KR20180135080A - 자동 주파수 검출을 하는 셀프 조정 전자기 결합기 - Google Patents

자동 주파수 검출을 하는 셀프 조정 전자기 결합기 Download PDF

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KR20180135080A
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누타퐁 스리라타나
데이비드 스콧 화이트필드
데이비드 라이언 스토리
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스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

빌트-인 주파수 검출을 포함하는 전자기 결합기 시스템들, 및 이러한 것들을 포함하는 모듈들 및 디바이스들. 전자기 결합기 시스템의 한 예는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기를 포함하고, 전자기 결합기는 입력 포트와 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 결합된 포트와 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 전자기 결합기는 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성된다. 조정가능한 종단 임피던스는 분리 포트에 접속된다. 주파수 검출기는 조정가능한 종단 임피던스에 그리고 결합된 포트에 접속되고, 결합된 신호의 주파수를 검출하고 결합된 신호의 주파수에 기초하여 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성된다.

Description

자동 주파수 검출을 하는 셀프 조정 전자기 결합기
관련 출원들과의 상호 참조
본원은 각각 2016년 5월 9일자 및 2017년 2월 6일자 출원된 공동-계류 중인 미국 가 출원 번호 62/333,368호 및 62/454,971호를 35 U.S.C. § 119(e) 및 PCT 제8 조 하에서 우선권 주장하고, 상기 출원들 각각은 그 전체가 모든 목적들을 위해 본원에 참조로 포함된다.
방향성 결합기들은 무선 송수신기들, 무선 핸드셋들 등과 같은 전단 모듈(FEM) 제품들에서 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들어, 방향성 결합기는 무선 주파수(RF) 출력 전력을 검출하고 모니터하기 위해 사용될 수 있다. RF 소스에 의해 발생된 RF 신호가 안테나와 같은 부하에 제공될 때, RF 신호의 일부는 다시 RF 소스를 향해 부하로부터 반사될 수 있다. RF 결합기는 RF 소스로부터 부하로 이동하는 RF 신호의 순방향 RF 전력의 표시 및/또는 부하로부터 반사된 역방향 RF 전력의 표시를 제공하기 위해 RF 소스와 부하 사이의 신호 경로 내에 포함될 수 있다. RF 결합기들은 예를 들어, 방향성 결합기들, 양방향 결합기들, 다대역 결합기들(예를 들어, 이중 대역 결합기들) 등을 포함한다.
도 1을 참조하면, RF 결합기(100)는 전형적으로 전력 입력 포트(102), 전력 출력 포트(104), 결합된 포트(106), 및 분리 포트(108)를 갖는다. 유도성 또는 용량성 결합을 포함할 수 있는 전자기 결합 메커니즘은 전형적으로 마이크로스트립들, 스트립 선로들, 코플래너 선로들 등과 같은, 2개의 병렬 또는 중첩된 전송 선로들에 의해 제공된다. 전력 입력 포트(102)와 전력 출력 포트(104) 사이에 연장하는 전송 선로(110)는 주 선로라고 하고 전력 입력 포트(102)로부터 전력 출력 포트(104)로의 신호의 대부분을 제공할 수 있다. 결합된 포트(106)와 분리 포트(108) 사이에 연장하는 전송 선로(112)는 결합된 선로라고 하고 측정을 위해 전력 입력 포트(102)와 전력 출력 포트(104) 사이에 이동하는 전력의 부분을 추출하기 위해 사용될 수 있다. (도 1에 도시한 것과 같이) 종단 임피던스(114)가 분리 포트(108)에 제시될 때, 전력 입력 포트(102)로부터 전력 출력 포트(104)로 이동하는 순방향 RF 전력의 표시가 결합된 포트(106)에서 제공될 수 있다. 유사하게, 종단 임피던스가 결합된 포트(106)에 제시될 때, 전력 출력 포트(104)로부터 전력 입력 포트(102)로 이동하는 역방향 RF 전력의 표시가 분리 포트(108)에서 제공될 수 있다. 종단 임피던스(114)는 다양한 통상적인 RF 결합기들에서의 50옴 션트 저항기에 의해 전형적으로 구현된다.
양태들 및 실시예들은 빌트-인 주파수 검출을 하고 검출된 주파수에 기초하여 종단 임피던스를 자동으로 조정하는 능력을 가짐으로써, 결합기 동작을 개선시키는 전자기 결합기에 관한 것이다.
한 실시예에 따르면, 전자기 결합기 시스템은 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 전자기 결합기를 포함한다. 상기 전자기 결합기 시스템은 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 조정가능한 종단 임피던스에 그리고 상기 결합된 포트에 접속되고, 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함한다. 상기 전자기 결합기 시스템은 상기 주파수 검출기에 결합되고 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 전자기 결합기를 포함한다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속되고, 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함한다. 소정의 예들에서 상기 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 상기 주파수 검출기에 결합되고 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면 셀프 조정 전자기 결합기 시스템은 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 전자기 결합기를 포함한다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 시스템은 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 조정가능한 종단 임피던스에 그리고 상기 결합된 포트에 접속되고, 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함한다.
한 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함한다. 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함할 수 있다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함한다. 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함한다. 한 예에서 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함한다. 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호/정보를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함한다. 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기의 출력에 접속된 디지털 인버터를 추가로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면 전자기 결합기 시스템은 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 전자기 결합기를 포함한다. 상기 전자기 결합기 시스템은 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 결정하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수를 표시자를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기, 및 상기 주파수 검출기 및 상기 조정가능한 종단 임피던스에 접속되고, 상기 주파수 검출기로부터 상기 결합된 신호의 상기 주파수의 상기 표시자를 수신하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 제어 신호를 인가하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함한다.
한 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함한다. 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 2개의 저항성 소자를 포함할 수 있다. 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 용량성 소자 또는 적어도 하나의 유도성 소자를 추가로 포함할 수 있다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 상기 결합된 신호의 상기 주파수의 상기 식별자를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함한다. 한 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함한다. 한 예에서 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함한다.
또 하나의 실시예는 위에 논의된 전자기 결합기 시스템들 중 임의의 것의 한 예를 포함하는 결합기 모듈에 관한 것이다. 상기 결합기 모듈은 패키징 기판 - 상기 전자기 결합기 시스템은 상기 패키징 기판 상에 형성됨 - , 및 상기 전자기 결합기 시스템을 외부 전자 디바이스들에 접속시키는 복수의 접속 패드를 추가로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예는 위에 논의된 전자기 결합기 시스템들 중 임의의 것의 한 예, 상기 전자기 결합기의 출력 포트에 결합된 안테나, 및 상기 전자기 결합기의 입력 포트에 결합되고 입력 신호를 발생시키도록 구성되는 송수신기를 포함하는 무선 디바이스에 관한 것이다. 상기 무선 디바이스는 상기 송수신기와 상기 전자기 결합기의 상기 입력 포트 사이에 접속되고, 상기 입력 신호를 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기를 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 무선 디바이스는 상기 전자기 결합기의 결합된 포트에 접속되고 결합된 신호를 수신하도록 구성된 센서를 추가로 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 무선 디바이스는 상기 전자기 결합기의 상기 출력 포트와 상기 안테나 사이에, 그리고 상기 안테나와 상기 송수신기에 사이에 결합된 안테나 스위치 모듈을 추가로 포함한다. 상기 무선 디바이스는 상기 송수신기에 결합된 기저대역 서브-시스템을 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 무선 디바이스는 전력 관리 서브-시스템, 배터리, 적어도 하나의 메모리, 및 사용자 인터페이스 중 적어도 하나를 추가로 포함한다.
또 하나의 실시예에 따르면 전자기 결합기 시스템은 제1 전력 신호 포트, 제2 전력 신호 포트, 제3 포트, 및 제4 포트를 갖고, 상기 제1과 제2 전력 포트들 사이에 연장하는 주 전송 선로, 및 상기 제3과 제4 포트들 사이에 연장하는 결합된 전송 선로를 포함하는 양방향 전자기 결합기를 포함한다. 상기 전자기 결합기는 순방향 동작 모드에서, 상기 제1 전력 신호 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제3 포트에서 순방향 결합된 신호를 발생시키고 역방향 동작 모드에서, 상기 제2 전력 신호 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제4 포트에서 역방향 결합된 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 상기 전자기 결합기 시스템은 제1 조정가능한 종단 임피던스, 제2 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 양방향 전자기 결합기를 상기 순방향 동작 모드와 상기 역방향 동작 모드 사이에 선택적으로 구성하고, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 제1 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제4 포트에 선택적으로 접속시키고, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제2 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제3 포트에 선택적으로 접속시키도록 동작가능한 스위치 회로망을 추가로 포함한다. 상기 전자기 결합기 시스템은 상기 스위치 회로망을 제어하도록 구성되는 제어기, 및 상기 제3 및 제4 포트들에 결합되고 상기 순방향 결합된 신호 및 상기 역방향 결합된 신호의 주파수를 결정하고 각각, 상기 순방향 및 역방향 결합된 신호들의 상기 주파수들에 기초하여 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들을 튜닝하기 위해 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함한다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 제어기에 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들을 튜닝하도록 추가로 구성된다.
한 예에서 상기 제어기는 상기 양방향 전자기 결합기의 원하는 동작 모드를 특정하는 입력 제어 신호를 수신하고 상기 입력 제어 신호에 응답하여 상기 스위치 회로망을 작동시키도록 구성된다.
한 예에서, 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들 각각은 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들 각각은 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함한다. 한 예에서 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함한다.
상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함할 수 있고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성된다. 한 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함한다. 한 예에서 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함한다. 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함한다.
또 하나의 실시예는 상기 전자기 결합기 시스템을 포함하는 결합기 모듈에 관한 것이다.
또 하나의 실시예는 상기 결합기 모듈을 포함하는 무선 디바이스에 관한 것이다. 상기 무선 디바이스는 송수신기, 및 안테나를 추가로 포함할 수 있고, 상기 결합기 모듈은 상기 안테나와 상기 송수신기 사이에 결합된다.
또 하나의 실시예에 따르면 무선 디바이스는 양방향 전자기 결합기를 포함하는 전자기 결합기 시스템의 한 예, 상기 양방향 전자기 결합기의 제1 전력 신호 포트에 결합된 송수신기, 및 상기 양방향 전자기 결합기의 제2 전력 신호 포트에 결합된 안테나를 포함한다. 상기 무선 디바이스는 상기 양방향 전자기 결합기의 상기 제3 포트와 상기 제4 포트에 선택적으로 접속된 센서를 추가로 포함할 수 있고, 상기 센서는 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 순방향 결합된 신호를 수신하고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 역방향 결합된 신호를 수신하도록 구성된다. 한 예에서 상기 무선 디바이스는 상기 송수신기와 상기 양방향 전자기 결합기의 상기 제1 전력 신호 포트 사이에 결합된 전력 증폭기를 추가로 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 무선 디바이스는 상기 양방향 전자기 결합기의 상기 제2 전력 신호 포트와 상기 안테나 사이에, 그리고 상기 안테나와 상기 송수신기에 사이에 결합된 안테나 스위치 모듈을 추가로 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 무선 디바이스는 기저대역 서브-시스템, 전력 관리 서브-시스템, 사용자 인터페이스, 적어도 하나의 메모리, 및 배터리 중 적어도 하나를 추가로 포함한다.
또 하나의 실시예에 따르면, 셀프 조정 전자기 결합기 시스템은 제1 전력 신호 포트, 제2 전력 신호 포트, 제3 포트, 및 제4 포트를 갖고, 상기 제1과 제2 전력 포트들 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 제3과 제4 포트들 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 순방향 동작 모드에서, 상기 제1 전력 신호 포트에서 제1 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제3 포트에서 순방향 결합된 신호를 발생시키고 역방향 동작 모드에서, 상기 제2 전력 신호 포트에서 제2 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제4 포트에서 역방향 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 양방향 전자기 결합기를 포함한다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 시스템은 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 양방향 전자기 결합기를 상기 순방향 동작 모드와 상기 역방향 동작 모드 사이에 선택적으로 구성하고, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제4 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제3 포트에 선택적으로 접속시키도록 동작가능한 스위치 회로망을 추가로 포함한다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 시스템은 상기 스위치 회로망을 제어하도록 구성되는 제어기, 및 상기 순방향 결합된 신호 및 상기 역방향 결합된 신호의 주파수들을 결정하고 상기 순방향 및 역방향 결합된 신호들의 상기 주파수들에 기초하여 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함하고, 상기 스위치 회로망은 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 주파수 검출기를 상기 제3 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제4 포트에 선택적으로 접속시키도록 추가로 구성된다.
한 예에서 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 제1 조정가능한 종단 임피던스 및 제2 조정가능한 종단 임피던스를 포함하고, 상기 스위치 회로망은 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 제1 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제4 포트에 선택적으로 접속시키고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제2 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제3 포트에 선택적으로 접속시키도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함할 수 있다. 한 예에서 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함한다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 제어기에 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 임피던스 제어 정보에 응답하여 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들을 튜닝하도록 추가로 구성된다. 또 하나의 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 제공하고, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 추가로 구성된다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 추가로 구성된다. 한 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함한다. 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함한다.
또 하나의 실시예에 따르면 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 전자기 결합기, 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 포함한다.
한 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함한다. 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함할 수 있다.
한 예에서 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 상기 주파수 검출기에 결합되고 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 정보를 수신하고, 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 발생시키고, 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함한다.
또 하나의 예에서 전자기 결합기는 순방향 동작 모드에서, 상기 결합된 포트에서 상기 결합된 신호를 발생시키고 역방향 동작 모드에서, 상기 분리 포트에서 역방향 결합된 신호를 발생시키도록 구성되는 양방향 전자기 결합기이다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 상기 양방향 전자기 결합기를 상기 순방향 동작 모드와 상기 역방향 동작 모드 사이에 선택적으로 구성하도록 동작가능한 스위치 회로망을 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서, 상기 스위치 회로망은 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 조정가능한 종단 임피던스를 상기 분리 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 조정가능한 종단 임피던스를 상기 결합된 포트에 선택적으로 접속시키도록 추가로 구성된다. 상기 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 추가의 조정가능한 종단 임피던스를 추가로 포함할 수 있고, 상기 스위치 회로망은 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 조정가능한 종단 임피던스를 상기 분리 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 추가의 조정가능한 종단 임피던스를 상기 결합된 포트에 선택적으로 접속시키도록 구성된다. 한 예에서, 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리는 스위치 회로망을 제어하도록 구성된 제어기를 추가로 포함한다. 상기 제어기는 상기 주파수 검출기에 결합될 수 있고, 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 정보를 수신하고, 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 발생시키고, 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 추가로 구성된다.
한 예에서 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 추가로 구성된다. 한 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는다. 또 하나의 예에서 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함한다. 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함한다. 또 하나의 예에서 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함한다. 상기 주파수 검출기는 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 제공하고, 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 추가로 구성될 수 있다.
또 하나의 실시예는 패키징 기판, 및 상기 패키징 기판 상에 형성된 전자기 결합기를 포함하는 결합기 모듈에 관한 것이다. 상기 전자기 결합기는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 결합기 모듈은 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기를 추가로 포함한다.
한 예에서, 상기 패키징 기판은 제1 금속 층, 제2 금속 층, 및 상기 제1과 제2 금속 층들 사이에 삽입된 유전체 층을 포함하는 적층 기판이고, 상기 전자기 결합기의 상기 주 선로는 상기 제1 금속 층 내에 형성되고 상기 전자기 결합기의 상기 결합된 선로는 상기 제2 금속 층 내에 형성된다. 또 하나의 예에서 상기 패키징 기판은 적어도 하나의 제1 금속 층 및 적어도 하나의 유전체 층을 포함하는 적층 기판이고, 상기 전자기 결합기의 상기 주 선로 및 상기 결합된 선로는 상기 적층 기판의 상기 적어도 하나의 금속 층 내에 형성된다. 상기 결합기 모듈은 상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 주파수 검출기에 접속된 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
또 하나의 실시예에 따르면 결합기 모듈은 패키징 기판, 및 상기 패키징 기판 상에 장착된 전자기 결합기 어셈블리 다이를 포함한다. 상기 전자기 결합기 어셈블리는 다이는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기, 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속된 주파수 검출기를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 추가로 갖고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 주파수 검출기는 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성된다. 상기 결합기 모듈은 상기 전자기 결합기 어셈블리를 외부 전자 디바이스들에 접속시키는 복수의 접속 패드를 추가로 포함한다.
한 예에서 전자기 결합기 어셈블리 다이는 상기 주파수 검출기에 그리고 상기 조정가능한 종단 임피던스에 접속된 제어기를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 정보를 수신하고, 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 발생시키고, 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 구성된다. 상기 결합기 모듈은 상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 전자기 결합기 어셈블리 다이에 접속된 제어기 다이를 추가로 포함할 수 있고, 상기 제어기 다이는 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 정보를 수신하고, 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 발생시키고, 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 상기 임피던스 제어 신호를 인가하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
또 하나의 실시예에 따르면 무선 디바이스는 송신 신호를 발생시키도록 구성되는 송수신기, 상기 송수신기로부터 상기 송신 신호를 수신하고 제1 신호를 제공하기 위해 상기 송신 신호를 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기, 및 전자기 결합기 어셈블리를 포함한다. 상기 전자기 결합기 어셈블리는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기, 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속된 주파수 검출기를 포함한다. 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 추가로 갖고, 상기 전력 증폭기는 상기 전자기 결합기의 상기 입력 포트에 접속된다. 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 상기 제1 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 주파수 검출기는 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성된다. 한 예에서, 상기 무선 디바이스는 상기 전자기 결합기의 출력 포트에 결합된 안테나를 추가로 포함한다. 상기 무선 디바이스는 상기 전자기 결합기의 상기 출력 포트와 상기 안테나 사이에, 그리고 상기 안테나와 상기 송수신기에 사이에 결합된 안테나 스위치 모듈을 추가로 포함할 수 있다. 한 예에서 상기 무선 디바이스는 상기 전자기 결합기의 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호를 검출하도록 구성되는 센서를 추가로 포함한다. 상기 무선 디바이스는 기저대역 서브-시스템, 전력 관리 서브-시스템, 사용자 인터페이스, 및 적어도 하나의 메모리 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태들, 실시예들, 및 이들 예시적인 양태들 및 실시예들의 장점들이 아래에 상세히 논의된다. 여기에 개시된 실시예들은 여기에 개시된 원리들 중 적어도 하나와 일치되는 임의의 방식으로 다른 실시예들과 조합될 수 있고, "실시예", "일부 실시예들", "대안적 실시예", "다양한 실시예들", "한 실시예" 등이라고 하는 것은 반드시 상호 배타적인 것이 아니고 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예 내에 포함될 수 있는 것을 표시하고자 한다. 여기에서의 이러한 용어들의 출현들은 반드시 모두 동일한 실시예를 참조하는 것은 아니다.
적어도 하나의 실시예의 다양한 양태들이 축척에 맞게 그려지지 않은 첨부 도면을 참조하여 아래에 논의된다. 도면들은 다양한 양태들 및 실시예들의 예시 및 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서 내에 포함되고 그 일부를 구성하지만, 본 발명의 제한들의 정의로서 의도되지 않는다. 도면들에서, 다양한 도면들에 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 소자는 유사한 번호로 표시된다. 명료성의 목적들을 위해, 모든 소자가 모든 도면에 표시되지 않을 수 있다. 도면들에서:
도 1은 전자기 결합기의 예의 블록도이고;
도 2a는 순방향 전력 검출을 위해 구성된 전자기 결합기의 예를 도시한 도면이고;
도 2b는 역방향 전력 검출을 위해 구성된 전자기 결합기를 도시한 도면이고;
도 3a는 조정가능한 종단 임피던스를 갖는 양방향 전자기 결합기의 한 예의 도면이고;
도 3b는 제어기의 예를 도시한 도 3a의 양방향 전자기 결합기의 도면이고;
도 4a는 조정가능한 종단 임피던스의 한 예를 도시한 도면이고;
도 4b는 조정가능한 종단 임피던스의 또 하나의 예를 도시한 도면이고;
도 4c는 조정가능한 종단 임피던스의 또 하나의 예를 도시한 도면이고;
도 5는 조정가능한 종단 임피던스 및 통합된 주파수 검출 회로를 갖는 셀프 조정 양방향 전자기 결합기의 한 예의 도면이고;
도 6은 조정가능한 종단 임피던스 및 통합된 주파수 검출 회로를 갖는 셀프 조정 양방향 전자기 결합기의 또 하나의 예의 도면이고;
도 7은 통합된 주파수 검출 회로의 한 예를 도시한, 조정가능한 종단 임피던스 및 통합된 주파수 검출 회로를 갖는 셀프 조정 양방향 전자기 결합기의 한 예의 도면이고;
도 8은 통합된 주파수 검출 회로의 또 하나의 예를 도시한, 조정가능한 종단 임피던스 및 통합된 주파수 검출 회로를 갖는 셀프 조정 양방향 전자기 결합기의 한 예의 도면이고;
도 9는 통합된 주파수 검출 회로의 또 하나의 예를 도시한, 조정가능한 종단 임피던스 및 통합된 주파수 검출 회로를 갖는 셀프 조정 양방향 전자기 결합기의 한 예의 도면이고;
도 10은 셀프 조정 전자기 결합기에 사용하기 위한 다대역 주파수 검출 회로의 한 예의 도면이고;
도 11a는 주파수 검출을 위한 보충 결합기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기의 또 하나의 예의 도면이고;
도 11b는 주파수 검출을 위한 보충 결합기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기의 또 하나의 예의 도면이고;
도 12는 셀프 조정 전자기 결합기의 예의 성능을 모의하기 위해 사용된 회로의 등가 회로도이고;
도 13a는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 모의된 1.5㎓ 입력 신호에 응답하는 모델링된 주파수 검출 회로의 각각의 채널로부터 출력된 전압들을 도시한 그래프이고;
도 13b는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 1.5㎓ 입력 신호에 응답하는 도 12의 모의 회로 내의 다양한 전압 신호들을 도시한 그래프이고;
도 14a는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 1.5㎓ 입력 신호에 대응하는 도 12의 모델링된 EM 결합기의 S-파라미터 S(3,1)의 그래프이고;
도 14b는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 1.5㎓ 입력 신호에 대응하는 도 12의 모델링된 EM 결합기의 S-파라미터 S(3,2)의 그래프이고;
도 14c는 도 12에 도시한 등가 회로 내의 결합기를 위한 주파수와 1.5㎓의 주파수를 갖는 입력 신호의 함수로서의 모의된 결합기 방향성의 그래프이고;
도 15a는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 모의된 3.5㎓ 입력 신호에 응답하는 모델링된 주파수 검출 회로의 각각의 채널로부터 출력된 전압들을 도시한 그래프이고;
도 15b는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 3.5㎓ 입력 신호에 응답하는 도 12의 모의 회로 내의 다양한 전압 신호들을 도시한 그래프이고;
도 16a는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 3.5㎓ 입력 신호에 대응하는 도 12의 모델링된 EM 결합기의 S-파라미터 S(3,1)의 그래프이고;
도 16b는 모델링된 EM 결합기의 포트 RF1에 인가된 3.5㎓ 입력 신호에 대응하는 도 12의 모델링된 EM 결합기의 S-파라미터 S(3,2)의 그래프이고;
도 16c는 도 12에 도시한 등가 회로 내의 결합기를 위한 주파수와 3.5㎓의 주파수를 갖는 입력 신호의 함수로서의 모의된 결합기 방향성의 그래프이고;
도 17은 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리를 동작시키는 방법의 한 예의 흐름도이고;
도 18a는 셀프 조정 전자기 결합기를 포함하는 모듈의 한 예의 블록도이고;
도 18b는 셀프 조정 전자기 결합기를 포함하는 모듈의 또 하나의 예의 블록도이고;
도 19는 셀프 조정 전자기 결합기를 포함하는 전자 디바이스의 한 예의 블록도이다.
RF 결합기들을 포함하는 전자기(EM) 결합기들에서, 분리 포트 상의 종단 임피던스는 결합기의 방향성을 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 위에 논의된 것과 같이, 종래의 RF 결합기들에서, 종단 임피던스는 전형적으로 주파수들의 단지 특정한 범위에 대한 원하는 방향성을 제공하는 고정된 임피던스 값에 있다. 그러므로, 결합기가 특정한 범위의 주파수들 밖의 상이한 주파수 대역에서 동작할 때, 방향성은 최적화되지 않을 것이다. 따라서, EM 결합기가 예를 들어, 다수 주파수 대역들에 걸쳐 사용되고자 하면, 조정가능한 종단 임피던스를 사용하는 것이 바람직하다. EM 결합기의 분리 포트에 전기적으로 결합된 종단 임피던스를 조정하면 EM 결합기에 의해 측정될 신호의 주파수 대역 또는 EM 결합기를 포함하는 전자 시스템의 전력 모드와 같은, 특정한 동작 조건들을 위한 원하는 종단 임피던스를 제공함으로써 EM 결합기의 방향성이 개선될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 조정가능한 종단 임피던스(210)를 갖는 양방향 EM 결합기(200)의 예가 도시된다. 도 2a는 순방향 전력 측정을 위해 구성된 EM 결합기(200)를 도시한다. 이 구성에서, EM 결합기(200)는 제1 전력 포트(202)로부터 제2 전력 포트(204)로 이동하는 신호(220)의 전력을 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, EM 결합기(200)의 제3 포트(206)는 결합된 포트에서 동작하고, 조정가능한 종단 임피던스(210)는 분리 포트로서 동작하는 제4 포트(208)에 접속된다. 도 2b는 EM 결합기(200)가 역방향 전력 측정을 위해 구성되는 반대 배열 및 제2 전력 포트(204)로부터 제1 전력 포트(202)로의 이동이 측정될 신호(220)을 도시한다. 이 구성에서, 조정가능한 종단 임피던스(210)는 분리 포트로서 동작하는 제3 포트(206)에 접속되고, 측정은 결합된 포트로서 동작하는 제4 포트(208)에서 발생한다. EM 결합기(200)의 역방향 전력 측정 구성에서, 신호(220)는 제1 전력 포트(202)에서의 신호 입력의 부분의 반사일 수 있거나, 제2 전력 포트(204)에서 수신되고 입력된 신호일 수 있다.
EM 결합기(200)의 방향성은 결합된 포트에서 원하는 신호(222)를 검출하고 결합된 포트에서 측정 감도 또는 정확도를 저하시킬 수 있는 원하지 않은 신호들(224)을 저지하기 위한 EM 결합기의 능력에 영향을 준다. 방향성은 높을수록, 더 좋다. 도 2a에 도시한 순방향 전력 측정 구성에서, EM 결합기의 방향성(D)은 다음과 같이 dB 단위로 주어진다:
Figure pct00001
식 (1)에서, Pn은 결합기 포트 n에서의 전력이다. S-파라미터들에서, 이것은 방향성(dB) = dB 단위로 S(3,1) - dB 단위로 S(3,2)이다. 도 2b에 도시한 역방향 전력 측정 구성에서, 방향성은 방향성(dB) = dB 단위로 S(4,2) - dB 단위로 S(4,1)로 주어진다.
위에 논의된 것과 같이, EM 결합기(200)의 방향성은 주파수 의존이고, 분리 포트에 제공된 종단 임피던스(210)에 의존한다. EM 결합기(200)의 방향성은 결합기의 모든 동작 주파수들 또는 주파수 범위들에서 가능한 한 높은 매우 바람직하다. 종단 임피던스(210)를 조정 또는 튜닝하면 신호(222)의 주파수(또는 주파수 대역)이 변화함에 따라 EM 결합기(200)의 방향성이 개선될 수 있다.
조정가능한 종단 임피던스(210)가 구현 및 조정될 수 있는 다양한 방식들이 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 결합기의 동작 모드(순방향 또는 역방향 전력 검출) 및 분리 포트에 제시하는 조정가능한 종단 임피던스(210a 또는 210b)의 값을 제어하는 제어기(310)를 포함하는 양방향 EM 결합기 시스템(300)의 예가 도시된다. 이 예에서 EM 결합기 시스템(300)은 제어기(310)의 제어 하에서, 순방향 또는 역방향 전력 검출을 위해 EM 결합기(340)를 선택적으로 구성하는 모드-선택 스위치들(302, 304, 306, 308)의 세트를 포함한다. 도 3a에서, EM 결합기(340)가 순방향 모드에서 구성되는 것으로 도시된다. 모드-선택 스위치들(304 및 306)이 폐쇄되고, 제3 포트(206)를 결합된 포트 측정 접점(320)에 그리고 제4 포트(208)를 조정가능한 종단 임피던스(210a)에 각각 접속시킨다. 모드-선택 스위치들(302 및 308)은 개방된다. 역방향 전력 측정을 위해, 모드-선택 스위치들(304 및 306)이 개방될 수 있고, 모드-선택 스위치들(302 및 308)은 제3 포트(206)를 조정가능한 종단 임피던스(210b)에 그리고 제4 포트(208)를 또 하나의 측정 접점(322)에 각각 접속시키도록 폐쇄된다.
제어기(310)는 예를 들어, 배터리와 같은, (도시하지 않은) 전원으로부터 전력 신호(330)를 수신한다. 제어기(310)는 결합기의 원하는 모드 및 측정될 신호(220)의 입력 주파수와 같은, EM 결합기(340)의 다양한 동작 파라미터들을 특정하는 입력 제어 신호(332)를 추가로 수신한다. 본 기술 분야의 기술자들이 아는 바와 같이, 신호(220)는 개별적인 캐리어 주파수를 나타낼 수 있거나, 주파수들의 범위, 또는 주파수들의 하나 이상의 대역을 나타낼 수 있다. 여기서 사용된 것과 같이, EM 결합기에 의해 측정될 신호의 맥락에서 용어 "입력 주파수"는 단일 캐리어 주파수로 구성된 또는 주파수들의 범위를 덮는 소정의 전형적으로 비교적 좁은 대역폭을 갖는 신호를 참조하고자 한다. 제어기(310)는 순방향 또는 역방향 전력 측정을 위한 EM 결합기를 구성하기 위해 모드-선택 스위치들(302, 304, 306, 및 308)을 작동시키는 모드-제어 신호들(334)의 세트, 및 입력 주파수 정보에 기초하여 조정가능한 종단 임피던스(201a 또는 210b) 중의 접속된 하나(도 3a에 도시한 예에서 조정가능한 종단 임피던스(210a))를 튜닝하는 임피던스 제어 신호들(336)의 세트를 제공한다.
도 3b는 제어기가 전압 발생기(312), 디지털 디코더(314), 및 구동기들(316의 세트를 포함하는 제어기(310)의 한 예를 도시한다. 이 예에서, 전압 발생기(312)는 전력 신호(330)를 수신한다. 전압 발생기(312)는 양 또는 음 전압 발생기일 수 있고 구동기들(316)을 가동시키는 전압들(예를 들어, 도 3에 도시한 것과 같은 Vpos 및 Vneg)을 발생시킨다. 디지털 디코더(314)는 인입 입력 제어 신호(332)를 디코드하고, 모드-제어 신호들(334) 및 임피던스 제어 신호들(336)을 제공하기 위해 구동기들(316)을 제어한다.
도 3a 및 3b에서, 조정가능한 종단 임피던스들(210a, 210b)이 임의의 하나 이상의 튜닝가능한 저항성, 유도성, 또는 용량성 소자들, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 조정가능한/튜닝가능한 RLC(저항성-유도성-용량성) 회로들로서 도시된다. 그러나, 본 개시내용의 이점이 주어지는 경우, 본 기술 분야의 기술자들은 조정가능한 종단 임피던스(210)가 다양한 상이한 방식들로 구현될 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 소정의 실시예들에서, 스위치 회로망은 임피던스 제어 신호들(336)에 응답하여 상이한 종단 임피던스들을 분리 포트에 선택적으로 전기적으로 결합시킬 수 있다.
도 4a는 조정가능한 종단 임피던스(210)가 복수의 임피던스(212)를 포함하고, 연관된 모드-선택 스위치(302 또는 306)가 임피던스들(212) 중 각각의 하나를 EM 결합기의 분리 포트에 전기적으로 접속시키도록 각각 동작하는, 대응하는 복수의 스위치(214)를 포함하는 하나의 그러한 예를 도시한다. 하나 이상의 임피던스 제어 신호(336)에 응답하여, 임의의 하나 이상의 스위치(214)가 임피던스들(212) 중 하나 이상의 임의의 조합을 EM 결합기의 분리 포트에 전기적으로 접속시키도록 폐쇄될 수 있음으로써, 분리 포트에 원하는 임피던스 값을 제시한다. 임피던스들(212) 각각은 하나 이상의 고정된 저항성, 용량성, 또는 유도성 소자, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
도 4a에 도시한 예에서, 스위치들(214)은 EM 결합기(340)의 연관된 포트와 임피던스들(212) 각각 사이에 배치된다. 도 4b는 조정가능한 종단 임피던스(210)가 연관된 스위치(216)를 각각 갖는, 개별적으로 스위치가능한 임피던스(저항성, 용량성, 및 유도성) 소자들(218)의 회로망을 포함하는, 또 하나의 구성을 도시한다. 도 4c는 도 4b에 도시한 것과 같이, 모든 임피던스 소자가 개별적으로 스위치되기보다는, 일부 임피던스 소자들(예를 들어, 소자들(218a 및 218b))이 모여 있고 단일 임피던스 스위치(216a)와 연관된 또 하나의 예를 도시한다. 하나 이상의 임피던스 제어 신호(336)에 응답하여, 임의의 하나 이상의 스위치(216)가 스위치가능한 임피던스 소자들 중 하나 이상의 임의의 조합을 EM 결합기의 분리 포트에 전기적으로 접속시키도록 폐쇄될 수 있음으로써, 분리 포트에 원하는 임피던스 값을 제시한다. 스위치가능한 임피던스 소자들이 고정된 저항성, 용량성 및 유도성 소자들로서 도 4b 및 4c에 도시되지만, 임피던스 소자들 중 임의의 하나 이상은 스위치가능할 뿐만 아니라 (임피던스 제어 신호(336)에 응답하여) 튜닝가능할 수 있다.
조정가능한 종단 임피던스(210)를 사용하면 종단 임피던스가 상이한 주파수들에 대해 최적화될 수 있기 때문에 다수 주파수 대역들에 걸쳐 EM 결합기의 방향성이 개선될 수 있다. 그러나, 적절한 동작을 위해, 제어기(310)는 임피던스 스위치들(214 또는 216)을 작동시키거나, 그렇지 않으면 조정가능한 임피던스(210)를 튜닝할 수 있도록 주파수 정보(동작 주파수 대역을 정하고 또는 사용될 임피던스 값을 표시하는 입력 제어 신호(332) 내에 포함된 논리 상태들)를 필요로 하므로, 분리 포트를 종단하는 최상의 임피던스 값이 제공된다.
소정의 상황들에서, EM 결합기에는 주파수 대역 정보가 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 외부 소자(즉, EM 결합기 외부에 있음)로부터 수신될 때, 입력 제어 신호(332)는 입력 주파수 정보를 포함하지 않을 수 있으므로, 이러한 상황들에서 제어기(310)는 동작 주파수 대역에 따라 종단 임피던스(210)의 값을 변화시킬 수 없다.
이러한 상황들에 대해, 양태들 및 실시예들은 EM 결합기(340)에 외부 소스로부터 주파수 정보를 수신하는 것에 의존할 필요 없이, 결합기의 조정가능한 종단 임피던스 및 방향성을 최적화하기 위해 이후 사용될 수 있는 입력 주파수 정보를 자동적으로 결정하는 통합된 메커니즘을 제공할 수 있다. EM 결합기(340)의 고유한 동작은 주 선로(110)로부터 신호(220)의 부분을 (전자기 결합에 의해) 추출하고 결합된 포트에 결합된 신호를 제공하는 것을 포함한다. 소정의 실시예들에 따르면, 결합된 신호는 이후 종단 임피던스(210)를 선택 또는 조정하기 위해 사용될 수 있는, 주파수 정보를 추출하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 아래에 더 논의되는 것과 같이, 주파수 검출 회로는 결합된 포트에 접속될 수 있고, 분리 포트에서 종단 임피던스(210)를 조정하기 위해 사용될 수 있는 정보 또는 제어 신호들을 제공할 수 있다.
도 5를 참조하면 선택적으로 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600)를 제공하기 위해 결합기의 동작 모드에 따라, EM 결합기(340)의 제3 및 제4 포트들(206, 208)에 선택적으로 접속될 수 있는 주파수 검출 회로(400)를 포함하는 EM 결합기 시스템(300)의 한 예가 도시된다. 예를 들어, 주파수 검출 스위치들(402 및 404)은 결합기가 (도 5에 도시한 것과 같이) 순방향 전력 검출 모드에서 동작할 때 주파수 검출 회로(400)를 제3 포트(206)에 또는 결합기가 역방향 전력 검출 모드에서 동작할 때 제4 포트(208)에 각각 접속시키기 위해 사용될 수 있다. 이 방식으로 주파수 검출 회로(400)는 결합기의 결합된 포트에 접속되고 결합된 신호의 주파수를 검출하도록 기능할 수 있다. 결합된 신호의 검출된 주파수에 기초하여, 주파수 검출 회로는 종단 임피던스들(210b 및 210a)을 각각 조정하기 위한 임피던스 제어 신호들(410 및 412)을 제공할 수 있다. 소정의 예들에서 주파수 검출 스위치들(402 및 404)은 모드-선택 스위치들(302, 304, 306, 및 308)과 함께 동작될 수 있다. 2개의 주파수 검출 스위치(402, 404)는 주파수 검출이 주어진 시간에 필요하거나 요구되지 않는다면 주파수 검출 회로를 완전히 분리시키도록 개방될 수 있다. 도 5에 도시한 예에서, 주파수 검출 회로(400)는 조정가능한 종단 임피던스들(210a, 210b)에 직접 제어 신호들(410, 412)을 제공한다. 따라서, 주파수 검출기(400)는 결합된 신호의 검출된 주파수에 기초하여 종단 임피던스들(210a, 210b)을 적절히 조정하기 위한 임피던스 제어 신호들(410, 412)을 발생시키도록 구성된 제어 회로(450)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 또 하나의 실시예에서, 주파수 검출 회로(400')는 위에 논의된 것과 같이, 임피던스 제어 신호들(336)을 통해 종단 임피던스들(210a, 210b)을 조정하기 위해 이후 주파수 정보를 사용할 수 있는, 제어기(310)에 주파수 정보를 (신호들(414)의 형태로) 제공할 수 있다. 한 이러한 예에서, 입력 제어 신호(332)는 주파수 검출 회로로부터의 신호들(414)과 (예를 들어, 결합기의 동작 모드 또는 다른 파라미터들을 특정하는) 외부 소스로부터의 하나 이상의 정보-포함 신호(들) 둘 다를 포함할 수 있다.
주파수 검출 회로는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 주파수 검출 회로(400)는 주파수 검출 스위치들(402, 404)에 의해 (결합기의 동작 모드에 따라) EM 결합기(340)의 제3 포트(206) 또는 제4 포트(208)에 선택적으로 전기적으로 접속되는 엔벨로프 검출기들(420, 422)을 포함할 수 있다. 엔벨로프 검출기들(420, 422) 각각은 특정된 주파수 범위 내에서 결합된 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 도시된 예에서, 주파수 검출 회로는 2개의 엔벨로프 검출기(420, 422)를 포함하지만; 본 기술 분야의 기술자들은 2개보다 많은 엔벨로프 검출기가 예를 들어, 엔벨로프 검출기들의 구성(예를 들어, 주파수 응답성) 및 EM 결합기가 동작하는 것으로 예상되는 상이한 주파수 대역들의 수 또는 범위들에 따라 포함될 수 있다는 것을 알 것이다. 선택적으로, 하나 이상의 증폭기가 엔벨로프 검출기들(420, 422)로 입력되기 전에 결합된 신호를 증폭하기 위해 사용될 수 있다(도 7에 도시되지 않음). 엔벨로프 검출기들(420, 422)로부터의 출력들은 위에 논의된 것과 같이, (도 7에 도시한 것과 같이) 그들 출력에 기초하여, (결합기의 동작 모드에 따라) 조정가능한 종단 임피던스(210a 또는 210b)에 대한 원하는 임피던스 값을 결정하고 제어 신호들(410 또는 412)을 조정가능한 종단 임피던스(210a 또는 210b)에 제공하고, 또는 제어기(310)에 신호들(414) 내의 주파수 정보를 제공하는 결정 회로에 제공된다. 도 7에 도시한 예에서, 결정 회로는 전압 비교기(424) 및 디지털 논리 디코더(426)를 포함하지만; 본 기술 분야의 기술자들은 결정 회로가 다양한 다른 방식들로 구현될 수 있다는 것을 알 것이다. 또한, 소정의 예들에서 주파수 검출 회로(400)는 주파수 검출이 전형적으로 순방향-전력 측정 상태에서만 발생하지만, 순방향과 역방향 동작 상태들 둘 다에 대한 제어 신호들이 결합된 신호의 검출된 주파수에 의존하기 때문에 샘플-앤드-홀드 메모리 기능성을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 한 예에서 엔벨로프 검출기들(420, 422) 각각은 적어도 하나의 용량성 소자(432)와 적어도 하나의 저항성 소자(434)의 병렬-접속된 조합과 함께 다이오드(430)를 사용하여 구현될 수 있다. 이 예에서 디지털 논리 디코더(426)는 인버터(428)를 포함한다. 위에 논의된 것과 같이, 증폭기들(436)은 필요하다면, 결합된 신호를 증폭하기 위해 포함될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 증폭기들(436)은 주파수에서 협대역이 되도록 설계되므로, 증폭뿐만 아니라 주파수 선택 기능을 수행한다. (다이오드 및 소자들(430, 432, 및 434)에 의해 형성된 용량성-저항성 검출 회로들을 사용하여) 각각의 협대역 증폭기(436)로부터 출력된 신호의 크기를 검출하고, 전압 비교기(424)를 사용하여 이들 크기를 비교함으로써, 위에 논의된 것과 같이, 결합된 신호의 주파수의 결정이 이루어지고 적절한 종단 임피던스(210a 또는 210b)를 조정하기 위해 사용될 수 있다.
도 9는 주파수 검출 회로(400)의 구현의 또 하나의 예를 도시한다. 이 예에서, 주파수 선택은 복수의 대역통과 필터(438)에 의해 제공된다. 각각의 대역통과 필터(438)의 출력은 (이 예에서 위에 논의된 것과 같이, 다이오드(430), 용량성 소자(432), 및 저항성 소자(434)를 사용하여 구현된) 연관된 엔벨로프 검출기를 통해, 전압 비교기(424)에 제공되고, 제어 신호들(410, 412)(또는 414)이 위에 논의된 것과 같이 발생된다.
도 7-9에 도시한 예들은 2개의 상이한 주파수 또는 주파수 대역들의 주파수 검출을 위한 배열들을 예시한다. 그러나, 위에 논의된 것과 같이, 여기에 개시된 방식 및 원리들은 임의 수의 주파수들 또는 주파수 대역으로 용이하게 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 10은 N개의 주파수 또는 주파수 대역들로 연장된 주파수 검출 회로(400)의 예를 도시하고, N은 2보다 큰 정수이고, 각각의 주파수/주파수 대역에 대한 채널 또는 경로를 갖는다. 입력 신호(440)는 연관된 EM 결합기의 결합된 포트로부터 수신되고, 위에 논의된 제어 신호들(410, 412, 414) 중 하나 이상을 발생시키기 위해 주파수 검출 회로(400)에 의해 처리된다. 도 10에 도시된 예는 각각의 채널을 위한 대역통과 필터(438)를 포함하지만; 대역통과 필터들은 위에 논의된 것과 같은, 협대역 증폭기들, 또는 주파수 선택 소자들로 대체(또는 보충)될 수 있다. 각각의 대역통과 필터(438)로부터의 출력은 (이 예에서 위에 논의된 것과 같이, 다이오드(430), 용량성 소자(432), 및 저항성 소자(434)를 사용하여 구현된) 연관된 엔벨로프 검출기(442)를 통해, 각각의 전압 비교기(424)의 하나의 입력에 제공된다. 기준 전압(444)은 각각의 전압 비교기(424)의 다른 입력에 제공된다. 각각의 전압 비교기(424)에 공급된 기준 전압(444)은 동일할 수 있거나, 상이한 채널들 간에 변화할 수 있다. 전압 비교기들(424)로부터의 출력들은 전압 비교기들(424) 중 어느 것으로부터 수신된 출력들을 디지털 신호로 변환하는 다채널 아날로그-디지털 변환기(446)에 제공된다. 디지털 신호는 입력 신호(440)의 주파수 또는 주파수 대역을 결정하고 입력 신호(440)의 주파수 또는 주파수 대역에 기초하여 적절한 조정가능한 종단 임피던스(210)를 튜닝하도록 (또는 제어기(310)에 튜닝하라고 지시하도록) 적절한 제어 신호들(410, 412, 및 414)을 발생시키기 위해 디지털 신호를 디코드하는 디코더 및 레벨 시프팅 회로(448)에 제공된다. 특히 주파수 검출 회로(400)가 조정가능한 종단 임피던스들(210)을 직접 제어하는 예들에서, 디코더 및 레벨 시프팅 회로(448)는 조정가능한 종단 임피던스(210)를 적합하게 구동시키고, 또는 소정의 예들에서 예상된 특성들을 갖는 신호(414)를 제어기(310)에 제공하기 위해 제어 신호들(410, 412)의 진폭(또는 전압 레벨) 또는 다른 특성들을 추가로 조정할 수 있다.
위에 논의된 실시예들에서, 주파수 검출기(400)는 EM 결합기(340)의 결합된 포트에 선택적으로 전기적으로 접속된다. 또 하나의 실시예에 따르면, 주파수 검출을 위한 전용의 추가적인 또는 보완적인 EM 결합기(350)가 전력 측정을 위해 사용되는 EM 결합기(340)와 직렬로 배치될 수 있다. 도 11a 및 11b는 이러한 배열의 예들을 도시한다. 도 11a는 주파수 검출 회로(400)가 조정가능한 종단 임피던스들(210a, 210b)을 튜닝하기 위해 제어 신호들(410, 412)을 제공하는 예를 도시하고, 도 11b는 주파수 검출 회로(400')가 위에 논의된 것과 같이, 결국 조정가능한 종단 임피던스들(210a, 210b)을 튜닝하기 위해 신호들(332)을 제공하는, 제어기(310)에 신호(414)를 제공하는 예를 도시한다. 이들 실시예에서, 시스템은 2개의 전력 포트(202, 204) 사이에 전력 검출/측정을 위해 사용되는 EM 결합기(340)의 주 선로(110)와 직렬로 접속된 주 선로(352)를 갖는 추가 EM 결합기(350)를 포함한다. 주파수 검출 회로(400)는 추가 EM 결합기(350)의 결합된 포트(354)에 접속된다. 종단 임피던스(356)는 추가 EM 결합기(350)의 분리 포트(358)에 접속된다. 주파수 검출을 위해 추가 결합기(350)를 사용하면 추가 결합기(350)의 결합 계수가 EM 결합기(340)의 원하는 결합 계수에 영향을 주지 않고, 주파수 검출 회로(400)에 대해 최적화되게 하는 장점들이 제공될 수 있다. 더구나, 주파수 검출은 EM 결합기(340)의 동작에 부담을 주지 않거나 그렇지 않으면 그에 간섭하지 않고 수행될 수 있다. 도시된 예들에서, 추가 결합기(350)의 주 선로(352)는 EM 결합기(340)의 주 선로(110)로부터 분리되고 그와 직렬로 접속되는 것으로 도시되지만, 다른 예들에서 2개의 결합기는 공통 주 전송 선로를 공유할 수 있다. 더구나, 도 11a 및 11b는 EM 결합기(340)의 제1 전력 포트(202) 측 상에 접속되는 추가 결합기(350)를 도시하지만; 추가 결합기는 대신에 EM 결합기(340)와 제2 전력 포토(204) 사이에 배치될 수 있다. 추가적으로, 추가 결합기(350)의 분리 포트(358)에 접속된 종단 임피던스(456)가 RLC 회로로서 도시되지만, 그것은 본 기술 분야의 기술자들이 아는 바와 같이, 다양한 방식들로 구현될 수 있어서, 본 개시내용의 이점이 주어진다. 소정의 예들에서, 종단 임피던스(356)는 위에 논의된 것과 같이 조정가능한 종단 임피던스(210)일 수 있고, 주파수 검출 회로(400) 또는 제어기(310)에 의해 공급된 제어 신호의 제어 하에서 조정될 수 있다.
그러므로, 양태들 및 실시예들은 입력 신호(220)의 주파수 또는 주파수 대역을 검출하고 외부 소스로부터 주파수 정보를 수신하는 것에 의존하지 않고, 검출된 주파수 정보에 기초하여 종단 임피던스를 자동으로 조정할 수 있는 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)의 다양한 구현들을 제공한다. 이 방식은 EM 결합기(340)가 최적화를 달성하는 데 필요한 요구된 입력 정보를 감소시키면서, 다수의 동작 주파수 또는 주파수 대역에 걸쳐 최적화되게 한다.
위에 논의된 원리들 및 예들에 따라 통합된 주파수 검출로 구성된 EM 결합기의 예의 자동 최적화 또는 셀프 조정을 모델링하고 입증하기 위해 모의들이 수행되었다. 도 12는 이들 모의를 위해 사용된 모의 회로를 도시한 등가 회로도이다. 모의 회로는 모델링된 4-포트 EM 결합기(510)를 포함하였고 2개의 관심 주파수, 즉 1.5㎓의 "중간-대역" 주파수와 3.5㎓의 "높은-대역" 주파수를 고려하였다. 모델링된 2-채널 주파수 검출 회로는 모의된 EM 결합기(510)의 결합된 포트에 접속되고, 대역통과 필터들(522) 및 위에 논의된 다이오드-기반 엔벨로프 검출기들(442)과 유사한, 다이오드-기반 검출기들 및 바이어싱 회로들(524)을 포함한다. (각각 1000옴의 값으로 모의된) 저항기들(526)이 모델링된 EM 결합기(510)의 결합된 포트를 모델링된 주파수 검출 회로로부터 분리시키기 위해 포함되었다. 대역통과 필터들(522) 각각은 0.1㎓의 통과대역, 1.5㎓ 주위에 집중된 하나 및 3.5㎓ 주위에 집중된 다른 하나를 갖고, 1dB의 리플을 갖는 것으로 모의되었다. 모델링된 주파수 검출 회로의 2개의 채널로부터의 출력들은 비교기(424)에 공급된다. 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트는 제1 스위치(512)를 통해 1.5㎓ 주파수에서 결합기 방향성을 최적화하는 임피던스 값을 나타내도록 구성된 제1 종단 임피던스(514), 그리고 제2 스위치(516)릍 통해 3.5㎓ 주파수를 위해 최적화된 제2 종단 임피던스(518)에 접속된다. 스위치들(512 및 516)은 비교기(424)의 출력에 접속된 스위치 구동기들(528)에 의해 구동된다. 그러므로, 위에 논의된 것과 같이, 주파수 검출 회로에 의해 검출된 주파수(1.5㎓ 또는 3.5㎓)에 기초하여, 스위치 구동기들(528)은 2개의 종단 임피던스들(514, 518) 중 적절한 하나를 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트에 접속시키도록 스위치들(512, 516)을 작동시킨다. 스위치들(512, 516)은 FET 스위치들로서 모의되지만; 본 기술 분야의 기술자들은 대응하는 스위치들(302, 306)이 임의의 적합한 스위칭 디바이스들 또는 기술을 사용하여 구현될 수 있다는 것을 알 것이다.
도 12에 도시한 모의 회로를 사용하여 수행된 모의들의 결과가 도 13a-b, 14a-c, 15a-b, 및 16a-c에 나타난다. 도 13a-b 및 14a-c는 1.5㎓에서 모의된 입력 신호에 대한 모의 결과들을 나타내고, 도 15a-b 및 16a-c는 3.5㎓에서 모의된 입력 신호에 대한 모의 결과들을 나타낸다.
도 13a는 모델링된 주파수 검출 회로의 각각의 채널로부터 출력되고 모델링된 EM 결합기(510)의 포트 RF1에서 모의된 1.5㎓ 입력 신호에 대응하는 비교기(424)에 입력되는 전압들을 도시한다. 트레이스(602)는 "중간-대역" 채널로부터의 출력을 나타내고, 트레이스(604)는 "높은-대역" 채널로부터의 출력을 나타낸다. 이 예에서, 모의된 입력 신호는 1.5㎓에 있으므로, 이 신호는 중간-대역 채널과 연관된 대역통과 필터(522)의 통과대역 내에 있지만, 높은-대역 채널과 연관된 대역통과 필터(522)의 통과대역 외에 있기 때문에, 트레이스(602)는 트레이스(604)보다 높은 레벨을 갖는다. 따라서, (도 13b에서 트레이스(612)로 나타낸) 비교기(424)로부터 출력된 전압은 중간-대역 주파수, 1.5㎓의 검출을 표시한다. 도 13b에 도시한 것과 같이, 이 검출 결과들은, 제1 스위치 구동기(528)의 출력이 1.5㎓ 주파수를 위해 최적화된 제1 종단 임피던스(514)를 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트에 접속시키게 제1 스위치(512)를 작동시키도록 턴 온하는 (도 13b에서 트레이스(614)로 나타낸) Vg_MLB이고, 제2 스위치 구동기(528)의 출력이 제2 종단 임피던스(518)를 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트로부터 분리시키게 제2 스위치(516)를 작동시키도록 턴 오프하는 (도 13b에서 트레이스(616)로 나타낸) Vg_UHB이다.
도 14a 및 14b는 주파수의 함수들로서, 포트 RF1(도 14a)에서의 입력 신호 및 포트 RF2(도 14b)로부터의 원하지 않은 반사된 신호에 대한 모델링된 EM 결합기의 결합된 포트에서의 결합된 신호의 대응하는 S-파라미터들, 또는 전력 비들을 도시한다. 도 14c는 위에 논의된 것과 같이, 식 (2)에서 dB 단위로 주어지는 모델링된 EM 결합기(510)의 대응하는 방향성을 도시한다. 도 14c를 참조하여 알 수 있는 것과 같이, 방향성은 1.5㎓의 주파수에서 최적화된다.
도 15a는 모델링된 주파수 검출 회로의 각각의 채널로부터 출력되고 모델링된 EM 결합기(510)의 포트 RF1에서 모의된 3.5㎓ 입력 신호에 대응하는 비교기(424)에 입력되는 전압들을 도시한다. 트레이스(622)는 "중간-대역" 채널로부터의 출력을 나타내고, 트레이스(624)는 "높은-대역" 채널로부터의 출력을 나타낸다. 이 예에서, 모의된 입력 신호는 3.5㎓에 있으므로, 이 신호는 중간-대역 채널과 연관된 대역통과 필터(522)의 통과대역 내에 있지만, 높은-대역 채널과 연관된 대역통과 필터(522)의 통과대역 외에 있기 때문에, 트레이스(624)는 트레이스(622)보다 높은 레벨을 갖는다. 따라서, (도 15b에서 트레이스(632)로 나타낸) 비교기(424)로부터 출력된 전압은 높은-대역 주파수, 3.5㎓의 검출을 표시한다. 도 15b에 도시한 것과 같이, 이 검출 결과들은, 제2 스위치 구동기(528)의 출력이 3.5㎓ 주파수를 위해 최적화된 제2 종단 임피던스(518)를 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트에 접속시키게 제2 스위치(516)를 작동시키도록 턴 온하는 (도 15b에서 트레이스(634)로 나타낸) Vg_UHB이고, 제1 스위치 구동기(528)의 출력이 제1 종단 임피던스(514)를 모델링된 EM 결합기(510)의 분리 포트로부터 분리시키게 제1 스위치(512)를 작동시키도록 턴 오프하는 (도 15b에서 트레이스(636)로 나타낸) Vg_MLB이다.
도 16a 및 16b는 주파수의 함수들로서 대응하는 S-파라미터들을 도시한다. 구체적으로, 도 16a는 주파수의 함수로서 포트 RF1에서의 입력 신호에 대한 모델링된 EM 결합기의 결합된 포트에서의 결합된 신호의 전력 비를 도시하고, 도 16b는 주파수의 함수로서 포토 RF2로부터의 원하지 않는 반사된 신호에 대한 모델링된 EM 결합기의 결합된 포트에서의 결합된 신호의 전력 비를 도시한다. 도 16c는 위에 논의된 것과 같이, 식 (2)에서 dB 단위로 주어지는 모델링된 EM 결합기(510)의 대응하는 방향성을 도시한다. 도 16c를 참조하여 알 수 있는 것과 같이, 방향성은 3.5㎓의 주파수에서 최적화된다.
도 17을 참조하면 성능을 개선시키기 위해 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리 또는 시스템을 동작시키는 방법의 한 예의 흐름도가 도시된다. EM 결합기(340)를 포함하는 전자 디바이스가 작동될 때, 또는 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리 또는 시스템이 작동될 때, 종단 임피던스(210)는 디폴트 초기 값으로 설정될 수 있다(단계 702). 소정의 예들에서 디폴트 값은 50옴일 수 있지만; 본 기술 분야의 기술자들은 종단 임피던스(210)에 대한 임의의 디폴트 값이 공지된 설계 또는 성능 파라미터들에 따라 선택적으로 선택될 수 있다는 것을 알 것이다. 방법은 디폴트 값으로 설정된 종단 임피던스(210)로 EM 결합기(340)의 성능 파라미터들을 체크하는 단계 708을 선택적으로 포함할 수 있다. 성능 파라미터들은 예를 들어, 결합기 방향성 또는 결합 계수를 포함할 수 있다. 디폴트 값으로 설정된 종단 임피던스(210)로 획득된 측정된 파라미터 성능들은 EM 결합기(340)의 성능을 조정 또는 최적화하기 위한 기준선으로서 또는 종단 임피던스(210)의 값에 대한 조정이 필요한지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, EM 결합기(340)가 지정된 성능 범위들 내에서 동작하면, 종단 임피던스(210)의 튜닝은 필요하지 않을 수 있다.
방법은 위에 논의된 것과 같이, 입력 신호(220)의 주파수를 결정하기 위해 결합된 신호의 주파수를 측정하는 단계 704를 포함할 수 있다. 검출된/측정된 주파수에 기초하여, 종단 임피던스(210)의 임피던스 값이 주파수 검출기(400)의 제어하에서 직접 또는 제어기(310)의 제어 하에서, 위에 논의된 것과 같이 조정될 수 있다(단계 706). 종단 임피던스(210)가 조정된 후에, EM 결합기(340)의 성능 파라미터들이 종단 임피던스의 어떤 더 이상의 조정이 결합기 성능을 개선시키거나 최적화하기 위해 필요한지를 결정하기 위해 체크될 수 있다(단계 708). 결합된 신호의 주파수를 측정하고, 종단 임피던스(210)를 조정하고, 결합기 성능을 체크하는 각각의 단계들 704, 706, 및 708이 연속적으로, 주기적으로, 또는 제어기(310)의 지시로 반복될 수 있다.
셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)의 실시예들은 전자 디바이스에서 사용될 수 있는 모듈 내로, 외부 회로와 함께 선택적으로, 패키지될 수 있다. 도 18a는 제어기(310)와 함께, 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600)의 실시예를 포함할 수 있는 패키지된 모듈(800)의 한 예의 블록도이다. 모듈(800)은 복수의 소자를 수용하도록 구성된 패키징 기판(802)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 이러한 소자들은 여기에 설명된 것과 같은 하나 이상의 특징을 갖는 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600) 및 제어기(310)를 포함할 수 있다. 도 18a에 도시된 예에서, 제어기(310) 및 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600)는 패키징 기판(802) 상에 장착된 분리된 다이들로서 도시된다. 그러나, 본 기술 분야의 기술자들은 모듈(800)의 다른 구성들이 구현될 수 있다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600) 및 제어기(310)는 단일 다이 내로 조합될 수 있다. 또 하나의 예에서, EM 결합기(340)는 집적 회로 기술들을 사용하여 패키징 기판 상에 또는 내에 구현 또는 제조될 수 있다. 예를 들어, 패키징 기판(702)은 하나 또는 금속 층들 및 하나 이상의 유전체 층을 포함하는 적층 기판일 수 있고, 주 선로(110) 및 결합된 선로(112)는 기판(702)의 금속 층들의 하나 이상 내에 구현될 수 있다. 도 18b는 EM 결합기(340)가 기판(802) 내에 구현되고 기판(802) 상에 장착된 다이로서 구현된 주파수 검출기(400)에 접속된 모듈(800)의 또 하나의 예의 블록도이다. 도 18b의 예에서, 주파수 검출기(400) 및 제어기(310)는 분리된 다이들로서 도시되지만; 다른 예들에서 그들은 단일 다이 내에 함께 구현될 수 있다.
셀프 조정 EM 결합기 어셈블리(600), 제어기(310), 및 주파수 검출기(400)는 외부 소자들로부터 신호들을 수신할 수 있고 또는 다른 소자들에 모듈을 접속시키기 위해 사용될 수 있는 다양한 접속 단자들 또는 패드들(804)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다른 회로 또는 소자들(806)이 패키징 기판(802) 상에 장착되거나 형성될 수 있다. 이들 다른 소자(806)는 제어기(310)에 선택적으로 접속될 수 있고 하나 이상의 접속 단자/패드(808)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모듈(800)은 예를 들어, 모듈(800)의 보호를 제공하고 더 쉬운 처리를 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 패키징 구조를 또한 포함할 수 있다. 이러한 패키징 구조는 패키징 기판(802) 위에 형성되고 다양한 다이들 및 그 위의 소자들을 실질적으로 봉합하도록 치수화된 오버몰드를 포함할 수 있다.
모듈(800) 내로 선택적으로 패키지된, 여기에 개시된 통합된 필터-결합기의 실시예들이 다양한 전자 디바이스들에서 유리하게 사용될 수 있다. 전자 디바이스들의 예들은 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 부품들, 전자 테스트 장비, 기지국과 같은 이동 통신 인프라구조를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 전자 디바이스들의 예들은 스마트폰과 같은 이동 전화, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 모뎀, 휴대형 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 전자 책 리더, 스마트 워치와 같은 웨어러블 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA), 마이크로웨이브, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, DVD 플레이어, CD 플레이어, MP3 플레이어와 같은 디지털 뮤직 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 헬스 케어 모니터링 디바이스, 자동차 전자 시스템 또는 항공 전자 시스템과 같은 차량 전자 시스템, 기기, 주변 디바이스, 손목시계, 시계 등을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 또한, 전자 디바이스들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.
도 19는 소정의 실시예들에 따른 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)을 포함하는 무선 디바이스(900)의 블록도이다. 무선 디바이스(900)는 이동 전화, 스마트폰, 태블릿, 모뎀, 통신 네트워크 또는 음성 및/또는 데이터 통신을 위해 구성된 기타 적합한 휴대용 또는 비휴대용 디바이스일 수 있다. 무선 디바이스(900)는 전력 신호들을 수신 및 송신하는 안테나(902), 및 분석 목적들을 위해 또는 예를 들어, 후속하는 송신들을 조정하기 위해 송신된 신호를 사용할 수 있는 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)을 포함한다.
송수신기(904)는 송신을 위해 신호들을 발생시키고/하거나 수신된 신호들을 처리하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 송신 및 수신 기능들은 별개의 소자들(예를 들어, 송신 모듈 및 수신 모듈)에서 구현되거나, 동일한 모듈에서 구현될 수 있다.
송신을 위해 발생된 신호들은 송수신기(904)로부터의 발생된 신호들의 하나 이상을 증폭하기 위해 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 포함할 수 있는 전력 증폭기(PA) 모듈(906)에 의해 수신된다. 전력 증폭기 모듈(906)은 광범위하게 다양한 RF 또는 다른 주파수-대역 송신 신호들을 증폭하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 모듈(906)은 무선 근거리 통신망(WLAN) 신호 또는 기타 적합한 펄스식 신호를 송신하는 데 도움을 주기 위해 전력 증폭기의 출력을 펄스하기 위해 사용될 수 있는 인에이블 신호를 수신할 수 있다. 전력 증폭기 모듈(906)은 예를 들어, 이동 신호를 위한 글로벌 시스템(GSM), 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 신호, W-CDMA 신호, 롱 텀 에볼루션(LTE) 신호, 또는 EDGE 신호를 포함하는 다양한 유형들의 신호 중 어느 것을 증폭하도록 구성될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈(906) 및 스위치 등을 포함하는 연관된 소자들이 예를 들어, pHEMT 또는 BiFET 트랜지스터들을 사용하는, GaAs 기판들 상에, 또는 CMOS 트랜지스터들을 사용하는 실리콘 기판 상에 제조될 수 있다.
안테나 스위치 모듈(908)은 송신과 수신 모드들 간에 등과 같은, 상이한 대역들 및/또는 모드들 간에 스위치하도록 구성될 수 있다. 도 19에 도시한 것과 같이, 소정의 예들에서, 안테나(902)는 안테나 스위치 모듈(908) 및 저 잡음 증폭기 모듈(910)을 통해 송수신기(904)에 제공된 신호들을 둘 다 수신하기도 하고 또한 송수신기(904), 전력 증폭기 모듈(906), 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300), 및 안테나 스위치 모듈(908)을 통해 무선 디바이스(900)로부터의 신호들을 송신한다. 그러나, 다른 예들에서 다수의 안테나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나는 낮은-대역 및 중간-대역 신호들을 위해 사용될 수 있고, 제2 안테나는 높은-대역 신호들을 위해 사용될 수 있다.
도 19의 무선 디바이스(900)는 송수신기(904)에 접속되고 무선 디바이스의 동작을 위해 전력을 관리하는 전력 관리 시스템(912)을 추가로 포함한다. 전력 관리 시스템(912)은 또한 기저대역 서브-시스템(914) 및 무선 디바이스(900)의 다른 소자들의 동작을 또한 제어할 수 있다. 전력 관리 서브-시스템(912)은 예를 들어 배터리와 같은 전원을 포함할 수 있거나 그에 접속될 수 있다. 전력 관리 시스템(912)은 공지된 방식으로 전원을 통해 무선 디바이스(800)에 전력을 제공하고, 신호들의 송신을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서 또는 제어기를 포함한다.
한 실시예에서, 기저대역 서브-시스템(914)은 사용자에 제공되고 사용자로부터 수신된 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 가능하게 하기 위해 사용자 인터페이스(916)에 접속된다. 기저대역 서브-시스템(914)은 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하고/하거나, 사용자에 정보의 저장을 제공하기 하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하도록 구성된 메모리(918)에도 접속될 수 있다.
도 19를 계속 참조하면, 무선 디바이스(800)는 전력 증폭기 모듈(906)로부터 송신된 전력 신호들을 측정하고 센서 모듈(920)에 하나 이상의 결합된 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있는 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)을 포함한다. 센서 모듈(920)은 결국 송수신기(904)에 및/또는 전력 증폭기 모듈(906)의 전력 레벨을 레귤레이트하는 조정들을 하기 위한 피드백으로서 전력 증폭기 모듈(906)에 직접 정보를 보낼 수 있다. 이 방식으로 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)은 비교적 낮은/높은 전력을 갖는 송신 신호의 전력을 상승/감소시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)은 다양한 다른 구현들에서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
무선 디바이스(900)가 시분할 다중 액세스(TDMA) 아키텍처를 갖는 이동 전화인 소정의 실시예들에서, 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)은 전력 증폭기 모듈(906)로부터의 RF 송신된 전력 신호의 증폭을 유리하게 관리할 수 있다. 이동 통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM), 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 및 광대역 코드 분할 다중 액세스(W-CDMA) 시스템에서 발견되는 것들과 같은 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템을 갖는 이동 전화에서, 전력 증폭기 모듈(906)은 전력 대 시간의 규정된 제한들 내에 전력 엔벨로프를 시프트 업 및 다운하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정한 이동 전화에 특정한 주파수 채널을 위한 송신 시간 슬롯이 할당될 수 있다. 이 경우에 전력 증폭기 모듈(906)은 할당된 수신 시간 슬롯 동안 송신으로부터 신호 간섭을 방지하고 전력 소비를 감소시키도록, 시간에 걸쳐 전력 레벨을 하나 이상의 RF 전력 신호들로 레귤레이트하는 것에 도움을 주기 위해 이용될 수 있다. 이러한 시스템들에서, 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)이 위에 논의된 것과 같이, 전력 증폭기 모듈(906)을 제어하는 데 도움을 주기 위해 전력 증폭기 출력 신호의 전력을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
도 19에 도시한 구현은 예시적이고 비제한적이다. 예를 들어, 도 19의 구현은 RF 신호의 송신과 함께 사용되는 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)을 도시하지만, 여기에 논의된 셀프 조정 EM 결합기 시스템(300)의 다양한 예들이 수신된 RF 또는 다른 신호들에 또한 역시 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
적어도 하나의 실시예의 몇가지 양태들을 위에 설명하였지만, 다양한 변경들, 수정들, 및 개선들이 본 기술 분야의 기술자들에 의해 쉽게 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 이러한 변경들, 수정들, 및 개선들은 본 개시내용의 일부이고 본 발명의 범위 내에 드는 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 단지 예로서 이루어진 것이고, 여기에 논의된 방법들 및 장치들의 실시예들은 설명에서 기술되거나 첨부 도면에 도시된 소자들의 구성 및 배열로 본원이 제한되지 않는다는 것을 알 것이다. 방법들 및 장치들은 다른 실시예들에서 구현될 수 있고 다양한 방식들로 실시되거나 수행된다. 특정한 구현들의 예들이 단지 예시 목적들을 위해 여기에 제공되고 제한하려는 것은 아니다. 또한, 여기에 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. "포함하는", "구성하는", "갖는" 및 그들의 변형들의 여기서의 사용은 그 다음에 나오는 아이템들을 포함하고 그것의 등가물들뿐만 아니라 추가 아이템들을 포함한다. "또는"이라고 하는 것은 "또는"을 사용하여 설명된 어떤 용어들이 설명된 용어들의 단수, 복수, 및 모두를 표시할 수 있도록 포괄적인 것으로 해석될 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위, 및 그들의 등가물들의 적절한 구성으로부터 결정되어야 한다.

Claims (60)

  1. 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리로서,
    입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖고, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하는 전자기 결합기 - 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성됨 -;
    상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스; 및
    상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기
    를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주파수 검출기에 결합되고 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자기 결합기, 상기 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 주파수 검출기는 단일 다이 내로 통합되는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성되는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서, 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  11. 제7항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 어셈블리.
  13. 결합기 모듈로서,
    패키징 기판;
    상기 패키징 기판 상에 형성되고, 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기 - 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성됨 -;
    상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스; 및
    상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기
    를 포함하는 결합기 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 패키징 기판은 제1 금속 층, 제2 금속 층, 및 상기 제1 금속 층과 제2 금속 층 사이에 삽입된 유전체 층을 포함하는 적층 기판이고, 상기 전자기 결합기의 상기 주 선로는 상기 제1 금속 층 내에 형성되고 상기 전자기 결합기의 상기 결합된 선로는 상기 제2 금속 층 내에 형성되는 결합기 모듈.
  15. 제13항에 있어서, 상기 패키징 기판은 적어도 하나의 금속 층 및 적어도 하나의 유전체 층을 포함하는 적층 기판이고, 상기 전자기 결합기의 상기 주 선로및 상기 결합된 선로는 상기 적층 기판의 상기 적어도 하나의 금속 층 내에 형성되는 결합기 모듈.
  16. 제13항에 있어서, 상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 주파수 검출기에 접속되는 제어기를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 결합기 모듈.
  17. 제13항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성되는 결합기 모듈.
  18. 결합기 모듈로서,
    패키징 기판;
    상기 패키징 기판 상에 장착되는 전자기 결합기 어셈블리 다이 - 상기 전자기 결합기 어셈블리 다이는 입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기, 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속된 주파수 검출기를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 추가로 갖고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 주파수 검출기는 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성됨 - ; 및
    상기 전자기 결합기 어셈블리를 외부 전자 디바이스들에 접속시키는 복수의 접속 패드
    를 포함하는 결합기 모듈.
  19. 제18항에 있어서, 상기 패키징 기판 상에 장착되고 상기 전자기 결합기 어셈블리 다이에 접속되는 제어기 다이를 추가로 포함하고, 상기 제어기 다이는 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 포함하는 결합기 모듈.
  20. 제18항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성되는 결합기 모듈.
  21. 제18항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는 결합기 모듈.
  22. 제18항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함하는 결합기 모듈.
  23. 셀프 조정 전자기 결합기 시스템으로서,
    입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기 - 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 전송 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 전송 선로를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 입력 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성됨 -;
    상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스;
    상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호의 주파수를 결정하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수의 표시자를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기; 및
    상기 주파수 검출기 및 상기 조정가능한 종단 임피던스에 접속되는 제어기 - 상기 제어기는 상기 주파수 검출기로부터 상기 결합된 신호의 상기 주파수의 상기 표시자를 수신하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 조정가능한 종단 임피던스에 제어 신호를 인가하도록 구성됨 -
    를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 2개의 저항성 소자를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 용량성 소자 또는 적어도 하나의 유도성 소자를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  28. 제23항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 기초하여 상기 결합된 신호의 상기 주파수의 상기 표시자를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  31. 제28항에 있어서, 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  32. 제23항에 있어서, 상기 전자기 결합기, 상기 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 주파수 검출기는 단일 패키지 내로 통합되는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  33. 셀프 조정 전자기 결합기 시스템으로서,
    제1 전력 신호 포트, 제2 전력 신호 포트, 제3 포트, 및 제4 포트를 갖는 양방향 전자기 결합기 - 상기 전자기 결합기는 상기 제1 전력 포트와 상기 제2 전력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 제3 포트와 제4 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 전자기 결합기는 순방향 동작 모드에서, 상기 제1 전력 신호 포트에서 제1 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제3 포트에서 순방향 결합된 신호를 발생시키고 역방향 동작 모드에서, 상기 제2 전력 신호 포트에서 제2 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 제4 포트에서 역방향 결합된 신호를 발생시키도록 구성됨 -;
    적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스;
    상기 양방향 전자기 결합기를 상기 순방향 동작 모드와 상기 역방향 동작 모드 사이에 선택적으로 구성하고, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 제4 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제3 포트에 선택적으로 접속시키도록 동작가능한 스위치 회로망;
    상기 스위치 회로망을 제어하도록 구성되는 제어기; 및
    상기 순방향 결합된 신호 및 상기 역방향 결합된 신호의 주파수들을 결정하고 상기 순방향 및 역방향 결합된 신호들의 상기 주파수들에 기초하여 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 주파수 검출기 - 상기 스위치 회로망은 상기 주파수 검출기를, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 제3 포트에 그리고 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제4 포트에 선택적으로 접속시키도록 추가로 구성됨 -
    를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 제1 조정가능한 종단 임피던스 및 제2 조정가능한 종단 임피던스를 포함하고, 상기 스위치 회로망은 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 순방향 동작 모드에 있을 때 상기 제1 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제4 포트에 선택적으로 접속시키고, 상기 양방향 전자기 결합기가 상기 역방향 동작 모드에 있을 때 상기 제2 조정가능한 종단 임피던스를 상기 제3 포트에 선택적으로 접속시키도록 구성되는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  35. 제33항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  36. 제33항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  38. 제33항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 제어기에 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 임피던스 제어 정보에 응답하여 상기 제1 및 제2 조정가능한 종단 임피던스들을 튜닝하도록 추가로 구성되는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  39. 제33항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 임피던스 제어 정보에 기초하여 임피던스 제어 신호를 제공하고, 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하기 위해 상기 적어도 하나의 조정가능한 종단 임피던스에 임피던스 제어 신호를 인가하도록 추가로 구성되는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  40. 제33항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 추가로 구성되는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  42. 제40항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  43. 제40항에 있어서, 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  44. 제40항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  45. 제44항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함하는 셀프 조정 전자기 결합기 시스템.
  46. 무선 디바이스로서,
    송신 신호를 발생시키도록 구성되는 송수신기;
    상기 송수신기로부터 상기 송신 신호를 수신하고 제1 신호를 제공하기 위해 상기 송신 신호를 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기; 및
    입력 포트, 출력 포트, 결합된 포트, 및 분리 포트를 갖는 전자기 결합기, 상기 분리 포트에 접속된 조정가능한 종단 임피던스, 및 상기 결합된 포트에 접속된 주파수 검출기를 포함하는 전자기 결합기 어셈블리 - 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트 사이에 연장하는 주 선로, 및 상기 결합된 포트와 상기 분리 포트 사이에 연장하는 결합된 선로를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 상기 전자기 결합기의 상기 입력 포트에 접속되고, 상기 전자기 결합기는 상기 입력 포트에서 상기 제1 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 결합된 포트에서 결합된 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 주파수 검출기는 상기 결합된 신호의 주파수를 검출하고 상기 결합된 신호의 상기 주파수에 기초하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하는 임피던스 제어 정보를 제공하도록 구성됨 -
    를 포함하는 무선 디바이스.
  47. 제46항에 있어서, 상기 전자기 결합기의 상기 출력 포트에 결합된 안테나를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  48. 제47항에 있어서, 상기 전자기 결합기의 상기 출력 포트와 상기 안테나 사이에, 그리고 상기 안테나와 상기 송수신기에 사이에 결합된 안테나 스위치 모듈을 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  49. 제46항에 있어서, 상기 전자기 결합기의 상기 결합된 포트에 접속되고 상기 결합된 신호를 검출하도록 구성되는 센서를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  50. 제46항에 있어서, 기저대역 서브-시스템, 전력 관리 서브-시스템, 사용자 인터페이스, 및 적어도 하나의 메모리 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  51. 제46항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 튜닝가능한 저항성-용량성-유도성 회로를 포함하는 무선 디바이스.
  52. 제46항에 있어서, 상기 조정가능한 종단 임피던스는 스위치가능한 임피던스 소자들의 회로망을 포함하는 무선 디바이스.
  53. 제52항에 있어서, 스위치가능한 임피던스 소자들의 상기 회로망은 적어도 하나의 저항성 소자, 적어도 하나의 용량성 소자, 및 적어도 하나의 유도성 소자를 포함하는 무선 디바이스.
  54. 제46항에 있어서, 상기 전자기 결합기 어셈블리는 상기 주파수 검출기에 결합되고 상기 주파수 검출기로부터 상기 임피던스 제어 신호를 수신하고 상기 임피던스 제어 신호에 응답하여 상기 조정가능한 종단 임피던스를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  55. 제46항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 복수의 주파수 선택 소자, 상기 복수의 주파수 선택 소자에 결합된 대응하는 복수의 엔벨로프 검출기, 및 상기 복수의 엔벨로프 검출기에 접속되고 상기 복수의 엔벨로프 검출기의 출력들을 비교하고 상기 비교에 응답하여 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 전압 비교기를 포함하고, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 추가로 구성되는 무선 디바이스.
  56. 제55항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 대역통과 필터를 포함하고, 각각의 대역통과 필터는 유일한 주파수 통과대역을 갖는 무선 디바이스.
  57. 제55항에 있어서, 상기 복수의 주파수 선택 소자는 복수의 협대역 증폭기를 포함하는 무선 디바이스.
  58. 제55항에 있어서, 상기 복수의 엔벨로프 검출기는 복수의 다이오드-기반 검출기를 포함하는 무선 디바이스.
  59. 제55항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 적어도 하나의 전압 비교기에 접속되고 상기 적어도 하나의 전압 비교기로부터의 상기 출력 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
  60. 제59항에 있어서, 상기 주파수 검출기는 상기 아날로그-디지털 변환기에 접속되고 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 수신된 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 임피던스 제어 신호를 제공하도록 구성되는 디지털 디코더를 추가로 포함하는 무선 디바이스.
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