JP2013519277A

JP2013519277A - 信号感知のための増幅回路および方法

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Publication number: JP2013519277A
Application number: JP2012551509A
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Inventors: カレムデトゥーシュ，; バートバルム，
Original assignee: Epcos AG
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Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2013-05-23
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Abstract

増幅回路（１０）は、ドライバ出力部（１３）を有するドライバ段（１１）を含む。さらに、増幅回路（１０）はセンサ（１２）を含む。センサ（１２）は、モード信号（ＳＭＯＤＥ）を受け取るための制御入力部（１６）を有する、可変減衰器（１５）を含む。センサ（１２）のセンサ出力部（１４）は、可変減衰器（１５）を介してドライバ出力部（１３）に接続される。センサ信号（ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ）は、センサ出力部（１４）において与えられる。

Description

本発明は、信号感知のための増幅回路および方法に関する。

増幅回路は、増幅回路の出力信号を感知して制御するためのスキームを伴うことが多い。

特許文献１は、デジタル携帯電話の出力電力を制御するための方法を記載している。カプラとアンテナとが、増幅器の出力部に接続される。アンテナ環境が妨害されると、カプラにより感知された電力はもはや、増幅器の出力電力に比例した正確な複製ではなくなる。

特許文献２および特許文献３は、電力センサを有する電力増幅モジュールについて述べている。電力センサとアンテナとが電力増幅器の出力部に接続されているので、アンテナは、妨害されると、電力センサにより生成される信号に影響を与える。

特許文献４は、電力増幅回路に関する。カプラが、電力増幅器のドライバと電力増幅器との間の接続線に接続される。減衰器および増幅器が、カプラの出力部に接続される。

米国特許第５１２８６２９号明細書米国特許出願第２００５／０２６４３５２Ａ１号明細書米国特許出願第２００６／０２０２７５７Ａ１号明細書米国特許出願第２００８／００１２６３７Ａ１号明細書

本発明の目的は、増幅回路の動作モードを設定するモード信号に依存するセンサ信号を生成する、信号感知のための増幅回路および方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の増幅回路と、請求項１０に記載の信号感知のための方法により解決される。増幅回路の実施形態は、従属請求項において与えられる。

ある実施形態では、増幅回路は、ドライバ段およびセンサを含む。ドライバ段は、ドライバ出力部を有する。センサは、可変減衰器およびセンサ出力部を含む。可変減衰器は、制御入力部を有する。モード信号は、可変減衰器の制御入力部に与えられる。モード信号は、増幅回路の動作モードを設定する。センサ信号は、センサ出力部に与えられる。可変減衰器は、ドライバ出力部をセンサ出力部に接続する。

減衰がモード信号に依存し、したがって増幅器の動作モードに依存することが、可変減衰器の利点である。したがって、センサ信号は、ドライバ出力部のドライバ出力信号だけではなく、モード信号にも依存する。

ある実施形態では、増幅回路は少なくとも２つの動作モードを有する。増幅回路は、複数の動作モードを有し得る。ここでは、複数の動作モードとは、たとえば、出力電力が１７ｄＢｍから２９ｄＢｍの範囲では「高出力モード」、出力電力が７ｄＢｍから１７ｄＢｍの範囲では「中出力モード」、出力電力が７ｄＢｍより低い範囲では「低出力モード」のように、離散的なステップを用いた異なる出力電力の範囲について、性能が最適なレベルに調整され得る増幅器を指す。したがって、増幅回路の異なる動作モードは、増幅回路の異なる出力電力の範囲に対応する。増幅回路が設定される動作モードは、複数の動作モードのうちの１つを選択することによって行なわれ、動作モードは選択された出力電力の範囲に依存する。

ある実施形態では、可変減衰器は、ドライバ出力信号および可変減衰率に応じて、センサ信号を与えるように設計される。減衰率は、ドライバ出力信号とセンサ信号との比である。可変減衰率は、モード信号により設定される。ドライバ出力部は、可変減衰器に接続される。センサは、大きさが増幅回路の出力電力に比例するセンサ信号を提供する。出力電力は、増幅器の動作モードに依存する。可変減衰器を有する１つの利点は、全ての動作モードにおいて、電力感知比が同一に保たれることである。「電力感知比」とは、増幅回路の出力電力と、センサ出力部における出力との比である。減衰が増幅器の動作モードに依存することが、可変減衰率の利点である。したがって、センサ信号は、ドライバ出力信号だけではなく、モード信号にも依存する。モード信号は、「高出力モード」または「中出力モード」のような増幅回路の動作モードを設定するバイナリの論理信号であってよい。動作モードが３つ以上の場合には、モード信号は、複数のビットを含む論理バス信号であってもよい。

ある実施形態では、可変減衰器は切替スイッチを含む。切替スイッチは、モード信号により制御される。切替スイッチの制御入力部は、可変減衰器の制御入力部に接続される。切替スイッチの出力部は、センサ出力部に接続される。

可変減衰器は、減衰率がモード信号により設定されるように構築され得る。可変減衰器は、第１および第２の減衰率を実現するように設計され得る。第１または第２の減衰率は、モード信号に従って選ばれる。第１または第２の減衰率は、切替スイッチにより選択され得る。

ある発展形態では、可変減衰器は、第１および第２の減衰器回路を含む。第１および第２の減衰器回路は、入力側がドライバ出力部に接続される。第１の減衰器回路の出力部は、切替スイッチの第１の入力部に接続される。さらに、第２の減衰器回路の出力部は、切替スイッチの第２の入力部に接続される。第１の減衰器回路は第１の減衰率を実現し、第２の減衰器回路は第２の減衰率を実現する。切替スイッチの第１および第２の入力部は、高周波の入力部、略してＲＦ入力部である。切替スイッチの出力部は、高周波の出力部、略してＲＦ出力部である。したがって、切替スイッチの入力部は、一定であるが減衰率が異なる、複数の減衰器回路に接続される。「高出力」の動作モードに関連する減衰率は、「中出力」の動作モードに関連する減衰率よりも低い。これらの２つの減衰率の差は、「高出力」の動作モードと「中出力」の動作モードとの電力感知比が等しいという要件を満たす。

ある実施形態では、増幅回路は、ドライバ出力部を増幅回路の出力端子に接続する、最終段を含む。ドライバ段および最終段は、直列に接続される。可変減衰器はドライバ出力部に接続されるので、可変減衰器は、ドライバ段と最終段との間のノードに接続される。最終段は、増幅回路の出力端子に接続された電気的な負荷から、センサを分離することが有利である。したがって、負荷条件は、センサ信号には影響しない。アンテナの妨害に対する感受性が低減する。

ドライバ出力部は、ドライバ段と最終段との間に置かれ得る。

ある実施形態では、センサは、ドライバ出力部をセンサ入力部に接続する、ＲＦ導電性経路を含む。ＲＦは、高周波の省略形として用いられる。導電性経路は、抵抗性経路または容量性結合として実現され得る。したがって、センサ入力部のドライバ出力部への接続には、平行結合線路型のカプラが不要であり、サイズの面で有利になる。

ある代替的な実施形態では、センサは、ドライバ出力部をセンサ入力部に直接接続する、導電性経路を含む。導電性経路は、抵抗性経路として実現され得る。したがって、ドライバ段と最終段との間のノードへのセンサ入力部の接続には、カプラが不要である。

ある実施形態では、モード信号は、ＲＦ利得を変化させる最終段の動作モードを設定する。

ある発展形態では、２つの動作モードが増幅回路において実装される。第１の動作モードでは、ドライバ段と最終段との両方が有効であり、最終段がドライバ出力信号を増幅する。第２の動作モードでは、ドライバ段と最終段との両方が有効であり、ドライバ段および最終段が、第１の動作モードで得られたＲＦ利得の第１の値よりも低い、第２の値のＲＦ利得を実現する。あるいは、第２の動作モードでは、ドライバ段が有効であり、最終段が、バイパスを介して、ドライバ出力信号を増幅せずに増幅回路の出力ノードに与える。

ある実施形態では、第１の動作モードは「高出力モード」である。第１の動作モードでは、モード信号は、第１の値の静止電流を得るように、ドライバ段および最終段のバイアス回路を設定し、これにより第１の値のＲＦ利得が得られる。第１の値のＲＦ利得により、増幅回路は「高出力モード」で動作し、高い値の範囲で出力電力を提供できるようになる。第２の動作モードは、「中出力モード」であってよい。第２の動作モードでは、モード信号は、より値が小さな静止電流を得るように、ドライバ段および最終段のバイアス回路を設定する。これにより、第１の値より小さな第２の値のＲＦ利得が得られ、増幅回路は、効率を最適に保ちながら、より低い値の範囲で出力電力を提供できるようになる。この場合、ドライバ段と最終段との両方が、依然としてＲＦ信号を増幅する。あるいは、第２の動作モード、いわゆる「中出力モード」では、モード信号は、最終段が完全に停止するように最終段のバイアス回路を設定してもよく、この場合、ドライバ段のみがＲＦ信号を増幅する。次いで、たとえばモード信号により作動するバイパスＲＦスイッチによって最終段をバイパスして、ＲＦ信号を増幅回路の出力端子に送ることが必要である。よって、「高出力モード」から「中出力モード」に切り替える場合、ＲＦ利得の値は、差分Ｄｅｌｔａ＿Ｇだけ変化する。可変減衰器により補償されないと、「高出力モード」と「中出力モード」の電力感知比は、同じ差分Ｄｅｌｔａ＿Ｇの影響を受け、これは、電力制御スキームがより複雑になるため、システムの観点からは望ましくない。したがって、センサにおける可変減衰率がＲＦ利得の変動を補償して、２つの動作モード間で電力感知比を同一に保つことが有利である。

ある実施形態では、半導体本体が増幅回路を含む。増幅回路は、１つだけの半導体本体の第１の表面上で実現され得る。半導体本体の材料は、ガリウムヒ素、略してＧａＡｓ、またはシリコン、略してＳｉであってよい。

ある代替的な実施形態では、第１の半導体本体はドライバ段を含み、第２の半導体本体はセンサを含む。第１の半導体本体はさらに、入力段と最終段とのうちの少なくとも１つを含んでもよい。第１の半導体本体と第２の半導体本体とのうちの少なくとも１つの材料は、ガリウムヒ素、略してＧａＡｓ、またはシリコン、略してＳｉであってよい。第１および第２の半導体本体は、積層板、プリント回路板、略してＰＣＢ、または低温同時焼成セラミックス、略してＬＴＣＣの上に配置される。

ある発展形態によれば、通信装置は、センサを含む増幅回路、検出回路、送受信ユニットおよびベースバンドユニットを含む。ある実施形態では、これらの要素は全て一緒に、通信装置の電力制御スキームを規定し、この電力制御スキームは基本的に以下のように説明され得る。
ａ：増幅回路に組み込まれたセンサが、増幅回路の出力端子における出力信号と線形の関係にある、センサ信号を生成する。
ｂ：センサのセンサ信号が、検出回路の入力部に接続される。検出回路は、電力検出器として実現される。検出回路は、ＲＦ入力電力の単調な関数である検出器出力信号を生成する。ある電力の範囲の中で、検出器出力信号は、ｄＢｍで表されるＲＦ入力電力の線形の関数である。検出器出力信号は、直流電圧である。
ｃ：検出器出力信号が、ベースバンドユニットの制御入力部に接続される。ベースバンドユニットは、検出器出力信号を、所定の値の検出器出力信号と比較する。ベースバンドユニットは、検出器出力信号と、所定の値の検出器出力信号とに応じて、制御信号を生成する。所定の値は、様々な供給電圧、周波数、および温度条件に対して較正されている。ベースバンドユニットは、検出器出力信号が適切な所定の値に調整されるように、ループの中での変動に対抗することによって、すなわち制御信号を上げるまたは下げることによって、動作する。
ｄ：ベースバンドユニットの制御信号が、送受信機の入力端子に接続される。制御信号は、送受信機の出力電力を線形に設定するために用いられる。
ｅ：送受信機のＲＦ送受信機出力信号が、増幅回路の入力端子に接続される。増幅回路は出力信号を生成し、電力制御の手順はａに戻る。このように、通信装置は、効率的な電力制御ループのトポロジーを有することが有利である。そのようなスキームの適切な実施は、増幅回路の出力信号に比例した正確な複製であるセンサ信号をセンサが提供するという事実に依拠する。これは、アンテナが妨害された場合でも達成されなければならない。

ある実施形態では、信号感知のための方法は、ドライバ入力信号を増幅することによって、ドライバ出力信号を生成するステップを含む。さらに、センサ信号は、ドライバ出力信号を減衰させることによって与えられる。モード信号は、信号増幅のための増幅回路の動作モードを設定する。ドライバ出力信号の減衰は、モード信号に依存する。

センサ信号が増幅回路の動作モードにより決まることが、この方法の利点である。したがって、信号感知のための方法は、上で説明したような電力制御ループで用いられ得る、増幅回路の出力信号を感知するための方法を用いる。制御ループは、結果としてアンテナの妨害に対する感受性が小さくなる。

ある実施形態では、出力信号は、ドライバ出力信号の増幅により生成される。この増幅は、モード信号に依存する。

本発明は、実施形態および関連する図面を参照することで、より具体的に説明される。同一の構造または同一の効果を有するデバイスは、同じ参照番号を付されている。異なる図面において同一の機能を有する回路またはデバイスの部分の説明は、以下の図面の各々においては繰り返されない。

本発明による例示的な増幅回路を示す図である。本発明による例示的な通信装置を示す図である。本発明による例示的なセンサを示す図である。例示的な検出回路を示す図である。

図１は、例示的な増幅回路を示す。増幅回路１０は、ドライバ段１１およびセンサ１２を含む。センサ１２は、ドライバ段１１のドライバ出力部１３を、センサ出力部１４に接続する。センサ１２は、可変減衰器１５を含む。可変減衰器１５の制御入力部１６は、モード信号入力部１７に接続される。可変減衰器１５の出力部は、センサ出力部１４に接続される。可変減衰器１５は、切替スイッチ１８を含む。さらに、可変減衰器１５は、第１および第２の減衰器回路１９、２０を含む。第１の減衰器回路１９は、ドライバ出力部１３を、切替スイッチ１８の第１のＲＦ入力部に接続する。第２の減衰器回路２０は、ドライバ出力部１３を、切替スイッチ１８の第２のＲＦ入力部に接続する。切替スイッチ１８のＲＦ出力部は、センサ出力部１４に接続される。センサ伝送線路２１は、切替スイッチ１８とセンサ出力部１４の間に接続される。可変減衰器１５の制御入力部１６は、切替スイッチ１８の制御入力部２４に接続される。

ドライバ段１１は、ドライバトランジスタ２２およびドライバＲＦチョーク２３を含む。ドライバトランジスタ２２は、ドライバＲＦチョーク２３を通じて給電される。ドライバトランジスタ２２およびドライバＲＦチョーク２３の直列接続は、電源電圧端子３６を参照電位端子２５に接続する。ドライバ出力部１３は、ドライバトランジスタ２２とドライバＲＦチョーク２３との間のノードに接続される。

さらに、増幅回路１０は最終段２６を含む。最終段２６は、ドライバ出力部１３を、増幅回路１０の増幅器出力ノード２７に接続する。最終段２６は、第１および第２の経路２８、２９を含む。第１の経路２８は、最終段増幅器３０を含む。最終段増幅器３０は、最終段トランジスタ３１および最終段ＲＦチョーク３２を有する。最終段トランジスタ３０は、最終段ＲＦチョーク３２を通じて給電される。最終段トランジスタ３１と最終段ＲＦチョーク３２の直列接続は、電源電圧端子３６を参照電位端子２５に接続する。参照電位端子２５は、基板の裏側に実装され得る。したがって、参照電位端子２５への接続のために、ビア３３が用いられ得る。第１の経路２８は、ドライバ出力部１３と最終段増幅器３０の入力端子の間に接続される、第２の段と第３の段との間の整合ネットワーク３４を含む。最終段増幅器３０は、調整可能なバイアス回路３５を含む。モード信号入力部１７は、バイアス回路３５の制御入力部に接続される。バイアス回路３５の出力部は、最終段トランジスタ３１の入力端子に接続される。増幅器出力ノード２７は、最終段ＲＦチョーク３２と最終段トランジスタ３１との間のノードにより形成される。増幅器出力ノード２７は、増幅回路１０の出力端子３７に接続される。第１および第２の経路２８、２９の並列回路は、ドライバ出力部１３を増幅器出力ノード２７に接続する。

さらに、第２の経路２９は、入力部３９および出力部４０を有するバイパスＲＦスイッチ３８を含む。バイパスＲＦスイッチ３８は、ドライバ出力部１３を増幅器出力ノード２７に接続する。

バイパス整合ネットワーク４１および伝送線路４２は、ドライバ出力部１３とバイパスＲＦスイッチ３８との間に接続される。バイパスＲＦスイッチ３８の制御端子４３は、モード信号入力部１７に接続される。増幅器出力ノード２７は、出力整合ネットワーク４４を介して、増幅回路１０の出力端子３７に接続される。出力整合ネットワーク４４は、第１、第２および第３の、伝送線路４５、４５’、４５”とともに、第１および第２の整合キャパシタ４６、４６’を含む。出力キャパシタ４７は、出力整合ネットワーク４４を出力端子３７に接続する。電気的な負荷４８は、出力端子３７に接続される。電気的な負荷４８は、５０Ωの抵抗と等価である。電圧源４９は、電源電圧端子３６と参照電位端子２５との間に接続される。

さらに、増幅回路１０は入力段５０を含む。入力段５０は、増幅回路１０の入力端子５１を、ドライバ段１１のドライバ入力部５２に接続する。入力段５０は、入力段トランジスタ５３および入力段ＲＦチョーク５４を含む。入力段トランジスタ５３および入力段ＲＦチョーク５４の直列接続は、電源電圧端子３６と参照電位端子２５との間に接続される。入力段トランジスタ５３は、入力段ＲＦチョーク５４を通じて給電される。入力キャパシタ５５は、入力端子５１を、入力段トランジスタ５３の入力端子に接続する。入力段トランジスタ５３と入力段ＲＦチョーク５４との間の入力段ノード５６は、第１の段と第２の段との間の整合ネットワーク５７を介して、ドライバ段１１のドライバ入力部５２に接続される。ドライバ入力部５２は、ドライバトランジスタ２２の入力端子に接続される。３つのキャパシタ５８、５８’、５８”は、電源電圧端子３６を参照電位端子２５に接続する。増幅回路１０は、信号発生器６０によりＲＦ入力端子５１で給電され、ここでは、信号発生器６０は送受信機出力の等価回路として見ることができる。信号発生器６０は、電源６１および電源インピーダンス６２の直列回路と等価である。

モード信号ＳＭＯＤＥは、モード信号入力部１７に与えられる。増幅回路１０は、モード信号ＳＭＯＤＥにより制御される複数の動作モードを含む。モード信号ＳＭＯＤＥは、増幅回路１０の第１の動作モードおよび第２の動作モードを切り替えるために用いられる。第１のモードは「高出力モード」であり、第２のモードは「中出力モード」である。この場合、モード信号ＳＭＯＤＥは１ビットの論理信号である。センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴは、センサ１２によって、ドライバ出力部１３におけるドライバ出力信号ＳＤＯＵＴから生成される。可変減衰器１５は、ドライバ出力信号ＳＤＯＵＴを用いて、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴを生成する。モード信号ＳＭＯＤＥは、可変減衰器１５の切替スイッチ１８の制御入力部２４に印加される。

増幅回路１０の第１の動作モードでは、第１の減衰器回路１９を含むＲＦ経路が選択され、ドライバ出力部１３からセンサ出力部１４への、第１の（低い）値のＲＦ減衰率Ａ１を実現する。したがって、第１の減衰器回路１９からの出力信号は、切替スイッチ１８を介して、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴとして与えられる。

増幅回路１０の第２の動作モードでは、第２の減衰器回路２０を含むＲＦ経路が選択され、ドライバ出力部１３からセンサ出力部１４への、第２の（高い）値のＲＦ減衰率Ａ２を実現する。したがって、第２の減衰器回路２０からの出力信号は、切替スイッチ１８を介して、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴとして与えられる。

モード信号ＳＭＯＤＥは、最終段２６のバイアス回路３５の制御入力部および、バイパスＲＦスイッチ３８の制御端子４３に与えられる。したがって、モード信号ＳＭＯＤＥは、最終段トランジスタ３１のバイアスを設定する。

第１の経路２８は、「高出力モード」の動作において有効である。第１の動作モードでは、最終段増幅器３０は、モード信号ＳＭＯＤＥにより有効にされる。最終段２６は、ＲＦ増幅利得Ｇ＿Ｆｉｎａｌ［ｄＢ］を与える。「高出力モード」では、モード信号ＳＭＯＤＥは、バイパスＲＦスイッチ３８を開放状態に設定し、最終段増幅器３０のバイアス回路３５を動作させる。バイアス回路３５は、最終段増幅器３０を有効にする。そして最終段増幅器３０は、ドライバ出力部１３からのドライバ出力信号ＳＤＯＵＴを増幅し、最終段出力信号ＳＦＯＵＴを増幅器出力ノード２７に与える。

第２の経路２９は、「中出力モード」の動作において有効である。「中出力モード」では、モード信号ＳＭＯＤＥは、バイパスＲＦスイッチ３８を導通状態に設定し、最終段２６のバイアス回路３５を停止させる。したがって、バイアス回路３５は、最終段増幅器３０を無効にする。バイパスＲＦスイッチ３８は、最終段増幅器３０をバイパスし、ドライバ出力部１３からのドライバ出力信号ＳＤＯＵＴを、増幅することなく、増幅器出力ノード２７に接続する。「高出力モード」から「中出力モード」に切り替える場合、増幅回路１０は、ＲＦ利得の差Ｄｅｌｔａ＿Ｇ＝Ｇ＿Ｆｉｎａｌを示す。

次いで、最終段出力信号ＳＦＯＵＴが、出力整合ネットワーク４４および出力キャパシタ４７を介して、増幅回路１０の出力端子３７に転送される。第２の経路２９において、増幅回路１０のＲＦ利得は、最終段増幅器３０のＲＦ利得Ｇ＿Ｆｉｎａｌの値だけ低減されている。第１の動作モードと第２の動作モードとで電力感知比を一定に保つには、センサ１２の減衰率を、最終段増幅器３０のＲＦ利得であるＧ＿Ｆｉｎａｌに等しいＤｅｌｔａ＿Ｇだけ、上げなければならない。したがって、第１の減衰率Ａ１と第２の減衰率Ａ２との差は、ｄＢで表される以下の条件を満たさなければならない。
Ａ２−Ａ１＝Ｄｅｌｔａ＿Ｇ＝Ｇ＿Ｆｉｎａｌ［ｄＢ］

第１の減衰率Ａ１は、第１の減衰器回路１９により与えられ、第２の減衰率Ａ２は、第２の減衰器回路２０により与えられる。第１の減衰率Ａ１は、第２の減衰率Ａ２よりも小さい。第１のモード、すなわち「高出力モード」の動作では、第１の減衰器回路１９の出力部が、センサ出力部１４に切り替えられる。「中出力モード」の動作では、第２の減衰器回路２０の出力部が、センサ出力部１４に切り替えられ、電力感知比が変わらないようにするために、ドライバ出力部１３から感知された出力を低減する。第１のモード、すなわち「高出力モード」の動作におけるセンサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ１、および、第２のモード、すなわち「中出力モード」の動作におけるセンサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ２は、以下の式に従って計算され得る。

および

ここで、ＳＤＯＵＴはドライバ出力信号の値である。

直流電源電圧ＶＢＡＴＴは、電圧源４９により提供され、入力段５０、ドライバ段１１および最終段２６に供給される。入力信号ＳＩＮは、入力段５０に与えられる。入力段５０は、増幅回路１０の入力端子５１からの入力信号ＳＩＮを増幅し、ドライバ段１１のドライバ入力部５２にドライバ入力信号ＳＤＩＮを与える。ドライバ段１１は、ドライバ出力部１３においてドライバ出力信号ＳＤＯＵＴを生成する。ドライバ出力信号ＳＤＯＵＴは、最終段２６に印加される。最終段出力信号ＳＦＯＵＴは、最終段２６の第１または第２の経路２８、２９を介して生成される。最終段出力信号ＳＦＯＵＴは、増幅器出力ノード２７において取り出され得る。出力信号ＳＯＵＴは、出力端子３７において取り出すことができ、出力整合ネットワーク４４により最終段出力信号ＳＦＯＵＴから生成される。

増幅回路１０は、電力増幅器として実装される。センサ１２は、電力感知のために実現される。センサ１２は、増幅回路１０の高周波回路群に組み込まれる。センサ１２は、ドライバ出力部１３におけるＲＦ出力の一部を、センサ出力部１４へ迂回させる。

増幅回路１０の「高出力モード」の動作において、負荷５０Ωの条件では、すなわち電気的な負荷４８により構成されるアンテナの妨害がない条件では、電源電圧ＶＢＡＴＴ、周波数Ｆおよび温度条件に対して、最小の利得変動δ³Ｇ＿Ｆｉｎａｌ／δＶδＦδＴを達成するように、最終段２６を設計することができる。したがって、ドライバ出力部１３において電力を感知することで、出力端子３７における電力についてのかなり正確な情報が与えられる。負荷が不整合である条件、すなわち、アンテナ環境が妨害されている条件では、たとえば平行結合伝送線路によるカプラにより出力整合ネットワーク４４において取り出される信号は、増幅回路１０自体よりも負荷変動の影響を受けやすくなることがあり、電力制御ループの動作を大きく乱す。したがって、図１に示されるようなドライバ段１１のドライバ出力部１３におけるＲＦ回路群にセンサ１２を組み込むことで、最終段２６により実現する分離を利用して、負荷の不整合に対する電力感知の感受性を効率的に下げる。これは、最終段２６により実現する分離の結果として、電力制御ループの誤った応答を防ぎ、無線通信システムのより安定した動作を保証する。

増幅回路１０の「中出力モード」の動作では、最終段増幅器３０は停止され、バイパスされる。電力は、この動作モードでは、増幅回路１０の最後の有効な段、すなわちドライバ段１１から直接感知される。この場合、ドライバ段１１はある程度控えめに動作して、負荷の不整合に対する感受性を低くできる。複数モードの電力増幅器の性能は、「高出力モード」と「中出力モード」とのトレードオフの結果であり得る。第２の動作モードにおいて、より控えめに回路群を動作させることによって、つまり飽和点から遠く離れた動作点で動作させることによって、「高出力モード」を最適化して、「中出力モード」の性能、大部分は効率を少し犠牲にすることが好ましい。

ここで提示される「高出力モード」／「中出力モード」スキームは、電力感知の方法を示すための例に過ぎない。代替的な実施形態が以下で説明される。

図１では、バイパス整合ネットワーク４１は、バイパスＲＦスイッチ３８の入力部３９に接続され、この場合、バイパス整合ネットワーク４１は、最も最適化が厳しいモードである「高出力モード」において、出力整合ネットワーク４４に影響を与えない。図示されない実施形態である代替形態では、バイパス整合ネットワーク４１は、バイパスＲＦスイッチ３８の出力部４０において実装され、この場合、バイパス整合ネットワーク４１は、第２の段と第３の段の間の整合ネットワーク３４に影響を与えない。

図１では、バイパスＲＦスイッチ３８の出力部４０は、最終段２６の出力部としての増幅器出力ノード２７に接続される。破線で示される代替的な実施形態では、バイパスＲＦスイッチ３８の出力部４０は、出力整合ネットワーク４４の内部のノード、たとえば第２および第３の伝送線路４５’、４５”の間のネットワークノード５９に接続される。

図１では、バイパスＲＦスイッチ３８は、「中出力モード」の動作で最終段増幅器３０をバイパスするために用いられ、これにより、「高出力モード」および「中出力モード」を独立に最適化する際の柔軟性が大きくなる。図示されない実施形態である代替形態では、バイパスＲＦスイッチ３８は省略される。バイパスＲＦスイッチ３８は、短絡回路により置き換えられる。したがって、バイパス整合ネットワーク４１は、「高出力モード」では最終段増幅器３０のフィードバックネットワークとして、かつ「中出力モード」ではバイパス整合ネットワークとして動作する。

図示されない実施形態である代替形態では、増幅回路１０は２つの段、すなわちドライバ段１１および最終段２６のみを含む。入力段５０は省略される。入力端子５１は、ドライバ入力部５２に直接接続される。

図示されない実施形態である代替形態では、増幅回路１０は、４つ以上の段を含む。

図示されない実施形態である代替形態では、増幅回路１０は、３つ以上の動作モードで動作し得る。したがって、可変減衰器１５は、３つ以上の減衰率を実現するために、３つ以上の減衰器回路を含み得る。第３の動作モードは、「低出力モード」であってよい。

図２は、例示的な通信装置を示す。通信装置７０は、図１に示される増幅回路１０、ベースバンドユニット７１、送受信機７２、および検出回路７３を含む。センサ１２のセンサ出力部１４は、検出回路７３を介して、ベースバンド７１に接続される。検出回路７３は、整流器として実装される。検出回路７３の出力部７４は、ベースバンドユニット７１の制御入力部７５に接続される。ベースバンドユニット７１の制御出力部７６は、増幅回路１０のモード信号入力部１７に接続される。ベースバンドユニット７１のさらなる制御出力部７８は、送受信機７２の制御入力部に接続される。ベースバンドユニット７１の信号出力部７７は、送受信機７２の信号入力部に接続される。送受信機７２のＲＦ信号出力部７９は、入力フィルタ８０を介して、増幅回路１０の入力端子５１に接続される。増幅回路１０の出力端子３７は、アンテナ８１に接続される。出力フィルタ８２は、出力端子３７とアンテナ８１の間に接続される。出力フィルタ８２は、デュプレクサとして実装される。したがって、出力端子３７での電気的な負荷４８は、出力フィルタ８２およびアンテナ８１を含む。

送信しなければならない情報を含むベースバンド入力信号ＳＢＩＮは、ベースバンドユニット７１に与えられる。ベースバンドユニット７１は、ベースバンド入力信号ＳＢＩＮを用いて、ベースバンド出力信号ＳＢＯＵＴを生成する。ベースバンド出力信号ＳＢＯＵＴは、変調のために送受信機７２に与えられる。さらに、ベースバンドユニット７１は、送受信機７２に与えられる制御信号ＶＰＳＥＴを生成する。送受信機７２は、増幅回路１０の入力端子５１に与えられる、送受信機出力信号ＳＴＯＵＴを生成する。入力フィルタ８０は、送受信機出力信号ＳＴＯＵＴをフィルタリングする。

モード信号ＳＭＯＤＥによって、増幅回路１０の性能は、様々な出力電力の範囲に対して最適なレベルに調整され得る。ベースバンドユニット７１は、出力端子３７において生成されるべき電力の範囲に応じて、モード信号ＳＭＯＤＥの値を変える。出力端子３７における出力信号ＳＯＵＴは、出力フィルタ８２を介してアンテナ８１に与えられる。アンテナ信号ＳＡＮＴは、アンテナ８１に印加される。出力フィルタ８２は、アンテナ信号ＳＡＮＴに応じて、受信信号ＲＸを与える。出力信号ＳＯＵＴの電力レベルは、広範囲の動作条件にわたって所定の値に維持される。可変減衰器１５の出力部におけるセンサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴは、高周波信号である。検出回路７３は、センサ出力部１４からのセンサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴを整流する。検出回路７３は、検出器出力信号ＤＥＴ＿ＶＯＵＴとしてベースバンドユニット７１の制御入力部７５に与えられる、直流信号を生成する。

高周波回路群に電力感知を統合することで、最終段２６により実現する分離を利用する。たとえば手の影響により、アンテナ環境が妨害されると、不整合の状態が発生する。たとえば平行結合伝送線路カプラのようなカプラが、出力端子３７と出力フィルタ８２の入力部との間の、増幅回路１０の出力部において実装されると、そのようなカプラは、電気的な負荷４８の変動に直接さらされる。カプラの応答は、負荷４８の変動の影響を受け、カプラはもはや出力端子３７における電力を正確に複製せず、電力制御ループによる誤った修正を誘発する。しかし、図１に示されるように、最終段２６は、アンテナ８１のような電気的な負荷４８により誘発された妨害から、センサ１２を分離する。したがって、たとえばアンテナ８１が妨害された場合、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴは、変動する電気的な負荷４８に対する感受性がより低くなる。よって、電力制御ループのより安定した動作が達成される。電力制御ループは、センサ１２を有する増幅回路１０、検出回路７３、ベースバンドユニット７１および送受信機７２を含む。

図１および２に示される増幅回路１０では、カプラの使用は２つの理由で回避される。平行結合伝送線路カプラのような従来のカプラが、図１で説明されるセンサ１２と同じ位置で用いられると、このカプラも最終段２６により実現する分離を利用するが、「高出力モード」または「中出力モード」のような、増幅回路１０の動作モードに応じて結合比を調整することはできない。したがって、２つの動作モード間には、電力感知比に差Ｄｅｌｔａ＿Ｇ＝Ｇ＿Ｆｉｎａｌが存在し、Ｇ＿Ｆｉｎａｌは最終段２６の利得である。

さらに、平行結合伝送線路カプラのような従来のカプラは、ＲＦ周波数においても、無線通信装置にはやや大型の素子である。増幅回路１０と同じ半導体本体に実装することはできない。したがって、非常に小型にできるセンサ１２は、増幅回路１０と同じ半導体本体に実装できるという、利点を提供する。

増幅回路１０は、ワイヤレス用途で用いられ得る小型の高周波モジュールに統合される。

図示されない実施形態である代替形態では、電力感知は、最終段２６を除く２つ以上の段の出力部で実行され、電力結合器により再結合される。さらなるセンサが、入力段ノード５６を検出回路７３に接続することができ、検出回路７３は、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴとさらなるセンサの信号を結合する。

図３は、可変減衰器の例示的な実施形態を示す。可変減衰器１５’は、図１および図２のセンサ１２において用いられ得る。第１の減衰器回路１９は、第１および第２の分圧抵抗器９１、９２を有する第１の分圧器９０を含む。第１の分圧抵抗器９１と第２の分圧抵抗器９２との間のノードは、切替スイッチ１８の第１の入力部に接続される。第２の減衰器回路２０は、第３および第４の分圧抵抗器９４、９５を有する第２の分圧器９３を含む。第３の分圧抵抗器９４と第４の分圧抵抗器９５との間のノードは、切替スイッチ１８の第２の入力部に接続される。

ドライバ出力信号ＳＤＯＵＴは、第１および第２の分圧器９０、９３に与えられる。第１の分圧器９０は、第１の減衰率Ａ１に従って、切替スイッチ１８の第１の入力端子に信号を与える。それに応じて、第２の分圧器９３は、第２の減衰率Ａ２に従って、切替スイッチ１８の第２の入力部に信号を生成する。第１の減衰率Ａ１は、第２の減衰率Ａ２よりも小さい。第１および第２の分圧器９０、９３は、電力分割器として用いられる。

図示されない実施形態である代替形態では、第１、第２、第３および第４の分圧抵抗器９１、９２、９４、９５は、第１、第２、第３および第４の分圧キャパシタにより置き換えられる。

図４は、検出回路７３の例示的な実施形態を示す。検出回路７３は、図２に示される通信装置に挿入され得る。検出回路７３は、検出ダイオード９６、検出キャパシタ９７および検出抵抗器９８を含む。検出器出力信号ＤＥＴ＿ＶＯＵＴは、センサ信号ＳＥ＿ＲＦＯＵＴの、整流されローパスフィルタリングされた信号である。

１０増幅回路
１１ドライバ段
１２センサ
１３ドライバ出力部
１４センサ出力部
１５、１５’ 可変減衰器
１６制御入力部
１７モード信号入力部
１８切替スイッチ
１９第１の減衰器回路
２０第２の減衰器回路
２１センサ伝送線路
２２ドライバトランジスタ
２３ドライバＲＦチョーク
２４制御入力部
２５参照電位端子
２６最終段
２７増幅器出力ノード
２８第１の経路
２９第２の経路
３０最終段増幅器
３１最終段トランジスタ
３２最終段ＲＦチョーク
３３ビア
３４第２の段と第３の段の間の整合ネットワーク
３５バイアス回路
３６電源電圧端子
３７出力端子
３８バイパスＲＦスイッチ
３９入力部
４０出力部
４１バイパス整合ネットワーク
４２伝送線路
４３制御端子
４４出力整合ネットワーク
４５第１の伝送線路
４５’ 第２の伝送線路
４５” 第３の伝送線路
４６第１の整合キャパシタ
４６’ 第２の整合キャパシタ
４７出力キャパシタ
４８電気的な負荷
４９電圧源
５０入力段
５１入力端子
５２ドライバ入力部
５３入力段トランジスタ
５４入力段ＲＦチョーク
５５入力キャパシタ
５６入力段ノード
５７第１の段と第２の段の間の整合ネットワーク
５８、５８’、５８” キャパシタ
５９ネットワークノード
６０信号発生器
６１電源
６２電源インピーダンス
７０通信装置
７１ベースバンドユニット
７２送受信機
７３検出回路
７４出力部
７５制御入力部
７６制御出力部
７７信号出力部
７８さらなる制御出力部
７９ＲＦ信号出力部
８０入力フィルタ
８１アンテナ
８２出力フィルタ
９０第１の分圧器
９１第１の分圧抵抗器
９２第２の分圧抵抗器
９３第２の分圧器
９４第３の分圧抵抗器
９５第４の分圧抵抗器
９６検出ダイオード
９７検出キャパシタ
９８検出抵抗器
Ａ１第１の減衰率
Ａ２第２の減衰率
ＤＥＴ＿ＶＯＵＴ検出器出力信号
ＲＸ受信信号
ＳＡＮＴアンテナ信号
ＳＢＩＮベースバンド入力信号
ＳＢＯＵＴベースバンド出力信号
ＳＤＩＮドライバ入力信号
ＳＤＯＵＴドライバ出力信号
ＳＥ＿ＲＦＯＵＴセンサ信号
ＳＦＯＵＴ最終段出力信号
ＳＩＮ入力信号
ＳＭＯＤＥモード信号
ＳＴＯＵＴ送受信機出力信号
ＳＯＵＴ出力信号
ＶＢＡＴＴ電源電圧
ＶＰＳＥＴ制御信号

この目的は、請求項１に記載の増幅回路と、請求項８に記載の信号感知のための方法により解決される。増幅回路の実施形態は、従属請求項において与えられる。

Claims

ドライバ出力部（１３）を有するドライバ段（１１）と、
センサ（１２）と
を含む増幅回路であって、前記センサ（１２）が、
モード信号（ＳＭＯＤＥ）を受け取るための制御入力部（１６）を有する可変減衰器（１５）であって、前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）が、前記増幅回路（１０）の動作モードを設定するように適合された、可変減衰器（１５）と、
前記可変減衰器（１５）を介して前記ドライバ出力部（１３）に接続された、センサ信号（ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ）を与えるためのセンサ出力部（１４）と
を含む、増幅回路。
前記可変減衰器（１５）が、前記ドライバ出力部（１３）のドライバ出力信号（ＳＤＯＵＴ）と、前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）により設定される可変減衰率とに応じて、前記センサ信号（ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ）を与えるように構成された、請求項１に記載の増幅回路。
前記可変減衰器（１５）が、前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）により制御される切替スイッチ（１８）を含む、請求項１または２に記載の増幅回路。
前記可変減衰器（１５）が、
入力側が前記ドライバ出力部（１３）に接続され、出力側が前記切替スイッチ（１８）の第１の入力部に接続された、第１の可変減衰器回路（１９）と、
入力側が前記ドライバ出力部（１３）に接続され、出力側が前記切替スイッチ（１８）の第２の入力部に接続された、第２の可変減衰器回路（２０）と、
出力側が前記センサ出力部（１４）に接続された、前記切替スイッチ（１８）と
を含む、請求項３に記載の増幅回路。
前記可変減衰器（１５）が、第１および第２の減衰率（Ａ１、Ａ２）を実現するように設計され、前記第１または前記第２の減衰率（Ａ１、Ａ２）が、前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）に従って有効にされる、請求項１から４の１項に記載の増幅回路。
前記増幅回路（１０）が、前記ドライバ出力部（１３）を前記増幅回路（１０）の増幅器出力ノード（２７）に接続する最終段（２６）を含む、請求項１から５の１項に記載の増幅回路。
前記ドライバ出力部（１３）が、前記ドライバ段（１１）と前記最終段（２６）の間のノードであり、前記可変減衰器（１５）を含む導電性経路が、前記ドライバ出力部（１３）を前記センサ出力部（１４）に接続する、請求項６に記載の増幅回路。
前記最終段（２６）が、少なくとも２つの動作モードで動作するように設計され、前記動作モードが前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）により選択される、請求項６または７に記載の増幅回路。
前記最終段（２６）が、
最終段増幅器（３０）を含む第１の経路（２８）と、
前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）により制御されるバイパスＲＦスイッチ（３８）、およびバイパス整合ネットワーク（４１）を含む、第２の経路（２９）と
を含み、
前記第１の経路（２８）および前記第２の経路（２９）が、前記ドライバ出力部（１３）を前記増幅器出力ノード（２７）に接続する、請求項６から８の１項に記載の増幅回路。
ドライバ入力信号（ＳＤＩＮ）を増幅することによって、ドライバ出力信号（ＳＤＯＵＴ）を生成するステップと、
前記ドライバ出力信号（ＳＤＯＵＴ）を減衰させることによって、センサ信号（ＳＥ＿ＲＦＯＵＴ）を与えるステップであって、モード信号（ＳＭＯＤＥ）が信号増幅の動作モードを設定し、前記ドライバ出力信号（ＳＤＯＵＴ）の前記減衰が前記モード信号（ＳＭＯＤＥ）に依存する、ステップと
を含む、信号感知のための方法。