KR20160024978A - 플렉서블 l-네트워크 안테나 튜너 회로 - Google Patents

플렉서블 l-네트워크 안테나 튜너 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20160024978A
KR20160024978A KR1020167002116A KR20167002116A KR20160024978A KR 20160024978 A KR20160024978 A KR 20160024978A KR 1020167002116 A KR1020167002116 A KR 1020167002116A KR 20167002116 A KR20167002116 A KR 20167002116A KR 20160024978 A KR20160024978 A KR 20160024978A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
node
impedance matching
matching circuit
circuit
impedance
Prior art date
Application number
KR1020167002116A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102175613B1 (ko
Inventor
윌리암 제이. 도미노
스테판 리차드 마리 로지아크
Original Assignee
스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 filed Critical 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Publication of KR20160024978A publication Critical patent/KR20160024978A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102175613B1 publication Critical patent/KR102175613B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
    • H03H11/02—Multiple-port networks
    • H03H11/28—Impedance matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Landscapes

  • Transceivers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)

Abstract

'L' 형상의 동적으로 구성가능한 임피던스 매칭 회로가 본 명세서에 제공된다. 이 회로는 직렬 소자와 션트 소자를 포함할 수 있다. L-형상의 임피던스 매칭 회로의 션트 소자는 임피던스 매칭 회로의 각각의 측과 전기적으로 통신하는 회로 소자들의 임피던스에 기초하여 이동되거나 수정될 수 있다. 따라서, 일부 경우들에서, 임피던스 매칭 회로는 임피던스 매칭 회로를 포함하는 무선 디바이스의 환경 또는 구성에 기초하여 동적으로 수정될 수 있는 플렉서블 회로일 수 있다.

Description

플렉서블 L-네트워크 안테나 튜너 회로{FLEXIBLE L-NETWORK ANTENNA TUNER CIRCUIT}
관련 출원들
본 개시 내용은 2013년 6월 28일에 출원되었으며 "플렉서블 L-네트워크 안테나 튜너 회로(FLEXIBLE L-NETWORK ANTENNA TUNER CIRCUIT)"라는 명칭을 갖는 미국 가출원 제61/841,217호에 대한 우선권을 주장하고, 그 개시 내용은 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 명확하게 포함된다.
본 개시 내용은 일반적으로 임피던스 매칭 소자들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시 내용은 플렉서블하며 조정 가능한 임피던스 매칭 소자들에 관한 것이다.
트랜지스터 스위치들과 같은 무선 주파수(RF) 스위치들은 하나 이상의 극(pole)과 하나 이상의 접점(throw) 사이에서 신호들을 스위칭하는데 사용될 수 있다. 트랜지스터 스위치들 또는 그 일부는 트랜지스터 바이어싱 및/또는 결합을 통하여 제어될 수 있다. RF 스위치들과 관련하여 바이어스 및/또는 결합 회로들의 설계 및 사용은 스위칭 성능에 영향을 줄 수 있다.
일부 경우에, 회로 소자들은 상이한 임피던스 값들을 생성할 수 있다. 회로의 성능을 향상시키기 위해, 매칭되는 임피던스 값들을 갖는 회로 소자들을 선택하는 것이 종종 바람직하다.
일부 실시예들에 따라, 본 개시 내용은 제1 노드와 제2 노드 사이에 위치하는 직렬 소자를 포함하는 임피던스 매칭 회로에 관한 것이다. 일부 경우들에서, 제1 노드는 안테나와 전기적으로 통신할 수 있고 제2 노드는 다이플렉서와 전기적으로 통신할 수 있다. 다른 경우들에서, 제1 노드 및/또는 제2 노드는 저잡음 증폭기, 필터, 전력 증폭기, 기타 등등과 전기적으로 통신할 수 있다. 임피던스 매칭 회로는 제1 노드와 제2 노드 중 하나와 접지 사이에서 전기적으로 통신하도록 구성된 션트 소자를 더 포함할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭 회로는 션트 소자를 제1 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로부터 제2 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로 스위칭하도록 구성된 스위치를 포함할 수 있다. 게다가, 스위치는 션트 소자를 제2 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로부터 제1 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로 스위칭하도록 구성될 수 있다.
일부 경우들에서, 직렬 소자는 커패시터 또는 커패시터와 인덕터를 포함한다. 커패시터는 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있는 디지털 스위치 커패시터일 수 있다. 일부 구현들에서, 커패시터는 아날로그 조정가능 커패시터이다.
션트 소자들은 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터는 하나 이상의 커패시터들을 포함하는 디지털 스위치 커패시터 또는 아날로그 조정가능 커패시터일 수 있다. 게다가, 인덕터와 커패시터는 병렬로 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 스위치는 전계 효과 트랜지스터를 포함한다. 게다가, 스위치는 임피던스 매칭 회로가 바이패스 모드에 놓여지도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 바이패스 모드는 제1 노드와 제2 노드와 전기적으로 통신하는 션트 소자 없이 신호가 제1 노드에서 제2 노드로 전송될 수 있게 한다. 다른 경우들에서, 바이패스 모드는 제1 노드및 제2 노드와 전기적으로 통신하는 션트 소자에 의해 신호가 제1 노드에서 제2 노드로 전송될 수 있게 한다.
본 개시 내용의 소정 실시예들에서, 무선 디바이스가 제시된다. 무선 디바이스는 제1 소자, 제2 소자 및 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다. 제1 소자와 제2 소자는 적어도 일정 기간 동안 상이한 임피던스 값들과 연관될 수 있다. 게다가, 임피던스 매칭 회로는 제1 소자와 제2 소자간에 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 소자 및 제2 소자와 전기적으로 통신할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 임피던스 값과 연관된 안테나를 포함하는 무선 디바이스가 제시된다. 또한, 무선 디바이스는 제2 임피던스 값과 연관된 다이플렉서를 포함할 수 있다. 제2 임피던스 값은 적어도 일정 기간 동안 제1 임피던스값과 상이할 수 있다. 게다가, 무선 디바이스는 안테나와 다이플렉서간에 전기적으로 연결되고, 안테나 및 다이플렉서와 전기적으로 통신하는 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다.
일부 구현들에 따라, 임피던스 매칭 회로는 제1 노드와 제2 노드간에 위치하는 직렬 소자를 포함한다. 또한, 임피던스 매칭 회로는 제1 노드와 제2 노드 중 하나와 접지 사이에서 전기적으로 통신하도록 구성된 션트 소자를 포함할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭 회로는 션트 소자를 제1 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로부터 제2 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로 스위칭하도록 구성된 스위치를 포함할 수 있다.
일부 경우들에서, 무선 디바이스는 임피던스 매칭 회로의 하나 이상의 스위치들을 동작시키도록 구성된 제어기를 포함한다. 또한, 무선 디바이스는 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 일부 그러한 경우들에서, 제어기는 하나 이상의 센서들로부터 획득된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 스위치들을 동작시키도록 구성된다.
일부 설계들에서, 안테나는 신호를 수신하도록 구성된 다이버시티 안테나이다. 일반적으로, 다이버시티 안테나는 신호들을 전송하도록 구성되지 않는다. 대안적으로, 소정 실시예들에서, 안테나는 신호들의 송신 및 수신 양쪽 모두가 가능하도록 구성된 메인 안테나이다.
소정 실시예들에서, 한 쌍의 회로 소자들의 임피던스를 매칭시키기 위한 방법이 개시된다. 본 방법은 임피던스 매칭 회로를 위한 제어기에 의해 수행될 수 있다. 본 방법은 임피던스 매칭 회로와 전기적으로 통신하는 제1 회로 소자에 대한 제1 임피던스 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 임피던스 매칭 회로와 전기적으로 통신하는 제2 회로 소자에 대한 제2 임피던스 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 본 방법은 제1 임피던스 값과 제2 임피던스 값을 비교하여 제1 임피던스 값이 제2 임피던스 값보다 큰지를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 제1 임피던스 값이 제2 임피던스 값보다 크다고 하는 결정에 응답하여, 본 방법은 션트 소자를 제1 회로 소자와는 직접 전기적으로 통신하고 제2 회로 소자와는 직접 전기적으로 통신하지 않게 구성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 임피던스 값이 제2 임피던스 값을 임계값 정도로 매칭된다고 하는 결정에 응답하여, 본 방법은 임피던스 매칭 회로가 바이패스 모드에 놓여지도록 구성하는 것을 더 포함할 수 있다.
도면들에 걸쳐, 참조 번호는 참조된 엘리먼트들간의 대응관계를 나타내기 위해 재사용된다. 도면은 본 명세서에 기술되는 발명의 주제의 실시예를 예시하기 위해 제공되는 것이지 그 범위를 제한하기 위함이 아니다.
도 1은 하나 이상의 극과 하나 이상의 접점 사이에서 하나 이상의 신호를 스위칭하도록 구성되는 무선 주파수(RF) 스위치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 일부 구현들에서, 도 1의 RF 스위치가 RF 코어와 에너지 관리(EM) 코어를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다.
도 3은 단극 이중 접점(single-pole-double-throw)(SPDT) 구성으로 구현되는 RF 코어의 일례를 나타낸다.
도 4는 각각의 스위치 아암(arm)이 직렬로 연결된 복수의 전계 효과 트랜지스터들(FETS)을 포함할 수 있는 SPDT 구성으로 구현되는 RF 코어의 일례를 나타낸다.
도 5는 FET들의 하나 이상의 부분을 바이어싱 및/또는 결합하도록 구성되는 회로에 의해 RF 스위치 내의 하나 이상의 FET들의 제어가 용이하게 될 수 있다는 것을 개략적으로 나타낸다.
도 6은 스위치 아암 내의 복수의 FET들의 상이한 부분들 상에 구현되는 바이어스/결합 회로의 예들을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 SOI(silicon-on-insulator) 구성으로 구현되는 예시적인 핑거(finger) 기반 FET 디바이스의 평면도 및 측면 단면도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 SOI 구성으로 구현되는 다중-핑거 FET 디바이스의 예의 평면도 및 측면 단면도를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9d는 다양한 FET 기반 스위치 회로들과 바이어스/결합 구성들의 비-제한적인 예들을 개략적으로 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 특징들을 포함할 수 있는 패키징된 모듈의 예를 나타낸다.
도 11은 소정 실시예들에서, 본 개시 내용의 하나 이상의 특징이 다중-대역 다중-모드 무선 동작을 용이하게 하도록 구성되는 단극 다중 접점(single-pole-multi-throw)(SPMT) 스위치와 같은 스위치 디바이스에서 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
도 12는 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있는 무선 디바이스의 예를 예시한다.
도 13은 임피던스 매칭 회로의 예를 예시한다.
도 14는 L-네트워크 기반 임피던스 매칭 회로의 예를 예시한다.
도 15는 도 14에 예시된 임피던스 매칭 회로의 대안적인 표현을 예시한다.
도 16a 및 도 16b는 전기적인 연결을 수정함으로써 션트 소자(shunt element)를 하나의 노드에서 다른 노드로 효과적으로 이동시키는 도 14의 임피던스 매칭 회로에 대한 스위치 구성들을 예시한다.
도 17a 내지 도 17d는 도 14에 예시된 L-네트워크 임피던스 매칭 회로를 사용하여 생성될 수 있는 부가적인 회로 구성들의 4가지 예들을 예시한다.
도 18은 L-네트워크 임피던스 매칭 회로의 다른 예를 예시한다.
도 19는 L-네트워크 임피던스 매칭 회로에 대한 회로 시뮬레이션의 예를 예시한다.
도 20은 도 19의 회로 시뮬레이션을 이용하여 임피던스 매칭을 나타낸 스미스 차트를 예시한다.
도 21은 바이패스 모드들이 가능한 L-네트워크 임피던스 매칭 회로의 예를 예시한다.
도 22은 임피던스 매칭 회로를 포함하는 무선 디바이스의 예를 예시한다.
본 명세서에 제공되는 제목들은, 있다면, 단지 편의를 위한 것이며, 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 미치는 것은 아니다.
서론
회로 소자들간에 전력 전송을 향상시키기 위해, 매칭되는 임피던스를 갖는 소자들을 선택하는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러나, 일부 경우에, 회로 소자들은 상이한 임피던스 값들로 설계될 수 있다. 또한, 일부 경우에, 디바이스의 위치 결정(positioning)과 같은, 환경적 인자들은 회로 소자들에 대한 임피던스에 영향을 미칠 수 있다. 소자들이 미스매칭된 임피던스 가짐으로써, 회로 소자들간에 전력 전송이 감소한다. 예를 들어, 안테나와 증폭기 회로 또는 송수신기의 임피던스간의 미스매칭은 안테나와 증폭기 회로 또는 송수신기간에 감소된 전력 전송을 초래할 수 있다. 미스매칭된 임피던스의 문제에 대한 한가지 해결책은 2개의 회로 소자들의 임피던스를 매칭하는데 사용될 수 있는 임피던스 매칭 회로를 회로 소자들간에 사용하는 것이다.
종종 임피던스 매칭 회로는 직렬 소자의 어느 일측에 션트 소자를 포함할 것이다. 그러나, 많은 경우에, 션트 소자는 임피던스 값에 기초하여 임피던스 매칭 회로의 일측에서 생략될 수 있다. 일반적으로, 션트 소자는 임피던스 매칭 회로의 더 낮은 임피던스 측에서 생략되고, 임피던스 매칭 회로의 더 높은 임피던스 측에 포함된다. 션트 소자들은 커패시터들, 인덕터들, 저항기들, 기타 등등과 같은, 다수의 회로 소자들을 포함할 수 있다. 유리하게는, 소정 실시예들에서, 션트 소자를 임피던스 매칭 회로의 일측에서 생략하는 것은, 임피던스 매칭 회로의 사이즈 및 비용 양쪽 모두를 줄인다.
그러나, 소정 경우들에서, 임피던스 매칭 회로로부터 어느 션트 소자를 생략할지를 연역적으로 결정하는 것은 도전적일 수 있으며 가끔 실행 불가능할 수 있다. 생략될 션트 소자를 연역적으로 결정하는 것이 어려운 한가지 이유는 임피던스 매칭 회로에 의해 매칭되는 회로 소자들 중 하나 이상의 임피던스가 변동할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로가 안테나와 다른 디바이스 소자 사이에 전기적으로 배치되면, 안테나의 임피던스는 안테나의 위치, 안테나에 대한 사용자의 손의 위치, 환경에서 블로킹 소자들에 대한 무선 디바이스의 위치, 기타 등등과 같은 수많은 인자들에 기초하여 변동될 수 있다. 또한, 일부 경우에서, 다른 디바이스 소자의 임피던스도 변동될 수 있다. 예를 들어, 다른 디바이스 소자가 전력 증폭기 모듈이면, 그것의 임피던스는 전력 증폭기 모듈에 대한 이득 설정에 기초하여 변경할 수 있다.
본 명세서에 개시된 소정 실시예들은 'ㅠ' 형상 대신에 'L'과 유사하게 성형되는 임피던스 매칭 회로의 사용을 가능하게 한다. 임피던스 매칭 회로는 직렬 소자와 션트 소자를 포함할 수 있다. L-형상 임피던스 매칭 회로의 션트 소자는 임피던스 매칭 회로의 각각의 측과 전기적으로 통신하는 회로 소자들의 임피던스에 기초하여 이동되거나 수정될 수 있다. 다시 말하면, 소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로는 임피던스 매칭 회로를 포함하는 무선 디바이스의 환경 또는 구성에 기초하여 동적으로 수정될 수 있는 플렉서블 회로일 수 있다. 일부 실시예들에서, 션트 소자가 물리적으로 이동될 수 있다고 하더라도, 일반적으로 션트 소자를 이동시키는 것은 임피던스 매칭 회로의 재구성을 야기하는 션트 소자의 전기적 연결들을 조정하는 것을 지칭한다.
임피던스 매칭 회로의 션트 소자를 이동시키거나 수정하는 것은 디바이스 소자가 션트 소자와 전기적으로 통신하고 있는 것을 수정하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 스위치들은 디바이스 소자가 션트 소자와 전기적으로 통신하고 있는 것을 변경하는데 사용될 수 있다. 또한, 일부 경우에, 스위치들은 션트 소자와 전기적으로 통신하고 있는 임피던스 매칭 회로의 일부를 수정할 수 있다. 게다가, 또는 대안적으로, 임피던스 매칭 회로를 수정하는 것은 션트 소자의 구성에 포함되는 디바이스 소자들을 수정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 션트 소자는 단일 디바이스 소자 또는 한 쌍의 디바이스 소자를 병렬로 포함하도록 수정될 수 있다. 더욱이, 소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로를 수정하는 것은 션트 소자를 수정하는 것에 한정되지 않는다. 다시 말하면, 2개의 디바이스 소자들 간에 전기적으로 통신하는 직렬 소자는 수정될 수 있다. 임피던스 매칭 회로를 수정하기 위한 추가적인 상세는 본 명세서에 기술되어 있다.
스위칭 디바이스의 예시적인 컴포넌트들
도 1은 하나 이상의 극(102)과 하나 이상의 접점(104) 사이에서 하나 이상의 신호를 스위칭하도록 구성되는 무선 주파수(RF) 스위치(100)를 개략적으로 나타낸다. 일부 실시예들에서, 그러한 스위치는 SOI(silicon-on-insulator) FET들과 같은 하나 이상의 전계 효과 트랜지스터(FET)에 기초할 수 있다. 특정 극이 특정 접점에 연결될 때, 그러한 경로는 일반적으로 폐쇄 또는 온 상태에 있는 것으로 지칭된다. 극과 접점 사이에 주어진 경로가 연결되지 않을 때, 그러한 경로는 일반적으로 개방 또는 오프 상태에 있는 것으로 지칭된다.
도 2는 일부 구현들에서, 도 1의 RF 스위치(100)가 RF 코어(110) 및 에너지 관리(EM) 코어(112)를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다. RF 코어(110)는 제1 포트와 제2 포트 사이에서 RF 신호들을 라우팅하도록 구성될 수 있다. 도 2에 나타낸 예시적인 단극 이중 접점(SPDT) 구성에서, 그러한 제1 및 제2 포트들은 극(102a) 및 제1 접점(104a) 또는 극(102a) 및 제2 접점(104b)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, EM 코어(112)는 예를 들어, 전압 제어 신호들을 RF 코어에 공급하도록 구성될 수 있다. EM 코어(112)는 또한 RF 스위치(100)에 논리 디코딩 및/또는 전원 조절 능력들을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 코어(110)는 스위치(100)의 하나 이상의 입력과 하나 이상의 출력 간의 RF 신호들의 통과를 가능하게 하기 위해 하나 이상의 극 및 하나 이상의 접점을 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 코어(110)는 도 2에 나타낸 바와 같은 단극 이중 접점(SPDT 또는 SP2T) 구성을 포함할 수 있다.
예시적인 SPDT 맥락에서, 도 3은 RF 코어(110)의 보다 상세한 예시적인 구성을 나타낸다. RF 코어(110)는 제1 및 제2 트랜지스터들(예를 들어, FET들)(120a, 120b)을 통해 제1 및 제2 접점 노드들(104a, 104b)에 결합된 단일 극(102a)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 제1 접점 노드(104a)는 노드(104a)에 대한 션트 형성 능력을 제공하기 위해 FET(122a)를 통해 RF 접지에 결합되는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, 제2 접점 노드(104b)는 노드(104b)에 대한 션트 형성 능력을 제공하기 위해 FET(122b)를 통해 RF 접지에 결합되는 것으로 도시되어 있다.
예시적 동작에 있어서, RF 코어(110)가 극(102a)과 제1 접점(104a) 사이에서 RF 신호가 통과되고 있는 상태에 있을 때, 극(102a)과 제1 접점 노드(104a) 간의 FET(120a)는 온 상태에 있을 수 있고, 극(102a)과 제2 접점 노드(104b) 간의 FET(120b)는 오프 상태에 있을 수 있다. 션트 FET들(122a, 122b)의 경우, 션트 FET(122a)는 오프 상태에 있을 수 있으며, 따라서 RF 신호는 극(102a)으로부터 제1 접점 노드(104a)로 이동할 때 접지로 션트되지 않을 수 있다. 제2 접점 노드(104b)와 연관되는 션트 FET(122b)는 온 상태에 있을 수 있으며, 따라서 제2 접점 노드(104b)를 통해 RF 코어(110)에 도달하는 임의의 RF 신호들 또는 잡음이 접지로 션트되어 극 대 제1 접점 동작(pole-to-first-throw operation)에 대한 바람직하지 않은 간섭 효과가 감소할 수 있다.
위의 예는 단극 이중 접점 구성의 맥락에서 설명되었지만, RF 코어는 다른 수의 극 및 접점을 이용하여 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 둘 이상의 극이 존재할 수 있으며, 접점 수는 예시적 수인 2보다 작거나 클 수 있다.
도 3의 예에서, 극(102a)과 2개의 접점 노드(104a, 104b) 간의 트랜지스터들은 단일 트랜지스터들로서 도시된다. 일부 구현들에서, 극(들)과 접점(들) 간의 그러한 스위칭 기능성들은 스위치 아암 세그먼트들에 의해 제공될 수 있으며, 각각의 스위치 아암 세그먼트는 FET들과 같은 복수의 트랜지스터를 포함한다.
그와 같은 스위치 아암 세그먼트들을 갖는 RF 코어의 예시적인 RF 코어 구성(130)은 도 4에 나타나 있다. 본 예에서, 극(102a)과 제1 접점 노드(104a)는 제1 스위치 아암 세그먼트(140a)를 통해 결합되는 것으로 나타나 있다. 유사하게, 극(102a)과 제2 접점 노드(104b)는 제2 스위치 아암 세그먼트(140b)를 통해 결합되는 것으로 나타나 있다. 제1 접점 노드(104a)는 제1 션트 아암 세그먼트(142a)를 통해 RF 접지로 션트될 수 있는 것으로 나타나 있다. 유사하게, 제2 접점 노드(104b)는 제2 션트 아암 세그먼트(142b)를 통해 RF 접지로 션트될 수 있는 것으로 나타나 있다.
예시적 동작에서, RF 코어(130)가 극(102a)과 제1 접점 노드(104a) 사이에서 RF 신호가 통과되고 있는 상태에 있을 때, 제1 스위치 아암 세그먼트(140a) 내의 모든 FET들은 온 상태에 있을 수 있으며, 제2 스위치 아암 세그먼트(140b) 내의 모든 FET들은 오프 상태에 있을 수 있다. 제1 접점 노드(104a)에 대한 제1 션트 아암(142a)의 모든 FET들은 오프 상태에 있을 수 있으며, 따라서 RF 신호는 극(102a)로부터 제1 접점 노드(104a)로 이동할 때 접지로 션트되지 않는다. 제2 접점 노드(104b)와 연관되는 제2 션트 아암(142b) 내의 모든 FET들은 온 상태에 있을 수 있으며, 따라서 제2 접점 노드(104b)를 통해 RF 코어(130)에 도달하는 임의의 RF 신호들 또는 잡음이 접지로 션트되어, 극 대 제1 접점 동작에 대한 바람직하지 않은 간섭 효과가 감소할 수 있다.
다시, SP2T 구성의 맥락에서 설명되지만, 다른 수의 극 및 접점을 갖는 RF 코어들도 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 구현들에서, 스위치 아암 세그먼트(예를 들어, 140a, 140b, 142a, 142b)는 FET들과 같은 하나 이상의 반도체 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, FET는 제1 상태 또는 제2 상태에 있을 수 있으며, 게이트, 드레인, 소스 및 (때때로 기판으로도 지칭되는) 바디를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, FET는 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 FET가 직렬로 연결되어 제1 단부 및 제2 단부를 형성할 수 있으며, 따라서 FET들이 제1 상태(예를 들어, 온 상태)에 있을 때 RF 신호가 제1 단부와 제2 단부 사이에서 라우팅될 수 있다.
본 개시 내용의 적어도 일부는 하나의 FET 또는 한 그룹의 FET가 어떻게 스위칭 기능성들을 원하는 방식으로 제공하도록 제어될 수 있는지에 관한 것이다. 도 5는 일부 구현들에서, FET(120)의 그러한 제어가 FET(120)의 하나 이상의 부분들을 바이어스 및/또는 결합하도록 구성되는 회로(150)에 의해 용이하게 될 수 있다는 것을 개략적으로 나타낸다. 일부 실시예들에서, 그러한 회로(150)는 FET(120)의 게이트를 바이어스 및/또는 결합하고, FET(120)의 바디를 바이어싱 및/또는 결합하고/하거나, FET(120)의 소스/드레인을 결합하도록 구성되는 하나 이상의 회로를 포함할 수 있다.
하나 이상의 FET의 상이한 부분들이 어떻게 그렇게 바이어스 및/또는 결합하는지의 개략적인 예들이 도 6을 참조하여 설명된다. 도 6에는, 노드들(144, 146) 사이의 (예를 들어, 도 4의 예의 예시적인 스위치 아암 세그먼트들(140a, 140b, 142a, 142b) 중 하나일 수 있는) 스위치 아암 세그먼트(140)가 복수의 FET(120)를 포함하는 것으로 나타나 있다. 그러한 FET들의 동작은 게이트 바이어스/결합 회로(150a) 및 바디 바이어스/결합 회로(150c) 및/또는 소스/드레인 결합 회로(150b)에 의해 제어 및/또는 용이하게 될 수 있다.
게이트 바이어스/결합 회로
도 6에 도시된 예에서, FET들(120) 각각의 게이트는 게이트 바이어스 신호를 수신하고/하거나 게이트를 스위치 아암(140) 또는 FET(120)의 다른 부분에 결합하기 위해 게이트 바이어스/결합 회로(150a)에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 게이트 바이어스/결합 회로(150a)의 설계들 또는 특징들은 스위치 아암(140)의 성능을 개선할 수 있다. 그러한 성능 개선은 디바이스 삽입 손실, 격리 성능, 전력 처리 능력 및/또는 스위칭 디바이스 선형성을 포함할 수 있지만, 그에 한정되지 않는다.
바디 바이어스/결합 회로
도 6에 나타낸 바와 같이, 각각의 FET(120)의 바디는 바디 바이어스 신호를 수신하고/하거나 바디를 스위치 아암(140) 또는 FET(120)의 다른 부분에 결합하기 위해 바디 바이어스/결합 회로(150c)에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 바디 바이어스/결합 회로(150c)의 설계들 또는 특징들은 스위치 아암(140)의 성능을 개선할 수 있다. 그러한 성능 개선은 디바이스 삽입 손실, 격리 성능, 전력 처리 능력 및/또는 스위칭 디바이스 선형성을 포함할 수 있지만, 그에 한정되지 않는다.
소스/ 드레인 결합 회로
도 6에 나타낸 바와 같이, 각각의 FET(120)의 소스/드레인은 소스/드레인을 스위치 아암(140) 또는 FET(120)의 다른 부분에 결합하기 위해 결합 회로(150b)에 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 결합 회로(150b)의 설계들 또는 특징들은 스위치 아암(140)의 성능을 개선할 수 있다. 그러한 성능 개선은 디바이스 삽입 손실, 격리 성능, 전력 처리 능력 및/또는 스위칭 디바이스 선형성을 포함할 수 있지만, 그에 한정되지 않는다.
스위칭 성능 파라미터들의 예들
삽입 손실
스위칭 디바이스 성능 파라미터는 삽입 손실의 척도를 포함할 수 있다. 스위칭 디바이스 삽입 손실은 RF 스위칭 디바이스를 통해 라우팅되는 RF 신호의 감쇠의 척도일 수 있다. 예를 들어, 스위칭 디바이스의 출력 포트에서의 RF 신호의 크기는 스위칭 디바이스의 입력 포트에서의 RF 신호의 크기보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭 디바이스는 기생 용량, 인덕턴스, 저항, 또는 컨덕턴스를 디바이스 내에 도입하여 스위칭 디바이스 삽입 손실의 증가에 기여하는 디바이스 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭 디바이스 삽입 손실은 스위칭 디바이스의 출력 포트에서의 RF 신호의 전력 또는 전압에 대한 입력 포트에서의 RF 신호의 전력 또는 전압의 비율로서 측정될 수 있다. 스위칭 디바이스 삽입 손실의 감소는 RF 신호 전송의 개선을 가능하게 하는 데 바람직할 수 있다.
격리
스위칭 디바이스 성능 파라미터는 격리의 척도도 포함할 수 있다. 스위칭 디바이스 격리는 RF 스위칭 디바이스의 입력 포트와 출력 포트 간의 RF 격리의 척도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 이것은 예를 들어, 스위칭 디바이스가 오프 상태에 있는 동안에 스위칭 디바이스가 입력 포트와 출력 포트가 전기적으로 격리되는 상태에 있는 동안의 스위칭 디바이스의 RF 격리의 척도일 수 있다. 스위칭 디바이스의 격리의 증가는 RF 신호 무결성을 개선할 수 있다. 소정 실시예들에서, 격리의 증가는 무선 통신 디바이스 성능을 개선할 수 있다.
혼변조 왜곡
스위칭 디바이스 성능 파라미터는 혼변조 왜곡(IMD) 성능의 척도를 더 포함할 수 있다. 혼변조 왜곡(IMD)은 RF 스위칭 디바이스의 비선형성의 척도일 수 있다.
IMD는 둘 이상의 신호가 함께 혼합되어 고조파가 아닌 주파수들을 산출함으로써 초래될 수 있다. 예를 들어, 2개의 신호가 주파수 공간에서 서로 비교적 가까운 기본 주파수 f1 및 f2(f2>f1)를 갖는 것으로 가정한다. 그러한 신호들의 혼합은 2개의 신호의 기본 주파수와 고조파의 상이한 곱들에 대응하는 주파수들에서 주파수 스펙트럼 내의 피크들을 유발할 수 있다. 예를 들어, (IMD2라고도 하는) 2차 혼변조 왜곡은 통상적으로 주파수 f1+f2, f2-f1, 2f1 및 2f2를 포함하는 것으로 간주된다. (IMD3라고도 하는) 3차 IMD는 통상적으로 2f1+f2, 2f1-f2, f1+2f2, f1-2f2를 포함하는 것으로 간주된다. 고차 곱들은 유사한 방식들로 형성될 수 있다.
일반적으로, IMD 차수가 증가함에 따라, 전력 레벨은 감소한다. 따라서, 2차 및 3차는 특별한 관심 대상인 바람직하지 않은 효과들일 수 있다. 4차 및 5차와 같은 더 높은 차수들도 일부 상황에서 관심 대상일 수 있다.
일부 RF 응용들에서는, RF 시스템 내의 간섭에 대한 민감성을 줄이는 것이 바람직할 수 있다. RF 시스템들에서의 비선형성은 시스템 내로의 가짜 신호들의 도입을 유발할 수 있다. RF 시스템 내의 가짜 신호들은 시스템 내의 간섭을 유발하고, RF 신호들에 의해 전송되는 정보를 열화시킬 수 있다. 증가된 비선형성을 갖는 RF 시스템은 간섭에 대한 민감성의 증가를 보일 수 있다. 시스템 컴포넌트들, 예를 들어 스위칭 디바이스들의 비선형성은 RF 시스템 내로의 가짜 신호들의 도입에 기여하여, 전반적인 RF 시스템 선형성 및 IMD 성능의 열화에 기여할 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 스위칭 디바이스들은 무선 통신 시스템을 포함하는 RF 시스템의 일부로서 구현될 수 있다. 시스템의 IMD 성능은 RF 스위칭 디바이스의 선형성과 같은 시스템 컴포넌트들의 선형성을 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 통신 시스템은 다중-대역 및/또는 다중-모드 환경에서 동작할 수 있다. 혼변조 왜곡(IMD) 성능의 개선은 다중-대역 및/또는 다중-모드 환경에서 동작하는 무선 통신 시스템들에서 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위칭 디바이스 IMD 성능의 개선은 다중-모드 및/또는 다중-대역 환경에서 동작하는 무선 통신 시스템의 IMD 성능을 개선할 수 있다.
스위칭 디바이스 IMD 성능의 개선은 다양한 무선 통신 표준들에서 동작하는 무선 통신 디바이스들에 대해, 예를 들어 LTE(Long Term Evolution) 통신 표준에서 동작하는 무선 통신 디바이스들에 대해 바람직할 수 있다. 일부 RF 응용들에서, 데이터 및 음성 통신의 동시 전송을 가능하게 하는 무선 통신 디바이스들에서 동작하는 스위칭 디바이스들의 선형성을 개선하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 디바이스들에서의 IMD 성능의 개선은 LTE 통신 표준에서 동작하고 음성 및 데이터 통신의 동시 전송(예를 들어, SVLTE(Simultaneous Voice and LTE))을 수행하는 무선 통신 디바이스들에 대해 바람직할 수 있다.
고전력 처리 능력
일부 RF 응용들에서, RF 스위칭 디바이스들은 고전력 하에서 동작하면서 다른 디바이스 성능 파라미터들의 저하를 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 스위칭 디바이스들은 고전력 하에서 동작하면서 혼변조 왜곡, 삽입 손실 및/또는 격리 성능을 개선하는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 스위칭 디바이스의 전력 처리 능력의 개선을 가능하게 하기 위해 스위칭 디바이스의 스위치 아암 세그먼트 내에 증가된 수의 트랜지스터가 구현될 수 있다. 예를 들어, 스위치 아암 세그먼트는 고전력 하에서 디바이스 성능의 개선을 가능하게 하기 위해 직렬 연결된 증가된 수의 FET들, 즉 증가된 FET 스택 높이를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 증가된 FET 스택 높이는 스위칭 디바이스 삽입 손실 성능을 열화시킬 수 있다.
FET 구조들 및 제조 프로세스 기술들의 예들
스위칭 디바이스는 온-다이, 오프-다이 또는 이들에 대한 일부 조합으로 구현될 수 있다. 스위칭 디바이스는 또한 다양한 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 스위칭 디바이스들은 실리콘 또는 SOI(silicon-on-insulator) 기술을 이용하여 제조될 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, RF 스위칭 디바이스는 SOI 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, SOI 기술은 실리콘 디바이스층 아래에 매립 산화물층과 같은 전기 절연 재료의 매립된 층을 갖는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, SOI 기판은 실리콘층 아래에 매립된 산화물층을 포함할 수 있다. 본 분야에서 알려진 다른 절연 재료들도 사용될 수 있다.
SOI 기술을 이용하는 RF 스위칭 디바이스와 같은 RF 응용들의 구현은 스위칭 디바이스 성능을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, SOI 기술은 전력 소비의 감소를 가능하게 할 수 있다. 전력 소비의 감소는 무선 통신 디바이스들과 연관되는 것들을 포함하는 RF 응용들에서 바람직할 수 있다. SOI 기술은 실리콘 기판에 대한 트랜지스터들 및 상호연결 금속화의 기생 용량의 감소로 인해 디바이스 회로의 전력 소비의 감소를 가능하게 할 수 있다. 매립된 산화물층의 존재는 또한 접합 용량 또는 고저항률 기판의 사용을 줄여서, 기판 관련 RF 손실들의 감소를 가능하게 할 수 있다. 전기적으로 절연된 SOI 트랜지스터들은 스택 형성을 용이하게 하여 칩 크기의 감소에 기여할 수 있다.
일부 SOI FET 구성들에서, 트랜지스터의 각각은 소스와 드레인이 직사각형 형상(평면도에서)이고 게이트 구조는 직사각형 형상의 핑거와 같이 소스와 드레인 사이에 연장되는 핑거 기반 디바이스로서 구성될 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 SOI상에 구현된 예시적인 핑거 기판 FET 디바이스의 평면도 및 측면 단면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 FET 디바이스들은 p형 FET 또는 n형 FET를 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 일부 FET 디바이스들이 p형 디바이스들로서 설명되지만, 그러한 p형 디바이스들과 연관되는 다양한 개념들은 n형 디바이스들에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, pMOSFET는 반도체 기판상에 형성되는 절연체층을 포함할 수 있다. 절연체층은 실리콘 이산화물 또는 사파이어와 같은 재료들로 형성될 수 있다. n웰은 절연체 내에 형성되는 것으로 나타나 있으며, 따라서 노출 표면은 일반적으로 직사각 영역을 정의한다. 소스(S) 및 드레인(D)은 p도핑 영역들로 나타나 있으며, 그의 노출 표면들은 일반적으로 직사각형들을 정의한다. 도시된 바와 같이, S/D 영역들은 소스 및 드레인 기능성들이 반전되도록 구성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 게이트(G)가 n웰 상에 형성되어 소스와 드레인 사이에 배치될 수 있다는 것을 추가로 나타낸다. 예시적인 게이트는 소스 및 드레인을 따라 연장되는 직사각 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. n형 바디 콘택도 도시되어 있다. 직사각 형상의 웰, 소스 및 드레인 영역들, 및 바디 콘택의 형성들은 복수의 공지 기술에 의해 달성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 SOI 상에 구현되는 다중 핑거 FET 디바이스의 일례의 평면도 및 측면 단면도를 나타낸다. 직사각 형상의 n웰, 직사각 형상의 p도핑 영역들, 직사각 형상의 게이트들 및 n형 바디 콘택의 형성들은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명된 것들과 유사한 방식들로 달성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b의 예시적인 다중 핑거 FET 디바이스는 하나의 FET의 드레인이 그의 인접하는 FET의 소스로서 작용하도록 동작하게 제조될 수 있다. 따라서, 다중 핑거 FET 디바이스는 전체로서 전압 분할 기능성을 제공할 수 있다. 예를 들어, RF 신호는 외측의 p도핑 영역들 중 하나(예를 들어, 좌측의 p도핑 영역)에서 제공될 수 있으며; 신호가 FET들의 시리즈를 통과함에 따라 신호의 전압이 FET들 사이에 분할될 수 있다. 그러한 예에서, 우측의 p도핑 영역은 다중 핑거 FET 디바이스의 전체적인 드레인으로 작용할 수 있다.
일부 구현들에서, 복수의 전술한 다중 핑거 FET 디바이스는 스위치로서 직렬로 연결되어, 예를 들어 전압 분할 기능을 더욱 용이하게 할 수 있다. 그러한 다중 핑거 FET 디바이스들의 수는 예를 들어, 스위치의 전력 처리 요구에 기초하여 선택될 수 있다.
제품들의 구현의 예들
본 명세서에 기술되는 FET 기반 스위치 회로들과 바이어스/결합 구성들의 다양한 예들은 수많은 상이한 방식들로 그리고 상이한 제품 레벨들에서 구현될 수 있다. 그러한 제품 구현들 중 일부가 예들로서 설명된다.
반도체 다이 구현
도 9a 내지 도 9d는 하나 이상의 반도체 다이에서 이런 구현들의 비제한적인 예들을 개략적으로 나타낸다. 도 9a는 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 기술되는 바와 같이 하나 이상의 특징들을 갖는 스위치 회로(120)과 바이어스/결합 회로(150)가 다이(800) 상에 구현될 수 있다는 것을 나타낸다. 도 9b는 일부 실시예들에서, 바이어스/결합 회로(150)의 적어도 일부가 도 9a의 다이(800)의 외측에 구현될 수 있다는 것을 나타낸다.
도 9c는 일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 하나 이상의 특징들을 갖는 스위치 회로(120)가 제1 다이(800a)상에 구현될 수 있고, 본 명세서에 기술되는 바와 같이 하나 이상의 특징들을 갖는 바이어스/결합 회로(150)가 제2 다이(800b)상에 구현될 수 있다는 것을 나타낸다. 도 9d는 일부 실시예들에서, 바이어스/결합 회로(150)의 적어도 일부가 도 9c의 제1 다이(800a)의 외측에 구현될 수 있다는 것을 나타낸다.
패키징된 모듈 구현
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 특징들을 갖는 하나 이상의 다이는 패키징된 모듈에서 구현될 수 있다. 그러한 모듈의 예는 도 10a(평면도)과 도 10b(측면도)에 나타나 있다. 스위치 회로와 바이어스/결합 회로 양쪽 모두가 동일한 다이상에 있다는 맥락에서 설명되었지만(예를 들어, 도 9a의 예시적인 구성), 패키징된 모듈은 다른 구성들에 기초한 것일 수 있음을 이해할 것이다.
모듈(810)은 패키징 기판(812)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이런 패키징 기판은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 라미네이트 기판을 포함할 수 있다. 패키징 기판(812) 상에 실장된 컴포넌트들은 하나 이상의 다이들을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 스위칭 회로(120) 및 바이어스/결합 회로(150)를 구비한 다이(800)는 패키징 기판(812) 상에 실장되는 것으로 도시되어 있다. 다이(800)는 접속-배선본드(816)와 같은 접속을 통해 모듈의 다른 부분들(그리고 서로 둘 이상의 다이가 이용되는)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러한 접속-배선본드들은 다이(800)상에 형성되는 콘택 패드들(818)과 패키징 기판(812)상에 형성되는 콘택 패드들(814) 사이에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 표면 실장 디바이스(SMD)(822)는 모듈(810)의 다양한 기능성을 용이하게 하기 위해 패키징 기판(812) 상에 실장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 패키징 기판(812)은 다양한 컴포넌트들을 서로 및/또는 외부 접속을 위한 콘택 패드들과 상호접속시키기 위한 전기적 접속 경로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접속 경로(832)는 예시의 SMD(822)와 다이(800)를 상호접속시키는 것으로 도시되어 있다. 다른 예에서, 접속 경로(832)는 SMD(822)를 외부-접속 콘택 패드(834)와 상호접속시키는 것으로 도시되어 있다. 또 다른 예에서, 접속 경로(832)는 다이(800)를 접지-접속 콘택 패드들(836)과 상호접속시키는 것으로 도시되어 있다.
일부 실시예들에서, 패키징 기판(812) 위의 공간 및 그 위에 실장된 다양한 컴포넌트들은 오버몰드 구조(830)로 채워질 수 있다. 이러한 오버몰드 구조는 외부 소자들로부터 컴포넌트들 및 배선본드들에 대한 보호와 패키징된 모듈(810)의 보다 쉬운 취급을 포함하는 복수의 원하는 기능성들을 제공할 수 있다.
도 11은 도 10a 및 도 10b를 참조하여 기술된 모듈(810)에서 구현될 수 있는 예시적인 스위칭 구성의 개략적인 도면을 나타낸다. 이 예에서, 스위치 회로(120)는 안테나에 연결 가능한 극과 다양한 Rx 및 Tx 경로들에 연결가능한 접점을 갖는, SP9T 스위치인 것으로 도시되어 있다. 이러한 구성은 예를 들어, 무선 디바이스들에서 다중-모드 다중-대역 동작을 용이하게 할 수 있다.
모듈(810)은 스위치 회로(120) 및/또는 바이어스/결합 회로(150)의 동작을 용이하게 하기 위해 전력(예를 들어, 공급 전압 VDD) 및 제어 신호들을 수신하기 위한 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 공급 전압 및 제어 신호들은 바이어스/결합 회로(150)를 통해 스위치 회로(120)에 인가될 수 있다.
무선 디바이스 구현
일부 구현들에서, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 특징들을 갖는 디바이스 및/또는 회로는 무선 디바이스와 같은 RF 디바이스에 포함될 수 있다. 그러한 디바이스 및/또는 회로는 무선 디바이스에 직접 본 명세서에 기술된 바와 같은 모듈러 형태로, 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 무선 디바이스는 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트폰, 전화 기능성을 갖거나 갖지 않는 핸드헬드 무선 디바이스, 무선 태블릿 등을 포함할 수 있다.
도 12는 본 명세서에 기술되는 하나 이상의 유익한 특징들을 구비한 예시적인 무선 디바이스(900)를 개략적으로 도시한다. 본 명세서에서 기술되는 다양한 스위치들 및 다양한 바이어싱/결합 구성들의 맥락에서, 스위치(120) 및 바이어스/결합 회로(150)는 모듈(810)의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 스위치 모듈은 예를 들어, 무선 디바이스(900)의 다중-대역 다중-모드 동작을 용이하게 할 수 있다.
예시적인 무선 디바이스(900)에서, 복수의 전력 증폭기(PA)들을 구비한 PA 모듈(916)은 증폭된 RF 신호를 (듀플렉서(920)를 통해) 스위치(120)에 제공할 수 있으며, 스위치(120)는 증폭된 RF 신호를 안테나로 라우팅할 수 있다. PA 모듈(916)은 공지된 방식으로 구성되고 동작할 수 있는 송수신기(914)로부터 증폭되지 않은 RF 신호를 수신할 수 있다. 송수신기는 수신 신호들을 처리하기 위해 또한 구성될 수 있다. 송수신기(914)는 사용자에게 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들과 송수신기(914)에 적합한 RF 신호들 사이에 변환을 제공하도록 구성되는 기저대역 서브 시스템(910)과 상호 작용하는 것으로 도시되어 있다. 송수신기(914)는 또한 무선 디바이스(900)의 동작을 위한 전력을 관리하도록 구성되는 전력 관리 컴포넌트(906)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 전력 관리 컴포넌트는 또한 기저대역 서브 시스템(910) 및 모듈(810)의 동작들을 제어할 수 있다.
기저대역 서브 시스템(910)은 사용자에게 제공되며 사용자로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하기 위하여 사용자 인터페이스(902)에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 기저대역 서브 시스템(910)은 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하며 및/또는 사용자를 위한 정보의 저장을 제공하도록 구성되는 메모리(904)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 듀플렉서(920)는 공통 안테나(예를 들어, 924)를 이용하여 전송 및 수신 동작들이 동시에 수행되는 것을 가능하게 할 수 있다. 도 12에서, 수신되는 신호들은 예를 들어, 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(LNA)를 포함할 수 있는 "Rx" 경로들(도시 생략)로 라우팅되는 것으로 도시되어 있다.
복수의 다른 무선 디바이스 구성들은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 특징을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스는 다중-대역 디바이스일 필요는 없다. 다른 예에서, 무선 디바이스는 다이버시티 안테나와 같은 추가 안테나들, 및 Wi-Fi, 블루투스 및 GPS와 같은 추가 연결 특징들을 포함할 수 있다.
임피던스 매칭
SOI FET들과 같은 하나 이상의 FET들에 기초할 수 있는, 상술한 스위치들의 한가지 응용은, 임피던스 매칭 회로에 대한 것이다. 회로 소자들 간의 임피던스를 매칭시키는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, 증폭기 회로(예를 들어, 전력 증폭기 모듈 또는 저잡음 증폭기(LNA))와 같은 차후 회로와 안테나의 임피던스를 매칭시키는 것이 종종 바람직하다. 회로 소자들의 임피던스를 매칭시키는 한가지 이유는 소자들간에 최대 전력 전송을 획득하기 위한 것이다. 예를 들어, 회로가 회로의 일단에는 50Ω 소스를 가지고 타단에는 100Ω 로드를 갖는다면, 회로 소자들간의 전력 전송은 최대치 미만일 수 있다. 회로 소자들간에 임피던스를 매칭시키기 위한 한가지 방법은 회로 소자들간에 임피던스 매칭 회로를 삽입하는 것이다. 이 개시 내용이 수많은 환경들에서 그리고 수많은 다른 유형의 회로 및/또는 디바이스 소자들에 유용할 수 있다고 하더라도, 이 개시 내용의 더 많은 나머지의 논의를 단순화하기 위해 LNA와 같은, 안테나와 차후 회로간의 임피던스 매칭 회로를 이용하는 예들에 초점을 맞출 것이다.
임피던스 매칭 회로의 한가지 예는 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 임피던스 매칭 회로(1300)는 임피던스 매칭에 사용될 수 있는 ㅠ 회로의 예이다. 임피던스 매칭 회로(1300)는 하나의 회로 또는 디바이스 소자를 다른 회로 또는 디바이스 소자에 연결한 직렬 소자(1304)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나는 노드(1308)에서 임피던스 매칭 회로(1300)에 연결될 수 있고 증폭기는 노드(1306)에서 연결될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭 회로(1300)는 본 구성에 ㅠ 구성을 제공하는 직렬 소자(1304)의 양측에 2개의 션트 소자들(1302A, 1302B)을 포함할 수 있다. 션트 소자들(1302A, 1302B)은 접지에 연결되는 회로 소자들을 포함할 수 있다. 직렬 소자(1304)와 션트 소자들(1302A, 1302B) 각각은 도 13에 도시된 바와 같이 LC 회로들일 수 있다. 또한, 션트 소자들(1302A, 1302B)은 탱크 회로들로서 구성되거나 인덕터들 및 커패시터들과 병렬로 구성될 수 있다. 그러나, 다른 회로들은 직렬 소자(1304)와 션트 소자들(1302A, 1302B) 중 한쪽 또는 양쪽 이들 모두에 사용될 수 있다. 예를 들어, 션트 소자들 중 하나 또는 양쪽 모두는 인덕터, 또는 L-기반 회로들, C-기판 회로들, 또는 LC 회로들의 다른 구성들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 직렬 소자(1304)와 션트 소자들(1302A, 1302B)이 포함된 커패시터들 중 하나 이상은 조정 가능한 커패시터들일 수 있다. 조정 가능한 커패시터들은 직렬 소자(1304), 또는 션트 소자들(1302A, 1302B)의 커패시턴스에 기여할 수 있는 임의 수의 커패시터 소자들을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 커패시터가 도 13에서 임피던스 매칭 회로(1300)의 각각의 소자들을 위한 것으로 도시되어 있지만, 각각의 소자는 다수의 커패시터를 포함할 수 있고, 이것은 직렬, 병렬 또는 이와는 다른 방식으로 결합될 수도 있다. 커패시터들의 기여는 커패시터들 사이에 스위치들(도시 생략)을 개방 및 폐쇄시킴으로써 수정될 수 있다. 조정 가능한 커패시터들은 스위치형 이진 가중치 커패시터들(switched binary weighted capacitors), 아날로그 조정가능 커패시터들(analog tunable capacitors), 디지털 스위치 커패시터들 또는 디지털 스위치형 커패시터들, 디지털 스텝 커패시터들, 또는 이들의 조합일 수 있다.
유리하게는, 소정 실시예들에서, 조정가능한 커패시터들을 사용함으로써 임피던스 매칭 회로(1300)가 변경되는 임피던스와 매칭하도록 구성 및 재구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스의 안테나의 임피던스는 외부 대상들 또는 사용자들에 대해 수신된 신호의 주파수 또는 무선 디바이스의 위치에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 데스크상의 전화기 또는 다른 무선 디바이스의 안테나는 무선 디바이스가 사용자의 손 안에 사용자가 잡고 있거나 사용자의 머리 가까이에 있을 때와는 상이한 임피던스를 가질 수 있다. 또한, 무선 디바이스의 다른 상태들도 무선 디바이스의 컴포넌트들에서의 임피던스 변화를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 온도 변화들은 무선 디바이스의 하나 이상의 컴포넌트들의 임피던스를 변경할 수 있다. 제2 예로서, 무선 디바이스의 물리적인 구성 상태(예를 들어, 개방되어 있거나 폐쇄되어 있는 키패드 커버)는 임피던스, 예를 들어 안테나를 변경할 수 있다.
이것은 종종 회로의 임피던스가 하나의 션트 소자를 사용하여 매칭될 수 있는 경우이다. 예를 들어, 일반적으로, 션트 소자는 더 높은 임피던스를 갖는 회로 소자(예를 들어, 증폭기)에 연결된 노드에 사용된다. 그러나, 이것은 종종 더 높은 임피던스 소자에 연결된 노드가 변경되게 될 경우이다. 예를 들어, 일부 일정 기간 동안, 노드(1306)에 연결된 증폭기는 노드(1308)에 연결된 안테나보다 더 높은 임피던스를 가질 수 있고, 다른 일정 기간 동안, 노드(1306)에 연결된 증폭기는 노드(1308)에 연결된 안테나보다 더 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 회로(1300)는 노드(1306)와 통신하는 션트 소자(1302A)와 노드(1308)와 통신하는 다른 션트 소자(1302B)를 포함한다. 능동 션트 소자는 스위치들(도시 생략)을 사용하여 선택될 수 있다. 필요에 의해, 일부 경우들에서, 임피던스 매칭 회로(1300)의 어느 일측 단(예를 들어, 노드(1306) 또는 노드(1308))에 이용가능한 션트 소자를 갖기 위해, 여분의 션트 소자를 포함시키는 것은, 여분의 인덕터들 및 커패시터들을 사용하게 한다. 여분의 커패시터들 및 인덕터들을 포함시킴으로써 임피던스 매칭 회로(1300)의 사이즈 및 비용의 양쪽 모두를 증가시킬 수 있다.
예시적인 L-네트워크 임피던스 매칭 회로들
도 14는 L-네트워크 기반 임피던스 매칭 회로(1400)의 예를 예시한다. 임피던스 매칭 회로(1400)는 일부 경우들에서, 회로가 ㅠ 네트워크와 달리 문자 'L'과 유사할 수 있기 때문에 L-네트워크로서 지칭될 수도 있다. 소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(1400)는 임피던스 매칭 회로(1300) 대신에 사용될 수 있고, 임피던스 매칭 회로(1300)와 동일한 성능을 포함할 수 있다. 유리하게는, 임피던스 매칭 회로(1400)는 임피던스 매칭 회로(1300)의 2개의 션트 소자들 대신에 하나의 션트 소자(1402)를 포함한다. 따라서, 임피던스 매칭 회로(1400)는 비용 및 공간 양쪽 모두를 절약하는 임피던스 매칭 회로(1300)보다 더 적은 커패시터들 및/또는 인덕터들을 사용할 수 있다.
임피던스 매칭 회로(1300)와 같이, 임피던스 매칭 회로(1400)는 상이한 임피던스를 가질 수 있는 무선 디바이스의 소자들과 통신할 수 있는 직렬 소자(1404)와 한 쌍의 노드들(1406, 1408)을 포함할 수 있다. 파선 화살표들에 의해 표시된 바와 같이, 션트 소자(1402)는 스위치들(도시 생략)을 이용하여 노드(1406) 또는 노드(1408)에 연결될 수 있다. 임피던스 매칭 회로(1300)와 같이, 션트 소자(1402)의 커패시터와 직렬 소자(1404)의 커패시터는 조정가능한 커패시터들일 수 있으며 각기 한 세트의 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정가능한 커패시터들은 임피던스 매칭 회로(1400)에 각각 개별적으로 접속되거나 단선될 수 있는 5개의 커패시터들을 포함함으로써, 조정가능한 커패시터들에 대해 32개의 상이한 커패시턴스 값을 유발한다.
일부 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(1400)는 하나 이상의 추가적인 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조정가능한 커패시터들의 일부로서, 또는 임피던스 매칭 회로(1400)의 다른 곳에 포함된 하나 이상의 저항기가 있을 수 있다.
도 15는 임피던스 매칭 회로(1400)의 대안적인 표현을 예시한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭 회로(1400)는 L2와 C2를 포함하는 션트 소자(1402)가 노드(1406) 또는 노드(1408)에 접속될 수 있거나, 임피던스 매칭 회로(1400)에 기여하는 것으로부터 완전히 제외될 수 있도록 임피던스 매칭 회로를 구성하는데 사용될 수 있는 3개의 스위치들 SW1, SW2, SW3를 포함할 수 있다. 직렬 소자(1404)는 도 15에서 C1과 L1으로 표현된다.
도 16a 및 도 16b는 션트 소자를 하나의 노드에서 다른 노드로 이동시키기 위한 임피던스 매칭 회로(1400)에 대한 스위치 구성들을 예시한다. 소정 실시예들에서, 션트 소자는 임피던스 매칭 회로(1400)를 포함하는 소자들 간의 전기적 연결들을 수정함으로써 이동된다. 도 16a는 노드(1408)와 통신하는 소자가 노드(1406)와 통신하는 소자보다 더 높은 임피던스를 갖는 경우를 예시한다. 그러한 경우에, 스위치들 SW2 및 SW3는 폐쇄될 수 있고, 스위치 SW1는 개방된 채로 남겨져서 션트 소자가 노드(1408)와 통신하게 된다. 등가 회로도(1602)는 도 16a에 구성되어 있는 바와 같이 임피던스 매칭 회로(1400)의 구성을 예시한다.
도 16b는 노드(1406)와 통신하는 소자가 노드(1408)와 통신 상태에 있을 있는 소자보다 더 높은 임피던스를 갖는 경우를 예시한다. 그러한 경우에, 스위치들 SW1과 SW2는 폐쇄될 수 있고, 스위치 SW3는 개방된 채로 남겨져서 션트 소자가 노드(1406)와 통신하게 된다. 등가 회로도(1652)는 도 16b에 구성되어 있는 바와 같이 임피던스 매칭 회로(1400)의 구성을 예시한다. 스위치들 SW1, SW2, SW3는 단극 단접점 스위치들일 수 있다. 대안적으로, 스위치들은 기술된 회로 구성들이 될 수 있는 다른 스위치 유형들일 수도 있다. 예를 들어, 스위치들 SW1과 SW2는 단극 트리플접점 스위치를 사용하여 생성될 수 있다.
추가적 예시적인 L-네트워크 구성들
상술한 바와 같이, 임피던스 매칭 회로(1400)는 2개의 노드 사이에서 직렬 소자(1404)에 의해 션트 회로를 노드(1406) 또는 노드(1408)에 적용할 수 있다. 유리하게는, 개방 및 폐쇄되는 스위치의 조합을 조정함으로써, 임피던스 매칭 회로(1400)는 다른 회로 구성들을 생성하는데 사용될 수 있다. 도 17a 내지 도 17d는 L-네트워크 임피던스 매칭 회로(1400)를 사용하여 생성될 수 있는 추가적인 회로 구성들의 4가지 예를 예시한다.
도 17a는 특별한 커패시턴스 값을 주기 위해 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터로서 구성된 한 세트의 하나 이상의 커패시터들일 수 있는 단일 커패시터가 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 연결되는 경우를 나타낸다. 등가 회로도(1702)로 표현되는, 이 구성을 달성하기 위해, 스위치들 SW1과 SW3는 폐쇄되는 반면 스위치 SW2는 개방된다. 또한, 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터 C1와 연관되는 하나 이상의 스위치들은 오픈 위치에서 구성된다. 도 17a에 도시된 구성에서는, 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터 C1이 폐쇄된 스위치들 SW1과 SW3를 통해 노드(1406)와 노드(1408)사이에 적용되게 된다.
도 17b는 특별한 인덕턴스 값을 제공하도록 구성된 한 세트의 하나 이상의 인덕터들일 수 있는, 단일 인덕터가 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 연결되는 경우를 나타낸다. 등가 회로도(1722)로 표현되는, 이 구성을 달성하기 위해, 스위치들 SW1, SW2 및 SW3가 폐쇄된다. 또한, 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터들 C1, C2와 연관되는 하나 이상의 스위치들은 오픈 위치에서 구성된다. 도 17b에 도시된 구성에서는, 인덕터 L2가 폐쇄된 스위치들 SW1, SW2 및 SW3를 통해 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 적용되게 된다.
도 17c는 특별한 커패시턴스 값을 주기 위해 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터로서 구성된 한 세트의 하나 이상의 커패시터들을 특별한 인덕턴스 값을 제공하도록 구성된 한 세트의 하나 이상의 인덕터들과 병렬로 포함할 수 있는 탱크 회로가, 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 연결되는 경우를 나타낸다. 등가 회로도(1742)로 표현되는, 이 구성을 달성하기 위해, 스위치들 SW1, SW2 및 SW3가 폐쇄된다. 또한, 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터 C1와 연관되는 하나 이상의 스위치들은 오픈 위치에서 구성된다. 도 17c에 도시된 구성에서는, 커패시터 C2와 인덕터 L2가 폐쇄된 스위치들 SW1, SW2 및 SW3를 통해 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 적용되게 된다.
등가 회로도(1742)는 션트 회로(1402)를 나타낼 수 있다는 것에 유의해야 한다. 도 17c는 물론, 도 14에도 도시된 바와 같이, 이 션트 회로(1402)는 탱크 회로일 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 션트 회로(1402)는 이와 같이 제한되지 않는다. 션트 회로(1402)는 다수의 회로 구성들을 포함할 수 있고 다수의 상이한 회로 소자들을 포함할 수 있다. 따라서, 도 17c에 도시된 구성에서는, 션트 회로(1402)가 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 연결되기 때문에, 도 17c에 도시된 구성에서는, 등가 회로도(1742)로 도시된 등가 회로 외에 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 다수의 다른 등가 회로들이 있게 될 수 있다.
도 17d는 특별한 커패시턴스 값을 주기 위해 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터로서 구성된 한 세트의 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있는 커패시터와, 특별한 인덕턴스 값을 제공하도록 구성된 한 세트의 하나 이상의 인덕터들을 포함할 수 있는 인덕터가 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 직렬로 연결되는 경우를 나타낸다. 등가 회로도(1762)로 표현되는, 이 구성을 달성하기 위해, 스위치들 SW1, SW2 및 SW3가 개방된다. 또한, 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터 C2와 연관되는 하나 이상의 스위치들은 도 17d에 도시된 바와 같이, 오픈 위치에서 구성될 수 있거나, 임의의 다른 위치에서 구성될 수도 있다. 도 17d에 도시된 구성에서는, 커패시터 C1과 인덕터 L1가 노드(1406)와 노드(1408) 사이에 적용되게 된다.
추가적 예시적인 L-네트워크 임피던스 매칭 회로
도 18은 L-네트워크 임피던스 매칭 회로(1800)의 다른 예를 나타낸다. 소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(1800)는 임피던스 매칭 회로(1400)에 대하여 상술한 실시예들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
임피던스 매칭 회로(1400)와 유사하게, 임피던스 매칭 회로(1800)는 노드(1806)와 노드(1808)를 포함할 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이, 노드(1808)는 예를 들어, 안테나로부터의 무선 주파수(RF) 입력일 수 있고, 노드(1806)는 예를 들어, 필터 또는 증폭기로의 RF 출력일 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 노드들(1806 및 1808)은 반전될 수 있다. 다시 말하면, 노드(1806)는 RF 입력일 수 있고 노드(1808)는 RF 출력일 수 있다. 게다가, 일부 경우들에서, 노드들(1806 및 1808)은 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(1800)를 포함하는 디바이스의 동작의 상태에 따라 입력 및 출력 둘다로서 구성될 수 있다.
게다가, 임피던스 매칭 회로(1400)와 같이, 임피던스 매칭 회로(1800)는 탱크 회로와 같은, 션트 회로를 포함할 수 있다. 도 18에 도시된 예에서, 션트 회로는 일부 경우들에서, 특별한 인덕턴스 값을 제공하도록 구성된 한 세트의 하나 이상의 인덕터들을 포함할 수 있는 인덕터 L와, 일부 경우들에서, 특별한 커패시턴스 값을 주기 위해 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터로서 구성된 한 세트의 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있는 커패시터 C2로 표현된다. 싱술된 바와 같이, 일부 경우에서, 커패시터(예를 들어, 커패시터 C2)는 아날로그 조정가능 커패시터일 수 있다. 스위치 SW는 션트 회로가 노드(1806) 또는 노드(1808)에 연결될 수 있게 하는 단극 트리플접점 SP3T 스위치일 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 스위치 SW는 션트 회로가 노드들(1806 및 1808) 양쪽 모두에 연결되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(1800)는 일부 경우들에서, 노드(1806)와 노드(1808) 사이에 위치하여, 특별한 커패시턴스 값을 주기 위해 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터로서 구성된 한 세트의 하나 이상의 커패시터들을 포함할 수 있는, 커패시터 C1을 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이, 임피던스 매칭 회로는 커패시터 C1과 직렬로 인덕터를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 회로 구성들도 가능하다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 커패시터 C1과 직렬인, 추가적인 인덕터 또는 인덕터들의 세트는 임피던스 매칭 회로로부터 제외될 수 있다.
예시적인 L-네트워크 임피던스 매칭 회로 시뮬레이션
도 19는 L-네트워크 임피던스 매칭 회로에 대한 회로 시뮬레이션(1900)의 예를 나타낸다. 회로 시뮬레이션(1900)은 추가적인 옵션의 듀플렉서 손실 회로(1902)와 단극 이중 접점(SP2T) 스위치(1904)에 의해 임피던스 매칭 회로(1800)의 버전을 시뮬레이팅한다.
회로 시뮬레이션(1900)은 이 특별한 예에서 필터 임피던스를 나타내는 노드(1906)와 안테나 임피던스를 나타내는 노드(1908)를 포함할 수 있다. 노드(1906)는 또한 증폭기와 통신할 수 있으며, 이는 필터에 후속될 수 있다. 또한, 회로 시뮬레이션은 디지털 스위칭 커패시터(DSC)(1910)와 인덕터(1912)를 포함하는 션트 회로를 포함할 수 있다. 이 션트 회로는, 상술된 바와 같이, 스위치(1904)에 의해 노드(1906)와 노드(1908) 사이에서 스위칭될 수 있다. 더욱이, 회로 시뮬레이션은 노드(1906)와 노드(1908) 사이에 연결된 제2 DSC(1914)를 포함할 수 있다.
도 20은 임피던스 매칭 회로의 일측에는 50Ω 임피던스를 갖고 임피던스 매칭 회로의 다른 측에는 200Ω 임피던스를 갖는 회로 시뮬레이션(1900)을 이용하여 임피던스 매칭을 예시한 스미스 차트(2000)를 나타낸다.
바이패스 모드들에 의한 예시적인 L-네트워크
도 21은 바이패스 모드가 가능한 L-네트워크 임피던스 매칭 회로(2100)의 예를 나타낸다. 소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(2100)는 임피던스 매칭 회로들(1400 및 1800)에 대해 상술한 실시예들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭 회로들(1400 및 1800)과 같이, 임피던스 매칭 회로(2100)는 무선 디바이스의 회로들 또는 디바이스들과 전기적으로 통신하거나, 이와는 달리 적어도 일부 경우들에서 미스매칭될 수 있는 임피던스와 전기적으로 통신하기 위한 한 쌍의 노드들(2106 및 2108)을 포함할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭 회로들(1400 및 1800)에 대해 상술한 바와 같이, 임피던스 매칭 회로(2100)는 노드(2106)와 노드(2108)간의 커패시터 C1과 커패시터 C2와 인덕터 L을 포함할 수 있는 션트 회로를 포함할 수 있다.
또한, 임피던스 매칭 회로(2100)는 스위치 SW를 포함할 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 스위치 SW는 적어도 부분적으로 트랜지스터들로 구성될 수 있다. 트랜지스터들은 FET들 또는 임의의 다른 유형의 트랜지스터일 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, FET들은 SOI FET들일 수 있다. 그러나, 트랜지스터들은 그와 같이 제한되지 않고, 트랜지스터들 및/또는 스위치들을 구현하기 위한 구현 기술들의 수많은 트랜지스터 유형들을 이용하여 구현될 수 있다.
스위치 SW는 션트 회로(예를 들어, LC2 회로)를 노드(2106) 또는 노드(2108)에 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 스위치 SW는 바이패스 모드로 설정될 수 있다. 이 바이패스 모드에서, RF 입력 포트(예를 들어, 도 21의 예에서의 노드(2108))에 진입하는 신호는 RF 출력 포트(예를 들어, 도 21의 예에서의 노드(2108))로 통과할 수 있다.
도 21의 예에서, 2개의 바이패스 모드가 가능하다. 제1 바이패스 모드에서, 스위치 SW의 양쪽 트랜지스터들, 또는 스위치들이 폐쇄되고, 신호는 RF 입력과 RF 출력 사이에서 단락될 수 있지만, 션트 회로는 노드들 사이에 있을 수 있으며, 이는 회로 및 신호의 특성들에 영향을 미칠 수 있다. 제2 바이패스 모드에서, 스위치들 양쪽은 개방되고 션트 회로는 제외된다. 또한, C1으로서 포함되는 하나 이상의 커패시터들은, 신호가 임피던스 매칭 회로(2100)로부터의 최소한의 영향으로 RF 입력에서 RF 출력으로 통과될 수 있도록 단락될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바이패스 모드들은 옵션일 수 있다.
임피던스 매칭 회로를 갖는 예시적인 무선 디바이스
도 22는 임피던스 매칭 회로(2204)를 포함하는 무선 디바이스(2200)의 예를 나타낸다. 무선 디바이스로서 기술되어 있지만, 디바이스(2200)는 서로 통신하는 미스매칭된 임피던스를 갖는 소자들을 포함할 수 있는 임의 유형의 디바이스를 포함할 수 있다.
임피던스 매칭 회로(2204)는 상술된 바와 같이 임의 유형의 L-네트워크 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)는 임피던스 매칭 회로들(1400, 1800, 또는 2100)을 포함할 수 있다. 임피던스 매칭 회로(2204)의 각각의 입구/출구 노드는 무선 디바이스(2200)의 상이한 디바이스 또는 서브시스템과 통신할 수 있다. 예를 들어, 도면(2200)에 도시된 바와 같이, 임피던스 매칭 회로(2204)는 안테나(2202)와 증폭기(2206) 사이에 위치될 수 있고, 그와 통신하여, 임피던스 매칭 회로(2204)가 안테나(2202)와 증폭기(2206)사이의 임피던스를 매칭되게 할 수 있다. 증폭기(2206)는 디바이스(2200)와 함께 사용될 수 있는 임의 유형의 증폭기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증폭기는 전력 증폭기(PA) 또는 전력 증폭기 모듈(PAM), 저잡음 증폭기(LNA), 기타 등등일 수 있다.
안테나(2202)와 증폭기(2206) 뿐만 아니라, 임피던스 매칭 회로(2204)도 제어기(2208)와 통신할 수 있다. 제어기(2208)는, 일부 구현들에서, 임피던스 매칭 회로(2204)를 설정하거나 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(2208)는 임피던스 매칭 회로(2204)에 대한 설정들을 결정하는 것을 용이하게 하기 위해 또는 임피던스 매칭 회로(2204)의 구성을 설정하기 위해 하나 이상의 센서들(2210)을 사용할 수 있다. 하나 이상의 센서들(2210)은 임피던스 매칭 회로(2204)의 어느 하나의 입구/출구 포트(예를 들어, 도 22에 도시된 예의 안테나(2202) 및/또는 증폭기(2206))와 관련하여 배치된 무선 디바이스(2200)의 무선 디바이스 서브시스템들의 임피던스에 영향을 미칠 수 있는 무선 디바이스(2200)의 상태 또는 설정을 검출할 수 있는 임의 유형의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서들(2210)은 무선 디바이스(2200)에서 서브시스템들의 온도를 검출하기 위한 온도 센서, 무선 디바이스(2200) 외부의 온도(예를 들어, 주위온도)를 검출하기 위한 온도 센서, 무선 디바이스(2200)의 방향을 검출하기 위한 센서, 무선 디바이스(2200)에 대한 대상들 또는 그들의 일부(예를 들어, 안테나(2202)를 뒤덮은 손, 무선 디바이스(2200)의 임계값 근접성내의 벽, 무선 디바이스(2200)를 수용하는 보호 커버 또는 케이스, 기타 등등)의 근접성을 검출하기 위한 센서, 무선 디바이스(2200)의 기계적인 상태(예를 들어, 플립 커버가 개방/폐쇄된 상태, 슬라이더 커버가 개방/폐쇄된 상태, 기타 등등)를 결정하기 위한 센서, 배터리(2212)에 남아 있는 전하량을 결정하기 위한 배터리 센서, 배터리(2212)가 충전중인지 및/또는 무선 디바이스(2200)가 배터리 또는 벽부착 접속구(wall outlet)에 의해 전력을 공급받고 있는 중인지를 결정하기 위한 충전 센서, 및 그와 유사한 것을 포함할 수 있다.
대안적으로, 또는 센서들(2210)에 부가하여, 제어기(2208)는 무선 디바이스(2200)의 서브시스템들 또는 하나 이상의 추가적인 소자들의 설정들 및 구성에 기초하여 임피던스 매칭 회로(2204)에 대한 설정들 또는 구성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(2214)가 특별한 주파수에서 신호를 전송하도록 구성되는 경우 또는 증폭기(2206)가 특별한 비율로 신호를 증폭하도록 구성되는 경우, 제어기(2208)는 증폭기(2206)와 안테나(2202) 사이에 예상되는 임피던스 미스매칭을 결정할 수 있고, 그에 따라 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다.
또한, 제어기(2208)는 무선 디바이스(2200)의 서브시스템들 또는 하나 이상의 추가적인 소자들과 연관된 데이터에 기초하여 임피던스 매칭 회로(2204)에 대한 설정들 또는 구성을 결정할 수 있다. 이 데이터는 무선 디바이스(2200)에서 저장소(도시 생략)로부터 액세스될 수 있는 구성 규칙들을 더 포함할 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 제어기(2208)는 셀룰러 타워로부터 검출된 근접성에 기초하여 임피던스 매칭 회로(2204)에 대한, 또는 무선 신호의 송신 또는 수신 동안 무선 디바이스(2200)의 특별한 동작 주파수에 대한 설정들을 나타내는 저장소로부터 한 세트의 구성 규칙에 액세스할 수 있다.
일부 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(2204)의 제어는 개방-루프일 수 있다. 그와 같은 실시예들에서, 제어기(2208)는 상술한 바와 같이, 무선 디바이스(2200)의 상태들 또는 구동 환경을 결정할 수 있고 그에 따라 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 제어기(2208)는 무선 디바이스(2200)가 사용자에게 홀딩되어 있는지(예를 들어, 사용자의 귀에 홀딩되어 있는지)를 결정할 수 있고 무선 디바이스(2200)에 대한 주위 온도를 결정할 수 있으며, 이들 상황에 기초하여, 제어기(2208)는 그에 따라 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다.
대안적으로, 임피던스 매칭 회로(2204)의 제어는 폐쇄-루프일 수 있다. 그와 같은 실시예들에서, 제어기(2208)는 개방-루프 제어에 대해 기술된 바와 같이 임피던스 매칭 회로(2204)를 형성할 수 있다. 게다가, 제어기(2208)는 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204) 일측 단에서 검출된 임피던스(예를 들어, 안테나(2202) 임피던스와 증폭기(2206) 임피던스)에 관련된 피드백을 이용하여 임피던스 매칭 회로(2204)의 설정들을 계속해서 개량(refine) 또는 갱신할 수 있다. 또한, 제어기(2208)는 예를 들어, 센서들(2210)에 의해 검출된 무선 디바이스(2200)의 조건들에 적어도 부분적으로 기초하여 임피던스 매칭 회로(2204)의 설정들을 계속해서 개량 또는 갱신할 수 있다.
임피던스 매칭 회로(2204)를 제어하는 것은 션트 회로가 임피던스 매칭 회로(2204)의 하나의 입구/출구 노드(예를 들어, 노드(1406)) 또는 다른 입구/출구 노드(예를 들어, 노드(1408))(예를 들어, 무선 디바이스(2200)의 안테나(2202) 또는 증폭기(2206))의 서브시스템에 전기적으로 연결되도록 션트 회로(예를 들어, 션트 회로(1402))를 이동시키기 위해 임피던스 매칭 회로(2204)의 개방 또는 폐쇄할 스위치들을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 임피던스 매칭 회로(2204)를 제어하는 것은 조정가능한 커패시터들을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)를 제어하는 것은 조정가능한 커패시터 소자들의 커패시턴스 값에 기여하는 이진 가중치 디지털 스위치 커패시터들(예를 들어, 도 18의 C1 및/또는 C2)의 커패시터들의 수를 변경하기 위해 스위치들을 개방 또는 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다.
상술한 서브시스템들 및 컴포넌트들 뿐만 아니라, 무선 디바이스(2200)는 수많은 다른 유형의 디바이스들/서브시스템들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스는 전력 관리 시스템(2216), 기저대역 서브시스템(2218), 사용자 인터페이스 프로세서(2220), 메모리 모듈(2222), 기타 등등을 포함할 수 있다. 게다가, 도시되지는 않았지만, 무선 디바이스는 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU), 아날로그-디지털 변환기, 디지털-아날로그 변환기, 및 그와 유사한 것과 같은, 수많은 추가적인 프로세서들 및 디바이스들을 포함할 수 있다. 더욱이, 무선 디바이스(2200)에 대하여 설명된 시스템들 중 하나 이상은 옵션일 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 프로세서(2220)는 옵션일 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 22에서 설명된 시스템들 중 하나 이상은 프런트-엔드 모듈의 일부로서 포함될 수 있다. 예를 들어, 제어기(2208), 임피던스 매칭 회로(2204), 증폭기(2206), 송수신기(2214) 및 기저대역 시스템(2218) 중 하나 이상은 프런트-엔드 모듈의 일부로서 포함될 수 있다.
무선 디바이스(2200)의 다른 구성들도 가능하다. 예를 들어, 무선 디바이스(2200)는 다이플렉서와 전기적으로 통신하는 안테나를 포함할 수 있는 수신기를 포함할 수 있다. 다이플렉서는 저잡음 증폭기(LNA)에 스스로 전기적으로 연결될 수 있는 대역통과 필터에 전기적으로 연결될 수 있다. 임피던스 튜너 또는 임피던스 매칭 회로(2204)는 수신기의 블록들 중 하나 이상의 인터페이스들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)는 안테나와 다이플렉서 사이에 또는 대역 통과 필터와 LNA 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 일반적으로, 임피던스 매칭 회로(2204)는 넓은 동조 범위를 요구할 것 같은 위치에 위치된다.
소정 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(2204)는 다이버시티 안테나에 의해 다이버시티-수신기 경로에 사용되고, 이는 일반적으로 수신 신호들에 제한된다. 이것은 신호 전력이 임피던스 튜너와 함께 사용되는 스위치들의 전압 처리 능력보다 더 크기 때문인 경우도 종종 있다. 그러나, 수신 및 송신 양쪽 모두에 사용될 수 있는, 메인 안테나를 갖는 임피던스 매칭 회로(2204)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)가 고전압 처리 스위치들을 포함하는 경우, 임피던스 매칭 회로(2204)는 메인 안테나와 같은, 송신 기능들을 수행하는 안테나들을 이용할 수 있다.
추가적인 실시예들
일부 실시예들에서, 회로 또는 무선 디바이스의 둘 이상의 디바이스 소자들의 임피던스를 매칭시키기 위한 방법이 수행될 수 있다. 논의를 단순화시키기 위해, 이 방법은 프런트-엔드 모듈의 일부로서 포함될 수 있는, 안테나 및 증폭기와 같은, 2개의 디바이스 소자들의 임피던스를 매칭시키는 것에 대해 기술될 것이다. 본 방법은 임피던스 매칭 회로(2204)를 제어하거나 구성할 수 있는 임의의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 방법은 임피던스 매칭 회로(2204)로부터 분리될 수 있거나 그 일부일 수 있는, 제어기(2208)에 의해 수행될 수 있다.
일부 구현들에서, 본 방법은 예를 들어, 제어기(2208)에 의해, 제1 회로 소자(예를 들어, 안테나(2202))에 대한 제1 임피던스 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제1 회로 소자가 논의를 단순화시키기 위해 상이한 회로 소자들(예를 들어, 센서, 송수신기, 기타 등등)을 포함할 수 있다고 할지라도, 본 방법은 제1 회로 소자로서 안테나(2202)를 사용하여 기술될 것이다. 일반적으로, 반드시 아니라고 할지라도, 제1 회로 소자는 임피던스 매칭 회로와 직접 전기적으로 통신한다. 예를 들어, 안테나(2202)가 임피던스 매칭 회로(1400)와 전기적으로 통신하는 경우, 안테나(2202)는 노드(1406) 또는 노드(1408)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항기와 같은, 회로 소자는 제1 회로 소자(예를 들어, 안테나(2202))와 임피던스 매칭 회로(2204)간에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어기(2208)는 제2 회로 소자(예를 들어, 증폭기(2206))에 대한 제2 임피던스 값을 결정할 수 있다. 제2 회로 소자가 토론를 단순화시키기 위해 상이한 회로 소자들(예를 들어, 센서, 송수신기, 기타 등등)을 포함할 수 있다고 할지라도, 본 방법은 제2 회로 소자로서 증폭기(2206)을 사용하여 기술될 것이다. 일반적으로, 반드시 아니라고 할지라도, 제2 회로 소자는 임피던스 매칭 회로와 직접 전기적으로 통신한다. 예를 들어, 증폭기(2206)가 임피던스 매칭 회로(1400)와 전기적으로 통신하는 경우, 증폭기(2206)는 안테나(2202)와 전기적으로 통신하는 노드와 대향하는 노드(예를 들어, 안테나가 노드(1406)와 전기적으로 통신하는 경우에 노드(1408))에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저항기와 같은, 회로 소자는 제2 회로 소자(예를 들어, 증폭기(2206))와 임피던스 매칭 회로(2204)간에 전기적으로 연결될 수 있다.
제어기(2208)는 제1 임피던스 값과 제2 임피던스 값을 비교하여 안테나(2202)와 증폭기(2206)의 임피던스가 미스매칭인지를 결정할 수 있다. 임피던스가 미스매칭되지 않는다면, 제어기(2208)는 션트 소자를 임피던스 매칭 회로(2204)로부터 전기적으로 제외시키기 위해 예를 들어, 션트 소자의 스위치들을 개방시킴으로써 임피던스 매칭 회로(2204)가 바이패스 모드에 진입하도록 구성할 수 있다.
임피던스가 미스매칭된다고 제어기(2208)가 결정하면, 제어기(2208)는 회로 소자들 중 하나의 임피던스를 수정하여 다른 회로 소자의 임피던스와 매칭되도록 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 안테나(2202)가 증폭기(2206)보다 더 높은 임피던스를 갖는다면, 제어기(2208)는 임피던스 매칭 회로(2204)의 션트 소자가 안테나(2202)에 전기적으로 연결되는 임피던스 매칭 회로(2204)의 노드와 직접 전기적으로 통신하도록 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 회로 소자들은 안테나(2202)와 전기적으로 통신하는 션트 소자와 노드간에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어기(2208)는 상술한 바와 같이(도 16a 및 도 16b를 참조하여) 임피던스 매칭 회로(2204)의 스위치들을 개방 및 폐쇄함으로써 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치들은 또한 션트 소자에 의해 생성된 임피던스를 수정하기 위해 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)의 디지털 스위치형 커패시터들은 DSC들의 특별한 스위치들을 개방 및 폐쇄시킴으로써 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 임피던스 매칭 회로(2204)는 제1 회로 소자와 제2 회로 소자의 임피던스가 변함에 따라 구성 및 재구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(2202)의 임피던스는 안테나(2202)에 관련하여 사용자의 손 또는 머리의 위치에 따라 변경될 수 있다. 그와 같은 경우들에서, 제어기(2208)는 임피던스 매칭 회로(2204)에 포함된 스위치들의 개방 또는 폐쇄를 통해 전기적인 연결들을 수정함으로써 임피던스 매칭 회로(2204)의 션트를 하나의 노드에서 다른 노드로 동적으로 시프트시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 회로 소자의 임피던스 또는 회로 소자의 임피던스에 대한 예측된 변화는 센서들(2210)로부터의 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 일부 경우들에서, 제1 및 제2 회로 소자의 임피던스를 항상 매칭시킬 수 없다. 예를 들어, 제1 회로 소자의 임피던스는 예를 들어, 무선 디바이스와의 사용자의 상호작용으로 인한 지속적으로 변화하는 환경에 기초하여 값들의 범위에 걸쳐서 변동될 수 있다. 그와 같은 경우들에서, 제어기(2208)는 특별한 임피던스 매칭 회로(2204)의 능력내에서 제1 회로 소자와 제2 회로 소자간의 임피던스 미스매칭을 최소화하도록 임피던스 매칭 회로(2204)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 회로(2204)의 단위 크기가 10Ω 내에서 임피던스를 수정하는 것을 지원한다면, 제어기(2208)는 10Ω 내에서 제1 및 제2 회로 소자의 임피던스를 매칭시킬 수 있다.
일반적인 코멘트들
문맥에서 달리 명확하게 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 청구항들 전체에 걸쳐, "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)" 등의 단어들은, 배타적이거나 총망라의 의미와는 대조적으로 포괄적인 의미로, 즉 "포함하지만 이에 제한되지는 않음"의 의미로 해석되어야 한다. "결합된(coupled)"이라는 단어는, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 중간 요소를 경유하여 연결될 수 있는 2개 이상의 요소를 지칭한다. 부가적으로, "본 명세서에(herein)", "위에(above)", "아래에(below)"라는 단어들 및 유사한 의미의 단어들은, 본 명세서에서 사용될 때, 본 명세서의 임의의 특정 부분들이 아닌 전체적으로 본 명세서를 참조해야 한다. 문맥이 허용하는 경우, 단수, 또는 복수를 사용하는 상기 상세한 설명에서의 단어들은 또한 복수 또는 단수를 각각의 포함할 수 있다. 2 이상 항목들, 그 단어의 리스트에 관한 단어 "또는(or)"는 단어의 모든 하기 해석들을 커버한다: 리스트의 어떤 항목들, 리스트의 모든 항목들, 및 리스트의 항목들의 임의 조합.
본 발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 모든 것을 망라하거나, 또는 위에 개시된 바로 그 형태로 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지는 않는다. 본 발명의 특정 실시예들 및 예들은 예시의 목적으로 위에 설명되었지만, 관련 기술분야의 숙련된 자가 인식하는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스들, 또는 블록들은 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안적인 실시예들은 상이한 순서로 단계들을 갖는 루틴들을 수행하거나 블록들을 갖는 시스템들을 이용할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 삭제, 이동, 부가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이들 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들, 또는 블록들이 때로는 연속적으로 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 이들 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병행하여 수행될 수 있거나, 또는 상이한 시간에 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공되는 본 발명의 교시들은 반드시 위에 설명된 시스템이 아니라 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 위에 설명된 다양한 실시예들의 요소들 및 동작들은 추가 실시예들을 제공하도록 결합될 수 있다.
특히, "~할 수 있는(can)", "~할 수도 있는(might)", "~할 수 있는(may)", "예를 들어(e.g.)" 등과 같은 본 명세서에서 사용되는 조건적 언어는, 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 또는 문맥 내에서 다르게 이해되지 않는 한, 일반적으로는, 미리 정해진 실시예가 미리 정해진 특징, 요소 및/또는 상태를 포함하는 반면 기타 실시예는 포함하지 않을 수 있다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건적 언어는, 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예에 대해 임의의 방식으로 요구되거나, 하나 이상의 실시예가 이들 특징, 요소 및/또는 상태가 포함될지의 여부 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지의 여부를 저자(author) 입력이나 촉구 없이 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 이들 실시예들은 단지 예시로서 제시되었고, 본 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 실제로, 본 명세서에 설명된 신규 방법들 및 시스템들은 각종의 다른 형태들로 구현될 수 있고; 또한, 본 개시 내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 방법들 및 시스템들의 형태의 다양한 생략, 치환, 및 변경이 행해질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 본 개시 내용의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 형태들 또는 수정들을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 임피던스 매칭 회로로서,
    제1 노드와 제2 노드 사이에 위치하는 직렬 소자 -상기 제1 노드는 안테나와 전기적으로 통신하고, 상기 제2 노드는 다이플렉서와 전기적으로 통신함- ;
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 중 하나와 접지 사이에서 전기적으로 통신하도록 구성된 션트 소자; 및
    상기 션트 소자를 상기 제1 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로부터 상기 제2 노드와 접지 사이의 전기적 통신 상태로 스위칭하도록 구성된 스위치
    를 포함하는, 임피던스 매칭 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 소자는 커패시터를 포함하는, 임피던스 매칭 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직렬 소자는 인덕터와 커패시터를 포함하는, 임피던스 매칭 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커패시터는 하나 이상의 커패시터들을 포함하는 디지털 스위치 커패시터인, 임피던스 매칭 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 커패시터는 아날로그 조정가능 커패시터인, 임피던스 매칭 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 션트 소자는 인덕터와 커패시터를 포함하는, 임피던스 매칭 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커패시터는 하나 이상의 커패시터들을 포함하는 디지털 스위치 커패시터인, 임피던스 매칭 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 커패시터는 아날로그 조정가능 커패시터인, 임피던스 매칭 회로.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 커패시터는 병렬로 구성되는, 임피던스 매칭 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는, 임피던스 매칭 회로.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스위치는 또한 상기 임피던스 매칭 회로가 바이패스 모드에 놓여지도록 구성되는, 임피던스 매칭 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 바이패스 모드는 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드와 전기적으로 통신하는 션트 소자 없이 신호가 상기 제1 노드에서 상기 제2 노드로 전송될 수 있게 하는, 임피던스 매칭 회로.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 바이패스 모드는 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드와 전기적으로 통신하는 션트 소자에 의해 신호가 상기 제1 노드에서 상기 제2 노드로 전송될 수 있게 하는, 임피던스 매칭 회로.
  14. 무선 디바이스로서,
    제1 임피던스 값과 연관된 안테나;
    제2 임피던스 값과 연관된 다이플렉서 -상기 제2 임피던스 값은 적어도 일정 기간 동안 상기 제1 임피던스값과 상이함- ; 및
    상기 안테나와 상기 다이플렉서간에 전기적으로 연결되고, 상기 안테나 및 상기 다이플렉서와 전기적으로 통신하는 임피던스 매칭 회로
    를 포함하는, 무선 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로는 제1항의 임피던스 매칭 회로를 포함하는, 무선 디바이스.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로의 하나 이상의 스위치들을 동작시키도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 무선 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    하나 이상의 센서들을 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 하나 이상의 센서들로부터 획득된 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 하나 이상의 스위치들을 동작시키도록 구성된, 무선 디바이스.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 안테나는 신호를 수신하도록 구성된 다이버시티 안테나인, 무선 디바이스.
  19. 임피던스를 매칭하는 방법으로서,
    임피던스 매칭 회로와 전기적으로 통신하는 제1 회로 소자에 대한 제1 임피던스 값을 결정하는 단계;
    상기 임피던스 매칭 회로와 전기적으로 통신하는 제2 회로 소자에 대한 제2 임피던스 값을 결정하는 단계;
    상기 제1 임피던스 값과 상기 제2 임피던스 값을 비교하여 상기 제1 임피던스 값이 상기 제2 임피던스 값보다 큰지를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 임피던스 값이 상기 제2 임피던스 값보다 크다고 하는 결정에 응답하여, 상기 임피던스 매칭 회로의 션트 소자를 상기 제1 회로 소자와는 직접 전기적으로 통신하고 상기 제2 회로 소자와는 직접 전기적으로 통신하지 않게 구성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 임피던스 값이 상기 제2 임피던스 값과 임계값 정도로 매칭된다고 하는 결정에 응답하여, 상기 방법은 상기 임피던스 매칭 회로를 바이패스 모드에 놓여지도록 구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
KR1020167002116A 2013-06-28 2014-06-26 플렉서블 l-네트워크 안테나 튜너 회로 KR102175613B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361841217P 2013-06-28 2013-06-28
US61/841,217 2013-06-28
US14/314,550 US9621129B2 (en) 2013-06-28 2014-06-25 Flexible L-network antenna tuner circuit
US14/314,550 2014-06-25
PCT/US2014/044372 WO2014210331A1 (en) 2013-06-28 2014-06-26 Flexible l-network antenna tuner circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160024978A true KR20160024978A (ko) 2016-03-07
KR102175613B1 KR102175613B1 (ko) 2020-11-06

Family

ID=52115516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167002116A KR102175613B1 (ko) 2013-06-28 2014-06-26 플렉서블 l-네트워크 안테나 튜너 회로

Country Status (6)

Country Link
US (3) US9621129B2 (ko)
KR (1) KR102175613B1 (ko)
CN (1) CN105453425B (ko)
HK (1) HK1217577A1 (ko)
TW (1) TWI625934B (ko)
WO (1) WO2014210331A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9621129B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 Skyworks Solutions, Inc. Flexible L-network antenna tuner circuit
JP2016174236A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 半導体装置
WO2016183235A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Yang Xu Circuits for switched capacitor receiver front-ends
US10410957B2 (en) * 2016-03-31 2019-09-10 Skyworks Solutions, Inc. Body contacts for field-effect transistors
CN105871353B (zh) * 2016-06-22 2019-03-15 迈普通信技术股份有限公司 一种多负载电路及装置
US10103772B2 (en) 2016-08-10 2018-10-16 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for filter bypass for radio frequency front-ends
US10469122B2 (en) * 2017-01-17 2019-11-05 Qualcomm Incorporated Techniques for low-loss multi-band multiplexing
JP7286666B2 (ja) * 2018-02-23 2023-06-05 ラム リサーチ コーポレーション 高電力回路からの切り離しを伴わない静電容量測定
US10965021B2 (en) 2018-03-05 2021-03-30 Skyworks Solutions, Inc. Radio frequency systems with tunable filter
WO2019231922A1 (en) 2018-05-31 2019-12-05 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for multi-antenna communications
TWI679430B (zh) * 2019-01-04 2019-12-11 啓碁科技股份有限公司 電子裝置
KR20200097475A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 삼성전자주식회사 안테나 모듈을 포함하는 전자 장치 및 그것의 안테나 임피던스 정합 방법
US11245432B2 (en) 2019-03-06 2022-02-08 Skyworks Solutions, Inc. Radio frequency device with integrated antenna tuner and multiplexer
US10673412B1 (en) * 2019-05-08 2020-06-02 Semiconductor Components Industries, Llc Radio frequency switch
US11489508B2 (en) * 2020-09-04 2022-11-01 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Electronic device and method for operating the same
GB2603998B (en) 2020-12-07 2023-04-26 Skyworks Solutions Inc Radio frequency front end module including common filter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030100333A1 (en) * 2001-11-27 2003-05-29 Randolph Standke GPS equipped mobile phone with single shared antenna
US20030137284A1 (en) * 2002-01-23 2003-07-24 Tyco Electronics Corporation Switched reactance phase shifters
US20040239442A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Wilcox Bruce Emerson Quad band antenna interface modules including matching network ports
WO2012169015A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 パイオニア株式会社 インピーダンス整合装置、制御方法
US20130069737A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-21 Qualcomm Incorporated Adaptive tuning of an impedance matching circuit in a wireless device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883541A (en) * 1997-03-05 1999-03-16 Nec Corporation High frequency switching circuit
US6985698B2 (en) * 2001-11-14 2006-01-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Impedeance matching circuit for a multi-band radio frequency device
JP3790227B2 (ja) * 2003-04-16 2006-06-28 松下電器産業株式会社 高周波スイッチ回路
JP4000103B2 (ja) * 2003-10-09 2007-10-31 三菱電機株式会社 高周波スイッチ装置及び高周波スイッチ構造
KR101405338B1 (ko) 2006-07-12 2014-06-10 퀄컴 테크놀로지스, 인크. 로드-라인 적응
US8432237B2 (en) * 2009-05-21 2013-04-30 Qualcomm, Incorporated Output circuit with integrated impedance matching, power combining and filtering for power amplifiers and other circuits
US8792836B2 (en) * 2010-06-03 2014-07-29 Broadcom Corporation Front end module with compensating duplexer
JP5712289B2 (ja) 2011-06-07 2015-05-07 パイオニア株式会社 インピーダンス整合装置、制御方法
US9621129B2 (en) 2013-06-28 2017-04-11 Skyworks Solutions, Inc. Flexible L-network antenna tuner circuit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030100333A1 (en) * 2001-11-27 2003-05-29 Randolph Standke GPS equipped mobile phone with single shared antenna
US20030137284A1 (en) * 2002-01-23 2003-07-24 Tyco Electronics Corporation Switched reactance phase shifters
US20040239442A1 (en) * 2003-05-29 2004-12-02 Wilcox Bruce Emerson Quad band antenna interface modules including matching network ports
WO2012169015A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 パイオニア株式会社 インピーダンス整合装置、制御方法
US20130069737A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-21 Qualcomm Incorporated Adaptive tuning of an impedance matching circuit in a wireless device

Also Published As

Publication number Publication date
HK1217577A1 (zh) 2017-01-13
WO2014210331A1 (en) 2014-12-31
US20170279437A1 (en) 2017-09-28
TWI625934B (zh) 2018-06-01
TW201509127A (zh) 2015-03-01
CN105453425B (zh) 2018-06-01
US9621129B2 (en) 2017-04-11
US20150003306A1 (en) 2015-01-01
US20170279436A1 (en) 2017-09-28
CN105453425A (zh) 2016-03-30
US10374578B2 (en) 2019-08-06
US10554197B2 (en) 2020-02-04
KR102175613B1 (ko) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10554197B2 (en) Flexible L-network antenna tuner circuit
US9935627B2 (en) Radio-frequency switch having dynamic gate bias resistance, body contact, and compensation circuit
CN107276577B (zh) 射频开关及操作方法、半导体裸芯及制造方法、无线设备
US9450579B2 (en) Radio frequency devices having reduced intermodulation distortion
TWI654839B (zh) 用於改進一堆疊電晶體中的品質因子之電路及方法
US8922268B2 (en) Adjustable gate and/or body resistance for improved intermodulation distortion performance of radio-frequency switch
US10147724B2 (en) Feed-forward circuit to improve intermodulation distortion performance of radio-frequency switch
US20140009212A1 (en) Body-gate coupling to improve linearity of radio-frequency switch
US20150147981A1 (en) Switching device having a discharge circuit for improved intermodulation distortion performance
US10284200B2 (en) Linearity in radio-frequency devices using body impedance control
US20140009207A1 (en) Radio-frequency switch having dynamic gate bias resistance and body contact
US20140009210A1 (en) Feed-forward circuit to improve intermodulation distortion performance of radio-frequency switch

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant