 캐패시턴스에 따라, 0과 90도 사이의 값을 갖는 Vv와 VRF 사이에 위상 쉬프트가 존재한다. 캐패시터 C2의 캐패시턴스 및 저항기 R1의 저항을 조정함으로써, 전압 감지 네트워크의 전달 함수의 크기 및 위상이 튜닝될 수 있다. 추가적으로, 전압 감지 회로의 전달 함수의 크기 및 위상은 캐패시터 C1의 캐패시턴스를 조정함으로써 튜닝될 수 있다. 전압 감지 회로(154)의 토폴로지는 많은 가능한 실시예의 전압 감지 회로의 단지 일례일 뿐이라는 것이 이해되어야한다. 대안적인 실시예에서, 조정가능한 위상 쉬프트를 생성하는 다른 네트워크가 사용될 수 있다.
전류 감지 회로(152)에서 방향 스위치(156)는 전압 Vi의 극성을 변경함으로써, 다음의 함수를 구현한다.
Figure pat00017
Figure pat00018
수학식 15 및 수학식 16에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 선택 스위치는 전류 감지 회로(152)의 출력을 180도 반전시킨다.
Figure pat00019
일 때, 출력 포트(112)에서의 신호는 전송 포트(110)로부터 입력 포트(108)로 전파되는 전자기력의 양을 나타내고, 동시에, 출력 포트(112)는 입력 포트(108)로부터 전송 포트(110)로 전파되는 전자기력으로부터 격리된다.
Figure pat00020
일 때, 출력 포트(112)에서의 신호는 입력 포트(108)로부터 전송 포트(110)로 전파되는 전자기력의 양을 나타내고, 동시에, 출력 포트(112)는 전송 포트(110)로부터 입력 포트(108)로 전파되는 전자기력으로부터 격리된다.
도 4a 내지 도 4d는 결합 회로(106)를 구현하는데 사용될 수 있는 다양한 회로를 도시한다. 도 4a는 고정된 저항기 R2 및 R2를 포함하는 결합 회로(106)를 도시하고, 이는 오직 고정 비율만이 전류 감지 회로(102)와 전압 감지 회로(104)의 출력들 사이에서 필요한 실시예에서 사용될 수 있다. 도 4b는 저항기 R2 및/또는 저항기 R3가 튜닝가능한 결합 회로(160)를 도시한다. 도 4c에서는, 결합 회로(162)가 두 튜닝가능한 캐패시터 C3 및 C4를 사용하여 구현되고, 도 4d에서는, 결합회로(164)가 캐패시터 C4 및 C3 각각에 병렬로 결합되는 튜닝가능한 저항기 R2 및 R3를 사용하여 구현된다. 저항기 R2 및 R3와 캐패시터 C4 및 C3를 독립적으로 조정함으로써, m v (jω) 및 m i (jω)의 진폭 및 위상 모두가 조정될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 실시예의 전압 감지 회로 및 결합 회로에서 튜닝가능한 컴포넌트를 구현하는데 사용될 수 있는 튜닝가능한 패시브 요소의 예시를 도시한다. 도 5a는 직렬로 결합되는 저항기 R21, R22 및 R23을 포함하는 실시예의 튜닝가능한 저항기를 도시한다. NMOS 저항기 M1, M2 및 M3는 저항기 R21, R22, R23을 선택적으로 단락시키는데 사용된다. 일례에서, R21, R22 및 R23의 저항의 합은 NMOS 트랜지스터 M1, M2 및 M3를 턴오프시킴으로써 선택될 수 있다. 다른 예시에서, R23의 저항이 트랜지스터 M2 및 M3를 턴온시키고 트랜지스터 M1을 턴오프시킴으로써 선택될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 셋 보다 많거나 적은 스위칭 트랜지스터가 셋 보다 많거나 적은 저항기를 선택하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 저항기는 조합 또는 병렬 저항기 및/또는 병렬 및 직렬 저항기 모두의 조합으로서 선택가능할 수 있다. 또한, 스위칭 트랜지스터 M1, M2 및 M3는 NMOS 트랜지스터 외에 다른 타입의 트랜지스터, 예를 들어, PMOS 트랜지스터, 양극성 접합 트랜지스터 및 다른 타입의 트랜지스터를 사용하여 구현될 수 있다.
도 5b는 NMOS 트랜지스터 M4, M5 및 M6에 의해 선택되는 선택가능한 캐패시터 C31, C32 및 C33의 병렬 조합에 의해 구현되는 실시예의 튜닝가능한 캐패시터를 도시한다. 대안의 실시예에서, 셋 보다 많거나 적은 스위칭 트랜지스터가 셋 보다 많거나 적은 캐패시터를 선택하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 캐패시터는 조합 또는 병렬 캐패시터 및/또는 병렬 및 직렬 캐패시터 모두의 조합으로서 선택가능할 수 있다. 또한, 스위칭 트랜지스터 M4, M5 및 M6는 NMOS 트랜지스터 외에 다른 타입의 트랜지스터, 예를 들어, PMOS 트랜지스터, 양극성 접합 트랜지스터 및 다른 타입의 트랜지스터를 사용하여 구현될 수 있다.
도 6은 디지털 인터페이스(204)를 통해 전류 감지 회로(152), 전압 감지 회로(104) 및 결합 회로(106)를 튜닝 및/또는 캘리브레이팅(calibrate)하는데 사용될 수 있는 제어기(202)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 제어기(202)는 예를 들어, 상술된 바와 같은 이들의 블록 내에서 패시브 컴포넌트를 조정함으로써, 결합 회로(106) 및 전압 감지 회로(104) 내에서 설정을 제어하는데 사용될 수 있다. 제어기(202)는 방향 스위치를 제어하는 전류 감지 회로(152)에 더 결합 될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향성 커플러(200)에서의 모든 요소는 하나 이상의 집적 회로 상에서 구현될 수 있다. 제어기(202)는 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 상태 머신, 또는 다른 타입의 하드와이어드(hard-wired) 또는 프로그램가능한 로직을 사용하여 구현될 수 있다. 추가 실시예에서, 제어기(202)는 테스트 및 캘리브레이션 시퀀스에 대한 어느 정도의 제어를 제공하는 내장 자체 테스트 회로(built-in self-test circuitry)를 포함할 수 있다. 결정된 설정은 메모리(210)에 저장될 수 있고, EEPROM, 마스크 프로그램가능 ROM, 프로그램가능 퓨즈 또는 다른 타입의 메모리와 같은 비휘발성 메모리를 사용하여 구현될 수 있다. 테스팅 동안, 지향성 커플러(200)는 전송 포트(110)에 결합되는 입력을 갖는 테스터(212)의 제어 하에서 작동할 수 있다. 테스터(212)는 전류 감지 회로(152) 내에서의 방향 스위치 및 전압 감지 회로(104) 및 결합 회로(106) 내에서의 조정가능한 패시브 네트워크와 같은 컴포넌트의 상태를 제어할 수 있다.
도 7은 실시예의 지향성 커플러 캘리브레이션 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 실시예에서, 입력 포트 및 전송 포트는 단계(302)에서 알려진 임피던스로 종단된다. 일부 실시예에서, 출력 포트는 또한 알려진 임피던스로 종단된다. 일부 실시예에서, 이들 임피던스는 Z0=50Ω와 같은 설정 특성 임피던스로 모두 종단된다. 대안적으로, 다른 임피던스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 기생 보드 임피던스에 기인하여 발생할 수 있는 비이상적 시스템 부하를 캘리브레이팅하는 캘리브레이션 시퀀스를 가능하게 하기 위해, 입력 포트, 전송 포트 및/또는 출력 포트에 결합되는 임피던스는 의도적으로 부정합될 수 있다.
다음으로, 단계(304)에서, RF 신호가 입력 포트 및/또는 전송 포트로 인가된다. 이 신호는, 예를 들어, RF 신호 발생기를 사용하여 인가될 수 있다. 단계(306)에서, 도 3에 도시된 방향 스위치(156)와 같은 방향 스위치는, 제 1 위치로 설정되어서 실시예의 전류 감지 회로의 출력이 제 1 극성의 신호를 제공한다. 다음으로, 단계(308)에서는, 지향성 커플러의 출력 포트에서 제 1 전력이 측정된다. 그 다음, 단계(310)에서는 전류 감지 회로의 출력의 극성을 반전시키기 위해 방향 스위치가 제 2 위치로 설정되고, 그 다음, 단계(312)에서는 출력 포트에서 제 2 전력이 측정된다. 그 다음, 단계(314)에서는 제 1 전력과 제 2 전력 사이의 차이 및/또는 비율을 계산함으로써 지향성이 계산된다.
그 다음, 단계(316)에서 계산된 지향성이 사전결정된 임계치와 비교된다. 일부 실시예에서, 이 사전결정된 임계치는, 예를 들어, 약 500MHz와 약 3GHz 사이의 주파수에 대해 약 20dB와 약 25dB 사이가 될 수 있다. 대안적으로, 이 범위 외의 다른 임계치 및 주파수는 특정 적용 및 이의 사양에 따라 사용될 수 있다. 지향성이 사전결정된 임계치보다 작다면, 단계(318)에서 전압 감지 회로 및/또는 결합기의 설정이 조정되고 단계(306) 내지 단계(316)가 반복된다. 당 기술 분야에서 알려진 최소 제곱 평균(a least-mean squares;LMS) 알고리즘 또는 다른 알고리즘과 같은 최적화 알고리즘을 사용하여 설정이 조정될 수 있다. 반면, 측정되고 계산된 지향성이 사전결정된 임계치 내에 존재하면, 단계(320)에서 전압 감지 회로 및/또는 전류 감지 회로의 설정이 비휘발성 메모리와 같은 메모리에 저장된다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 RF 시스템(400)을 도시한다. 시스템(400)은 실시예의 지향성 커플러(404) 및 튜닝가능한 정합 네트워크(406)를 통해 안테나(412)에 결합되는 RF 송수신기(402)를 포함한다. 지향성 커플러(404)의 출력 포트는 전력 검출기(408)에 결합되고, 이의 출력은 제어기(410)에 결합된다. 실시예에서, 제어기(410)는 전력 검출기(408)의 양자화된 출력에 따라 튜닝가능한 정합 네트워크(406)를 조정한다. 지향성 커플러(404)가 RF 송수신기(402)와 튜닝가능한 정합 네트워크(406)로의 입력 사이의 임피던스 부정합을 검출할 때, 일부 실시예에서, 임피던스에서 측정된 이의 부정합이 사전결정된 임계치 이하로 떨어질 때까지 제어기(410)는 튜닝가능한 정합 네트워크(406)를 조정한다. 일부 실시예에서, 제어기(410)는, 예를 들어, 프로세서, 마이크로제어기, 또는 전용 시스템 로직을 사용하여 구현될 수 있다. RF 시스템(400)은, 예를 들어, 셀룰러 전화기, 무선 로컬 영역 네트워크 송수신기 또는 다른 무선 주파수 시스템의 전달에서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템(420)에 대해 도 8에서 도시된 바와 같이, 튜닝가능한 정합 네트워크(406)는 RF 송수신기(402)와 지향성 커플러(404) 사이에서 결합된다.
도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실시예의 레이더 시스템(450)을 도시한다. 시스템(450)은 실시예의 지향성 커플러(404)를 통해 안테나(412)에 결합되는 레이더 송수신기(452)를 포함한다. 지향성 커플러의 출력(604)은 전력 검출기(408)를 통해 제어기(410)에 결합된다. 실시예에서, 지향성 커플러(404)는 안테나(412)로부터 입사된 신호를 측정하여 반사된 레이더 펄스를 나타낼 수 있다. 시스템(450)은 예를 들어, 자동차용 또는 근접 레이더 시스템과 같은 레이더 시스템에서 사용될 수 있다. 지향성 커플러(404)는 예를 들어, 본원에서 개시된 실시예의 지향성 커플러를 사용하여 구현될 수 있다. 실시예의 반사 측정 회로를 활용할 수 있는 다른 예시 시스템은 평판 역에프 안테나(planar inverted F antenna;PIFA) 피드 포인트 튜너(feed-point tuner)에서의 전력 모니터링을 포함한다.
도 8d는 실시예의 지향성 커플러(404)를 통해 안테나(412)에 결합되는 안테나 스위치(462)를 포함하는 실시예의 시스템(460)을 도시한다. 안테나 스위치(462)는 입력 S1 내지 SN 중 하나의 입력을 출력 노드 O1에 대해 선택 및 결합하도록 구성된다. 지향성 커플러(404)의 출력 포트는 전력 검출기(408)를 통해 제어기(410)에 결합된다. 시스템(460)은 예를 들어, 순방향으로 전송되고 반사된 전력을 측정하고 지향성 커플러(404) 내에서 극성 스위치의 위치를 선택함으로써 방향을 반전시키는데 사용될 수 있다. 지향성 커플러(404)의 출력은 포락선 트랙킹(envelope tracking) 및 안테나 튜닝을 수행하는데 더 사용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d에서 도시된 실시예는 많은 실시예의 시스템 중 단지 세 가지 예시가 실시예의 지향성 커플러를 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야한다.
실시예에 따라, 회로는, 입력 포트에 결합되는 전류 입력 단자, 전송 포트에 결합되는 전류 출력 단자, 및 전류 입력 단자와 전류 출력 단자 사이에 흐르는 전류에 비례하는 전류 감지 신호를 제공하도록 구성된 전류 감지 출력 단자를 포함한 전류 감지 회로를 포함한다. 회로는 전송 포트에 결합되는 전압 입력 단자와, 전송 포트에서의 전압에 비례하는 전압 감지 신호를 제공하도록 구성된 전압 감지 출력 단자를 갖는 전압 감지 회로를 더 포함한다. 결합 회로는 전류 감지 출력 단자에 결합되는 제 1 입력과, 전압 감지 출력 단자에 결합되는 제 2 입력과, 출력 포트에 결합되는 결합된 출력 노드를 갖는다. 회로는 전압 감지 출력 단자와 전류 감지 출력 단자 사이의 진폭 차이 및 위상 차이에 기초하여 입력 포트와 전송 포트 사이에서 전파되는 전자기력의 양을 나타내도록 구성된다.
실시예에서, 회로는 전류 입력 단자와 전류 출력 단자 사이에서 결합되는 제 1 권선과, 제 1 기준 노드와 전류 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 제 2 권선을 갖는 자기 트랜스포머를 더 포함한다. 회로는 전류 감지 출력 단자와 제 2 권선 사이에서 결합되는 스위치를 더 포함한다. 스위치는 극성을 선택하도록 구성되고, 이 극성에 의해 전류 감지 출력 단자는 제 2 권선에 결합된다.
일부 실시예에서, 전압 감지 회로는 조정가능한 위상 및 진폭 응답을 갖는 조정가능한 네트워크를 포함한다. 조정가능한 네트워크는 전압 입력 단자와 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 직렬 캐패시터와, 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로(shunt) 저항기를 포함하여서, 직렬 캐패시터 및 분로 저항기 중 적어도 하나가 조정가능하다. 다른 실시예에서, 조정가능한 네트워크는 전압 입력 단자와 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 직렬 캐패시터와, 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로 저항기와, 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로 캐패시터를 포함하여서, 직렬 캐패시터, 분로 저항기 및 분로 캐패시터 중 적어도 하나가 조정가능하다.
회로는 실질적으로 90도 위상 쉬프트를 생성하기 위해 조정가능한 네트워크를 캘리브레이팅하도록 구성되는 제어기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 회로는 회로의 지향성을 실질적으로 최대화하도록 조정가능한 네트워크를 캘리브레이팅하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 실시예에서, 결합 회로는 추가의 조정가능한 패시브 네트워크를 포함하고, 제어기는 회로의 지향성을 실질적으로 최대화하기 위해 추가의 조정가능한 패시브 네트워크를 캘리브레이팅하도록 더 구성된다.
일부 실시예에서, 결합 회로는 전류 감지 출력 단자와 결합된 출력 노드 사이에서 결합되는 제 1 임피던스를 포함하고, 전압 감지 출력 단자와 결합된 출력 노드 사이에서 결합되는 제 2 임피던스를 포함한다. 제 1 임피던스는 제 1 저항기를 사용하여 구현될 수 있고, 제 2 임피던스는 제 2 저항기를 사용하여 구현될 수 있다. 대안적으로, 제 1 임피던스 및 제 2 임피던스는 제 1 캐패시터 및 제 2 캐패시터를 사용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 임피던스는 제 1 조정가능한 임피던스를 포함할 수 있고, 제 2 임피던스는 제 2 조정가능한 임피던스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 조정가능한 임피던스는 제 1 조정가능한 저항기를 사용하여 구현될 수 있고, 제 2 조정가능한 임피던스는 제 2 조정가능한 저항기를 사용하여 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 조정가능한 임피던스는 제 1 조정가능한 캐패시터를 사용하여 구현될 수 있고, 제 2 조정가능한 임피던스는 제 2 조정가능한 캐패시터를 사용하여 구현될 수 있다.
추가의 실시예에 따라, 지향성 커플러는 입력 포트와 전송 포트 사이에서 결합되는 제 1 권선과, 선택가능한 극성 스위치를 통해 전류 감지 노드와 기준 노드에 결합되는 제 2 권선을 갖는 자기 트랜스포머를 포함한다. 지향성 커플러는 또는 전송 포트와 전압 감지 노드 사이에서 결합되는 조정가능한 패시브 네트워크를 포함하고, 결합 회로는 전류 감지 노드에 결합되는 제 1 입력과, 전압 감지 노드에 결합되는 제 2 입력과, 지향성 커플러의 출력 포트에 결합되는 출력을 갖는다.
실시예에서, 입력 포트는 RF 신호 소스에 결합되도록 구성되고, 전송 포트는 제 1 RF 부하에 결합되도록 구성되고, 출력 포트는 제 2 RF 부하에 결합되도록 구성된다. 지향성 커플러는 조정가능한 패시브 네트워크를 조정함으로써 커플러의 지향성을 캘리브레이팅하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수 있다. 이 제어기는 (a) 선택가능한 극성 스위치를 제 1 위치로 설정하고, 출력 포트에서 제 1 전력을 측정하는 단계와, (b) 선택가능한 극성 스위치를 제 2 위치로 설정하고, 출력 포트에서 제 2 전력을 측정하는 단계와, (c) 제 1 전력과 제 2 전력 사이의 차이를 계산하는 단계와, (d) 차이가 사전결정된 임계치보다 작으면, 조정가능한 패시브 네트워크를 조정하는 단계에 의해 지향성을 캘리브레이팅하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기는, 차이가 사전결정된 임계치보다 작을 때, 단계(a), (b), (c) 및 (d)를 반복하도록 더 구성된다. 제어기는, 차이가 사전결정된 임계치보다 클 때, 조정가능한 패시브 네트워크에 대한 설정을 저장하도록 더 구성될 수 있다.
실시예에서, 결합 회로는 조정가능한 결합 회로를 포함하고, 제어기는, 차이가 사전결정된 임계치보다 크면, 조정가능한 결합 회로를 조정하도록 더 구성된다.
추가 실시예에 따라, 지향성 커플러를 캘리브레이팅하는 방법은, 제 1 측정치를 형성하기 위해 지향성 커플러의 지향성을 측정하는 단계와, 상기 제 1 측정치가 사전결정된 임계치 미만일 때 지향성 커플러의 지향성을 증가시키기 위해 전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계와, 상기 제 1 측정치가 사전결정된 임계치를 초과할 때까지 상기 측정하는 단계와 상기 조정하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다. 지향성 커플러 자체는 입력 포트와 전송 포트 사이에서 결합되는 전류 감지 회로와, 전송 포트와 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 전압 감지 회로와, 전압 감지 회로의 전압 감지 출력 단자 및 전류 감지 회로의 전류 감지 출력 단자에 결합되는 입력과, 지향성 커플러의 출력 포트에 결합되는 출력을 갖는 결합 회로를 포함한다.
실시예에서, 방법은 패시브 네트워크를 조정하는 단계를 포함하는 전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 결합 회로는 조정가능한 결합 회로를 포함하고, 방법은, 제 1 측정치가 사전결정된 임계치 미만일 때, 지향성 커플러의 지향성을 증가시키기 위해 조정가능한 결합 회로를 조정하는 단계를 더 포함한다. 조정가능한 결합 회로를 조정하는 단계는 전류 감지 출력 단자와 출력 포트 사이에서 결합되는 제 1 튜닝가능한 임피던스의 요소를 스위칭하는 단계와, 전압 감지 출력 단자와 출력 포트 사이에서 결합되는 제 2 튜닝가능한 임피던스의 요소를 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은 제 1 임피던스로 입력 포트를 종단시키는 단계와, 제 2 임피던스로 전송 포트를 종단시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 지향성을 측정하는 단계는 제 1 위치로 방향 스위치를 설정하는 단계를 포함하여서, 방향 스위치가 전류 감지 회로의 전류 감지 출력 단자의 극성을 선택하도록 구성된다. 지향성을 측정하는 단계는 입력 포트에서 제 1 RF 신호를 인가하는 단계와, 방향 스위치가 제 1 위치에 존재할 때 출력 포트에서 제 1 전력을 측정하는 단계와, 방향 스위치를 제 2 위치로 설정하는 단계와, 방향 스위치가 제 2 위치에 존재할 때 출력 포트에서 제 2 전력을 측정하는 단계와, 제 1 전력과 제 2 전력 사이의 차이를 계산하여 측정된 지향성을 형성하는 단계를 더 포함한다.
전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계는 튜닝가능한 요소에 대한 설정을 전압 감지 회로에 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법은 제 1 측정이 사전결정된 임계치를 초과한 이후에 비휘발성 메모리에 튜닝가능한 요소에 대한 설정을 저장하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예의 지향성 커플러의 장점은 단일의 결합되는 출력 포트만을 사용하여 순방향 및 역방향 모두에서 RF 신호의 전력을 모니터하는 기능을 포함한다. 다른 장점은 온 보드 기생(on-board parasitic) 임피던스에 기인한 변형 및 비이상적인 것뿐만 아니라, 컴포넌트 및 프로세스 변형을 보상하기 위해 지향성 커플러의 지향성을 캘리브레이팅하는 기능을 포함한다. 따라서, 실시예의 지향성 커플러는 표준 반도체 프로세스 및/또는 저렴한 컴포넌트를 사용하여 고지향성을 달성할 수 있다.
본 발명은 도시된 실시예를 참조하여 설명된 반면, 본 상세한 설명은 제한하는 의미로 해석되도록 의도되지 않는다. 본 상세한 설명을 참조할 시에 본 발명의 다른 실시예뿐만 아니라, 도시된 실시예의 다양한 변형 및 조합이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (31)

  1. 회로로서,
    입력 포트(an input port)에 결합되는 전류 입력 단자, 전송 포트(a transmitted port)에 결합되는 전류 출력 단자, 및 상기 전류 입력 단자와 상기 전류 출력 단자 사이에 흐르는 전류에 비례하는 전류 감지 신호를 제공하도록 구성된 전류 감지 출력 단자를 포함한 전류 감지 회로와,
    상기 전송 포트에 결합되는 전압 입력 단자 및 상기 전송 포트에서의 전압에 비례하는 전압 감지 신호를 제공하도록 구성된 전압 감지 출력 단자를 갖는 전압 감지 회로와,
    상기 전류 감지 출력 단자에 결합되는 제 1 입력, 상기 전압 감지 출력 단자에 결합되는 제 2 입력, 및 출력 포트에 결합되는 결합된 출력 노드를 갖는 결합 회로(a combining circuit)를 포함하되,
    상기 회로는 상기 전압 감지 출력 단자와 상기 전류 감지 출력 단자 사이의 진폭 차이 및 위상 차이에 기초하여 상기 입력 포트와 상기 전송 포트 사이에서 전파되는 전자기력(electromagnetic power)의 양을 나타내도록 구성되는
    회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 감지 회로는 상기 전류 입력 단자와 상기 전류 출력 단자 사이에서 결합되는 제 1 권선(winding)과, 제 1 기준 노드와 상기 전류 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 제 2 권선을 갖는 자기 트랜스포머를 포함하는
    회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 감지 출력 단자와 상기 제 2 권선 사이에서 결합되는 스위치를 더 포함하는
    회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위치는 극성을 선택하도록 구성되고, 상기 극성에 의해 상기 전류 감지 출력 단자는 상기 제 2 권선에 결합되는
    회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 감지 회로는 조정가능한 위상 및 진폭 응답을 갖는 조정가능한 네트워크를 포함하는
    회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정가능한 네트워크는,
    상기 전압 입력 단자와 상기 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 직렬 캐패시터와,
    상기 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로 저항기(a shunt resistor)를 포함하고, 상기 직렬 캐패시터 및 상기 분로 저항기 중 적어도 하나가 조정가능한
    회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정가능한 네트워크는,
    상기 전압 입력 단자와 상기 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 직렬 캐패시터와,
    상기 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로 저항기와,
    상기 전압 감지 출력 단자와 기준 노드 사이에서 결합되는 분로 캐패시터를 포함하고, 상기 직렬 캐패시터, 상기 분로 저항기 및 상기 분로 캐패시터 중 적어도 하나가 조정가능한
    회로.
  8. 제 5 항에 있어서,
    실질적으로 90도 위상 쉬프트를 생성하기 위해 상기 조정가능한 네트워크를 캘리브레이팅(calibrate)하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는
    회로.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 회로의 지향성(directivity)을 실질적으로 최대화하도록 상기 조정가능한 네트워크를 캘리브레이팅하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는
    회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결합 회로는 추가의 조정가능한 패시브 네트워크를 포함하고, 상기 제어기는 상기 회로의 지향성을 실질적으로 최대화하기 위해 상기 추가의 조정가능한 패시브 네트워크를 캘리브레이팅하도록 더 구성되는
    회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 회로는,
    상기 전류 감지 출력 단자와 상기 결합된 출력 노드 사이에서 결합되는 제 1 임피던스와,
    상기 전압 감지 출력 단자와 상기 결합된 출력 노드 사이에서 결합되는 제 2 임피던스를 포함하는
    회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스는 제 1 저항이고,
    상기 제 2 임피던스는 제 2 저항인
    회로.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스는 제 1 캐패시터이고,
    상기 제 2 임피던스는 제 2 캐패시터인
    회로.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스는 제 1 조정가능한 임피던스를 포함하고,
    상기 제 2 임피던스는 제 2 조정가능한 임피던스를 포함하는
    회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 조정가능한 임피던스는 제 1 조정가능한 저항이고,
    상기 제 2 조정가능한 임피던스는 제 2 조정가능한 저항인
    회로.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 조정가능한 임피던스는 제 1 조정가능한 캐패시터이고,
    상기 제 2 조정가능한 임피던스는 제 2 조정가능한 캐패시터인
    회로.
  17. 입력 포트와 전송 포트 사이에서 결합되는 제 1 권선과, 선택가능한 극성 스위치를 통해 전류 감지 노드와 기준 노드에 결합되는 제 2 권선을 갖는 자기 트랜스포머와,
    상기 전송 포트와 전압 감지 노드 사이에서 결합되는 조정가능한 패시브 네트워크와,
    상기 전류 감지 노드에 결합되는 제 1 입력, 상기 전압 감지 노드에 결합되는 제 2 입력, 및 지향성 커플러(a directional coupler)의 출력 포트에 결합되는 출력을 갖는 결합 회로를 포함하는
    지향성 커플러.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 입력 포트는 RF 신호 소스에 결합되도록 구성되고,
    상기 전송 포트는 제 1 RF 부하에 결합되도록 구성되고,
    상기 출력 포트는 제 2 RF 부하에 결합되도록 구성되는
    지향성 커플러.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 조정가능한 패시브 네트워크를 조정함으로써 상기 지향성 커플러의 지향성을 캘리브레이팅하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는
    지향성 커플러.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    (a) 상기 선택가능한 극성 스위치를 제 1 위치로 설정하고 출력 포트에서 제 1 전력을 측정하는 단계와,
    (b) 상기 선택가능한 극성 스위치를 제 2 위치로 설정하고 상기 출력 포트에서 제 2 전력을 측정하는 단계와,
    (c) 상기 제 1 전력과 상기 제 2 전력 사이의 차이를 계산하는 단계와,
    (d) 상기 차이가 사전결정된 임계치보다 작으면, 상기 조정가능한 패시브 네트워크를 조정하는 단계에 의해 상기 지향성을 캘리브레이팅하도록 구성되는
    지향성 커플러.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차이가 상기 사전결정된 임계치보다 클 때, 상기 조정가능한 패시브 네트워크에 대한 설정을 저장하도록 더 구성되는
    지향성 커플러.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차이가 상기 사전결정된 임계치보다 작을 때, 단계 (a), (b), (c) 및 (d)를 반복하도록 더 구성되는
    지향성 커플러.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 결합 회로는 조정가능한 결합 회로를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 차이가 상기 사전결정된 임계치보다 크면, 조정가능한 결합 회로를 조정하도록 더 구성되는
    지향성 커플러.

  24. 지향성 커플러를 캘리브레이팅하는 방법―상기 지향성 커플러는, 입력 포트와 전송 포트 사이에서 결합되는 전류 감지 회로와, 상기 전송 포트와 전압 감지 출력 단자 사이에서 결합되는 전압 감지 회로와, 상기 전압 감지 회로의 전압 감지 출력 단자 및 상기 전류 감지 회로의 전류 감지 출력 단자에 결합되는 입력, 및 지향성 커플러의 출력 포트에 결합되는 출력을 갖는 결합 회로를 포함함―에 있어서,
    상기 방법은,
    제 1 측정치를 형성하기 위해 상기 지향성 커플러의 지향성을 측정하는 단계와,
    상기 제 1 측정치가 사전결정된 임계치 미만일 때 상기 지향성 커플러의 지향성을 증가시키기 위해 상기 전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계와,
    상기 제 1 측정치가 상기 사전결정된 임계치를 초과할 때까지 상기 측정하는 단계와 상기 조정하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계는 패시브 네트워크를 조정하는 단계를 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 결합 회로는 조정가능한 결합 회로를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 측정치가 상기 사전결정된 임계치 미만일 때, 상기 지향성 커플러의 지향성을 증가시키기 위해 상기 조정가능한 결합 회로를 조정하는 단계를 더 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 조정가능한 결합 회로를 조정하는 단계는 상기 전류 감지 출력 단자와 상기 출력 포트 사이에서 결합되는 제 1 튜닝가능한 임피던스의 요소들을 스위칭하는 단계와, 상기 전압 감지 출력 단자와 상기 출력 포트 사이에서 결합되는 제 2 튜닝가능한 임피던스의 요소들을 스위칭하는 단계를 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    제 1 임피던스로 상기 입력 포트를 종단(terminating)시키는 단계와,
    제 2 임피던스로 상기 전송 포트를 종단시키는 단계를 더 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 지향성을 측정하는 단계는,
    제 1 위치로 방향 스위치를 설정하는 단계―상기 방향 스위치는 상기 전류 감지 회로의 전류 감지 출력 단자의 극성을 선택하도록 구성됨―와,
    상기 입력 포트에서 제 1 RF 신호를 인가하는 단계와,
    상기 방향 스위치가 상기 제 1 위치에 존재할 때 상기 출력 포트에서 제 1 전력을 측정하는 단계와,
    상기 방향 스위치를 제 2 위치로 설정하는 단계와,
    상기 방향 스위치가 상기 제 2 위치에 존재할 때 상기 출력 포트에서 제 2 전력을 측정하는 단계와,
    상기 제 1 전력과 상기 제 2 전력 사이의 차이를 계산하여 측정된 지향성을 생성하는 단계를 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 전압 감지 회로의 특성을 조정하는 단계는 튜닝가능한 요소에 대한 설정을 상기 전압 감지 회로에 적용하는 단계를 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 측정치가 상기 사전결정된 임계치를 초과한 이후에 비휘발성 메모리에 상기 튜닝가능한 요소에 대한 설정을 저장하는 단계를 더 포함하는
    지향성 커플러 캘리브레이팅 방법.
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