(57)【要約】  送信フィルタをもつ送信機と受信フィルタをもつ受信機とを含むトランシーバであって、送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもつトランシーバと、ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択し、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させるように構成されたプロセッサとを含むマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。【選択図】    図５
2008519534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信フィルタをもつ送信機と受信フィルタをもつ受信機とを含むトランシーバであって、送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもつトランシーバと、
ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択し、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させるように構成されたプロセッサとを含むマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項２】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、プロセッサが、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を、それぞれのバイアス電圧を調節することによって、同調させるようにも構成されている請求項１記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項３】
可変強誘電コンデンサが、直列に積み重ねられた複数の強誘電コンデンサを含む請求項２記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項４】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、直列に配置された第１、２、および第３の可変強誘電コンデンサと、第１および第２の共振器をもつ電磁共振器と、第１の共振器と並列に、かつ第１および第２のコンデンサと電源帰線との間に連結された第４の可変強誘電コンデンサと、第２の共振器と並列に、かつ第２および第３のコンデンサと電源帰線との間に連結された第５の可変強誘電コンデンサとを含み、可変強誘電コンデンサの各々が、バイアス電圧入力をもち、プロセッサが、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を、それぞれのバイアス電圧を調節することによって、同調させるようにも構成されている請求項１記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項５】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々において、プロセッサが、第１および第３のコンデンサに共通の第１のバイアス電圧と、第２のコンデンサへの第２のバイアス電圧と、第４および第５のコンデンサに共通の第３のバイアス電圧とを調節するようにも構成されている請求項４記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項６】
送信機に連結された送信フィルタと受信機に連結された受信フィルタとをもつデュプレクサをさらに含むマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスであって、デュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもち、プロセッサが、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、デュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタを同調させるようにも構成されている請求項１記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項７】
送信機内の送信フィルタ、受信機内の受信フィルタ、並びにデュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、プロセッサが、フィルタの各々を、それぞれのバイアス電圧を与えることによって同調させるようにも構成されている請求項６記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項８】
アンテナおよび同調可能な共通ノードをさらに含むマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスであって、デュプレクサが、共通ノードを介してアンテナに連結され、プロセッサが、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、共通ノードを同調させるようにも構成されている請求項６記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項９】
共通ノード、送信機内の送信フィルタ、受信機内の受信フィルタ、並びにデュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、プロセッサが、共通ノードおよびフィルタの各々を、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させるようにも構成されている請求項８記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項１０】
送信機が、送信フィルタに連結された入力をもつ同調可能な送信増幅器を含み、受信機が、受信フィルタに連結された出力をもつ同調可能な受信増幅器を含み、プロセッサが、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、増幅器の各々を同調させるようにも構成されている請求項１記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項１１】
送信フィルタ、受信フィルタ、送信増幅器、および受信増幅器の各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、プロセッサが、フィルタおよび増幅器の各々を、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させるようにも構成されている請求項１０記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項１２】
送信機が、並列に連結されていて、かつ送信フィルタに連結された共通入力をもつ第１および第２の同調可能な送信増幅器を含み、受信機が、並列に連結されていて、かつ受信フィルタに連結された共通出力をもつ第１および第２の同調可能な受信増幅器を含み、第１の送信および受信増幅器の各々が、多数の帯域の中の第１の部分にわたって同調可能であり、第２の送信および受信増幅器の各々が、多数の帯域の中の、第１の部分とは異なる第２の部分にわたって同調可能であり、プロセッサが、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、受信機および送信機の両者の中の増幅器の少なくとも一方を同調させるようにも構成されている請求項１記載のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【請求項１３】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスを使用して通信する方法であって、通信デバイスが、送信フィルタをもつ送信機と、受信フィルタをもつ受信機とを含み、送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもち、
ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択することと、
多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させることとを含む方法。
【請求項１４】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、送信フィルタおよび受信フィルタが、それぞれのバイアス電圧を調節することによって、同調させられる請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
可変強誘電コンデンサが、直列に積み重ねられた複数の強誘電コンデンサを含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、直列に配置された第１、第２、および第３の可変強誘電コンデンサと、第１および第２の共振器をもつ電磁共振器と、第１の共振器と並列に、かつ第１および第２のコンデンサと電源帰線との間に連結された第４の可変強誘電コンデンサと、第２の共振器と並列に、かつ第２および第３のコンデンサと電源帰線との間に連結された第５の可変強誘電コンデンサとを含み、可変強誘電コンデンサの各々が、バイアス電圧入力をもち、送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させられる請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、第１および第３のコンデンサに共通の第１のバイアス電圧を調節し、第２のコンデンサへの第２のバイアス電圧を調節し、第４および第５コンデンサに共通の第３のバイアス電圧を調節することによって同調させられる請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ハンドヘルド無線通信デバイスが、送信機に連結された送信フィルタと受信機に連結された受信フィルタとをもつデュプレクサをさらに含み、デュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもち、方法が、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、デュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させることをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
送信機内の送信フィルタ、受信機内の受信フィルタ、並びにデュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、フィルタの各々が、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させられる請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ハンドヘルド無線通信デバイスが、アンテナおよび同調可能な共通ノードをさらに含み、デュプレクサが、共通ノードを介してアンテナに連結され、方法が、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、共通ノードを同調させることをさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
共通ノード、送信機内の送信フィルタ、受信機内の受信フィルタ、並びにデュプレクサ内の送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、バイアス電圧入力をもつ同調可能な受信増幅器を含み、共通ノードおよびフィルタが、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させられる請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
送信機が、送信フィルタに連結された入力をもつ同調可能な送信増幅器を含み、受信機が、受信フィルタに連結された出力をもつ同調可能な受信増幅器を含み、方法が、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、増幅器の各々を同調させることをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項２３】
送信フィルタ、受信フィルタ、送信増幅器、および受信増幅器の各々が、バイアス電圧入力をもつ可変強誘電コンデンサを含み、フィルタおよび増幅器の各々が、それぞれのバイアス電圧を調節することによって同調させられる請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
送信機が、並列に連結されていて、かつ送信フィルタに連結された共通入力をもつ第１および第２の同調可能な送信増幅器を含み、受信機が、並列に連結されていて、かつ受信フィルタに連結された共通出力をもつ第１および第２の同調可能な受信増幅器を含み、第１の送信および受信増幅器の各々が、多数の帯域の第１の部分にわたって同調可能であり、第２の送信および受信増幅器の各々が、多数の帯域の中の、第１の部分とは異なる第２の部分にわたって同調可能であり、方法が、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、受信機および送信機の両者内の増幅器の中の少なくとも一方を同調させるようにも構成されている請求項１３記載の方法。
【請求項２５】
多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域を生成する手段をもつ送信機と、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域を生成する手段をもつ受信機とを含むトランシーバと、
ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択する手段と、
送信フィルタおよび受信フィルタにおける帯域通過領域を同調させる手段とを含むマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第１１９条のもとでの優先権の主張
本特許出願は、２００４年１１月５日に出願され、本発明の譲受人に譲渡され、それによって本明細書において参照によって明示的に取り入れられている仮出願第６０／６２５，２２４号（“A Frequency Agile Transceiver for Use in a Multi-Band Handheld Communications Device”）に対して優先権を主張している。
【０００２】
本開示は、概ね、通信、より具体的には、マルチバンド ハンドヘルド通信デバイス（multi-band handheld communications device）において使用する周波数アジャイルトランシーバ（frequency agile transceiver）に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信に対する需要は、増え続ける無線サービスの開発をもたらした。無線サービスは、セルラ技術に依存する詳細な計画（blueprint）から始まる。セルラ技術は、地理的受信可能領域がセルへ分割されているトポロジに基づく。これらの各セル内には、移動ユーザと通信するための固定無線送信機および制御装置がある。米国において８２４ないし８９４メガヘルツで行なわれるセルラサービスは、当初は、アナログ信号を使用して、無線通信を支援していた。今日では、種々の改良がセルラシステムに対して行われ、ディジタル技術を取り入れている。
【０００４】
パーソナル通信サービス（Personal Communications Service, PCS）が、数年後に現れた。ＰＣＳは、ディジタルベースの通信システムであり、１８５０ないし１９９０メガヘルツの広帯域の動作周波数を使用して、音声、データ、およびビデオの応用を支援している。さらに最近では、ＩＭＴ（International Mobile Telecommunication）が展開され、地上波または衛星、あるいはこの両者のネットワークをリンクすることによって、世界的なアクセスのためのフレームワークを与えた。ＩＭＴは、１９２０ないし２１７０メガヘルツの動作帯域をもつ。したがって、移動ユーザが、セルラサービスとＰＣＳサービスとの両者にアクセスするのに、マルチバンド無線通信デバイスを必要とすることが容易に分かる。さらに悪いことに、セルラ、ＰＣＳ、および他の無線サービスのための周波数の割り振りは、世界中で異なる。
【０００５】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスの長所の１つは、これを世界中のどこへでも出荷できることであり、大量生産の量産原価を低減し、異なる場所へ送られるデバイスのための区別された製品ラインを不要にしている。さらに加えて、消費者は、多数のデバイスの購入を防ぐマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスを高く評価し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスの現在の実施では、各無線サービスに別々のチャネルを与えている。各チャネルは、デュプレクサに連結された送信および受信フィルタを含んでいる。ＲＦスイッチを使用して、選択されたチャネルにおいてデュプレクサをアンテナに接続することができる。希望の帯域数が増加するのにしたがって、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスを実現するコストおよび複雑さは、法外にひどくなる（prohibitive）。ＲＦスイッチを使用することによって生じる付加的なロスは、システムの性能に悪影響を与える。したがって、向上したマルチバンドハンドヘルド無線通信デバイスが、当技術において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様において、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、送信フィルタをもつ送信機と受信フィルタをもつ受信機とを含むトランシーバであって、送信フィルタおよび受信フィルタの各々が、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域をもつトランシーバと、ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択して、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させるように構成されたプロセッサとを含む。
【０００８】
本発明の別の態様において、送信フィルタおよび受信フィルタをもつマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスを使用する通信方法は、ハンドヘルド通信デバイスを動作させるための多数の帯域の１つを選択することと、多数の帯域の中の選択された１つに基づいて、送信フィルタおよび受信フィルタの各々を同調させることとを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の態様において、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域を生成する手段をもつ送信機と、多数の帯域の全体にわたって同調可能な帯域通過領域を生成する手段をもつ受信機とを含むトランシーバ、ハンドヘルド無線通信デバイスを動作させるための多数の帯域の中の１つを選択する手段、並びに送信機および受信機における帯域通過領域を同調させる手段を含む。
【００１０】
本発明の種々の実施形態が例示的に示され、記載されている次の詳細な説明から、本発明の他の実施形態が、当業者には容易に明らかになることが分かる。理解されるように、本発明は、他の、および異なる実施形態が可能であり、その幾つかの細部は、種々の他の点において、その全てが本発明の意図および範囲から逸脱することなく、変更することができる。したがって、図面および詳細な記述は、本質的に例示的であって、限定的ではないと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の態様は、添付図面において、制限的にではなく、例示的に示されている。
【００１２】
添付の図面に関連して後述される詳細な記述は、本発明の種々の実施形態の記述として意図されており、本発明が実行され得る唯一の実施形態を表わすことを意図されていない。詳細な記述は、本発明を完全に理解させるために、具体的な詳細を含んでいる。しかしながら、当業者には、本発明が、これらの具体的な詳細がなくても実行され得ることが明らかであるだろう。幾つかの例において、本発明の概念を不明瞭にするのを避けるために、周知の構造およびデバイスが、ブロック図の形で示されている。
【００１３】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、１つ以上の無線サービスを使用して、ネットワークにアクセスするか、または他の移動ユーザと通信するのに使用され得る。“ハンドヘルド無線通信デバイス（handheld wireless communications device）”という用語は、ユーザによって保持されることを意図され、無線チャネルを介して通信することができる任意のタイプのデバイスを指し、例えば、電話、パーソナル データ アシスタント(personal data assistant, PDA)、ラップトップ、モデム、または任意の他の同様のデバイスを含むが、これらに制限されない。“マルチバンド（multi-band）”という用語は、多数の無線サービスを支援することができるハンドヘルド無線通信デバイスを指し、無線サービスの少なくとも２つは異なる動作周波数帯域をもつ。
【００１４】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、米国において、セルラ、ＰＣＳ、またはＩＭＴサービスを使用して、符号分割多元接続(code division multiple access, CDMA)ネットワーク上で通信するように設計され得る。マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、日本におけるセルラサービス、および韓国におけるＰＣＳサービスのような、米国以外の無線サービスを使用することもでき得る。
【００１５】
次の詳細な記述では、種々の技術が、ＣＤＭＡネットワークに関連して記載される。これらの技術は、この環境で使用するのによく適しているが、当業者には、これらの技術が他の無線ネットワークに同様に応用可能であることが容易に分かるであろう。さらに加えて、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスの１つ以上の例が、本発明の種々の態様を説明するために、特定の無線サービスに関連して記載される。これらの発明の態様は、当技術における個々の必要に応じて、無線サービスの任意のグループへ拡張され得ると理解される。
【００１６】
図１は、アクセスポイントを介して、企業イントラネットまたはインターネットのようなネットワークにアクセスすることができるマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス102の概念ブロック図である。アクセスポイントは、１つ以上の定位置の基地局（fixed site base station）を含み、各定位置の基地局は、受信可能範囲の特定の地理的領域内における通信を支援するために割り当てられている。
【００１７】
マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスは、ソフトウェアベースのプロセッサ104、もしくはハードウェア構成要素またはソフトウェア構成要素、あるいはこの両者の任意の他の適切な装置によって管理され得る。プロセッサ104は、システムメモリ(図示されていない)を備えたマイクロプロセッサを含み得る。マイクロプロセッサは、ソフトウェアプログラムを実行するプラットフォームを与え得る。このソフトウェアプログラムは、とくに、ネットワークによって支援されている種々の無線サービスへのアクセスを管理する。プロセッサ104は、符号化、変調、およびスペクトラム拡散処理のような種々の信号処理機能も備え得る。さらに加えて、これらの信号処理機能は、マイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアによって行われるか、または、その代わりに、ディジタル信号プロセッサ(digital signal processor, DSP)、等へオフロードされ得る。
【００１８】
既に記載したように、プロセッサ104は、ネットワークによって支援されている種々の無線サービスへのアクセスを管理するのに使用され得る。ユーザが、呼を開始するか、または呼を開始するアプリケーションを起動すると、マイクロプロセッサは、システムメモリ内のローミングマップにアクセスし、呼を支援する適切な無線サービスを判断し得る。ユーザおよびサービスプロバイダの地理的な位置に応じて、プロセッサ104は、ローミングマップから無線サービスを選択し、そのサービスを使用して、ネットワークを得ることを試み得る。一例によって、プロセッサ104は、米国では、セルラ、ＰＣＳ、またはＩＭＴ、日本では、セルラ、韓国では、ＰＣＳを使用して、ＣＤＭＡネットワークを得ることを試み得る。無線サービスの選択は、全地球測位システム（Global Positioning System, GPS）受信機（図示されていない）を使用して、ユーザの地理的な位置を判断することによって、ユーザに透明であり得る。ユーザが、使用可能な多数の無線サービスをもつ地理的領域内にいるとき、プロセッサ104は、アルゴリズムを使用して、１つを選択し得る。アルゴリズムは、サービスプロバイダの好み、ユーザの帯域幅要件、その時間におけるネットワークトラヒック、または任意の他の選択基準に基づき得る。その代わりに、ユーザは、自分の位置を、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイス、または好ましい無線サービス、あるいはこの両者へプログラムするように要求されることもある。何れにしても、プロセッサ104は、ローミングマップから無線サービスを選択すると、その選択に関係付けられた１組の同調信号を生成する。同調信号は、周波数アジャイルトランシーバ106に与えられ得る。
【００１９】
トランシーバ106は、個々の応用に応じて、全二重または半二重動作のために設計され得る。例えば、無線電話が、全二重動作のトランシーバを使用すると、呼上の両当事者は、直ちに話すことができる。全二重動作を実現するために、送信周波数と受信周波数とは、通常、オフセットにされている。一例によって、米国のセルラ帯域では、無線通信デバイスは、８２４ないし８４９メガヘルツの範囲の周波数を使用して、基地局へ送信し、基地局は、８６９ないし８９４メガヘルツの範囲の周波数を使用して、無線通信デバイスへ送信する。
【００２０】
図２は、上述のマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおいて使用され得る周波数アジャイルトランシーバの機能ブロック図である。周波数アジャイルトランシーバ106は、希望の送信周波数および受信周波数あたりの狭帯域にわたって、損失をより低くし、阻止を向上するのに使用され得る。この向上した性能は、低減された電力消費量のために、マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおける向上したスタンバイ時間および通話時間を可能にし得る。
【００２１】
トランシーバ106は、直接変換アーキテクチャを使用して、回路の複雑さと電力消費量の両者を低減し得るが、本開示全体にわたって記載されている発明の概念は、このようなアーキテクチャに決して制限されない。トランシーバは、アンテナ202に連結され得る。アンテナ202は、広帯域アンテナであるか、または、その代わりに、同調可能なアンテナ整合回路(図示されない)を含むこともある。アンテナ202の後述の実施形態では、プロセッサ104によって選択された無線サービスにしたがって、プロセッサ104によって生成された同調信号の１つ以上が、アンテナ整合回路を同調させるのに使用され得る。
【００２２】
トランシーバの次の記述は、不要な詳細を伴わずに、単純化され、発明の概念を強調している。トランシーバの実際の実施は、より複雑であり、例示的に、複雑な(Ｉ−Ｑ)アーキテクチャを含み得る。これは、当技術において周知であり、したがって、説明されない。さらに加えて、実際の実施中に使用され得るが、本発明に関係のない種々の増幅およびフィルタリング段（stage）は、省かれる。当業者が、本明細書に記載された原理にしたがって、実際のトランシーバを設計し、構成できることが分かる。
【００２３】
図２を参照すると、トランシーバ106は、デュプレクサ210を介してアンテナ202に連結されている送信機206および受信機208を含み得る。全二重モードの動作では、デュプレクサ210は、送信機206とアンテナ202との間のチューナブル送信フィルタと、アンテナ202と受信機208との間のチューナブル受信フィルタとを使用する。各フィルタは、プロセッサ104によって選択された無線サービスのための送信または受信動作周波数に個々に同調させられ得る。とくに、プロセッサ104によって生成された同調信号の１つ以上が、デュプレクサ210内のフィルタを同調させるのに使用され得る。
【００２４】
受信機208は、雑音および干渉がある状態で希望の信号を検出し、それらの信号を、受信した送信中に含まれている情報を処理できるレベルまで増幅するのに使用される。より具体的には、アンテナ202によって受信された信号は、デュプレクサ210を介して、受信機208のフロントエンドにおける同調可能な低雑音増幅器（low noise amplifier, LNA）212に連結され得る。低雑音増幅器212は、好適な雑音指数の性能をもつ高い利得を与えるはずである。チューナブルフィルタ214は、低雑音増幅器212によって生成された帯域外信号を阻止するのに使用され得る。ダウンコンバータ216は、信号を無線周波数(Radio Frequency, RF)からベースバンドに変換し、ベースバンド信号をプロセッサ104に与えるのに使用され得る。プロセッサ104によって生成された同調信号の１つ以上が、低雑音増幅器212およびフィルタ214を、プロセッサ104によって選択された無線サービスのための周波数帯に同調させるのに使用され得る。
【００２５】
送信機206は、搬送波信号を、プロセッサ104によって生成されたベースバンド情報で変調し、変調された信号を、アンテナ202を介して自由空間へ放射するのに十分な電力レベルまで増幅するのに使用される。送信機206のフロントエンドに位置するアップコンバータ218は、プロセッサ104からのベースバンド信号を、ＲＦ信号へ変換するのに使用され得る。可変利得増幅器（variable gain amplifier, VGA）220は、ＲＦ信号を増幅するのに使用され得る。チューナブル（tunable）フィルタ222は、ＶＧＡ220によって生成された帯域外信号を阻止するのに使用され得る。同調可能な（tunable）電力増幅器224は、チューナブルフィルタ222からのＲＦ信号を、送信に適したレベルまで増幅するのに使用され得る。電力増幅器224の出力は、デュプレクサ210を介してアンテナ202に与えられ得る。プロセッサ104によって生成された同調信号の１つ以上が、フィルタ222および電力増幅器224を、プロセッサ104によって選択された無線サービスのための周波数帯に同調させるのに使用され得る。
【００２６】
トランシーバ106内のチューナブルフィルタは、種々のやり方で実施され得る。トランシーバ106の少なくとも１つの実施形態において、チューナブルフィルタは、１つ以上の可変コンデンサを使用して実施され得る。可変コンデンサは、２枚の導体板間に挟まれた強誘電物質をもつ薄膜強誘電コンデンサとして構成され得る。強誘電物質は、物質の一種であって、一般に、セラミック希土類酸化物であり、その顕著な特徴として、その誘電率が、加えられたゆっくり変化する(ＤＣまたは低周波)電界に応じて変わる。コンデンサの静電容量は、導体板間の物質の誘電率に依存するので、強誘電性コンデンサは、この応用によく適している。
【００２７】
薄膜強誘電コンデンサは、多数のＣＤＭＡ帯域にわたって同調させることができる低次の、低損失のフィルタの実現を可能にする。これらのコンデンサは、バラクタダイオードと比較して、ＣＤＭＡにおける目的の周波数範囲において、より良いＱ、したがって、より少ない損失、およびより良い同調範囲を与える。バラクタダイオードと異なり、強誘電コンデンサは、０ボルトのＤＣバイアスで動作し得る。それらは、多様なセラミック基板物質に統合され、直列に積み重ねられ、各個々のコンデンサの両端のＲＦ電圧を低減し得る。積み重ねることは、線形性および電力処理にしばしば使用され、この両者は、システムの性能に影響を与える傾向がある。
【００２８】
強誘電コンデンサは、送信機206内の電力増幅器224および受信機208内の低雑音増幅器212を同調させるのにも使用され得る。図２に関連して記載されたトランシーバ106の実施形態において、強誘電コンデンサは、電力増幅器(power amplifier, PA)224および低雑音増幅器212を、ネットワークによって支援されている無線サービスによって要求されている全周波数帯にわたって同調させるのに使用され得る。一例によって、米国および米国以外で、セルラ、ＰＣＳ、およびＩＭＴを支援するマルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおいて、ＰＡ224およびＬＮＡ212を、強誘電コンデンサと共に実施し、８２４ないし２１７０メガヘルツの同調範囲を達成することができる。
【００２９】
トランシーバ106の別の実施形態では、幾つかの電力増幅器を送信機206内で使用し、各々の同調範囲要件を低減することができる。同様に、受信機208は、幾つかの低雑音増幅器を使用し、各々の同調範囲を同じように低減することができる。受信機208および送信機206内の増幅デバイスの同調範囲を低減することによって、向上した線形性を達成することができる。図３は、この構成をもつトランシーバの機能ブロック図である。この構成では、２つの低雑音増幅器212a、212bが、受信機208において使用され、２つの電力増幅器224a、224bが、送信機206において使用されている。一方の低雑音増幅器212aおよび一方の電力増幅器224aは、ＵＨＦ帯域(８２４ないし９６０メガヘルツ)を支援するに使用され、他方の低雑音増幅器212bおよび他方の電力増幅器224bが、Ｌ帯域（１７１０ないし２１１０メガヘルツ）を支援するに使用され得る。当業者は、任意の個々の応用のシステム要件を最も良く満たすための、送信機および受信機の両者における同調可能な並列増幅器の適切な数を容易に判断することができるであろう。
【００３０】
図４は、チューナブルフィルタの例示的な実施形態の模式図である。チューナブルフィルタは、受信機208内の低雑音増幅器212および送信機206内のＶＧＡ220によって生成された帯域外信号を阻止するのに使用され得る(図２参照)。さらに加えて、１対のチューナブルフィルタが、デュプレクサ210内で使用され、一方のフィルタは、アンテナ202と受信機208との間に、他方のフィルタは、送信機206とアンテナ202との間にある（図２参照)。
【００３１】
図４を参照すると、チューナブルフィルタは、二次フィルタとして実施され得る。フィルタの第１の段は、共振器404aと並列に接続された強誘電コンデンサ402aを含んでいる。フィルタの第２の段は、第２の共振器404bと並列に接続された第２の強誘電コンデンサ402を含んでいる。共振器404a、404bは、１／４波長の短絡共振器として示されているが、１／２波長の開回路共振器であってもよい。共振器404a、404bは、単に幾つかを挙げると、セラミック装荷共振器（ceramic loaded resonator）、スラブライン（slabline）(一体鋳造（monoblock）)または、ストリップ線路の何れかであり得る。
【００３２】
ＲＦ信号は、入力ポート406aに加えられ、フィルタにかけられた信号は、出力ポート406bから得られ得る。記載されている実施形態では、チューナブルフィルタは、対称形であり、したがって、入力ポート406aと出力ポート406bとは、交換可能である。チューナブルフィルタは、第１の段における入力強誘電コンデンサ408aと、第２の段における出力強誘電コンデンサ408bとを含み得る。可変ＤＣ電圧が、第１の段における強誘電コンデンサ402a、408ａと、第２の段における強誘電コンデンサ402b、408bとに印加され、フィルタを同調させ得る。追加の強誘電コンデンサ410が、共振器404a、404b間のインピーダンス整合のために与えられ、希望のフィルタ応答を生成し得る。強誘電コンデンサに印加される可変ＤＣ電圧は、プロセッサによって選択された無線サービスに基づく同調信号として、プロセッサから与えられ得る。
【００３３】
図４の二次フィルタの構成は、共振器404a、404bの全長に沿って電磁結合を加えることによって、上側（high side）または下側(low side)をゼロにする。受信機における下側伝送ゼロまたは送信機における上側伝送ゼロは、共振器404a、404b間の電磁結合と、強誘電コンデンサ410の静電容量とを調節することによって達成され得る。
【００３４】
図５は、デュプレクサおよびアンテナの例示的な実施形態の模式図である。デュプレクサ210は、図４に関連して記載された構成をもつ１対のチューナブルフィルタ502および504を含み得る。第１のチューナブルフィルタ502は、送信機206とアンテナ202との間に連結され、第２のチューナブルフィルタ504は、アンテナ202と受信機208との間に連結され得る。デュプレクサ210内のチューナブルフィルタ502、504は、共通ノード506を介して、アンテナ202に連結され得る。アンテナが広帯域でないときは、共通ノード506は、同調可能なインピーダンス整合回路を含み得る。インピーダンス整合回路は、当技術において周知の手段によって、チューナブル ローパスフィルタまたはチューナブル ハイパスフィルタ、あるいはこの両者の組合せで実施され得る。これらのローパスフィルタまたはハイパスフィルタ、あるいはこの両者は、可変強誘電コンデンサを含み得る。トランシーバの少なくとも１つの実施形態では、プロセッサからの同調信号の形をとる１つのＤＣ電圧が、整合回路を同調させるのに使用され得る。
【００３５】
既に記載したように、受信機208内の低雑音増幅器212および送信機206内の電力増幅器224も同調可能であり得る。これらの増幅器は、種々のやり方で実施され得る。説明のために、各増幅器は、不要な詳細を伴うことなく、単純化された形で記載され、本発明の概念を強調している。増幅器の実際の実施は、全体的な設計上の制約に応じて、任意の数の能動および受動素子をもつ多数の段を含み得る。低雑音増幅器または電力増幅器の動作の理解に不要な段および素子は、省略される。当業者が、本明細書に記載された原理にしたがって、実際の増幅器を設計し、構成できることが分かる。
【００３６】
図６は、低雑音増幅器の例示的な実施形態の模式的ブロック図である。低雑音増幅器212は、電界効果トランジスタ(field effect transistor, FET)602のようなトランジスタを用いて実施され得る。ローパスフィルタは、低雑音増幅器212の入力において使用され得る。ローパスフィルタは、ＦＥＴ602のゲートに連結された直列インダクタ604と、分路可変強誘電コンデンサ606とで実施され得る。低雑音増幅器212の出力回路は、電源とＦＥＴ602のドレインとの間に連結されたインダクタ608と、分路可変強誘電コンデンサ610とをもつローパスフィルタも含み、出力はＦＥＴ602のドレインから得られ得る。ＤＣ電圧は、プロセッサからの同調信号として与えられ得る。ＤＣ電圧は、両者のコンデンサ606、610の静電容量を調節し、それによって、ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更するのに使用され得る。
【００３７】
図７は、電力増幅器の例示的な実施形態の模式的ブロック図である。電力増幅器224は、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)702のようなトランジスタを用いて実施され得る。ローパスフィルタは、電力増幅器224の入力において使用され得る。ローパスフィルタは、ＦＥＴ702のゲートに連結された直列インダクタ704と、分路可変強誘電コンデンサ706とを用いて実施され得る。電力増幅器224の出力回路は、電源とＦＥＴ702のドレインとの間に連結されたインダクタ708と、ＦＥＴ702のドレインと出力との間の直列インダクタ710と、直列インダクタ710の各側に１つずつある１対の分路可変強誘電コンデンサ712、714とをもつローパスフィルタも含み得る。ＤＣ電圧は、プロセッサからの同調信号として与えられ得る。ＤＣ電圧は、コンデンサ706、712、714の静電容量を調節し、それによって、ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更するのに使用され得る。
【００３８】
本明細書に開示されている実施形態に関連して記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、回路、素子、および／または構成要素は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ（digital signal processor, DSP）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit, ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array, FPGA）または他のプログラマブル論理構成要素、ディスクリートなゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートなハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載されている機能を行うように設計された任意の組合せで実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、その代わりに、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または状態機械であってもよい。プロセッサは、計算構成要素（computing component）の組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰのコアと結合された１つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のこのような構成としても実施され得る。
【００３９】
本明細書に開示されている実施形態に関連して記載された方法またはアルゴリズムは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、または２つの組合せにおいて直接的に具体化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術において知られている記憶媒体の任意の他の形態の中に存在し得る。記憶媒体はプロセッサに接続され、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、かつそこへ情報を書き込みことができるようにする。その代りに、記憶媒体は、プロセッサと一体構成であってもよい。
【００４０】
開示された実施形態のこれまでの記述は、当業者が本発明を作成または使用できるようにするために与えられている。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者には容易に明らかになり、本明細書に定められている一般的な原理は、本発明の意図または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示されている実施形態に制限されることを意図されているのではなく、特許請求項にしたがう全範囲に一致し、なお、要素を単数形で記載していることは、“１つ、および１つのみ”であると具体的に記載されていないならば、“１つ、および１つのみ”を意味することを意図されているではなく、むしろ“１つ以上”であること意味する。当業者に知られている、または知られることになる本開示の全体を通して記載されている種々の実施形態の要素に対して構造的および機能的に同等のものの全ては、参照によって本明細書に明示的に取り入れられ、特許請求項によって含まれることを意図されている。さらに加えて、本明細書の開示は、そのような開示が特許請求項に明示的に記載されているかどうかに関わらず、公に供されることを意図されていない。特許請求項の要素は、その要素が“〜のための手段（means for）”という語句を使用して、または方法の特許請求項の場合は、その要素が“〜のためのステップ（step for）”という語句を使用して明示的に記載されていないならば、米国特許法第１１２条第６項の条項のもとで解釈されない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスの実施形態を示す概念ブロック図。
【図２】マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおいて使用する周波数アジャイルトランシーバの実施形態を示す機能ブロック図。
【図３】マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおいて使用する周波数アジャイルトランシーバの別の実施形態を示す機能ブロック図。
【図４】周波数アジャイルトランシーバにおいて使用するチューナブルフィルタの実施形態を示す模式図。
【図５】マルチバンド ハンドヘルド無線通信デバイスにおけるアンテナに連結されたデュプレクサの実施形態を示す模式図。
【図６】周波数アジャイルトランシーバにおいて使用する低雑音増幅器の実施形態を示す模式図。
【図７】周波数アジャイルトランシーバにおいて使用する電力増幅器の実施形態を示す模式図。
【符号の説明】
【００４２】
202・・・アンテナ、214,222・・・チューナブルフィルタ、402,408,410,606,610,706,712,714・・・強誘電コンデンサ、406a・・・入力ポート、406b・・・出力ポート、404・・・共振器、602,702・・・電界効果トランジスタ、604,608,704,708,710・・・インダクタ。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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