(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内で動作する携帯通信デバイスによりカバーされる周波数範囲を決定する手段と、
アンテナが受動的に同調される第１の周波数範囲が、または前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲が、アクティブチューナと組み合わされた前記アンテナによるカバー範囲として選択されるように、少なくとも一つの受動素子を使って前記第１の周波数範囲に受動的に同調される前記アンテナと前記アクティブチューナとの間の１つ以上の接続を制御する手段と、
を備え、前記制御する手段は、キャリアアグリゲーションまたは二重通信モードを用いて通信する際に、前記第１の周波数範囲が選択されるように前記接続を制御するように構成される、装置。
【請求項２】
前記制御する手段は、前記第１の周波数範囲が選択される際に、前記アクティブチューナを前記アンテナから電気的に絶縁することを更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御する手段は、前記アクティブチューナが前記アンテナから電気的に絶縁されている時に、前記アクティブチューナをグランドに接続するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アクティブチューナを前記アンテナから絶縁することは、電力を前記アクティブチューナから取り除くことを含む、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御する手段は、前記アンテナを、前記アクティブチューナと前記受動素子とのいずれか一方にのみ接続する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アクティブチューナは、前記受動素子を挟まずに前記アンテナに接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ＲＦ回路を更に備え、
前記第１の周波数範囲が選択される場合、前記ＲＦ回路は、前記受動素子を挟まずに前記アンテナに接続される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の周波数範囲が選択される場合、前記ＲＦ回路は、前記アクティブチューナを介して前記アンテナに接続される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記制御する手段は、前記ＲＦ回路と前記アクティブチューナとの間に第１のスイッチを有すると共に、前記アクティブチューナと前記アンテナとの間に第２のスイッチを有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＲＦ回路は、前記第２のスイッチを迂回して前記アンテナに接続されるように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２のスイッチは、前記アクティブチューナの接続先を、前記アンテナとグランドとに切り替える、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のスイッチはＳＰＳＴスイッチである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の周波数範囲が選択される場合、前記制御する手段は、前記アクティブチューナの入力と出力の両方をグランドに接続するように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
カバーされる周波数範囲を決定する前記手段は、少なくとも１つの基地局への前記携帯通信デバイスの接続時に、前記アンテナの前記受動的に同調される周波数範囲を用いてカバー範囲を構成するようにされ、前記接続は複数の通信プロトコルを規定する、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
無線通信ネットワーク内で動作する携帯通信デバイスによりカバーされる周波数範囲を決定することと、
アンテナが受動的に同調される第１の周波数範囲が、または前記第１の周波数範囲とは異なる第２の周波数範囲が、アクティブチューナと組み合わされた前記アンテナによるカバー範囲として選択されるように、少なくとも一つの受動素子を使って前記第１の周波数範囲に受動的に同調される前記アンテナと前記アクティブチューナとの間の１つ以上の接続を制御することと、
を含み、ただし前記制御することは、キャリアアグリゲーションまたは二重通信モードを用いて通信する際に、前記第１の周波数範囲が選択されるように前記接続を制御することを含む、方法。
【請求項１６】
前記制御することは、前記第１の周波数範囲が選択される際に、前記アクティブチューナの接続先を、前記アンテナからグランドに切り替えることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御することは、前記アンテナを、前記アクティブチューナと前記受動素子とのいずれか一方にのみ接続することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御することは、
前記第１の周波数範囲が選択される場合、ＲＦ回路を、前記受動素子を挟まずに前記アンテナに接続し、
前記第２の周波数範囲が選択される場合、前記ＲＦ回路を、前記アクティブチューナを介して前記アンテナに接続する、
ことを更に含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御することは、前記第２の周波数範囲が選択される場合、前記アクティブチューナの入力と出力の両方をグランドに接続することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
装置の処理手段に実行されることにより、前記装置に、請求項１５から１９のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成されるプログラム命令を備える、コンピュータプログラム。
【請求項２１】
処理手段及び記憶手段を備える装置であって、前記記憶手段はプログラム命令を格納し、前記プログラム命令は、前記処理手段に実行されることにより、前記装置に、請求項１５から１９のいずれかに記載の方法を遂行させるように構成される、装置。
【請求項２２】
請求項１から１４及び２１のいずれか１項に記載の装置を備える、携帯通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、無線通信に関する。より具体的には、本発明は、能動および受動同調回路間を切り換えるための改良されたアンテナ同調システムおよび手法に関する。
【背景】
【０００２】
無線セルラーデータ通信デバイスの人気およびこれら装置に対する需要が高まり続けるに伴い、ネットワークオペレータはネットワークと携帯通信デバイスとの間の通信用のますます適応性に富むメカニズムに対応する方法を絶えず探し求めており、製造業者はネットワークオペレータによって規定され得る種々の通信メカニズムを使用するべくそれぞれのデバイスを適合化させる方法を絶えず探し求めている。
【摘要】
【０００３】
本発明の１つの実施形態において、装置は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを格納するメモリとを備える。コンピュータプログラムコードを格納するメモリは、少なくとも１つのプロセッサによって、装置に少なくとも、無線通信ネットワークで動作する携帯通信デバイスによりカバーされる周波数範囲を決定させ、アンテナが受動的に同調される１つ以上の指定された周波数範囲が、またはこの指定された周波数範囲とは異なる１つ以上の周波数範囲が、アクティブチューナと組み合わされたアンテナによるカバー範囲として選択されるように、この１つ以上の指定された周波数範囲に受動的に同調されるアンテナとアクティブチューナとの間の１つ以上の接続を制御させるべく構成される。
【０００４】
本発明の別の実施形態において、方法は、無線通信ネットワークで動作する携帯通信デバイスによりカバーされる周波数範囲を決定することと、アンテナが受動的に同調される１つ以上の指定された周波数範囲が、またはこの指定された周波数範囲とは異なる１つ以上の周波数範囲が、アクティブチューナと組み合わされたアンテナによるカバー範囲として選択されるように、この１つ以上の指定された周波数範囲に受動的に同調されるアンテナとアクティブチューナとの間の１つ以上の接続を制御することとを含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態において、コンピュータ可読媒体は、複数の命令のプログラムを格納する。複数の命令のプログラムがプロセッサによって実行されると、少なくとも、無線通信ネットワークで動作する携帯通信デバイスによりカバーされる周波数範囲を決定し、アンテナが受動的に同調される１つ以上の指定された周波数範囲が、またはこの指定された周波数範囲とは異なる１つ以上の周波数範囲が、アクティブチューナと組み合わされたアンテナによるカバー範囲として選択されるように、この１つ以上の指定された周波数範囲に受動的に同調されるアンテナとアクティブチューナとの間の１つ以上の接続を制御するべく、装置が構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態による無線通信ネットワークを示す。
【図２】本発明の実施形態を実施する際に使用され得る要素を示す。
【図３】本発明の一実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図４】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図５】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図６】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図７Ａ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図７Ｂ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図７Ｃ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図７Ｄ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図８Ａ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図８Ｂ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図８Ｃ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図９Ａ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図９Ｂ】本発明の別の実施形態によるアンテナ構成を示す。
【図１０】本発明の複数の実施形態によるプロセスを示す。
【図１１】本発明の複数の実施形態によるプロセスを示す。
【詳細説明】
【０００７】
本発明の複数の実施形態は、構成が大幅に異なる多数のデバイス間でデータ通信を行うために複数の無線通信周波数が使用されていることと、そのようなデバイスは多種多様な用途に供されていることとを認識している。無線デバイスまたは携帯通信デバイスなどの携帯電子デバイスの一般的な用途の１つは、ビデオデータの送受信であり、近年に比べ、より大型の画面を有するデバイスが開発されつつある。例えば、無線セルラー機能を有する多くのタブレットコンピュータが開発されており、より大型のビデオディスプレイに対する要望が以前優勢であった小型化への傾向に打ち勝ったため、依然として「電話機」と呼ばれている小型の携帯電子デバイスが大型化する傾向にある。小型デバイスの多くも、相対的に大きな画面サイズに対応するように設計される傾向にある。この相対的に大きな画面サイズは、ユーザ自身のデバイスで高解像度ビデオの送受信を行いたいというユーザの要望と共に、相対的に高いデータ転送速度に対する要件をネットワークおよびデバイスに課している。ユーザが要望する高いデータ転送速度をネットワークオペレータが実現する１つの方法は、アップリンクおよびダウンリンクのキャリアアグリゲーションの使用である。この場合、携帯通信デバイスは、周波数帯域が互いに異なる２つの周波数、または単一帯域内の２つの周波数、を用いて通信する。例えば、デバイスは、一次セル基地局との通信に第１の周波数を使用し、二次セル基地局との通信に第２の周波数を使用し得る。別の例において、デバイスは、単一の基地局との通信に第１および第２の周波数を使用し得る。別の例を挙げると、デバイスは、より広い帯域幅とより高いデータ転送速度とを効果的に達成するために、同じ周波数帯域内で隣接し合うキャリアを使用し得る。更に別の例を挙げると、一部のネットワークオペレータは、複数の通信プロトコルを同時に使用し得る。これら通信プロトコルとして、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ：ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）と、第三世代移動体通信システム標準化プロジェクト（３ＧＰＰ：ｔｈｉｒｄ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  ｐｒｏｊｅｃｔ）と、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：ｌｏｎｇ  ｔｅｒｍｅ  ｖｏｌｕｔｉｏｎ）との組み合わせなどが挙げられる。このようなアプローチは、例えば、音声およびデータの同時通信を可能にするために、採用され得る。アップリンクのキャリアアグリゲーション、ならびに複数の送信用通信プロトコルの使用は、複数の送信機を使用するので、構成要素の非線形性に起因する無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数混合または相互変調の危険を生じさせる。ダウンリンクのキャリアアグリゲーションは、１つの送信機と複数の受信機とを使用し、構成要素の非線形性に起因する無線周波数（ＲＦ）周波数混合または高調波発生の危険を生じさせる。特定の非線形性リスクを抱える構成要素として、能動、または同調可能、または切り換え可能なアンテナのために使用される構成要素が挙げられる。
【０００８】
本発明の複数の実施形態は、更に、複数の周波数帯域に対応する必要性は、アンテナ構成の複雑さおよびサイズを増大しがちであることと、ユーザが比較的大きな装置サイズを快く受け入れようとしている場合でも、製造業者は構成要素のコンパクト化、簡素化、および効率化の必要性を依然として痛感していることとを認識している。したがって、本発明の複数の実施形態は、携帯通信デバイスによる複数の周波数帯域のカバーを可能にするコンパクトかつ効率的なアンテナ設計を提供する。
【０００９】
例えば、携帯通信デバイスは、アップリンクのキャリアアグリゲーションまたは音声およびデータの同時通信など、複数の送信機を用いる構成を少なくとも１つ用いて通信するべく構成される。アンテナが受動的に同調される複数の指定された周波数範囲が、またはアンテナが受動的に同調される複数の指定された周波数範囲とは異なり得る複数の周波数範囲が、カバー範囲として選択されるように、複数の指定された周波数範囲に受動的に同調されるアンテナとアクティブチューナ（能動チューナ）との間の１つ以上の接続を制御し得る。アップリンクのキャリアアグリゲーションまたは音声およびＬＴＥの同時通信など、良好な線形性能を必要とする複数の送信機を含む構成は、チューナを迂回して絶縁した状態で、アンテナによって受動的にカバーされる。単独の送信機を含む構成では、アンテナがカバーする帯域幅を広げるために能動的同調が利用される。複数の送信機を含む構成においても、良好な線形性能を必要としない場合は、能動的同調が使用され得る。
【００１０】
本発明の複数の実施形態では、アクティブチューナがアンテナと組み合わせて使用される。アンテナは、複数の指定された周波数範囲を受動的にカバーするべく同調され、チューナは、更なる帯域を含めるべくカバー範囲を調節するためにアンテナに接続され得る。このようなカバー範囲の調節が不要な場合、アクティブチューナはアンテナから切断され得る。この切断は、チューナがアンテナから絶縁されるように行われる。接続および切断は、適切なスイッチまたはスイッチの組み合わせによって行われ得る。
【００１１】
図１は、マクロｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）１０２がマクロセル１０４を規定し、フェムトｅＮＢ１０６がフェムトセル１０８を規定するネットワーク１００を示す。ネットワーク１００は、携帯通信デバイス１１０にサービスを提供し得る。携帯通信デバイス１１０は、フェムトセル１０８およびマクロセル１０４の内部に存在し得る。携帯通信デバイス１１０は、マクロｅＮＢ１０２またはフェムトｅＮＢ１０６に接続可能であり得る、または、キャリアアグリゲーションを用いて、マクロｅＮＢ１０２およびフェムトｅＮＢ１０６の両セルに接続可能であり得る。別の携帯通信デバイス１１２は、マクロセル１０４の内部に存在し得る。携帯通信デバイス１１２は、マクロｅＮＢ１０２に二重通信モードで接続可能であり得る。この二重通信モードにおいて、ｅＮＢ１０２は、２つの送信機および２つの受信機を用いる。本発明の１つ以上の実施形態において、送信機と受信機とは組み合わされてトランシーバとして実現され得る。携帯通信デバイス１１０および携帯通信デバイス１１２は、本発明の１つ以上の実施形態によるアンテナ組立体を使用し得る。このような組立体は、異なる周波数範囲が必要とされる場合に、この異なる周波数範囲の提供を可能にするアンテナチューナを採用し得る。それ以外のとき、例えば、アンテナによる高い線形性能が必要とされる場合、このような組立体は、アンテナが受動的に同調される周波数範囲のみを提供し得る。例えば、携帯通信デバイス１１０がキャリアアグリゲーションを用いる場合、デバイス１１０はアンテナによる高い線形性能を必要とし得る。また、携帯通信デバイス１１２が二重通信モードのとき、デバイス１１２はアンテナによる高い線形性能を必要とし得る。携帯通信デバイス１１０が単一キャリアのみを用いて通信する場合、デバイス１１０は、アンテナチューナによって可能にされる異なる周波数範囲で動作し得る。また、携帯通信デバイス１１２が単一モードで通信する場合、デバイス１１２は、アンテナチューナによって可能にされる異なる周波数範囲で動作し得る。
【００１２】
図２は、本発明の１つ以上の実施形態により構成される、ユーザ機器（ＵＥ：ｕｓｅｒ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）２００として適切に実現され得る、携帯通信デバイスの詳細を示す。携帯通信デバイス２００は、データプロセッサ（ＤＰ：ｄａｔａ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０４と、メモリ（ＭＥＭ：ｍｅｍｏｒｙ）２０６とを備え、１つ以上のプログラム２１０の形態のソフトウェアおよびデータ２０８がメモリ２０６に常駐する。携帯通信デバイス２００は、アンテナ機構２１４を用いてデータの送受信を行う二重受信機／送信機組立体２１２を更に備える。このアンテナ機構は、アンテナ２１６を含む。アンテナ２１６は、指定された周波数帯域をカバーするように同調され得る。アンテナ機構２１４の周波数範囲は、アクティブチューナ２１８を用いて調節され得る。アクティブチューナ２１８は、データプロセッサ２２２の制御下にあるスイッチ組立体２２０によって、アンテナ２１６に接続、またはアンテナ２１６から切断、され得る。ここでは、専用データプロセッサ２２２が示されているが、スイッチ組立体２２０の制御は、プロセッサ２０４または何れか他の適したプロセッサによっても行い得ること、および切り換えを制御するプロセッサは、アンテナ機構の一部である必要はなく、通常はアンテナ機構の一部ではないことが分かるであろう。
【００１３】
図２は、ｅＮＢ２５０として適切に実現された基地局を更に示す。ｅＮＢ２５０は、データプロセッサ（ＤＰ）２５２と、１つ以上のプログラム（ＰＲＯＧ：ｐｒｏｇｒａｍ）２５８の形態のソフトウェアおよびデータ２５６を格納するメモリ（ＭＥＭ）２５４とを備える。ｅＮＢ２５０は、アンテナ２６４を用いてＵＥ２００などの１つ以上のデバイスと通信するために、送信機２６０および受信機２６２を更に備える。
【００１４】
ＵＥ２００内の少なくとも１つのＰＲＯＧ２１０は、一組のプログラム命令を含むと想定される。これらプログラム命令は、対応付けられたＤＰ２０４によって実行されると、上述のように本発明の各例示的実施形態に従ってデバイスを動作させる。これらの点について、本発明の各例示的実施形態は、ＵＥ２００のＤＰ２０４によって、またはハードウェアによって、または有形に格納されたソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ（および有形に格納されたファームウェア）によって、実行可能な、ＭＥＭ２０６に格納されているコンピュータソフトウェアによって少なくとも部分的に実現され得る。
【００１５】
同様に、ｅＮＢ２５０内の少なくとも１つのＰＲＯＧ２５８は、一組のプログラム命令を含むと想定される。これらプログラム命令は、対応付けられたＤＰ２５２によって実行されると、上述のように本発明の各例示的実施形態に従ってデバイスを動作させる。これらの点について、本発明の各例示的実施形態は、ｅＮＢ２５０のＤＰ２５２によって実行可能な、ＭＥＭ２５４に格納されているコンピュータソフトウェアによって、またはハードウェアによって、または有形に格納されたソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ（および有形に格納されたファームウェア）によって、少なくとも部分的に実現され得る。本発明のこれらの態様を実現する電子デバイスは、図２に示されているようなデバイス全体である必要はなく、上記の有形に格納されたソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、およびＤＰ、またはチップオンシステムＳＯＣ（ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  ｃｈｉｐ）または特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）など、デバイスの１つ以上の構成要素でもよい。
【００１６】
一般に、ＵＥ２００のさまざまな実施形態は、セルラー電話機、スマートフォン、ナビゲーションデバイス、ラップトップ／パームトップ／タブレットコンピュータ、デジタルカメラおよび音楽機器、およびインターネット機器を含む、ただしこれだけに限定されない、無線通信機能を有する個人向け携帯デジタルデバイスを含み得るが、これだけに限定されるものではない。
【００１７】
コンピュータ可読ＭＥＭ２０６および２５４のさまざまな実施形態は、半導体メモリデバイス、磁気メモリデバイスおよびシステム、光学メモリデバイスおよびシステム、固定メモリ、取り外し可能メモリ、ディスクメモリ、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、などを含む、ただしこれだけには限定されない、ローカル技術環境に適した種類の何れかのデータ格納技術を含む。ＤＰ２０４および２５２のさまざまな実施形態は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）およびマルチコアプロセッサを含むが、これだけに限定されるものではない。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態によるアンテナ機構３１４を示す。機構３１４は、対象帯域に整合するように受動的に同調されるアンテナ３０２を備える。機構３１４は、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド回路３０４に接続される。回路３０４は、アンテナによって送受信される信号とこのアンテナが使用されているデバイスの第１の中間状態との間の仲立ちとして機能する。ＲＦフロントエンド３０４は、アンテナ３０２で受信された入力信号を処理し、アンテナ３０２から送信される信号を用意する。ＲＦフロントエンドは、例えば、インピーダンス整合回路、帯域通過フィルタ、無線周波数増幅器、ミキサー、複数のデュプレクサ、複数のスイッチ、複数の低雑音増幅器、および処理に必要な他の構成要素などの構成要素を備え得るが、これだけに限定されるものではない。アンテナがカバーする周波数範囲を広げるには、より大きなアンテナを必要としがちである。したがって、コンパクトなサイズを維持しながら、アンテナがカバーする周波数範囲を調節するために、図示の例示的実施形態では、データプロセッサ３１０の制御下で適切に動作し得る高線形性スイッチ３０８を介して、チューナ３０６がアンテナ３０２に接続される。この例示的実施形態において、ＲＦフロントエンド３０４は、アンテナ３０２に直接電気的に結合されるように配置される。換言すると、アンテナ３０２とＲＦフロントエンド３０４との間に、データプロセッサ３１０、スイッチ３０８、チューナ３０６、および受動素子３１２が介在しない。このアプローチは、第１の同調用構成３００Ａと第２の同調用構成３００Ｂとを可能にする。第２の同調用構成３００Ｂにおいて、スイッチ３０８は、チューナ３０６をアンテナ３０２に接続するべく構成される。これは、オン状態とも記述され得る。あるいは、第１の同調用構成３００Ａにおいて、スイッチ３０８は、チューナ３０６をアンテナ３０２から切断するべく構成される。これは、オフ状態とも記述され得る。図３に示されているようにチューナ３０６が接続されると、アンテナがカバーする周波数範囲を調節するために、チューナの複数の状態がアンテナに適用される。図３に示されているようにチューナ３０６がアンテナ３０２から切断されると、アンテナはスイッチ３０８および受動素子３１２を介してグランドに接続される。オフ状態でのスイッチ３０８の絶縁または切断のみがアクティブチューナの保護をもたらす。スイッチ３０８は単極双投（ＳＰＤＴ：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｔｈｒｏｗ）スイッチとして図３に示されているが、アンテナ３０２をチューナ３０６から切断できる何れかのスイッチ、例えば、これだけに限定されないが、単極単投（ＳＰＳＴ：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｓｉｎｇｌｅ  ｔｈｒｏｗ）スイッチ（図示せず）、を代わりに使用し得る。
【００１９】
図４は、本発明の別の実施形態による２つの同調用構成４００Ａおよび４００Ｂ、すなわち、アンテナ機構４０２の第１および第２の同調用構成、を示す。アンテナ４０４がＲＦフロントエンド４０６に接続される。アンテナ４０４は、必要に応じてチューナ４０８がスイッチ４１０によって絶縁または接続されるように、チューナ４０８に接続される。スイッチ４１０は、データプロセッサ４１２の制御下で動作し得る。アンテナの受動的同調に最適な帯域の周波数範囲が使用されるとき、プロセッサ４１２は、機構４０２を第１の同調用構成４００Ａにするようにスイッチ４１０を動作させる。すなわち、スイッチ４１０はチューナ４０８をアンテナ４０４から切断するように設定される。第１の同調用構成４００Ａにおいて、チューナ４０８はグランド４１４に適切に接続される。アンテナ４０４も、グランド４５４に接続される受動素子４５２に接続される。
【００２０】
グランド４１４を使用すると、チューナ４０８が不要な場合に、チューナ４０８がより効果的に絶縁される。グランド４１４は、チューナの絶縁を向上させ、アンテナおよび同調回路全体の線形性を向上させ、ＲＦ混合または相互変調歪みの危険を減らす。これが特に有用であるのは、複数のトランシーバが同時に動作し、ＲＦ混合または相互変調が受信機の感度低下を引き起こし得る場合である。
【００２１】
異なる周波数範囲が必要とされる場合、プロセッサ４１２は、アンテナ機構４０２が第２の同調用構成４００Ｂになるように、スイッチ４１０を制御し得る。第２の同調用構成４００Ｂのあらゆる状態が利用可能になるように、チューナ４０８はアンテナ４０４に直接接続される。第１の同調用構成４００Ａは、キャリアアグリゲーションまたは二重通信モードを用いて通信するために二重送信機／受信機組立体の両送信機および受信機が使用されるときに一般に使用される。第２の同調用構成４００Ｂは、単一帯域がカバー範囲として使用されるときに一般に使用され、単一帯域のカバー範囲を大幅に広げることができる。
【００２２】
異なる周波数範囲が必要とされる場合、プロセッサが第２の同調用構成４００Ｂを選択すると、チューナ４０８によってもたらされる能動的同調によってそのような異なる周波数範囲を提供できる。そのような異なる周波数範囲が不要な場合、プロセッサは第１の同調用構成４００Ａを選択することによって、能動的同調を省き、チューナ４０８を効果的に絶縁することができる。
【００２３】
本発明の複数の実施形態は、複数のアンテナを含む機構を適切に備え得る。これらアンテナのうちの１つ以上は、アンテナ機構３１４、またはアンテナ機構４０２、または本発明の複数の実施形態により構成された設計を有するアンテナ組立体の何れか他の組み合わせと同様に構成される。
【００２４】
図５は、２つのアンテナ機構５０２Ａおよび５０２Ｂのアレイを備えた、本発明の一実施形態による複式アンテナアレイ５００を示す。図示の実施形態においては、機構５０２Ａおよび５０２Ｂのどちらか一方または両方を図４の機構４０２と同様にし得る。機構５０２Ａは、アンテナ５０４Ａを備え、ＲＦフロントエンド５０６Ａに接続される。機構５０２Ａは、アクティブチューナ５０８Ａを含む。チューナ５０８Ａは、スイッチ５１０Ａによってアンテナ５０４Ａに接続、またはアンテナ５０４Ａから切断、され得る。スイッチ５１０Ａは、データプロセッサ５１２Ａの制御下で動作し得る。スイッチ５１０Ａは、チューナ５０８Ａを絶縁用グランド５１４Ａに接続するべく動作可能であり得る。アンテナ５０４Ａは、グランド５５２Ａに接続される複数の受動素子５５０Ａに接続される。
【００２５】
機構５０２Ｂは、そのアンテナ５０４Ｂを備え、ＲＦフロントエンド５０６Ｂに接続される。機構５０２Ｂは、アクティブチューナ５０８Ｂを含む。チューナ５０８Ｂは、スイッチ５１０Ｂによってアンテナ５０４Ｂに接続、またはアンテナ５０４Ｂから切断、され得る。スイッチ５１０Ｂは、データプロセッサ５１２Ｂの制御下で動作し得る。スイッチ５１０Ｂは、チューナ５０８Ｂを絶縁用グランド５１４Ｂに接続するべく動作可能であり得る。アンテナ５０４Ｂは、グランド５５２Ｂに接続される複数の受動素子５５０Ｂに接続される。
【００２６】
さまざまな目的を達成するために、アレイ５００などのアレイをさまざまに構成できる。例えば、アンテナ５０４Ａおよびアンテナ５０４Ｂは、それぞれ異なる、または同じ、周波数帯域をカバーするべく受動的に同調され得る。チューナ５０８Ａは、アンテナ５０４Ａが受動的にカバーする周波数以外の周波数をアンテナ５０４Ａによってカバーするべく構成され得る。チューナ５０８Ｂは、チューナ５０８Ａおよびアンテナ５０４Ａと同じ周波数または他の周波数をアンテナ５０４Ｂによってカバーするべく構成され得る。このようなアプローチは、単一アンテナ機構の場合に利用可能なカバー範囲より広いカバー範囲をもたらす。別の例を挙げると、アンテナ機構５０２Ａおよび５０２Ｂは、当該アンテナアレイを用いるデバイスが接続され得るさまざまな基地局によって使用され得る非隣接帯域をカバーするべく構成され得る。可能な１つの構成は、両送信機を単一のアンテナで動作させる代わりに、各アンテナで１つの送信機のみを動作させることであることに注目されるであろう。
【００２７】
図５に示されているような複式アンテナアレイ５００は、例えば、図６のデバイス６００などの携帯通信デバイスに使用され得る。デバイス６００は、データプロセッサ（ＤＰ）６０４と、データ６０８およびプログラム６１０を格納するメモリ（ＭＥＭ）６０６と、アンテナ機構６１４Ａおよび６１４Ｂを使用する複式受信機／送信機組立体６１２とを備える。アンテナ機構６１４Ａは、アンテナ６１６Ａを備える。アンテナ６１６Ａは、プロセッサ６２２Ａによって制御されるスイッチ組立体６２０Ａを用いてチューナ６１８Ａに接続されるべく構成される。アンテナ機構６１４Ｂは、アンテナ６１６Ｂを備える。アンテナ６１６Ｂは、プロセッサ６２２Ｂによって制御されるスイッチ組立体６２０Ｂを用いてチューナ６１８Ｂに接続されるべく構成される。アンテナ６１６Ａおよび６１６Ｂの各々が二重送信機モードを支持し、１つの送信機が各アンテナ機構６１４Ａおよび６１４Ｂに接続される受動的同調状態を有するように、デバイス６００は構成され得る。二送信機構成での動作時、アンテナ６１６Ａは極めて線形的な同調状態を必要とし得る。この場合、アンテナ６１６Ａによって送信される信号ともう一方のアンテナ６１６Ｂに結合される信号とのＲＦ混合および相互変調を回避するために、チューナ６１８Ａは切断されて絶縁される。二送信機構成での動作時、アンテナ６１６Ｂは極めて線形的な同調状態を必要とし得る。この場合、ＲＦ混合および相互変調を回避するために、チューナ６１８Ｂは切断されて絶縁される。そのような混合および相互変調が発生し得るのは、例えば、アンテナ６１６Ａによって送信される信号とは異なる信号がアンテナ６１６Ａに到達して相互変調を引き起こす場合である。そのような信号は、例えば、アンテナ６１６Ｂから送信されてアンテナ６１６Ａに到達する信号であり得る。
【００２８】
本発明の別の実施形態において、デバイス６００などの携帯通信デバイスは、複式受信機／送信機組立体６１２によって提供される２つの送信機が単一のアンテナ、例えば、アンテナ６１６Ａ、で動作し、もう一方のアンテナ６１６Ｂが受信専用モードで機能し、ダイバーシティ／ＭＩＭＯ通信を支持するように、構成され得る。２つの送信機を一方のアンテナ６１６Ａで動作させ、２つの受信機を第２のアンテナ６１６Ｂで動作させることもできる。アンテナ６１６Ａを２つの受信機に接続することもできる。二送信機構成での動作時、アンテナ６１６Ａは極めて線形的な同調状態を必要とし得る。この場合、アンテナ６１６Ａで送信される２つの信号のＲＦ混合および相互変調を回避するために、そのチューナ６１８Ａは切断されて絶縁される。二送信機構成での動作時、アンテナ６１６Ｂは、極めて線形的な同調状態を必要とし得る。この場合、アンテナ６１６Ａによって送信される信号とアンテナ６１６Ｂに結合される信号とのＲＦ混合および相互変調を回避するために、そのチューナ６１８Ｂは切断されて絶縁される。
【００２９】
図７Ａ〜７Ｄ、８Ａ〜８Ｃ、および９Ａ〜９Ｂは、電流の流れ、電圧降下、および絶縁メカニズムがそれぞれ異なるさまざまなスイッチ構成を用いる、さまざまなアンテナ機構７００Ａ〜７００Ｄ、８００Ａ〜８００Ｃ、および９００Ａ〜９００Ｂをそれぞれ示す。
【００３０】
図７Ａに示されているような一実施形態において、アンテナ機構７００Ａは、アンテナ７０２を備える。アンテナ７０２は、スイッチ−チューナ機構７１８がアンテナ７０２とＲＦフロントエンド７０４との間に直列に電気接続されるように、スイッチ−チューナ機構７１８を介して無線周波数フロントエンド７０４に接続される。スイッチ機構７１８は、チューナ７０６を、単極双投（ＳＰＤＴ：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｔｈｒｏｗ）スイッチ７０８および７１０と共に、有する。スイッチ７０８および７１０は、データプロセッサ７１２の制御下でさまざまな状態に設定され得る。例えば、スイッチ７０８および７１０は、チューナ７０６がフロントエンド７０４およびアンテナ７０２に接続されるように、設定され得る、または（図７Ａに示されているように）チューナを絶縁して、電流がアンテナ７０４によって受電されるか送電されるかに応じて、フロントエンド７０４とアンテナ７０２の間を流れる電流（通常、受信または送信されるＲＦ信号に対応付けられたＲＦ電流）が、チューナ７０６を迂回して、フロントエンド７０４またはアンテナ７０２のどちらかに送られるように接続され得る。アンテナ機構７００Ａは、１つ以上の実施形態において、上記のように、グランド７１６に結合するべく構成された受動素子７１４を１つ以上備える。この実施形態において、１つ以上の受動素子７１４は、図７Ａに示されているように、グランド７１６へのシャントまたは並列構成で、アンテナ７０２に直接結合される。
【００３１】
図７Ｂに示されているような一実施形態において、アンテナ機構７００Ｂは、機構７００Ａの変更例を表す。アンテナ機構７００Ｂは、アンテナ７０２を、無線周波数フロントエンド７０４と共に、備える。機構７００Ｂは、チューナ７０６を、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ７０８および７１０と共に、備える。スイッチ７０８および７１０は、データプロセッサ７１２の制御下でさまざまな状態に設定され得る。例えば、スイッチ７０８および７１０は、チューナ７０６がフロントエンド７０４およびアンテナ７０２に接続されるように設定され得る、または、電流がアンテナ７０４によって受電されるか送電されるかに応じて、フロントエンド７０４とアンテナ７０２との間に流れる電流が、チューナ７０６を迂回して、フロントエンド７０４またはアンテナ７０２のどちらかに達するように、接続され得る。この場合、フロントエンド７０４とアンテナ７０２の間に流れる電流の経路を変更するとき、スイッチ７１０は開回路に接続される。この実施形態において、１つ以上の受動素子７１４は、図７Ｂに示されているように、グランド７１６へのシャントまたは並列構成で、アンテナ７０２に直接結合される。図７Ｄのアンテナ機構７００Ｄによって示されているような一実施形態においては、図７ＢにＳＰＤＴスイッチとして示されているスイッチ７１０の代わりに、単極単投（ＳＰＳＴ：ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｓｉｎｇｌｅ  ｔｈｒｏｗ）スイッチが使用される。
【００３２】
図７Ｃに示されているような一実施形態において、アンテナ機構７００Ｃは、機構７００Ａおよび７００Ｂの変更例を表す。アンテナ機構７００Ｃは、アンテナ７０２を、無線周波数フロントエンド７０４と共に、備える。機構７００Ｃは、チューナ７０６を、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ７０８および７１０と共に、備える。スイッチ７０８および７１０は、データプロセッサ７１２の制御下でさまざまな状態に設定され得る。例えば、チューナ７０６がフロントエンド７０４およびアンテナ７０２に接続されるように、スイッチ７０８および７１０を設定し得る。または、電流がアンテナ７０４によって受電されるか送電されるかに応じて、フロントエンド７０４とアンテナ７０２との間に流れる電流の経路が変更されてフロントエンド７０４またはアンテナ７０２のどちらかに送られるように、（構成７００Ｂの場合のように）スイッチ７０８および７１０を接続し得る。更に、電流の経路を変更する場合、（図７Ｃに示されているように）スイッチ７１０がグランド７１６に接続されるように経路を設定し得る。この実施形態において、１つ以上の受動素子７１４は、図７Ｃに示されているように、グランド７４６へのシャントまたは並列構成で、アンテナ７０２に直接結合される。
【００３３】
図８Ａに示されているような一実施形態において、アンテナ機構８００Ａは、アンテナ８０２を備える。アンテナ８０２は、スイッチ−チューナ機構８２２がアンテナ８０２とＲＦフロントエンド８０４の間に直列に電気接続されるように、スイッチ−チューナ機構８２２を介してＲＦフロントエンド８０４に接続される。アンテナは、グランド８５２に接続される受動素子８５０に接続され得る。スイッチ−チューナ機構８２２は、チューナ８０６と、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ８０８、８１０、８１２、および８１４とを備える。これらスイッチは、データプロセッサ８１６の制御下でさまざまな状態に適切に設定可能である。例えば、チューナがフロントエンド８０４およびアンテナ８０２に直列に設定されるようにこれらスイッチを設定することも、またはチューナ８０６を迂回する直列接続を形成するようにスイッチ８０８および８１４を設定し、チューナ８０６を（図８Ａに示されているように）グランド８１８および８２０に接続することによってチューナ８０６を絶縁するようにスイッチ８１０および８１２を設定することもできる。
【００３４】
図８Ｂに示されているような一実施形態において、アンテナ機構８００Ｂは、アンテナ８０２を備える。アンテナ８０２は、スイッチ−チューナ機構８２２がアンテナ８０２とＲＦフロントエンド８０４との間に直列に電気接続されるように、スイッチ−チューナ機構８２２を介してＲＦフロントエンド８０４に接続される。アンテナは、グランド８５２に接続される受動素子８５０に接続され得る。スイッチ−チューナ機構８２２は、チューナ８０６と、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ８０８および８１４と、単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチ８１０および８１２とを備える。これらスイッチは、データプロセッサ８１６の制御下でさまざまな状態に適切に設定可能である。例えば、スイッチ８０８を用いてフロントエンド８０４をチューナ８０６に接続し、スイッチ８１４を用いてチューナ８０６をアンテナ８０２に接続し、スイッチ８１０および８１２を開くように設定することによって、チューナがＲＦフロントエンド８０４およびアンテナ８０２と直列に設定されるように、これらスイッチを設定できる。第２の状態では、チューナ８０６を迂回する直列接続を形成するようにスイッチ８０８および８１４が設定され、チューナ８０６を（図８Ｂに示されているように）グランド８１８および８２０に接続してチューナ８０６を絶縁するようにスイッチ８１０および８１２が設定される。
【００３５】
図８Ｃに示されているような一実施形態において、アンテナ機構８００Ｃは、アンテナ８０２を備える。アンテナ８０２は、スイッチ−チューナ機構８２２がアンテナ８０２とＲＦフロントエンド８０４の間に直列に電気接続されるように、スイッチ−チューナ機構８２２を介してＲＦフロントエンド８０４に接続される。アンテナは、グランド８５２に接続される受動素子８５０に接続され得る。スイッチ−チューナ機構８２２は、チューナ８０６と、単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチ８０８および８１２と、単極単投（ＳＰＳＴ）スイッチ８１０とを備える。これらスイッチは、データプロセッサ８１６の制御下でさまざまな状態に適切に設定可能である。例えば、スイッチ８０８を用いてフロントエンド８０４をチューナ８０６に接続し、スイッチ８１２を用いてチューナ８０６をアンテナ８０２に接続し、スイッチ８１０を開くように設定することによって、チューナがＲＦフロントエンド８０４およびアンテナ８０２と直列に設定されるように、これらスイッチを設定できる。第２の状態では、チューナ８０６を迂回する直列接続を形成するようにスイッチ８０８が設定され、チューナ８０６を（図８Ｃに示されているように）グランド８１８および８２０に接続してチューナ８０６を絶縁するように、スイッチ８１０および８１２が設定される。
【００３６】
図９Ａに示されているような一実施形態において、アンテナ機構９００Ａは、アンテナ９０２と、スイッチ−チューナ機構９２２と、無線周波数フロントエンド９０４とを備える。アンテナは、グランド９５２に接続される受動素子９５０に接続され得る。スイッチ−チューナ機構９２２は、チューナ９０６を備える。スイッチ−チューナ機構９２２は、二極双投（ＤＰＤＴ：ｄｏｕｂｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｔｈｒｏｗ）スイッチ９０８および９１０を更に備える。スイッチ９０８および９１０は、任意の数の状態に設定されるように、データプロセッサ９１２の制御下で動作させ得る。例えば、（図９Ａに示されているように）電流がチューナ９０６を迂回してＲＦフロントエンド９０４とアンテナ９０２との間を通るようにこれらスイッチを設定することも、またはチューナ９０６がフロントエンド９０４およびアンテナ９０２に直列に接続されるべくこれらスイッチを設定することもできる。チューナ９０６を迂回するべくスイッチ９０８および９１０が設定される場合は、スイッチ９０８および９１０は同時に、チューナ９０６をグランド９１４および９２０の一方または両方に結合するべく、設定され得る。このような構成は、チューナ９０６をアンテナ９０２から切断し、チューナ９０６をアンテナ９０２から効果的に絶縁する。
【００３７】
図９Ｂに示されているような一実施形態において、アンテナ機構９００Ｂは、アンテナ９０２と、ＲＦフロントエンド９０４と、スイッチ−チューナ機構９２２とを備える。アンテナは、グランド９５２に接続される受動素子９５０に接続され得る。このスイッチ機構は、図９Ａに示されているＤＰＤＴスイッチ９０８および９１０の代わりに、別の一対のＤＰＤＴスイッチ９５６および９５８を使用する。ＤＰＤＴスイッチ９５６および９５８は、各ＤＰＤＴスイッチの２つの入力がこれらＤＰＤＴスイッチの２つの状態の各々によってどちらか一方の出力に接続されるように、構成される。実施形態９００Ｂは、全般的には、実施形態９００Ａと同様に構成される。これらスイッチ９５６および９５８は、電流がＲＦフロントエンド９０４から、チューナ９０６を迂回して、アンテナ９０２に流れるように設定することも、または（図９Ｂに示されているように）チューナ９０６がＲＦフロントエンド９０４とアンテナ９０２とに直列に接続されるように設定することもできる。チューナ９０６を迂回するべくスイッチ９５６および９５８が設定される場合、スイッチ９５６および９５８は同時に、チューナ９０６をグランド９１４および９２０の一方または両方に結合するべく設定され得る。このような構成は、チューナ９０６をアンテナ９０２から切断してチューナ９０６をアンテナ９０２から効果的に絶縁する。
【００３８】
図１０は、アクティブチューナを備えたアンテナ機構を用いて適切に実施される、本発明の複数の実施形態によるプロセス１０００を示す。アクティブチューナは、アンテナに接続、またはアンテナから切断、可能であり、切断時に絶縁可能である。ブロック１００２では、使用する周波数帯域を決定する。ブロック１００４では、使用する周波数帯域を支持するために必要な構成を決定する。ブロック１００６では、必要とされる構成が受動的整合、すなわち、アンテナが受動的にカバーする周波数との整合、を必要とするかどうかを判定する。必要とする場合、プロセスはブロック１００８に進み、チューナとアンテナとの間の絶縁が向上され、１つ以上の周波数帯域がアンテナによって受動的にカバーされるように、アンテナとアクティブチューナとの間の「切断」構成を設定するか、またはそのような構成を維持する。必要としない場合、プロセスはブロック１０１０に進み、チューナ／アンテナの組み合わせによる能動的カバーを可能にするように、アンテナとアクティブチューナとの間の「接続」構成を設定または維持する。
【００３９】
図１１は、アクティブチューナを備えたアンテナ機構を用いて適切に実施される、本発明の複数の実施形態によるプロセス１１００を示す。アクティブチューナは、アンテナに接続、またはアンテナから切断、可能であり、切断時に絶縁可能である。ブロック１１０２では、使用する周波数帯域を決定する。ブロック１１０４では、使用する周波数帯域を支持するために必要な構成を決定する。ブロック１１０６では、必要とされる構成が受動的整合、すなわち、アンテナが受動的にカバーする周波数との整合、を必要とするかどうかを判定する。必要とする場合、プロセスはブロック１１０８に進み、チューナとアンテナとの間の絶縁が向上され、１つ以上の周波数帯域がアンテナによってカバーされるように、アンテナとアクティブチューナとの間の「切断」構成を設定する、またはそのような構成を維持する。必要としない場合、プロセスはブロック１１１０に進み、チューナ／アンテナの組み合わせによる能動的カバーを可能にするように、アンテナとアクティブチューナとの間の「接続」構成を設定または維持する。
【００４０】
周波数帯域が変化したかどうかを周期的に判定する。プロセスはブロック１１０８からブロック１１１２に進み、使用する帯域が変化したかどうかを判定する。変化した場合、プロセスはブロック１１０２に戻り、必要とされる構成の決定を再び開始する。変化していない場合、プロセスはブロック１１０８に戻る。プロセスはブロック１１１０からブロック１１１４に進み、使用する帯域が変化したかどうかを判定する。変化した場合、プロセスはブロック１１０２に戻り、必要とされる構成の決定を再び開始する。変化していない場合、プロセスはブロック１１１０に戻る。
【００４１】
さまざまな例示的実施形態を上で説明してきたが、本発明の実施は本願明細書に図示および説明されている例示的実施形態に限定されないことを理解されたい。上記説明に鑑み、本発明の上記例示的実施形態の種々の変形例および改変例が当業者に明らかになるであろう。図１０および図１１に示し、上で述べたさまざまなブロックは複数のステップとして実施され得るが、示されている順番は限定的ではなく、これらブロックは、追加のブロックまたはステップを介在させて、または介在させずに、何れか適切な順番で実行され得ることを更に認識されるであろう。
【００４２】
更に、上記の非限定的な実施形態のさまざまな特徴のいくつかは、記載されている他の特徴を同様に使用せずに効果的に使用され得る。
【００４３】
したがって、上記説明は、本発明の原理、教示事項、および例示的実施形態の単なる例に過ぎず、本発明を限定するものではないと考えられたい。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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