特許 7187583 広帯域ミリメートル波フロントエンド集積回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-02

(45)【発行日】2022-12-12

(54)【発明の名称】広帯域ミリメートル波フロントエンド集積回路

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/403 20150101AFI20221205BHJP

   H03L 7/18 20060101ALI20221205BHJP

【ＦＩ】

H04B1/403 101

H03L7/18

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020568441

(86)(22)【出願日】2019-05-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-09

(86)【国際出願番号】 US2019034739

(87)【国際公開番号】W WO2019240961

(87)【国際公開日】2019-12-19

【審査請求日】2020-12-08

(31)【優先権主張番号】16/005,472

(32)【優先日】2018-06-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】521458638

【氏名又は名称】スウィフトリンク テクノロジーズ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100121979

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 吉信

(72)【発明者】

【氏名】チー タイユン

(72)【発明者】

【氏名】ワン フア

(72)【発明者】

【氏名】チェン トーマス

【審査官】後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３１４２８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１１１９２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１９５０２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００６２９４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／４０３

Ｈ０３Ｌ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線周波数（ＲＦ）フロントエンド集積回路（ＩＣ）デバイスであって、
予め決められた周波数帯域内で第１の振幅及び位相シフト設定に従って第１のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第１の送受信機と、
前記予め決められた周波数帯域内で前記第１の振幅及び位相シフト設定とは異なる第２の振幅及び位相シフト設定に従って第２のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第２の送受信機と、
前記第１の送受信機及び前記第２の送受信機に結合されて広周波数スペクトラムにおいて周波数同期を実行する周波数シンセサイザであって、前記第１の送受信機及び前記第２の送受信機に対してローカル発振器（ＬＯ）信号を生成して、前記第１の送受信機及び前記第２の送受信機が前記第１のＲＦチャネル及び前記第２のＲＦチャネルにそれぞれ関連付けられる前記ＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする、周波数シンセサイザと、
を備え、
前記第１の送受信機、前記第２の送受信機、及び前記周波数シンセサイザは、単一のＩＣチップ内に組み込まれる、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項2】

前記第１のＲＦチャネルに関連付けられた前記ＲＦ信号は、前記第１の振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第１のアンテナを介して送信及び受信されることになり、前記第２のＲＦチャネルに関連付けられた前記ＲＦ信号は、前記第２の振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第２のアンテナを介して送信及び受信されることになる、
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項3】

前記第１の送受信機及び前記第２の送受信機の各々は、
第１のＲＦ信号を第１のリモートデバイスに送信する送信機と、
第２のリモートデバイスから第２のＲＦ信号を受信する受信機と、
前記送信機及び前記受信機に結合されたスイッチであって、所与の時点で前記送信機又は前記受信機を、前記第１の送受信機又は前記第２の送受信機に関連付けられたアンテナに、それぞれ結合するよう構成されたスイッチと、
を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項4】

前記送信機は、
モデム又はベースバンドプロセッサから受信された中間周波数（ＩＦ）信号に基づいて、中間周波数（ＩＦ）同相及び直角位相（ＩＱ）（ＩＦＩＱ）信号を生成する第１の中間周波数同相及び直角位相生成器（ＩＦＩＱ生成器）と、
前記周波数シンセサイザから受信されたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第１のＬＯ ＩＱ（ＬＯＩＱ）生成器と、
前記第１のＩＦＩＱ生成器及び前記第１のＬＯＩＱ生成器に結合されて、前記ＩＦＩＱ信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいて前記第１のＲＦ信号を生成する第１のミキサと、
を含む、請求項３に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項5】

前記第１及び第２の送受信機の各々は更に、
前記第１のＩＦＩＱ生成器及び前記第１のミキサに結合された第１のＩＦ増幅器であって、前記第１のＩＦ増幅器は、前記ＩＦＩＱ信号を増幅し、該増幅したＩＦＩＱ信号を前記第１のミキサに提供するよう構成された第１のＩＦ増幅器と、
前記第１のミキサに結合され、前記第１のミキサから受信された前記第１のＲＦ信号を増幅する第１の広帯域増幅器と、
を含む、請求項４に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項6】

前記第１のＩＦ増幅器は、
前記ＩＦＩＱ信号から生じた同相ＩＦ信号を受信及び増幅する第２のＩＦ増幅器であって、前記同相ＩＦ信号は、前記ＬＯＩＱ信号から生じた同相ＬＯ信号とミックスされる、第２のＩＦ増幅器と、
前記ＩＦＩＱ信号から生じた直角位相ＩＦ信号を受信及び増幅する第３のＩＦ増幅器であって、前記直角位相ＩＦ信号は、前記ＬＯＩＱ信号から生じた直角位相ＬＯ信号とミックスされる、第３のＩＦ増幅器と、
を含む、請求項５に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項7】

前記受信機は、
前記第２のＲＦ信号を受信するよう構成された第２の広帯域増幅器と、
前記周波数シンセサイザから受信された前記ＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第２のＬＯＩＱ生成器と、
前記第２の広帯域増幅器及び前記第２のＬＯＩＱ生成器に結合された第２のミキサであって、前記第２の広帯域増幅器で増幅された第２のＲＦ信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成するよう構成された第２のミキサと、
を含む、請求項３に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項8】

前記受信機は更に、
前記第２のミキサに結合されて、前記第２のミキサから前記ＩＦＩＱ信号を受信及び増幅する第４のＩＦ増幅器と、
前記第４のＩＦ増幅器に結合されて、前記ＩＦＩＱ信号に基づいて組合せＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナと、
を含む、請求項７に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項9】

前記第４のＩＦ増幅器は、
前記ＩＦＩＱ信号から生じた同相ＩＦ信号を受信及び増幅する第５のＩＦ増幅器と、
前記ＩＦＩＱ信号から生じた直角位相ＩＦ信号を受信及び増幅する第６増幅器と、
を含み、前記ＩＦＩＱコンバイナは、前記同相ＩＦ信号及び前記直角位相ＩＦ信号を組み合わせて前記組合せＩＦ信号を生成するよう構成される、請求項８に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項10】

前記周波数シンセサイザは、
クロック基準信号に基づいて前記予め決められた周波数帯域に関連付けられた前記ＬＯ信号を生成する位相ロックループ（ＰＬＬ）回路と、
前記ＰＬＬ回路に結合されて、前記ＬＯ信号から生じた第１のＬＯ信号及び第２のＬＯ信号を前記第１の送受信機及び前記第２の送受信機それぞれにバッファ及び提供するＬＯバッファデバイスと、
を含む、請求項１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項11】

無線周波数（ＲＦ）フロントエンド集積回路（ＩＣ）デバイスであって、
送受信機のアレイであって、前記送受信機の各々は複数のＲＦチャネルの１つに対応し、前記ＲＦチャネルの各々は、それぞれの位相シフト設定に従ってＲＦ信号の位相をシフト又は補償するステップを含む、予め決められた周波数帯域内で前記それぞれの位相シフト設定に従って前記ＲＦ信号を送信及び受信するよう構成された位相シフタを含む、送受信機のアレイと、
前記送受信機の各々に結合され、広周波数スペクトラムにおいて周波数同期を実行する周波数シンセサイザであって、前記周波数シンセサイザは、前記送受信機の各々に対するローカル発振器（ＬＯ）信号を生成して、前記送受信機の各々が前記送受信機のそれぞれのＲＦチャネル内で前記ＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする周波数シンセサイザと、
前記送受信機の各々及び前記周波数シンセサイザに結合されたアップコンバータであって、
第１の中間周波数（ＩＦ）信号に基づいて、ＩＦ同相及び直角位相（ＩＱ）（ＩＦＩＱ）信号を生成するＩＦ同相及び直角位相生成器（ＩＦＩＱ生成器）と、
前記周波数シンセサイザから前記ＬＯ信号を受信し、前記ＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、
前記ＩＦＩＱ生成器及び前記ＬＯＩＱ生成器に結合されたアップコンバートミキサであって、前記ＩＦＩＱ信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいて、前記送受信機によって送信されることになる第１のＲＦ信号を生成するように構成されている、アップコンバートミキサと、を備えるアップコンバータと、
前記送受信機の各々及び前記周波数シンセサイザに結合されたダウンコンバータであって、前記ＬＯ信号に基づいて、前記送受信機から受信された第２のＲＦ信号を、第２のＩＦ信号にダウンコンバートするよう構成されたダウンコンバータと、
を備え、
前記送受信機のアレイ、前記周波数シンセサイザ、前記アップコンバータ、及び前記ダウンコンバータが、単一のＩＣチップ内に組み込まれる、
ことを特徴とする無線周波数（ＲＦ）フロントエンド集積回路（ＩＣ）デバイス。

【請求項12】

前記アップコンバータは更に、
前記ＩＦＩＱ生成器と前記アップコンバートミキサの間に結合されて前記第１のＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅器と、
前記アップコンバートミキサに結合されて、前記第１のＲＦ信号を複数の第１のＲＦサブ信号に分割するパワー分割器であって、前記各第１のＲＦサブ信号が、送信される前記送受信機の１つに提供されるパワー分割器と、
を含む、請求項１１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項13】

前記ダウンコンバータは、
前記周波数シンセサイザから前記ＬＯ信号を受信して、前記ＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、
前記ＬＯＩＱ生成器に結合されたダウンコンバートミキサであって、前記送受信機から受信した前記第２のＲＦ信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成するよう構成されたダウンコンバートミキサと、
前記ダウンコンバートミキサから受信したＩＦＩＱ信号に基づいて前記第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナと、
を含む、請求項１１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項14】

前記ダウンコンバータは更に、
前記ダウンコンバートミキサと前記送受信機の間に結合されたパワーコンバイナであって、前記パワーコンバイナは、前記送受信機から受信した複数の第２のＲＦサブ信号を組み合わせて前記第２のＲＦ信号を生成するよう構成され、各第２のＲＦサブ信号は前記送受信機の１つに対応する、パワーコンバイナと、
前記ＩＦＩＱコンバイナと前記ダウンコンバートミキサの間に結合され前記ＩＦＩＱ信号を増幅するＩＦ増幅器と、
を含む、請求項１３に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項15】

前記送受信機の各々は、
ＲＦ信号を第１のリモートデバイスに送信する送信機と、
第２のリモートデバイスからＲＦ信号を受信する受信機と、
所与の時点において前記送信機又は前記受信機を複数のアンテナの１つに結合するよう構成されたスイッチであって、前記アンテナの各々は前記送受信機の１つに対応するスイッチと、
を含む、請求項１１に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項16】

無線周波数（ＲＦ）フロントエンド集積回路（ＩＣ）デバイスであって、
位相ロックループ（ＰＬＬ）及びローカル発振器（ＬＯ）バッファを有し、クロック信号に基づいてＬＯ信号を生成する周波数シンセサイザと、
モデム又はベースバンドプロセッサから第１の中間周波数（ＩＦ）信号を受信して、第１のＩＦ同相及び直角位相（ＩＱ）（ＩＦＩＱ）信号を生成するＩＦ同相及び直角位相（ＩＱ）生成器（ＩＦＩＱ生成器）と、
第２のＩＦＩＱ信号に基づいて第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナであって、前記第２のＩＦ信号は前記モデム又はベースバンドプロセッサによって処理される、ＩＦＩＱコンバイナと、
前記周波数シンセサイザに結合された複数の送受信機であって、前記送受信機の各々が予め決められた周波数帯域内で複数の振幅及び位相シフト設定の１つに従ってＲＦ信号を送信及び受信するよう構成された複数のＲＦチャネルの１つに関連付けられた、複数の送受信機と、
を備え、
前記送受信機の各々は、
前記周波数シンセサイザに結合されて、前記ＬＯ信号を用いて前記第１のＩＦＩＱ信号を第１のリモートデバイスに送信されることになる第１のＲＦ信号にアップコンバートする送信機と、
前記周波数シンセサイザに結合されて、前記ＬＯ信号を用いて第２のリモートデバイスから受信した第２のＲＦ信号を前記第２のＩＦＩＱ信号にダウンコンバートする受信機と、
を含み、
前記複数の送受信機、前記周波数シンセサイザ、前記ＩＦＩＱ生成器、及び前記ＩＦＩＱコンバイナが、単一のＩＣチップ内に組み込まれる、
ことを特徴とする無線周波数（ＲＦ）フロントエンド集積回路（ＩＣ）デバイス。

【請求項17】

前記送信機は、
前記周波数シンセサイザから前記ＬＯ信号を受信して予め決められたシフト位相に従って前記ＬＯ信号をシフトして位相シフトされたＬＯ信号を生じさせる位相シフタと、
位相シフトされた前記ＬＯ信号に基づいてＬＯ同相及び直角位相（ＩＱ）信号（ＬＯＩＱ信号）を生成するＬＯ同相及び直角位相（ＩＱ）生成器（ＬＯＩＱ生成器）と、
モデム又はベースバンドプロセッサから受信した第１の中間周波数（ＩＦ）信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいて前記第１のＲＦ信号を生成するアップコンバートミキサと、
を含む、請求項１６に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項18】

前記受信機は、
前記周波数シンセサイザから前記ＬＯ信号を受信して、予め決められたシフト位相に従って前記ＬＯ信号をシフトする位相シフタと、
位相シフトされた前記ＬＯ信号に基づいてＬＯ同相及び直角位相（ＩＱ）信号（ＬＯＩＱ信号）を生成するＬＯ同相及び直角位相（ＩＱ）生成器（ＬＯＩＱ生成器）と、
前記第２のＲＦ信号及び前記ＬＯＩＱ信号に基づいて前記第２のＩＦＩＱ信号を生成するダウンコンバートミキサと、
含む、請求項１６に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【請求項19】

前記送受信機の各々は、前記送信機及び前記受信機に結合されたスイッチを含み、前記スイッチは、所与の時点において前記送信機又は前記受信機を対応する前記送受信機に関連付けられたアンテナに結合するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載のＲＦフロントエンドＩＣデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般的には移動デバイスに関する。詳細には、本発明の実施形態は、移動デバイスのミリメートル波（ｍｍ波）フロントエンドモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信技術が発達するにつれて、マルチモード又はマルチバンド無線システムが日常的に利用できるようになっている。このようなシステムは、様々な機能を様々な集積回路（ＩＣ）デバイスに区分化することができる。例えば、無線システムは、モデム又はベースバンドプロセッサ、送受信機、制御回路、受信回路、送信回路などを含むことができる。このような複数のＩＣデバイスは、場合によっては、都合が悪く、コスト効率が悪いことがある。

【発明の概要】

【0003】

本発明の実施形態について、同じ参照符号が同様の要素を示す添付図面の図において限定ではなく例として例証する。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本発明の１つの実施形態による無線通信デバイスの実施例を示すブロック図である。

【図2】本発明の１つの実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示すブロック図である。

【図3】本発明の１つの実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示す概略図である。

【図4】本発明の１つの実施形態による送信機の実施例を示す概略図である。

【図5】本発明の１つの実施形態による受信機の実施例を示す概略図である。

【図6】本発明の別の実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示す概略図である。

【図7】本発明の別の実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

以下に示す詳細事項を参照して本発明の様々な実施形態及び態様ついて説明し、添付図面は、様々な実施形態を例示する。以下の説明及び図面は、本発明の例証であり、本発明の限定と解釈すべきではない。多くの特定の詳細事項は、本発明の様々な実施形態の完全な理解を提供するために記載されている。しかしながら、特定の事例において、周知又は従来の詳細事項は、本発明の実施形態の簡潔な論議を提供するために記載されていない。

【0006】

本明細書における「１つの実施形態」又は「ある実施形態」の記載は、実施形態に関して記述される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書における様々な箇所での表現「１つの実施形態では」は、必ずしも全て同じ実施形態を指すとは限らない。

【0007】

一部の実施形態によれば、ミリメートル波（ｍｍ波）フロントエンドＩＣデバイスは、１又は２以上のｍｍ波送受信機のアレイを含む。ｍｍ波送受信機の各々は、可変の振幅及び位相シフトを備えたコヒーレントｍｍ波信号を送信及び受信する。このｍｍ波フロントエンドＩＣチップは更に、ｍｍ波送受信機に結合された広帯域周波数シンセサイザを含む。フルベース又は広帯域周波数シンセサイザは、ローカル発振器（ＬＯ）信号を生成してｍｍ波送受信機の各々に提供し、ｍｍ波送受信機が、ｍｍ波信号をミックス、変調、及び／又は復調するのを可能にする。ｍｍ波広帯域送受信機のアレイ及び広帯域周波数シンセサイザは、単一のｍｍ波フロントエンドＩＣチップ又はパッケージとして単一のＩＣチップ内に実装することができる。

【0008】

広帯域周波数シンセサイザは、位相ロックループ（ＰＬＬ）回路又はブロックを含み、ローカル発振器によって提供することができるクロック基準信号に基づいて、ＬＯ信号を生成する。各ｍｍ波送受信機は、周波数帯域（例えば、約２４から４３ギガヘルツ又はＧＨｚの範囲）内でｍｍ波信号を送信するフルバンド又は広帯域送信機、及びｍｍ波信号を受信するフルバンド又は広帯域受信機、並びに送信機及び受信機に結合された送信及び受信（Ｔ／Ｒ）スイッチを含む。Ｔ／Ｒスイッチは、所与の時点でｍｍ波アンテナを送信機又は受信機に結合するためのものである。

【0009】

本発明の１つの態様によれば、ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは、予め決められた周波数帯域内で第１の振幅及び位相シフト設定に従って第１のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第１の送受信機を含む。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、予め決められた周波数帯域内で第２の振幅及び位相シフト設定に従って第２のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第２の送受信機を含む。第２の振幅及び位相シフト設定は、第１の振幅及び位相シフト設定とは異なるものとすることができる。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、第１の送受信機及び第２の送受信機に結合されて広周波数スペクトラムにおいて周波数同期を実行する周波数シンセサイザを含む。周波数シンセサイザは、第１の送受信機及び第２の送受信機に対するＬＯ信号を生成し、第１の送受信機及び第２の送受信機が第１のＲＦチャネル及び第２のＲＦチャネルにそれぞれ関連付けられるＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする。第１の送受信機、第２の送受信機、及び周波数シンセサイザは、単一のＩＣチップ内に組み込まれる。

【0010】

１つの実施形態によれば、第１のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号は、第１の振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第１のアンテナを介して送信及び受信されることになる。第２のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号は、第２の振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第２のアンテナを介して送信及び受信されることになる。

【0011】

１つの実施形態では、第１の送受信機及び第２の送受信機の各々が、第１のＲＦ信号を第１のリモートデバイスに送信する送信機と、第２のリモートデバイスから第２のＲＦ信号を受信する受信機と、送信機及び受信機に結合されたスイッチとを含む。スイッチは、所与の時点において送信機又は受信機を送受信機に関連付けられたアンテナに結合するよう構成されている。

【0012】

１つの実施形態では、送信機は、第１の中間周波数（ＩＦ）同相及び直角位相（ＩＱ）生成器（ＩＦＩＱ生成器）を含み、モデム又はベースバンドプロセッサから受信されたＩＦ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成する。送信機は更に、周波数シンセサイザから受信されたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第１のＬＯＩＱ（ＬＯＩＱ）生成器を含む。送信機は更に、第１のＩＦＩＱ生成器及び第１のＬＯＩＱ生成器に結合されて、ＩＦＩＱ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成する第１のミキサを含む。

【0013】

１つの実施形態では、各送受信機が更に、第１のＩＦＩＱ生成器及び第１のミキサに結合された第１のＩＦ増幅器を含む。第１のＩＦ増幅器は、ＩＦＩＱ信号を増幅し、増幅したＩＦＩＱ信号を第１のミキサに提供するよう構成されている。各送受信機は更に、第１のミキサに結合されて第１のミキサから受信したＲＦ信号を増幅する第１の広帯域増幅器（ＲＦ増幅器とも呼ばれる）を含む。

【0014】

１つの実施形態では、第１のＩＦ増幅器は、ＩＦＩＱ信号から生じた同相ＩＦ信号を受信及び増幅する第２のＩＦ増幅器を含む。同相ＩＦ信号は、ＬＯＩＱ信号から生じた同相ＬＯ信号とミックスされる。第１のＩＦ増幅器は更に、ＩＦＩＱ信号から生じた直角位相ＩＦ信号を受信及び増幅する第３のＩＦ増幅器を含む。直角位相ＩＦ信号は、ＬＯＩＱ信号から生じた直角位相ＬＯ信号とミックスされる。

【0015】

１つの実施形態では、受信機は、第２のＲＦ信号を受信するよう構成された第２の広帯域／ＲＦ増幅器と、周波数シンセサイザから受信されるＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第２のＬＯＩＱ生成器と、第２の広帯域増幅器及び第２のＬＯＩＱ生成器に結合された第２のミキサとを含む。第２のミキサは、増幅されたＲＦ第２信号及びＬＯＩＱ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成するよう構成されている。受信機は更に、第２のミキサに結合されて、第２のミキサからＩＦＩＱ信号を受信して増幅する第４のＩＦ増幅器を含む。受信機は更に、第４のＩＦ増幅器に結合されて、ＩＦＩＱ信号に基づいて組合せＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナを含む。

【0016】

１つの実施形態では、第４のＩＦ増幅器は、ＩＦＩＱ信号から生じた同相ＩＦ信号を受信及び増幅する第５のＩＦ増幅器と、ＩＦＩＱ信号から生じた直角位相ＩＦ信号を受信及び増幅する第６のＩＦ増幅器とを含む。ＩＦＩＱコンバイナは、同相ＩＦ信号と直角位相ＩＦ信号とを組み合わせて、組合せＩＦ信号を生成するよう構成されている。

【0017】

本発明の別の態様によれば、ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは、送受信機のアレイを含み、送受信機の各々がＲＦチャネルの１つに対応する。ＲＦチャネルの各々は、それぞれの位相シフト設定に従ってＲＦ信号の位相をシフト又は補償するステップを含む、予め決められた周波数帯域内でそれぞれの位相シフト設定に従ってＲＦ信号を送信及び受信するよう構成された位相シフタを含む。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、送受信機の各々に結合されて、広周波数スペクトラムにおいて周波数同期を実行する周波数シンセサイザを含む。周波数シンセサイザは、送受信機の各々に対するＬＯ信号を生成して、送受信機の各々が送受信機のそれぞれのＲＦチャネル内でＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、送受信機の各々及び周波数シンセサイザに結合されたアップコンバータを含む。アップコンバータは、ＬＯ信号に基づく第１の中間周波数（ＩＦ）信号を送受信機によって送信されることになる第１のＲＦ信号にアップコンバートするよう構成されている。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、送受信機の各々及び周波数シンセサイザに結合されたダウンコンバータを含む。ダウンコンバータは、ＬＯ信号に基づいて送受信機から受信された第２のＲＦ信号を第２のＩＦ信号にダウンコンバートするよう構成されている。送受信機のアレイ、周波数シンセサイザ、アップコンバータ、及びダウンコンバータは、単一のＩＣチップ内に組み込まれる。

【0018】

１つの実施形態では、アップコンバータは、第１のＩＦ信号を受信するＩＦＩＱ生成器と、周波数シンセサイザからＬＯ信号を受信してＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、ＩＦＩＱ生成器及びＬＯＩＱ生成器に結合されたアップコンバートミキサと、を含む。アップコンバートミキサは、第１のＩＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、アップコンバータは更に、ＩＦＩＱ生成器とアップコンバートミキサの間に結合されて第１のＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅器を含む。アップコンバータは更に、アップコンバートミキサに結合されて第１のＲＦ信号を幾つかの第１のＲＦサブ信号に分割するパワー分割器を含む。各第１のＲＦサブ信号は、送信されることになる送受信機の１つに提供される。

【0019】

１つの実施形態では、ダウンコンバータは、周波数シンセサイザからＬＯ信号を受信してＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、ＬＯＩＱ生成器に結合されたダウンコンバートミキサとを含む。ダウンコンバートミキサは、送受信機から受信された第２のＲＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて、ＩＦＩＱ信号を生成するよう構成されている。ダウンコンバータは更に、ダウンコンバートミキサから受信されたＩＦＩＱ信号に基づいて第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナを含む。１つの実施形態では、ダウンコンバータは更に、ダウンコンバートミキサと送受信機との間に結合されたパワーコンバイナを含む。パワーコンバイナは、送受信機から受信された第２のＲＦサブ信号を組み合わせて第２のＲＦ信号を生成するよう構成され、各第２のＲＦサブ信号が送受信機の１つに対応する。ダウンコンバータは更に、ＩＦＩＱコンバイナとダウンコンバートミキサの間に結合されてＩＦＩＱ信号を増幅するＩＦ増幅器を含む。

【0020】

１つの実施形態では、送受信機の各々は、ＲＦ信号を第１のリモートデバイスに送信する送信機と、第２のリモートデバイスからＲＦ信号を受信する受信機と、所与の時点において送信機又は受信機をアンテナの１つに結合するよう構成されたスイッチとを含み、アンテナの各々が送受信機の１つに対応する。

【0021】

本発明の更なる態様によれば、ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは、クロック信号に基づいてＬＯ信号を生成するＰＬＬ回路及びＬＯバッファを有する周波数シンセサイザと、モデム又はベースバンドプロセッサから第１のＩＦ信号を受信して第１のＩＦＩＱ信号を生成するＩＦＩＱ生成器と、第２のＩＦＩＱ信号に基づいて第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナとを含む。第２のＩＦ信号は、モデム又はベースバンドプロセッサによって処理されることになる。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、周波数シンセサイザに結合された幾つかの送受信機を含む。送受信機の各々は、予め決められた周波数帯域内で振幅及び位相シフト設定の１つに従ってＲＦ信号を送信及び受信するよう構成されたＲＦチャネルの１つに関連付けられる。

【0022】

１つの実施形態では、送受信機の各々は、周波数シンセサイザに結合されて、ＬＯ信号を用いて第１のＩＦＩＱ信号を、第１のリモートデバイスに送信されることになる第１のＲＦ信号にアップコンバートする送信機を含む。各送受信機は更に、周波数シンセサイザに結合されて、ＬＯ信号を用いて第２のリモートデバイスから受信された第２のＲＦ信号を、第２のＩＦＩＱ信号にダウンコンバートする受信機を含む。送受信機、周波数シンセサイザ、ＩＦＩＱ生成器、及びＩＦＩＱコンバイナは単一ＩＣチップ内に組み込まれる。

【0023】

１つの実施形態では、送信機は、周波数シンセサイザからＬＯ信号を受信して予め決められたシフト位相に従ってＬＯ信号をシフトする位相シフタと、位相シフトされたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、モデム又はベースバンドプロセッサから受信された第１の中間周波数（ＩＦ）信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成するアップコンバートミキサとを含む。

【0024】

１つの実施形態では、受信機は、周波数シンセサイザからＬＯ信号を受信して予め決められたシフト位相に従ってＬＯ信号をシフトする位相シフタと、位相シフトされたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器と、第２のＲＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第２のＩＦＩＱ信号を生成するダウンコンバートミキサとを含む。１つの実施形態では、送受信機の各々は更に、送信機及び受信機に結合されたスイッチを含む。スイッチは、所与の時点で送信機又は受信機を対応する送受信機に関連付けられたアンテナに結合するよう構成されている。

【0025】

図１は、本発明の１つの実施形態による無線通信デバイスの実施例を示すブロック図である。図１を参照すると、単に無線デバイスとも呼ばれる無線通信デバイス１００は、とりわけ、ｍｍ波フロントエンドモジュール１０１（単にＲＦフロントエンドモジュールとも呼ばれる）及びモデム又はベースバンドプロセッサ１０２を含む。モデムは、ＩＦ－ベースバンド周波数（ＩＦ／ＢＦ）ダウンコンバータ、ＢＦ／ＩＦアップコンバータ、及びベースバンドプロセッサ（例えば、デジタル処理プロセッサ又はＤＳＰ）を含むことができる。無線デバイス１００は、例えば、移動電話、ラップトップ、タブレット、ネットワークアプライアンスデバイス（例えば、もののインターネット又はＩＯＴアプライアンスデバイス）など、何れかの種類の無線通信デバイスとすることができる。或いは、無線デバイス１００は、基地局又はセルラータワー、その他を表すことができる。

【0026】

無線受信機回路では、ｍｍ波ＲＦフロントエンドなどのＲＦフロントエンドは、アンテナまで及びミキサステージを含む回路の全てに対する一般的な用語である。これは、信号がより低い中間周波数にコンバートされる前に、オリジナルの着信ＲＦ周波数の信号を処理する受信機における全ての構成要素からなる。マイクロ波及び衛星受信機では、これは低雑音ブロック（ＬＮＢ）又は低雑音ダウンコンバータ（ＬＮＤ）と呼ばれることが多く、多くの場合アンテナ又はアンテナ近くに位置付けられ、これによってアンテナからの信号をより処理がしやすい中間周波数で受信機の残りに転送することができるようになる。ベースバンドプロセッサは、無線機能の全て（アンテナを必要とする全機能）を管理するネットワークインタフェースのデバイス（チップ又はチップの一部）である。

【0027】

１つの実施形態では、ＲＦフロントエンドモジュール１０１は、ＲＦ送受信機（例えば、ｍｍ波ＲＦ送受信機）のアレイを含む。ＲＦ送受信機の各々は、幾つかのｍｍ波アンテナの１つを介して特定の周波数帯域（例えば、非オーバーラップ周波数レンジなどの周波数の特定の範囲）内でコヒーレントＲＦ信号（例えばｍｍ波信号）を送信及び受信する。ｍｍ波技術では、ＭＭ波は、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの範囲の周波数スペクトラムを占める。フロントエンドＩＣチップ１０１は更に、ＲＦ送受信機に結合された全帯域又は広帯域周波数シンセサイザを含む。広帯域周波数シンセサイザは、ローカル発振器（ＬＯ）信号を生成し、これをＲＦ送受信機の各々に提供して、ＲＦ送受信機が広周波数帯域（例えば、２４－４３ＧＨｚ）内でＲＦ信号をミックス、変調、及び／又は復調するのを可能にする。ＲＦ送受信機のアレイ及び広帯域周波数シンセサイザは、単一のＲＦフロントエンドＩＣチップ又はパッケージとして単一のＩＣチップ内に統合することができる。

【0028】

単に例証の目的で、ｍｍ波フロントエンドモジュールは、ＲＦフロントエンドモジュールの実施例として用いられる点に留意されたい。同様に、ｍｍ波送受信機は、ＲＦ送受信機の実施例として用いられる。しかしながら、本出願全体に記載される技術は、他の周波数スペクトラム又は周波数帯域における他のＲＦ回路にも適用可能とすることができる。

【0029】

図２は、本発明の１つの実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示すブロック図である。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス１０１は、ｍｍ波フロントエンドＩＣデバイスとすることができる。図２を参照すると、ＲＦフロントエンド１０１は、とりわけ、ＲＦ送受信機２１１－２１３のアレイに結合された広帯域又は全帯域周波数シンセサイザ２００を含む。ＲＦ送受信機２１１－２１３の各々は、ｍｍ波アンテナ２２１－２２３の１つを介して可変の振幅及び位相シフトを備えたｍｍ波信号などのコヒーレントＲＦ信号を送信及び受信するよう構成されている。送受信機２２１－２２３の各々に対して適正な振幅及び位相シフト設定を提供することによって、送受信機アレイ全体が、１又は複数のビームを所望の方向（ビーム方向、又は放射角もしくは放射方向とも呼ばれる）に誘導することができる。１つの実施形態では、送受信機２１１－２１３の各々は、広帯域周波数シンセサイザ２００からＬＯ信号を受信するよう構成されている。ＬＯ信号は、特定の周波数帯域（例えば、２４－４３ＧＨｚ帯域）に対して生成される。ＬＯ信号は、対応する周波数帯域内でｍｍ波信号を送信及び受信する目的で、送受信機２２１－２２３の各々によってミックス、変調、復調するのに用いられる。

【0030】

或いは、ＲＦ送受信機２２１－２２３の各々は、非オーバーラップ又は最小オーバーラップ周波数レンジなどの異なる周波数帯域に関連付けることができる。各送受信機は、周波数シンセサイザ２００によって生成される対応する周波数帯域に対する特定のＬＯ信号を用いて対応する周波数帯域内でＲＦ信号を送信及び受信するよう構成されている。

【0031】

図３は、本発明の１つの実施形態によるＲＦフロントエンド集積回路の実施例を示すブロック図である。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は、図２のＲＦフロントエンドＩＣデバイス１０１を表すことができる。図３を参照すると、１つの実施形態では、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は、周波数シンセサイザ２００と、総称して送受信機３０１と呼ばれるＲＦ送受信機３０１Ａ－３０１Ｂのアレイとを含む。２つのＲＦ送受信機３０１Ａ－３０１Ｂが図示されているが、より多くのＲＦ送受信機を含めることもできる。周波数シンセサイザ２００は、送受信機３０１の各々に対するＬＯ信号を生成して、各送受信機が、リモートデバイスに送信しリモートデバイスから受信されることになるキャリア周波数信号へのＲＦ信号の変調、及びキャリア周波数信号からのＲＦ信号の復調を可能にするよう構成されている。送受信機３０１の各々は、アンテナ３０２Ａ－３０２Ｂ（総称してアンテナ３０２と呼ばれる）などのアンテナに関連付けられる。アンテナ３０２は、特定のビーム方向又は角度に従ってＲＦ信号を送信及び受信することができる移動デバイスの様々な位置に位置付けることができる。

【0032】

この実施形態では、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は、予め決められた周波数帯域内で第１のＲＦ振幅及び位相シフト設定に従って第１のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第１の送受信機３０１Ａを含む。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は更に、予め決められた周波数帯域内で第２のＲＦ振幅及び位相シフト設定に従って第２のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信する第２の送受信機３０１Ｂを含む。第２のＲＦ振幅及び位相シフト設定は、第１のＲＦ振幅及び位相シフト設定とは異なるものとすることができる。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は更に、第１の送受信機３０１Ａ及び第２の送受信機３０１Ｂに結合されて、広周波数スペクトラムにおける周波数同期を実行する周波数シンセサイザ２００を含む。周波数シンセサイザ２００は、第１の送受信機３０１Ａ及び第２の送受信機３０１Ｂに対するＬＯ信号を生成して、第１の送受信機３０１Ａ及び第２の送受信機３０１Ｂが第１のＲＦチャネル及び第２のＲＦチャネルそれぞれに関連付けられたＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする。第１の送受信機３０１Ａ、第２の送受信機３０１Ｂ、及び周波数シンセサイザ２００は、単一のＩＣチップ３００内に組み込まれる。

【0033】

１つの実施形態によれば、第１のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号は、第１のＲＦ振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第１のアンテナ３０２Ａを介して送信及び受信されることになり、第２のＲＦチャネルに関連付けられたＲＦ信号は、第２のＲＦ振幅及び位相シフト設定に従って放射及び受信するよう構成された第２のアンテナ３０２Ｂを介して送信及び受信されることになる。アンテナ３０２がＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００の一部でなくても良い点に留意されたい。

【0034】

１つの実施形態では、第１の送受信機３０１Ａ及び第２の送受信機３０１Ｂの各々は、第１のＲＦ信号を第１のリモートデバイスに送信する送信機（例えば、総称して送信機３０３と呼ばれる送信機３０３Ａ－３０３Ｂ）と、第２のリモートデバイスから第２のＲＦ信号を受信する受信機（例えば、総称して受信機３０４と呼ばれる受信機３０４Ａ－３０４Ｂ）と、送信機及び受信機に結合されたスイッチ（例えば、総称してスイッチ３０６と呼ばれるスイッチ３０６Ａ－３０６Ｂ）とを含む。スイッチは、所与の時点で送受信機に関連付けられたアンテナに送信機又は受信機を結合するよう構成されている。すなわち、何れかの所与の時点では、送信機又は受信機の１つだけを対応するアンテナに結合することができる。

【0035】

１つの実施形態では、送信機３０３の各々は、モデム又はベースバンドプロセッサから受信されたＩＦ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成する、ＩＦＩＱ生成器３１１Ａ－３１１Ｂなどの第１のＩＦＩＱ生成器を含む。各送信機は更に、周波数シンセサイザ２００から受信されたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第１のＬＯＩＱ生成器（例えば、ＬＯＩＱ生成器３１４Ａ－３１４Ｂ）を含む。各送信機は更に、第１のＩＦＩＱ生成器及び第１のＬＯＩＱ生成器に結合され、ＩＦＩＱ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成する第１のミキサ（例えば、総称してアップコンバートミキサ３１３と呼ばれるミキサ３１３Ａ－３１３Ｂ）を含む。

【0036】

１つの実施形態では、送受信機３０１の各々は更に、第１のＩＦＩＱ生成器及び第１のミキサに結合された第１のＩＦ増幅器（例えば、総称して複数のＩＦ増幅器又は増幅器３１２と呼ばれるＩＦ増幅器３１２Ａ－３１２Ｂ）を含む。第１のＩＦ増幅器は、ＩＦＩＱ信号を増幅し、増幅したＩＦＩＱ信号を第１のミキサに提供するよう構成されている。送受信機３０１の各々は更に、第１のミキサに結合されて第１のミキサから受信された第１のＲＦ信号を増幅する第１の広帯域増幅器（例えば、総称して広帯域又は複数のＲＦ増幅器又は増幅器３１５と呼ばれる広帯域又はＲＦ増幅器３１５Ａ－３１５Ｂ）を含む。

【0037】

１つの実施形態では、受信機３０４の各々は、第２のＲＦ信号を受信するよう構成された第２の広帯域増幅器（例えば、総称して複数のＲＦ増幅器又は増幅器３２１と呼ばれるＲＦ増幅器３２１Ａ－３２１Ｂ）を含む。各受信機は更に、周波数シンセサイザ２００から受信されたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成する第２のＬＯＩＱ生成器（例えば、総称してＬＯＩＱ生成器３２３と呼ばれるＬＯＩＱ生成器３２３Ａ－３２３Ｂ）を含む。各受信機は更に、第２の広帯域増幅器及び第２のＬＯＩＱ生成器に結合された第２のミキサ（例えば、総称してダウンコンバートミキサ３２２と呼ばれるミキサ３２２Ａ－３２２Ｂ）を含む。第２のミキサは、増幅された第２のＲＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成するよう構成されている。各受信機は更に、第２のミキサに結合されて第２のミキサからのＩＦＩＱ信号を受信及び増幅する第４のＩＦ増幅器（例えば、総称して複数のＩＦ増幅器又は増幅器３２４と呼ばれるＩＦ増幅器３２４Ａ－３２４Ｂ）を含む。各受信機は更に、第４のＩＦ増幅器に結合されてＩＦＩＱ信号に基づいて組合せＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナ（例えば、総称してＩＦＩＱコンバイナ３２５と呼ばれるＩＦＩＱコンバイナ３２５Ａ－３２５Ｂ）を含む。

【0038】

１つの実施形態では、周波数シンセサイザ２００は、クロック基準信号に基づいて予め決められた周波数帯域に関連付けられたＬＯ信号を生成する位相ロックループ（ＰＬＬ）回路２３１と、ＰＬＬ回路に結合されて、ＬＯ信号から生じた第１のＬＯ信号及び第２のＬＯ信号を第１の送受信機及び第２の送受信機それぞれにバッファ及び提供するＬＯバッファデバイス２３２と、を含む。

【0039】

ＰＬＬは、位相が入力信号の位相に関係する出力信号を生成する制御システムである。幾つかの異なるタイプが存在するが、可変周波数発振器及び位相検出器からなる電子回路として最初に視覚化することが容易である。この発振器は、周期信号を生成し、位相検出器がこの信号の位相と入力周期信号の位相とを比較して、位相が一致するように発振器を調節する。出力信号を比較のため入力信号に戻すことは、出力が入力に向けて「フィードバック」されてループを形成するので、フィードバックループと呼ばれる。入力及び出力位相をロックステップにて維持することはまた、入力及び出力周波数を同じに維持することを意味する。この結果、同期信号に加えて、位相ロックループが入力周波数を追跡することができ、又は入力周波数の倍数である周波数を生成することができる。これらの特性は、コンピュータクロック同期、復調、及び周波数合成に用いられる。位相ロックループは、ラジオ、テレコミュニケーション、コンピュータ及び他の電子アプリケーションに広く用いられる。これらを用いて、信号を復調すること、ノイズの多い通信チャネルから信号を回復すること、入力周波数の倍数で安定した周波数を生成すること（周波数合成）、又はマイクロプロセッサなどのデジタル論理回路において時間クロックパルスを正確に分配することができる。

【0040】

図４は、１つの実施形態による送信機の実施例を示す概略図である。送信機４００は、図３の送信機３００のように、上述の送受信機の何れかの送信機の何れかを表すことができる。図４を参照すると、送信機４００は、ＩＦＩＱ生成器４１１、ＩＦ増幅器４１２Ａ及びＩＦ増幅器４１２Ｂを有するＩＦ増幅器４１２、ミキサ４１３、ＬＯＩＱ生成器４１４、ＲＦ増幅器４１５、及び位相ローテーター又は位相シフタ４２０を含む。

【0041】

１つの実施形態では、ＩＦ増幅器４１２は、第２のＩＦ増幅器４１２Ａ及び第３のＩＦ増幅器４１２Ｂを含む、ＩＦ増幅器３１２を表すことができる。ＩＦＩＱ生成器４１１は、同相（Ｉ経路とも呼ばれる）ＩＦ信号及び直角位相（Ｑ経路とも呼ばれる）ＩＦ信号を生成するよう構成されている。Ｉ経路ＩＦ信号及びＱ経路ＩＦ信号は次に、ＩＦ増幅器４１２Ａ－４１２ＢなどのそれぞれのＩＦ増幅器によって増幅される。１つの実施形態では、ＬＯＩＱ生成器４１４は、Ｉ経路信号及びＱ経路信号を生成するよう構成されている。

【0042】

Ｉ経路ＬＯ信号及びＱ経路ＬＯ信号は、位相ローテーター４２０によって位相シフトすることができる。位相ローテーター４２０は、Ｉ経路ＬＯ信号の位相をシフトする第１の位相ローテーターと、Ｑ経路ＬＯ信号の位相をシフトする第２の位相ローテーターとを含むことができる。１つの実施形態では、Ｉ経路ＩＦ信号及びＱ経路ＩＦ信号は、Ｉ経路ＬＯ信号及びＱ経路ＬＯ信号それぞれとミックスされ、アップコンバートミキサ４１３によってＩＦからＲＦにアップコンバートされてＲＦ信号を生成する。ＲＦ信号は、ＲＦ増幅器４１５によって増幅されて、関連のアンテナを介してリモートデバイスに送信することができる。

【0043】

図５は、１つの実施形態による受信機の１つの実施例を示す概略図である。受信機５００は、図３の受信機３０４のように、上述の送受信機の何れかの受信機の何れかを表すことができる。図５を参照すると、１つの実施形態では、受信機５００は、位相ローテーター又はシフタ５２０、ＲＦ増幅器５２１、ダウンコンバートミキサ５２２、ＬＯＩＱ生成器５２３、ＩＦ増幅器４２４Ａ及びＩＦ増幅器４２４Ｂを有するＩＦ増幅器５２４、並びにＩＦＩＱコンバイナ５２５を含む。

【0044】

１つの実施形態では、ＬＯＩＱ生成器５２３は、ＬＯ信号を生成するか、又は周波数シンセサイザ（例えば、周波数シンセサイザ２００）から受信されたＬＯ信号をＩ経路ＬＯ信号及びＱ経路ＬＯ信号に分割する。Ｉ経路ＬＯ信号及びＱ経路ＬＯ信号は、位相ローテーター又は位相シフタ５２０によって位相をシフト又は回転させることができる。位相ローテーター５２０は、Ｉ経路ＬＯ信号をシフトする第１の位相ローテーターと、Ｑ経路ＬＯ信号をシフトする第２の位相ローテーターとを含むことができる。アンテナから受信されたＲＦ信号は、ＲＦ増幅器５２１によって増幅されて、シフトされたＩ経路ＬＯ信号及びシフトされたＱ経路ＬＯ信号とミックスされ、ダウンコンバートミキサ５２２によってＲＦからＩＦにダウンコンバートされ、Ｉ経路ＩＦ信号及びＱ経路ＩＦ信号を生成することができる。Ｉ経路ＩＦ信号及びＱ経路ＩＦ信号は次に、ＩＦ増幅器５２４Ａ－５２４Ｂそれぞれによって増幅される。増幅されたＩ経路ＩＦ信号及びＱ経路ＩＦ信号は次に、ＩＦＩＱコンバイナ５２５によって組み合わされて、モデム又はベースバンドプロセッサによって処理されることになるＩＦ信号を生成し、ここでＩＦ信号は、同相成分と直角位相成分の両方を有する。

【0045】

再度図３を参照すると、この実施形態では、送受信機３０１の各々は、同じ周波数又は同じ周波数帯域内でＲＦ信号を送信及び受信するよう構成されている。しかしながら、送受信機３０１の各々は、様々な振幅及び位相シフト設定を備えたＲＦ信号を送信及び受信するよう構成される。アンテナ３０２の各々は、１つのＲＦ送受信機に接続され、予め決められたビーム方向でＲＦ信号を送信又は受信する。

【0046】

この実施形態では、送受信機３０１の各々は、送受信機固有のＩＦＩＱ生成器／コンバイナ、アップ／ダウンコンバートミキサ、及びＬＯＩＱ生成器を含む。具体的には、各送受信機の各送信機は、送信機固有のＩＦＩＱ生成器、アップコンバートミキサ、及びＬＯＩＱ生成器を含む。各送受信機の各受信機は、受信機固有のＩＦＩＱコンバイナ、ダウンコンバートミキサ、及びＬＯＩＱ生成器を含む。次に、受信機によってダウンコンバート及び処理されたＩＦ信号のストリームは、例えばデジタル領域で、モデム又はベースバンドプロセッサによって処理される。様々な振幅及び位相のＩＦ信号は更に、ＢＦ信号にダウンコンバートすることができ、これは、ＢＦ信号を振幅及び位相補償と組み合わせることによってデジタルプロセッサによって処理されて、ＢＦ信号の強度又は振幅をブーストすることができる。或いは、振幅及び位相補償は、ＩＦ信号がＢＦ信号にダウンコンバートされる前にＩＦレベルで実行することができる。

【0047】

図６は、別の実施形態によるＲＦフロントエンドＩＣデバイスの１つの実施例を示す概略図である。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は、上述のようにＲＦフロントエンドＩＣデバイス１０１を表すことができる。１つの実施形態では、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は、送受信機３０１のアレイを含み、送受信機３０１の各々がＲＦチャネルの１つに対応する。ＲＦ送受信機３０１の各々は、予め決められた周波数帯域内でそれぞれのビーム方向に従ってＲＦ信号を送信及び受信するよう構成された位相シフタを含む。ＲＦフロントエンドＩＣデバイスは更に、送受信機３０１の各々に結合されて広周波数スペクトラムにおける周波数同期を実行する周波数シンセサイザ２００を含む。周波数シンセサイザ２００は、送受信機３０１の各々に対するＬＯ信号を生成し、送受信機３０１の各々が、送受信機のそれぞれのＲＦチャネル内でＲＦ信号を送信及び受信するのを可能にする。

【0048】

ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は更に、送受信機３０１の各々及び周波数シンセサイザ２００に結合されたアップコンバータ６０１を含む。アップコンバータ６０１は、ＬＯ信号に基づく第１のＩＦ信号を、送受信機３０１によって送信されることになる第１のＲＦ信号にアップコンバートするよう構成されている。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は更に、送受信機３０１の各々及び周波数シンセサイザ２００に結合されたダウンコンバータ６０２を含む。ダウンコンバータ６０２は、ＬＯ信号に基づいて送受信機３０１から受信された第２のＲＦ信号を、第２のＩＦ信号にダウンコンバートするよう構成されている。送受信機３０１のアレイ、周波数シンセサイザ２００、アップコンバータ６０１、及びダウンコンバータ６０２は、単一のＩＣチップ内に組み込まれる。

【0049】

１つの実施形態では、アップコンバータ６０１は、第１のＩＦ信号を受信するＩＦＩＱ生成器３１１と、周波数シンセサイザ２００からＬＯ信号を受信してＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器３１４と、ＩＦＩＱ生成器３１１及びＬＯＩＱ生成器３１４に結合されたアップコンバートミキサ３１３とを含む。アップコンバートミキサ３１３は、第１のＩＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、アップコンバータ６０１は更に、ＩＦＩＱ生成器３１１とアップコンバートミキサ３１３の間に結合されて第１のＩＦ信号を増幅するＩＦ増幅器３１２を含む。アップコンバータ６０１は更に、アップコンバートミキサ３１３に結合されて第１のＲＦ信号を幾つかの第１のＲＦサブ信号に分割するパワー分割器６０３を含み、ここで各第１のＲＦサブ信号は、送信されることになる送受信機３０１の１つに提供される。

【0050】

１つの実施形態では、ダウンコンバータ６０２は、周波数シンセサイザ２００からＬＯ信号を受信してＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器３２３と、ＬＯＩＱ生成器３２３に結合されたダウンコンバートミキサ３２２とを含む。ダウンコンバートミキサ３２２は、送受信機３０１から受信された第２のＲＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいてＩＦＩＱ信号を生成するよう構成されている。ダウンコンバータ６０２は更に、ダウンコンバートミキサ３２３から受信されたＩＦＩＱ信号に基づいて第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナ３２５を含む。１つの実施形態では、ダウンコンバータ６０２は更に、ダウンコンバートミキサ３２２と送受信機３０１の間に結合されたパワーコンバイナ６０４を含む。パワーコンバイナ６０４は、送受信機３０１から受信された第２のＲＦサブ信号を組み合わせて第２のＲＦ信号を生成するよう構成され、各第２のＲＦサブ信号が送受信機３０１の１つに対応する。ダウンコンバータ６０２は更に、ＩＦＩＱコンバイナ３２５とダウンコンバートミキサ３２２の間に結合されて、ＩＦＩＱ信号を増幅するＩＦ増幅器３２４を含む。

【0051】

１つの実施形態では、送受信機３０１の各々は、第１のリモートデバイスにＲＦ信号を送信する送信機（例えば、送信機３０３）と、第２のリモートデバイスからＲＦ信号を受信する受信機（例えば、受信機３０４）と、所与の時点において送信機又は受信機をアンテナ３０２の１つに結合するよう構成されたスイッチ（例えば、スイッチ３０６）とを含む。アンテナの各々は送受信機３０１の１つに対応する。

【0052】

１つの実施形態によれば、図３のＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００と同様に、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は、送受信機３０１Ａ－３０１Ｂのアレイに結合された広帯域周波数シンセサイザ２００を含む。送受信機３０１の各々は、送信機（例えば、送信機３０３）及び受信機（例えば、受信機３０４）を含む。しかしながら、この実施形態では、ＩＦＩＱ生成器／コンバイナ、アップ／ダウンコンバートミキサ、及びＬＯＩＱ生成器が、送受信機３０１の送信機３０３又は受信機３０４から取り除かれている。１つの実施形態では、アップコンバータ６０１及びダウンコンバータ６０２は、送受信機３０１の全てによって用いられ共有される。アップコンバータ６０１は、ＩＦＩＱ生成器と、アップコンバートミキサと、ＬＯＩＱ生成器とを含み、これらの機能及び／又は作動は、上述したものと同一又は類似する。ダウンコンバータ６０２は、ＬＯＩＱ生成器と、ダウンコンバートミキサと、ＩＦＩＱコンバイナとを含み、これらの機能及び／又は作動は、上述したものと同一又は類似する。

【0053】

送信経路上では、１つの実施形態において、アップコンバータ６０１は、上述のように、ＩＦＩＱ生成器３１１と、ＩＦ増幅器３１２と、アップコンバートミキサ３１３と、ＬＯＩＱ生成器３１４とを含む。加えて、アップコンバータ６０１は更に、パワー分割器６０３、この実施例ではＮ方向パワー分割器を含む。パワー分割器６０３は、ミキサ３１３からＲＦ信号を受信して、ＲＦサブ信号と呼ばれる低パワーを有する幾つかのＲＦ信号（例えば、ミキサ３１３から受信された元の信号パワーの１／Ｎ、ここでＮは送信機３１３の数を表す）に分割するよう構成されている。ＲＦサブ信号は次に、処理される送信機３０３にフィードされる。

【0054】

１つの実施形態によれば、送信機３０３の各々は、位相シフタ（例えば、総称して位相シフタ６１１と呼ばれる位相シフタ６１１Ａ－６１１Ｂ）を含む。図４－５の位相ローテーター４２０及び５２０と同様に、位相シフタは、所望の方向に生成されるＲＦビームなどの信号をシフトするよう構成されている。加えて、送信機３０３の各々は、可変利得増幅器（例えば、総称して可変利得増幅器６１２と呼ばれる可変利得増幅器６１２Ａ－６１２Ｂ）を含むことができる。可変利得増幅器６１２は、位相シフタ６１１による位相シフト作動に起因した振幅変動を補償するよう構成されている。１つの実施形態では、特定のシフト位相に応答して、可変利得増幅器６１２は、位相シフトに基づいてルックアップテーブル（図示せず）においてルックアップし、振幅補償に対する可変利得増幅器６１２の利得を調節するよう構成されている。

【0055】

受信経路において、１つの実施形態では、ダウンコンバータ６０２は、ダウンコンバートミキサ３２２と、ＬＯＩＱ生成器３２３と、ＩＦ増幅器３２４と、ＩＦＩＱコンバイナ３２５とを含む。ダウンコンバートミキサ３２２、ＬＯＩＱ生成器３２３、ＩＦ増幅器３２４、及びＩＦＩＱコンバイナ３２５の機能及び作動は、上述されたものと同一又は類似する。加えて、ダウンコンバータ６０２はパワーコンバイナ６０４を含む。この実施形態では、パワーコンバイナ６０４は、例えば、ＲＦ信号のパワー全てを互いに加算することによって受信機３０４の全てからのＲＦ信号を組み合わせて信号強度をブーストするよう構成されている。

【0056】

１つの実施形態によれば、受信機３０４の各々は、位相シフタ（例えば、総称して位相シフタ６１３と呼ばれる位相シフタ６１３Ａ－６１３Ｂ）を含む。位相シフタ６１３の機能及び作動は、位相シフタ６１１と同一又は類似する。受信機３０４の各々は更に、可変利得増幅器（例えば、総称して可変利得増幅器６１４と呼ばれる可変利得増幅器６１４Ａ－６１４Ｂ）を含むことができる。可変利得増幅器６１４の機能又は作動は、可変利得増幅器６１２と同一又は類似する。

【0057】

この実施形態では、図３に示した構成と比較すると、アップコンバータ６０１及びダウンコンバータ６０２の機能が送受信機３０１から取り除かれ全ての送受信機３０１によって共有されているので、ＲＦフロントエンドＩＣデバイスの物理的サイズ及びＤＣパワー消費を低減することができる。しかしながら、可変利得増幅器６１２によって実行されるルックアップ作動が遅延をもたらす可能性があり、特定の状況に応じてＲＦフロントエンドＩＣデバイスのビームスイッチング性能に影響を与えることがある。加えて、図３に示した構成は、デジタル領域で同時に複数のビームを送信又は受信（マルチ入力－マルチ出力（ＭＩＭＯ）作動）することができるが、図６に示した構成は所与の時間に１つのビームしか送信又は受信することができない。

【0058】

図７は、別の実施形態によるＲＦフロントエンドＩＣデバイスの実施例を示す概略図である。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス７００は、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス１０１を表すことができる。１つの実施形態によれば、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス７００は、クロック信号に基づいてＬＯ信号を生成するためのＰＬＬ回路及びＬＯバッファを有する周波数シンセサイザ２００と、モデム又はベースバンドプロセッサから第１のＩＦ信号を受信して第１のＩＦＩＱ信号を生成するＩＦＩＱ生成器３１１と、第２のＩＦＩＱ信号に基づいてモデム又はベースバンドプロセッサによって処理される第２のＩＦ信号を生成するＩＦＩＱコンバイナ３２５と、を含む。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス７００は更に、周波数シンセサイザ２００に結合された幾つかの送受信機３０１を含む。送受信機３０１の各々は、予め決められた周波数帯域（例えば、２４－４３ＧＨｚ）内で振幅及び位相シフト設定の１つに従ってＲＦ信号を送信及び受信するよう構成されたＲＦチャネルの１つに関連付けられる。

【0059】

１つの実施形態では、送受信機３０１の各々は、周波数シンセサイザ２００に結合されて、ＬＯ信号を用いる第１のＩＦＩＱ信号を第１のリモートデバイスに送信されることになる第１のＲＦ信号にアップコンバートする送信機（例えば、送信機３０３）と、周波数シンセサイザ２００に結合されて、ＬＯ信号を用いる第２のリモートデバイスから受信された第２のＲＦ信号を第２のＩＦＩＱ信号にダウンコンバートする受信機（例えば、受信機３０４）とを含む。送受信機３０１、周波数シンセサイザ２００、ＩＦＩＱ生成器３１１、及びＩＦＩＱコンバイナ３２５は、単一のＩＣチップ内に組み込むことができる。

【0060】

１つの実施形態では、送信機３０３は、周波数シンセサイザ２００からＬＯ信号を受信して予め決められた位相シフトに従ってＬＯ信号をシフトする位相シフタ６１１と、位相シフトされたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器３１４と、モデム又はベースバンドプロセッサから受信された第１の中間周波数（ＩＦ）信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第１のＲＦ信号を生成するアップコンバートミキサ３１３とを含む。

【0061】

１つの実施形態では、受信機３０４は、周波数シンセサイザ２００からＬＯ信号を受信して予め決められた位相シフトに従ってＬＯ信号をシフトする位相シフタ６１３と、位相シフトされたＬＯ信号に基づいてＬＯＩＱ信号を生成するＬＯＩＱ生成器３２３と、第２のＲＦ信号及びＬＯＩＱ信号に基づいて第２のＩＦＩＱ信号を生成するダウンコンバートミキサ３２２とを含む。

【0062】

この実施形態では、一般的にはＬＯ信号が十分大きい限り、ミキサ３１３及び３２２の変換利得はＬＯ信号振幅によって影響を受けないので、位相シフタ６１１及び６１３の利得変動は、ミキサ３１３及び３２２の変換利得に影響を与えないようにすることができる。この結果、可変利得増幅器６１２及び６１４は、任意選択的とすることができる。しかしながら、他方では、送信機３０３及び受信機３０４の各々がミキサを含むので、各送信機及び受信機の消費電力は、図６の構成と比較して高くなる可能性がある。

【0063】

従って、特定の応用及び／又はＩＣレイアウト制限に応じて、図３及び６－７に示した様々な実施形態を利用することができる。図３に示したＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は、全ての中で最良の融通性を有することができる。ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００はまた、各送受信機チャネルのＩＦ信号をデジタル領域で処理することによって複数のビームを同時にサポートする。しかしながら、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００は、最大のフットプリント又はサイズ及びＰＣ消費電力を必要とする可能性がある。図６に示したＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は、チップの最小フットプリント又はサイズ及びＰＣ消費電力を有することができる。しかしながら、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００は、特定の方向のビームを形成する時に振幅及び位相シフト設定の２次元較正を必要とする場合があり、ビームスイッチング中の高遅延につながる可能性がある。図７に示したＲＦフロントエンドＩＣデバイス７００は、ＤＣ消費電力及びＩＣチップのサイズの点で、ＲＦフロントエンドＩＣデバイス３００とＲＦフロントエンドＩＣデバイス６００の間にある。

【0064】

上述の明細書において、本発明の実施形態について、本発明の特定の例示的な実施形態を参照して説明してきた。添付の請求項に記載される本発明の広範な精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を行い得ることは明らかであろう。明細書及び図面は、従って、限定の意味ではなく例証の意味と見なされるものとする。

【符号の説明】

【0065】

２００ 広帯域周波数シンセサイザ
２３１ ＰＰＬ
２３２ ＬＯバッファ
３００ ＲＦフロントエンドＩＣデバイス
３０１Ａ 送受信機
３０１Ｂ 送受信機
３０２Ａ アンテナ
３０２Ｂ アンテナ
３０３Ａ 送信機１
３０３Ｂ 送信機Ｎ
３０４Ａ 受信機１
３０４Ｂ 受信機Ｎ
３０６Ａ スイッチ１
３０６Ｂ スイッチＮ
３１１Ａ ＩＦ Ｉ／Ｑ生成
３１１Ｂ ＩＦ Ｉ／Ｑ生成
３１２Ａ ＩＦ増幅器
３１２Ｂ ＩＦ増幅器
３１３Ａ ミキサ
３１３Ｂ ミキサ
３１４Ａ ＬＯ Ｉ／Ｑ生成
３１４Ｂ ＬＯ Ｉ／Ｑ生成
３１５Ａ 広帯域又はＲＦ増幅器
３１５Ｂ 広帯域又はＲＦ増幅器
３２１Ａ ＲＦ増幅器
３２１Ｂ ＲＦ増幅器
３２２Ａ ミキサ
３２２Ｂ ミキサ
３２３Ａ ＬＯ Ｉ／Ｑ生成
３２３Ｂ ＬＯ Ｉ／Ｑ生成
３２４Ａ ＩＦ増幅器
３２４Ｂ ＩＦ増幅器
３２５Ａ ＩＦ Ｉ／Ｑコンバイナ
３２５Ｂ ＩＦ Ｉ／Ｑコンバイナ
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ＣＬＫ 基準クロック
Ｃｈａｒｇｅ Ｐｕｍｐ チャージポンプ
Ｌｏｏｐ Ｆｉｌｔｅｒ ループフィルタ
Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ Ｃｈａｉｎ プログラマブル分割器チェーン
ＴＸ ＩＦ Ｉｎ １ ＴＸ ＩＦ入力１
ＲＸ ＩＦ Ｏｕｔ １ ＲＸ ＩＦ 出力１
ＴＸ ＩＦ Ｉｎ Ｎ ＴＸ ＩＦ 入力Ｎ
ＲＸ ＩＦ Ｏｕｔ Ｎ ＲＸ ＩＦ 出力Ｎ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】