(57)【要約】      （修正有）【課題】広範囲の周波数帯にわたって高い精度のインピーダンス整合を得る。【解決手段】高周波スイッチング素子１１０は、第１のチャネル端子１２０および第２のチャネル端子１３０を有し、高周波信号１４０を、第１のチャネル端子と第２のチャネル端子の間のチャネル経路１５０を介して切替可能に経路付ける。高周波スイッチング回路１００は、電力検出回路１６０をさらに備え、第１のチャネル端子から第１の測定信号１７０を得ると共に、第２のチャネル端子から第２の測定信号１８０を得て、第１の測定信号と第２の測定信号とを組み合わせて、第１の測定信号および第２の測定信号に基づいて、高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の電力値を示す電力信号１９０を導き出すように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のチャネル端子および第２のチャネル端子を有する高周波スイッチング素子と、電力検出回路とを備える高周波スイッチング回路であって、
上記高周波スイッチング素子は、高周波信号を、上記第１のチャネル端子と上記第２のチャネル端子との間のチャネル経路を介して、切替可能に経路付けるように構成されており、
上記電力検出回路は、上記第１のチャネル端子から第１の測定信号を得ると共に、上記第２のチャネル端子から第２の測定信号を得て、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを組み合わせて、上記第１の測定信号および上記第２の測定信号に基づいて、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の電力値を示す電力信号を導き出すように構成されている、高周波スイッチング回路。
【請求項２】
上記高周波スイッチング素子の上記チャネル経路は電気抵抗を含み、上記第１の測定信号は、上記第２の測定信号と、ある電圧差だけ異なり、上記電圧差の値は、上記チャネル経路の上記電気抵抗の値に関連する、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項３】
上記電圧差は、上記高周波信号の電流を示し、上記第２の測定信号は、上記高周波信号の電圧を示し、上記電力検出回路は、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との間の上記電圧差、および、上記第２の測定信号に基づいて、上記電力信号を得るように構成されている、請求項２に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項４】
上記電力信号は、上記高周波信号の有効電力を示すＤＣ部分を含む、請求項３に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項５】
上記電力検出回路は、差動増幅器と第１のミキサーとを備え、
上記差動増幅器の第１の入力部は、上記第１の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子に結合されており、
上記差動増幅器の第２の入力部は、上記第２の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子に結合されており、
上記差動増幅器は、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との間の差に基づいて、増幅器出力信号を供給するように構成されており、
上記第１のミキサーの第１の端子は、上記増幅器出力信号を受信するために、上記差動増幅器の出力部に結合されており、
上記第１のミキサーの第２の端子は、上記第２の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子に結合されており、
上記第１のミキサーは、上記増幅器出力信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記増幅器出力信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号のための有効電力の一測定値である、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項６】
上記電力検出回路は、第１のミキサーを備え、
上記第１のミキサーの第１の端子は、上記第１の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子に結合されており、
上記第１のミキサーの第２の端子は、上記第２の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子に結合されており、
上記第１のミキサーは、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の有効電力のための一測定値である、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項７】
上記電力検出回路は、第１のローパスフィルタをさらに備え、
上記第１のローパスフィルタの入力部は、上記第１のミキサー出力信号を受信するために、上記第１のミキサーに結合されており、
上記第１のローパスフィルタは、上記第１のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、上記第１のミキサー出力信号のＤＣ部分を含む第１のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、上記ＤＣ部分は、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の有効電力値を示す、請求項６に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項８】
上記電力検出回路は、位相シフタ、第２のミキサー、および第２のローパスフィルタをさらに備え、
上記位相シフタは、上記第１の測定信号を受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を供給するように構成されており、
上記第２のミキサーは、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を受信すると共に上記第２の測定信号を受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の無効電力のための一測定値であり、
上記第２のローパスフィルタは、上記第２のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、上記第２のミキサー出力信号のＤＣ部分を含む第２のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、上記ＤＣ部分は、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の無効電力値を示す、請求項７に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項９】
上記高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子は、上記第１の測定信号のＤＣ部分を抑制するために、第１の結合キャパシタを介して、上記第１のミキサーおよび上記位相シフタに結合されており、
上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子は、上記第２の測定信号のＤＣ部分を抑制するために、第２の結合キャパシタを介して、上記第１のミキサーおよび上記第２のミキサーに結合されている、請求項８に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項１０】
上記高周波スイッチング素子は、高周波スイッチングトランジスタを含み、
上記高周波スイッチングトランジスタの第１のトランジスタチャネル端子は、上記高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子を構成し、上記高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子は、上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子を構成し、
上記高周波スイッチング素子のチャネル経路は、上記高周波スイッチングトランジスタのトランジスタチャネル経路を介して延びている、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項１１】
上記高周波スイッチング素子は、直列接続された複数の高周波スイッチングトランジスタを含み、
上記複数の高周波スイッチングトランジスタのうちの最初のインライン高周波スイッチングトランジスタの第１のトランジスタチャネル端子は、上記高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子を構成し、
上記複数の高周波スイッチングトランジスタのうちの最後のインライン高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子は、上記高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子を構成し、
上記高周波スイッチング素子のチャネル経路は、直列接続された上記複数の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して延びている、請求項１に記載の高周波スイッチング回路。
【請求項１２】
高周波信号出力部および高周波信号入力部を有するトランシーバと、
高周波信号入力部、および、上記トランシーバの上記高周波信号入力部に結合された高周波信号出力部を有する低雑音増幅器と、
上記トランシーバの高周波信号出力部に結合された高周波信号入力部、および、高周波出力部を有する電力増幅器と、
請求項１に記載の高周波スイッチング回路とを備える、通信装置であって、
上記高周波スイッチング回路は、上記通信装置の負荷インピーダンス端子から送信されてくる高周波信号を、上記低雑音増幅器の上記高周波信号入力部に切替可能に経路付けるか、または、上記電力増幅器からの高周波信号を、上記通信装置の負荷インピーダンス端子に切替可能に経路付けるように構成されており、
上記電力検出回路は、上記高周波信号の電力値を示す電力信号を、上記第１の測定信号および上記第２の測定信号に基づいて導き出すように構成されている、高周波スイッチング回路とを備える、通信装置。
【請求項１３】
上記電力検出回路は、上記電力信号を、上記トランシーバの制御入力部に供給するように構成されている、請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
上記高周波スイッチング回路は、第１のミキサーおよび第１のローパスフィルタを備え、
上記第１のミキサーの第１の端子は、上記第１の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング回路の高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子に結合されており、
上記第１のミキサーの第２の端子は、上記第２の測定信号を受信するために、上記高周波スイッチング回路の高周波スイッチング素子の第２のチャネル端子に結合されており、
上記第１のミキサーは、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波信号の有効電力のための一測定値であり、
上記第１のローパスフィルタは、上記第１のミキサー出力信号を受信して、上記第１のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、上記第１のミキサー出力信号のＤＣ部分を含む第１のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、上記ＤＣ部分は、上記高周波信号の有効電力値を示す、請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１５】
上記電力検出回路は、位相シフタ、第２のミキサー、および第２のローパスフィルタをさらに備え、
上記位相シフタは、上記第１の測定信号を受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を供給するように構成されており、
上記第２のミキサーは、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を受信すると共に上記第２の測定信号を受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波信号の無効電力のための一測定値であり、
上記第２のローパスフィルタは、上記第２のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、上記第２のミキサー出力信号のＤＣ部分を含む第２のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、上記ＤＣ部分は、上記高周波信号の無効電力値を示す、請求項１４に記載の通信装置。
【請求項１６】
第１の制御論理回路および適応マッチングネットワークをさらに備え、
上記適応マッチングネットワークは、上記高周波スイッチング回路の負荷インピーダンス端子に、第１の適応マッチングネットワーク端子を介して、結合されており、
上記第１の制御論理回路は、上記負荷インピーダンス端子において、上記高周波スイッチング回路に存在するインピーダンスの実数インピーダンス値および虚数インピーダンス値を、上記第１のローパスフィルタ出力信号および上記第２のローパスフィルタ出力信号の両方に基づいて得ると共に、上記高周波スイッチング回路に存在するインピーダンスの上記実数インピーダンス値および上記虚数インピーダンス値を、上記適応マッチングネットワークを用いて適応させ、上記高周波スイッチング回路に存在するインピーダンスが、上記負荷インピーダンス端子において、上記トランシーバの出力インピーダンスに整合されるように構成されている、請求項１５に記載の通信装置。
【請求項１７】
自己較正ユニットをさらに備え、
上記自己較正ユニットは、較正ネットワークおよび第２の制御論理回路を含み、
上記較正ネットワークは、上記適応マッチングネットワークの第２の適応マッチングネットワーク端子に結合されており、
上記第２の制御論理回路は、上記第１の制御論理回路から受信された制御信号に基づいて、上記適応マッチングネットワークの第２の適応マッチングネットワーク端子を、上記通信装置のアンテナ端子、または、上記較正ネットワークの少なくとも１つの第１の較正インピーダンスに、切替可能に結合するように構成されており、
上記第１の制御論理回路は、上記適応マッチングネットワークを用いることによって、上記高周波スイッチング回路の負荷インピーダンス端子に存在するインピーダンスを、上記トランシーバの出力インピーダンスに整合させるように構成されており、この整合は、上記第２の制御論理回路を用いて、上記適応マッチングネットワークの第２の適応マッチングネットワーク端子を上記較正ネットワークの較正インピーダンスに切替えることによって得られた参照インピーダンス値に基づいている、請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
上記較正ネットワークは、第２の較正インピーダンスおよび第３の較正インピーダンスをさらに備え、
上記第１の較正インピーダンスは、抵抗器として形成されており、
上記第２の較正インピーダンスは、抵抗器とキャパシタとの直列接続として形成されており、
上記第３の較正インピーダンスは、抵抗器とインダクタとの直列接続として形成されており、
上記第２の制御論理回路は、上記適応マッチングネットワークの第２の適応マッチングネットワーク端子を、上記通信装置のアンテナ端子、または、第１の較正インピーダンス、または、上記第２の較正インピーダンス、または、上記第３の較正インピーダンスに切替可能に結合して、較正インピーダンスの異なる３つの値を提供するように構成されている、請求項１７に記載の通信装置。
【請求項１９】
第１のトランジスタチャネル端子および第２のトランジスタチャネル端子を有する高周波スイッチングトランジスタと、
第１のミキサー、第２のミキサー、第１のローパスフィルタ、第２のローパスフィルタ、および位相シフタを備える電力検出回路とを含む高周波スイッチング回路であって、
上記高周波スイッチングトランジスタは、高周波信号を、上記第１のトランジスタチャネル端子と上記第２のトランジスタチャネル端子との間のチャネル経路を介して切替可能に経路付けるように構成されており、
上記第１のミキサーは、上記第１のトランジスタチャネル端子から第１の測定信号を受信すると共に、上記第２のトランジスタチャネル端子から第２の測定信号を受信し、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波信号の有効電力のための一測定値であり、
上記第１のローパスフィルタは、上記第１のミキサー出力信号を受信して、上記第１のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、第１のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、上記第１のローパスフィルタ出力信号は、上記高周波信号の有効電力値を示すＤＣ部分を含み、
上記位相シフタは、上記第１の測定信号を受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を供給するように構成されており、
上記第２のミキサーは、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号とを受信して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を供給するように構成されており、上記積の成分は、上記高周波信号の無効電力のための一測定値であり、
上記第２のミキサー出力信号は、上記高周波信号の無効電力を示し、
上記第２のローパスフィルタは、上記第２のミキサー出力信号を受信し、上記第２のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、第２のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されており、
上記第２のローパスフィルタ出力信号は、上記高周波信号の無効電力値を示すＤＣ部分を含む、高周波スイッチング回路。
【請求項２０】
高周波信号の電力を判定するための方法であって、
高周波信号を、高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子と第２のチャネル端子との間のチャネル経路を介して経路付けるステップと、
上記第１のチャネル端子から第１の測定信号を得ると共に、上記第２のチャネル端子から第２の測定信号を得るステップと、
上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを組み合わせて、上記第１の測定信号および上記第２の測定信号の両方に基づいて、上記高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた上記高周波信号の電力値を示す電力信号を導き出すステップとを含む、方法。
【請求項２１】
高周波信号の電力を判定するための方法であって、
高周波信号を、高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子と第２のチャネル端子との間のチャネル経路を介して経路付けるステップと、
上記第１のチャネル端子から第１の測定信号を得ると共に、上記第２のチャネル端子から第２の測定信号を得るステップと、
上記第１の測定信号を位相シフトして、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号を導き出すステップと、
上記第１の測定信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を導き出すステップであって、上記積の成分は、上記高周波信号の有効電力のための一測定値であるステップと、
上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号とを混合して、上記第１の測定信号の位相シフトされた信号と上記第２の測定信号との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を導き出すステップであって、上記積の成分は、上記高周波信号の無効電力のための一測定値であるステップと、
上記第１のミキサー出力信号をローパスフィルタ処理し、上記第１のミキサー出力信号の高周波部分を除去し、上記高周波信号の有効電力値を示すＤＣ部分を含む第１のローパスフィルタ出力信号を供給するステップと、
上記第２のミキサー出力信号をローパスフィルタ処理し、上記第２のミキサー出力信号の高周波部分を除去し、上記高周波信号の無効電力値を示すＤＣ部分を含む第２のローパスフィルタ出力信号を供給するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の背景〕
本発明の実施形態は、概して、高周波スイッチング回路の分野に関する。
【０００２】
高周波信号を通過または遮断させるために、高周波スイッチングが用いられている。高周波スイッチングは、ＧＡＡＳ技術またはＭＯＳ技術（ＭＯＳ＝金属酸化膜半導体）といった、様々な技術において具現化され得るが、微小電気機械技術のような他の技術を用いることも可能である。高周波スイッチングは、携帯電話などのあらゆる無線周波数アプリケーションにおいて、一般的に用いられている。
【０００３】
ＵＭＴＳまたは新たなＧＳＭシステムのような、高データレートシステムには、広範囲の周波数帯にわたって高い精度のインピーダンス整合を得ることが求められている。このため、高周波信号の電力を正確に測定して、高データレートシステムの負荷インピーダンスの値を判定することが、求められる。
【０００４】
〔発明の概要〕
本発明に係る実施形態は、高周波スイッチング素子を備える高周波スイッチング回路を提供する。高周波スイッチング素子は、第１のチャネル端子および第２のチャネル端子を有し、高周波スイッチング素子は、高周波信号を、第１のチャネル端子と第２のチャネル端子との間のチャネル経路を介して切替可能に経路付けるように構成されている。高周波スイッチング回路はさらに、電力検出回路を備えている。電力検出回路は、第１のチャネル端子から第１の測定信号を得ると共に第２のチャネル端子から第２の測定信号を得て、第１の測定信号と第２の測定信号とを組み合わせて、これら第１の測定信号および第２の測定信号の両方に基づいて、高周波スイッチング素子のチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の電力値を示す電力信号を導き出すように構成されている。
【０００５】
〔図面の簡単な説明〕
以下に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。
【０００６】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的なブロック図である。
【０００７】
図２は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路において用いられ得る高周波スイッチング素子を示す、概略的な回路図である。
【０００８】
図３は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【０００９】
図４は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【００１０】
図５Ａは、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【００１１】
図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【００１２】
図６は、本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【００１３】
図７は、本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【００１４】
図８は、本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【００１５】
図９は、本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【００１６】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【００１７】
図１１は、本発明の一実施形態に係る方法を示す、概略的なフロー図である。
【００１８】
〔実施形態の詳細な説明〕
本発明の実施形態を、以下に、添付の図面を参照しながら詳細に説明する前に、次の点を指摘する。すなわち、図面では、同一または機能的に等しい部材は、同一の参照番号を付して記載されており、これらの部材については繰り返して説明しない。従って、部材の説明は、様々な実施形態において相互に交換可能、および／または、適用可能な部材に、同一の参照番号を提供する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路１００を示す図である。高周波スイッチング回路１００は、第１のチャネル端子１２０および第２のチャネル端子１３０を有する高周波スイッチング素子１１０を備えている。高周波信号１４０が、高周波スイッチング素子１１０のチャネル経路１５０を介して経路付けられ得る。換言すると、高周波スイッチング素子１１０は、高周波信号１４０を、第１のチャネル端子１２０と第２のチャネル端子１３０との間のチャネル経路１５０を介して経路付けるように構成されている。高周波スイッチング回路１００はさらに、電力検出回路１６０を備えている。電力検出回路１６０は、高周波スイッチング素子１１０の第１のチャネル端子１２０から第１の測定信号１７０を得ると共に、高周波スイッチング素子１１０の第２のチャネル端子１３０から第２の測定信号１８０を得るように構成されている。電力検出回路１６０はさらに、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを組み合わせて、これら第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０の両方に基づいて、電力信号１９０を導き出すように構成されている。電力信号１９０は、高周波スイッチング素子１１０のチャネル経路１５０を介して経路付けられた高周波信号１４０の電力値を示している。
【００２０】
第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０は、電力検出回路１６０の電圧検出回路によって得られ得る。
【００２１】
高周波スイッチング素子１１０は、例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０であってよい。この場合、第１のチャネル端子１２０は、第１のトランジスタチャネル端子１２０（例えばドレイン）であってよく、第２のチャネル端子１３０は、第２のトランジスタチャネル端子１３０（例えばソース）であってよい。高周波スイッチングトランジスタ１１０は、例えば、ｎｐｎトランジスタなどのＣＭＯＳトランジスタであってよく、この場合、チャネル経路１５０は、高周波スイッチングトランジスタ１１０のｎ型チャネルであってよい。このｎ型チャネルは、例えば、十分に高いゲート電圧を高周波スイッチングトランジスタ１１０のゲートに印加することによって、低インピーダンス状態にされている。高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路１５０は、オン抵抗（例えば、１オームよりも小さく、好ましくは０．１オームよりも小さい）を含んでおり、第１のトランジスタチャネル端子１２０と第２のトランジスタチャネル端子１３０との間には電圧降下が生じる。これは、（オン抵抗を有する）チャネル経路１５０が、電気的に、第１のトランジスタチャネル端子１２０と第２のトランジスタチャネル端子１３０との間にあるからである。従って、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とは、高周波スイッチングトランジスタ１１０の（公知の）オン抵抗および高周波信号１４０の電圧（または電流）に応じて、ある電圧差だけ異なっていてよい。第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間のこの電圧差は、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路１５０を通って流れる電流に関する情報を提供し得る。例えば第２の測定信号１８０からの、電圧情報と一緒になったこの電流情報は、電力検出回路１６０によって、高周波信号１４０の電力を示す電力信号１９０に組み合わせられ得る。電力信号１９０を導き出すために、電力検出回路１６０は、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを組み合わせることが可能である。この、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを組み合わせることは、例えば、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の電圧差を引き出し、該電圧差と第２の測定信号１８０とを乗算して、電力値１９０を導き出すか、または、直接、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを乗算して、電力信号１９０を導き出すことによって行われる。
【００２２】
記載した高周波スイッチングトランジスタでは、チャネル経路１５０のオン抵抗が非常に小さく、単一のトランジスタ中の電圧降下が制限されるため、さらなる実施形態では、高周波スイッチング素子１１０は、直列結合された複数の高周波スイッチングトランジスタを備えていてよい。これは、高周波信号１４０が、複数の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して経路付けられ、これらの高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を、選択的に、低インピーダンス状態または高インピーダンス状態にするために、複数の高周波スイッチングトランジスタのゲートは、１つの共通のスイッチ電圧電位に結合されていてよいことを意味している。第１の測定信号１７０は、直列接続のうちの最初のインライン高周波スイッチングトランジスタの第１のトランジスタチャネル端子１２０（例えばドレイン）から得られ、第２の測定信号１８０は、直列接続のうちの最後のインライン高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子１３０（例えばソース）から得られる。この場合、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の電圧差は、複数の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路のオン抵抗（低インピーダンス状態のチャネル経路）の合計に依存していてよい。従って、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の電圧差を判定するために１つの高周波スイッチングトランジスタだけが用いられる場合と比べて、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間により高い電圧差が実現される。幾つかの実施形態によれば、第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０は、さらなる処理のために増幅させてもよい。
【００２３】
幾つかの実施形態によれば、高周波信号１４０の電力を示す電力信号１９０を、例えば、第２のチャネル端子１３０に結合された負荷インピーダンスのインピーダンス値を判定するために用いてもよい。
【００２４】
幾つかの実施形態によれば、負荷インピーダンスを、例えば、第２のチャネル端子１３０とアンテナとの間に結合された適応マッチングネットワークを用いて、例えば、高周波スイッチング回路１００の反対側（第１のチャネル端子１２０）に結合されたトランシーバのインピーダンスに整合させるように構成してもよい。
【００２５】
このため、実施形態は、電力検出回路を高周波スイッチング回路に集積し、この電力検出回路を、アンテナ出力に電気的に位置し得る、換言すると、負荷インピーダンス端子に直接結合し得る。
【００２６】
図２は、高周波スイッチング回路、例えば本発明の一実施形態に係る図１の高周波スイッチング回路１００において用いられ得る、高周波スイッチングトランジスタを示す、等価回路図である。高周波スイッチングトランジスタが、高周波スイッチング素子１１０に含まれていてもよいし、または、高周波スイッチング素子１１０を構成していてもよい。この場合、高周波スイッチングトランジスタの第１のトランジスタチャネル端子（例えばドレイン）は、高周波スイッチング素子１１０の第１のチャネル端子１２０に結合されていてよく（またはこれを構成していてよく）、高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子（例えばソース）は、高周波スイッチング素子１１０の第２のチャネル端子１３０に結合されていてよい（またはこれを構成していてよい）。換言すると、高周波スイッチング素子１１０は、高周波スイッチングトランジスタ１１０として形成されていてよい。従って、高周波信号は、チャネル経路１５０を介して経路付けられ得る。この場合、チャネル経路は、電気的に、第１のチャネル端子１２０（第１のトランジスタチャネル端子）と第２のチャネル端子１３０（第２のトランジスタチャネル端子）との間にある。第１のチャネル端子１２０は、例えばトランスミッタといった信号源に結合されていてよく、第２のチャネル端子１３０は、例えばアンテナや、結合されたアンテナを備える適応マッチングネットワークといった、負荷インピーダンス２１０に結合されていてよい。図２はさらに、チャネル経路１５０が低インピーダンス状態にされている場合に、高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路１５０は、抵抗Ｒｄｓ−ｏｎと表され得ることを示している。抵抗Ｒｄｓ−ｏｎは、第１のチャネル端子１２０と第２のチャネル端子１３０との間の電圧降下ΔＵｄｓ−ｏｎを導く。この電圧降下は、高周波信号の電流Ｉｄｓ−ｏｎに対応している。換言すると、実施形態は、ＨＦスイッチの直列経路における（寄生）ドレインソース抵抗Ｒｄｓ−ｏｎを用いる。高周波スイッチング素子（すなわち、高周波スイッチング素子のチャネル経路）のチャネル抵抗が理想的な小ささではないため、該抵抗を用いて、電力検出のための高周波信号の電流情報を判定することが可能である。Ｒｄｓ−ｏｎにおける電圧降下を用いて、高周波信号の電流情報が得られる。必要とされる高周波信号の電圧情報は、インピーダンスＺ＿ｌｏａｄ（負荷インピーダンス端子２１０）において、直接得ることが可能である。
【００２７】
次に、高周波信号の電力を検出するための異なる２つの方法が示される。第１の方法は、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の電圧差を得ると共に増幅するために、差動増幅器を用いた方法であり、第２の方法は、第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０に基づく電力情報を、ミキサーを用いて、直接判定する方法である。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路３００を示す、概略的な回路図である。高周波スイッチング回路３００は、２つの経路、すなわち、受信（ＲＸ）経路および送信（ＴＸ）経路を備える一般的なゲート構造に具現化されている。各経路は、２つのトランジスタを備えている。一方は、いわゆる直列トランジスタであり、他方は、分流トランジスタである。直列トランジスタは、ＲＸ端子とアンテナ３１０（またはアンテナ接続）との間の接続、または、ＴＸ端子とアンテナ３１０（またはアンテナ接続）との間の接続を行う。分流トランジスタは、絶縁を向上させるために用いられる。高周波スイッチング回路３００は、高周波スイッチング素子１１０を備えているか、または、高周波スイッチングトランジスタ１１０として形成されているか、または換言すると、ＴＸ経路の直列トランジスタとして形成されている。第１のチャネル端子１２０は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の第１のトランジスタチャネル端子１２０（例えばドレイン）として形成され、第２のチャネル端子１３０は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の第２のトランジスタチャネル端子１３０（例えばソース）として形成されている。高周波スイッチング素子のチャネル経路１５０は、高周波スイッチングトランジスタ１１０のトランジスタチャネル経路１５０として形成されている。この場合、トランジスタチャネル経路１５０は、電気的に、第１のトランジスタチャネル端子１２０と第２のトランジスタチャネル端子１３０との間にある。ゲート電圧を高周波スイッチングトランジスタ１１０のゲートに印加することによって、トランジスタチャネル経路１５０は、低インピーダンス状態にされ、このため、高周波信号１４０が、例えばトランスミッタのＴＸポートから、トランジスタチャネル経路１５０を介して、アンテナ３１０（またはアンテナ接続）に経路付けられ得る。電力検出回路１６０は、高周波信号１４０の電力を判定するように構成されており、ここで、電力検出回路１６０は、第１のトランジスタチャネル端子１２０から第１の測定信号１７０を得ると共に第２のトランジスタチャネル端子１３０から第２の測定信号１８０を得て、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを組み合わせて、高周波信号１４０の電力を示す電力信号１９０を導き出すように、構成されている。
【００２９】
電力信号１９０を、アンテナ３１０のインピーダンスを判定するために用いてもよく、例えば、アンテナ３１０のインピーダンスを、例えば第１のトランジスタチャネル端子１２０に結合されていることが可能なトランスミッタのインピーダンスに整合させるために、電力信号１９０を用いてもよい。
【００３０】
図４は、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路４００を示す図である。高周波スイッチング回路４００は、高周波スイッチングトランジスタ１１０を備えている。第１のトランジスタチャネル端子１２０には、信号源が結合されており、第２のトランジスタチャネル端子１３０には、負荷インピーダンス２１０が結合されている。これについては、図２に関連して既に説明したとおりである。高周波スイッチング回路４００は、さらに、差動増幅器４１０およびミキサー４２０を備えている。幾つかの実施形態によれば、高周波スイッチング回路４００は、ローパスフィルタ４３０をさらに備えていてよい。
【００３１】
差動増幅器４１０は、第１のトランジスタチャネル端子１２０から第１の測定信号１７０を受信すると共に、第２のトランジスタチャネル１３０から第２の測定信号１８０を受信するように構成されている。差動増幅器４１０はさらに、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の差（例えば電位差）に基づいて、増幅器出力信号４４０を供給するように構成されている。増幅器出力信号４４０は、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の差（例えば電位差）を増幅させたものであってもよい。増幅器出力信号４４０は、高周波信号１４０の電流または電流情報を示し得る。差動増幅器４１０の出力部には、ミキサーの第１の端子が結合されていてよく、ミキサー４２０の第２の端子は、高周波スイッチングトランジスタ１１０の第２のトランジスタチャネル端子１３０に結合されていてよい。換言すると、ミキサー４２０は、増幅器出力信号４４０および第２の測定信号１８０を受信して、増幅器出力信号４４０と第２の測定信号１８０とを混合し、ミキサー出力信号４４５を供給するように構成されていてよい。ここで、ミキサー出力信号は、増幅された出力信号４４０と第２の測定信号１８０との積の成分を含む。幾つかの実施形態によれば、ミキサー４２０は、高周波信号１４０の電流を示す電流情報であり得る増幅された出力信号４４０と、高周波信号１４０の電圧情報であり得る第２の測定信号１８０とを乗算して、高周波信号１４０の電流情報と高周波信号１４０の電圧情報との積の成分を含むミキサー出力信号４４５を供給するように構成されていてよい。
【００３２】
ミキサー出力信号４４５の積の成分は、高周波スイッチング素子１１０（例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０）のチャネル経路１５０を介して経路付けられた高周波信号１４０の有効電力のための測定値である。
【００３３】
ミキサー出力信号４４５をさらに処理するため、例えば、ミキサー出力信号４４５の電圧を、マイクロプロセッサのアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器で検出するために、ミキサー出力信号４４５の高周波部分を除去することが必要であり得る。従って、ローパスフィルタ４３０は、ミキサー出力信号４４５の高周波部分を除去して、ミキサー出力信号４４５のＤＣ部分を含むローパスフィルタ出力信号１９０を供給するように構成されていてよい。このＤＣ部分は、高周波スイッチング素子１１０（例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０）のチャネル経路１５０を介して経路付けられた高周波信号１４０の有効電力値を示すものである。従って、ローパスフィルタ出力信号は、高周波信号１４０の電力を示す電力信号１９０を構成することが可能である。電力信号１９０は、出力電圧制御信号１９０と呼ぶことも可能である。
【００３４】
換言すると、（図２に示されるような）第１のトランジスタチャネル端子１２０と第２のトランジスタチャネル端子１３０との間の電圧降下値は、差動増幅器４１０によって得られ、（第２の測定信号１８０によって示される）検出された出力電圧と乗算される。この乗算の結果は、高周波信号１４０の有効電力である（この乗算の結果は、様々な周波数の複数の成分を含むミキサー出力信号４４５であり、ここでＤＣ成分が、高周波信号１４０の有効電力を示す）。さらに、高周波信号の電流および電圧の位相情報が、電位ミスマッチ分析のために、直接得られる。
【００３５】
図５Ａは、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路５００ａを示す概略的な回路図である。高周波スイッチング回路５００ａは、第２の測定信号１８０と第１の測定信号１７０との間の電圧差を得るのではなく、むしろ、第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０は、ミキサー出力信号４４５を導き出すために、直接、ミキサー４２０に供給される点において、図４に示される高周波スイッチング回路４００と異なっている。換言すると、ミキサー４２０の第１の端子は、第１の測定信号１７０を受信するために、高周波スイッチングトランジスタ１１０の第１のトランジスタチャネル端子１２０に結合され、ミキサー４２０の第２の端子は、第２の測定信号１８０を受信するために、高周波スイッチングトランジスタ１１０の第２のトランジスタチャネル端子１３０に結合されている。ミキサー４２０は、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを混合（例えば乗算）して、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との１つまたは複数の積の成分を含むミキサー出力信号４４５を供給するように構成されている。この１つまたは複数の積の成分は、高周波スイッチング素子１１０（例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０）のチャネル経路１５０を介して経路付けられた高周波信号１４０の有効電力の一測定値である。ミキサー出力信号４４５はさらに、ローパスフィルタ４３０の中に供給されてもよい。ローパスフィルタ４３０は、ミキサー出力信号４４５の高周波部分を濾過して取り除き、これによって、ローパスフィルタ出力信号が、高周波信号１４０の有効電力値を示すＤＣ部分を含むように構成されていてよい。ローパスフィルタ出力信号は、高周波スイッチング回路５００ａの電力信号１９０であってよい。
【００３６】
（例えば、第１のチャネル端子１２０における）入力信号として、
【００３７】
【数１】
2011193448.tif 000003
【００３８】
と仮定すると、
【００３９】
【数２】
2011193448.tif 000004
【００４０】
の電圧降下が、抵抗Ｒｄｓ（第１のチャネル端子１２０と第２のチャネル端子１３０との間のチャネル経路１５０のチャネル抵抗）において生じ、ここで、φは、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との位相シフトを示している。ノードＺ＿ｌｏａｄは、負荷インピーダンス（例えば適応マッチングネットワークおよび／またはアンテナ３１０）が結合されうる、負荷インピーダンス端子２１０とすることができ、このノードＺ＿ｌｏａｄでは、電圧
【００４１】
【数３】
2011193448.tif 000005
【００４２】
が、参照端子に関して得られる。これら２つの信号（第１の測定信号１７０であるＵｉｎおよび第２の測定値１８０であるＵｌｏａｄ）をミキサー４２０によって乗算することによって、
【００４３】
【数４】
2011193448.tif 000006
【００４４】
が導かれる（ここでは、例えばミキサー４２０の比例定数は無視されている）。
【００４５】
方程式（４）の第１の部分は、（例えば、方程式（１）に基づき、所定の電圧Ｕｉｎを仮定するならば、電力に無関係に）「一定」であり、第２の部分は、入力信号と比較して周波数が２倍であるため（２ω）、ミキサー４２０の出力部において、ローパスフィルタ４３０によって除去されることが可能であり、第３の部分は、所望の電力情報を有するＤＣ部分で終わる（位相部分においてのみ有効電力である）。換言すると、高周波信号１４０の有効電力値は、項
【００４６】
【数５】
2011193448.tif 000007
【００４７】
に相当するミキサー出力信号４４５のＤＣ部分によって示される。負荷インピーダンスの実数部と虚数部とに関する情報をさらに得るために、位相シフタ（好ましくは９０°位相シフタ）によって第１のミキサーに結合された第２のミキサーを用いてもよい。負荷インピーダンス２１０の虚数部を示す無効電力を判定するためには、位相シフタは９０°位相シフタであってよい。これは、図５Ｂに示されている。
【００４８】
図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路５００ｂを示す、概略的な回路図である。高周波スイッチング回路５００ｂは、高周波スイッチング回路５００ａを、位相シフタ５１０、第２のミキサー４２０’、および第２のローパスフィルタ４３０’によって、拡張したものである。電力検出回路１６０は、高周波信号１４０の有効電力値を示す第１の電力信号１９０を導き出すと共に、高周波信号１４０の無効電力値を示す第２の電力信号１９０’を導き出すように構成されている。位相シフタ５１０は、第１のトランジスタチャネル１２０から第１の測定信号１７０を受信して、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号を供給するように構成されている。第２のミキサー４２０’は、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号を受信すると共に、第２の測定信号１８０を受信して、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号と第２の測定信号１８０とを混合（例えば乗算）して、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号と第２の測定信号１８０との１つまたは複数の積の成分を含む第２のミキサー出力信号を供給するように構成されている。ここで、少なくとも１つまたは複数の積の成分は、高周波信号１４０の無効電力のための一測定値である。第２のローパスフィルタ４３０’は、第２のミキサー出力信号４３０’の高周波部分を濾過して取り除き、第２のミキサー出力信号４３０’のＤＣ部分を含む第２のローパスフィルタ出力信号４４５’を供給するように構成されている。ＤＣ部分は、高周波スイッチング素子１１０（例えば、高周波スイッチングトランジスタ１１０）のチャネル経路１５０を介して経路付けられた高周波信号１４０の無効電力値を示すものである。第２のローパスフィルタ出力信号は、電力検出制御回路１６０の第２の電力信号１９０’であってよい。
【００４９】
幾つかの実施形態によれば、第１の電力信号１９０および第２の電力信号１９０’を用いて、負荷インピーダンス端子２１０に結合された負荷インピーダンスＺ＿ｌｏａｄのインピーダンスの実数値および虚数値を判定することが可能である。負荷インピーダンスは、例えば、アンテナ３１０が一緒になった適応アンテナマッチングネットワークであってよい。この場合、負荷インピーダンスのインピーダンス値の実数値および虚数値に関する情報を用いて、負荷インピーダンスのインピーダンス値を、高周波スイッチング回路の他端、例えば第１のチャネル端子１２０におけるインピーダンス値、例えばトランシーバのインピーダンスに整合させることが可能である。
【００５０】
図６は、本発明の一実施形態に係る通信装置６００を示す概略的なブロック図である。通信装置６００は、高周波信号出力部および高周波信号入力部を有するトランシーバ６１０を備えている。通信装置６００はまた、低雑音増幅器６２０、電力増幅器６３０、および高周波スイッチング回路６４０を備えている。高周波スイッチング回路６４０は、例えば、図３に示された高周波スイッチング回路３００であってよい。低雑音増幅器６２０は、高周波信号入力部および高周波信号出力部を有しており、高周波信号出力部は、トランシーバ６１０の高周波信号入力部に結合されている。電力増幅器６３０は、高周波信号入力部および高周波信号出力部を有しており、高周波信号入力部は、トランシーバ６１０の高周波信号出力部に結合されている。高周波スイッチング回路６４０は、通信装置６００の負荷インピーダンス端子２１０から送信されてくる高周波信号を、低雑音増幅器の高周波入力部に切替可能に経路付けるか、または、高周波電力増幅器からの高周波信号１４０を、通信装置６００の負荷インピーダンス端子２１０に切替可能に経路付けるように構成されている。高周波スイッチング回路６４０の電力検出回路１６０は、高周波信号１４０の電力値を示す電力信号１９０を、第１の測定信号および第２の測定信号に基づいて導き出すように構成されている。幾つかの実施形態によれば、高周波スイッチング回路６４０は、送信されてくる高周波信号の電力値を示す第２の電力信号を導き出すように構成されていてもよい。
【００５１】
電力信号１９０は、トランシーバ６１０のインピーダンス値を評価するため、および／または、適応させるために、または、例えば負荷インピーダンス端子２１０に結合された適応マッチングネットワークのインピーダンス値を適応させるために、トランシーバ６１０によって受信され得る。
【００５２】
幾つかの実施形態によれば、フィルタ素子６５０が、高周波スイッチング回路６４０、低雑音増幅器６２０、およびトランシーバ６１０の間に設置されているとともに、トランシーバ６１０、電力増幅器６３０、および高周波スイッチング回路６４０の間に設置されていてよい。
【００５３】
図７は、本発明の一実施形態に係る通信装置７００を示す概略的なブロック図である。通信装置７００は、高周波スイッチング回路６４０について詳細に説明した図６に示される通信装置６００であってよい。高周波スイッチング回路６４０は、負荷インピーダンス端子２１０からの高周波信号を、低雑音増幅器６２０の高周波信号入力部に切替可能に経路付けるか、または、電力増幅器６３０の高周波信号出力部からの高周波信号１４０を、負荷インピーダンス端子２１０に切替可能に経路付けるように構成されている。高周波スイッチング回路６４０は、アンテナ３１０から送信されてくる高周波信号を低雑音増幅器６２０の高周波入力部に経路付けるための、受信経路７２０を含む。受信経路７２０は、２つの直列トランジスタ７２２、７２４と、１つの分流トランジスタ７２６とを備えている。高周波スイッチング回路６４０は、電力増幅器６３０の高周波信号出力部からの高周波信号１４０を、負荷インピーダンス端子２１０に経路付けるための、送信経路７３０をさらに含む。ここで、アンテナ３１０またはアンテナネットワークは、負荷インピーダンス端子２１０に結合されていてよい。送信経路７３０は、２つの直列トランジスタ７３２、１１０と、１つの分流７３６トランジスタとを含み、高周波スイッチング回路６４０の高周波スイッチング素子１１０は、直列トランジスタ７３２、１１０の最後のインライントランジスタ１１０を構成している（例えば、最後のインライントランジスタの第２のトランジスタチャネル端子は、負荷インピーダンス２１０に結合されている）。従って、高周波スイッチング素子１１０の第１のチャネル端子１２０は、直列トランジスタ１１０の第１のトランジスタチャネル端子１２０（例えばドレイン）を構成し、高周波スイッチング素子１１０の第２のチャネル端子１３０は、直列トランジスタ１１０の第２のトランジスタチャネル端子１３０を構成し、高周波スイッチング素子１１０のチャネル経路１５０は、直列トランジスタ１１０のトランジスタチャネル経路１５０を構成する。換言すると、高周波スイッチング素子１１０は、直列トランジスタ（例えば高周波スイッチングトランジスタ）１１０を構成する。高周波スイッチング回路６４０の電力検出回路１６０は、ミキサー４２０、ローパスフィルタ４３０を備え、検出器７１０（例えばダイオード検出器）をさらに備えていてもよい。ミキサー４２０の第１の端子７４０（例えば第１の入力部）は、第１の測定信号１７０を受信するために、第１の結合キャパシタを介して、第１のトランジスタチャネル端子１２０に結合されていてよい。ミキサー４２０の第２の端子７５０（例えば第２の入力部）は、第２の測定信号１８０を受信するために、第２の結合キャパシタを介して第２のトランジスタチャネル端子１３０に結合されていてよい。ミキサー４２０は、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０とを混合（例えば乗算）して、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との積の成分を含むミキサー出力信号を供給するように構成されていてよい。この積の成分は、高周波信号１４０の有効電力のための一測定値である。ミキサー出力信号は、高周波信号１４０の有効電力値を示すＤＣ部分と、高周波部分とを備えていてよい。従って、ローパスフィルタ４３０は、ミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き（すなわち除去し）、ミキサー出力信号のＤＣ部分を含むローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されていてよい。ローパスフィルタ出力信号を、直接、評価のために用いてもよいし、または、検出器７１０に供給して、ローパスフィルタ４３０によって濾過されなかったさらなる高周波部分を除去して、高周波信号１４０の有効電力値を示すＤＣだけの電力信号１９０を導き出してもよい。電力信号１９０は、評価のために、トランシーバ６１０に直接供給され得る。
【００５４】
換言すると、高周波信号の電力を検出するために、電圧情報および電流情報が用いられる。電圧情報は、例えばアンテナ３１０（負荷インピーダンス端子２１０）において、特に結合キャパシタを介して極めて容易に得られ、高周波信号のＤＣ部分を抑制することが可能である。電流情報は、上述のように、高周波スイッチング素子１１０の第１のチャネル端子１２０と第２のチャネル端子１３０との間のチャネル経路１５０において生じる、または、換言すると、高周波スイッチング回路の直列の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路において生じる電圧降下を得ることによって、得ることが可能である。このため、高周波スイッチング素子１１０、または高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路１５０の公知のＲｄｓ＿ｏｎ抵抗を用いて、電流または電流情報を直接得てもよい。Ｒｄｓ＿ｏｎの値が非常に小さいため、１つよりも多いデバイス（直列経路内の高周波スイッチングトランジスタ）を用いることが有効であり得る。この場合、絶縁に関して注意する必要があり、信号増幅が不可欠である。換言すると、第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０、または、少なくともこれらの信号の差は、ミキサー４２０の中に供給される前に増幅され得る。高周波スイッチング素子１１０において、より高い電圧降下を得るために、高周波スイッチング素子１１０は、直列結合された複数の高周波スイッチングトランジスタを含んでいてよい。これは、第１のインライン直列の高周波スイッチングトランジスタの第１のトランジスタチャネル端子（例えばドレイン）が、高周波スイッチング素子１１０の第１のチャネル端子１２０であり（該第１のチャネル端子１２０を構成しており）、直列接続の最後である、最後のインライン高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子（例えばソース）が、高周波スイッチング素子１１０の第２のトランジスタチャネル端子１３０を構成していてよいことを意味している。高周波信号経路（例えばＴＸ経路またはＲＸ経路）を切替えるために、直列接続された複数の高周波スイッチングトランジスタを使用することによって、高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路を介して経路付けられた高周波信号の可能な限り高い電圧（例えばドレインまたはソース電圧）が導かれ、従って、結果として、高周波信号１４０の出力電力が可能な限り高くなる。換言すると、直列の高周波スイッチングトランジスタの第１のインライン高周波スイッチングトランジスタのトランジスタチャネル端子（すなわち、例えばトランシーバに結合された高周波スイッチング回路の第１のチャネル端子）から、第１の測定信号１７０を得ると共に、直列の高周波スイッチングトランジスタの最後のインライン高周波スイッチングトランジスタの第２のトランジスタチャネル端子（すなわち、高周波スイッチング回路の第２の端子、例えば負荷端子インピーダンス２１０）から、第２の測定信号１８０を得ることによって、直列の高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路のＲｄｓ＿ｏｎ抵抗が合計され、これによって、第１のチャネル端子１２０と第２のチャネル端子１３０との間の電圧降下はより高くなり、従って、第１の測定信号１７０と第２の測定信号１８０との間の電圧差がより高くなる。このため、高周波信号の電力の決定が容易になり、これによって、負荷インピーダンス端子２１０によって結合された負荷インピーダンスのインピーダンス値の決定が容易になる。
【００５５】
幾つかの実施形態によれば、このチェーンのうちの１つのデバイス（直列接続された複数の高周波スイッチングトランジスタのうちの１つの高周波スイッチングトランジスタ）を、電流ミラーに結合させて、高周波スイッチングトランジスタのチャネル経路に流れる電流をミラーさせてもよい。
【００５６】
実施形態は、自身の方向性結合器のミスマッチングや指向性の制限、また指向性の損失のために生じる検出エラーを回避する。さらに、ミスマッチング、または理想的な終了の誤った推測によるエラーを生じさせずに、信号の有効電力が得られる。理想的な終了とは、換言すると、理想的な終結であり、理想的な整合、例えば５０オームを意味している。
【００５７】
さらに、実施形態は、電流および電圧検出によって、実際のミスマッチング、例えば、高周波スイッチング回路の負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスと、トランシーバ６１０のインピーダンスとの間のミスマッチングに関する表示を可能にする。低オームミスマッチの場合、オン抵抗ＲＤＳ＿ｏｎを有する直列トランジスタ１１０（高周波スイッチング素子１１０）において、（比較的）高い電圧降下が生じる。この電圧降下は、アンテナ出力（負荷インピーダンス端子２１０）における電圧の低減をもたらす。逆の場合の、高オームミスマッチが生じる場合には、アンテナ出力（負荷インピーダンス端子２１０）における電圧が２倍になり最大値まで増大し、このため、直列経路を介して（高周波スイッチング素子１１０または高周波スイッチングトランジスタ１１０のチャネル経路１５０を介して）流れる電流が低減される。例えば、システム（通信装置）が参照インピーダンス（例えば５０オーム）に較正されるならば、有効電力の降下によって、ミスマッチングが生じ得る。
【００５８】
幾つかの実施形態を参照すると、高周波スイッチング回路の負荷インピーダンス端子２１０に結合された負荷インピーダンスのインピーダンス値の無効部分（虚数部）の検出を、電圧（第１の測定信号１７０および第２の測定信号１８０）およびその互いに対する位相を検出することによって、行うことも可能である。
【００５９】
負荷インピーダンス端子２１０に結合されたインピーダンスの値の実数部および無効部分を検出するために、高周波信号１４０の有効電力および無効電力を検出する必要がある。この検出は、図８に係る通信装置を用いて行うことが可能である。
【００６０】
図８は、本発明の一実施形態に係る通信装置８００を示す図である。通信装置８００は、図７に示される通信装置７００とは、電力検出回路１６０が、位相シフタ５１０、第２のミキサー４２０’、および第２のローパスフィルタ４３０’をさらに備えている点において、異なっている。図７に示される電力検出回路１６０は、例えば、図５Ａに係る電力検出回路１６０と同じであってよく、通信装置８００の図８に示される電力検出回路１６０は、例えば、図５Ｂに示される電力検出回路１６０と同じであってよい。従って、通信装置８００の電力検出回路１６０は、高周波信号１４０の有効電力値を示す第１の電力信号１９０、および、高周波信号１４０の無効電力値を示す第２の電力信号１９０’を供給するように構成されていてよい。位相シフタ５１０は、第１の測定信号１７０を受信して、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号、例えば９０度シフトされた、位相シフトされた信号を供給して、高周波信号１４０の無効電力に関する情報を得るように構成されている。第２のミキサー４２０’は、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号と、第２の測定信号１８０とを混合して、第１の測定信号１７０の位相シフトされた信号と第２の測定信号１８０との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を供給するように構成されていてよい。この積の成分は、高周波信号１４０の無効電力のための一測定値である。第２のローパスフィルタ４３０’は、第２のミキサー出力信号の高周波部分を濾過して取り除き、第２のミキサー出力信号のＤＣ部分を含む第２のローパスフィルタ出力信号を供給するように構成されていてよい。このＤＣ部分は、高周波信号の無効電力値を示すものである。従って、第２の電力信号１９０’は、第２のローパスフィルタ出力信号として構成されていてよく、さらなる評価のために、例えば、トランシーバ６１０のアナログデジタル変換器において、トランシーバ６１０の中に直接供給されてもよい。トランシーバ６１０は、第１の電力信号１９０に基づいて、負荷インピーダンス端子２１０に結合されたインピーダンスの実数値を得ると共に、第２の電力信号１９０’に基づいて、負荷インピーダンス端子２１０に結合されたインピーダンスの虚数値を得るように構成されていてよい。換言すると、図８に係る通信装置８００は、負荷インピーダンス端子２１０に結合された負荷インピーダンスのミスマッチを検出することが可能である。
【００６１】
図９は、本発明の一実施形態に係る通信装置９００を示す、概略的なブロック図である。通信装置９００は、通信装置８００を、負荷インピーダンス端子２１０とアンテナ３１０との間に結合された適応マッチングネットワーク９１０によって、および、制御論理回路９２０によって、拡張したものである。換言すると、適応マッチングネットワーク９１０は、第１の適応マッチングネットワーク端子９３０を介して、高周波スイッチング回路６４０の負荷インピーダンス端子２１０に結合されており、第２の適応マッチングネットワーク端子９４０を介して、アンテナ３１０に結合されている。高周波信号１４０の有効電力値を示す第１の電力信号１９０、および、高周波信号１４０の無効電力値を示す第２の電力信号１９０’は、制御論理回路９２０に結合されている。制御論理回路９２０は、第１の電力信号１９０および第２の電力信号１９０’に基づいて、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスの実数インピーダンス値および虚数インピーダンス値を得るように構成されていてよい。負荷端子２１０に存在するインピーダンスは、適応マッチングネットワーク９１０およびアンテナ３１０のインピーダンスによって判定される。制御論理回路９２０は、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスの実数および虚数値を、適応マッチングネットワーク９１０を用いて、高周波スイッチング回路６４０に適合させるように構成されていてよい。これによって、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスは、トランシーバ６１０の出力インピーダンスに整合される。制御論理回路９２０は、例えば５０オームのインピーダンスが、高周波スイッチング回路６４０の負荷インピーダンス端子２１０に存在するように、適応マッチングネットワーク９１０を調節してよい。
【００６２】
図９に係る通信装置９００は、２つの測定信号１７０，１８０の間の位相情報（例えば位相シフト）に基づいてインピーダンスの無効値を検出することによって、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスのインピーダンスミスマッチを訂正することが可能であり、この位相情報は、例えば第２の測定信号１８０からの電圧情報に基づいて、インピーダンスの実数値を検出することによって得られるものである。例えば切換可能なＬＣネットワークである適応マッチングネットワーク９１０は、最適な（または少なくとも十分に良好な）整合、例えば、高周波信号１４０の最大有効電力および最小無効電力が得られるまで、インピーダンスを、例えば５０オームに整合させることを可能にする。制御論理回路９２０は、例えば、位相差および電圧差が最小化されるまで、または、十分に小さい値に達するまで、適応マッチングネットワーク９１０を切替えてもよい。
【００６３】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係る通信装置１０００を示す概略的なブロック図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに係る通信装置１０００は、図９に係る通信装置９００を、自己較正ユニット１０１０によって拡張したものである。自己較正ユニット１０１０は、第２の制御論理回路１０２０および較正ネットワーク１０３０を備えている。較正ネットワーク１０３０の第１の端子１０４０は、適応マッチングネットワーク９１０の第２の適応マッチングネットワーク端子９４０に結合されており、較正ネットワーク１０３０の第２の端子１０５０は、アンテナ３１０に結合されている。第２の制御論理回路１０２０は、適応マッチングネットワーク９１０の第２の適応マッチングネットワーク端子９４０を、第１の制御回路９２０から受信された制御信号１０７０に応じて、較正ネットワーク１０３０の第２の端子１０５０（例えばアンテナ３１０）に、または、少なくとも第１の較正インピーダンスに、切替可能に結合するように構成されている。
【００６４】
換言すると、第２の制御論理回路１０２０は、制御信号１０７０に基づいて、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスを、公知の値に切替えるように構成されている。このため、第１の制御論理回路９２０は、高周波信号１４０の有効電力および無効電力の参照値を決定することが可能である。高周波信号１４０の有効電力および無効電力の参照値に基づいて、第１の制御論理回路９２０は、参照インピーダンスの１つが第２の適応マッチングネットワーク端子９４０に結合されている場合よりも、アンテナ３１０が第２の適応マッチングネットワーク端子９４０に結合されている場合に、高周波信号１４０の有効電力値と無効電力値とが同じになるように、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスを適合させてよい。
【００６５】
換言すると、第１の制御論理回路９２０は、適応マッチングネットワーク９１０を用いることによって、負荷インピーダンス端子２１０に存在するインピーダンスを整合させるように構成されていてよい。これは、第２の制御論理回路１０２０を用いて、適応マッチングネットワーク９１０の第２の適応マッチングネットワーク端子９４０を、較正ネットワーク１０３０の参照インピーダンスに切替えることによって得られる参照値に基づいている。
【００６６】
換言すると、「定位」（有効電力値および無効電力値）がわからなければ、または、その積が確定不可能ならば、自己較正を行うために、適応マッチングネットワーク９１０の後部の公知のインピーダンスに切替えることが可能である。較正ネットワーク１０３０は、例えば、抵抗器１０６０、キャパシタ１０７０を備える直列の抵抗器、および／または、インダクタンス１０８０を備える直列の抵抗器を有し、第２の制御論理回路１０２０は、較正ネットワーク１０３０の第１の端子１０４０を、第２の端子１０５０に、例えば、アンテナ３１０または較正インピーダンス（抵抗器１０６０、キャパシタ１０７０を備える直列の抵抗器、または、インダクタンス１０２０を備える直列の抵抗器）に切替可能に結合するように構成されていてよい。換言すると、較正ネットワーク１０３０は、３つの公知のインピーダンス、すなわち、抵抗性のみのインピーダンス１０６０（典型的には５０オーム）、抵抗性且つ容量性のインピーダンス１０７０、および、抵抗性且つ誘導性のインピーダンス１０８０を備えている。これよりも多くの参照インピーダンスを使用することは、より高い精度をもたらすが、較正時間が長くなってしまう場合もあり、デバイストレランスに関して、問題を生じさせ得る。
【００６７】
ＧＳＭシステムでは、仕様書に準拠するには、適応マッチングをバーストとバーストとの間で行う必要がある。１つのバーストのなかで適応マッチングネットワークを切替ることは、振幅および位相を変化させることになり、このため、伝送における妨害がもたらされる。
【００６８】
本発明に係る実施形態は、例えば、ＣＭＯＳＨＦスイッチまたはＣＭＯＳＨＦ電力増幅器において、使用することが可能である。
【００６９】
図１１は、本発明の一実施形態に係る高周波信号の電力を測定する方法１１００を示すフロー図である。方法１１００は、高周波信号を、高周波スイッチング素子の第１のチャネル端子と第２のチャネル端子との間のチャネル経路を介して経路付けるステップ１１１０を含む。
【００７０】
方法１１００はさらに、第１のチャネル端子から第１の測定信号を得ると共に、第２のチャネル端子から第２の測定信号を得るステップ１１２０を含む。
【００７１】
方法１１００はさらに、第１の測定信号を位相シフトして、第１の測定信号の位相シフトされた信号を導き出すステップ１１３０を含む。
【００７２】
方法１１００はさらに、第１の測定信号と第２の測定信号とを混合して、第１の測定信号と第２の測定信号との積の成分を含む第１のミキサー出力信号を導き出すステップ１１４０を含む。この積の成分は、高周波信号の有効電力のための一測定値である。
【００７３】
方法１１００はさらに、第１の測定信号の位相シフトされた信号と第２の測定信号とを混合して、第１の測定信号の位相シフトされた信号と第２の測定信号との積の成分を含む第２のミキサー出力信号を導き出すステップ１１５０を含む。この積の成分は、高周波信号の無効電力のための一測定値である。
【００７４】
方法１１００はさらに、第１のミキサー出力信号をローパスフィルタ処理して、第１のミキサー出力信号の高周波部分を除去し、第１のローパスフィルタ出力信号を供給するステップ１１６０を含む。第１のローパスフィルタ出力信号は、高周波信号の有効電力値を示すＤＣ部分を含む。
【００７５】
方法１１００はさらに、第２のミキサー出力信号をローパスフィルタ処理して、第２のミキサー出力信号の高周波部分を除去し、第２のローパスフィルタ出力信号を供給するステップ１１７０を含む。第２のローパスフィルタ出力信号は、高周波信号の無効電力値を示すＤＣ部分を含む。
【００７６】
方法１１００は、本明細書に記載の装置および設備の任意の特徴または機能性、および態様によって補足してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路において用いられ得る高周波スイッチング素子を示す、概略的な回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る高周波スイッチング回路を示す、概略的な回路図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態に係る通信装置を示す、概略的なブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る方法を示す、概略的なフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【外国語明細書】
2011193448000001.pdf