KR20220112752A - 능동 신호 위상 생성으로의 위상 쉬프터 - Google Patents
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Abstract
신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치가 개시된다. 예시적인 구현들에서, 장치는 위상 쉬프터를 포함한다. 위상 쉬프터는 제 1 포트, 제 2 포트, 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기, 및 신호 위상 생성기를 포함한다. 신호 위상 생성기는 벡터 변조기와 제 2 포트 사이에 커플링된 다수의 증폭기들을 포함한다. 신호 위상 생성기는 또한 다수의 증폭기들을 함께 커플링하여 루프를 형성하는 다수의 커패시터들을 포함한다. 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 다수의 증폭기들 중의 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍 사이에 커플링되어 루프를 형성한다.
Description
관련 출원(들)에 대한 상호 참조
본 출원은, 2019 년 12 월 6 일자로 출원된 미국 가출원 제 62/945,043 호에 대한 우선권을 주장하는, 2020 년 2 월 7 일자로 출원된 미국 실용신안 출원 제 16/785,440 호의 이익을 주장하며, 이 출원들의 개시들은 그 전부가 본 명세서에 참조로 통합된다.
기술 분야
본 개시는 일반적으로 전자 디바이스들과의 무선 통신들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 능동 신호 위상 생성으로의 위상 쉬프터를 구현하는 것에 관한 것이다.
전자 디바이스들은 데스크탑 컴퓨터들, 노트북 컴퓨터들, 스마트폰들, 스마트워치와 같은 웨어러블 디바이스들, 인터넷 서버들 등과 같은 전통적인 컴퓨팅 디바이스들을 포함한다. 그러나, 전자 디바이스들은 또한 개인 음성 보조기기, 온도 조절 장치 및 다른 센서들 또는 자동화된 제어기들, 로보틱스, 자동차 전자장치들, 냉장고 및 산업용 툴들과 같은 다른 기계들에 내장된 디바이스들, 사물 인터넷 (IoT) 디바이스들 등과 같은 다른 타입들의 컴퓨팅 디바이스들을 포함한다. 이러한 다양한 전자 디바이스들은 생산성, 커뮤니케이션, 사회적 상호 작용, 보안, 안전, 원격 관리, 엔터테인먼트, 교통, 정보 보급 등과 관련된 서비스를 제공한다. 따라서, 전자 디바이스들은 현대 사회의 많은 측면에서 중요한 역할을 한다.
오늘날 상호 연결된 세계의 전자 디바이스들에 의해 제공되는 많은 서비스는 적어도 부분적으로 전자 통신에 의존한다. 전자 통신은, 예를 들어, 인터넷, Wi-Fi 네트워크, 또는 셀룰러 네트워크와 같은 하나 이상의 네트워크들을 통해 송신되는 무선 또는 유선 신호들을 사용하여 상이한 전자 디바이스들 사이에서 또는 이들 중에서 교환되는 것들을 포함한다. 따라서, 전자 통신은 무선 및 유선 송신들 및 수신들 모두를 포함한다. 이러한 전자 통신을 수행하기 위해, 전자 디바이스는 무선 트랜시버와 같은 트랜시버를 사용한다.
따라서, 전자 통신들은 2 개의 상이한 전자 디바이스들에서의 2 개의 무선 트랜시버들 사이에서 신호들을 전파함으로써 실현될 수 있다. 예를 들어, 무선 송신기를 사용하여, 스마트폰은 모바일 서비스들을 지원하기 위한 업링크 통신의 일부로서 무선 매체 (air medium) 를 통해 기지국에 무선 신호를 송신할 수 있다. 무선 수신기를 사용하여, 스마트폰은 모바일 서비스들을 가능하게 하기 위해 다운링크 통신의 일부로서 무선 매체를 통해 기지국으로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 스마트폰에서, 모바일 서비스들은 전화 및 비디오 통화, 소셜 미디어 상호작용, 메시징, 영화 감상, 비디오 공유, 검색 수행, 지도 정보 또는 네비게이션 명령의 포착, 친구 찾기, 일반적인 위치 기반 서비스, 송금, 자동차 탑승과 같은 다른 서비스의 획득 등을 포함할 수 있다.
이들 및 다른 타입들의 서비스들을 제공하기 위해, 전자 디바이스들은 통상적으로 일부 무선 표준에 따라 무선 신호들을 통신하기 위해 무선 트랜시버를 사용한다. 무선 표준들의 예는 IEEE 802.11b 또는 802.11g Wi-Fi 표준 및 4 세대 (4G) 셀룰러 표준을 포함하며, 이들 양자는 오늘날 스마트폰 및 다른 접속된 디바이스들과 함께 사용된다. 그러나, 새로운 무선 표준의 생성을 통해 더 빠른 무선 네트워크를 가능하게 하기 위한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 차세대 셀룰러 네트워크들 및 새로운 Wi-Fi 네트워크들은 상당히 더 높은 대역폭들, 더 낮은 레이턴시들, 및 추가적인 전자기 스펙트럼에 대한 액세스를 제공할 것으로 예상된다. 이러한 점을 종합하면, 자율주행 차량, 증강 현실 (AR) 및 기타 혼합 현실 (MR) 이미징, 온-더-고 4K 비디오 스트리밍, 사람들을 안전하게 보호하고 보다 효율적으로 자연 자원들을 사용하기 위한 유비쿼터스 센서, 실시간 언어 번역 등과 같이, 흥미로운 새로운 무선 서비스를 사용자에게 제공할 수 있는 것을 의미한다.
이러한 새롭고 빠른 무선 기술을 더욱 널리 보급하기 위해, 스마트폰 외에 많은 무선 디바이스들이 배치될 것이며, 이를 때때로 "사물 인터넷" (IoT) 이라고 칭한다. 오늘날 무선 디바이스를 사용하는 것에 비해, 수 백억, 결국 수 조의 더 많은 디바이스들이 사물 인터넷의 등장으로 인터넷에 연결될 것으로 예상된다. 이러한 IoT 디바이스들은 센서들 및 추적 태그들과 같은 작고, 저렴하며, 저전력의 디바이스들을 포함할 수도 있다. 또한, 차세대 무선 기술들을 가능하게 하기 위해, 5 대 5G) 셀룰러 무선 디바이스들 및 Wi-Fi 6 디바이스들은 오래된 무선 표준들에 따라 동작하는 디바이스들에 비해 전자기 스펙트럼의 더 높은 주파수들에 위치된 더 넓은 주파수 범위들을 사용하는 신호들과 통신할 것이다. 예를 들어, 더 새로운 디바이스들은 밀리미터파 mmW) 주파수들 예를 들어, 적어도 30 내지 300 기가헤르츠 GHz) 사이의 주파수들이지만 또한 4-6 GHz 만큼 낮은 주파수들을 포함함) 에서 동작할 것으로 예상될 것이다.
이러한 상업적 예상들을 수용하고 연관된 기술적 장애들을 극복하기 위해, 이러한 제약들 하에서 무선 통신들을 가능하게 하는 물리적 컴포넌트들은 mmW 주파수들에서 효율적으로 동작할 것으로 예상될 것이다. 전자 통신을 용이하게 하는 하나의 컴포넌트는 무선 인터페이스 디바이스이며, 무선 인터페이스 디바이스는 무선 트랜시버 및 무선 주파수 프론트 엔드 (RFFE) 를 포함할 수 있다. 불행하게도, 오늘날의 Wi-Fi 및 4G 셀룰러 표준들에 따라 동작하는 전자 디바이스들을 위해 설계된 무선 인터페이스 디바이스들은 미래의 더 빠른 Wi-Fi 6 및 5G-가능 디바이스들에 대해 적절하지 않으며, 이들 디바이스들은 더 높은 주파수들, 더 엄격한 레이턴시 요구들, 및 더 엄격한 재정적 제약들에 직면할 것이다.
결과적으로, 새로운 성능 및 서비스를 제공할 수 있는 전자 디바이스들의 광범위한 배치 뿐만 아니라, 새로운 셀룰러 및 더 빠른 Wi-Fi 기술들의 채택을 용이하게 하기 위해, mmW 주파수를 처리할 수 있는 설계를 갖는 무선 인터페이스 디바이스들이 배치될 것이다. 따라서, 전자 디바이스들의 전기 기술자들 및 다른 설계자들은 5G, Wi-Fi 6, 및 다른 고주파수 기술들의 약속이 현실이 될 수 있게 할 새로운 무선 인터페이스 디바이스들을 개발하기 위해 노력하고 있다.
셀룰러 5G 및 Wi-Fi 6 네트워크들에 대한 무선 표준들을 개발하는 것은, 예를 들어, 대응하는 밀리미터 파장들 (예를 들어, mmW 주파수들) 을 갖는 주파수들을 포함하여, 기가헤르츠 (GHz) 범위의 더 높은 주파수들에서 광대역 능력들을 확립하도록 의도된다. mmW 주파수들로의 무선 통신들을 가능하게 하기 위해, 일부 전자 디바이스들은 신호 빔포밍을 사용한다. 빔포밍은 신호 빔을 지향시키기 위해 안테나 어레이를 채용하는 것을 수반한다. 발신 장치로부터 목적지 장치로 신호 빔을 조준하는 것은 목적지 장치에 도달하는데 요구되는 송신 전력의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 빔포밍은 mmW 주파수들에서의 송신들을 포함하는, 전방향성 송신에 비해 더 큰 거리에 걸쳐 신호가 전파될 수 있게 한다. 신호 빔을 생성하기 위해, 안테나 어레이의 다수의 안테나 엘리먼트들은 무선 신호의 상이한 지연된 또는 위상 쉬프트된 버전들과 같은, 무선 신호의 상이한 버전들을 송신 또는 수신한다. 일부 아키텍처들에서, 컴포넌트 체인은 각각의 무선 신호 버전을 생성하기 위해 안테나 어레이의 각각의 안테나 엘리먼트와 연관된다. 따라서, 각각의 컴포넌트 체인의 개별 물리적 컴포넌트들은 각각의 안테나 엘리먼트에 대해 재생되고, 단일 전자 디바이스는 다수의 안테나 어레이들에 걸쳐 4, 12, 16, 18, 또는 그 초과와 같은 많은 안테나 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 개별 물리적 컴포넌트에 의해 점유되는 크기와 같은, 컴포넌트 체인의 일부인 임의의 특정 물리적 컴포넌트에 기인하는 네거티브 효과에는 전자 디바이스에 포함된 안테나 엘리먼트들의 양이 곱해진다.
각각의 컴포넌트 체인에 포함될 수도 있는 개별 물리적 컴포넌트의 일 예는 위상 쉬프터이다. 위상 쉬프터는 무선 통신들의 mmW 및 다른 주파수들에 대한 빔포밍을 가능하게 하기 위해 무선 신호의 다른 버전들에 대해 무선 신호의 버전의 위상을 조정할 수 있다. 위상 쉬프터는 예를 들어, 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 사용하여 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 위상 생성기는 하나의 위상을 갖는 신호를 그 신호의 적어도 2 개의 컴포넌트들에 대해 적어도 2 개의 위상들을 갖는 분할 신호로 변환한다. 일부 시나리오들에서, 분할 신호의 2 개의 위상들은 0° 및 90° 위상들을 갖는 것과 같이 90도 (90°) 만큼 분리된다. 이러한 분할 신호는 동위상 신호 컴포넌트 및 직교 신호 컴포넌트를 갖는 것으로 지칭될 수 있다. 위상 쉬프터의 벡터 변조기는 분할 신호의 컴포넌트들의 상대적인 진폭들을 조정한다. 분할 신호의 컴포넌트들을 재결합한 후에, 상대적인 진폭 조정은 빔스티어링 동작들을 지원하기 위해 주어진 컴포넌트 체인을 통해 흐르는 신호의 위상을 효과적으로 변경할 수 있다.
위상 쉬프터의 신호 위상 생성기는 능동 또는 수동 컴포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다. 수동 컴포넌트들은 커패시터들, 저항기들, 및 인덕터들을 포함한다. 인덕터들은 무선 주파수 (RF) 집적 회로 (IC) (RFIC) 의 상당한 면적을 차지한다. 저항기들은 신호 위상 생성기를 통해 전파되는 신호에 상당한 손실 레벨을 도입한다. 일반적으로, 더 작은 RF IC들은 더 저렴한 디바이스들을 가능하게 할 수 있고, 더 낮은 손실 회로는 더 높은 신호 프로세싱 성능을 제공할 수 있다. 따라서, 인덕터와 저항기의 사용을 회피하여 성능을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 신호 위상 생성기에서 인덕터 및 저항기의 사용량을 감소시킴으로써, 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터가 차지하는 면적과 위상 쉬프터에 의한 손실량을 감소시킬 수 있다. 그렇게 하기 위해, 설명된 위상 쉬프터 구현들은 능동 신호 위상 생성기를 활용한다. 능동 신호 위상 생성기는, 예를 들어, 트랜지스터들 및 트랜지스터들의 적어도 일부를 통해 직류 (DC) 전류가 흐르는 커패시터들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 트랜지스터들은 신호 흐름 방향과 정렬하는 다수의 주상 회로들에서 증폭기들로서 배치되고, 커패시터들은 연속적인 주상 회로들에서의 트랜지스터들을 함께 커플링하여 신호 흐름 방향에 직교하는 루프를 형성한다. 주상 회로들의 증폭기들을 통한 적어도 하나의 교류 (AC) 신호의 전파 동안, 용량성 커플링된 루프의 커패시터들은 주상 회로들의 증폭기들에 걸쳐 AC 신호의 위상 차이들을 분배할 수 있다. 예를 들어, 0° 와 180° 의 2 개의 위상들을 갖는 신호 (예를 들어, 하나의 차동 신호) 가 신호 위상 생성기의 일 측에 인가되면, 신호 위상 생성기는 신호 위상 생성기의 다른 측에서 0°, 90°, 180°, 및 270° 의 4 개의 상대 위상을 갖는 신호 (예를 들어, 2 개의 차동 신호) 를 생성할 수 있다. 능동 신호 위상 생성기들의 양방향 및 단방향 구현들 모두가 본 명세서에 설명된다.
위상 쉬프터를 생성하기 위해, 능동 또는 수동 벡터 변조기는 능동 신호 위상 생성기로 구현될 수 있다. 위상 쉬프터는 벡터 변조기가 신호 흐름 방향을 따라 신호 위상 생성기의 이전 또는 이후에 동작하도록 구성될 수 있다. 즉, 벡터 변조기는 신호 위상 생성기가 적어도 하나의 추가적인 신호 위상 컴포넌트를 생성하기 전에 또는 후에 하나 이상의 신호 컴포넌트들의 적어도 하나의 진폭을 조정할 수 있다. 또한, 일부 설명된 위상 쉬프터들은 양방향으로 동작될 수 있으며, 이는 하나의 위상 쉬프터가 송신 및 수신 동작들 양자에 사용될 수 있게 한다. 이러한 방식들에서, 완전히 또는 부분적으로 능동의 위상 쉬프터는, 유도성-용량성 네트워크로 구현되는 것들보다 더 작고, 저항성-용량성 네트워크로 구현되는 것들보다 더 적은 손실을 도입하는 것이 실현될 수 있다.
예시적인 양태에서, 능동 신호 위상 생성으로 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치가 개시된다. 그 장치는 위상 쉬프터를 포함한다. 위상 쉬프터는 제 1 포트, 제 2 포트, 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기, 및 신호 위상 생성기를 포함한다. 신호 위상 생성기는 벡터 변조기와 제 2 포트 사이에 커플링된 다수의 증폭기들을 포함한다. 신호 위상 생성기는 또한 다수의 증폭기들을 함께 커플링하여 루프를 형성하는 다수의 커패시터들을 포함한다. 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 다수의 증폭기들 중의 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍 사이에 커플링되어 루프를 형성한다.
예시적인 양태에서, 능동 신호 위상 생성으로 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치가 개시된다. 그 장치는 위상 쉬프터를 포함한다. 위상 쉬프터는 제 1 포트, 제 2 포트, 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기, 및 신호 위상 생성기를 포함한다. 신호 위상 생성기는 위상 쉬프트되는 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단을 포함하고, 상기 증폭 수단은 다수의 입력 단자들 및 다수의 출력 단자들을 포함하고, 상기 벡터 변조기와 상기 제 2 포트 사이에 커플링된다. 신호 위상 생성기는 또한 증폭 수단에 걸쳐 신호의 다수의 위상들을 분배하기 위한 용량성 수단을 포함하고, 상기 용량성 수단은 다수의 입력 단자들을 다수의 출력 단자들에 커플링한다.
예시적인 양태에서, 능동 신호 위상 생성으로 신호들을 위상 쉬프트하기 위한 방법이 개시된다. 그 방법은 제 2 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 갖는 신호를 커플링하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한, 다수의 증폭기들을 사용하여 신호의 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계를 포함한다. 그 방법은 용량성 커플링 루프를 사용하여 다수의 증폭기들에 걸쳐 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 분배하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 다수의 위상들은 상기 제 1 양보다 큰 제 2 양의 위상들을 갖는다. 그 방법은 또한 위상 제어 신호에 기초하여 신호의 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계를 포함한다. 그 방법은 제 1 양의 위상들을 갖는 결합된 신호를 생성하기 위해 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 결합하는 단계를 더 포함한다. 그 방법은 추가로, 제 1 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 갖는 결합된 신호를 커플링하는 단계를 포함한다.
예시적인 양태에서, 능동 신호 위상 생성으로 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치가 개시된다. 그 장치는 위상 쉬프터를 포함한다. 그 위상 쉬프터는 2 이상의 노드들을 포함하는 제 1 포트, 2 이상의 노드들을 포함하는 제 2 포트, 및 4 이상의 노드들을 포함하는 인터페이스를 포함한다. 위상 쉬프터는 또한, 제 1 포트와 인터페이스 사이에 커플링된 벡터 변조기를 포함한다. 위상 쉬프터는 신호 위상 생성기를 더 포함한다. 신호 위상 생성기는 인터페이스와 제 2 포트 사이에 커플링된 4 이상의 주상 회로들을 포함하고, 각각의 주상 회로는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함한다. 각각의 개별 주상 회로의 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터는 인터페이스의 노드와 제 2 포트의 노드 사이에 직렬로 함께 커플링된다. 신호 위상 생성기는 또한 제 1 루프를 형성하기 위해 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 1 세트를 포함하고, 각각의 개별 커패시터는 제 1 루프를 형성하기 위해 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 1 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링된다. 신호 위상 생성기는 제 2 루프를 형성하기 위해 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 2 세트를 더 포함하고, 각각의 개별 커패시터는 제 2 루프를 형성하기 위해 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 2 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링된다.
도 1 은 위상 쉬프터를 포함하는 무선 주파수 (RF) 프론트 엔드 (FE) (RFFE) 를 갖는 무선 인터페이스 디바이스를 갖는 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 환경을 도시한다.
도 2 는 통신 프로세서 및 적어도 하나의 위상 쉬프터를 갖는 RF 프론트-엔드를 포함하는 예시적인 무선 인터페이스 디바이스에 커플링된 안테나 어레이를 도시한다.
도 3a 는 다수의 컴포넌트 체인들을 포함하는 예시적인 RF 프론트-엔드에 커플링된 안테나 어레이를 도시하며, 이들 각각은 위상 쉬프터를 포함한다.
도 3b 는 양방향으로 동작될 수 있는 위상 쉬프터를 포함하는 컴포넌트 체인의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트를 도시한다.
도 3c 는 단방향으로 동작될 수 있는 2 개의 위상 쉬프터들을 포함하는 컴포넌트 체인의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트를 도시한다.
도 4a 는 신호 위상 생성기, 벡터 변조기, 이들 사이의 인터페이스, 및 다수의 포트들을 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 4b 는 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시하고, 위상기들을 사용하여 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 도시한다.
도 4c 는 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시하고, 위상 쉬프터의 상이한 구현들에 걸친 다수의 예시적인 신호 흐름 방향들을 도시한다.
도 5a 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 적어도 하나의 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기의 개략도를 도시한다.
도 5b 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 적어도 2 개의 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기의 개략도를 도시한다.
도 6 은 각각 적어도 하나의 트랜지스터를 사용하여 구현되고 다수의 주상 회로들로 배열되는 적어도 2 개의 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 갖는 신호 위상 생성기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터의 개략도를 도시한다.
도 7 은 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 2 개의 공통-게이트 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터의 회로도를 도시한다.
도 8 은 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 공통 소스 증폭기 스테이지와 공통-게이트 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터의 회로도를 도시한다.
도 9 는 신호 위상 생성기 및 저항기들로 구현된 수동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 10 은 신호 위상 생성기 및 저항기들로 구현된 수동 벡터 변조기를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 11 은 신호 위상 생성기 및 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 12 는 신호 위상 생성기 및 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 13a 는 신호 위상 생성기 및 가변 이득 증폭기들 (VGA들) 로서 구성된 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 13b 는 도 13a 의 능동 벡터 변조기에서 사용될 수 있는 예시적인 양방향 VGA 를 도시한다.
도 14 는 능동 신호 위상 생성으로의 위상 쉬프팅을 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 2 는 통신 프로세서 및 적어도 하나의 위상 쉬프터를 갖는 RF 프론트-엔드를 포함하는 예시적인 무선 인터페이스 디바이스에 커플링된 안테나 어레이를 도시한다.
도 3a 는 다수의 컴포넌트 체인들을 포함하는 예시적인 RF 프론트-엔드에 커플링된 안테나 어레이를 도시하며, 이들 각각은 위상 쉬프터를 포함한다.
도 3b 는 양방향으로 동작될 수 있는 위상 쉬프터를 포함하는 컴포넌트 체인의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트를 도시한다.
도 3c 는 단방향으로 동작될 수 있는 2 개의 위상 쉬프터들을 포함하는 컴포넌트 체인의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트를 도시한다.
도 4a 는 신호 위상 생성기, 벡터 변조기, 이들 사이의 인터페이스, 및 다수의 포트들을 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 4b 는 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시하고, 위상기들을 사용하여 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 도시한다.
도 4c 는 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시하고, 위상 쉬프터의 상이한 구현들에 걸친 다수의 예시적인 신호 흐름 방향들을 도시한다.
도 5a 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 적어도 하나의 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기의 개략도를 도시한다.
도 5b 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 적어도 2 개의 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기의 개략도를 도시한다.
도 6 은 각각 적어도 하나의 트랜지스터를 사용하여 구현되고 다수의 주상 회로들로 배열되는 적어도 2 개의 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 갖는 신호 위상 생성기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터의 개략도를 도시한다.
도 7 은 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 2 개의 공통-게이트 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터의 회로도를 도시한다.
도 8 은 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 공통 소스 증폭기 스테이지와 공통-게이트 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터의 회로도를 도시한다.
도 9 는 신호 위상 생성기 및 저항기들로 구현된 수동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 10 은 신호 위상 생성기 및 저항기들로 구현된 수동 벡터 변조기를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 11 은 신호 위상 생성기 및 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 12 는 신호 위상 생성기 및 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 13a 는 신호 위상 생성기 및 가변 이득 증폭기들 (VGA들) 로서 구성된 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터를 도시한다.
도 13b 는 도 13a 의 능동 벡터 변조기에서 사용될 수 있는 예시적인 양방향 VGA 를 도시한다.
도 14 는 능동 신호 위상 생성으로의 위상 쉬프팅을 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
4G 셀룰러 및 기존의 Wi-Fi 네트워크들과 비교하여, 5G 셀룰러 및 Wi-Fi 6 네트워크들과 같은 차세대 네트워크들은 더 높은 전자기 (EM) 주파수들을 활용할 것이다. 이러한 더 높은 EM 주파수들은 EM 스펙트럼의 대략 3 내지 300 기가헤르츠 (GHz) 에 걸쳐 있을 수 있는 밀리미터파 (mmW) 주파수들을 포함한다. 더 높은 주파수는 더 높은 대역폭과 더 낮은 레이턴시를 제공할 수 있지만, 더 높은 주파수는 또한 기술적 어려움을 야기한다. 예를 들어, 더 높은 주파수들에서 송신되는 신호들은 대기에 의해 더 빠르게 감쇠되고, 따라서 주어진 전력 레벨에서 더 짧은 고유 범위들을 갖는다. 자연적으로 더 짧은 전파 거리들을 설명하기 위해, 신호들은 더 효율적인 전력으로 특정 타겟을 향해 신호를 지향시키는 신호 빔들로 송신될 수 있으며, 이는 안테나 빔포밍이라 칭한다. 안테나 빔포밍을 사용하면, 주어진 전력 레벨에서의 송신은 전방향으로 송신되는 신호에 비해 신호 빔으로서 더 멀리 이동할 수 있다.
따라서, 5G 셀룰러 및 Wi-Fi 6 (예를 들어, IEEE 802.11ax) 전자 디바이스들은 수신 디바이스들을 향해 신호들을 지향시키기 위해 빔포밍을 활용할 수도 있다. 전자 디바이스의 무선 인터페이스 디바이스는 빔포밍을 위한 신호 빔들을 생성하는 것을 적어도 부분적으로 담당한다. 송신 신호 빔을 형성하기 위해, 무선 인터페이스 디바이스는 안테나 어레이를 사용하여 송신 신호의 다수의 버전들을 방사하며, 이들 버전들은 신호 전파 동안 신호 버전들이 보강적으로 및 상쇄적으로 결합하도록 서로에 대해 수정된다. 상이한 신호 버전들의 수정들은 상이한 양들만큼 증폭되거나 서로에 대해 위상 쉬프트되는 것 (예를 들어, 상이한 시간 지속기간들만큼 서로에 대해 지연되는 것) 을 포함할 수 있다. 보강적 EM 결합의 영역들은 안테나 빔포밍을 사용하지 않는 것에 비해 상대적으로 더 먼 거리에서 수신될 수 있는 신호 빔을 생성한다. 빔포밍 기법들을 갖는 통신 신호를 수신하는 것은 수신된 신호 빔을 복원하기 위해 상이한 버전들을 프로세싱함으로써 역 방식으로 작동한다.
일반적으로, 각각의 신호 버전은 안테나 어레이의 개별 안테나 엘리먼트에 제공되거나 그로부터 수용된다. 안테나 어레이의 상이한 안테나 엘리먼트들 중 개별 안테나 엘리먼트들에 대응하는 상이한 신호 버전들을 수정하기 위해, 안테나 어레이에 커플링된 무선 인터페이스 디바이스는 다수의 안테나 엘리먼트들 중의 각각의 개별 안테나 엘리먼트에 대한 다수의 컴포넌트 체인들 중의 개별 컴포넌트 체인을 포함할 수도 있다. 또한, 전자 디바이스는 전자 디바이스의 상이한 측면들로부터의 신호 빔들을 조준하기 위해 각각 다수의 안테나 엘리먼트들을 갖는 다수의 안테나 어레이들을 포함할 수도 있다. 일부 아키텍처들에서, 안테나 어레이의 각각의 안테나 엘리먼트와 연관되고 그에 커플링되는 컴포넌트 체인이 존재한다. 따라서, 각각의 컴포넌트 체인의 개별 물리적 컴포넌트들은 단일 전자 디바이스에서 6, 8, 12, 16, 또는 그 이상의 양을 가질 수 있는 각각의 안테나 엘리먼트에 대해 재생된다. 예를 들어, 전자 디바이스가 각각 4 개의 안테나 엘리먼트들을 갖는 3 개의 안테나 어레이들을 포함하는 경우, 전자 디바이스는 총 12 개의 안테나 엘리먼트들 및 따라서 12개의 대응하는 컴포넌트 체인들을 포함할 수도 있다. 결과적으로, 컴포넌트 체인의 각각의 개별 물리적 컴포넌트에 의해 초래되는 영향, 예컨대 임의의 개별 물리적 컴포넌트에 의해 초래되는 부정적인 효과에는 전자 디바이스에 포함된 다량의 안테나 엘리먼트들이 곱해진다. 부정적인 효과들의 예들은 개별 물리적 컴포넌트에 의해 점유되는 크기, 컴포넌트의 전력 사용량, 또는 컴포넌트에 의해 프로세싱되는 신호에 부여되는 신호 강도의 손실을 포함한다.
각각의 컴포넌트 체인에 포함될 수도 있는 개별 물리적 컴포넌트의 일 예는 위상 쉬프터이다. 위상 쉬프터는 무선 통신들의 mmW 및 다른 주파수들에 대한 빔포밍을 가능하게 하기 위해 무선 신호의 다른 버전들에 대해 무선 신호의 버전의 위상을 조정할 수 있다. 위상 쉬프터는 예를 들어, 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 사용하여 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 신호 위상 생성기는 하나의 위상을 갖는 신호를 그 신호의 적어도 2 개의 컴포넌트들에 대해 적어도 2 개의 위상들을 갖는 분할 신호로 변환한다. 일부 시나리오들에서, 분할 신호의 2 개의 위상들은 0° 및 90° 위상들을 갖는 것과 같이 90도 (90°) 만큼 분리된다. 90° 로 분리되는 상이한 위상들을 갖는 2 개의 컴포넌트들을 포함하는 이러한 유형의 분할 신호는 동위상 신호 컴포넌트 및 직교 신호 컴포넌트를 갖는 것으로 지칭될 수 있다. 위상 쉬프터의 벡터 변조기는 분할 신호의 컴포넌트들의 상대적인 진폭들을 조정한다. 분할 신호의 컴포넌트들을 재결합한 후, 상대적인 진폭 조정은 안테나 빔포밍을 지원함에 있어서 위상 쉬프팅을 실현하기 위해 대응하는 컴포넌트 체인을 통해 흐르는 무선 신호의 버전의 위상을 효과적으로 변경할 수 있다.
위상 쉬프터들은 수동 또는 능동 방식으로 완전히 또는 부분적으로 구현될 수 있다. 수동 위상 쉬프터들은, 위상 쉬프트 양들의 입도를 결정하는 해상도의 비트들의 수와 함께, 약 3 개의 비트들의 해상도를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 수동 위상 쉬프터들에서의 비트들의 양은 수동 위상 쉬프터를 형성하는 수동 컴포넌트들 (예를 들어, 저항기들, 커패시터들 및/또는 인덕터들) 및 스위치들의 큰 크기 및 그들에 의해 야기되는 상당한 감쇠로 인해 제한된다. 한편, 능동 위상 쉬프터들은 더 미세한 위상-쉬프트 입도에 대해 더 높은 비트 해상도를 가능하게 할 수 있다. 3 비트 위상 쉬프터에 의해 45° 위상 쉬프트 증분으로 제한되는 대신에, 22.5° 및 11.25° 위상 쉬프트 증분은 각각 4 비트 및 5 비트 위상 쉬프터에 의해 달성될 수 있다. 이는, 예를 들어, 5 비트 능동 위상 쉬프터를 이용하여 신호 빔이 보다 미세하게 조준될 수 있게 한다. 능동 위상 쉬프터들은 전형적으로 분할 신호들의 진폭 조정을 위해 능동 벡터 변조기를 사용한다. 그러나, 능동 위상 쉬프터들은 전형적으로 위상 쉬프팅을 위해 벡터 변조기에 의해 조정되는 동위상 및 직교 (IQ) 신호 컴포넌트들을 생성하기 위해 수동 회로 구조를 채용한다. IQ-신호 생성에 대한 수동적인 접근은 일반적으로 약 3 데시벨 (dB) 이상의 손실을 초래한다. 인덕터들 (L) 및 커패시터들 (C) 을 이용한 수동 IQ-신호 생성은 손실이고, 큰 LC 회로들을 초래할 수 있다. 대조적으로, 저항기들 (R) 및 커패시터들 (C) 을 이용한 수동 IQ-신호 발생은 더 작은 회로들을 사용할 수 있지만, 이러한 RC-회로 접근법은 LC-회로 접근법 보다 훨씬 더 손실이다.
요컨대, 고분해능 위상 쉬프터는 수동적으로 IQ 신호 컴포넌트들을 생성하는 경향이 있지만, 벡터 변조를 능동적으로 수행한다. 수동적으로 IQ 신호들을 생성하는 많은 방법들이 있지만, 각각의 방법은 일반적으로 대략 3 dB 이상의 손실을 야기하고 RF IC 의 영역의 상당 부분을 소비하는 컴포넌트들을 사용한다. 수동적으로 IQ 신호들을 생성하는 것으로부터 발생하는, 신호 강도의 이러한 손실을 보상하기 위한 기술들은 보조 신호 증폭을 포함하며, 이들 양자는 부가적인 회로를 수반하고 빔포밍을 위해 위상-어레이 안테나들을 사용하는 것에 대한 추가적인 문제들을 도입한다.
수동 IQ-신호 생성기를 사용하는 위상 쉬프터와 대조적으로, 일부 설명된 구현들은 능동 신호 위상 생성기를 채용하는 위상 쉬프터에 관한 것이다. 예시적인 위상 쉬프터는 수동 또는 능동일 수도 있는 능동 신호 위상 생성기 및 벡터 변조기를 포함한다. 따라서, 적용가능한 벡터 변조기들은 저항기들로 형성된 것들 및 트랜지스터들로 형성된 것들을 포함할 수 있다. 일부 설명된 신호 위상 생성기들은 양방향으로 구현될 수 있다. 결과적으로, 능동 신호 위상 생성기 및 능동 벡터 변조기 양자를 갖는 완전-능동 구현들을 포함하여, 일부 위상 쉬프터 구현들은 양방향으로 동작할 수 있다. 위상 쉬프터 구현에 따라, 능동 신호 위상 생성기의 동작 순서에 대한 벡터 변조기의 동작 순서는 위상 쉬프터를 통한 신호 흐름 방향에 대해 변화할 수 있다. 예를 들어, 벡터 변조기는 신호 위상 생성기가 신호에 대해 동작하기 전에 또는 후에 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호에 대해 동작할 수도 있다. 즉, 벡터 변조기는 신호 위상 생성기가 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 적어도 하나의 추가적인 신호 위상 컴포넌트를 생성하기 전에 또는 후에 하나 이상의 신호 컴포넌트들의 적어도 하나의 진폭을 조정할 수 있다.
예시적인 구현들에서, 위상 쉬프터의 능동 신호 위상 생성기는 커패시터 커플링들이 적어도 하나의 루프를 형성하도록 함께 용량성으로 커플링되는 다수의 증폭기들을 포함한다. 다수의 증폭기들은 전력이 공급되고, 동작 동안 이들을 통해 흐르는 직류 (DC) 전류를 갖는다. 적어도 하나의 커패시터는 커패시터 커플링들에 의해 정의되는 루프를 따라 연속적인 증폭기들 사이에 커플링된다. 증폭기들 각각은 적어도 하나의 증폭 스테이지를 포함한다. 2-스테이지 증폭기는, 예를 들어, 제 1 증폭 스테이지 및 제 2 증폭 스테이지를 포함하고, 각각의 개별 스테이지는 커패시터들의 개별 세트와 개별 루프에서 함께 커플링된다. 커패시터들은, 커패시터의 하나의 단자가 제 1 증폭기에서 증폭 스테이지의 제 1 인스턴스의 입력에 커플링되고 커패시터의 다른 단자가 제 2 증폭기에서 증폭 스테이지의 제 2 인스턴스의 출력에 커플링되도록, 연속적인 증폭 스테이지들 사이에 교차 커플링될 수 있으며, 이는 용량성 루프에 의해 제 1 증폭기에 연속적으로 커플링된다.
증폭기들을 함께 용량성으로 커플링함으로써, 커패시터들은 커패시터들의 루프 주위에, 따라서 각각의 증폭 스테이지에 걸쳐 신호의 상이한 위상들을 분배한다. 이러한 방식으로, 능동 신호 위상 생성기는 능동 신호 위상 생성기를 횡단하는 신호의 상이한 컴포넌트들의 위상들의 양을 증가시킬 수 있다. 신호 위상 생성기의 제 1 측에 존재하는 위상들의 제 1 양은 신호 위상 생성기의 제 2 측에 존재하는 위상들의 제 2 양에 비해 증가되고, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 0° 와 180° 의 2 개의 위상들을 갖는 신호 (예를 들어, 차동 I 신호) 가 신호 위상 생성기의 일 측에 인가되면, 신호 위상 생성기는 신호가 신호 위상 생성기의 다른 측에서 0°, 90°, 180°, 및 270° 의 4 개의 상대 위상을 갖게 할 수 있다 (예를 들어, 차동 I 및 Q 신호 컴포넌트들).
신호 위상 생성기에서 인덕터 및 저항기의 사용량을 감소시킴으로써, 신호 위상 생성기를 포함하는 위상 쉬프터가 차지하는 면적과 위상 쉬프터에 의한 손실량을 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 능동 신호 위상 생성기의 구현들은 동작 동안 트랜지스터들의 적어도 일부를 통해 직류 (DC) 전류가 흐르는 트랜지스터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 이들 트랜지스터들은 위상 쉬프터를 통한 신호 흐름 방향과 정렬하는 다수의 주상 회로들에서 증폭기들로서 배치되고, 커패시터들은 연속적인 주상 회로들에서의 트랜지스터들을 함께 커플링하여 신호 흐름 방향에 직교하는 로우에서 커패시터들의 루프를 형성한다. 능동 또는 수동 벡터 변조기는 위상 쉬프터를 구성하기 위해 능동 신호 위상 생성기와 페어링될 수 있다. 벡터 변조기는 다수의 부분들을 포함할 수 있고, 각각의 개별 부분은 다수의 주상 회로들의 개별 주상 회로에 커플링되어, 그에 대응하는 개별 증폭기에 대해, 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 위상을 갖는 개별 컴포넌트의 적어도 하나의 진폭을 조정할 수 있다.
수동 벡터 변조기는 신호의 각각의 위상 컴포넌트들의 진폭을 조정하기 위해 벡터 변조기의 각각의 부분들에 대한 각각의 전압 분배기들로서 배열되는 저항기들을 사용하여 구축될 수 있다. 능동 벡터 변조기는 신호의 각각의 개별 위상 컴포넌트의 진폭을 조정하기 위해 벡터 변조기의 각각의 부분에 대해 트랜지스터들의 뱅크 (예를 들어, 전류 스티어링을 위해 병렬로 함께 커플링된 다수의 트랜지스터들 또는 가변 이득 증폭기(VGA) 를 구현하는 다수의 트랜지스터들) 를 사용하여 구축될 수 있다. 이러한 방식들에서, 부분적으로 또는 완전히 능동의 위상 쉬프터는, 인덕터-커패시터 네트워크로 구현되는 것들보다 더 작고, 저항기-커패시터 네트워크로 구현되는 것들보다 더 적은 손실을 도입하는 것이 실현될 수 있다.
도 1 은 위상 쉬프터 (130) 를 포함하는 무선 주파수 (RF) 프론트 엔드 (FE) (128) (RFFE) 를 갖는 무선 인터페이스 디바이스 (120) 를 갖는 전자 디바이스 (102) 를 포함하는 예시적인 환경 (100) 을 도시한다. 위상 쉬프터 (130) 는 신호 위상 생성기 (132) 및 벡터 변조기 (134) 를 포함한다. 환경 (100) 에서, 예시적인 전자 디바이스 (102) 는 무선 링크 (106) 를 통해 기지국 (104) 과 통신한다. 도 1 에서, 전자 디바이스 (102) 는 스마트폰으로 도시된다. 그러나, 전자 디바이스 (102) 는 셀룰러 기지국, 광대역 라우터, 액세스 포인트, 셀룰러 또는 모바일 폰, 게임 디바이스, 내비게이션 디바이스, 미디어 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 네트워크-부착 저장 (NAS) 디바이스, 스마트 어플라이언스, 차량-기반 통신 시스템, 사물 인터넷 (IoT) 디바이스, 센서 또는 보안 디바이스, 자산 추적기, 피트니스 관리 디바이스, 지능형 안경 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스, 무선 전력 디바이스 (송신기 또는 수신기), 의료 디바이스 등과 같은 임의의 적합한 컴퓨팅 또는 다른 전자 디바이스로서 구현될 수도 있다.
기지국 (104) 은 무선 링크 (106) 를 통해 전자 디바이스 (102) 와 통신하며, 이는 통신 신호를 반송하는 임의의 적합한 타입의 무선 링크로서 구현될 수도 있다. 셀룰러 무선 네트워크의 기지국 타워로서 도시되지만, 기지국 (104) 은 위성, 지상 브로드캐스트 타워, 액세스 포인트, 피어-투-피어 디바이스, 메시 네트워크 노드, 광섬유 라인, 일반적으로 전술한 바와 같은 다른 전자 디바이스 등과 같은 다른 디바이스를 나타내거나 또는 다른 디바이스로서 구현될 수도 있다. 따라서, 전자 디바이스 (102) 는 유선 접속, 무선 접속, 또는 이들의 조합을 통해 기지국 (104) 또는 다른 디바이스와 통신할 수도 있다.
무선 링크 (106) 는 전자 디바이스 (102) 와 기지국 (104) 사이에서 연장된다. 무선 링크 (106) 는 기지국 (104) 으로부터 전자 디바이스 (102) 로 통신되는 데이터 또는 제어 정보의 다운링크 및 전자 디바이스 (102) 로부터 기지국 (104) 으로 통신되는 다른 데이터 또는 제어 정보의 업링크를 포함할 수 있다. 무선 링크 (106) 는 임의의 적절한 통신 프로토콜 또는 표준을 사용하여 구현될 수도 있다. 이러한 프로토콜들 및 표준들의 예로는 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 표준, 예컨대 LTE (Long-Term Evolution), 4G (4th Generation), 또는 5G (5th Generation) 셀룰러 표준; Wi-Fi 6 을 포함하는 IEEE 802.11 표준, 예컨대 802.11g, ac, ax, ad, aj, 또는 ay 표준; IEEE 802.16 표준(예컨대, WiMAXTM); 블루투스™ 표준 등을 포함한다. 일부 구현들에서, 무선 링크 (106) 는 무선으로 전력을 제공할 수도 있고, 전자 디바이스 (102) 또는 기지국 (104) 은 전원을 포함할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 전자 디바이스 (102) 는 적어도 하나의 애플리케이션 프로세서 (108) 및 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체 (110) (CRM (110)) 를 포함한다. 애플리케이션 프로세서 (108) 는 CRM (110) 에 의해 저장된 프로세서 실행가능 명령들 (예를 들어, 코드) 을 실행하도록 구성된, 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 또는 멀티-코어 프로세서와 같은 임의의 타입의 프로세서를 포함할 수도 있다. CRM (110) 은 휘발성 메모리 (예를 들어, 랜덤 액세스 메모리 (RAM)), 비휘발성 메모리 (예를 들어, 플래시 메모리), 광학 매체, 자기 매체 (예를 들어, 디스크 또는 테이프) 등과 같은 임의의 적합한 유형의 데이터 저장 매체를 포함할 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, CRM (110) 은 명령들 (112), 데이터 (114), 및 전자 디바이스 (102) 의 다른 정보를 저장하도록 구현되고, 따라서 CRM (110) 은 일시적인 전파 신호들 또는 반송파들을 포함하지 않는다.
전자 디바이스 (102) 는 또한 하나 이상의 입력/출력 포트들 (116) (I/O 포트들 (116)) 또는 적어도 하나의 디스플레이 (118) 를 포함할 수도 있다. I/O 포트들 (116) 은 다른 디바이스들, 네트워크들 또는 사용자들과의 데이터 교환 또는 상호작용을 가능하게 한다. I/O 포트들 (116) 은 직렬 포트 (예컨대, 범용 직렬 버스 (USB) 포트), 병렬 포트, 오디오 포트, 적외선 (IR) 포트, 카메라 또는 다른 센서 포트 등을 포함할 수도 있다. 디스플레이 (118) 는 오퍼레이팅 시스템, 프로그램, 또는 애플리케이션과 연관된 사용자 인터페이스와 같이, 전자 디바이스 (102) 에 의해 제공되는 하나 이상의 그래픽 이미지들을 제시하는 디스플레이 스크린 또는 프로젝션으로서 실현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이 (118) 는 전자 디바이스 (102) 의 그래픽 콘텐츠가 통신되거나 제시되는 디스플레이 포트 또는 가상 인터페이스로서 구현될 수도 있다.
전자 디바이스 (102) 는 적어도 하나의 무선 인터페이스 디바이스 (120) 및 적어도 하나의 안테나 어레이 (122) 를 더 포함한다. 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 무선 링크 (106) 와 유사하거나 상이하게 구성될 수도 있는 무선 링크를 통해 개별 네트워크들 및 피어 디바이스들에 대한 접속을 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전자 디바이스 (102) 는 유선 로컬 영역 네트워크 (LAN), 인트라넷, 또는 인터넷을 통해 통신하기 위한 이더넷 또는 광섬유 트랜시버와 같은 유선 인터페이스 디바이스를 포함할 수도 있다. 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 무선 LAN (WLAN), 무선 개인 영역 네트워크 (PAN) (WPAN), 피어-투-피어 (P2P) 네트워크, 메시 네트워크, 셀룰러 네트워크, 무선 광역 네트워크 (WAN) (WWAN), 및/또는 내비게이션 네트워크 (예를 들어, 북아메리카의 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 또는 다른 위성 포지셔닝 시스템 (SPS) 또는 글로벌 내비게이션 위성 시스템 (GNSS)) 와 같은 임의의 적합한 타입의 무선 네트워크를 통한 통신을 용이하게 할 수도 있다. 예시적인 환경 (100) 의 맥락에서, 전자 디바이스 (102) 는 무선 인터페이스 디바이스 (120) 를 통해 기지국 (104) 과 양방향으로 다양한 데이터 및 제어 정보를 통신할 수 있다. 그러나, 전자 디바이스 (102) 는 또한 또는 대신에 다른 피어 디바이스들, 대안적인 무선 네트워크 등과 직접 통신할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 적어도 하나의 통신 프로세서 (124), 적어도 하나의 트랜시버 (126), 및 적어도 하나의 RF 프론트-엔드 (128) (RFFE (128)) 를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 안테나 어레이 (122) 를 통해 전자 디바이스 (102) 에 대한 정보를 통신하는 것과 연관된 데이터 정보, 제어 정보, 및 신호들을 프로세싱한다. 통신 프로세서 (124) 는 전자 디바이스 (102) 의 데이터, 음성, 메시징, 또는 다른 애플리케이션들을 위한 디지털 통신 인터페이스를 가능하게 하는 시스템-온-칩 (SoC), 모뎀 베이스밴드 프로세서, 또는 베이스밴드 라디오 프로세서 (BBP) 의 적어도 일부로서 구현될 수도 있다. 통신 프로세서 (124) 는 송신을 위해 데이터를 인코딩 및 변조하고 수신된 데이터를 복조 및 디코딩하기 위해 디지털 신호 프로세서 (DSP) 또는 하나 이상의 신호 프로세싱 블록들 (미도시) 을 포함한다. 추가적으로, 통신 프로세서 (124) 는 또한 다양한 통신 프로토콜들 또는 통신 기술들을 구현하기 위해 트랜시버 (126), RF 프론트-엔드 (128) 및 무선 인터페이스 디바이스 (120) 의 다른 컴포넌트들의 양태들 또는 동작을 관리 (예를 들어, 제어 또는 구성) 할 수도 있다.
일부 경우들에서, 애플리케이션 프로세서 (108) 및 통신 프로세서 (124) 는 SoC 와 같은 하나의 모듈 또는 집적 회로 (IC) 로 결합될 수 있다. 여하튼, 애플리케이션 프로세서 (108) 또는 통신 프로세서 (124) 는 전자 디바이스 (102) 의 다른 컴포넌트들의 제어 또는 이들과의 다른 상호작용을 가능하게 하기 위해, CRM (110) 또는 디스플레이 (118) 와 같은 하나 이상의 다른 컴포넌트들에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 따라서, 동작가능한 커플링은 컴포넌트들이 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능을 수행하거나 동작하게 할 수 있다. 통신 프로세서 (124) 는 또한 데이터 및 프로세서-실행가능 명령들 (예를 들어, 코드) 을 저장하기 위해 CRM (110) 과 같은 메모리 (별도로 도시되지 않음) 를 포함할 수도 있다. 별개의 개략적인 블록들을 사용하여 도 1 에 도시된 다양한 컴포넌트들은 상이한 별개의 방식들로 제조 또는 패키징될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 물리적 모듈은 RF 프론트-엔드 (128) 의 컴포넌트들 및 트랜시버 (126) 의 일부 컴포넌트들을 포함할 수도 있고, 다른 물리적 모듈은 통신 프로세서 (124) 를 트랜시버 (126) 의 나머지 컴포넌트들과 결합할 수도 있다. 추가적으로, 적어도 하나의 안테나 어레이 (122) 는 "안테나 모듈" 로서 RF 프론트-엔드 (128) 의 적어도 일부 컴포넌트들과 함께 공동 패키징될 수도 있다. 또한, 전자 디바이스 (102) 는 다수의 이러한 안테나 모듈들을 포함할 수도 있고, 이에 의해 전자 디바이스 (102) 의 하우징 내에 적어도 하나의 RF 프론트-엔드 (128) 의 다양한 물리적 컴포넌트들을 공간적으로 분배할 수도 있다.
트랜시버 (126) 는 필터링, 증폭, 채널화 및 주파수 변환을 위한 회로부 및 로직을 포함할 수 있다. 주파수 변환은 단일 변환 동작 (예를 들어, 직접 변환 아키텍처) 에서 또는 다수의 변환 동작들 (예를 들어, 슈퍼헤테로다인 아키텍처) 을 통해 수행되는 주파수의 상향 변환 또는 하향 변환을 포함할 수도 있다. 트랜시버 (126) 는 안테나 어레이 (122) 를 통해 송신 또는 수신되는 신호들을 라우팅 및 컨디셔닝하기 위해 필터들, 스위치들, 증폭기들, 믹서들 등을 포함할 수 있다. 명시적으로 도시되지 않았지만, 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 또한 아날로그 신호들과 디지털 신호들 사이에서 변환하기 위해 디지털-아날로그 컨버터 (DAC) 또는 아날로그-디지털 컨버터 (ADC) 를 포함할 수 있다. DAC 또는 ADC 는 통신 프로세서 (124) 의 일부로서, 트랜시버 (126) 의 일부로서, 또는 이들 모두와 별개로 구현될 수 있다.
트랜시버 (126) 의 컴포넌트들 또는 회로는 결합된 트랜시버 로직과 같은 임의의 적절한 방식으로 또는 개별 송신기 및 수신기 엔티티들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 일부 경우들에서, 트랜시버 (126) 는 각각의 송신 및 수신 동작들 (예를 들어, 각각 별개의 송신 및 수신 체인들) 을 구현하기 위해 다수의 또는 상이한 섹션들로 구현된다. 트랜시버 (126) 는 또한 합성, 위상 정정, 변조, 복조 등과 같은 동위상/직교 (I/Q) 동작들을 수행하기 위한 로직을 포함할 수도 있다.
일반적으로, RF 프론트-엔드 (128) 는 안테나 어레이 (122) 를 통해 수신된 신호들 또는 안테나 어레이 (122) 를 통해 송신될 신호들을 컨디셔닝하기 위한 하나 이상의 필터들, 스위치들 또는 증폭기들을 포함한다. 도시된 바와 같이, RF 프론트-엔드 (128) 는 적어도 하나의 위상 쉬프터 (130) (PS (130)) 를 포함한다. RF 프론트-엔드 (128) 는 또한 피크 검출기, 전력 미터, 이득 제어 블록, 안테나 튜닝 회로, N-플렉서, 발룬 (balun) 등과 같은 다른 RF 센서들 및 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 위상 쉬프터 (130) 와 같은, RF 프론트-엔드 (128) 의 구성가능한 컴포넌트들은, 상이한 주파수 대역들로, 또는 안테나 빔포밍을 사용하여, 다양한 모드들에서의 통신들을 구현하기 위해 통신 프로세서 (124) 에 의해 제어될 수도 있다. 위상 쉬프터 (130) 가 RF 프론트-엔드 (128) 의 일부인 것으로 도시되지만, 위상 쉬프터 (130) 의 설명된 구현들은 대안적으로 무선 인터페이스 디바이스 (120) 의 다른 부분들 (예를 들어, 트랜시버 (126)) 에서 또는 일반적으로 전자 디바이스 (102) 의 다른 부분들에서 채용될 수 있다.
예시적인 구현들에서, 위상 쉬프터 (130) 는 적어도 하나의 신호 위상 생성기 (132) 및 적어도 하나의 벡터 변조기 (134) 를 포함한다. 신호 위상 생성기 (132) 는 예컨대, 적어도 하나의 위상을 생성하여 위상들의 양을 증가시킴으로써 신호의 위상들의 양을 변화시킨다. 예를 들어, 신호 위상 생성기 (132) 는 (예를 들어, 단일-종단 시그널링을 위한 하나의 위상을 갖는) I 신호 컴포넌트로부터 (예를 들어, 단일-종단 시그널링을 위한 2 개의 위상들을 갖는) I 및 Q 신호 컴포넌트들을 생성할 수 있다. 벡터 변조기 (134) 는 벡터 변조기 (134) 의 신호 트래버싱 회로의 하나 이상의 컴포넌트들의 적어도 하나의 진폭을 조정한다. 조정은 신호 진폭을 증가시키는 것 (예를 들어, 포지티브 증폭, 1 보다 큰 이득에 의한 증폭, 또는 증폭) 또는 신호 진폭을 감소시키는 것 (예를 들어, 네거티브 증폭, 0 과 1 사이의 이득에 의한 증폭, 또는 감쇠) 을 포함할 수 있다. 신호 위상 생성기 (132) 및 벡터 변조기 (134) 의 예시적인 구현들은 도 4-1 내지 도 4-3 으로 시작하여, 이하에서 설명된다.
일부 구현들에서, 안테나 어레이 (122) 는 다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 적어도 하나의 안테나 어레이로서 구현된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "안테나" 는 문맥에 따라, 적어도 하나의 안테나 어레이 또는 적어도 하나의 안테나 엘리먼트를 지칭할 수 있다. 빔포밍을 구현하기 위해, 각각의 위상 위프터 (130) 는 도 3-1 내지 도 3-3 을 참조하여 하기에 설명되는 안테나 어레이 (122) 의 각각의 개별 안테나 엘리먼트에 커플링된다. 안테나 빔포밍의 관점에서 무선 인터페이스 디바이스 (120) 및 안테나 어레이 (122) 의 추가적인 양태들이 도 2 를 참조하여 다음에 설명된다.
도 2 는 200 에서, 통신 프로세서 (124) 및 RF 프론트-엔드 (128) 를 포함하는 무선 인터페이스 디바이스 (120) 의 예시적인 구현에 커플링된 안테나 어레이 (122) 를 일반적으로 도시한다. 예시적인 신호 흐름 방향 (202) 이 양방향으로 도시된다. 따라서, 신호들은 송신 및 수신 신호들 양자를 수용하기 위해 무선 인터페이스 디바이스 (120) 를 가로질러 양방향으로 흐를 수 있다. 도시된 바와 같이, 통신 프로세서 (124) 는 트랜시버 (126) 에 커플링되고, 트랜시버 (126) 는 적어도 하나의 위상 쉬프터 (130) 를 포함하는 RF 프론트-엔드 (128) 에 커플링된다. 명시적으로 도시되지는 않았지만, 통신 프로세서 (124) 는 애플리케이션 프로세서 (108), CRM (110), 또는 디스플레이 (118) 와 같은, 도 1 의 전자 디바이스 (102) 의 다른 컴포넌트들에 커플링될 수 있다.
동작시, 안테나 어레이 (122) 는 적어도 하나의 무선 신호 (206) 를, 송신을 위해 발산하거나 또는 수신을 위해 감지한다. 안테나 빔포밍으로, 무선 신호 (206) 는 적어도 하나의 신호 빔 (212) 을 통해 송신 또는 수신될 수 있다. 따라서, 빔스티어링을 사용하여, 무선 신호 (206) 는 무선 통신 방향성을 제공하기 위해 적어도 하나의 각도 (204) 에 대해 송신 또는 수신될 수 있다. 그렇게 하기 위해, RF 프론트-엔드 (128) 의 위상 쉬프터 (130) 는, 무선 신호 (206) 로서 이전에 수신되거나 무선 신호 (206) 로서 송신되도록 타겟팅된 전파 신호와 함께, 위상 쉬프터 (130) 를 통해 전파되는 신호의 버전의 위상을 쉬프트한다.
위상 쉬프터 (130) 에 의한 위상 쉬프트의 양은 적어도 하나의 위상 제어 신호 (208) 를 사용하여 통신 프로세서 (124) 에 의해 제어될 수 있다. 통신 프로세서 (124) 는 타겟팅된 각도 (204) 또는 위상 쉬프트의 타겟팅된 각도 수를 나타내는 빔포밍 파라미터들에 응답하여 위상 제어 신호 (208) 를 생성할 수 있다. 위상 쉬프팅의 이러한 제어는 이하에서 더 설명된다. 통신 프로세서 (124) 는 또한 보상 값 신호 (210) 를 생성할 수 있고, 보상 값 신호 (210) 를 위상 쉬프터 (130) 와 같은 다른 컴포넌트에 제공할 수 있다. 보상 값 신호 (210) 는 비선형성을 고려하기 위해 또는 상이한 위상-쉬프트 양에 대응하는 상이한 증폭 레벨에 대해 위상 쉬프트되는 신호의 프로세싱을 조정할 수 있다. 보상 값 신호 (210) 의 구현은 본 명세서에서 하기에 설명된다. 대안적으로, 트랜시버 (126) 는 위상 제어 신호 (208) 또는 보상 값 신호 (210) 를 생성 또는 제공할 수 있다. 더 일반적으로, 통신 프로세서 (124) 또는 트랜시버 (126) 중 적어도 하나의 일부인 제어기 (미도시) 는 위상 제어 신호 (208) 또는 보상 값 신호 (210) 를 생성 또는 제공할 수 있다.
도 3-1 은 일반적으로 300-1 에서, 안테나 어레이 (122) 가 다수의 컴포넌트 체인들 (304-1, 304-2, 304-3, ..., 304-n) 을 포함하는 예시적인 RF 프론트-엔드 (128) 에 커플링되는 것을 도시하며, 여기서 "n" 은 양의 정수 (예를 들어, 빔포밍을 위해 2 이상) 를 나타낸다. 여기서, 각각의 컴포넌트 체인 (304) 은 적어도 하나의 위상 쉬프터 (130) (PS (130)) 를 포함한다. 안테나 어레이(122)는 다수의 안테나 엘리먼트들 (302-1, 302-2, 302-3, ..., 302-n) 을 포함하고, 여기서 "n" 은 양의 정수 (예를 들어, 빔포밍을 위해 2 이상) 를 나타낸다. 다수의 안테나 엘리먼트들 (302-1...302-n) 의 각각의 개별 안테나 엘리먼트 (302) (AE (302)) 는 다수의 컴포넌트 체인들 (304-1...304-n) 의 개별 컴포넌트 체인 (304) 에 커플링된다. 예를 들어, 제 1 컴포넌트 체인 (304-1) 은 제 1 안테나 엘리먼트 (302-1) 에 커플링되고, 제 2 컴포넌트 체인 (304-2) 은 제 2 안테나 엘리먼트 (302-2) 에 커플링된다.
예시적인 구현들에서, 다수의 컴포넌트 체인들 (304-1...304-n) 의 각각의 컴포넌트 체인 (304) 은 신호 커플러 (306) 에 커플링된다. 신호 커플러 (306) 는 결합기/분할기로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 신호 커플러 (306) 는 다수의 컴포넌트 체인들 (304-1...304-n) 로부터 수용된 다수의 신호 버전들을 수신 동작을 위한 결합된 신호로 결합할 수 있다. 신호 커플러 (306) 는 또한 신호를 다수의 신호 버전들로 분할하고 송신 동작을 위해 다수의 컴포넌트 체인들 (304-1...304-n) 에 그 버전들을 제공할 수 있다.
도시된 바와 같이, 각각의 개별 컴포넌트 체인 (304) 은 각각 위상 쉬프터 (130) (PS (130)), 증폭기 (310), 및 적어도 하나의 다른 컴포넌트 (308) 를 포함한다. 그러나, 주어진 컴포넌트 체인 (304) 은 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 각각의 컴포넌트 체인 (304) 을 따른 신호 흐름 방향 (202) 은 이중 화살표로 표시된 바와 같이 양방향일 수 있다. 도시된 바와 같이, 개별 컴포넌트 체인 (304) 의 이들 물리적 컴포넌트들은 신호 커플러 (306) 와 안테나 어레이 (122) 의 각각의 대응하는 안테나 엘리먼트 (302) 사이에서 직렬로 함께 커플링된다. 다른 컴포넌트 (308) 는 신호 커플러 (306) 에 가장 가깝고, 증폭기 (310) 는 안테나 엘리먼트 (302) 에 가장 가깝다. 따라서, 위상 쉬프터 (130) 는 다른 컴포넌트 (308) 와 증폭기 (310) 사이에 커플링된다. 그러나, 주어진 컴포넌트 체인 (304) 의 이들 물리적 컴포넌트들의 순서는 상이할 수도 있다.
증폭기 (310) 는 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 증폭기 (310) 는 송신 동작을 위한 전력 증폭기 (PA) (PA (310-1)) 또는 수신 동작을 위한 저잡음 증폭기 (LNA) (LNA (310-2)) 로 구현될 수 있다. 다른 컴포넌트 (308) 는 필터, 다른 증폭기, 믹서 등으로서 실현될 수 있다. 따라서, 위상 쉬프터 (130) 는 증폭을 위해 PA (310-1) 에 위상 쉬프트된 신호를 제공하고 그로부터 방출하기 위해 대응하는 안테나 엘리먼트 (302) 에 포워딩할 수 있다. 위상 쉬프터 (130) 는 또한 또는 그 대신에, 위상 쉬프팅을 위해 LNA (310-2) 로부터 증폭된 신호를 수용할 수 있고, 그 후 다른 컴포넌트 (308) 로 포워딩하거나, 또는 다른 컴포넌트 (308) 가 존재하지 않는 경우 신호 커플러 (306) 로 "직접" 포워딩할 수 있다.
예시적인 동작들에서, 각각의 개별 컴포넌트 체인 (304) 은 신호 커플러 (306) 와 개별 안테나 엘리먼트 (302) 사이에서 전파하는 신호를 조정하거나 컨디셔닝한다. 따라서, 각각의 개별 컴포넌트 체인 (304) 은 빔스티어링 동작을 지원하기 위해 개별 안테나 엘리먼트 (302) 에 제공하거나 그로부터 수용하기에 적절한 상이한 개별 위상 또는 진폭을 갖는 개별 신호 버전을 생성하도록 신호를 수정한다. 위상 쉬프터 (130) 는 위상 제어 신호 (208) 에 기초하여 위상 쉬프팅 동작들을 수행한다. 위상 제어 신호 (208) 는 위상 쉬프터 (130) 에 의해 제공되도록 타겟팅되는 위상 쉬프트량 (예를 들어, 각도) 을 나타낸다. 위상 쉬프터 (130) 에서 상이한 위상 쉬프트량들에 대해 발생하는 증폭 레벨 차이들은 보상 값 신호 (210) 에 응답하여 보상될 수 있다. 도 3-1 에 도시된 바와 같이, 증폭기 (310) 는 보상 값 신호 (210) 에 기초하여 보상 동작을 수행할 수 있다. 대안적으로, 위상 쉬프터 (130) 의 (예를 들어, 도 1 및 도 4-1 내지 도 4-3 의) 벡터 변조기 (134) 는 보상 값 신호 (210) 에 기초하여 보상 동작을 수행할 수 있다.
도 3-1 에서, 신호 (334) 는 컴포넌트 체인 (304-1) 과 관련하여 도시된다. 신호 (334) 는 신호 커플러 (306) 와 안테나 엘리먼트 (302-1) 사이의 컴포넌트 체인 (304-1) 을 따라 전파할 수 있다. 다른 이러한 신호들은 다른 컴포넌트 체인들을 통해 전파될 수 있다. 신호 (334) 를 나타내는 화살표의 점선 외형에 의해 표시된 바와 같이, 신호 (334) 는 신호 (334) 가 컴포넌트 체인 (304) 의 상이한 부분들을 트래버싱함에 따라 양방향 신호, 단방향 신호, 또는 이들의 조합으로서 실현될 수 있다. 위상 쉬프터 (130) 에 걸친 신호 (334) 의 양방향 구현은 도 3-2 를 참조하여 설명되고, 2 개의 위상 쉬프터들에 걸친 신호 (334) 의 단방향 구현들은 도 3-3 을 참조하여 설명된다.
도 3-2 는 회로 (300-2) 에서, 양방향으로 동작될 수 있는 위상 쉬프터 (130-2) 를 포함하는 (예를 들어, 도 3-1 의) 컴포넌트 체인 (304) 의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트 (302) 를 일반적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 위상 쉬프터 (130-2) 는 복수의 포트들: 제 1 포트 (330-1) 및 제 2 포트 (330-2) 를 포함한다. 위상 쉬프터 (130-2) 는 제 1 포트 (330-1) 를 통해 신호 커플러 (306) 에 그리고 제 2 포트 (330-2) 를 통해 증폭기 (310) 에 커플링된다. 그러나, 위상 쉬프터 (130-2) 의 배향은 제 1 포트 (330-1) 가 안테나 엘리먼트 (302) 에 더 가깝게 포지셔닝되고 제 2 포트 (330-2) 가 위상 쉬프터 (130-2) 를 신호 커플러 (306) 에 커플링하도록 플립될 수 있다. 스위치 (332) 는 위상 쉬프터 (130-2) 를 증폭기 (310) 에 스위칭가능하게 커플링한다. 스위치 (332) 는 제 2 포트 (330-2) 에 커플링된 폴을 포함하고, 2 개의 쓰로우들: 상부 쓰로우 및 하부 쓰로우를 포함한다. 스위치 (332) 는 위상 쉬프터 (130-2) 의 제 2 포트 (330-2) 를 상부 쓰로우를 통해 PA (310-1) 의 입력에 또는 하부 쓰로우를 통해 LNA (310-2) 의 출력에 선택적으로 연결할 수 있다.
PA (310-1) 의 출력은 안테나 엘리먼트 (302) 에 커플링된다. LNA (310-2) 의 입력은 스위치 (336) 를 통해 안테나 엘리먼트 (302) 에 커플링된다. 스위치 (338) 는 LNA (310-2) 의 입력을 접지에 커플링할 수 있다. 도 3-2 에 도시된 바와 같이, 스위치 (336 및 338) 는 각각 개방 및 폐쇄 상태에 있어서 송신 동작을 가능하게 한다. 수신 동작을 가능하게 하기 위해, 스위치 (336) 는 폐쇄될 수 있고 스위치 (338) 는 개방될 수 있다. 그러나, 상이한 양 또는 배열의 스위치들이 컴포넌트 체인의 다양한 물리적 컴포넌트들을 서로 또는 안테나 엘리먼트 (302) 에 커플링하도록 구현될 수 있다.
도 3-2 및 도 3-3 에서, 상이한 물리적 컴포넌트들을 상호연결하는 라인들은 와이어들 또는 다른 전기 전도체들의 양을 나타낼 수 있다. 따라서, 이중선은 2 개의 와이어를 나타낼 수 있고, 단일 와이어는 하나의 와이어를 나타낼 수 있다. 일부 경우들에서, 차동 신호는 이중 라인들을 통해 전파되고, 단일-종단 신호는 단일 라인들을 통해 전파된다. 도 3-2 및 도 3-3 에 도시된 바와 같이, 차동 신호들은 증폭기 (310) 의 좌측에 - 또는 프로세서 측에 - 전파될 수 있다. 단일-종단 신호들은 증폭기 (310) 의 우측에 - 또는 안테나 측에 - 전파될 수 있다. 그러나, 단일-종단 시그널링 및 차동 시그널링은 상이하게 구현될 수 있다. 도 3-2 및 도 3-3 의 위상 쉬프터들에 대한 예시적인 동작들에서, 입력 위상을 갖는 신호 (334) 는 위상 쉬프터 (130) 의 하나의 포트에 진입하고 위상 쉬프터 (130) 의 다른 포트를 빠져나가고, 그 신호 (334) 는 (예를 들어, 도 3-1 의) 안테나 어레이 (122) 와의 빔스티어링을 지원하기 위해 입력 위상에 비해 지연된 위상을 갖는다.
일부 구현들에서, 양방향 신호 (334-2) 는 위상 쉬프터 (130-2) 를 트래버싱한다. 이러한 접근법의 일 예가 도 3-2 에 도시된다. 양방향 신호 (334-2) 는 신호 커플러 (306) 와 스위치 (332) 사이에서 그리고 위상 쉬프터 (130-2) 를 통해 전파된다. 따라서, 위상 쉬프터 (130-2) 는 송신 및 수신 동작 양자에 사용될 수 있다. 양방향 위상 쉬프터들의 예시적인 구현들이 본 명세서에서 아래에서 설명된다. 도 3-2 는 또한 스위치 (332) 와 안테나 엘리먼트 (302) 사이에서 전파하는 적어도 하나의 단방향 신호 (334-1) 를 도시한다. 구체적으로, 단방향 송신 신호 (334-11) 는 스위치 (332) 와 안테나 엘리먼트 (302) 사이에서 그리고 PA (310-1) 를 통해 전파된다. 단방향 수신 신호 (334-12) 는 안테나 엘리먼트 (302) 와 스위치 (332) 사이에서 그리고 LNA (310-2) 를 통해 전파된다.
도 3-3 은 회로 (300-3) 에서, 단방향으로 동작될 수 있는 2 개의 위상 쉬프터들 (130-11 및 130-12) 를 포함하는 (예를 들어, 도 3-1 의) 컴포넌트 체인 (304) 의 일부에 커플링된 안테나 엘리먼트 (302) 를 일반적으로 도시한다. 회로 (300-3) 는, 회로 (300-2) 에서와 같이 하나의 양방향 위상 쉬프터 대신에 2 개의 단방향 위상 쉬프터가 회로 (300-3) 에서 채용된다는 점을 제외하고는 회로 (300-2) 와 유사하다. 동작시, 제 1 위상 제어 신호 (208-1) 는 송신 경로의 일부인 하나의 단방향 위상 쉬프터 (130-11) 에 대한 제 1 위상 쉬프트 설정을 확립한다. 제 2 위상 제어 신호 (208-2) 는 송신 경로의 일부인 다른 단방향 위상 쉬프터 (130--12) 에 대한 제 2 위상 쉬프트 설정을 확립한다. 단방향 위상 쉬프터들의 예시적인 구현들이 본 명세서에서 아래에서 설명된다.
컴포넌트-체인 레벨에서 도시된 바와 같이, 2 개의 위상 쉬프터들 (130-11 및 130-12) 각각은 다수의 포트들: 제 1 포트 (330-1) 및 제 2 포트 (330-2) 를 포함한다. 위상 쉬프터 (130-11) 는 그 제 1 포트 (330-1) 를 통해 신호 커플러 (306) 에 그리고 제 2 포트 (330-2) 를 통해 증폭기 (310) 에 커플링된다. 위상 쉬프터 (130-12) 는 그 제 1 포트 (330-1) 를 통해 신호 커플러 (306) 에 그리고 제 2 포트 (330-2) 를 통해 증폭기 (310) 에 커플링된다. 그러나, 하나의 또는 양자의 위상 쉬프터들 (130-11 또는 130-12) 의 배향은 제 1 포트 (330-1) 가 안테나 엘리먼트 (302) 에 더 가깝게 포지셔닝되고 제 2 포트 (330-2) 가 개별 위상 쉬프터를 신호 커플러 (306) 에 커플링하도록 플립될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 단방향 위상 쉬프터는 제 1 포트 (330-1) 를 통해 신호를 수용하고, 제 2 포트 (330-2) 를 통해 위상 쉬프트된 신호를 제공한다. 다른 구현들에서, 단방향 위상 쉬프터는 제 2 포트 (330-2) 를 통해 신호를 수용하고, 제 1 포트 (330-1) 를 통해 위상 쉬프트된 신호를 제공한다.
스위치 (332) 는 2 개의 위상 쉬프터들 (130-11 및 130-12) 을 신호 커플러 (306) 에 스위칭가능하게 커플링한다. 스위치 (332) 는 신호 커플러 (306) 에 커플링된 폴을 포함하고, 2 개의 쓰로우들: 상부 쓰로우 및 하부 쓰로우를 포함한다. 스위치 (332) 는 신호 커플러 (306) 를 상부 쓰로우를 통해 위상 쉬프터 (130-11) 의 제 1 포트 (330-1) 에 선택적으로 연결하거나, 신호 커플러 (306) 를 하부 쓰로우를 통해 위상 쉬프터 (130-12) 의 제 1 포트 (330-1) 에 연결할 수 있다. 위상 쉬프터 (130-11) 의 제 2 포트 (330-2) 는 PA (310-1) 의 입력에 커플링된다. PA (310-1) 의 출력은 안테나 엘리먼트 (302) 에 커플링된다. 안테나 엘리먼트 (302) 는 스위치 (336) 를 통해 LNA (310-2) 의 입력에 커플링된다. LNA (310-2) 의 출력은 위상 쉬프터 (130-12) 의 제 2 포트 (330-2) 에 커플링된다. 스위치들 (332, 336, 338) 은 도 3-2 를 참조하여 전술한 바와 같이 송신 및 수신 동작의 관점에서 동작할 수 있다. 그러나, 상이한 양 또는 배열의 스위치들이 도시된 컴포넌트 체인의 다양한 물리적 컴포넌트들을 서로 또는 안테나 엘리먼트 (302) 에 커플링하도록 구현될 수 있다.
일부 구현들에서, 적어도 하나의 단방향 신호 (334-1) 는 컴포넌트들을 통해 전파된다. 도시된 바와 같이, 2 개의 단방향 신호들 (334-11 및 334-12) 은 각각 2 개의 위상 쉬프터들 (130-11 및 130-12) 를 트래버싱한다. 단방향 송신 신호 (334-11) 는 스위치 (332) 와 PA (310-1) 사이에서 그리고 위상 쉬프터 (130-11) 를 통해 전파된다. 따라서, 위상 쉬프터 (130-11) 는 송신 동작들에 사용될 수 있다. 단방향 송신 신호 (334-11) 는 또한 위상 쉬프터 (130-11) 와 안테나 엘리먼트 (302) 사이에서 그리고 PA (310-1) 를 통해 전파된다. 단방향 수신 신호 (334-12) 는 안테나 엘리먼트 (302) 와 위상 쉬프터 (130-12) 사이에서 그리고 LNA (310-2) 를 통해 전파된다. 단방향 송신 신호 (334-12) 는 또한 LNA (310-2) 와 스위치 (332) 사이에서 그리고 위상 쉬프터 (130-12) 를 통해 전파된다. 따라서, 위상 쉬프터 (130-12) 는 수신 동작들에 사용될 수 있다.
도 4-1 은 신호 위상 생성기 (132), 벡터 변조기 (134), 인터페이스 (402), 및 다수의 포트들 (330-1 및 330-2) 을 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130) 는 도 3-1 및 도 3-3 을 참조하여 전술한 바와 같이 위상 쉬프터 (130) 가 컴포넌트 체인 (304) 의 다른 컴포넌트들에 커플링할 수 있게 하는 제 1 포트 (330-1) (P1) 및 제 2 포트 (330-2) (P2) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 포트 (330-1) 는 벡터 변조기 (134) 에 커플링되고, 제 2 포트 (330-2) 는 신호 위상 생성기 (132) 에 커플링된다. 신호 위상 생성기 (132) 는 벡터 변조기 (134) 에 커플링된다. 일부 구현들에서, 신호 위상 생성기 (132) 는 인터페이스 (402) 를 통해 벡터 변조기 (134) 에 커플링된다. 따라서, 인터페이스 (402) 는 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 사이에 전기적으로 배치된다. 위상 쉬프터 (130) 는 다수의 노드들 (404-1, 404-2, ..., 404-7, 404-8) 을 포함한다. 8 개의 노드들 (404-1 내지 404-8) 이 도 4-1 에 명시적으로 도시되고 본 명세서에서 설명되지만, 위상 쉬프터 (130) 는 더 많거나 더 적은 이러한 노드들을 포함할 수 있다.
예시적인 구현들에서, 제 1 포트 (330-1) 는 하나 이상의 노드들을 포함하고, 제 2 포트 (330-2) 는 하나 이상의 노드들을 포함하고, 인터페이스 (402) 는 2 이상의 노드들을 포함한다. 단일-종단 시그널링 환경에서, 제 1 및 제 2 포트들 (330-1 및 330-2) 은 각각 하나의 노드를 포함할 수 있고, 인터페이스 (402) 는 2 개의 노드들을 포함할 수 있다. 차동 시그널링 환경에서, 제 1 및 제 2 포트들 (330-1 및 330-2) 은 각각 2 개의 노드들을 포함할 수 있고, 인터페이스 (402) 는 4 개의 노드들을 포함할 수 있다. 예로서, 도 4-1 의 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 포트 (330-1) 와 제 2 포트 (330-2) 사이에서 전파되는 차동 신호의 위상을 쉬프트할 수 있다.
따라서, 제 1 포트 (330-1) 는 2 개의 노드들 (N1 및 N2): 제 1 노드 (404-1) 와 제 2 노드 (404-2) 를 각각 포함한다. 제 2 포트 (330-2) 는 또한 2 개의 노드들 (N1 및 N2): 제 3 노드 (404-3) 와 제 4 노드 (404-4) 를 각각 포함한다. 인터페이스 (402) 는 4 개의 노드들 (N1, N2, N3, 및 N4): 제 5 노드 (404-5), 제 7 노드 (404-7), 제 6 노드 (404-6), 및 제 8 노드 (404-8) 를 각각 포함한다. 다양한 도면들 (예를 들어, 도 4-1 및 도 6 내지 도 8) 에 도시된 바와 같이, 인터페이스 (402) 는 통신 라인들과 같은 라인들로서 도시된 다수의 접속들을 포함할 수 있다. 라인들은 와이어들, 트레이스들, 금속 경로들, 또는 다른 전기 전도체들을 사용하여 실현될 수 있다. 따라서, 인터페이스 (402) 의 4 개의 노드들 (N1, N2, N3, 및 N4) 의 각각의 노드 (예를 들어, 각각 제 5 노드 (404-5), 제 7 노드 (404-7), 제 6 노드 (404-6), 및 제 8 노드 (404-8)) 는 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 사이에서 연장되는 대응하는 전기 전도체를 따르는 적어도 일 포인트 또는 그 길이로서 실현될 수 있다. 도 5-1 및 도 5-2 를 참조하여 하기에 설명된 바와 같이, 제 1 및 제 2 포트 (330-1 및 330-2) 는 각각 0 도 및 180 도의 위상을 갖는 차동 신호에 대응할 수 있다. 인터페이스 (402) 의 4 개의 노드들 (N1, N2, N3, 및 N4) 은 0, 180, 90, 및 270 도의 위상들을 갖는 2 개의 차동 신호들에 대응할 수 있다.
도 4-1 의 위상 쉬프터 (130) 는 단방향 신호 (334-1) 로 설명된다. 여기서, 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 포트 (330-1) 에서 단방향 신호 (334-1) 를 수용하고, 제 2 포트 (330-2) 에서 단방향 신호 (334-1) 의 위상 쉬프트된 버전을 제공한다. 그러나, 설명된 원리들은 또한 양방향 방식으로 구현되는 위상 쉬프터 (130) 및 제 2 포트 (330-2) 로부터 제 1 포트 (330-1) 로 전파되는 단방향 신호 (334-1) 를 프로세싱하는 위상 쉬프터 (130) 에 적용가능하다. 또한, 단방향 신호 (334-1) 의 2 개 및 4 개의 컴포넌트들 (406) 이 각각 2 개의 포트들 및 하나의 인터페이스에서 도 4-1 에 예시되지만, 상이한 양의 신호 컴포넌트들 (406) 이 대안적으로 구현될 수 있다. 차동 시그널링 구현으로, 각각의 노드 (404) 는 플러스 노드 또는 마이너스 노드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 노드 (404-1) 및 제 3 노드 (404-3) 는 각각 플러스 노드를 포함할 수 있고, 제 2 노드 (404-2) 및 제 4 노드 (404-4) 는 각각 마이너스 노드를 포함할 수 있다.
도 4-1 에 대한 예시적인 시나리오에서, 벡터 변조기 (134) 는 제 1 포트 (330-1) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로의 신호 흐름 방향 (202) 을 따라 신호 위상 생성기 (132) 전에 단방향 신호 (334-1) 에 대해 동작한다. 초기에, 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 포트 (330-1) 에서 단방향 신호 (334-1) 를 수용한다. 단방향 신호 (334-1) 는 2 개의 컴포넌트들: 제 1 컴포넌트 (406-1) 및 제 2 컴포넌트 (406-2) 를 포함한다. 따라서, 단방향 신호 (334-1) 의 제 1 컴포넌트 (406-1) 는 제 1 노드 (404-1) (노드 "N1") 를 통해 전파되고, 제 2 컴포넌트 (406-2) 는 제 2 노드 (404-2) (노드 "N2") 를 통해 전파된다. 제 1 및 제 2 노드들 (404-1 및 404-2) 에서, 단방향 신호 (334-1) 의 제 1 및 제 2 컴포넌트들 (406-1 및 406-2) 은 0° 및 180° 와 같은 상이한 위상들을 갖는다.
벡터 변조기 (134) 는 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 단방향 신호 (334-1) 의 제 1 및 제 2 컴포넌트 (406-1 및 406-2) 의 적어도 하나의 진폭을 조정한다. 벡터 변조기 (134) 는 단방향 신호 (334-1) 의 4 개의 컴포넌트들: 제 5 컴포넌트 (406-5), 제 6 컴포넌트 (406-6), 제 7 컴포넌트 (406-7), 및 제 8 컴포넌트 (406-8) 를 출력한다. 이들 4 개의 컴포넌트들은 벡터 변조기 (134) 의 동작에 기초하여 조정된 진폭들을 갖는다. 그러나, 아직 추가 위상이 생성되지 않았다. 따라서, 제 5 내지 제 8 컴포넌트 (406-5 내지 406-8) 는 벡터 변조기 (134) 의 출력에서 두 개의 위상들에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 제 5 및 제 6 컴포넌트 (406-5 및 406-6) 는 0° 와 같은 제 1 위상에 대응할 수도 있고, 제 7 및 제 8 컴포넌트 (406-7 및 406-8) 는 180° 와 같은 제 2 위상에 대응할 수도 있다.
제 5 컴포넌트 (406-5) 는 벡터 변조기 (134) 로부터 제 5 노드 (404-5) (노드 "N1") 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 로 전파된다. 제 7 컴포넌트 (406-7) 는 벡터 변조기 (134) 로부터 제 7 노드 (404-7) (노드 "N2") 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 로 전파된다. 제 6 컴포넌트 (406-6) 는 벡터 변조기 (134) 로부터 제 6 노드 (404-6) (노드 "N3") 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 로 전파된다. 제 8 컴포넌트 (406-8) 는 벡터 변조기 (134) 로부터 제 8 노드 (404-8) (노드 "N4") 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 로 전파된다. 따라서, 신호 위상 생성기 (132) 는 인터페이스 (402) 의 노드들 (N1, N2, N3, 및 N4) 을 통해 벡터 변조기 (134) 로부터 제 5 내지 제 8 컴포넌트들 (406-5 내지 406-8) 을 수용한다.
신호 위상 생성기 (132) 는 단방향 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 컴포넌트 (406) 에 대한 적어도 하나의 추가 위상을 생성한다. 예를 들어, 신호 위상 생성기 (132) 는 0° 및 180° 위상들로부터 90° 및 270° 위상들을 생성할 수 있다. 다수의 컴포넌트들 (406-5 내지 406-8) 중 적어도 일부가 인터페이스 (402) 에서 벡터 변조기 (134) 에 의해 이미 조정된 진폭을 갖기 때문에, 신호 위상 생성기 (132) 는 상이한 상대 진폭들을 갖는 상이한 위상들을 생성한다. 따라서, 신호 위상 생성기 (132) 의 적어도 내부에 존재하는 4 개의 위상들은 단방향 신호 (334-1) 에 대한 위상 쉬프트를 구현하면서 2 개의 위상들을 생성하도록 "재결합"될 수 있다. 신호 위상 생성기 (132) 내에서 적어도 하나의 상이한 위상을 갖는 제 5 및 제 6 컴포넌트들 (406-5 및 406-6) 은 인터페이스 (402) 에서의 이러한 컴포넌트들과 비교하여, 제 3 노드 (404-3) (노드 "N1") 에서 결합되어 단일 위상을 갖는 제 3 컴포넌트 (406-3) 를 생성한다. 신호 위상 생성기 (132) 내에서 적어도 하나의 상이한 위상을 갖는 제 7 및 제 8 컴포넌트들 (406-7 및 406-8) 은 인터페이스 (402) 에서의 이러한 컴포넌트들과 비교하여, 제 4 노드 (404-4) (노드 "N2") 에서 결합되어 단일 위상을 갖는 제 4 컴포넌트 (406-4) 를 생성한다. 제 3 및 제 4 컴포넌트들 (406-3 및 406-4) 은 0° 및 180° 와 같이 180° 로 분리된 위상을 가질 수 있다.
제 1 포트 (330-1) 에서의 제 1 및 제 2 컴포넌트 (406-1 및 406-2) 의 0° 및 180° 위상은 제 2 포트 (330-2) 에서의 제 3 및 제 4 컴포넌트 (406-3 및 406-4) 의 0° 및 180° 위상과 상이할 수 있다. 그러나, 단방향 신호 (334-1) 는 빔포밍 동작들을 지원하기 위해 제 1 포트 (330-1) 에서의 차동 신호에 대해 쉬프트되는 위상을 갖는 제 2 포트 (330-2) 에서의 차동 신호를 유지할 수 있다. 위상 쉬프터 (130), 특히 그것의 신호 위상 생성기 (132) 에서의 상이한 위상들은 도 4-2, 도 5-1 및 도 5-2 를 참조하여 아래에서 더 설명된다. 이들 위상들은 도 4-2 의 예시적인 페이저들을 사용하여 그래픽으로 도시되고, 도 5-1 및 도 5-2 의 예시적인 번호들을 사용하여 텍스트적으로 도시된다.
도 4-2 는 신호 위상 생성기 (132) 및 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130) 를 도시한다. 도 4-2 는 다수의 페이저들 (452-1...452-12) 을 통한 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 도시한다. 신호 (334) 의 다수의 컴포넌트들 (406-1...406-8) 이 도 4-1 에 명시적으로 도시되지만, 이러한 컴포넌트들은 명확성을 위해 도 4-2 로부터 생략된다. 도 4-2 의 위상 쉬프터 (130) 는 단방향 신호 (334-1) 로 설명된다. 여기서, 위상 쉬프터 (130) 는 제 2 포트 (330-2) 에서 단방향 신호 (334-1) 를 수용하고, 제 1 포트 (330-1) 에서 단방향 신호 (334-1) 의 위상 쉬프트된 버전을 제공한다. 그러나, 설명된 원리들은 또한 양방향 방식으로 구현되는 위상 쉬프터 (130) 및 제 1 포트 (330-1) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로 전파되는 단방향 신호 (334-1) 를 프로세싱하는 위상 쉬프터 (130) 에 적용가능하다.
도 4-2 에 대한 예시적인 시나리오에서, 신호 위상 생성기 (132) 는 제 2 포트 (330-2) 로부터 제 1 포트 (330-1) 로의 신호 흐름 방향 (202) 을 따라 벡터 변조기 (134) 전에 단방향 신호 (334-1) 에 대해 동작한다. 다양한 노드들에서 상이한 신호 컴포넌트들의 상대적인 위상들 및 크기들을 시각적으로 표현하기 위해, 신호 컴포넌트의 각각의 위상은 페이저 다이어그램 (452) 으로 도시된다. 초기에, 위상 쉬프터 (130) 는 제 2 포트 (330-2) 에서 단방향 신호 (334-1) 를 수용한다. 제 3 노드 (404-3) 에서, 단방향 신호 (334-1) 의 대응하는 신호 컴포넌트는 페이저 (452-1) 에 의해 표현된 바와 같이 45° 위상을 갖는다. 위상각이 페이저 다이어그램의 축에 의해 가려지지 않도록, 이 예에서 45° 의 위상이 사용된다. 차동 시그널링으로, 제 4 노드 (404-4) 에서의 대응하는 신호 컴포넌트는 페이저 (452-2) 에 의해 표현되는 바와 같이 225° 위상을 갖는다.
신호 위상 생성기 (132) 는 45° 와 225° 의 위상을 갖는 2 개의 신호 컴포넌트들을 수용한다. 신호 위상 생성기 (132) 는 2 개의 추가적인 위상을 생성하여 4 개의 신호 컴포넌트에 걸쳐 4 개의 위상들을 확산시킨다. 이러한 위상의 분포에 대해서는 도 5-1 및 도 5-2 를 참조하여 하기에 추가로 설명된다. 4 개의 위상을 갖는 신호 컴포넌트들은 90° 증분만큼 분리되고 인터페이스 (402) 에서 신호 위상 생성기 (132) 에 의해 출력된다. 도시된 바와 같이, 제 5 노드 (404-5) 에서의 신호 컴포넌트는 페이저 (452-3) 로 표현된 바와 같이 45° 위상을 가지며, 제 6 노드(404-6) 에서의 신호 컴포넌트는 페이저 (452-4) 로 표현된 바와 같이 135° 위상을 갖는다. 따라서, 제 5 및 제 6 노드 (404-5 및 404-6) 에서의 신호 컴포넌트들 사이의 위상차는 90° 이다. 제 7 노드 (404-7) 에서의 신호 컴포넌트는 페이저 (452-5) 로 표현된 바와 같이 225° 위상을 가지며, 제 8 노드 (404-8) 에서의 신호 컴포넌트는 페이저 (452-6) 로 표현된 바와 같이 315° 위상을 갖는다. 4 개의 페이저들 (452-3 내지 452-6) 에 의해 표시된 바와 같이, 인터페이스 (402) 를 통해 전파되는 단방향 신호 (334-1) 의 신호 컴포넌트들의 진폭들은 벡터 변조기 (134) 가 단방향 신호 (334-1) 에 대해 동작하기 전에 실질적으로 동일한 크기들을 갖는다.
벡터 변조기 (134) 는 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 단방향 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 컴포넌트의 진폭을 조정한다. 이 예에서, 벡터 변조기 (134) 는 제 5 및 제 7 노드 (404-5 및 404-7) 를 통해 전파되는 2 개의 신호 컴포넌트의 진폭을 감소시킨다. 이는 각각 페이저 (452-7) 및 페이저 (452-9) 에서 비교적 더 짧은 페이저 화살표들로 그래프로 표현된다. 반면, 벡터 변조기 (134) 는 제 6 및 제 8 노드 (404-6 및 404-8) 를 통해 전파되는 2 개의 신호 컴포넌트들의 증폭들을 증가시킨다. 이는 각각 페이저 (452-8) 및 페이저 (452-10) 에서 비교적 더 긴 페이저 화살표들로 그래프로 표현된다.
벡터 변조기 (134) 는 4 개의 페이저들 (452-7 내지 452-10) 에서 도시된 진폭들 및 위상각들을 갖는 4 개의 컴포넌트들을 갖는 단방향 신호 (334-1) 의 4 개의 컴포넌트들을 출력한다. 신호 컴포넌트들은 제 1 포트 (330-1) 에서 차동 신호로서 출력하기 위해 "재결합"된다. 제 1 노드 (404-1) 에서, 벡터 변조기 (134) 에 의한 진폭 조정 후에, 제 5 및 제 6 노드 (404-5 및 404-6) 로부터의 신호 컴포넌트들은 페이저 (452-11) 로 나타낸 바와 같이 110° 위상을 갖는 신호 컴포넌트를 생성하도록 결합된다. 제 2 노드 (404-2) 에서, 벡터 변조기 (134) 에 의한 진폭 조정 후에, 제 7 및 제 8 노드 (404-7 및 404-8) 로부터의 신호 컴포넌트들은 페이저 (452-12) 로 나타낸 바와 같이 290° 위상을 갖는 신호 컴포넌트를 생성하도록 결합된다. 이러한 방식으로, 위상 쉬프터 (130) 는 단방향 신호 (334-1) 의 위상을 65° (예를 들어, 45° 에서 110° 및 225° 에서 290°) 만큼 쉬프트할 수 있다. 따라서, 안테나 엘리먼트를 통해 송신되거나 수신된 무선 신호의 버전의 위상을 쉬프트시켜 빔포밍 동작을 지원할 수 있다.
도 4-3 은 400-3 에서 신호 위상 생성기 (132) 및 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130) 를 일반적으로 도시한다. 도 4-3 의 상부에 도시된 바와 같이, 위상 쉬프터 (130) 는 다수의 포트: 제 1 포트 (330-1) (P1) 및 제 2 포트 (330-2) (P2) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 포트 (330-1) 는 벡터 변조기 (134) 에 커플링되고, 제 2 포트 (330-2) 는 신호 위상 생성기 (132) 에 커플링된다. 그러나, 포트에 대한 이러한 커플링은 스왑될 수도 있다. 도 4-1 및 도 4-2 에 도시되는 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 사이의 인터페이스 (402) 는 도 4-3 에서는 생략된다.
예시적인 동작들에서, 신호 위상 생성기 (132) 는 신호의 위상들의 제 1 양 (예를 들어, 1 또는 2) 을 신호의 위상들의 제 2 양 (예를 들어, 각각 2 또는 4) 로 변환한다. 특히 신호 위상 생성기 (132), 특히 벡터 변조기 (134), 또는 위상 쉬프터 (130) 는 일반적으로, 위상 쉬프트된 신호를 컴포넌트 체인을 따라 다른 물리적 컴포넌트에 포워딩하기 전에 제 2 양의 위상들로부터 제 1 양의 위상들로 "다시" 변환하도록 신호 컴포넌트들을 재결합할 수도 있다. 따라서, 신호 위상 생성기 (132) 는 신호에 대한 하나 이상의 위상들을 생성한다. 벡터 변조기 (134) 는 위상 제어 신호 (208) 에 기초하여 신호의 적어도 하나의 위상의 진폭을 조정한다. 예를 들어, 벡터 변조기 (134) 를 이용하여 동위상 신호 (I 신호 컴포넌트) 또는 직교 위상 신호 (Q 신호 컴포넌트) 중 적어도 하나의 진폭을 증가 또는 감소시킴으로써, 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 포트 (330-1) 와 제 2 포트 (330-2) 사이에서 위상 쉬프터 (130) 를 통해 전파되는 신호의 위상을 천이시킬 수 있다.
도 4-3 의 하부에 도시된 바와 같이, 신호들은 상이한 구현들을 위해 위상 쉬프터 (130) 를 가로질러 상이한 방향들로 흐를 수도 있다. 이들 신호 흐름 방향 (202) 은 점선 화살표로 표시된다. 위상 쉬프터 (130-2) 에 도시된 바와 같이, 위상 쉬프터를 가로지르는 신호 흐름은 신호 흐름 방향 (202) 의 양방향 화살표로 표시된 제 1 및 제 2 포트 (330-1, 330-2) 사이에서 양방향일 수도 있다. 위상 쉬프터 (130-13) 에 도시된 바와 같이, 위상 쉬프터를 가로지르는 신호 흐름은 신호 흐름 방향 (202) 의 단방향의 우측을 가리키는 화살표로 표시된, 제 1 포트 (330-1) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로의 단방향일 수도 있다. 결과적으로, 도시된 아키텍쳐에서, 벡터 변조기 (134) 는 신호 위상 생성기 (132) 가 위상 쉬프터 (130-13) 의 신호 흐름 방향 (202) 에 의해 표현된 바와 같이 전파 신호에 대해 동작하기 전에 전파 신호에 대해 동작할 수도 있다. 위상 쉬프터 (130-14) 에 도시된 바와 같이, 위상 쉬프터를 가로지르는 신호 흐름은 신호 흐름 방향 (202) 의 단방향의 좌측을 가리키는 화살표로 표시된, 제 2 포트 (330-2) 로부터 제 1 포트 (330-1) 로의 단방향일 수도 있다. 결과적으로, 벡터 변조기 (134) 는 신호 위상 생성기 (132) 가 위상 쉬프터 (130-14) 의 신호 흐름 방향 (202) 에 의해 표현된 바와 같이 전파 신호에 대해 동작한 후에 전파 신호에 대해 동작할 수도 있다. 위상 쉬프터 (130-2) 의 양방향 신호 흐름 방향 (202) 에 대해, 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 사이의 신호 프로세싱의 시간적 순서는 송신 동작 또는 수신 동작이 발생하는지의 여부 및 어느 포트 (330) 가 안테나 엘리먼트에 더 가깝게 커플링되는지에 의존한다.
이렇게 도시되지는 않았지만, 신호 위상 생성기 (132) 는 2 개의 "분리된" 단방향 신호 위상 생성기들로 구현될 수도 있다. (예를 들어, 도 3-1 의) RF 프론트-엔드 (128) 의 관점에서, 제 1 포트 (330-1) 는 다른 컴포넌트 (308) 에 그리고 신호 커플러 (306) 및 (예를 들어, 도 2 의) 트랜시버 (126) 에 더 가깝게 커플링될 수도 있고, 제 2 포트 (330-2) 는 증폭기 (310) 에 그리고 따라서 안테나 어레이 (122) 에 더 가깝게 커플링될 수도 있다. 대안적으로, 제 2 포트 (330-2) 는 다른 컴포넌트 (308) 에 그리고 신호 커플러 (306) 및 트랜시버 (126) 에 더 가깝게 커플링될 수도 있고, 제 1 포트 (330-1) 는 증폭기 (310) 에 그리고 따라서 안테나 어레이 (122) 에 더 가깝게 커플링될 수도 있다. 신호 위상 생성기 (132) 및 벡터 변조기 (134) 의 다양한 배열 또는 아키텍처가 도 6 내지 도 13-2 을 참조하여 아래에서 설명된다. 그러나, 신호 위상 생성기 (132) 의 예시적인 구현들은 도 5-1 및 도 5-2 를 참조하여 다음에 설명된다.
도 5-1 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 당 적어도 하나의 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기 (132) 의 개략도를 도시한다. 따라서, 신호 위상 생성기 (132) 는 다수의 증폭기들 (502-1, 502-2, 502-3, ..., 502-n) 을 포함하고, "n" 은 1 보다 큰 정수를 나타낸다. 각각의 증폭기 (502) 는 적어도 하나의 증폭 스테이지 (504) (Amp 스테이지 (504)) 를 포함한다. 신호 위상 생성기 (132) 는 다수의 커패시터들 (506-1, 506-2, 506-3, ..., 506-n) 을 포함하고, "n" 은 1 보다 큰 정수를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 제 1 커패시터 (506-1) 는 또한 "C1" 으로 표시되고, 제 2 커패시터 (506-2) 는 또한 "C2" 로 표시되고, 제 3 커패시터 (506-3) 는 또한 "C3" 로 표시되고, 제 4 커패시터 (506-n) 는 또한 "C4" 로 표시된다 (예를 들어, n=4 인 예). 증폭기들의 "n" 및 커패시터들의 "n" 은 동일하거나 상이한 정수들에 대응할 수 있다. 따라서, 4 개의 증폭기들 및 4 개의 커패시터들이 명시적으로 도시되지만, 이러한 컴포넌트들 중 하나 또는 둘 모두 중 더 많거나 더 적은 것이 대안적으로 주어진 신호 위상 생성기 (132) 에 포함될 수도 있다.
일부 구현들에서, 각각의 노드 (404) 는 신호 위상 생성기 (132) 를 통해 전파하는 신호 (334) 의 상이한 위상에 대응한다. 이와 같이, 신호 위상 생성기 (132) 의 일 측에서의 노드들의 양은 전파 신호 (334) 에 대한 적어도 하나의 위상의 생성을 가능하게 하기 위해 신호 위상 생성기 (132) 의 다른 측에서의 노드들의 양과 상이할 수 있다. 예를 들어, 신호 위상 생성기 (132) 의 일 측에서의 노드들의 제 1 양은 1 일 수도 있고, 다른 측에서의 노드들의 제 2 양은 2 또는 3 일 수도 있다. 도 5-1 에 도시된 예에서, 전파 신호 (334) 는 2 개의 노드들 (404-3 및 404-4) 을 트래버싱하고, 따라서 제 2 포트 (330-2) (P2) 에서 2 개까지의 상이한 위상들을 가질 수 있으며, 이는 각각 "P2+" 및 "P2-" 로 표현된다. 전파 신호 (334) 는 4 개의 노드들 (404-5, 404-6, 404-7, 및 404-8) 을 트래버싱하고, 따라서 인터페이스 (402) 에서 최대 4 개의 상이한 위상들을 가질 수 있으며, 이들은 각각 "I1", "I3", "I2", 및 "I4"로 표현된다.
일부 양태들에서, 신호 (334) 는 차동 신호를 포함한다. 이러한 경우에, 2 개의 노드들 (404-3 내지 404-4) 에서의 2 개의 위상들은 차동 동위상 신호 컴포넌트 (차동 동위상 (I) 신호 컴포넌트) 에 대해 0° 및 180° 에 대응할 수 있다. 신호 (334) 가 제 2 포트 (330-2) 로부터 인터페이스 (402) 로 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 을 통해 전파됨에 따라, 2 개의 추가적인 위상들이 생성된다. 4 개의 노드들 (404-5, 404-6, 404-7 및 404-8) 에서의 4 개의 위상들은 차동 I 신호 컴포넌트 및 차동 직교 신호 컴포넌트 (차동 직교 (Q) 신호 컴포넌트) 에 대해 각각 0°, 90°, 180° 및 270° 에 대응할 수 있다. 일부 문맥들에서, 0° 위상 신호는 "I+" 신호로 지칭되고, 90° 위상 신호는 "Q+" 신호로 지칭되고, 180° 위상 신호는 "I-" 신호로 지칭되고, 270° 위상 신호는 "Q-" 신호로 지칭된다. 위상들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 의 일 측에서 서로에 대해 표시된다. 따라서, 제 3 노드 (404-3) 와 제 4 노드 (404-4) 에서의 위상들은 서로 180° 로 이격된다. 마찬가지로, 제 5 노드 (404-5) 내지 제 8 노드 (404-8) 에서의 위상은 서로 90° 로 이격된다. 그러나, 제 3 노드 (404-3) 에서의 "0° 위상" 은 제 5 노드 (404-5) 에서의 "0° 위상" 과 상이할 수도 있다. 주어진 증폭 스테이지 (504) 에서, 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 에 걸쳐 분포된 신호 (334) 의 4 개의 신호 컴포넌트들은 0 도, 90 도, 180 도, 및 270 도의 상대 위상들을 갖는다.
예시적인 구현들에서, 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 은 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에 병렬 배열로 주상 회로들에 커플링된다. 다수의 커패시터들 (506-1 내지 506-n) 은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 을 함께 커플링하여 루프 (512) 를 형성한다. 다수의 커패시터들 (506-1 내지 506-n) 의 각각의 개별 커패시터 (506) 는 루프 (512) 를 형성하기 위해 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍 사이에 커플링된다. 예를 들어, 제 1 커패시터 (506-1) 는 루프 (512) 에 대해 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍을 포함하는, 제 1 증폭기 (502-1) 와 제 2 증폭기 (502-2) 사이에 커플링된다. 제 2 커패시터 (506-2) 는 제 2 증폭기 (502-2) 와 제 3 증폭기 (502-3) 사이에 커플링되고, 이는 연속적인 증폭기들의 다른 각각의 쌍을 포함한다. 제 3 커패시터 (506-3) 는 제 3 증폭기 (502-3) 와 제 4 증폭기 (502-4) 사이에 커플링되며, "n" 은 4 와 동일하다. 또한, 제 4 커패시터 (506-4) 는 루프 (512) 에 대해 연속적인 증폭기들의 또 다른 쌍을 포함하는, 제 4 증폭기 (502-4) 와 제 1 증폭기 (502-1) 사이에 커플링된다. 주어진 증폭기 (예를 들어, 제 1 증폭기 (502-1)) 에서 시작하여 주어진 증폭기로 복귀함으로써, 커패시터 커플링들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 을 통해 루프 (512) 를 형성한다.
예시적인 동작에서, 제 2 포트 (330-2) 로부터 인터페이스 (402) 로, 신호 (334) 는 신호 위상 생성기 (132) 를 통해 전파되어 신호 (334) 에 대한 적어도 하나의 추가적인 위상을 생성한다. 루프 (512) 를 형성하는 다수의 커패시터들 (506-1 내지 506-n) 로 인해, 전파 신호 (334) 의 위상들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 에 걸쳐 분배된다. 보다 구체적으로, 신호 위상 컴포넌트들의 상대적 위상들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 에 걸쳐 분산되거나 보간될 수 있다. 괄호 안에 도시된 바와 같이, 동위상 및 직교 차동 신호 컴포넌트들 모두에 대해 4 개의 위상들 (예를 들어, 0°, 90°, 180°, 및 270°) 은 제 2 포트 (330-2) 에서의 동위상 차동 신호 컴포넌트의 2 개의 위상들 (예를 들어, 0° 및 180°) 로부터 인터페이스 (402) 에서 생성된다. 따라서, 4 개의 신호 컴포넌트들은 2 개의 신호 컴포넌트들로부터 생성된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 각각의 커패시터 (506) 는 2 개의 연속적인 증폭기들 (예를 들어, 제 2 증폭기 (502-2) 및 제 3 증폭기 (502-3)) 의 각각의 증폭 스테이지 (504) 사이에 커플링될 수 있다. 커패시터 (506) 는 예를 들어, 2 개의 연속적인 증폭기들 중의 하나의 증폭 스테이지 (504) 의 입력 단자와 다른 증폭 스테이지 (504) 의 출력 단자 사이에 커플링될 수도 있다. 증폭 스테이지 (504) 에 대한 예시적인 구현들이 도 6 을 참조하여 아래에서 설명된다.
또 다른 예시적인 동작에서, 인터페이스 (402) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로의 "반대" 방향으로, 역위상 생성 동작이 발생한다. 따라서, 이러한 반대 방향에서, 동일한 위상의 2 개의 차동 신호들은 인터페이스 (402) 에서 입력 신호들로서 수용될 수 있고, 입력 신호들 중 하나의 위상을 90 도만큼 쉬프트하고 제 2 포트 (330-2) 에서 결합된 차동 신호를 생성하는 방식으로 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 에 의해 증폭될 수 있다. 이러한 역방향 동작은, 예를 들어, 신호 흐름 방향 (202) 에 대한 양방향 화살표에 의해 표시된 바와 같이, 양방향 신호 흐름을 가능하게 하는 구현들에 대해 활용될 수 있다. 신호 위상 생성기 (132) 의 일부 설명된 구현들은 양방향이고, 일부는 아래에 표시된 바와 같이, 단방향이다.
동작 동안, 전력 분배 네트워크 (508) (PDN (508)) 는 능동 신호 위상 생성기 (132) 를 구현하기 위해 각각의 증폭기 (502) 를 통해 흐르는 직류 (DC) 전류 (510) (DC 전류 (510)) 를 제공한다. 전력 분배 네트워크 (508) 는 적어도 제 1 전력 분배 노드 및 제 2 전력 분배 노드를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, DC 전류 (510) 를 제공하기 위해, 각각의 증폭기 (502) 는 공급 전압 노드 (508-1) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링될 수 있다. 전력 공급된 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 에 의해 제공되는 증폭에 기초하여, (예를 들어, 도 2 및 도 4-1 내지 도 4-3 의) 특히 신호 위상 생성기 (132) 또는 일반적으로 위상 쉬프터 (130) 에 의해 야기되는 감쇠를 방지하거나 적어도 감소시키기 위해, 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에서 이득이 구현될 수 있거나 증가된 신호 강도가 달성될 수 있다.
도 5-1 에 명시적으로 예시된 구현들은 4 개의 도시된 증폭기들 (502-1 내지 502-n) 각각에서 하나의 증폭 스테이지 (504) 를 포함한다. 그러나, 대안적인 접근법들이 구현될 수도 있다. 예를 들어, 상이한 양의 증폭기가 채용될 수도 있다. 예를 들어, 8 개의 증폭기가 채용되는 경우, 신호 (334) 의 위상은 8 개의 증폭기에 걸쳐 분포되어, 각각의 연속적인 위상은 90 도 대신에 45 도만큼 분리된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다수의 스테이지들이 채용될 수 있다. 일반적으로, 단일 증폭 스테이지는 일부 주어진 대역폭에서 신호 위상 생성을 제공할 수 있다. 사용가능한 대역폭을 증가시키기 위해, 하나 이상의 증폭 스테이지가 각각의 증폭기에서 단일 증폭 스테이지에 추가될 수 있다. 2 초과의 증폭 스테이지들이 사용될 수 있지만, 예시적인 2-증폭 스테이지 구현은 명확성을 위해 도 5-2 를 참조하여 설명된다.
도 5-2 는 다수의 커패시터들 및 증폭기 (502) 당 적어도 2 개의 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 증폭기들을 포함하는 다른 예시적인 신호 위상 생성기 (132) 의 개략도를 도시한다. 증폭기들 및 커패시터들의 양이 넷 (4) 보다 많거나 적을 수 있지만, 설명의 간략화를 위해 본원에서 설명된 많은 예들에서 이들 양자는 4 의 양을 갖는다. 도시된 예에서, 각각의 증폭기 (502) 는 2 이상의 증폭 스테이지들을 포함한다. 일반적으로, 증폭 스테이지의 양이 증가함에 따라, 신호 위상 생성기 (132) 에 대해 사용가능한 시그널링 대역폭이 증가한다. 도시된 바와 같이, 각각의 증폭기 (502) 는 2 개의 스테이지들: 제 1 증폭 스테이지 (504-1) (제 1 Amp 스테이지 (504-1)) 및 제 2 증폭 스테이지 (504-2) (제 2 Amp 스테이지 (504-2)) 를 포함한다. 일부 양태들에서, 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 는 캐스코드 증폭 스테이지 또는 캐스케이드 증폭 스테이지로서 구현된 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 를 갖는 메인 증폭 스테이지로서 구현될 수 있다.
예시적인 구현들에서, 루프 (512) 는 각각의 증폭 스테이지 (504) 에 대한 다수의 커패시터들로 생성된다. 따라서, 도 5-2 에서, 신호 위상 생성기 (132) 는 제 1 루프 (512-1) 및 제 2 루프 (512-2) 를 포함한다. 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 는 제 1 루프 (512-1) 및 커패시터들의 제 1 세트 (516-1) 에 대응한다. 커패시터들의 제 1 세트 (516-1) 는 다수의 커패시터들 (506-11, 506-12, 506-13, 및 506-14) 을 포함한다. 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 의 커패시터들의 제 1 세트 (516-1) 에 대해 도시된 바와 같이, 제 1 커패시터 (506-11) 는 또한 "C11" 로 표시되고, 제 2 커패시터 (506-12) 는 또한 "C12" 로 표시되고, 제 3 커패시터 (506-13) 는 또한 "C13" 로 표시되고, 제 4 커패시터 (506-14) 는 또한 "C14" 로 표시된다. 커패시터들의 제 2 세트 (516-2) 는 다수의 커패시터들 (506-21, 506-22, 506-23, 및 506-24) 을 포함한다. 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 의 커패시터들의 제 2 세트 (516-2) 에 대해 도시된 바와 같이, 제 1 커패시터 (506-21) 는 또한 "C21" 로 표시되고, 제 2 커패시터 (506-22) 는 또한 "C22" 로 표시되고, 제 3 커패시터 (506-23) 는 또한 "C23" 로 표시되고, 제 4 커패시터 (506-24) 는 또한 "C24" 로 표시된다.
다수의 증폭 스테이지들에 의해, 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 은 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에서 병렬 컬럼들로 커플링된다. 증폭기들을 구현하기 위한 주상 회로들의 예시적인 구현들은 도 6 을 참조하여 아래에서 설명된다. 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 는 제 2 포트 (330-2) 에 커플링되고, 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 는 인터페이스 (402) 에 커플링된다. 커패시터들의 제 1 세트 (516-1) 의 다수의 커패시터들 (506-11 내지 506-14) 은 제 1 루프 (512-1) 를 형성하기 위해 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 에서 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 을 함께 커플링한다. 다수의 커패시터들 (506-11 내지 506-14) 의 각각의 개별 커패시터 (506) 는 루프 (512-1) 를 형성하기 위해 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 에서 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍 사이에 커플링된다. 예를 들어, 제 1 커패시터 (506-11) 는 제 1 증폭기 (502-1) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 와 제 2 증폭기 (502-2) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 사이에 커플링되고, 증폭기들은 제 1 루프 (512-1) 에 대해 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍을 포함한다. 제 2 커패시터 (506-12) 는 제 2 증폭기 (502-2) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 와 제 3 증폭기 (502-3) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 사이에 커플링된다. 제 2 커패시터 (506-13) 는 제 3 증폭기 (502-3) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 와 제 4 증폭기 (502-4) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 사이에 커플링된다. 또한, 제 4 커패시터 (506-14) 는 제 4 증폭기 (502-4) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 와 제 1 증폭기 (502-1) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 사이에 커플링되고, 이는 제 1 루프 (512-1) 에 대해 연속적인 증폭기들의 다른 쌍을 포함한다.
주어진 증폭기 (예를 들어, 제 1 증폭기 (502--1)) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 에서 시작하고 주어진 증폭기의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 로 복귀함으로써, 용량성 커플링들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 의 제 1 증폭 스테이지들 (504-1) 을 통해 제 1 루프 (512-1) 를 형성한다. 유사하게, 커패시터들의 제 2 세트 (516-2) 의 다수의 커패시터들 (506-21 내지 506-24) 은 제 2 루프 (512-2) 를 형성하기 위해 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 에서 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 을 함께 커플링한다. 다수의 커패시터들 (506-21 내지 506-24) 의 각각의 개별 커패시터 (506) 는 제 2 루프 (512-2) 를 형성하기 위해 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 에서 연속적인 증폭기들의 각각의 쌍 사이에 커플링된다.
증폭기 (502) 당 더 많은 증폭 스테이지들 (504) 을 추가하는 것은 타겟팅된 주파수 대역폭에 걸쳐 신호 위상 생성기 (132) 의 응답을 더 넓히거나 평탄화할 수 있다. 도 5-1 에서와 같이, 위상들은 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 의 주어진 측에서 또는 주어진 증폭 스테이지에서 서로에 대해 표시된다. 따라서, 주어진 증폭 스테이지 (504) 를 따른 위상들은 도시된 바와 같이 서로 90° 로 이격된다. 그러나, 제 1 노드 (504-1) 에서의 "0° 위상" 은 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 에서의 "0° 위상" 과 상이할 수도 있다. 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 의 제 1 및 제 2 증폭 스테이지들 (504-1 및 504-2) 을 구현하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 회로 컴포넌트들은 도 6 을 참조하여 다음에 설명된다.
도 6 은 각각 적어도 하나의 트랜지스터를 사용하여 구현되는 적어도 2 개의 증폭 스테이지를 갖는 다수의 증폭기를 갖는 신호 위상 생성기 (132) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130-60) 의 개략도를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-60) 는 신호 위상 생성기 (132) 뿐만 아니라 벡터 변조기 (134) 를 포함한다. 위상 쉬프터 (130-60) 는 제 1 포트 (330-1), 제 2 포트 (330-2), 및 인터페이스 (402) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제 1 포트 (330-1) 는 2 개의 노드들: 제 1 노드 (404-1) 와 제 2 노드 (404-2) 를 포함한다. 인터페이스 (402) 는 4 개의 노드들: 제 5 노드 (404-5), 제 6 노드 (404-6), 제 7 노드 (404-7), 및 제 8 노드 (404-8) 를 포함한다. 제 2 포트 (330-2) 는 2 개의 노드들: 제 3 노드 (404-3) 및 제 4 노드 (404-4) 를 포함한다.
예시적인 구현들에서, 신호 위상 생성기 (132) 의 다수의 증폭기들 (502-1 내지 502-4) 은 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에서 연장되는 다수의 주상 회로들 (602-1 내지 602-4) 로서 구현되고, 각각의 주상 회로 (602) 는 하나 이상의 트랜지스터들을 포함한다. 4 개의 주상 회로들 (602-1, 602-2, 602-3, 및 602-4) 은 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스(402) 사이에 병렬 배열로 커플링된다. 구체적으로, 제 1 증폭기 (502-1) 를 포함하는 제 1 주상 회로 (602-1) 는 제 2 포트 (330-2) 의 제 3 노드 (404-3) 와 인터페이스 (402) 의 제 5 노드 (404-5) 사이에 커플링된다. 제 2 증폭기 (502-2) 를 포함하는 제 2 주상 회로 (602-2) 는 제 3 노드 (404-3) 와 제 6 노드 (404-6) 사이에 커플링된다. 또한, 제 3 증폭기 (502-3) 를 포함하는 제 3 주상 회로 (602-2) 는 제 4 노드 (404-4) 와 제 7 노드 (404-7) 사이에 커플링된다. 또한, 제 4 증폭기 (502-4) 를 포함하는 제 4 주상 회로 (602-2) 는 제 4 노드 (404-4) 와 제 8 노드 (404-8) 사이에 커플링된다.
각각의 증폭기 (502) 의 각각의 증폭 스테이지 (504) 는 적어도 하나의 트랜지스터 ("T##") 로 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 증폭기 (502-1, 502-2, 502-3, 및 502-4) 의 제 1 증폭 스테이지 (504-1) 는 개별 주상 회로 (602-1, 602-2, 602-3, 및 602-4) 각각에서의 트랜지스터 (T11, T12, T13, 및 T14) 로 각각 구현된다. 따라서, 커패시터 (C11) 는 트랜지스터들 (T11 및 T12) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C12) 는 트랜지스터들 (T12 및 T13) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C13) 는 트랜지스터들 (T13 및 T14) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C14) 는 트랜지스터들 (T14 및 T11) 사이에 커플링되어 제 1 루프 (512-1) 를 형성한다.
제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 증폭기 (502-1, 502-2, 502-3, 및 502-4) 의 제 2 증폭 스테이지 (504-2) 는 개별 주상 회로 (602-1, 602-2, 602-3, 및 602-4) 각각에서의 트랜지스터 (T21, T22, T23, 및 T24) 로 각각 구현된다. 따라서, 커패시터 (C21) 는 트랜지스터들 (T21 및 T22) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C22) 는 트랜지스터들 (T22 및 T23) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C23) 는 트랜지스터들 (T23 및 T24) 사이에 커플링되고, 커패시터 (C24) 는 트랜지스터들 (T24 및 T21) 사이에 커플링되어 제 2 루프 (512-2) 를 형성한다. 제 1 또는 제 2 증폭 스테이지 (504-1 또는 504-2) 에서, 각각의 커패시터는 하나의 트랜지스터의 입력 단자와 다른 트랜지스터의 출력 단자 사이에 커플링될 수 있고, 다른 트랜지스터는 개별 제 1 또는 제 2 루프 (512-1 또는 512-2) 를 따른 한 쌍의 트랜지스터의 연속 트랜지스터이다.
전력 분배 네트워크 (508), 공급 전압 노드 (508-1), 및 접지 노드 (508-2) 는 도 6 에서 2 회 도시되며, DC 전류 (510) 화살표가 반대 방향을 포인팅한다. 일부 구현들에서, 주상 회로 (602) 가 커플링되는 전력 분배 노드는 신호 위상 생성기 (132) 의 트랜지스터들에 걸쳐 양방향 신호 흐름을 가능하게 하기 위해 선택적으로 스위칭된다. 각 트랜지스터 (T##) 는 MOS FET (field-effect transistor) (MOSFET) 로 도 6 에 도시된다. 그러나, 각각의 증폭 스테이지 (504) 는 접합 FET (JFET), 바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT) 등과 같은 다른 유형의 트랜지스터로 구현될 수도 있다. MOSFET들에 대한 예시적인 단자 접속들, 예시적인 트랜지스터 극성 타입들, 및 예시적인 증폭기 구성들이 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명된다.
예시적인 구현들에서, 하나 이상의 회로 엘리먼트들의 값들은 위상 쉬프터 (130) 의 타겟 동작 주파수 (예를 들어, 중심 주파수 또는 주파수 범위) 에 기초하여 선택될 수 있다. 적어도 하나의 트랜지스터 (T##) 는 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스를 나타내는 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 연관된다. 적어도 하나의 커패시터 (C##) 는 커패시터의 커패시턴스를 나타내는 용량성 값과 연관된다. 일부 경우에, 트랜지스터의 트랜스컨덕티브 (Gm) 값 또는 커패시터의 용량성 값 중 적어도 하나는 위상 쉬프터의 타겟 동작 주파수에 기초한다. 예를 들어, 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 용량성 값의 곱은 위상 쉬프터의 타겟 동작 주파수에 비례할 수 있다. 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명된 바와 같이, 신호 위상 생성기 (132) 의 신호 증폭은 신호 (334-2 또는 334-1) 의 하나 이상의 신호 위상 컴포넌트들을 그 게이트 단자 또는 채널 단자를 통해 다수의 트랜지스터들 (T11 내지 T14 또는 T21 내지 T24) 에 입력함으로써 달성될 수 있다.
도 7 은 증폭기 당 2 개의 공통-게이트 (CG) 증폭 스테이지들을 갖는 다수의 커패시터들 및 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기 (132) 를 포함하는 위상 쉬프터 (130-70) 의 회로도를 도시한다. 따라서, 각각의 증폭 스테이지의 각각의 트랜지스터는 공통-게이트 증폭기로서 구성된다. 각각의 커패시터는 하나의 트랜지스터의 입력 단자와 다른 트랜지스터의 출력 단자 사이에 커플링되고, 다른 트랜지스터는 제 1 루프 (512-1) 또는 제 2 루프 (512-2) 를 따르는 연속적인 트랜지스터이다. 각각의 FET 는 다수의 단자들: 게이트 단자 및 적어도 하나의 채널 단자를 갖는다. 예를 들어, 각각의 FET 는 2 개의 채널 단자: 소스 단자 및 드레인 단자를 포함할 수 있다. 따라서, 회로 엘리먼트는 다수의 단자 타입들의 적어도 하나의 단자를 통해 주어진 FET에 커플링될 수 있고, 각각의 단자 타입은 게이트 단자, 소스 단자, 또는 드레인 단자를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
예시적인 구현들에서, 트랜지스터들 (T11, T12, T13, 및 T14) 은 제 1 증폭 스테이지로서 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에서 병렬 "배열"로 함께 커플링된다. 트랜지스터들 (T21, T22, T23, 및 T24) 은 제 2 증폭 스테이지로서 제 2 포트 (330-2) 와 인터페이스 (402) 사이에서 병렬 "배열"로 함께 커플링된다. 트랜지스터들 (T11 및 T21), 트랜지스터들 (T12 및 T22), 트랜지스터들 (T13 및 T23), 및 트랜지스터들 (T14 및 T24) 은 2 개의 전력 분배 노드들 (도 7 에 도시되지 않음) 사이에 병렬 방식으로 배열되는 4 개의 개별 주상 회로들 (예를 들어, 도 6 의 4 개의 주상 회로들 (602-1 내지 602-4)) 로 함께 커플링된다. 각 트랜지스터는 바이어스 전압 "Vb" 을 이용하여 게이트 단자를 통해 바이어싱될 수 있다. 바이어스 전압 Vb 은 채널을 통해 전파되는 신호를 증폭할 수 있는 아날로그 범위로 트랜지스터를 바이어싱할 수 있다. 각각의 게이트 단자는 또한 커패시터 (도시되지 않음) 를 사용하여 접지에 AC 커플링될 수 있다. 본 명세서에 설명된 회로가 예로서 n-채널 FET들을 활용하지만, p-채널 FET들이 대안적으로 채용될 수도 있다.
위상 쉬프터 (130-70) 에서, 양자의 증폭 스테이지의 트랜지스터들은 공통-게이트 (CG) 증폭기로서 구성된다. 따라서, 트랜지스터의 입력 단자 및 출력 단자는 그들의 채널 단자 - 예를 들어, 소스 단자 및 드레인 단자에 대응한다. 각각의 커패시터는 한 쌍의 연속적인 트랜지스터들 중 하나의 트랜지스터의 입력 단자와 다른 하나의 트랜지스터의 출력 단자를 통해 한 쌍의 연속적인 트랜지스터들 사이에 커플링된다. 도 7 에서 좌측에서 우측으로, 양자의 증폭 스테이지의 각각의 커패시터는 좌측의 입력 단자로부터 우측의 출력 단자로 커플링된다. 예컨대, 인터페이스 (402) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로 전파되는 신호들에 대해, 커패시터 (C11) 는 트랜지스터 (T11) 의 입력 단자와 트랜지스터 (T12) 의 출력 단자 사이에 커플링된다. 이 예에서, 트랜지스터 (T11) 의 입력 단자는 소스 단자에 대응하고, 트랜지스터 (T12) 의 출력 단자는 드레인 단자에 대응한다. CG-플러스-CG 구현의 양방향 특성으로 인해, 트랜지스터의 단자는 적어도 하나의 동작 모드에 대하여 양방향 신호 (334-2) 에 대한 입력 단자로서 그리고 다른 동작 모드에 대하여 양방향 신호 (334-2) 의 출력 단자로서 기능할 수 있다. 여기서, 동작 모드는 수신 동작 모드 및 송신 동작 모드를 포함할 수 있다.
따라서, 트랜지스터 (T11) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T12) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C11) 가 커플링된다. 트랜지스터 (T12) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T13) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C12) 가 커플링된다. 트랜지스터 (T13) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T14) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C13) 가 커플링된다. 추가로, 트랜지스터 (T14) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T11) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C14) 가 커플링되어 제 1 루프 (512-1) 를 형성한다. 유사하게, 트랜지스터 (T21) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T22) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C21) 가 커플링된다. 트랜지스터 (T22) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T23) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C22) 가 커플링된다. 또한, 트랜지스터 (T23) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T24) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C23) 가 커플링된다. 또한, 제 2 루프 (512-2) 를 형성하기 위해, 트랜지스터 (T24) 의 소스 단자와 트랜지스터 (T21) 의 드레인 단자 사이에 커패시터 (C24) 가 커플링된다.
도 7 에 도시된 바와 같은 2 개의 증폭 스테이지들에 대한 CG-플러스-CG 구성을 사용하는 것은 양방향 신호 (334-2) 에 대한 양방향 화살표로 나타낸 바와 같이 위상 쉬프터 (130-7) 의 적어도 신호 위상 생성기 (132) 부분에 대한 양방향 신호 흐름을 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 적어도 트랜지스터 열들의 양측들 상의 공급 전압 노드 (508-1) 또는 접지 노드 (508-2) 로의 연결은 양방향 신호 흐름을 선택적으로 인에이블하도록 스위칭가능하게 제어될 수 있다. 예시적인 동작에서, 신호 (334-2) 는 인터페이스 (402) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로 흐를 수 있다. 예를 들어, 신호 (334-2) 의 적어도 하나의 위상은 제 5 노드 (404-5) 로부터 트랜지스터 (T11) 의 소스 단자로, 그의 채널을 통해, 그리고 그의 드레인 단자로 전파될 수 있다. 이러한 전파 동안, 그리고 4 개의 커패시터들 (C11, C12, C13, 및 C14) 의 커패시터 커플링들에 기초하여, 신호 (334-2) 의 위상들은 4 개의 트랜지스터들 (T11, T12, T13, 및 T14) 에 걸쳐 분배된다. 트랜지스터 (T11) 의 드레인 단자로부터, 신호 (334-2) 의 적어도 하나의 위상은 트랜지스터 (T21) 의 소스 단자로, 그의 채널을 통해, 그리고 그의 드레인 단자로 계속 전파된다. 이러한 전파 동안, 그리고 4 개의 커패시터들 (C21, C22, C23, 및 C24) 의 커패시터 커플링들에 기초하여, 신호 (334-2) 의 위상들은 4 개의 트랜지스터들 (T21, T22, T23, 및 T24) 에 걸쳐 분배된다. 트랜지스터 (T21) 의 드레인 단자에서의 신호 (334-2) 의 적어도 하나의 위상은 제 2 포트 (330-2) 로부터 포워딩하기 위해 제 3 노드 (404-3) 에서 트랜지스터 (T22) 의 드레인 단자로부터의 신호 (334-2) 의 다른 위상과 결합된다.
도 8 은 증폭기 당 공통-소스 (CS) 증폭기 스테이지와 공통-게이트 (CG) 증폭 스테이지를 갖는 다수의 커패시터들 및 다수의 증폭기들을 포함하는 예시적인 신호 위상 생성기 (132) 를 포함하는 위상 쉬프터 (130-80) 의 회로도를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-80) 의 신호 위상 생성기 (132) 는 도 7 의 위상 쉬프터 (130-70) 의 신호 위상 생성기 (132) 와 유사하다. 그러나, 도 8 에서는 제 1 증폭 스테이지의 트랜지스터들 (T11, T12, T13, T14) 이 공통-소스 (CS) 증폭기로 구성된다. 따라서, 이들 CS-구성 트랜지스터들 각각에 대해, 입력 단자는 그의 게이트 단자에 대응하고, 출력 단자는 그의 드레인 단자에 대응한다. 도시된 바와 같이, 제 1 증폭 스테이지의 각각의 트랜지스터의 소스 단자는 접지 노드 (508-2) 에 커플링된다.
도 7 의 신호 위상 생성기 (132) 와 유사하게, 각각의 커패시터는 하나의 트랜지스터의 입력 단자와 다른 트랜지스터의 출력 단자 사이에 커플링되고, 다른 트랜지스터는 제 1 루프 (512-1) 또는 제 2 루프 (512-2) 를 따르는 연속적인 트랜지스터이다. 그러나, 용량성 커플링의 방향은 CG 구성 트랜지스터들 (T21 내지 T24) 에 비해 CS-구성 트랜지스터들 (T11 내지 T14) 에 대해 상이하다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 증폭기 주상 회로들 사이에서 좌측에서 우측으로 커패시터 (C21) 는 트랜지스터 (T21) 의 입력 단자 (예를 들어, 소스 단자) 로부터 트랜지스터 (T22) 의 출력 단자 (예를 들어, 드레인 단자) 로 커플링된다. 대조적으로, 제 1 및 제 2 증폭기 주상 회로들 사이에서 좌측에서 우측으로, 커패시터 (C12) 는 트랜지스터 (T11) 의 출력 단자 (예를 들어, 드레인 단자) 로부터 트랜지스터 (T12) 의 입력 단자 (예를 들어, 게이트 단자) 로 커플링된다. 따라서, 용량성 커플링 방향은 공통-소스 (CS) 증폭기 구성의 효과를 설명하기 위해 트랜지스터들 (T21 내지 T24) 의 것에 비해 트랜지스터들 (T11 내지 T14) 에 대해 "반전"된다. 공통-소스 증폭기에 의해, 트랜지스터는 전파 신호의 부호 또는 극성을 180 도로 플립하며, 이는 각각의 트랜지스터에 대한 네거티브 트랜스컨덕턴스 (Gm) 에 필적한다. 이러한 네거티브 트랜스컨덕턴스 (Gm) 를 상쇄하기 위해, 제 1 루프 (512-1) 의 용량성 커플링의 방향도 마찬가지로 플립된다.
커패시터들 (C11 내지 C14) 은 반전된 커패시터 커플링 방향을 따라 커플링되어 제 1 루프 (512-1) 를 다음과 같이 형성한다. 트랜지스터 (T11) 의 드레인 단자와 트랜지스터 (T12) 의 게이트 단자 사이에 커패시터 (C12) 가 커플링된다. 트랜지스터 (T12) 의 드레인 단자와 트랜지스터 (T13) 의 게이트 단자 사이에 커패시터 (C13) 가 커플링된다. 트랜지스터 (T13) 의 드레인 단자와 트랜지스터 (T14) 의 게이트 단자 사이에 커패시터 (C14) 가 커플링된다. 추가로, 트랜지스터 (T14) 의 드레인 단자와 트랜지스터 (T11) 의 게이트 단자 사이에 커패시터 (C11) 가 커플링되어 제 1 루프 (512-1) 를 형성한다.
2 개의 증폭 스테이지들에 대한 CG-플러스-CG 구성을 사용하는 것은 단방향 신호 (334-1) 에 대한 단방향 화살표로 나타낸 바와 같이 위상 쉬프터 (130-80) 의 적어도 신호 위상 생성기 (132) 부분에 대한 단방향 신호 흐름을 야기한다. 예시적인 동작에서, 신호 (334-1) 는 인터페이스 (402) 로부터 제 2 포트 (330-2) 로 흐를 수 있다. 예를 들어, 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 위상은 제 5 노드 (404-5) 로부터 트랜지스터 (T11) 의 게이트 단자로 전파하고, 그의 채널을 통해 통과되고, 그리고 그후에 그의 드레인 단자로 전파될 수 있다. 이러한 신호 흐름 동안, 그리고 4 개의 커패시터들 (C11, C12, C13, 및 C14) 의 용량성 커플링들에 기초하여, 신호 (334-1) 의 위상들은 4 개의 트랜지스터들 (T11, T12, T13, 및 T14) 에 걸쳐 분산되어, 신호 (334-1) 에 대한 적어도 하나의 추가적인 위상을 생성한다. 트랜지스터 (T11) 의 드레인 단자로부터, 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 위상은 트랜지스터 (T21) 의 소스 단자로, 그의 채널을 통해, 그리고 그의 드레인 단자로 계속 전파된다. 이러한 전파 동안, 그리고 4 개의 커패시터들 (C21, C22, C23, 및 C24) 의 용량성 커플링들에 기초하여, 신호 (334-1) 의 위상들은 4 개의 트랜지스터들 (T21, T22, T23, 및 T24) 에 걸쳐 분배된다. 트랜지스터 (T21) 의 드레인 단자에서의 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 위상은 제 2 포트 (330-2) 로부터 포워딩하기 위해 제 3 노드 (404-3) 에서 트랜지스터 (T22) 의 드레인 단자로부터의 신호 (334-1) 의 다른 위상과 결합된다.
위상 쉬프터 (130) 의 신호 위상 생성기 (132) 부분에 대한 2 개의 예시적인 구현들이 도 7 및 도 8 을 참조하여 위에서 설명된다. 벡터 변조기 (134) 에 대한 상이한 예시적인 구현들, 및 위상 쉬프터 (130) 를 구현하기 위한 신호 위상 생성기 (132) 와의 연관된 관계가 도 9 내지 도 13-2 을 참조하여 설명된다.
도 9 는 신호 위상 생성기 (132) 및 저항기들 (R) 를 사용하여 구현된 수동 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130-90) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-90) 는 (도 7 의) 위상 쉬프터 (130-70) 에 필적하는데, 그 이유는 양자 모두가 각각의 증폭기 브랜치의 2 개의 증폭 스테이지들에 대해 CG-CG 구성을 채용하기 때문이다. 그러나, 다수의 전압 분배기들을 포함하는 벡터 변조기 (134) 에 대한 예시적인 구현이 도 9 에 도시된다.
일반적으로, 위상 쉬프터 (130-90) 는 스위치 (904) 를 통해 전력 공급 노드 (508-1) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링됨으로써 전력을 수신한다. 제 2 포트 (330-2) 는 적어도 하나의 인덕터 (902-1) 및 스위치 (904-1) 를 통해 전력 공급 노드 (508-1) 또는 접지 노드 (508-2) 에 스위칭가능하게 커플링된다. 인터페이스 (402) 는 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 의 일 측 사이에 커플링된다. 벡터 변조기 (134) 의 다른 측은 제 1 포트 (330-1) 에 커플링된다. 제 1 포트 (330-1) 는 적어도 하나의 인덕터 (902-2) 및 스위치 (904-2) 를 통해 전력 공급 노드 (508-1) 또는 접지 노드 (508-2) 에 스위칭가능하게 커플링된다. 하나의 시그널링 방향에 대한 동작 동안, DC 전류 (510) 는 전력 공급 노드 (508-1) 로부터 스위치 (904-1) 를 통해, 위상 쉬프터 (130-90) 를 통해, 스위치 (904-2) 를 통해, 그리고 접지 노드 (508-2) 로 "하향으로" 흐를 수 있다. 양방향 기능을 위해 반대 시그널링 방향에 대한 동작 동안, DC 전류 (510) 는 2 개의 스위치들 (904-1 및 904-2) 의 위치들을 변경함으로써 인덕터 (902-2) 로부터 인덕터 (902-1) 로 "상향으로" 흐를 수 있다. 도 9 의 예에서, DC 전류 (510) 는 위상 쉬프터 (130-90) 의 벡터 변조기 (134) 및 신호 위상 생성기 (132) 의 증폭기 브랜치들 양자를 통해 흐른다.
예시적인 구현들에서, 벡터 변조기 (134) 는 제 5 내지 제 8 노드들 (404-5 내지 404-8) 을 통해 인터페이스 (402) 에서 신호 위상 생성기(132) 에 커플링된다. 벡터 변조기 (134) 는 신호 위상 생성기 (132) 의 복수의 증폭기 주상 회로에 각각 대응하는 복수의 부분을 포함한다. 벡터 변조기 (134) 는 저항기들 (R) 로 형성된 다수의 전압 분배기들을 포함하고; 각각의 저항기 (R) 는 다수의 조정가능한 저항기들의 조정가능한 저항기로서 구현될 수도 있다. 벡터 변조기 (134) 의 각각의 개별 부분은 개별 전압 분배기를 포함한다. 각각의 전압 분배기는 다수의 조정가능한 저항기들의 한 쌍의 조정가능한 저항기들을 포함한다. 도시된 바와 같이, 신호 위상 생성기 (132) 의 각각의 증폭기 브랜치에 대해 하나씩, 4 개의 전압 분배기가 있다. 각각의 전압 분배기는 각각의 전압 분배기를 통해 전파되는 신호 (334-2) 의 신호 컴포넌트의 진폭, 따라서 각각의 위상을 조정할 수 있다. 예를 들어, 전압 분배기 (906) 는 2 개의 저항기들: 저항기 (R1) 및 저항기 (R2) 를 포함한다. 저항기 (R1) 는 제 1 포트 (330-1) 의 제 1 노드 (404-1) 와 인터페이스 (402) 의 제 5 노드 (404-5) 사이에 커플링된다. 저항기 (R2) 는 제 5 노드 (404-5) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링된다.
동작 시에, 벡터 변조기 (134) 는 따라서 신호 (334-2) 의 신호 컴포넌트의 진폭, 및 따라서 적어도 하나의 위상을 조정하기 위해 적어도 하나의 전압을 분배한다. 전압 분배기 (906) 는 제 1 노드 (404-1) 와 제 5 노드 (404-5) 사이에 흐르는 신호의 컴포넌트의 진폭을 감쇠시킬 수 있다. 감쇠 레벨은 조정가능한 저항기들을 채용함으로써 조정 가능하다. 도시된 바와 같이, 각각의 저항기 (R) 는 (예를 들어, 도 2, 도 3-1 내지 도 3-3, 및 도 4-1 내지 도 4-3 의) 위상 제어 신호 (208) 에 기초하여 조정될 수 있는 저항 값을 갖는 조정가능한 저항기를 포함한다. 각각의 조정가능한 저항기 (R) 는 하나 이상의 트랜지스터, 하나 이상의 "정적" 저항성 엘리먼트들, 적어도 하나의 스위치, 이들의 조합 등을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 다수의 트랜지스터들 또는 저항성 엘리먼트들 중 각각의 개별 하나는 각각의 개별 트랜지스터 또는 저항성 엘리먼트를 결합시키거나 결합해제할 수 있는 개별 스위치와 커플링될 수 있다. 다수의 트랜지스터들 또는 저항성 엘리먼트들은 서로에 대해 병렬로 함께 커플링될 수 있어서, 각각의 개별 트랜지스터 또는 저항성 엘리먼트와 직렬로 커플링된 개별 스위치를 개방 또는 폐쇄함으로써 각각의 조정가능한 저항기 (R) 에 대해 상이한 저항성 값들이 설정될 수 있다. 대안적으로, 다수의 트랜지스터들 또는 저항성 엘리먼트들은 서로에 대해 직렬로 함께 커플링될 수 있고, 각각은 또한 조정가능 저항기 (R) 에 대한 저항성 값을 확립하기 위해 개별 컴포넌트를 결합 또는 결합해제하기 위한 스위치와 병렬로 개별적으로 커플링된다. 그러나, 조정가능한 저항기들은 다른 접근법들을 사용하여 구성될 수 있다.
벡터 변조기 (134) 는 또한 하나의 극성에서의 포트 노드를 다른 극성의 전압 분배기에 스위칭가능하게 커플링할 수 있는 2 개의 저항기들 (R3) 을 포함한다. 예를 들어, 좌측의 저항기 (R3) 는 제 1 노드 (404-1) 와 제 7 노드 (404-7) 사이의 스위치 (908) 와 직렬로 커플링된다. 따라서, 저항기 (R3) 는 차동 신호의 하나의 극성 (예를 들어, 플러스 부분 또는 마이너스 부분) 을 갖는 제 1 노드 (404-1) 를 다른 극성 (예를 들어, 각각 마이너스 부분 또는 플러스 부분) 을 갖는 제 2 노드 (404-2) 에 대응하는 제 7 노드 (404-7) 에 커플링할 수 있다. 이들 2 개의 저항기 (R3) 는 2 개의 스위치 (908) 중 각각의 하나를 사용하여 회로로부터 연결되거나 연결해제될 수 있다. 2 개의 저항기들 (R3) 이 연결되면, 벡터 변조기 (134) 가 위상 쉬프트 범위를 0 - 90 도에서 90 - 180 도로 쉬프트할 수 있게 하는 180 도 전환 경로가 생성된다. 일반적으로, 한 쌍의 조정가능한 저항기들 (예를 들어, 저항기들 (R1 및 R2)) 의 조정가능한 저항기 (예를 들어, 저항기 (R1)) 는 위상 쉬프터 (130) 의 제 1 플러스 노드 (예를 들어, 제 1 노드 (404-1)) 와 제 2 플러스 노드 (예를 들어, 제 5 노드 (404-5)) 사이에 커플링될 수 있다. 또한, 다수의 조정가능한 저항기들 중 적어도 하나의 조정가능한 저항기 (예를 들어, 저항기 R3) 는 위상 쉬프터 (130) 의 제 1 플러스 노드 (예를 들어, 제 1 노드 (404-1)) 와 마이너스 노드 (예를 들어, 제 7 노드 (404-7)) 사이에 커플링된다.
양방향 신호 (334-2) 에 대해 양방향 화살표로 표시된 바와 같이, 위상 쉬프터 (130-90) 의 신호 위상 생성기 (132) 와 벡터 변조기 (134) 양자는 양방향성이다. 따라서, 위상 쉬프터 (130-90) 는 도 3-2 의 예시적인 컴포넌트 체인에서와 같이 양방향으로 동작될 수 있다. 그러나, DC 전류 (510) 는 신호 위상 생성기 (132) 의 트랜지스터들뿐만 아니라 벡터 변조기 (134) 의 저항기들 (R) 을 통해 흐른다. 결과적으로, 벡터 변조기 (134) 의 저항기들 (R) 은 트랜지스터들의 트랜스컨덕턴스 (Gm) 값들에 영향을 미치고 일부 비선형성을 도입한다. 대조적으로, 도 10 에 도시된 벡터 변조기 (134) 는 공통-소스 (CS) 증폭기 구성으로 인해 신호 위상 생성기 (132) 에서와 동일한 DC 전류 (510) 가 흐르게 하지 않는다.
도 10 은 신호 위상 생성기 (132) 및 저항기들를 사용하여 구현된 수동 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터 (130-100) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-100) 는 (도 8 의) 위상 쉬프터 (130-80) 에 필적하는데, 그 이유는 양자 모두가 각각의 증폭기 브랜치 또는 주상 회로 (602) 의 2 개의 증폭 스테이지들에 대해 CS-CG 구성을 채용하기 때문이다. 위상 쉬프터 (130-100) 는 또한 벡터 변조기 (134) 가 다수의 전압 분배기들을 사용하여 구현되기 때문에 (도 9 의) 위상 쉬프터 (130-90) 와 유사하다. 그러나, 트랜지스터 (T11 내지 T14) 의 CS 증폭기 구성으로 인해 위상 쉬프터 (130-90) 와 비교하여 위상 쉬프터 (130-100) 에 대해 DC 전류 (510) 의 흐름이 상이하다.
트랜지스터들 (T11 내지 T14) 의 CS 증폭기 구성으로 인해, DC 전류 (510) 는 전력 공급 노드 (508-1) 로부터, 트랜지스터들 (T21 내지 T24) 을 통해, 트랜지스터들 (T11 내지 T14) 을 통해, 그리고 나서 접지 노드 (508-2) 로 흐른다. 결과적으로, DC 전류 (510) 는 벡터 변조기 (134) 의 저항기들 (R) 을 통해 흐르지 않는다. 이는 PVT (process-voltage-temperature) 변동에 걸쳐 더 안정적이거나 예측가능한 성능을 제공하고, 증가된 이득을 위한 기회를 제공한다. 그러나, 신호가 게이트 단자들로부터 트랜지스터들 (T11 내지 T14) 의 채널들로 통과되기 때문에, 이러한 아키텍처는 신호 위상 생성기 (132) 를 가로지르는 단방향 신호 흐름을 초래하고, 따라서 도 3-3 에서와 같이 위상 쉬프터 (130) 를 가로지르는 단방향 신호 흐름을 초래하며, 이는 단방향 신호 (334-1) 의 단일 방향 화살표로 표현된다. 따라서, 이 경우에, 벡터 변조기 (134) 는 신호 위상 생성기 (132) 가 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작할 때 이전에 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작한다.
도 11 는 신호 위상 생성기 (132) 및 트랜지스터들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130-110) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-110) 는 (도 7 의) 위상 쉬프터 (130-70) 에 필적하는데, 그 이유는 양자 모두가 각각의 증폭기 브랜치 또는 주상 회로 (602) 의 2 개의 증폭 스테이지들에 대해 CG-CG 구성을 채용하기 때문이다. 그러나, 다수의 트랜지스터들을 포함하는 벡터 변조기 (134) 에 대한 예시적인 구현이 도 11 에 도시된다.
예시적인 구현들에서, 다수의 트랜지스터들은 트랜지스터들 (1102-1, 1102-2, 1102-3, 및 1102-4) 의 다수의 뱅크들로 조직된다. 트랜지스터들 (1102) 의 각각의 개별 뱅크는 벡터 변조기 (134) 의 다수의 부분들의 개별 부분에 대응한다. 따라서, 트랜지스터들 (1102) 의 각각의 개별 뱅크는 인터페이스 (402) 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 의 다수의 증폭기들의 각각의 증폭기와 위상 쉬프터 (130-110) 의 제 1 포트 (330-1) 의 적어도 하나의 노드 사이에 커플링된다. 트랜지스터들 (1102) 의 각각의 뱅크는 다수의 트랜지스터들 (T11 내지 T14) 의 각각의 트랜지스터와 제 1 포트 (330-1) 의 노드 사이에 서로에 대해 병렬로 커플링된 복수의 트랜지스터들을 포함한다. 예를 들어, 트랜지스터들의 제 1 뱅크 (1102-1) 의 복수의 트랜지스터들은 그것의 채널 단자들을 통해 인터페이스 (402) 의 제 5 노드 (404-5) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 함께 병렬로 커플링된다. 트랜지스터들의 제 2 뱅크 (1102-2) 는 그의 채널 단자들을 통해 제 6 노드 (404-6) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링된다. 또한, 트랜지스터들의 제 3 뱅크 (1102-3) 는 제 7 노드 (404-7) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링되고, 트랜지스터들의 제 4 뱅크 (1102-4) 는 제 8 노드 (404-8) 와 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링된다. 트랜지스터들의 제 1 및 제 2 뱅크들 (1102-1 및 1102-2) 의 트랜지스터들의 게이트 단자들은 제 1 포트 (330-1) 의 제 1 노드 (404-1) 에 커플링된다. 트랜지스터들의 제 3 및 제 4 뱅크들 (1102-3 및 1102-4) 의 트랜지스터들의 게이트 단자들은 제 1 포트 (330-1) 의 제 2 노드 (404-2) 에 커플링된다. 도 11 에서, 예로서, 제 1 포트 (330-1) 의 제 1 및 제 2 노드들 (404-1 및 404-2) 은 하나 이상의 커패시터들 등을 통해 다른 물리 컴포넌트에 직접 커플링될 수 있다.
예시적인 동작들에서, 제 1 위상을 가질 수 있는 단방향 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 컴포넌트는 트랜지스터들의 제 1 및 제 2 뱅크들 (1102-1 및 1102-2) 모두의 복수의 트랜지스터들의 게이트 단자들에 인가된다. 제 2 위상을 가질 수도 있는 신호 (334-1) 의 적어도 하나의 다른 컴포넌트는 트랜지스터들의 제 3 및 제 4 뱅크들 (1102-3 및 1102-4) 모두의 복수의 트랜지스터들의 게이트 단자들에 인가된다. 트랜지스터들 (1102) 의 각각의 뱅크는 트랜지스터들 (1102) 의 대응하는 각각의 뱅크를 통해 벡터 변조기 (134) 를 통해 전파되는 신호 (334-1) 의 각각의 컴포넌트의 진폭을 조정하기 위해 전류를 스티어링한다. 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1102) 의 트랜지스터(들)의 양은 (예를 들어, 도 2, 도 3-1 내지 도 3-3, 및 도 4-1 내지 도 4-3) 의 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 턴 온 또는 턴 오프되어 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1102) 를 통해 흐르는 전류의 양을 조정할 수 있다. 동작 시에, 벡터 변조기 (134) 는 따라서 신호 (334-1) 의 신호 컴포넌트의 진폭, 및 따라서 적어도 하나의 위상을 조정하기 위해 전류를 스티어링한다. 도 11 에 도시되지 않았지만, 90 도보다 큰 위상 쉬프트를 달성하기 위해, 차동 신호의 하나의 극성과 다른 극성 사이의 스위칭가능한 접속을 갖는 경로들이 (예를 들어, 도 9 및 도 10 의 저항기 (R3) 및 스위치 (908) 와 유사한 방식으로) 벡터 변조기 (134) 의 일부로서 포함될 수 있다. 또한, 이 경우에, 벡터 변조기 (134) 는 신호 위상 생성기 (132) 가 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작할 때 이전에 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작한다.
위상 쉬프트의 해상도, 또는 위상-쉬프트 증분들의 입도는 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1102) 내의 트랜지스터들의 양에 부분적으로 의존한다. 위상-쉬프트 해상도는 또한 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1102) 내의 트랜지스터들의 사이즈 또는 사이즈들에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 크기의 트랜지스터들을 포함함으로써 해상도를 높일 수 있다. 상이한 크기들은 이진 가중 또는 온도계 코딩과 같은 다수의 접근법들 중 임의의 것을 사용하여 결정될 수 있다. 따라서, 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1102) 내의 트랜지스터들의 크기들은 서로에 대해 변화할 수 있다. 위상 쉬프터 (130-110) 를 통해 전파되는 신호의 위상을 쉬프트하기 위해, 벡터 변조기 (134) 또는 트랜지스터들의 뱅크 (1102) 의 각각의 부분은 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1102) 를 통해 전파되는 대응하는 신호 컴포넌트의 각각의 진폭을 개별적으로 조정하기 위해 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 개별적으로 제어될 수 있다. 대안적으로, 트랜지스터들의 뱅크들은 쌍들로 제어될 수도 있다. 이러한 방식들에서, 트랜지스터들의 하나의 뱅크 (1102) 에서 위상 제어 신호 (208) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 트랜지스터들의 양 또는 트랜지스터들의 크기들은 트랜지스터들의 상이한 뱅크 내의 위상 제어 신호 (208) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 트랜지스터들의 양 또는 크기들과 적어도 부분적으로 독립적일 수 있다.
도 12 는 신호 위상 생성기 (132) 및 트랜지스터들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 다른 예시적인 위상 쉬프터 (130-120) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-120) 는 (도 8 의) 위상 쉬프터 (130-80) 에 필적하는데, 그 이유는 양자 모두가 각각의 증폭기 브랜치 또는 주상 회로 (602) 의 2 개의 증폭 스테이지들에 대해 CS-CG 구성을 채용하기 때문이다. 위상 쉬프터 (130-120) 는 또한 벡터 변조기 (134) 가 다수의 트랜지스터들을 사용하여 구현되기 때문에 (도 11 의) 위상 쉬프터 (130-110) 와 유사하다. 그러나, 제 1 증폭 스테이지에 대한 CS 증폭기 구성 외에, 위상 쉬프터 (130-120) 에 대한 동작 순서는 위상 쉬프터 (130-110) 에 비해 상이하다. 더 구체적으로, 이 경우에, 벡터 변조기 (132) 가 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작할 때 이전에 신호 위상 생성기 (134) 가 전파 신호 (334-1) 에 대해 동작한다.
예시적인 구현들에서, 단방향 신호 (334-1) 는 제 2 포트 (330-2) 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 에 제공될 수 있다. 여기서, 제 2 포트 (330-2) 의 제 3 노드 (404-3) 는 트랜지스터들 (T11 및 T12) 의 입력 단자들에 커플링되고, 이 입력 단자들은 이러한 CS 증폭기 구성을 위한 게이트 단자들을 포함한다. 제 2 포트 (330-2) 의 제 4 노드 (404-4) 는 트랜지스터들 (T13 및 T14) 의 입력 단자들에 커플링되고, 이 입력 단자들은 이러한 CS 증폭기 구성을 위한 게이트 단자들을 포함한다. 인터페이스 (402) 의 4 개의 노드들 (404-5 내지 404-8) 은 신호 위상 생성기 (132) 를 벡터 변조기 (134) 에 커플링한다.
벡터 변조기 (134) 의 다수의 트랜지스터들은 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 (1202-1, 1202-2, 1202-3, 및 1202-4) 로 조직된다. 트랜지스터들 (1202) 의 각각의 개별 뱅크는 인터페이스 (402) 의 각각의 노드와 제 1 포트 (330-1) 의 적어도 하나의 노드를 통해 신호 위상 생성기 (132) 의 다수의 증폭기들의 각각의 증폭기 사이에 커플링된다. 트랜지스터들 (1202) 의 각각의 뱅크는 다수의 트랜지스터들 (T21 내지 T24) 의 각각의 트랜지스터와 제 1 포트 (330-1) 의 노드 사이에 서로에 대해 병렬로 커플링된 복수의 트랜지스터들을 포함한다. 예를 들어, 트랜지스터들의 제 1 뱅크 (1202-1) 의 복수의 트랜지스터들은 그것의 채널 단자들을 통해 제 5 노드 (404-5) 와 제 1 노드 (404-1) 사이에 함께 병렬로 커플링된다. 제 1 및 제 2 노드들 (404-1 및 404-2) 은 적어도 하나의 인덕터 (902-1) 를 통해 전력 공급 노드 (508-1) 에 커플링된다. 따라서, 전파 신호 (334) 는 (예를 들어, 변압기로서) 인덕터 (902-1) 에 유도적으로 커플링되는 다른 인덕터 (도시되지 않음) 를 통해 다른 물리적 컴포넌트에 전자기적으로 커플링될 수 있다.
예시적인 동작들에서, 신호 위상 생성기 (132) 는 제 2 포트 (330-2) 를 통해 전파되는 신호 컴포넌트들과 비교하여 인터페이스 (402) 를 통해 전파되는 단방향 신호 (334-1) 의 신호 컴포넌트들에 대해 적어도 하나의 추가 위상을 생성한다. 인터페이스 (402) 로부터, 적어도 하나의 위상을 포함하는 신호 (334-1) 의 개별 컴포넌트들은 트랜지스터들의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 뱅크들 (1202-1, 1202-2, 1202-3, 및 1202-4) 의 복수의 트랜지스터들의 소스 단자들에 제공된다. 트랜지스터들 (1202) 의 각각의 뱅크는 트랜지스터들 (1202) 의 대응하는 각각의 뱅크를 통해 벡터 변조기 (134) 에 걸쳐 전파되는 신호 (334-1) 의 각각의 컴포넌트의 진폭을 조정하기 위해 전류를 스티어링한다. 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1202) 의 트랜지스터(들)의 양은 (예를 들어, 도 2, 도 3-1 내지 도 3-3, 및 도 4-1 내지 도 4-3) 의 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 턴 온 또는 턴 오프되어 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1202) 를 통해 흐르는 전류의 양을 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 벡터 변조기 (134) 는 신호 (334-1) 의 컴포넌트의 진폭을 조정하기 위해 전류 스티어링을 사용한다. 제 1 포트 (330-1) 에서 제 1 및 제 2 노드들 (404-1 및 404-2) 에 의한 컴포넌트 재결합 후에, 단방향 신호 (334-1) 의 위상은 도 4-1 및 도 4-2 을 참조하여 전술한 바와 같이 쉬프트되어 안테나 빔포밍을 지원하였다.
위상 쉬프트의 해상도, 또는 위상-쉬프트 증분들의 입도는 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1202) 내의 트랜지스터들의 양에 부분적으로 의존한다. 위상-쉬프트 해상도는 또한 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1202) 내의 트랜지스터들의 사이즈 또는 사이즈들에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 크기의 트랜지스터들을 포함함으로써 해상도를 높일 수 있다. 상이한 크기들은 이진 가중 또는 온도계 코딩과 같은 다수의 접근법들 중 임의의 것을 사용하여 결정될 수 있다. 따라서, 트랜지스터들의 주어진 뱅크 (1202) 내의 트랜지스터들의 크기들은 서로에 대해 변화할 수 있다. 위상 쉬프터 (130-120) 를 통해 전파되는 신호의 위상을 쉬프트하기 위해, 벡터 변조기 (134) 또는 트랜지스터들의 뱅크 (1202) 의 각각의 부분은 트랜지스터들의 각각의 뱅크 (1202) 를 통해 전파되는 대응하는 신호 컴포넌트의 각각의 진폭을 개별적으로 조정하기 위해 위상 제어 신호 (208) 에 응답하여 개별적으로 제어될 수 있다. 대안적으로, 트랜지스터들의 뱅크들은 쌍들로 제어될 수도 있다. 이러한 방식들에서, 트랜지스터들의 하나의 뱅크 (1202) 에서 위상 제어 신호 (208) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 트랜지스터들의 양 또는 트랜지스터들의 크기들은 트랜지스터들의 상이한 뱅크 내의 위상 제어 신호 (208) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프되는 트랜지스터들의 양 또는 크기들과 적어도 부분적으로 독립적일 수 있다.
도 13-1 는 신호 위상 생성기 (132) 및 다수의 가변 이득 증폭기들 (VGA들) 로서 구성된 저항기들의 뱅크들을 사용하여 구현된 능동 벡터 변조기 (134) 를 포함하는 예시적인 위상 쉬프터 (130-130) 를 도시한다. 위상 쉬프터 (130-130) 는 (도 7 의) 위상 쉬프터 (130-70) 에 필적하는데, 그 이유는 양자 모두가 각각의 증폭기 브랜치 또는 주상 회로 (602) 의 2 개의 증폭 스테이지들에 대해 CG-CG 구성을 채용하기 때문이다. 그러나, 각각의 VGA 에서 다수의 트랜지스터들을 포함하는 벡터 변조기 (134) 에 대한 예시적인 구현이 도 13-1 에 도시된다. 벡터 변조기 (134) 의 각각의 VGA 의 이러한 다수의 트랜지스터들은 도 13-1 에서 생략되지만, 도 13-2 에 명시적으로 도시된다. 도 13-2 를 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이, 위상 쉬프터 (130-130) 는 양방향 신호 (334-2) 에 의해 표시된 바와 같이 능동 신호 위상 생성기 (132) 및 능동 벡터 변조기 (134) 와 양방향으로 동작할 수 있다.
예시적인 구현들에서, 벡터 변조기 (134) 의 다수의 트랜지스터들은 다수의 가변 이득 증폭기들 (1302-1, 1302-2, 1302-3, 및 1302-4) 로 조직된다. 각각의 가변 이득 증폭기 (VGA) 는 양방향 VGA 로 구현될 수 있다. 각각의 가변 이득 증폭기 (1302) (VGA (1302)) 는 인터페이스 (402) 를 통해 신호 위상 생성기 (132) 의 다수의 증폭기들의 각각의 증폭기와 제 1 포트 (330-1) 사이에 커플링된다. 위상 쉬프터 (130-130) 는 (도 3 의) 다른 컴포넌트 (308) 또는 도 13-1 의 상단에 표시된 바와 같은 신호 커플러 (306) 와 적어도 하나의 증폭기 (310) 사이에 커플링된다. 증폭기 (310) 는, 도 3-1 및 도 3-2 에 도시된 바와 같이 안테나 엘리먼트에 커플링되는, 컴포넌트 체인의 LNA (310-2) 또는 PA (310-1) (도 13-1 의 하단에 표시된 바와 같이) 를 포함할 수 있다. VGA들 (1302-1 및 1302-3) 에 대해 도시된 바와 같이, 각각의 VGA (1302) 는 3 개의 노드들: 노드 (1350), 노드 (1352) 및 노드 (1354) 사이에 커플링될 수 있다.
VGA (1302-1) 로, 노드 (1350) 는 인터페이스 (402) 의 제 5 노드 (404-5) 에 커플링된다. 노드 (1352) 는 제 1 포트 (330-1) 의 제 1 노드 (404-1) 를 통해 LNA (310-2) 에 커플링되고, 노드 (1354) 는 제 1 포트 (330-1) 의 다른 제 1 노드 (404-1) 를 통해 PA (310-1) 에 커플링된다. VGA (1302-2) 는 PA (310-1) 및 LNA (310-2) 와 유사하게 커플링되지만, 대신에 인터페이스 (402) 의 제 6 노드 (404-6) 에 커플링된다. 그러나, 2 개의 VGA들 (1302-3 및 1302-4) 은 상이하게 커플링된다. VGA (1302-3) 로, 노드 (1350) 는 인터페이스 (402) 의 제 7 노드 (404-7) 에 커플링된다. 노드 (1352) 는 제 1 포트 (330-1) 의 제 2 노드 (404-2) 를 통해 LNA (310-2) 에 커플링되고, 노드 (1354) 는 제 1 포트 (330-1) 의 다른 제 2 노드 (404-1) 를 통해 PA (310-1) 에 커플링된다. VGA (1302-4) 는 PA (310-1) 및 LNA (310-2) 와 유사하게 커플링되지만, 대신에 인터페이스 (402) 의 제 8 노드 (404-8) 에 커플링된다. 동작 시에, 벡터 변조기 (134) 는 신호 (334-2) 의 신호 컴포넌트의 진폭, 및 따라서 적어도 하나의 위상을 조정하기 위해 가변 이득을 인가한다. VGA (1302) 의 예시적인 구현들은 도 13-2 를 참조하여 아래에서 설명된다.
도 13-2 는 도 13-1 의 능동 벡터 변조기에서 사용될 수 있는 예시적인 양방향 VGA (1302) 를 도시한다. 도 13-2 에 도시된 노드들 (1350, 1352 및 1354) 은 도 13-1 에 도시된 것들에 대응한다. 도 13-2 의 VGA (1302) 는 도 13-1 의 위상 쉬프터 (130-130) 의 나머지에 또는 적어도 하나의 인덕터 또는 변압기를 통해 컴포넌트 체인을 따라 다른 컴포넌트에 커플링될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, VGA (1302) 의 트랜지스터들은 p-타입 MOS (PMOS) 구성을 사용하여 실현될 수 있다. 도시된 구성에서, 3 개의 브랜치 회로들 (1304-1, 1304-2, 및 1304-3) 은 각각 다음을 포함한다: 3 개의 트랜지스터들 세트들 (1308-1, 1308-2, 및 1308-3); 3 개의 스위치들 (1310-1, 1310-2, 및 1310-3); 3 개의 인덕터들 (1318-1, 1318-2, 및 1318-3); 및 3 개의 커패시터들 (1320-1, 1320-2, 및 1320-3) 을 포함한다. 제 1 브랜치 회로 (1304-1), 제 2 브랜치 회로 (1304-2), 및 제 3 브랜치 회로 (1304-3) 는 공통 노드 (1306) 와 각각의 노드들 (1350, 1352, 및 1354) 사이에 커플링된다.
스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 각각은 폴 및 2개의 쓰로우들을 포함한다. 3 개의 폴들은 인덕터들 (1318-1 내지 1318-3) 에 각각 커플링되고, 2 개의 쓰로우들 각각은 공급 전압 노드 (508-1) 또는 접지 노드 (508-2) 에 각각 커플링된다. 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 은 각각 트랜지스터들 (1308-1 내지 1308-3) 의 대응하는 각각의 세트를 공급 전압 노드 (508-1) 또는 접지 노드 (508-2) 에 선택적으로 연결하도록 구성된다. 예시된 바와 같이, 개별 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 은 포트들 (1350, 1352, 또는 1354) 중 2 개의 포트들 사이에 직렬로 커플링되지 않으며, 따라서 스위치들 (1310-1 내지 1320-3) 은 (도 3-1 및 도 3-2 의) 저잡음 증폭기 (310-2) 를 통한 수신 동작 또는 전력 증폭기 (310-1) 를 통한 송신 동작을 위한 신호 전파 경로 내에 있지 않다. 이러한 방식으로, 전파 경로에 배치된 스위치들과 연관된 손실들은 이러한 예시적인 VGA (1302) 로 회피될 수 있다.
인덕터들 (1318-1 내지 1318-3) 은 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 의 각각의 폴들과 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 사이에 각각 커플링된다. 인덕터들 (1318-1 내지 1318-3) 은 대역통과 응답을 제공하기 위해 원하는 주파수에서 공진하도록 구성된다. 특히, 인덕터들 (1318-1 내지 1318-3) 은 더 높은 주파수들을 VGA (1302) 의 출력으로 전달하고 더 낮은 주파수들을 감쇠시키도록 구성된다. 각각의 인덕터 (1318-1 내지 1318-3) 는 또한, 트랜지스터들 (1308-1 내지 1308-3) 의 대응하는 세트가 (예를 들어, 도 13-1 의) 벡터 변조기 (134) 에 대한 VGA (1302) 의 전류-스티어링 트랜지스터들의 세트로서 동작하는 경우 더미 부하로서 동작한다. 커패시터들 (1320-1 내지 1320-3) 은 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 의 개별 폴들과 접지 노드 (508-2) 사이에 커플링된다. 이러한 방식으로, 커패시터들 (1320-1 내지 1320-3) 은 고주파 신호가 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 에서 작은 임피던스를 "확인 (see)" 하게 하는 바이패스 커패시터들을 포함한다. 커패시터들 (1320-1 내지 1320-3) 은 일부 구현들에서 생략될 수도 있다.
트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 각각은 각각의 게이트 단자들 (1326-1, 1326-2 및 1326-3); 각각의 채널 단자들 (1328-1, 1328-2 및 1328-3); 및 각각의 다른 채널 단자들 (1330-1, 1330-2 및 1330-3) 을 포함한다. 추가적으로, 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 각각은 적어도 하나의 공통-게이트 증폭기 (1332) 를 포함한다. 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 중 하나 이상이 다수의 공통-게이트 증폭기들 (1332) 을 포함하면, 다수의 공통-게이트 증폭기들 (1332) 은 함께 병렬로 연결된다. 일반적으로, 공통-게이트 증폭기 (1332) 는 스위치 (1310) 를 통해 제공되는 바이어스 전압에 기초하여, DC 전류가 채널 단자 (1328) 로부터 다른 채널 단자 (1330) 로, 또는 다른 채널 단자 (1330) 로부터 채널 단자 (1328) 로 흐를 수 있도록 대칭이다. 이는 양방향 VGA (1302) 의 양방향 동작을 가능하게 한다.
게이트 단자들 (1326-1 내지 1326-3) 은 무선 인터페이스 디바이스 (120) 내에 구현될 수 있고 개별 게이트 전압들을 생성할 수 있는 전압 생성기 (미도시) 에 커플링된다. 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 각각이 다수의 트랜지스터들을 포함하면, 게이트 단자들 (1326-1 내지 1326-3) 각각은 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 내의 개별 트랜지스터들에 커플링된 다수의 게이트 단자들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 전압 생성기는 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 내의 트랜지스터들의 상이한 양들이 인에이블 상태에서 동작하게 하기 위해 (예를 들어, 포화 영역 또는 선형 영역에서 동작하게 하기 위해) 또는 디스에이블 상태에서 동작하게 하기 위해 (예를 들어, 컷-오프 영역에서 동작하게 하기 위해) 상이한 게이트 전압들을 생성할 수 있다. 인에이블 상태에서, 전류는 트랜지스터를 통해 흐른다. 디스에이블 상태에서, 전류는 트랜지스터를 통해 실질적으로 흐르지 않는다. 게이트 전압들에 기초하여, 트랜지스터들의 세트 (1308-1 내지 1308-3) 내의 트랜지스터들은 증폭기들 또는 스위치들로서 동작할 수 있다. 게이트 전압들은 전압 생성기에 의해 생성되는 아날로그 신호들 또는 디지털 신호들과 연관될 수 있다. 일반적으로, 전압 생성기는 송신 동작 또는 수신 동작의 수행 여부에 따라 3 개의 브랜치 회로들 (1304-1 내지 1304-3) 각각에 대한 게이트 전압들의 세트를 생성한다. 동작 유형에 따라, 트랜지스터들의 각각의 세트 (1308-1 내지 1308-3) 는 입력 트랜지스터들로서, 출력 트랜지스터들로서, 또는 전류-스티어링 트랜지스터들로서 기능할 수 있다. 능동 구성에서, 게이트 전압들은 트랜지스터들이 증폭기들로서 동작하게 하는 바이어스 전압들이다. 수동 구성에서, 게이트 전압들은 트랜지스터들이 스위치들로서 동작하게 하는 접지 전압들, 공급 전압들, 또는 이들의 조합이다.
각각의 채널 단자들 (1328-1 내지 1328-3 및 1330-1 내지 1330-3) 은 동일한 도핑 타입을 갖는 트랜지스터들의 세트들 (1308-1 내지 1308-3) 내의 트랜지스터들의 단자들에 접속된다. 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 은 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 에서 바이어스 전압을 제공하며, 이 바이어스 전압은 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 이 소스 단자들 또는 드레인 단자들을 나타내게 한다. 예를 들어, 트랜지스터들이 n-채널 MOSFET들이고, 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 이 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 을 접지 노드 (508-2) 에 연결하면, 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 은 소스 단자들을 나타내고, 채널 단자들 (1328-1 내지 1328-3) 은 드레인 단자들을 나타낸다. 대안적으로, 스위치들 (1310-1 내지 1310-3) 이 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 을 공급 전압 노드 (508-1) 에 연결하면, 채널 단자들 (1330-1 내지 1330-3) 은 드레인 단자들을 나타내고, 채널 단자들 (1328-1 내지 1328-3) 은 소스 단자들을 나타낸다.
도 14 는 능동 신호 위상 생성으로의 위상 쉬프팅을 위한 예시적인 프로세스 (1400) 를 예시하는 흐름도이다. 프로세스 (1400) 는 수행될 수 있는 동작들을 특정하는 블록들 (1402-1412) 의 세트의 형태로 설명된다. 그러나, 동작들은 반드시 도 14 에 도시되거나 본 명세서에 설명된 순서로 한정되는 것은 아니며, 동작들은 대안적인 순서들로 또는 완전히 또는 부분적으로 중첩하는 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 더 많은, 더 적은, 및/또는 상이한 동작들이 프로세스 (1400) 또는 대안적인 프로세스를 수행하도록 구현될 수도 있다. 프로세스 (1400) 의 예시된 블록들에 의해 표현된 동작들은 (예를 들어, 도 1 및 도 2 의) 통신 프로세서 (124) 와 함께 트랜시버 (126) 또는 RF 프론트-엔드 (128), 또는 그 일부에 의해 수행될 수도 있다. 보다 구체적으로, 프로세스 (1400) 의 동작들은 위상 쉬프터 (130) 에 의해 수행될 수도 있다.
블록 (1402) 에서, 제 2 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 포함하는 신호가 커플링된다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 제 2 포트 (330-2) 를 통해 제 1 양의 위상들을 갖는 신호 (334) 를 커플링할 수 있다. 일부 경우에, 신호 (334) 는 0 및 180 도 (0° 및 180°) 와 같은 2 개의 위상을 가질 수도 있다.
블록 (1404) 에서, 신호의 다수의 컴포넌트들은 다수의 증폭기들을 사용하여 증폭된다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 다수의 증폭기들 (502-1...502-n) 을 사용하여 신호 (334) 의 다수의 컴포넌트들 (예를 들어, 컴포넌트들 (406-1 내지 406-8) 의 2 이상의 신호 컴포넌트들) 을 증폭할 수 있다. 각각의 증폭기 (502) 는 적어도 하나의 증폭 스테이지 (504) 를 포함할 수도 있고, 이들 각각은 적어도 하나의 트랜지스터를 사용하여 동작할 수도 있다.
블록 (1406) 에서, 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들은 용량성 커플링 루프를 사용하여 다수의 증폭기들에 걸쳐 분배되고, 상기 다수의 위상들은 상기 제 1 양보다 더 큰 제 2 양의 위상들을 갖는다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 용량성 커플링 루프 (512) 를 사용하여 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 다수의 증폭기들 (502-1...502-n) 에 걸쳐 분배할 수 있고, 상기 다수의 위상들은 상기 제 1 양보다 더 큰 제 2 양의 위상들을 갖는다. 이러한 위상 분배는 신호 위상 생성기 (132) 에 의해 수행될 수도 있다. 용량성 커플링 루프 (512) 는 제 2 증폭기 (502-2) 및 제 3 증폭기 (502-3) 와 같은 증폭기들의 인접한 쌍들 사이에 각각 커플링되는 다수의 커패시터들 (506-1...506-n) 을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 양이 2 일 경우, 제 2 양은 4 일 수도 있다.
블록 (1408) 에서, 신호의 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들이 위상 제어 신호에 기초하여 조정된다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 위상 제어 신호 (208) 에 기초하여 신호 (334) 의 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정할 수 있다. 이를 위해, 능동 또는 수동 벡터 변조기 (134) 는 주어진 신호 흐름 방향 (202) 을 따라 신호 위상 생성기 (132) 에 의해 신호 컴포넌트들의 양이 변경되기 전에 또는 후에 다수의 신호 컴포넌트들 (예를 들어, 제 1 컴포넌트 (406-1) 및 제 2 컴포넌트 (406-2) 또는 제 5 내지 제 8 컴포넌트들 (406-5 내지 406-8)) 을 증폭할 수 있다.
블록 (1410) 에서, 신호의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들은 제 1 양의 위상들을 포함하는 결합된 신호를 생성하기 위해 결합된다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 양의 위상들을 갖는 결합된 신호를 생성하기 위해 신호 (334) 의 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 결합할 수 있다. 이를 위해, 신호 컴포넌트들의 동위상 및 직교위상 쌍들은 전류-합산 노드와 같은 적어도 하나의 노드로 라우팅될 수도 있다.
블록 (1412) 에서, 제 1 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 포함하는 결합된 신호가 커플링된다. 예를 들어, 위상 쉬프터 (130) 는 제 1 포트 (330-1) 를 통해 제 1 양의 위상들을 갖는 결합된 신호를 커플링할 수 있다. 위상 쉬프터 (130) 는 따라서 컴포넌트 체인 (304) 을 따라 다른 컴포넌트에 위상 쉬프트된 신호를 제공할 수도 있다.
용어 "제 1", "제 2", "제3" 및 다른 수치 관련 표시자들은 특정 구현, 주어진 회로, 단일 도면, 또는 청구항과 같은 주어진 컨텍스트 내에서 서로 유사하거나 유사한 아이템들을 식별하거나 구별하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 따라서, 하나의 컨텍스트 내의 제 1 아이템은 다른 컨텍스트 내의 제 1 아이템과 상이할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 컨텍스트에서 "제 1 증폭기" 로 식별된 아이템은 다른 컨텍스트에서 "제 2 증폭기" 로 식별될 수도 있다. 유사하게, 일 구현에서 "제 1 포트" 는 다른 구현에서 "제 2 포트" 로서 식별될 수도 있거나, 또는 위상 쉬프터의 일 위치에서 주어진 상대 위상을 갖는 "제 1 신호 컴포넌트"는 위상 쉬프터의 다른 위치에서 주어진 상대 위상을 갖는 "제 3 신호 컴포넌트"로서 식별될 수도 있다. 또한, 수치적으로 식별된 증폭기들은 다양한 상황들에서 다른 수치적으로 식별된 증폭기들에 대해 상이하게 배열될 수도 있다 (예를 들어, 상이한 순서들로 함께 결합될 수도 있다).
일부 양태들이 하기에 설명된다:
양태 1: 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
제 1 포트;
제 2 포트;
상기 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
상기 벡터 변조기와 상기 제 2 포트 사이에 커플링된 다수의 증폭기들; 및
상기 다수의 증폭기들을 함께 커플링하여 루프를 형성하는 다수의 커패시터들로서, 상기 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 상기 다수의 증폭기들 중의 연속적인 증폭기들의 개별 쌍 사이에 커플링되어 상기 루프를 형성하는, 상기 다수의 커패시터들
을 포함한다.
양태 2: 양태 1 의 장치에 있어서, 상기 위상 쉬프터는 위상-쉬프팅 동작들 동안 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 증폭기들을 통해 직류 (DC) 전류가 흐르게 하도록 구성된다.
양태 3: 양태 1 또는 2 의 장치에 있어서,
제 1 전력 분배 노드; 및
제 2 전력 분배 노드를 더 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 1 전력 분배 노드와 상기 제 2 전력 분배 노드 사이에 커플링되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 1 전력 분배 노드와 상기 제 2 전력 분배 노드 사이의 상기 다수의 증폭기들을 통해 직류 (DC) 전류가 흐르게 하도록 구성된다.
양태 4: 양태 3 의 장치에 있어서, 상기 신호 위상 생성기는 인덕터를 통해 상기 제 1 전력 분배 노드에 커플링된다.
양태 5: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
상기 제 1 포트는 하나 이상의 노드들을 포함하고;
상기 제 2 포트는 다른 하나 이상의 노드들을 포함하고;
상기 신호 위상 생성기는 2 이상의 노드들을 포함하는 인터페이스를 통해 상기 벡터 변조기에 커플링된다.
양태 6: 양태 5 의 장치에 있어서,
상기 제 1 포트의 상기 하나 이상의 노드들은 제 1 양에 대응하고;
상기 제 2 포트의 상기 다른 하나 이상의 노드들은 상기 제 1 양에 대응하며;
상기 인터페이스의 상기 2 이상의 노드들은 제 2 양에 대응하고; 그리고
상기 제 1 양은 상기 제 2 양 미만이다.
양태 7: 양태 6 의 장치에 있어서,
상기 인터페이스의 상기 2 이상의 노드들의 각각의 개별 노드는 상기 신호 위상 생성기와 상기 벡터 변조기 사이에서 연장되는 2 이상의 전기 전도체들 중의 개별 전기 전도체의 적어도 포인트를 포함하고;
상기 제 1 양은 2 를 포함하고; 그리고
상기 제 2 양은 4 를 포함한다.
양태 8: 양태 6 의 장치에 있어서, 상기 신호 위상 생성기는 상기 제 2 포트와 상기 인터페이스 사이에서 전파되는 신호와 연관된 위상들의 양을 증가시키도록 구성된다.
양태 9: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 상기 다수의 증폭기들의 연속적인 증폭기들의 개별 쌍 사이에서, 연속적인 증폭기들의 각각의 개별 쌍 중의 상기 연속적인 증폭기들 사이에서 상이한 단자 타입들을 통해 커플링된다.
양태 10: 양태 9 의 장치에 있어서, 상기 단자 타입들 중의 각각의 단자 타입은 트랜지스터의 게이트 단자, 소스 단자, 또는 드레인 단자를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
양태 11: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 증폭기는 트랜지스터를 포함하고;
상기 트랜지스터는 상기 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스를 나타내는 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 연관되고;
상기 다수의 커패시터들 중의 커패시터는 상기 커패시터의 커패시턴스를 나타내는 용량성 값과 연관되고; 그리고
상기 트랜스컨덕티브 (Gm) 값 또는 상기 용량성 값 중 적어도 하나는 상기 위상 쉬프터의 타겟 동작 주파수에 기초한다.
양태 12: 양태 11 의 장치에 있어서, 상기 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 상기 용량성 값의 곱은 상기 위상 쉬프터의 상기 타겟 동작 주파수에 비례한다.
양태 13: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 상기 연속적인 증폭기들의 개별 쌍은,
입력 단자를 갖는 제 1 증폭기; 및
출력 단자를 갖는 제 2 증폭기를 포함하며,
상기 다수의 커패시터들은 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자와 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자 사이에 커플링된 제 1 커패시터를 포함한다.
양태 14: 양태 13 의 장치에 있어서,
상기 입력 단자는 상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해 컴포넌트로부터 전파 신호를 수용하도록 구성된 노드에 대응하고; 그리고
상기 출력 단자는 상기 위상 쉬프터의 상기 적어도 하나의 동작 모드에 대해 다른 컴포넌트로 상기 전파 신호를 제공하도록 구성된 다른 노드에 대응한다.
양태 15: 양태 13 의 장치에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 소스 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자를 포함한다.
양태 16: 양태 13 의 장치에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 소스 단자를 포함한다.
양태 17: 양태 13 의 장치에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자를 포함한다.
양태 18: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
상기 다수의 증폭기들은 4 개의 증폭기들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 커패시터들은 4 개의 커패시터들을 포함한다.
양태 19: 양태 18 의 장치에 있어서, 상기 4 개의 증폭기들은,
차동 동위상 (I) 신호 컴포넌트 및 차동 직교 (Q) 신호 컴포넌트; 또는
0 도, 90 도, 180 도 및 270 도의 상대 위상을 갖는 4 개의 신호 컴포넌트들
중 적어도 하나에 대응한다.
양태 20: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
상기 루프는 제 1 루프 및 제 2 루프를 포함하고;
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는,
제 1 증폭 스테이지; 및
상기 제 1 증폭 스테이지에 커플링된 제 2 증폭 스테이지
를 포함하고; 그리고
상기 다수의 커패시터들은,
상기 다수의 증폭기들의 상기 제 1 증폭 스테이지들을 함께 커플링하여 상기 제 1 루프를 형성하는 제 1 세트의 커패시터들; 및
상기 다수의 증폭기들의 상기 제 2 증폭 스테이지들을 함께 커플링하여 상기 제 2 루프를 형성하는 제 2 세트의 커패시터들
을 포함한다.
양태 21: 양태 20 의 장치에 있어서, 상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기에 대해,
상기 제 1 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성되고; 그리고
상기 제 2 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성된다.
양태 22: 양태 20 의 장치에 있어서, 상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기에 대해,
상기 제 1 증폭 스테이지는 공통-소스 증폭기로서 구성되고; 그리고
상기 제 2 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성된다.
양태 23: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는 상기 벡터 변조기를 통해 전파되는 신호의 적어도 하나의 컴포넌트의 진폭을 조정하도록 구성된다.
양태 24: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해,
상기 벡터 변조기는, 상기 제 1 포트를 통해, 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 신호를 수용하도록 구성되고;
상기 벡터 변조기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 신호 위상 생성기에 제공하도록 구성되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 벡터 변조기로부터 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 수용하도록 구성되고; 그리고
상기 신호 위상 생성기는, 상기 제 2 포트를 통해, 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 제공하도록 구성된다.
양태 25: 양태 1 내지 23 중 어느 하나의 장치에 있어서, 상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해:
상기 신호 위상 생성기는, 상기 제 2 포트를 통해, 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 신호를 수용하도록 구성되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 벡터 변조기에 제공하도록 구성되고;
상기 벡터 변조기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 신호 위상 생성기로부터 수용하도록 구성되고; 그리고
상기 벡터 변조기는, 상기 제 1 포트를 통해, 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 제공하도록 구성된다.
양태 26: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는,
조정가능한 저항기들의 쌍들을 포함하는 다수의 조정가능한 저항기들을 포함하고, 조정가능한 저항기들의 각각의 개별 쌍은 개별 전압 분배기로서 구성되고 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기에 커플링된다.
양태 27: 양태 26 의 장치에 있어서,
상기 조정가능한 저항기들의 쌍들 중 조정가능한 저항기들의 쌍의 조정가능한 저항기는 상기 위상 쉬프터의 제 1 플러스 노드와 제 2 플러스 노드 사이에 커플링되고; 그리고
상기 다수의 조정가능한 저항기들 중 적어도 하나의 조정가능한 저항기는 상기 위상 쉬프터의 상기 제 1 플러스 노드와 마이너스 노드 사이에 커플링된다.
양태 28: 양태 26 의 장치에 있어서, 상기 다수의 조정가능한 저항기들의 적어도 일부의 각각의 조정가능한 저항기는,
적어도 하나의 저항성 엘리먼트; 또는
적어도 하나의 트랜지스터를 포함한다.
양태 29: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는,
트랜지스터들의 다수의 뱅크들을 포함하는 다수의 트랜지스터들을 포함하고, 트랜지스터들의 개별 뱅크들은 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기들과 상기 제 1 포트 사이에 커플링된다.
양태 30: 양태 29 의 장치에 있어서,
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기와 상기 제 1 포트 사이에 병렬로 함께 커플링된 복수의 트랜지스터들을 포함하고;
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 뱅크는 상기 벡터 변조기를 통해 전파되는 신호의 적어도 하나의 컴포넌트의 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 전류를 스티어링하도록 구성된다.
양태 31: 양태 29 의 장치에 있어서,
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는:
제 1 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 1 브랜치 회로;
제 2 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 2 브랜치 회로; 및
제 3 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 3 브랜치 회로로서, 상기 제 3 브랜치 회로는 개별 공통 노드에서 상기 제 1 브랜치 회로 및 상기 제 2 브랜치 회로에 커플링되는, 상기 제 3 브랜치 회로
를 포함하고; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 1 브랜치 회로는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기에 커플링된다.
양태 32: 양태 31 의 장치에 있어서,
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 2 브랜치 회로는 개별 공통 노드와 저잡음 증폭기 사이에 커플링되고; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 3 브랜치 회로는 개별 공통 노드와 전력 증폭기 사이에 커플링된다.
양태 33: 양태 31 의 장치에 있어서,
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 1 브랜치 회로는 상기 트랜지스터들의 개별 뱅크의 제 1 스위치와 상기 개별 공통 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 1 스위치는 공급 전압 노드 또는 접지 노드에 스위칭가능하게 커플링되며; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 2 브랜치 회로는 상기 트랜지스터들의 개별 뱅크의 제 2 스위치와 상기 개별 공통 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 2 스위치는 상기 공급 전압 노드 또는 상기 접지 노드에 스위칭가능하게 커플링된다.
양태 34: 양태 31 의 장치에 있어서, 상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는 다수의 양방향 가변 이득 증폭기들의 개별 양방향 가변 이득 증폭기를 포함한다.
양태 35: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서, 상기 신호 위상 생성기는 상기 제 2 포트와 상기 벡터 변조기 사이에서 연장되는 다수의 주상 회로들을 포함하고, 상기 다수의 주상 회로들의 각각의 개별 주상 회로는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기를 포함한다.
양태 36: 양태 35 의 장치에 있어서,
상기 벡터 변조기는 다수의 부분들을 포함하고, 상기 다수의 부분들의 각각의 개별 부분은 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 주상 회로들의 개별 주상 회로에 커플링되고; 그리고
상기 벡터 변조기의 상기 다수의 부분들의 각각의 개별 부분은, 그에 대응하는 상기 개별 증폭기에 대해, 상기 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 개별 컴포넌트의 진폭을 조정하도록 구성된다.
양태 37: 임의의 선행하는 양태의 장치에 있어서,
다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이로서, 상기 다수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나의 안테나 엘리먼트는 상기 위상 쉬프터에 커플링되는, 상기 안테나 어레이; 및
상기 안테나 어레이에 커플링된 무선 인터페이스 디바이스로서, 상기 무선 인터페이스 디바이스는 상기 위상 쉬프터를 포함하고, 상기 위상 쉬프터를 사용하여, 상기 안테나 어레이를 통해 통신되는 무선 신호들을 스티어링하도록 구성되는, 상기 무선 인터페이스 디바이스를 더 포함한다.
양태 38: 양태 37 의 장치에 있어서,
디스플레이 스크린; 및
상기 디스플레이 스크린 및 상기 무선 인터페이스 디바이스의 적어도 일부에 동작가능하게 커플링된 프로세서를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 위상 쉬프터를 사용하여 상기 무선 인터페이스 디바이스에 의해 통신되는 상기 무선 신호들에 기초하여 상기 디스플레이 스크린 상에 하나 이상의 그래픽 이미지들을 제시하도록 구성된다.
양태 39: 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
제 1 포트;
제 2 포트;
상기 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
위상 쉬프트되는 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단으로서, 상기 증폭 수단은 다수의 입력 단자들 및 다수의 출력 단자들을 포함하고, 상기 벡터 변조기와 상기 제 2 포트 사이에 커플링되는, 상기 증폭 수단; 및
상기 증폭 수단에 걸쳐 상기 신호의 다수의 위상들을 분배하기 위한 용량성 수단으로서, 상기 용량성 수단은 상기 다수의 입력 단자들을 상기 다수의 출력 단자들에 커플링하는, 상기 용량성 수단
을 포함한다.
양태 40: 양태 39 의 장치에 있어서,
상기 증폭 수단은 다수의 증폭 스테이지들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 증폭 스테이지들 중 적어도 하나의 증폭 스테이지는 다수의 트랜지스터들의 채널 단자들을 통해 상기 다수의 트랜지스터들에 상기 신호를 입력하는 수단을 포함하고, 상기 다수의 트랜지스터들의 상기 채널 단자들은 상기 다수의 입력 단자들을 포함한다.
양태 41: 양태 39 의 장치에 있어서,
상기 증폭 수단은 다수의 증폭 스테이지들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 증폭 스테이지들 중 적어도 하나의 증폭 스테이지는 다수의 트랜지스터들의 게이트 단자들을 통해 상기 다수의 트랜지스터들에 상기 신호를 입력하는 수단을 포함하고, 상기 다수의 트랜지스터들의 상기 게이트 단자들은 상기 다수의 입력 단자들을 포함한다.
양태 42: 양태 39-41 중 어느 하나의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는 상기 신호의 하나 이상의 컴포넌트들의 적어도 하나의 진폭을 조정하도록 구성된다.
양태 43: 양태 42 의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 수동 수단을 포함한다.
양태 44: 양태 42 의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기는 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 능동 수단을 포함한다.
양태 45: 양태 44 의 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 상기 능동 수단은 상기 제 1 포트와 상기 신호 위상 생성기 사이에 병렬로 함께 커플링된 적어도 하나의 복수의 트랜지스터들을 포함한다.
양태 46: 양태 44 의 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 상기 능동 수단은 상기 제 1 포트와 상기 신호 위상 생성기 사이에 커플링된 다수의 가변 이득 증폭기들 (VGA들) 을 포함한다.
양태 47: 양태 42-46 중 어느 하나의 장치에 있어서,
위상 제어 신호를 제공하기 위한 제어 수단을 더 포함하고,
상기 벡터 변조기는 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하도록 구성된다.
양태 48: 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법으로서,
제 2 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 포함하는 신호를 커플링하는 단계;
다수의 증폭기들을 사용하여 상기 신호의 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계;
용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 분배하는 단계로서, 상기 다수의 위상들은 상기 제 1 양보다 큰 제 2 양의 위상들을 가지는, 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계;
위상 제어 신호에 기초하여 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계;
상기 제 1 양의 위상들을 포함하는 결합된 신호를 생성하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 결합하는 단계; 및
제 1 포트를 통해 상기 제 1 양의 위상들을 포함하는 상기 결합된 신호를 커플링하는 단계를 포함한다.
양태 49: 양태 48 의 방법에 있어서, 상기 위상 제어 신호는 상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트를 포함하는 위상 쉬프터에 대한 위상 쉬프트량을 나타내다.
양태 50: 양태 49 의 방법에 있어서,
상기 위상 쉬프터에 대한 상기 신호의 신호 위상 컴포넌트들을 생성하는 단계로서, 상기 생성하는 단계는,
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계; 및
상기 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계
를 포함하는, 상기 신호 위상 컴포넌트들을 생성하는 단계; 및
상기 위상 쉬프터에 대한 상기 신호의 상기 신호 위상 컴포넌트들을 벡터 변조하는 단계로서, 상기 벡터 변조하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계를 포함하는, 상기 벡터 변조하는 단계를 더 포함한다.
양태 51: 양태 48-50 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 용량성 커플링 루프는 제 1 용량성 커플링 루프와 제 2 용량성 커플링 루프를 포함하고;
상기 증폭하는 단계는 상기 다수의 증폭기들의 제 1 증폭 스테이지들 및 제 2 증폭 스테이지들을 사용하여 상기 신호의 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계를 포함하고;
상기 분배하는 단계는,
상기 제 1 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들의 상기 제 1 증폭 스테이지들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계; 및
상기 제 2 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들의 상기 제 2 증폭 스테이지들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계
를 포함한다.
양태 52: 양태 48-51 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는 다수의 트랜지스터들의 트랜지스터를 각각 포함하고; 그리고
상기 증폭하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 상기 다수의 트랜지스터들의 다수의 소스 단자들에 입력하는 단계를 포함한다.
양태 53: 양태 48-51 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는 다수의 트랜지스터들의 트랜지스터를 각각 포함하고; 그리고
상기 증폭하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 상기 다수의 트랜지스터들의 다수의 게이트 단자들에 입력하는 단계를 포함한다.
양태 54: 양태 48-53 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계는 상기 제 2 포트와 벡터 변조기 사이에 커플링된 신호 위상 생성기에 의해 수행되고;
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계는 상기 신호 위상 생성기와 상기 제 1 포트 사이에 커플링된 상기 벡터 변조기에 의해 수행되며; 그리고
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하기 전에 수행된다.
양태 55: 양태 48-54 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 조정하는 단계는,
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트에 대해 적어도 하나의 전압을 분배하는 단계;
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트에 대해 전류를 스티어링하는 단계; 또는
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트를 증폭하기 위해 가변 이득을 인가하는 단계
중 적어도 하나를 포함한다.
양태 56: 양태 48-55 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 신호 또는 상기 결합된 신호 중 적어도 하나를 저잡음 증폭하는 단계; 또는
상기 신호 또는 상기 결합된 신호 중 적어도 하나를 전력 증폭하는 단계
중 적어도 하나를 더 포함한다.
양태 57: 양태 56 의 방법에 있어서,
상기 제 2 포트를 통해 커플링하는 단계는 빔스티어링 동작을 위해 입력 위상을 포함하는 상기 신호를 수용하는 단계를 포함하고; 그리고
상기 제 1 포트를 통해 커플링하는 단계는 상기 빔스티어링 동작을 위해 상기 입력 위상에 비해 지연된 위상을 포함하는 상기 결합된 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
양태 58: 양태 56 의 방법에 있어서,
상기 제 1 포트를 통해 커플링하는 단계는 빔스티어링 동작을 위해 입력 위상을 포함하는 상기 결합된 신호를 수용하는 단계를 포함하고; 그리고
제 2 포트를 통해 커플링하는 단계는 상기 빔스티어링 동작을 위해 상기 입력 위상에 비해 지연된 위상을 포함하는 상기 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
양태 59: 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
2 이상의 노드들을 포함하는 제 1 포트;
2 이상의 노드들을 포함하는 제 2 포트;
4 이상의 노드들을 포함하는 인터페이스;
상기 제 1 포트와 상기 인터페이스 사이에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
상기 인터페이스와 상기 제 2 포트 사이에 커플링된 4 이상의 주상 회로들로서, 각각의 주상 회로는 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터를 포함하고, 각각의 개별 주상 회로의 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터는 상기 인터페이스의 노드와 상기 제 2 포트의 노드 사이에 직렬로 함께 커플링되는, 상기 4 이상의 주상 회로들;
제 1 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 1 세트로서, 각각의 개별 커패시터는 상기 제 1 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 1 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링되는, 상기 4 이상의 커패시터들의 제 1 세트; 및
제 2 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 2 세트로서, 각각의 개별 커패시터는 상기 제 2 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 2 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링되는, 상기 4 이상의 커패시터들의 제 2 세트
를 포함한다.
양태 60: 양태 59 의 장치에 있어서,
상기 벡터 변조기는 4 이상의 부분들을 포함하며,
각각의 부분은 상기 제 1 포트의 상기 2 이상의 노드들 중의 노드와 상기 인터페이스의 상기 4 이상의 노드들 중의 개별 노드 사이에 커플링된다.
양태 61: 양태 60 의 장치에 있어서, 상기 벡터 변조기의 상기 4 이상의 부분들의 각각의 부분은 상기 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 4 이상의 컴포넌트들의 개별 컴포넌트의 개별 진폭을 조정하도록 구성된다.
양태 62: 양태 61 의 장치에 있어서,
상기 위상 쉬프터는 2 개의 위상들로 상기 제 1 포트를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성되고;
상기 위상 쉬프터는 4 개의 위상들로 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성되고; 그리고
상기 위상 쉬프터는 상기 2 개의 위상들로 상기 제 2 포트를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성된다.
문맥이 달리 지시하지 않는 한, 본 명세서에서 단어 "또는" 의 사용은 "포함하는 (inclusive or)" 또는 단어 "또는" 에 의해 링크된 하나 이상의 아이템의 포함 또는 적용을 허용하는 용어의 사용으로 고려될 수도 있다 (예를 들어, 구문 "A 또는 B" 는 단지 "A" 를 허용하는 것으로, 단지 "B" 를 허용하는 것으로, 또는 "A" 및 "B" 둘 모두를 허용하는 것으로 해석될 수도 있다). 또한, 본 명세서에서 논의되는 첨부된 도면들 및 용어들에 표현된 아이템들은 하나 이상의 아이템들 또는 용어들을 나타낼 수도 있고, 따라서 본 명세서에 기재된 설명에서 단수 또는 복수형의 아이템들 및 용어들이 상호교환가능하게 참조될 수 있다. 결국, 요지는 구조적 특징들 또는 방법론적 동작들에 특정적인 언어로 설명되었지만, 하기에 첨부된 청구항들에서 정의된 요지는 특징들이 배열되는 조직들 또는 동작들이 수행되는 순서에 반드시 한정되는 것은 아님을 포함하여, 상기 설명된 특정 특징들 또는 동작들에 반드시 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다. 대신, 본 발명의 범위는 아래에 기재된 청구항에 의해 제공된다.
Claims (62)
- 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
제 1 포트;
제 2 포트;
상기 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
상기 벡터 변조기와 상기 제 2 포트 사이에 커플링된 다수의 증폭기들; 및
상기 다수의 증폭기들을 함께 커플링하여 루프를 형성하는 다수의 커패시터들로서, 상기 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 상기 다수의 증폭기들 중의 연속적인 증폭기들의 개별 쌍 사이에 커플링되어 상기 루프를 형성하는, 상기 다수의 커패시터들
을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터는 위상-쉬프팅 동작들 동안 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 증폭기들을 통해 직류 (DC) 전류가 흐르게 하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 1 전력 분배 노드; 및
제 2 전력 분배 노드를 더 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 1 전력 분배 노드와 상기 제 2 전력 분배 노드 사이에 커플링되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 1 전력 분배 노드와 상기 제 2 전력 분배 노드 사이의 상기 다수의 증폭기들을 통해 직류 (DC) 전류가 흐르게 하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 신호 위상 생성기는 인덕터를 통해 상기 제 1 전력 분배 노드에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 포트는 하나 이상의 노드들을 포함하고;
상기 제 2 포트는 다른 하나 이상의 노드들을 포함하고;
상기 신호 위상 생성기는 2 이상의 노드들을 포함하는 인터페이스를 통해 상기 벡터 변조기에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 포트의 상기 하나 이상의 노드들은 제 1 양에 대응하고;
상기 제 2 포트의 상기 다른 하나 이상의 노드들은 상기 제 1 양에 대응하며;
상기 인터페이스의 상기 2 이상의 노드들은 제 2 양에 대응하고; 그리고
상기 제 1 양은 상기 제 2 양 미만인, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 인터페이스의 상기 2 이상의 노드들의 각각의 개별 노드는 상기 신호 위상 생성기와 상기 벡터 변조기 사이에서 연장되는 2 이상의 전기 전도체들 중의 개별 전기 전도체의 적어도 포인트를 포함하고;
상기 제 1 양은 2 를 포함하고; 그리고
상기 제 2 양은 4 를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 2 포트와 상기 인터페이스 사이에서 전파되는 신호와 연관된 위상들의 양을 증가시키도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 커패시터들 중의 각각의 개별 커패시터는 상기 다수의 증폭기들의 연속적인 증폭기들의 개별 쌍 사이에서, 연속적인 증폭기들의 각각의 개별 쌍 중의 상기 연속적인 증폭기들 사이에서 상이한 단자 타입들을 통해 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 단자 타입들 중의 각각의 단자 타입은 트랜지스터의 게이트 단자, 소스 단자, 또는 드레인 단자를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 증폭기는 트랜지스터를 포함하고;
상기 트랜지스터는 상기 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스를 나타내는 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 연관되고;
상기 다수의 커패시터들 중의 커패시터는 상기 커패시터의 커패시턴스를 나타내는 용량성 값과 연관되고; 그리고
상기 트랜스컨덕티브 (Gm) 값 또는 상기 용량성 값 중 적어도 하나는 상기 위상 쉬프터의 타겟 동작 주파수에 기초하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 트랜스컨덕티브 (Gm) 값과 상기 용량성 값의 곱은 상기 위상 쉬프터의 상기 타겟 동작 주파수에 비례하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 상기 연속적인 증폭기들의 개별 쌍은,
입력 단자를 갖는 제 1 증폭기; 및
출력 단자를 갖는 제 2 증폭기를 포함하며,
상기 다수의 커패시터들은 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자와 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자 사이에 커플링된 제 1 커패시터를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 입력 단자는 상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해 컴포넌트로부터 전파 신호를 수용하도록 구성된 노드에 대응하고; 그리고
상기 출력 단자는 상기 위상 쉬프터의 상기 적어도 하나의 동작 모드에 대해 다른 컴포넌트로 상기 전파 신호를 제공하도록 구성된 다른 노드에 대응하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 소스 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 소스 단자를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 증폭기는 제 1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 1 증폭기의 상기 입력 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자를 포함하고; 그리고
상기 제 2 증폭기는 제 2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제 2 증폭기의 상기 출력 단자는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들은 4 개의 증폭기들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 커패시터들은 4 개의 커패시터들을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 4 개의 증폭기들은,
차동 동위상 (I) 신호 컴포넌트 및 차동 직교 (Q) 신호 컴포넌트; 또는
0 도, 90 도, 180 도 및 270 도의 상대 위상을 갖는 4 개의 신호 컴포넌트들
중 적어도 하나에 대응하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 루프는 제 1 루프 및 제 2 루프를 포함하고;
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는,
제 1 증폭 스테이지; 및
상기 제 1 증폭 스테이지에 커플링된 제 2 증폭 스테이지
를 포함하고; 그리고
상기 다수의 커패시터들은,
상기 다수의 증폭기들의 상기 제 1 증폭 스테이지들을 함께 커플링하여 상기 제 1 루프를 형성하는 제 1 세트의 커패시터들; 및
상기 다수의 증폭기들의 상기 제 2 증폭 스테이지들을 함께 커플링하여 상기 제 2 루프를 형성하는 제 2 세트의 커패시터들
을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기에 대해,
상기 제 1 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성되고; 그리고
상기 제 2 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 20 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기에 대해,
상기 제 1 증폭 스테이지는 공통-소스 증폭기로서 구성되고; 그리고
상기 제 2 증폭 스테이지는 공통-게이트 증폭기로서 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 상기 벡터 변조기를 통해 전파되는 신호의 적어도 하나의 컴포넌트의 진폭을 조정하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해,
상기 벡터 변조기는, 상기 제 1 포트를 통해, 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 신호를 수용하도록 구성되고;
상기 벡터 변조기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 신호 위상 생성기에 제공하도록 구성되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 벡터 변조기로부터 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 수용하도록 구성되고; 그리고
상기 신호 위상 생성기는, 상기 제 2 포트를 통해, 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 제공하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터의 적어도 하나의 동작 모드에 대해:
상기 신호 위상 생성기는, 상기 제 2 포트를 통해, 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 신호를 수용하도록 구성되고;
상기 신호 위상 생성기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 벡터 변조기에 제공하도록 구성되고;
상기 벡터 변조기는 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 상기 신호 위상 생성기로부터 수용하도록 구성되고; 그리고
상기 벡터 변조기는, 상기 제 1 포트를 통해, 상기 신호 흐름 방향을 따라 전파되는 상기 신호를 제공하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는,
조정가능한 저항기들의 쌍들을 포함하는 다수의 조정가능한 저항기들을 포함하고, 조정가능한 저항기들의 각각의 개별 쌍은 개별 전압 분배기로서 구성되고 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 조정가능한 저항기들의 쌍들 중 조정가능한 저항기들의 쌍의 조정가능한 저항기는 상기 위상 쉬프터의 제 1 플러스 노드와 제 2 플러스 노드 사이에 커플링되고; 그리고
상기 다수의 조정가능한 저항기들 중 적어도 하나의 조정가능한 저항기는 상기 위상 쉬프터의 상기 제 1 플러스 노드와 마이너스 노드 사이에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 다수의 조정가능한 저항기들의 적어도 일부의 각각의 조정가능한 저항기는,
적어도 하나의 저항성 엘리먼트; 또는
적어도 하나의 트랜지스터를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는,
트랜지스터들의 다수의 뱅크들을 포함하는 다수의 트랜지스터들을 포함하고, 트랜지스터들의 개별 뱅크들은 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기들과 상기 제 1 포트 사이에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 29 항에 있어서,
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기와 상기 제 1 포트 사이에 병렬로 함께 커플링된 복수의 트랜지스터들을 포함하고;
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 뱅크는 상기 벡터 변조기를 통해 전파되는 신호의 적어도 하나의 컴포넌트의 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 전류를 스티어링하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 29 항에 있어서,
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는:
제 1 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 1 브랜치 회로;
제 2 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 2 브랜치 회로; 및
제 3 복수의 트랜지스터들을 포함하는 제 3 브랜치 회로로서, 상기 제 3 브랜치 회로는 개별 공통 노드에서 상기 제 1 브랜치 회로 및 상기 제 2 브랜치 회로에 커플링되는, 상기 제 3 브랜치 회로
를 포함하고; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 1 브랜치 회로는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 31 항에 있어서,
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 2 브랜치 회로는 상기 개별 공통 노드와 저잡음 증폭기 사이에 커플링되고; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 3 브랜치 회로는 상기 개별 공통 노드와 전력 증폭기 사이에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 31 항에 있어서,
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 1 브랜치 회로는 상기 트랜지스터들의 개별 뱅크의 제 1 스위치와 상기 개별 공통 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 1 스위치는 공급 전압 노드 또는 접지 노드에 스위칭가능하게 커플링되며; 그리고
트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크의 상기 제 2 브랜치 회로는 상기 트랜지스터들의 개별 뱅크의 제 2 스위치와 상기 개별 공통 노드 사이에 커플링되고, 상기 제 2 스위치는 상기 공급 전압 노드 또는 상기 접지 노드에 스위칭가능하게 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 31 항에 있어서,
상기 트랜지스터들의 다수의 뱅크들 중의 트랜지스터들의 각각의 개별 뱅크는 다수의 양방향 가변 이득 증폭기들의 개별 양방향 가변 이득 증폭기를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신호 위상 생성기는 상기 제 2 포트와 상기 벡터 변조기 사이에서 연장되는 다수의 주상 회로들을 포함하고, 상기 다수의 주상 회로들의 각각의 개별 주상 회로는 상기 다수의 증폭기들의 개별 증폭기를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 35 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 다수의 부분들을 포함하고, 상기 다수의 부분들의 각각의 개별 부분은 상기 신호 위상 생성기의 상기 다수의 주상 회로들의 개별 주상 회로에 커플링되고; 그리고
상기 벡터 변조기의 상기 다수의 부분들의 각각의 개별 부분은, 그에 대응하는 상기 개별 증폭기에 대해, 상기 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 개별 컴포넌트의 진폭을 조정하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
다수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이로서, 상기 다수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나의 안테나 엘리먼트는 상기 위상 쉬프터에 커플링되는, 상기 안테나 어레이; 및
상기 안테나 어레이에 커플링된 무선 인터페이스 디바이스로서, 상기 무선 인터페이스 디바이스는 상기 위상 쉬프터를 포함하고, 상기 위상 쉬프터를 사용하여, 상기 안테나 어레이를 통해 통신되는 무선 신호들을 스티어링하도록 구성되는, 상기 무선 인터페이스 디바이스를 더 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 37 항에 있어서,
디스플레이 스크린; 및
상기 디스플레이 스크린 및 상기 무선 인터페이스 디바이스의 적어도 일부에 동작가능하게 커플링된 프로세서를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 위상 쉬프터를 사용하여 상기 무선 인터페이스 디바이스에 의해 통신되는 상기 무선 신호들에 기초하여 상기 디스플레이 스크린 상에 하나 이상의 그래픽 이미지들을 제시하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
제 1 포트;
제 2 포트;
상기 제 1 포트에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
위상 쉬프트되는 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단으로서, 상기 증폭 수단은 다수의 입력 단자들 및 다수의 출력 단자들을 포함하고, 상기 벡터 변조기와 상기 제 2 포트 사이에 커플링되는, 상기 증폭 수단; 및
상기 증폭 수단에 걸쳐 상기 신호의 다수의 위상들을 분배하기 위한 용량성 수단으로서, 상기 용량성 수단은 상기 다수의 입력 단자들을 상기 다수의 출력 단자들에 커플링하는, 상기 용량성 수단
을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 39 항에 있어서,
상기 증폭 수단은 다수의 증폭 스테이지들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 증폭 스테이지들 중 적어도 하나의 증폭 스테이지는 다수의 트랜지스터들의 채널 단자들을 통해 상기 다수의 트랜지스터들에 상기 신호를 입력하는 수단을 포함하고, 상기 다수의 트랜지스터들의 상기 채널 단자들은 상기 다수의 입력 단자들을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 39 항에 있어서,
상기 증폭 수단은 다수의 증폭 스테이지들을 포함하고; 그리고
상기 다수의 증폭 스테이지들 중 적어도 하나의 증폭 스테이지는 다수의 트랜지스터들의 게이트 단자들을 통해 상기 다수의 트랜지스터들에 상기 신호를 입력하는 수단을 포함하고, 상기 다수의 트랜지스터들의 상기 게이트 단자들은 상기 다수의 입력 단자들을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 39 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 상기 신호의 하나 이상의 컴포넌트들의 적어도 하나의 진폭을 조정하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 42 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 수동 수단을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 42 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 능동 수단을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 44 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 상기 능동 수단은 상기 제 1 포트와 상기 신호 위상 생성기 사이에 병렬로 함께 커플링된 적어도 하나의 복수의 트랜지스터들을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 44 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 진폭을 조정하기 위한 상기 능동 수단은 상기 제 1 포트와 상기 신호 위상 생성기 사이에 커플링된 다수의 가변 이득 증폭기들 (VGA들) 을 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 42 항에 있어서,
위상 제어 신호를 제공하기 위한 제어 수단을 더 포함하고,
상기 벡터 변조기는 상기 위상 제어 신호에 응답하여 상기 신호의 상기 하나 이상의 컴포넌트들의 상기 적어도 하나의 진폭을 조정하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법으로서,
제 2 포트를 통해 제 1 양의 위상들을 포함하는 신호를 커플링하는 단계;
다수의 증폭기들을 사용하여 상기 신호의 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계;
용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 다수의 위상들을 분배하는 단계로서, 상기 다수의 위상들은 상기 제 1 양보다 큰 제 2 양의 위상들을 가지는, 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계;
위상 제어 신호에 기초하여 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계;
상기 제 1 양의 위상들을 포함하는 결합된 신호를 생성하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 결합하는 단계; 및
제 1 포트를 통해 상기 제 1 양의 위상들을 포함하는 상기 결합된 신호를 커플링하는 단계를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 위상 제어 신호는 상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트를 포함하는 위상 쉬프터에 대한 위상 쉬프트량을 나타내는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 49 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터에 대한 상기 신호의 신호 위상 컴포넌트들을 생성하는 단계로서, 상기 생성하는 단계는,
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계; 및
상기 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계
를 포함하는, 상기 신호 위상 컴포넌트들을 생성하는 단계; 및
상기 위상 쉬프터에 대한 상기 신호의 상기 신호 위상 컴포넌트들을 벡터 변조하는 단계로서, 상기 벡터 변조하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계를 포함하는, 상기 벡터 변조하는 단계를 더 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 용량성 커플링 루프는 제 1 용량성 커플링 루프와 제 2 용량성 커플링 루프를 포함하고;
상기 증폭하는 단계는 상기 다수의 증폭기들의 제 1 증폭 스테이지들 및 제 2 증폭 스테이지들을 사용하여 상기 신호의 다수의 컴포넌트들을 증폭하는 단계를 포함하고;
상기 분배하는 단계는,
상기 제 1 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들의 상기 제 1 증폭 스테이지들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계; 및
상기 제 2 용량성 커플링 루프를 사용하여 상기 다수의 증폭기들의 상기 제 2 증폭 스테이지들에 걸쳐 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계
를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는 다수의 트랜지스터들의 트랜지스터를 각각 포함하고; 그리고
상기 증폭하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 상기 다수의 트랜지스터들의 다수의 소스 단자들에 입력하는 단계를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 다수의 증폭기들 중의 각각의 증폭기는 다수의 트랜지스터들의 트랜지스터를 각각 포함하고; 그리고
상기 증폭하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들을 상기 다수의 트랜지스터들의 다수의 게이트 단자들에 입력하는 단계를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하는 단계는 상기 제 2 포트와 벡터 변조기 사이에 커플링된 신호 위상 생성기에 의해 수행되고;
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계는 상기 신호 위상 생성기와 상기 제 1 포트 사이에 커플링된 상기 벡터 변조기에 의해 수행되며; 그리고
상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하는 단계는 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 상기 다수의 위상들을 분배하기 전에 수행되는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 조정하는 단계는,
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트에 대해 적어도 하나의 전압을 분배하는 단계;
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트에 대해 전류를 스티어링하는 단계; 또는
상기 위상 제어 신호에 기초하여 상기 하나 이상의 진폭들을 조정하기 위해 상기 신호의 상기 다수의 컴포넌트들의 각각의 컴포넌트를 증폭하기 위해 가변 이득을 인가하는 단계
중 적어도 하나를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 48 항에 있어서,
상기 신호 또는 상기 결합된 신호 중 적어도 하나를 저잡음 증폭하는 단계; 또는
상기 신호 또는 상기 결합된 신호 중 적어도 하나를 전력 증폭하는 단계
중 적어도 하나를 더 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 56 항에 있어서,
상기 제 2 포트를 통해 커플링하는 단계는 빔스티어링 동작을 위해 입력 위상을 포함하는 상기 신호를 수용하는 단계를 포함하고; 그리고
상기 제 1 포트를 통해 커플링하는 단계는 상기 빔스티어링 동작을 위해 상기 입력 위상에 비해 지연된 위상을 포함하는 상기 결합된 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 제 56 항에 있어서,
상기 제 1 포트를 통해 커플링하는 단계는 빔스티어링 동작을 위해 입력 위상을 포함하는 상기 결합된 신호를 수용하는 단계를 포함하고; 그리고
상기 제 2 포트를 통해 커플링하는 단계는 상기 빔스티어링 동작을 위해 상기 입력 위상에 비해 지연된 위상을 포함하는 상기 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 능동 신호 위상 생성으로 위상 쉬프트하기 위한 방법. - 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치로서,
위상 쉬프터를 포함하고,
상기 위상 쉬프터는,
2 이상의 노드들을 포함하는 제 1 포트;
2 이상의 노드들을 포함하는 제 2 포트;
4 이상의 노드들을 포함하는 인터페이스;
상기 제 1 포트와 상기 인터페이스 사이에 커플링된 벡터 변조기; 및
신호 위상 생성기
를 포함하며,
상기 신호 위상 생성기는,
상기 인터페이스와 상기 제 2 포트 사이에 커플링된 4 이상의 주상 회로들로서, 각각의 주상 회로는 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터를 포함하고, 각각의 개별 주상 회로의 상기 제 1 트랜지스터와 상기 제 2 트랜지스터는 상기 인터페이스의 노드와 상기 제 2 포트의 노드 사이에 직렬로 함께 커플링되는, 상기 4 이상의 주상 회로들;
제 1 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 1 세트로서, 각각의 개별 커패시터는 상기 제 1 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 1 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링되는, 상기 4 이상의 커패시터들의 제 1 세트; 및
제 2 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들을 함께 커플링하는 4 이상의 커패시터들의 제 2 세트로서, 각각의 개별 커패시터는 상기 제 2 루프를 형성하기 위해 상기 4 이상의 주상 회로들 중의 2 개의 연속적인 주상 회로들로부터의 제 2 트랜지스터들의 개별 쌍 사이에 커플링되는, 상기 4 이상의 커패시터들의 제 2 세트
를 포함하는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 59 항에 있어서,
상기 벡터 변조기는 4 이상의 부분들을 포함하며,
각각의 부분은 상기 제 1 포트의 상기 2 이상의 노드들 중의 노드와 상기 인터페이스의 상기 4 이상의 노드들 중의 개별 노드 사이에 커플링되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 60 항에 있어서,
상기 벡터 변조기의 상기 4 이상의 부분들의 각각의 부분은 상기 위상 쉬프터를 통해 전파되는 신호의 4 이상의 컴포넌트들의 개별 컴포넌트의 개별 진폭을 조정하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치. - 제 61 항에 있어서,
상기 위상 쉬프터는 2 개의 위상들로 상기 제 1 포트를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성되고;
상기 위상 쉬프터는 4 개의 위상들로 상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성되고; 그리고
상기 위상 쉬프터는 상기 2 개의 위상들로 상기 제 2 포트를 통해 상기 신호를 전파하도록 구성되는, 신호들을 위상-쉬프트하기 위한 장치.
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