DE102015218853A1

DE102015218853A1 - Leistungsverstärkungssystem mit geteilter Vorspannung für Basisschaltung

Info

Publication number: DE102015218853A1
Application number: DE102015218853.1A
Authority: DE
Inventors: Philip John Lehtola; David Steven Ripley
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2015-02-15
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-08-18
Also published as: US9712125B2; CN109088609A; TW201633700A; HK1226200B; KR20160100794A; KR101704924B1; US20200162039A1; TWI609570B; US10340862B2; US20170317653A1; CN105897204A; CN105897204B; US20160241195A1; JP6139626B2; JP2016149747A; US10917056B2; CN109088609B

Abstract

Leistungsverstärkungssystem mit geteilter Vorspannung für Basisschaltung. Ein Leistungsverstärkungssystem kann eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten aufweisen. Jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten kann einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor umfassen. Das Leistungsverstärkungssystem kann eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten umfassen. Jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten kann mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar sein, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das Leistungsverstärkungssystem kann eine Basisschaltungsvorspannungskomponente umfassen, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/116,497, eingereicht am 15. Februar 2015 und betitelt mit VORSPANNUNG FÜR KASKODENBASISSCHALTUNG, deren Offenbarungsgehalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme explizit in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungsverstärker.
Beschreibung bekannter Technik
Ein Leistungsverstärkersystem kann eine Anzahl von Leistungsverstärkerstufen aufweisen, die einer Vielzahl von Frequenzbändern zugeordnet sind. Durch das Vorsehen einer Vorspannung für jede der Leistungsverstärkerstufen, insbesondere wenn jede der Stufen mehrere Transistoren aufweist, können sich doppelte Vorspannungsschaltungen, Steuerschaltungen und entsprechende Leitungsnetzwerke ergeben.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsvarianten bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungsverstärkungssystem. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten. Jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten. Jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten ist mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Basisschaltungsvorspannungskomponente, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkungssystem weiterhin eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten auf der Basis eines Bandauswahlsignals anzusteuern. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, auf der Basis des Bandauswahlsignals ein oder mehrere der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten zu aktivieren, um der Basis des ersten Transistors eines oder mehrerer entsprechender Abschnitte der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein entsprechendes erstes Vorspannungssignal bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Basisschaltungsvorspannungskomponente unabhängig von dem Bandauswahlsignal zu aktivieren, um an den Basen der zweiten Transistoren jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein zweites Vorspannungssignal bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen können die ersten Vorspannungssignale auf einer Sollausgangsleistung basieren. In einigen Ausführungsformen kann das zweite Vorspannungssignal auf einer Sollausgangsleistung basieren.
In einigen Ausführungsformen kann das zweite Vorspannungssignal von einer mit der Basisschaltungsvorspannungskomponente gekoppelten Stromquelle abgeleitet und mit der Spannung einer Batterie betrieben werden. In einigen Ausführungsformen können die ersten Vorspannungssignale von entsprechenden mit den ein oder mehreren der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten gekoppelten Stromquellen abgeleitet und mit der Spannung einer Batterie betrieben werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkungssystem weiterhin eine Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten umfassen. Jede der Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten kann einen zwischen die Basisschaltungsvorspannungskomponente und die Basis des zweiten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelten Widerstand und weiterhin einen zwischen die Basis eines zweiten Transistors des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten und ein Massepotential gekoppelten Kondensator aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Kollektor des zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten mit einer Versorgungsspannung über eine entsprechende Induktivität gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen kann ein Kollektor des zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten über eine entsprechende Ausgangsanpassungs- und Filterkomponente mit einer Antennenschaltkomponente gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann jede der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten einem entsprechenden Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern zugeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann jede der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten dazu ausgelegt sein, ein HF-Ausgangssignal mit einem auf ein entsprechendes Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern zentrierten Filter zu filtern.
In einigen Ausführungsformen kann die Antennenschaltkomponente dazu ausgelegt sein, das an einer ausgewählten Komponente der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten empfangene Signal auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann die Antennenschaltkomponente dazu ausgelegt sein, die an einer Vielzahl von Komponenten der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten empfangenen Signale zu kombinieren und auszugeben.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkungssystem weiterhin eine Vielzahl von Eingangsanpassungskomponenten aufweisen, die mit der Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu ausgelegt ist, ein HF-Eingangssignal auf ein entsprechendes Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern anzupassen.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkungssystem weiterhin eine Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten aufweisen. Jede der RC-Entkopplungskomponenten kann einen zwischen eine entsprechende Emitterschaltungsvorspannungskomponente und die Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelten Widerstand und einen zwischen die Basis des zweiten Transistors des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten und eine entsprechende der Vielzahl von Eingangsanpassungskomponenten gekoppelten Kondensator aufweisen.
In einigen Ausführungsvarianten bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Hochfrequenz-(HF)-Modul mit einem Gehäusesubstrat, welches dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen. Das HF-Modul umfasst ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten. Jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten. Jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten ist mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Basisschaltungsvorspannungskomponente, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Modul ein Frontend-Modul (FEM) sein.
In einigen Ausführungsvarianten bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein drahtloses Gerät mit einem Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenz-(HF)-Signal zu erzeugen. Das drahtlose Gerät umfasst ein in kommunikativer Verbindung mit dem Sendeempfänger stehendes Frontend-Modul (FEM). Das FEM umfasst ein Gehäusesubstrat, welches dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen. Das FEM umfasst weiterhin ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten. Jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten. Jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten ist mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das Leistungsverstärkungssystem umfasst eine Basisschaltungsvorspannungskomponente, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das drahtlose Gerät umfasst eine in kommunikativer Verbindung mit dem FEM stehende Antenne. Die Antenne ist dazu ausgelegt, eine verstärkte Version des HF-Signals zu übertragen.
Zu Zwecken der Zusammenfassung der Offenbarung sind bestimmte Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindungen hierin beschrieben worden. Es sollte dabei klar sein, dass nicht notwendigerweise immer alle derartigen Vorteile in Übereinstimmung mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung erzielt werden können. Daher kann die Erfindung in einer Art und Weise ausgestaltet oder ausgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie sie hierin gelehrt werden, erzielen oder verbessern, ohne dass zwangsläufig andere hierin gelehrte oder vorgeschlagene Vorteile erreicht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein beispielhaftes drahtloses System oder Architektur.
2 zeigt, dass ein Verstärkungssystem in einigen Ausführungsvarianten eine Hochfrequenz-(HF)-Verstärkeranordnung mit ein oder mehreren Leistungsverstärkern aufweisen kann.
3A bis 3E zeigt nicht einschränkende Beispiele für Leistungsverstärker.
4 zeigt, dass ein Verstärkungssystem in einigen Ausführungsvarianten als ein Hochspannungs-(HV)-Leistungsverstärkersystem implementiert werden kann.
5 zeigt, dass ein Leistungsverstärkersystem in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten aufweist.
6 zeigt, dass ein Leistungsverstärkersystem in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von geteilten Vorspannungskomponenten für eine Basisschaltung aufweisen kann.
7 zeigt eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Verarbeiten eines HF-Signals.
8 stellt ein Modul mit ein oder mehreren hierin beschriebenen Merkmalen dar.
9 stellt ein drahtloses Gerät mit ein oder mehreren hierin beschriebenen Merkmalen dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EINIGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hierin – falls überhaupt – verwendeten Überschriften dienen allein der Übersicht und beschränken nicht zwangsläufig den Schutzbereich oder die Bedeutung der beanspruchten Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 1 beziehen sich ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung im Allgemeinen auf ein drahtloses System oder eine drahtlose Architektur 50 mit einem Verstärkungssystem 52. In einigen Ausführungsformen kann das Verstärkungssystem 52 in ein oder mehreren Vorrichtungen implementiert werden, und derartige Vorrichtungen können in dem drahtlosen System bzw. der drahtlosen Architektur 50 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann das drahtlose System bzw. die drahtlose Architektur 50 beispielsweise in einem tragbaren drahtlosen Gerät eingesetzt werden. Beispiele für ein solches drahtloses Gerät werden hierin beschrieben.
2 zeigt, dass das Verstärkungssystem 52 der 1 üblicherweise eine Hochfrequenz-(HF)-Verstärkeranordnung 54 mit ein oder mehreren Leistungsverstärkern (PAs) aufweist. Im Beispiel der 2 sind drei PAs 60a bis 60c als die HF-Verstärkeranordnung 54 bildend dargestellt. Es sollte klar sein, dass eine andere Anzahl von PAs auch implementiert werden kann. Es sollte ebenfalls klar sein, dass ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch in HF-Verstärkeranordnungen mit anderen Typen von HF-Verstärkern eingesetzt werden können.
In einigen Ausführungsformen kann die HF-Verstärkeranordnung 54 auf einem oder mehreren Halbleiterchips implementiert werden, und ein derartiger Chip kann in einem gehäusten Modul wie etwa einem Leistungsverstärkermodul (PAM) oder einem Frontend-Modul (FEM) beinhaltet sein. Solch ein gehäustes Modul wird üblicherweise auf einer beispielsweise einem tragbaren drahtlosen Gerät zugehörigen Schaltplatine angeordnet.
Die PAs (z. B. 60a bis 60c) in dem Verstärkungssystem 52 werden üblicherweise durch ein Vorspannungssystem 56 vorgespannt. Weiterhin wird die Versorgungsspannung für die PAs üblicherweise durch ein Versorgungssystem 58 bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen können das Vorspannungssystem 56 und/oder das Versorgungssystem 58 in dem vorstehend erwähnten gehäusten Modul mit der HF-Verstärkeranordnung 54 beinhaltet sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Verstärkungssystem 52 ein Anpassungsnetzwerk 62 aufweisen. Ein derartiges Anpassungsnetzwerk 62 kann dazu ausgelegt sein, Aufgaben der Eingangs- und/oder Ausgangsanpassung für die HF-Verstärkeranordnung 54 zu übernehmen.
Zu Zwecken der Beschreibung sollte es klar sein, dass jeder PA (60a bis 60c) der 2 auf verschiedene Arten implementiert werden kann. 3A bis 3E zeigen nicht beschränkende Beispiele, wie solch ein PA ausgelegt werden kann. 3A zeigt einen beispielhaften PA mit einem verstärkenden Transistor 64, bei dem ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) an eine Basis des Transistors 64 angelegt wird und ein verstärktes HF-Signal (RF_out) durch einen Kollektor des Transistors 64 ausgegeben wird.
3B zeigt einen beispielhaften PA mit einer Vielzahl von verstärkenden Transistoren (z. B. 64a, 64b), die in Stufen angeordnet sind. Ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) wird an eine Basis des ersten Transistors 64a angelegt und ein verstärktes HF-Signal wird durch den Kollektor des ersten Transistors 64a ausgegeben. Das verstärkte HF-Signal von dem ersten Transistor 64a wird an eine Basis des zweiten Transistors 64b angelegt und ein verstärktes HF-Signal von dem zweiten Transistor 64b wird durch dessen Kollektor ausgegeben, so dass sich dadurch ein Ausgangs-HF-Signal (RF_out) des PA ergibt.
In einigen Ausführungsformen kann die vorstehend erläuterte PA-Konfiguration der 3B in zwei oder mehr Stufen abgebildet werden, wie in 3C gezeigt. Die erste Stufe 64a kann beispielsweise als Treiberstufe ausgelegt werden; und die zweite Stufe 64b beispielsweise als Ausgangsstufe.
3D zeigt, dass in einigen Ausführungsformen ein PA als Doherty-PA ausgelegt werden kann. Ein derartiger Doherty-PA kann verstärkende Transistoren 64a, 64b aufweisen, die dazu ausgelegt sind, für Trägerverstärkung und Spitzenverstärkung eines Eingangs-HF-Signals (RF_in) zu sorgen, so dass sich ein verstärktes Ausgangs-HF-Signal (RF_out) ergibt. Das Eingangs-HF-Signal kann durch einen Teiler in den Trägeranteil und den Spitzenanteil aufgeteilt werden. Die verstärkten Träger- und Spitzensignale können durch einen Kombinierer kombiniert werden, um das Ausgangs-HF-Signal zu erhalten.
3E zeigt, dass in einigen Ausführungsformen ein PA in Kaskodenkonfiguration implementiert werden kann. Ein Eingangs-HF-Signal (RF_in) kann an eine Basis des ersten verstärkenden Transistors 64a angelegt werden, welcher als Vorrichtung in Emitterschaltung betrieben wird. Der Ausgang des ersten verstärkenden Transistors 64a kann durch dessen Kollektor ausgegeben werden und an einen Emitter des zweiten verstärkenden Transistors 64b angelegt werden, welcher als Vorrichtung in Basisschaltung betrieben wird. Der Ausgang des zweiten verstärkenden Transistors 64b kann durch dessen Kollektor ausgegeben werden, so dass ein verstärktes Ausgangs-HF-Signal (RF_out) des PA erhalten wird.
In den verschiedenen Beispielen der 3A bis 3E werden die verstärkenden Transistoren als Bipolartransistoren (BJTs) wie etwa Heteroübergangs-Bipolartransistoren (HBTs) beschrieben. Es sollte klar sein, dass ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch in oder mit anderen Typen von Transistoren wie beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs) implementiert werden können.
4 zeigt, dass in einigen Ausführungsformen das Verstärkungssystem 52 der 2 als Hochspannungsleistungsverstärkungssystem (HV-Verstärkungssystem) 70 implementiert werden kann. Solch ein System kann eine HV-Leistungsverstärkeranordnung 54 aufweisen, die dazu ausgelegt ist, den HV-Verstärkungsbetrieb einiger oder aller der PAs (z. B. 60a bis 60c) durchzuführen. Wie hierin beschrieben können solche PAs durch ein Vorspannungssystem 56 vorgespannt werden. In einigen Ausführungsformen kann der vorstehend genannte HV-Verstärkungsbetrieb durch ein HV-Versorgungssystem 58 ermöglicht werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Schnittstellensystem 72 implementiert werden, um Schnittstellenfunktionen zwischen der HV-Leistungsverstärkeranordnung 54 und dem Vorspannungssystem 56 und/oder dem HV-Versorgungssystem 58 bereitzustellen.
Parallele Verstärkerketten, z. B. eine Vielzahl von Leistungsverstärkungsuntersystemen, die einer Vielzahl von Frequenzbändern zugeordnet sind, können mit unabhängiger Vorspannungssteuerung für jeden Signalpfad der Kette betrieben werden. So ein System kann mit einer Verdoppelung der Vorspannungsschaltungen und der Ausbildung mehrerer Schnittstellenleitungen einhergehen, um mehrere Verstärker innerhalb eines einzelnen Moduls zu unterstützen. Zum Beispiel kann ein System einen separaten Vorspannungsstrompuffer und separate Steuerschnittstellen für jeden Abschnitt der Vielzahl von Leistungsverstärkungsuntersystemabschnitten aufweisen.
Hierin wird ein Leistungsverstärkungssystem mit mehreren Verstärkungsstufen beschrieben, die sich eine gemeinsame Vorspannungsleitung und einen gemeinsamen Vorspannungsstrompuffer teilen bzw. gemeinsam nutzen, um eine Vorspannung für eine Basisschaltungskaskodenstufe jeder der Verstärkungsstufen bereitzustellen. Inaktive Verstärker (oder Leistungsverstärkungsuntersysteme) werden durch die Beseitigung des Bezugsstroms für die jeweilige Basisschaltungskaskodenstufe des inaktiven Verstärkers abgeschaltet (oder nicht aktiviert), sogar während die Basisschaltungskaskodenstufe unter Vorspannung gehalten wird. Wie unten erläutert, kann das Leistungsverstärkungssystem weiterhin eine RC-Entkopplung an jedem Verstärker aufweisen, um Isolation zwischen den geteilten Verstärkerabschnitten zu schaffen.
5 zeigt, dass ein Leistungsverstärkungssystem 500 in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten aufweisen kann. Obwohl 5 drei Kaskodenverstärkerabschnitte darstellt, sollte es verständlich sein, dass das Leistungsverstärkungssystem 500 jede Anzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten aufweisen kann, zum Beispiel zwei, drei, vier oder mehr Kaskodenverstärkerabschnitte. Jeder Kaskodenverstärkerabschnitt umfasst eine Emitterschaltungsstufe mit einem ersten Transistor 552a bis 552c und eine Basisschaltungsstufe mit einem zweiten Transistor 551a bis 551c.
Die Basis jeden ersten Transistors 552a bis 552c ist über eine RC-Entkopplungskomponente mit einer entsprechenden Emitterschaltungsvorspannungskomponente 520a bis 520c und einer entsprechenden Eingangsanpassungskomponente 530a bis 530c gekoppelt. In einigen Ausführungsvarianten ist jede Eingangsanpassungskomponente 530a bis 530c dazu ausgelegt, ein HF-Eingangssignal (oder eine Frequenzkomponente des Eingangssignals) in einem entsprechenden Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern anzupassen. Insbesondere umfasst jede RC-Entkopplungskomponente einen zwischen der Basis des ersten Transistors 552a bis 552c und der Emitterschaltungsvorspannungskomponente 520a bis 520c gekoppelten Widerstand 544a bis 544c und außerdem einen zwischen der Basis des ersten Transistors 552a bis 552c und der Eingangsanpassungskomponente 530a bis 530c gekoppelten Kondensator 545a bis 545c. Der Drain jedes ersten Transistors 552a bis 552c ist mit einem Massepotential gekoppelt.
Die Basis jedes zweiten Transistors 551a bis 551c ist über eine RC-Entkopplungskomponente mit einer geteilten bzw. gemeinsam genutzten Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 und dem Massepotential gekoppelt. Insbesondere umfasst jede RC-Entkopplungskomponente einen zwischen die Basis des zweiten Transistors 551a bis 551c und die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 gekoppelten Widerstand 542a bis 542c und weiterhin einen zwischen die Basis des zweiten Transistors 551a bis 551c und das Massepotential gekoppelten Kondensator 543a bis 543c.
Der Kollektor jedes zweiten Transistors 551a bis 551c ist über eine entsprechende Induktivität 541a bis 541c mit einer Versorgungsspannung (Vcc) gekoppelt. In einigen Ausführungsvarianten wird die Versorgungsspannung von einer Batteriespannung (Vbatt) abgeleitet und kann größer oder kleiner als die Batteriespannung sein. Die Versorgungsspannung kann von einem Energieverwaltungssystem (wie weiter unten in Bezug auf 9 und 10 beschrieben) zur Verfügung gestellt werden. Der Kollektor jedes zweiten Transistors 551a bis 551c ist außerdem über eine entsprechende Ausgangsanpassungs- und Filterkomponente 560a bis 560c mit einer Antennenschalterkomponente 570 gekoppelt. In einigen Ausführungsvarianten kann jede der Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten 560a bis 560c einem entsprechenden Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern zugeordnet sein. In einigen Ausführungsvarianten kann jede der Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten 560a bis 560c dazu ausgelegt sein, ein HF-Ausgangssignal mit einem auf ein entsprechendes Frequenzband der Vielzahl von Frequenzbändern zentrierten Filter zu filtern.
In einigen Ausführungsvarianten kann die Antennenschalterkomponente 570 für eine Einfachbandübertragung dazu ausgelegt sein, das an einer ausgewählten der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten 560a bis 560c empfangene Signal auszugeben (z. B. an eine Antenne 580), wie beispielweise durch ein Bandauswahlsignal vorgegeben. In einigen Ausführungsvarianten kann die Antennenschalterkomponente 570 für eine Mehrfachbandübertragung (z. B. Trägerbündelung) dazu ausgelegt sein, die an einer Vielzahl der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten 560a bis 560c empfangenen Signale zu kombinieren und auszugeben (z. B. an die Antenne 580), wie beispielsweise durch das Bandauswahlsignal vorgegeben.
Jede der Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c kann dazu steuerbar sein, den ersten Transistor 552a bis 552c eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 kann dazu steuerbar sein, den zweiten Transistor 551a bis 551c jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Dazu weist das Leistungsverstärkungssystem 500 eine Steuereinrichtung 590 auf, die dazu ausgelegt ist, die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c und die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 anzusteuern.
Die Steuereinrichtung 590 empfängt ein Bandauswahlsignal (BSS), welches ein oder mehrere Frequenzbänder eines durch das Leistungsverstärkungssystem 500 zu verstärkenden Eingangssignals angibt. In Reaktion darauf erzeugt die Steuereinrichtung 590 Steuersignale (CB1, CE1, CE2, CE3), um einen entsprechenden oder mehrere entsprechende Kaskodenverstärkerabschnitte zu aktivieren (und dabei die anderen Kaskodenverstärkerabschnitte nicht zu aktivieren).
Wenn beispielsweise das Bandauswahlsignal angibt, dass das Eingangssignal nur ein zweites dem zweiten Kaskodenverstärkerabschnitt mit den Transistoren 551b und 552b zugeordnetes Frequenzband aufweist (und damit nur eine RFin2 entsprechende Frequenzkomponente aufweist), erzeugt die Steuereinrichtung 590 ein Steuersignal CB1 für die Basisschaltungsvorspannungskomponente, um jeden der zweiten Transistoren 551a bis 551c vorzuspannen, und entsprechende Steuersignal CE1 bis CE3 für die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten, um den ersten Transistor 552a des ersten Kaskodenverstärkerabschnitts nicht vorzuspannen, den ersten Transistor 552b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts vorzuspannen und den ersten Transistor 552a des dritten Kaskodenverstärkerabschnitts nicht vorzuspannen.
In Erwiderung auf den Empfang des Steuersignals CE2 für die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten zur Vorspannung des ersten Transistors 552b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts erzeugt die zweite Emitterschaltungsvorspannungskomponente 520b ein erstes Vorspannungssignal und stellt das erste Vorspannungssignal an der Basis des ersten Transistors 552b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts bereit. Das erste Vorspannungssignal kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein.
In Erwiderung auf den Empfang des Steuersignals CB1 für die Basisschaltungsvorspannungskomponente zur Vorspannung jedes der zweiten Transistoren 551a bis 551c erzeugt die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 ein zweites Vorspannungssignal und stellt das zweite Vorspannungssignal an der Basis jedes der zweiten Transistoren 551a bis 551c bereit. Das Vorspannungssignal kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein.
Das erste Vorspannungssignal und das zweite Vorspannungssignal können von entsprechenden Stromquellen 512, 522a bis 522c, die mit der Spannung von einer Batterie (Vbatt) betrieben werden, abgeleitet und in die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 bzw. die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c eingekoppelt werden.
In einigen Ausführungsvarianten können das erste Vorspannungssignal (oder die Vorspannungssignale) und das zweite Vorspannungssignal auf einer Sollausgangsleistung basieren. Ein die Sollausgangsleistung (Pout) angebendes Signal kann durch die Steuereinrichtung 590 empfangen werden und die Steuersignale können die Vorspannungskomponenten zur Erzeugung der Vorspannungssignale auf der Basis der Sollausgangsleistung steuern.
Damit umfasst das Leistungsverstärkungssystem 500 eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten, von denen jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten einen ersten Transistor 552a bis 552c (auch Emitterschaltungstransistor) und einen zweiten Transistor 551a bis 551c (auch Basisschaltungstransistor). Das Leistungsverstärkungssystem 500 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c, von denen jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c mit einer Basis des ersten Transistors 552a bis 552c eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist (z. B. durch die Steuereinrichtung 590), den ersten Transistor 552a bis 552c des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Das Leistungsverstärkungssystem 500 umfasst weiterhin eine Basisschaltungsvorspannungskomponente 510, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors 551a bis 551c jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor 551a bis 551c jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.
Wie in 5 dargestellt, umfasst das Leistungsverstärkungssystem 500 in einigen Ausführungsvarianten nur eine einzige Basisschaltungsvorspannungskomponente 510. Deshalb kann die Pufferschaltungsfläche und die Signalweiterleitung in vorteilhafter Weise verkleinert werden. Darüber hinaus kann die Isolation verbessert werden, da die Basisschaltungsvorspannung aktiviert bleiben kann, sogar für nicht aktivierte Kaskodenverstärkerabschnitte.
Wie oben beschrieben umfasst das Leistungsverstärkungssystem 500 weiterhin eine Steuereinrichtung 590, die dazu ausgelegt ist, die Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c auf der Basis eines Bandauswahlsignals anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 590 dazu ausgelegt sein, auf der Basis des Bandauswahlsignals ein oder mehrere der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 520a bis 520c zu aktivieren, um der Basis des ersten Transistors 552a bis 552c eines oder mehrerer entsprechender Abschnitte der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein entsprechendes erstes Vorspannungssignal bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 590 kann weiterhin dazu ausgelegt sein, die Basisschaltungsvorspannungskomponente 510 unabhängig von dem Bandauswahlsignal zu aktivieren, um an den Basen der zweiten Transistoren 551a bis 551c jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein zweites Vorspannungssignal bereitzustellen.
6 zeigt, dass ein Leistungsverstärkungssystem 600 in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von geteilten bzw. gemeinsam genutzten Basisschaltungsvorspannungskomponenten aufweisen kann. Obschon 6 zwei Kaskodenverstärkerabschnitte zeigt, sollte es verständlich sein, dass das Leistungsverstärkungssystem 600 jede Anzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten aufweisen kann, zum Beispiel zwei, drei, vier oder mehr Kaskodenverstärkerabschnitte. Darüber hinaus sollte es verständlich sein, dass trotz der Darstellung in 6, nach der jeder Kaskodenverstärkerabschnitt drei Transistoren beinhaltet, jeder Kaskodenverstärkerabschnitt jede Anzahl von Transistoren, zum Beispiel zwei, drei, vier oder mehr Transistoren aufweisen kann. Jeder Kaskodenverstärkerabschnitt umfasst eine Emitterschaltungsstufe mit einem ersten Transistor 652a bis 652b und eine Basisschaltungsstufe mit einem zweiten Transistor 651a bis 651b und einem dritten Transistor 653a bis 653b.
Die Basis jeden ersten Transistors 652a bis 652b ist über eine RC-Entkopplungskomponente mit einer entsprechenden Emitterschaltungsvorspannungskomponente 620a bis 620b und einer entsprechenden Eingangsanpassungskomponente 630a bis 630b gekoppelt Insbesondere umfasst jede RC-Entkopplungskomponente einen zwischen der Basis des ersten Transistors 652a bis 652b und der Emitterschaltungsvorspannungskomponente 620a bis 620b gekoppelten Widerstand 644a bis 644b und außerdem einen zwischen der Basis des ersten Transistors 652a bis 652b und der Eingangsanpassungskomponente 630a bis 630b gekoppelten Kondensator 645a bis 645b. Der Drain jedes ersten Transistors 652a bis 652b ist mit einem Massepotential gekoppelt.
Die Basis jedes zweiten Transistors 651a bis 651b ist über eine RC-Entkopplungskomponente mit einer ersten geteilten bzw. gemeinsam genutzten Basisschaltungsvorspannungskomponente 610 und dem Massepotential gekoppelt. Insbesondere umfasst jede RC-Entkopplungskomponente einen zwischen die Basis des zweiten Transistors 651a bis 651b und die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente 610 gekoppelten Widerstand 642a bis 642b und weiterhin einen zwischen die Basis des zweiten Transistors 651a bis 651b und das Massepotential gekoppelten Kondensator 643a bis 643b.
Der Kollektor jedes zweiten Transistors 651a bis 651b ist über eine entsprechende Induktivität 641a bis 641b mit einer Versorgungsspannung (Vcc) gekoppelt. Der Kollektor jedes zweiten Transistors 651a bis 651b ist außerdem über eine entsprechende Ausgangsanpassungs- und Filterkomponente 660a bis 660b mit einer Antennenschalterkomponente 670 gekoppelt.
Die Basis jedes dritten Transistors 653a bis 653b ist über eine RC-Entkopplungskomponente mit einer zweiten geteilten bzw. gemeinsam genutzten Basisschaltungsvorspannungskomponente 616 und dem Massepotential gekoppelt. Insbesondere umfasst jede RC-Entkopplungskomponente einen zwischen die Basis des dritten Transistors 653a bis 653b und die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente 616 gekoppelten Widerstand 646a bis 646b und weiterhin einen zwischen die Basis des dritten Transistors 653a bis 653b und das Massepotential gekoppelten Kondensator 647a bis 647b.
Die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 620a bis 620b sind dazu steuerbar, den ersten Transistor 652a bis 652b eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente 610 ist dazu steuerbar, den zweiten Transistor 651a bis 651b jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente 616 ist dazu steuerbar, den dritten Transistor 653a bis 653b jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen. Dazu weist das Leistungsverstärkungssystem 600 eine Steuereinrichtung 690 auf, die dazu ausgelegt ist, die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 620a bis 620b und die Basisschaltungsvorspannungskomponenten 610, 616 anzusteuern.
Die Steuereinrichtung 690 empfängt ein Bandauswahlsignal (BSS), welches ein oder mehrere Frequenzbänder eines durch das Leistungsverstärkungssystem 600 zu verstärkenden Eingangssignals angibt. In Reaktion darauf erzeugt die Steuereinrichtung 690 Steuersignale (CB1, CB2, CE1, CE2), um einen entsprechenden oder mehrere entsprechende Kaskodenverstärkerabschnitte zu aktivieren (und dabei die anderen Kaskodenverstärkerabschnitte nicht zu aktivieren).
Wenn beispielsweise das Bandauswahlsignal angibt, dass das Eingangssignal nur ein zweites dem zweiten Kaskodenverstärkerabschnitt mit den Transistoren 651b, 652b und 653b Frequenzband aufweist (und damit nur eine RFin2 entsprechende Frequenzkomponente aufweist), erzeugt die Steuereinrichtung 690 ein Steuersignal CB1 für die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente 610, um jeden der zweiten Transistoren 651a bis 651b vorzuspannen, ein Steuersignal CB2 für die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente 616, um jeden der dritten Transistoren 653a bis 653b vorzuspannen, und entsprechende Steuersignal CE1 bis CE2 für die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten, um den ersten Transistor 652a des ersten Kaskodenverstärkerabschnitts nicht vorzuspannen und den ersten Transistor 652b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts vorzuspannen.
In Erwiderung auf den Empfang des Steuersignals CE2 für die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten zur Vorspannung des ersten Transistors 652b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts erzeugt die zweite Emitterschaltungsvorspannungskomponente 620b ein erstes Vorspannungssignal und stellt das erste Vorspannungssignal an der Basis des ersten Transistors 652b des zweiten Kaskodenverstärkerabschnitts bereit. Das erste Vorspannungssignal kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein.
In Erwiderung auf den Empfang des Steuersignals CB1 für die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente zur Vorspannung jedes der zweiten Transistoren 651a bis 651b erzeugt die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente 610 ein zweites Vorspannungssignal und stellt das zweite Vorspannungssignal an der Basis jedes der zweiten Transistoren 651a bis 651b bereit. Das Vorspannungssignal kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein.
In Erwiderung auf den Empfang des Steuersignals CB2 für die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente zur Vorspannung jedes der dritten Transistoren 653a bis 653b erzeugt die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente 616 ein drittes Vorspannungssignal und stellt das dritte Vorspannungssignal an der Basis jedes der dritten Transistoren 653a bis 653b bereit. Das Vorspannungssignal kann eine Vorspannungsspannung oder ein Vorspannungsstrom sein. Das dritte Vorspannungssignal kann sich von dem zweiten Vorspannungssignal unterscheiden. Insbesondere kann das dritte Vorspannungssignal kleiner als das zweite Vorspannungssignal sein.
Da erste Vorspannungssignal, das zweite Vorspannungssignal und das dritte Vorspannungssignal können von entsprechenden Stromquellen 612, 618, 622a bis 622b, die mit der Spannung von einer Batterie (Vbatt) betrieben werden, abgeleitet und in die erste Basisschaltungsvorspannungskomponente 610, die zweite Basisschaltungsvorspannungskomponente 616 bzw. die Emitterschaltungsvorspannungskomponenten 620a bis 620b eingekoppelt werden.
7 zeigt eine Darstellung eines Verfahrensablaufdiagramms eines Verfahrens zum Verarbeiten eines HF-Signals. In einigen Ausführungsvarianten (und wie unten beispielhaft erläutert) wird das Verfahren 700 zumindest teilweise durch eine Steuereinrichtung durchgeführt, wie beispielsweise die Steuereinrichtung 590 der 5. In einigen Ausführungsvarianten wird das Verfahren 700 durch Verarbeitungslogik inklusive Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination derselben durchgeführt. In einigen Ausführungsvarianten wird das Verfahren 700 durch einen Prozessor durchgeführt, der Prozessanweisungen ausführt, die auf einem nicht-flüchtigen computer-lesbaren Medium (z. B. einem Speicher) gespeichert sind.
Das Verfahren 700 beginnt bei Block 710 damit, dass die Steuereinrichtung ein Bandauswahlsignal empfängt, welches ein oder mehrere Frequenzbänder eines zu verstärkenden und zu sendenden Hochfrequenz-(HF)-Signals angibt.
Bei Block 720 spannt die Steuereinrichtung eine Basisschaltungsstufe jeder der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vor. Die Steuereinrichtung kann die Basisschaltungsstufe jeder der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten dadurch vorspannen, dass ein Steuersignal an eine mit der Basisschaltungsstufe jeder der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelte Basisschaltungsvorspannungskomponente geschickt wird. In einigen Ausführungsvarianten empfängt die Steuereinrichtung ein Signal, welches die Sollausgangsleistung vorgibt, und spannt die Basisschaltungsstufe jeder der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten auf der Basis der Sollausgangsleistung vor.
Bei Block 730 spannt die Steuereinrichtung eine Emitterschaltungsstufe einer Untergruppe der Kaskodenverstärkerabschnitte vor, von denen jeder Abschnitt der Untergruppe der Kaskodenverstärkerabschnitte einem der ein oder mehreren Frequenzbänder entspricht, die durch das Bandauswahlsignal vorgegeben werden. In einigen Ausführungsvarianten kann die Untergruppe eine einzelne der Kaskodenverstärkerabschnitte aufweisen. In einigen Ausführungsvarianten kann die Untergruppe alle der Kaskodenverstärkerabschnitte aufweisen. Die Steuereinrichtung kann die Emitterschaltungsstufe der Untergruppe von Kaskodenverstärkerabschnitten dadurch vorspannen, dass entsprechende Steuersignale an mit der Emitterschaltungsstufe der Untergruppe von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelte Emitterschaltungsvorspannungskomponenten geschickt werden. Wie oben angemerkt empfängt die Steuereinrichtung in einigen Ausführungsvarianten ein Signal, welches die Zielausgangsleistung vorgibt, und spannt die Emitterschaltungsstufe jedes Abschnitts der Untergruppe der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten auf der Basis der Sollausgangsleistung vor.
Unter der Vorspannung der Basisschaltungsstufe jeder der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten und der Emitterschaltungsstufe einer Untergruppe der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten durch die Steuereinrichtung verstärken die Kaskodenverstärkerabschnitte ein HF-Eingangssignal (oder dessen Frequenzkomponenten) und erzeugen ein HF-Ausgangssignal (oder dessen Frequenzkomponenten, die kombiniert und über eine Antenne übertragen werden können).
8 zeigt, dass in einigen Ausführungsformen einige oder aller der Leistungsverstärkungssysteme (z. B. das in 5 gezeigte) in einem Modul implementiert werden können. Ein derartiges Modul kann zum Beispiel ein Frontend-Modul (FEM) sein. Im Beispiel der 8 kann ein Modul 300 ein Gehäusesubstrat 302 aufweisen, und eine Anzahl von Komponenten kann auf solch einem Gehäusesubstrat 302 aufgebracht werden. Zum Beispiel können eine Frontend-Energieverwaltungskomponente (FE-PMIC) 304, eine Leistungsverstärkeranordnung 306, eine Anpassungskomponente 308 und eine Duplexeranordnung 310 auf dem Gehäusesubstrat 302 aufgebracht und/oder auf und/oder in dem Gehäusesubstrat 302 implementiert werden. Die Leistungsverstärkeranordnung 306 kann beispielsweise ein Kaskodensystem wie beispielsweise das in 5 gezeigte aufweisen. Andere Komponenten wie etwa eine Anzahl von Vorrichtungen 314 in Oberflächenmontagetechnik (”surface mount technology”, SMT) und ein Antennenschaltmodul (ASM) 312 können ebenfalls auf dem Gehäusesubstrat 302 aufgebracht werden. Obwohl alle der verschiedenen Komponenten als über das Gehäusesubstrat 302 verteilt dargestellt werden, sollte es klar sein, dass einige Komponenten auf oder über anderen Komponenten implementiert werden können.
In einigen Ausführungsvarianten können ein Gerät und/oder eine Schaltung mit einem oder mehreren hierin beschriebenen Merkmalen in einen HF-Gerät wie etwa einem drahtlosen Gerät umfasst sein. Solch ein Gerät und/oder eine Schaltung kann direkt in das drahtlose Gerät eingebaut sein, entweder in ein oder mehreren wie hierin beschriebenen modularen Formen, oder in Kombinationen solcher. In einigen Ausführungsformen kann solch ein drahtloses Gerät zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein tragbares drahtloses Gerät mit oder ohne Funktionsumfang eines Telefons, ein drahtloses Tablet oder ähnliches umfassen.
9 zeigt ein beispielhaftes drahtloses Gerät 400 mit ein oder mehreren der hierin beschriebenen vorteilhaften Merkmale. Im Zusammenhang mit einem ein oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmale aufweisenden Modul kann solch ein Modul im Allgemeinen durch einen gestrichelten Kasten 300 angedeutet werden, und kann beispielsweise als Frontend-Modul (FEM) implementiert werden.
Bezugnehmend auf 9 können Leistungsverstärker (PAs) 420 ihre jeweiligen HF-Signal von einem Sendeempfänger 410 beziehen, der dazu ausgelegt ist und betrieben werden kann, zu verstärkende und zu sendende HF-Signale zu erzeugen und empfangene Signale zu verarbeiten. Der Sendeempfänger 410 interagiert – wie dargestellt – mit einem Basisband-Subsystem 408, welches dazu ausgelegt ist, eine für einen Nutzer geeignete Wandlung von Daten- und/oder Sprachsignalen in für den Sendeempfänger 410 nutzbare HF-Signale und umgekehrt durchzuführen. Der Sendeempfänger 410 wird auch als mit einer Energieverwaltungskomponente 406 verbunden dargestellt, die dazu ausgelegt ist, die für den Betrieb des drahtlosen Geräts 400 notwendige Leistung einzuteilen. Eine derartige Energieverwaltung kann ebenso auch den Betrieb des Basisband-Subsystems 408 und des Moduls 300 steuern.
Das Basisband-Subsystem 408 wird als mit einer Nutzerschnittstelle 402 verbunden dargestellt, um verschiedentliche Eingaben und Ausgaben von Sprache und/oder Daten von dem und für den Nutzer zu ermöglichen. Das Basisband-Subsystem 408 kann auch mit einem Speicher 404 verbunden werden, der dazu ausgelegt ist, Daten und/oder Befehle zu speichern, die einen Betrieb des drahtlosen Geräts ermöglichen, und/oder einen Informationsspeicher für den Nutzer bereitzuhalten.
In dem beispielhaften drahtlosen Gerät 400 können Ausgangssignale der PAs 420 wie dargestellt (über entsprechende Anpassungsschaltungen 422) angepasst werden und an jeweils zugeordnete Duplexer 424 weitergeleitet werden. Die Leistungsverstärker 420 können Teil eines Kaskodensystems 307 sein, wie beispielsweise demjenigen, welches in 5 dargestellt ist. Solche verstärkten und gefilterten Signale, welche gesendet werden sollen, können durch einen Antennenschalter 414 an eine Antenne 416 geleitet werden. In einigen Ausführungsformen können die Duplexer 424 einen gleichzeitigen Betrieb von Sende- und Empfangsoperationen unter Nutzung einer gemeinsamen Antenne (z. B. 416) ermöglichen. In 7 werden die empfangenen Signale als an (nicht dargestellte) ”Rx”-Pfade weitergeleitet dargestellt, welche zum Beispiel einen rauscharmen Verstärker (LNA) aufweisen können.
Eine Anzahl von anderen Konfigurationen drahtloser Geräte kann ein oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmale nutzen. Beispielsweise muss das drahtlose Gerät nicht unbedingt ein Mehrfachbandgerät sein. In einem anderen Beispiel kann das drahtlose Gerät zusätzliche Antennen wie etwa Diversitätsantennen und zusätzliche Merkmale für Vernetzungsmöglichkeiten aufweisen, wie etwa WiFi, Bluetooth und GPS.
Wie hierin beschrieben können ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung eine Anzahl von Vorteile bieten, wenn sie in Systemen wie etwa denen im Zusammenhang mit dem drahtlosen Gerät der 9 implementiert werden. Zum Beispiel können die Merkmale implementiert werden, um den Platzbedarf für Pufferschaltungen und Steuerschaltungen und/oder deren Komplexität sowie die Signalweiterleitungen zu verringern. Zusätzliche Vorteile können sich daraus ergeben, dass der Kaskodenvorspannungspegel aktiv bleiben und die Isolation zwischen den Kaskodenverstärkerabschnitten verbessern kann.
Ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung können für Vorteile in anderen Leistungsverstärkungssystemen sorgen, auch wenn sie weiter oben hauptsächlich im Zusammenhang mit Kaskodenverstärkerabschnitten beschrieben worden sind. Beispielsweise kann ein Leistungsverstärkungssystem in einigen Ausführungsvarianten eine Vielzahl von mehrstufigen Leistungsverstärkern mit einem ersten Transistor (z. B. einer Treiberstufe) und einem zweiten Transistor (z. B. einer Ausgangsstufe) umfassen. Das Leistungsverstärkungssystem kann separate Vorspannungskomponenten für die ersten Transistoren und eine geteilte Vorspannungskomponente für die zweiten Transistoren aufweisen.
Solange es der Zusammenhang nicht eindeutig anders ergibt, sollen in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „umfassen”, „umfassend” und dergleichen im einschließenden Sinne und nicht im ausschließlichen oder erschöpfenden Sinne verstanden werden, das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht darauf beschränkt”. Das Wort „gekoppelt”, wie es generell hierin verwendet wird, bezieht sich auf zwei oder mehr Elemente die entweder direkt verbunden sind und unter Einbeziehung ein oder mehrerer dazwischen liegender Elemente verbunden sind. Außerdem sollen sich die Wörter „hierin”, „darüber”, „darunter” und Wörter ähnlichen Bedeutungsgehalts, sofern sie in dieser Beschreibung verwendet werden, auf die Beschreibung im Gesamten und nicht auf spezielle Teile dieser Beschreibung beziehen. Wenn es der Zusammenhang erlaubt, sollen Wörter in der oben stehenden ausführlichen Beschreibung im Singular oder Plural auch den jeweiligen Plural bzw. Singular miteinschließen. Das Wort „oder” in Bezug auf eine Liste zweier oder mehr Elemente schließt alle folgenden Interpretationsmöglichkeiten mit ein: beliebige Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste, und jede Kombination von Elementen in der Liste.
Die obige detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist nicht als abschließend oder die Erfindung auf die exakte oben offenbarte Form einschränkend zu verstehen. Während bestimmte Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung oben zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden sind, sind verschiedene äquivalente Modifizierungen im Rahmen des Schutzbereichs der Erfindung möglich, wie es sich einem Fachmann des relevanten technischen Gebiets erschließen wird. Während beispielsweise Verfahren oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, können alternative Ausführungsformen Prozesse durchführen oder ein System verwenden, die Schritte bzw. Blöcke in einer anderen Reihenfolge bzw. Anordnung aufweisen, oder bei denen Schritte bzw. Blöcke entfernt, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert worden sind. Jeder der Prozesse oder Blöcke kann in eine Vielfalt unterschiedlicher Arten implementiert werden. Ferner können Prozesse oder Blöcke gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden, auch wenn diese Prozesse oder Blöcke manchmal als hintereinander durchgeführt dargestellt werden.
Die Lehren der hierin dargestellten Erfindung können auf andere Systeme übertragen werden, die nicht notwendigerweise den oben beschriebenen Systemen entsprechen. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen.
Während einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nur beispielhafter Natur und nicht zur Einschränkung des Offenbarungsgehalts gedacht. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Arten implementiert werden; darüber hinaus können verschiedentliche Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Art der hierin beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne die Grundkonzeption der Erfindung zu verlassen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen derartige Ausprägungen und Modifikationen, die von der Grundidee der Erfindung umfasst werden, mit einschließen.

Claims

Ein Leistungsverstärkungssystem umfassend: eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten, von denen jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist; eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten, von denen jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen; und eine Basisschaltungsvorspannungskomponente, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten auf der Basis eines Bandauswahlsignals anzusteuern.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, auf der Basis des Bandauswahlsignals ein oder mehrere der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten zu aktivieren, um der Basis des ersten Transistors eines oder mehrerer entsprechender Abschnitte der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein entsprechendes erstes Vorspannungssignal bereitzustellen.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Basisschaltungsvorspannungskomponente unabhängig von dem Bandauswahlsignal zu aktivieren, um an den Basen der zweiten Transistoren jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten ein zweites Vorspannungssignal bereitzustellen.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die ersten Vorspannungssignale auf einer Sollausgangsleistung basieren.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, wobei das zweite Vorspannungssignal auf einer Sollausgangsleistung basiert.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, wobei das zweite Vorspannungssignal von einer mit der Basisschaltungsvorspannungskomponente gekoppelten Stromquelle abgeleitet und mit der Spannung einer Batterie betrieben wird.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die ersten Vorspannungssignale von entsprechenden mit den ein oder mehreren der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten gekoppelten Stromquellen abgeleitet und mit der Spannung einer Batterie betrieben werden.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend: eine Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten, von denen jede der Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten einen zwischen die Basisschaltungsvorspannungskomponente und die Basis des zweiten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelten Widerstand und weiterhin einen zwischen die Basis eines zweiten Transistors des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten und ein Massepotential gekoppelten Kondensator aufweisen.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Kollektor des zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten mit einer Versorgungsspannung über eine entsprechende Induktivität gekoppelt ist.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Kollektor des zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten über eine entsprechende Ausgangsanpassungs- und Filterkomponente mit einer Antennenschaltkomponente gekoppelt ist.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 11, wobei jede der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten einem entsprechenden Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern zugeordnet ist.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 und 12, wobei jede der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten dazu ausgelegt ist, ein HF-Ausgangssignal mit einem auf ein entsprechendes Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern zentrierten Filter zu filtern.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Antennenschaltkomponente dazu ausgelegt ist, das an einer ausgewählten Komponente der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten empfangene Signal auszugeben.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Antennenschaltkomponente dazu ausgelegt ist, die an einer Vielzahl von Komponenten der Vielzahl von Ausgangsanpassungs- und Filterkomponenten empfangenen Signale zu kombinieren und auszugeben.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, weiterhin umfassend: eine Vielzahl von Eingangsanpassungskomponenten, die mit der Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu ausgelegt ist, ein HF-Eingangssignal auf ein entsprechendes Frequenzband einer Vielzahl von Frequenzbändern anzupassen.
Das Leistungsverstärkungssystem gemäß Anspruch 16, weiterhin umfassend: eine Vielzahl von RC-Entkopplungskomponenten, von denen jede der RC-Entkopplungskomponenten einen zwischen eine entsprechende Emitterschaltungsvorspannungskomponente und die Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelten Widerstand und einen zwischen die Basis des zweiten Transistors des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten und eine entsprechende der Vielzahl von Eingangsanpassungskomponenten gekoppelten Kondensator aufweist.
Ein Hochfrequenz-(HF)-Modul, umfassend: ein Gehäusesubstrat, welches dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen; und ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem, welches eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten, von denen jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist, eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten, von denen jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen, und eine Basisschaltungsvorspannungskomponente aufweist, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen.
Das HF-Modul gemäß Anspruch 18, wobei das HF-Modul ein Frontend-Modul, FEM, ist.
Ein drahtloses Gerät, umfassend: einen Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal, HF-Signal, zu erzeugen; ein in kommunikativer Verbindung mit dem Sendeempfänger stehendes Frontend-Modul, FEM, welches ein Gehäusesubstrat aufweist, welches dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen, und welches weiterhin ein auf dem Gehäusesubstrat implementiertes Leistungsverstärkungssystem umfasst, welches eine Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten, von denen jeder Abschnitt der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist, eine Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten, von denen jede Komponente der Vielzahl von Emitterschaltungsvorspannungskomponenten mit einer Basis des ersten Transistors eines entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den ersten Transistor des entsprechenden Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen, und eine Basisschaltungsvorspannungskomponente aufweist, welche mit einer Basis eines zweiten Transistors jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten gekoppelt und dazu steuerbar ist, den zweiten Transistor jedes Abschnitts der Vielzahl von Kaskodenverstärkerabschnitten vorzuspannen; und eine in kommunikativer Verbindung mit dem FEM stehende Antenne, welche dazu ausgelegt ist, eine verstärkte Version des HF-Signals zu übertragen.