JP2016149745A - 帯域選択スイッチの排除により効率が向上した多重帯域電力増幅システム - Google Patents

Abstract

【課題】効率を向上し、低減された寸法の多重帯域電力増幅システムを提供する。
【解決手段】多重帯域電力増幅システム１００は、寸法ｄ３×ｄ４のＰＡ（電力増幅器）ダイ又はＰＡモジュールデバイス２７０を有する。電力増幅システムは、各ＰＡが帯域Ａ、Ｂにある無線周波数信号を受信して増幅するべく構成された複数のＰＡを含む。電力増幅システムは、複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含む。各ＰＡは、高電圧Ｖｃｃ供給を使用して動作させることにより、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成する。
【選択図】図１５

Description

本開示は一般に、無線周波数（ＲＦ）アプリケーション用の電力増幅器に関する。

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年２月１５日出願の「整合ネットワークの排除によりサイズが低減された電力増幅器」との名称の米国仮出願第６２／１１６，４４８号、２０１５年２月１５日出願の「整合ネットワークの排除により効率が向上した電力増幅器」との名称の米国仮出願第６２／１１６，４４９号、２０１５年２月１５日出願の「帯域選択スイッチの排除により効率が向上した多重帯域電力増幅システム」との名称の米国仮出願第６２／１１６，４５０号、及び２０１５年２月１５日出願の「小型単一帯域電力増幅器を多重に有する多重帯域デバイス」との名称の米国仮出願第６２／１１６，４５１号の優先権を主張する。これらの開示はそれぞれの全体が、ここに明示的に参照として組み入れられる。

無線周波数（ＲＦ）アプリケーションにおいて、送信対象のＲＦ信号は送受信器によって発生されるのが典型的である。かかるＲＦ信号はその後、電力増幅器（ＰＡ）によって増幅され、その増幅されたＲＦ信号は、送信を目的としてアンテナへと引き回すことができる。

一定数の実装によれば、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成された電力増幅器（ＰＡ）と、当該ＰＡに結合され、かつ、増幅されたＲＦ信号をコンディショニングするべく構成されたフィルタとを含む電力増幅システムに関する。ＰＡはさらに、フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。

いくつかの実施形態において、ＰＡは、ほぼ４０オームよりも大きいインピーダンスを有し得る。ＰＡのインピーダンスは、ほぼ５０オームの値を有し得る。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに、高電圧（ＨＶ）供給をＰＡへと与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいてＨＶ供給を発生させるべく構成されたブーストＤＣ／ＤＣ変換器を含み得る。

いくつかの実施形態において、ＰＡはヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を含み得る。ＨＢＴは例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）デバイスであり得る。ＨＶ供給は、ＶＣＣとしてのＨＢＴのコレクタに与えることができる。

いくつかの実施形態において、フィルタは、対応送信（Ｔｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたＴｘフィルタであり得る。Ｔｘフィルタは、Ｔｘ周波数帯域及び対応受信（Ｒｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。

いくつかの実施形態において、フィルタは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介してＰＡに結合することができる。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに一以上の付加ＰＡを含み、各ＰＡは、ＨＶ供給により動作して対応ＲＦ信号を増幅するべく構成することができる。電力増幅システムはさらに、一以上の付加ＰＡのそれぞれに結合されたフィルタであって、対応する増幅されたＲＦ信号をコンディショニングするべく構成されたフィルタを含む。一以上の付加ＰＡのそれぞれはさらに、対応フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成することができる。一以上の付加フィルタのそれぞれは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して対応ＰＡに結合することができる。

いくつかの実施形態において、ＰＡ及び一以上の付加ＰＡは複数のＭ ＰＡを形成し得る。いくつかの実施形態において、複数のＭ ＰＡは、単一の半導体ダイに実装することができる。複数のＭ ＰＡは、別個の周波数帯域で動作するべく構成することができる。システムには、複数のＭ ＰＡとそれらの対応フィルタとの間において実質的に帯域選択スイッチが存在しないこととし得る。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、平均電力追跡（ＡＰＴ）システムとして動作するべく構成することができる。ＡＰＴシステムは、類似帯域の取り扱い能力を有するがＰＡは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る。他の電力増幅器システムは包絡線追跡（ＥＴ）システムであり得る。ＡＰＴシステムは、ＥＴシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。

いくつかの教示において、本開示は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む無線周波数（ＲＦ）モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、各ＰＡに結合されたフィルタを含み、各ＰＡは、当該フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給モードで動作するべく構成することができる。各フィルタは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して対応ＰＡに結合することができる。

いくつかの実施形態において、ＲＦモジュールには、複数のＰＡとそれらの対応フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。いくつかの実施形態において、ＲＦモジュールは、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）であり得る。

いくつかの実装によれば、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とを含む無線デバイスに関する。ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、各ＰＡに結合されたフィルタを含み、各ＰＡは、当該フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。無線デバイスはさらに、ＦＥＭと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたＲＦ信号を送信するべく構成される。

いくつかの教示において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を処理する方法に関する。方法は、電力増幅器（ＰＡ）を使用してＲＦ信号を増幅することと、増幅されたＲＦ信号をフィルタへと引き回すこととを含む。方法はさらに、ＰＡを、当該ＰＡがフィルタのほぼ特性インピーダンスで駆動するように動作させることを含む。

いくつかの実施形態において、ＰＡは、ほぼ５０オームのインピーダンスを有し得る。いくつかの実施形態において、ＰＡを動作させることは、当該ＰＡに高電圧（ＨＶ）を供給することを含み得る。

一定数の教示によれば、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成された電力増幅器（ＰＡ）を含む電力増幅システムに関する。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介してＰＡに結合された出力フィルタを含む。

いくつかの実施形態において、ＰＡは、出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成されたＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給を使用して動作するＰＡによって実現することができる。インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路により、ＰＡ及び出力フィルタ間において少なくとも０．５ｄＢだけ損失を低減することができる。

いくつかの実施形態において、ＰＡは、ほぼ４０オームよりも大きいインピーダンスを有し得る。ＰＡのインピーダンスは、ほぼ５０オームの値を有し得る。ＰＡのインピーダンスにより、当該ＰＡにおける電流ドレインを低減することができる。ＰＡにおいて低減された電流ドレインにより、当該ＰＡを、低インピーダンスの他のＰＡよりも小さな寸法にすることができる。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに、ＰＡに高電圧（ＨＶ）供給を与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいてＨＶ供給を発生させるべく構成されたブーストＤＣ／ＤＣ変換器を含み得る。

いくつかの実施形態において、ＰＡはヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を含み得る。ＨＢＴはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）デバイスであり得る。ＨＶ供給は、ＶＣＣとしてのＨＢＴのコレクタに与えることができる。

いくつかの実施形態において、出力フィルタは、対応送信（Ｔｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたＴｘフィルタであり得る。Ｔｘフィルタは、Ｔｘ周波数帯域及び対応受信（Ｒｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに一以上の付加ＰＡを含み、各ＰＡは、ＨＶ供給を使用して動作して対応ＲＦ信号を増幅するべく構成することができる。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して一以上の付加ＰＡのそれぞれに結合された出力フィルタを含み得る。一以上の付加ＰＡのそれぞれはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。

いくつかの実施形態において、ＰＡ及び一以上の付加ＰＡは複数のＭ ＰＡを形成し得る。複数のＭ ＰＡは、単一の半導体ダイに実装することができる。複数のＭ ＰＡは、別個の周波数帯域で動作するべく構成することができる。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、複数のＭ ＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。帯域選択スイッチが実質的に存在しない電力増幅システムにより、各ＰＡ及び対応出力フィルタ間において少なくとも０．３ｄＢだけ損失を低減することができる。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、平均電力追跡（ＡＰＴ）システムとして動作するべく構成することができる。ＡＰＴシステムは、類似帯域の取り扱い能力を有するがＰＡは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る。他の電力増幅器システムは包絡線追跡（ＥＴ）システムであり得る。ＡＰＴシステムは、ＥＴシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。

いくつかの実装によれば、本開示は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む無線周波数（ＲＦ）モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含む。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給モードで動作するべく構成することができる。各ＰＡはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成することができる。

いくつかの実施形態において、ＲＦモジュールには、複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。ＲＦモジュールは、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）であり得る。

いくつかの実装において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とを含む無線デバイスに関する。ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含む。無線デバイスはさらに、ＦＥＭと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたＲＦ信号を送信するべく構成される。

いくつかの教示において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を処理する方法に関する。方法は、電力増幅器（ＰＡ）を使用してＲＦ信号を増幅することと、増幅されたＲＦ信号を、実質的にインピーダンス変換なしで出力フィルタへと引き回すこととを含む。方法はさらに、増幅されたＲＦ信号を、出力フィルタを使用してフィルタリングすることを含む。

いくつかの実施形態において、ＲＦ信号を増幅することは、ＰＡを、実質的にインピーダンス変換がない引き回しを許容するべく出力フィルタのほぼ特性インピーダンスで当該ＰＡが駆動するように動作させることを含む。ＰＡは、ほぼ５０オームのインピーダンスを有し得る。いくつかの実施形態において、ＰＡを動作させることは、当該ＰＡに高電圧（ＨＶ）を供給することを含み得る。

いくつかの教示によれば、本開示は、複数の電力増幅器（ＰＡ）を含む電力増幅システムであって、各ＰＡは、一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成された電力増幅システムに関する。電力増幅システムはさらに、当該電力増幅システムには複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含み得る。

いくつかの実施形態において、各ＰＡはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成することができる。対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成された各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給を使用して動作するＰＡによって実現することができる。帯域選択スイッチが実質的に存在しない電力増幅システムにより、各ＰＡ及び対応出力フィルタ間において少なくとも０．３ｄＢだけ損失を低減することができる。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、ほぼ４０オームよりも大きいインピーダンスを有し得る。各ＰＡのインピーダンスは、ほぼ５０オームの値を有し得る。各ＰＡのインピーダンスにより、当該ＰＡにおける電流ドレインを低減することができる。各ＰＡにおいて低減された電流ドレインにより、当該ＰＡを、低インピーダンスの他のＰＡよりも小さな寸法にすることができる。

いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに、高電圧（ＨＶ）供給を各ＰＡへと与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいてＨＶ供給を発生させるべく構成されたブーストＤＣ／ＤＣ変換器を含み得る。

いくつかの実施形態において、各ＰＡはヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を含み得る。ＨＢＴはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）デバイスであり得る。ＨＶ供給は、ＶＣＣとしてのＨＢＴのコレクタに与えることができる。

いくつかの実施形態において、各出力フィルタは、対応送信（Ｔｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたＴｘフィルタであり得る。Ｔｘフィルタは、Ｔｘ周波数帯域及び対応受信（Ｒｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。

いくつかの実施形態において、各出力フィルタは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して対応ＰＡに結合することができる。インピーダンス変換回路が実質的に存在しない各出力経路により、対応ＰＡ及び出力フィルタ間において少なくとも０．５ｄＢだけ損失を低減することができる。

いくつかの実施形態において、複数のＭ ＰＡは、単一の半導体ダイに実装することができる。いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、平均電力追跡（ＡＰＴ）システムとして動作するべく構成することができる。ＡＰＴシステムは、類似帯域の取り扱い能力を有するがＰＡは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る。他の電力増幅器システムは包絡線追跡（ＥＴ）システムであり得る。ＡＰＴシステムは、ＥＴシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。

いくつかの教示において、本開示は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む無線周波数（ＲＦ）モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、当該電力増幅システムには複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含む。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給モードで動作するべく構成することができる。各ＰＡはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成することができる。

いくつかの実施形態において、各出力経路は、対応ＰＡ及び出力フィルタ間においてインピーダンス変換回路が実質的に存在しないこととし得る。いくつかの実施形態において、ＲＦモジュールは、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）であり得る。

一定数の教示によれば、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とを含む無線デバイスに関する。ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、当該電力増幅システムには複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含む。無線デバイスはさらに、ＦＥＭと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたＲＦ信号を送信するべく構成される。

いくつかの教示において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を処理する方法に関する。方法は、複数の電力増幅器（ＰＡ）の選択された一つを使用して、一周波数帯域にあるＲＦ信号を増幅することを含む。方法はさらに、増幅されたＲＦ信号を、実質的に帯域選択切り替え動作なしで出力フィルタへと引き回すことを含む。方法はさらに、増幅されたＲＦ信号を、出力フィルタを使用してフィルタリングすることを含む。

いくつかの実施形態において、ＲＦ信号を増幅することは、選択されたＰＡを、実質的にインピーダンス変換がない引き回しを許容するべく対応出力フィルタのほぼ特性インピーダンスで当該ＰＡが駆動するように動作させることを含む。ＰＡは、ほぼ５０オームのインピーダンスを有し得る。

いくつかの実施形態において、ＰＡを動作させることは、当該ＰＡに高電圧（ＨＶ）を供給することを含み得る。

いくつかの実装において、本開示は、半導体基板と、当該半導体基板に実装された複数の電力増幅器（ＰＡ）とを含む電力増幅器ダイに関する。各ＰＡは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各ＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域ＰＡよりも小さなサイズとされる。

いくつかの実施形態において、下流側コンポーネントは出力フィルタを含み得る。個々の周波数帯域信号経路は狭帯域信号経路であり得る。対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成された各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給を使用して動作するＰＡによって実現することができる。各ＰＡは、ほぼ４０オームよりも大きいインピーダンスを有し得る。各ＰＡのインピーダンスは、ほぼ５０オームの値を有し得る。ＰＡのインピーダンスにより、当該ＰＡにおける電流ドレインを低減することができる。各ＰＡにおいて低減された電流ドレインにより、当該ＰＡを、低インピーダンスの他のＰＡよりも小さな寸法にすることができる。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）デバイスのようなヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を含み得る。ＨＢＴは、そのコレクタを介してＨＶ供給をＶＣＣとして受けるべく構成することができる。

いくつかの実施形態において、ＰＡは、平均電力追跡（ＡＰＴ）モードで動作するべく構成することができる。ＡＰＴモードにより、類似帯域の取り扱い能力を有するがＰＡは低電圧で動作する他のダイよりも低い損失がもたらされ得る。他のダイは、包絡線追跡（ＥＴ）モードで動作するべく構成することができる。ＡＰＴモードは、ＥＴに関連付けられた全体効率よりも高い全体効率をもたらすことができる。

いくつかの実装によれば、本開示は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む無線周波数（ＲＦ）モジュールに関する。電力増幅システムは、半導体基板上に実装された複数の電力増幅器（ＰＡ）を含む。各ＰＡは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各ＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域ＰＡよりも小さなサイズとされる。

いくつかの実施形態において、各ＰＡは、高電圧（ＨＶ）供給モードで動作するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、下流側コンポーネントは出力フィルタを含み得る。出力フィルタは、電力増幅システムには複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して対応ＰＡに結合することができる。各出力経路は、対応ＰＡ及び出力フィルタ間においてインピーダンス変換回路が実質的に存在しないこととし得る。ＲＦモジュールは、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）であり得る。

いくつかの教示において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とを含む無線デバイスに関する。ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電力増幅システムは、半導体基板に実装された複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、各ＰＡは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各ＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域ＰＡよりも小さなサイズとされる。無線デバイスはさらに、ＦＥＭと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたＲＦ信号を送信するべく構成される。

いくつかの実装において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を処理する方法に関する。方法は、複数の電力増幅器（ＰＡ）の選択された一つを使用してＲＦ信号を増幅することを含み、選択されたＰＡは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動する。選択されたＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域ＰＡよりも小さなサイズとされる。方法はさらに、増幅されたＲＦ信号を下流側コンポーネントへと引き回すことを含む。

いくつかの実施形態において、下流側コンポーネントは出力フィルタを含み得る。ＲＦ信号を増幅することは、選択されたＰＡに高電圧（ＨＶ）を供給することを含み得る。

いくつかの教示によれば、本開示は、電力増幅器ダイを作製する方法に関する。方法は、半導体基板を形成し又は設けることと、複数の個々の周波数帯域信号経路を実装することとを含む。方法はさらに、半導体基板に複数の電力増幅器（ＰＡ）を形成することを含み、各ＰＡは、対応個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各ＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域ＰＡよりも小さなサイズとされる。

本開示を要約する目的で本発明の一定の側面、利点及び新規な特徴がここに記載されている。理解すべきことだが、かかる利点のすべてが必ずしも、本発明の任意の特定実施形態によって達成できるわけではない。すなわち、本発明は、ここに教示される一の利点又は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成する必要なく、達成又は最適化する態様で具体化又は実施をすることができる。

増幅システムを有する無線システム又はアーキテクチャを描く。 図１の増幅システムが、一以上の電力増幅器（ＰＡ）を有する無線周波数（ＲＦ）増幅器アセンブリを含み得ることを示す。 図３Ａ〜３Ｅは、図２の各ＰＡがどのように構成され得るかについての非制限的な例を示す。 いくつかの実施形態において、図２の増幅システムが高電圧（ＨＶ）電力増幅システムとして実装できることを示す。 いくつかの実施形態において、図４のＨＶ電力増幅システムが平均電力追跡（ＡＰＴ）モードで動作するべく構成され得ることを示す。 代表的な包絡線追跡（ＥＴ）電力増幅システムを示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する代表的な高電圧（ＨＶ）平均電力追跡（ＡＰＴ）電力増幅システムを示す。 図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システムの詳しい例となり得る高電圧ＡＰＴ電力増幅システムを示す。 バック（Ｂｕｃｋ）ＥＴ構成、バックＡＰＴ構成及びブースト（ｂｏｏｓｔ）ＡＰＴ構成において動作する電力増幅器に対する、出力電力の関数としての代表的な効率プロットを示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが、公称ケースに類似するコレクタ効率及び電力付加効率（ＰＡＥ）曲線を有し得ることを示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが、公称ケースに類似する線形性性能を有し得ることを示す。 電力増幅器負荷電流の、負荷電圧の関数としての代表的なプロットを示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが一以上の有利な利益をもたらし得る一例を示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが一以上の有利な利益をもたらし得る他例を示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが一以上の有利な利点をもたらし得るさらなる他例を示す。 ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムが一以上の有利な利点をもたらし得るさらなる他例を示す。 いくつかの実施形態において、ここに記載される一以上の特徴を有する高電圧ＡＰＴ電力増幅システムのいくつか又はすべてが一モジュールに実装できることを示す。 ここに記載される一以上の有利な特徴を有する代表的な無線デバイスを描く。

ここに与えられる見出しは、たとえあったとしても、便宜のみのためであって、必ずしも請求項に係る発明の範囲又は意味に影響するわけではない。

導入

図１を参照すると、本開示の一以上の特徴は一般に、増幅システム５２を有する無線システム又はアーキテクチャ５０に関する。いくつかの実施形態において、増幅システム５２は、一以上のデバイスとして実装することができる。かかるデバイス（複数可）は、無線システム／アーキテクチャ５０において利用可能である。いくつかの実施形態において、無線システム／アーキテクチャ５０は例えば、携帯無線デバイスに実装することができる。かかる無線デバイスの例がここに記載される。

図２は、図１の増幅システム５２が、一以上電力増幅器（ＰＡ）を有する無線周波数（ＲＦ）増幅器アセンブリ５４を含み得ることを示す。図２の例において、３つのＰＡ６０ａ〜６０ｃが、ＲＦ増幅器アセンブリ５４を形成するように描かれる。理解されることだが、他の数のＰＡ（複数可）も実装することができる。またも理解されることだが、本開示の一以上の特徴は、他のタイプのＲＦ増幅器を有するＲＦ増幅器アセンブリに実装することもできる。

いくつかの実施形態において、ＲＦ増幅器アセンブリ５４は一以上、半導体ダイに実装することができる。かかるダイは、電力増幅器モジュール（ＰＡＭ）又はフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）のようなパッケージモジュールに含めることができる。かかるパッケージモジュールは典型的に、例えば携帯無線デバイスに関連付けられた回路基板に搭載されるように構成される。

増幅システム５２におけるＰＡ（例えば６０ａ〜６０ｃ）は典型的に、バイアスシステム５６によってバイアスがかけられる。さらに、ＰＡのための供給電圧は典型的に、供給システム５８によって与えることができる。いくつかの実施形態において、バイアスシステム５６及び供給システム５８のいずれか又は双方は、ＲＦ増幅器アセンブリ５４を有する上記パッケージモジュールに含めることができる。

いくつかの実施形態において、増幅システム５２は整合ネットワーク６２を含み得る。かかる整合ネットワークは、ＲＦ増幅器アセンブリ５４のための入力整合及び／又は出力整合機能を与えるべく構成することができる。

説明目的のため理解されることだが、図２の各ＰＡ（６０）は、一定数の態様で実装することができる。図３Ａ〜３Ｅは、かかるＰＡがどのように構成され得るかについての非制限的な例を示す。図３Ａは、増幅トランジスタ６４を有する代表的なＰＡを示す。ここで、入力ＲＦ信号（ＲＦ_ｉｎ）がトランジスタ６４のベースへと与えられ、増幅されたＲＦ信号（ＲＦ_ｏｕｔ）がトランジスタ６４のコレクタを介して出力される。

図３Ｂは、複数段に配列された複数の増幅トランジスタ（例えば６４ａ、６４ｂ）を有する代表的なＰＡを示す。入力ＲＦ信号（ＲＦ_ｉｎ）は、第１トランジスタ６４ａのベースへと与えられるように示され、第１トランジスタ６４ａからの増幅されたＲＦ信号は、そのコレクタを介して出力されるように示される。第１トランジスタ６４ａからの増幅されたＲＦ信号は、第２トランジスタ６４ｂのベースへと与えられるように示され、第２トランジスタ６４ｂからの増幅されたＲＦ信号は、そのコレクタを介して出力され、ひいてはＰＡの出力ＲＦ信号（ＲＦ_ｏｕｔ）がもたらされるように示される。

いくつかの実施形態において、図３Ｂの上記代表的なＰＡ構成は、図３Ｃに示されるように２以上の段として描くことができる。第１段６４ａを例えばドライバ段として構成し、第２段６４ｂを例えば出力段として構成することができる。

図３Ｄは、いくつかの実施形態において、ＰＡがドハティＰＡとして構成できることを示す。かかるドハティＰＡは、増幅された出力ＲＦ信号（ＲＦ_ｏｕｔ）をもたらすべく、入力ＲＦ信号（ＲＦ_ｉｎ）のキャリア増幅及びピーキング増幅をそれぞれ与えるべく構成された増幅トランジスタ６４ａ、６４ｂを含み得る。入力ＲＦ信号は、分割器によりキャリア部分及びピーキング部分に分割することができる。増幅されたキャリア信号及びピーキング信号は、結合器により出力ＲＦ信号をもたらすべく結合することができる。

図３Ｅは、いくつかの実施形態において、ＰＡがカスコード構成で実装できることを示す。入力ＲＦ信号（ＲＦ_ｉｎ）は、共通エミッタデバイスとして動作する第１増幅トランジスタ６４ａのベースに与えられ得る。第１増幅トランジスタ６４ａの出力は、そのコレクタを介して与えられ、共通ベースデバイスとして動作する第２増幅トランジスタ６４ｂのエミッタへと与えられ得る。第２増幅トランジスタ６４ｂの出力は、ＰＡの増幅された出力ＲＦ信号（ＲＦ_ｏｕｔ）をもたらすべく、そのコレクタを介して与えられ得る。

図３Ａ〜３Ｅの様々な例において、増幅トランジスタは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）のようなバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）として記載される。理解されることだが、本開示の一以上の特徴はまた、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような他のタイプのトランジスタにおいて又は当該トランジスタを使用して実装することもできる。

図４は、いくつかの実施形態において、図２の増幅システム５２が高電圧（ＨＶ）電力増幅システム１００として実装できることを示す。かかるシステムは、複数のＰＡのいくつか又はすべて（例えば６０ａ〜６０ｃ）がＨＶ増幅動作を含むように構成されたＨＶ電力増幅器アセンブリ５４を含み得る。ここに記載されるように、かかるＰＡはバイアスシステム５６によってバイアスがかけられる。いくつかの実施形態において、上記ＨＶ増幅動作は、ＨＶ供給システム５８によって容易とすることができる。いくつかの実施形態において、ＨＶ電力増幅器アセンブリ５４とバイアスシステム５６及びＨＶ供給システム５８のいずれか又は双方との間のインタフェイス機能を与えるべく、インタフェイスシステム７２を実装することができる。

高電圧ＡＰＴシステムに関連する例

携帯ハンドセットのような多くの無線デバイスは、多重周波数帯域をサポートするべく構成され、かかるデバイスは典型的に、電力増幅アーキテクチャを要求し及び／又は複雑にする。しかしながら、電力増幅アーキテクチャの当該複雑性は、サポートされる帯域が増加するにつれて、送信効率の劣化をもたらし得る。かかる効率劣化は例えば、競争力のあるサイズ及びコスト目標を維持しながら多重周波数帯域を組み合わせることにより生じた損失増加に起因し得る。

いくつかの無線周波数（ＲＦ）アプリケーションにおいて、携帯送信ソリューションは、バック（Ｂｕｃｋ）スイッチング電力供給と組み合わされた電池電圧（例えば３．８Ｖ）電力増幅器（ＰＡ）を含み得る。かかる代表的なアプローチにおいて、最大送信電力は典型的に、例えば、ほぼ１．５ワットのピーク電力レベルをサポートするべくＰＡ内にある１３：１のインピーダンス変換ネットワークを要求し又は利用するのが典型的な３．８Ｖの電池電圧において達成される。

上記例において、低送信電力レベルでの効率改善は、電池電圧を下回る電圧にあるバック（Ｂｕｃｋ）電力供給によってサポートすることができる。多重帯域動作は、所望の周波数帯域に対応する所望のフィルタを選択するＲＦスイッチを使用して達成することができる。注目されるのは、バック電力供給、インピーダンス変換ネットワーク及びＲＦスイッチのいくつか又はすべてが、損失ひいては送信効率の低減に寄与し得ることである。

いくつかの無線システムは、システム効率の増加を与えるべくバック供給に実装された包絡線追跡（ＥＴ）機能を含み得る。しかしながら、包絡線追跡は、バックスイッチング供給のコストを増加させ、さらには、システムの特性付け及び較正プロセスを有意に複雑にし得る。

ここに記載されるのは、損失を有意に低減する一方で競争力のあるサイズ及び／又はコストのレベルを維持又は改善することができるシステム、回路、デバイス及び方法の例である。図５は、いくつかの実施形態において、図４のＨＶ電力増幅システム１００が、平均電力追跡（ＡＰＴ）モードで動作するべく構成できることを示す。図５の例において、高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００は、一以上ＲＦ信号（ＲＦ_Ｉｎ）を増幅するべく構成された一以上のＰＡを有する電力増幅器アセンブリ１０４を含み得る。かかる増幅されたＲＦ信号（複数可）は、一以上整合回路を有する整合コンポーネント１０６を介し、一以上のデュプレクサを有するデュプレクサアセンブリ１０８へと引き回すことができる。

デュプレクサ（複数可）により、送信（Ｔｘ）動作と受信（Ｒｘ）動作との複信を許容することができる。かかる複信動作のＴｘ部分は、一以上の増幅されたＲＦ信号（ＲＦ_Ｏｕｔ）が、アンテナ（図示せず）を介した送信を目的としてデュプレクサアセンブリ１０８から出力されるように描かれる。図５の例において、Ｒｘ部分は図示しないが、アンテナから受信された信号は、デュプレクサアセンブリ１０８によって受信して、例えば低雑音増幅器（ＬＮＡ）へと出力することができる。

デュプレクサを利用するＴｘ動作及びＲｘ動作の文脈において様々な例がここに記載され、かかるデュプレクサは、例えば周波数分割複信（ＦＤＤ）機能を容易にすることができる。理解されることだが、いくつかの実施形態において、ここに記載される一以上の特徴を有するＨＶ電力増幅システムはまた、例えば時間分割複信（ＴＤＤ）構成を含む他の複信構成に実装することもできる。

図５の例において、ＨＶ供給システム１０２は、一以上のＨＶ供給信号を電力増幅器アセンブリ１０４へと与えるように示される。かかるＨＶ信号（複数可）がどのようにして対応ＰＡ（複数可）へと与えられるのかについての具体的な例が、ここに詳細に記載される。

いくつかの実施形態において、図５の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００は、ＡＰＴモードで動作するが、包絡線追跡（ＥＴ）の実装によって得られる性能を満たし又は当該性能を超える一方でコスト及び／又は複雑性を維持又は低減することができるように構成される。いくつかの実施形態において、かかる高電圧ＡＰＴ電力増幅システムは、例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）ＰＡのようないくつかのＰＡの高電圧能力を利用することができる。理解されることだが、本開示の一以上の特徴は、他のタイプのＰＡを使用して実装することもできる。例えば、ＬＤＭＯＳ多重カスコード段、シリコンバイポーラデバイス及びＧａＮ／ＨＥＭＴデバイスを有するＣＭＯＳデバイスを利用する増幅システムもまた、高電圧領域における動作から利益を得ることができる。

ＰＡの当該ＨＶ動作により、増幅システムから一以上の損失性のコンポーネントを排除すること及び／又は他の有利な利益（複数可）を実現することができる。例えば、ＰＡ出力整合ネットワーク（複数可）を排除することができる。他例において、ＰＡ供給効率を増加させることができる。さらなる他例において、いくつかのパッシブコンポーネントを除去することができる。上記に関連する例が、ここに詳細に説明される。

ＨＶ動作に関連付けられる上記特徴の一以上により、一以上のダイを小さな寸法で実装し、ひいては電力増幅システム設計の大きな柔軟性が許容される結果を得ることができる。例えば、電力増幅システムには、増加された数の比較的小さなＰＡを実装することができるので、帯域スイッチのような損失性のコンポーネントを排除することが許容される。かかる帯域スイッチの排除について、ここに詳細に記載される。

いくつかの実施形態において、図５の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００は、包絡線追跡の特徴付け及び／又は較正プロセスに関連付けられた複雑性を実質的に排除又は低減するように構成することができる。

説明目的のため理解されることだが、高電圧（ＨＶ）は、携帯無線デバイスにおいて利用される電池電圧よりも高い電圧値を含み得る。例えば、ＨＶは、３．７Ｖ又は４．２Ｖよりも大きい。いくつかの状況において、ＨＶは、電池電圧よりも高くかつ携帯無線デバイスが効率的に動作可能な電圧値を含み得る。いくつかの状況において、ＨＶは、電池電圧よりも高くかつ所与タイプのＰＡに関連付けられた破壊電圧よりも低い電圧値を含み得る。ＧａＡｓＨＢＴの代表的な文脈において、かかる破壊電圧は１５Ｖ〜２５Ｖの範囲にあり得る。したがって、ＧａＡｓＨＢＴのＰＡに対するＨＶは、例えば３．７Ｖ〜２５Ｖ、４．２Ｖ〜２０Ｖ、５Ｖ〜１５Ｖ、６Ｖ〜１４Ｖ、７Ｖ〜１３Ｖ、又は８Ｖ〜１２Ｖの範囲にあり得る。

図６及び７は、いくつかの損失性のコンポーネントが、どのようにして高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００において実質的に排除できるかを実証するべく、包絡線追跡（ＥＴ）電力増幅システム１１０（図６）と高電圧（ＨＶ）平均電力追跡（ＡＰＴ）電力増幅システム１００（図７）との比較を示す。比較目的のため、各電力増幅システムは、３つの周波数帯域に対する増幅を与えるべく構成されることが仮定される。しかしながら、理解されることだが、これよりも多い又は少ない周波数帯域を使用することもできる。

図６の例において、ＥＴ電力増幅システム１１０は、３つの周波数帯域に対する増幅を与えることができる広帯域増幅経路１３０を有する電力増幅器アセンブリ１１４を含むように示される。増幅経路１３０は、共通入力ノード１２６を介して入力ＲＦ信号を受信することができる。かかるＲＦ信号は、例えばＤＣブロックキャパシタンス１２８を介して一以上の増幅段へと引き回すことができる。増幅段は例えば、ドライバ段１３２及び出力段１３４を含み得る。いくつかの実施形態において、増幅段１３２、１３４は例えば、ＨＢＴ又はＣＭＯＳ増幅トランジスタを含み得る。

図６の例において、出力段１３４のコレクタには、チョークインダクタンス１２４を介して包絡線追跡（ＥＴ）変調器１２２からの供給電圧ＶＣＣが与えられる。ＥＴ変調器１２２は、ＥＴ変調システム１１２の一部として描かれている。かかるＥＴ変調器が与える供給電圧ＶＣＣは典型的に、動的な態様で決定され、例えば約１Ｖ〜３Ｖの範囲にある値を有し得る。ＥＴ変調器１２２は、かかる動的ＶＣＣ電圧を、電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいて発生させるように示される。

増幅経路１３０が上記態様で動作する場合、そのインピーダンスＺは比較的低い（例えば約３〜５Ω）。それゆえ、インピーダンス変換を、下流側コンポーネントに関連付けられたインピーダンスに整合するように行う必要がある。図６の例において、増幅経路１３０の出力を受ける帯域スイッチ１３８（帯域スイッチシステム１１８の一部として描かれる）は典型的に、５０Ω負荷として構成される。したがって、増幅経路１３０によって代表されるインピーダンス（Ｚ）が約４Ωであると仮定すれば、約１３：１（５０：４）のインピーダンス変換を実装する必要がある。図６の例において、かかるインピーダンス変換は、負荷変換システム１１６の一部として描かれる出力整合ネットワーク（ＯＭＮ）１３６によって実装されるように示される。

図６の例において、帯域スイッチ１３８は、増幅経路１３０の出力からの（ＯＭＮ１３６を介した）単一入力と、３つの代表的な周波数帯域に対応する３つの出力とを有するように描かれる。３つのデュプレクサ１４２ａ〜１４２ｃが、かかる３つの周波数帯域用に設けられるように示される。

３つのデュプレクサ１４２ａ〜１４２ｃのそれぞれが、ＴＸ及びＲＸフィルタ（例えば帯域通過フィルタ）を含むように示される。各ＴＸフィルタは、対応する増幅済みかつスイッチ引き回し済みの送信用ＲＦ信号を受信するべく、帯域スイッチ１３８に結合されるように示される。かかるＲＦ信号は、フィルタリングされ、かつ、アンテナポート（ＡＮＴ）（１４４ａ、１４４ｂ又は１４４ｃ）へと引き回されるように示される。各ＲＸフィルタは、対応アンテナポート（ＡＮＴ）（１４４ａ、１４４ｂ又は１４４ｃ）からのＲＸ信号を受信するように示される。かかるＲＸ信号は、フィルタリングされ、かつ、さらなる処理用のＲＸコンポーネント（例えばＬＮＡ）へと引き回されるように示される。

典型的に望まれるのは、所与のデュプレクサと上流側（ＴＸの場合）又は下流側（ＲＸの場合）にあるコンポーネントとのインピーダンス整合を与えることである。図６の例において、帯域スイッチ１３８は、デュプレクサのＴＸフィルタのための当該上流側コンポーネントである。したがって、整合回路１４０ａ〜１４０ｃ（例えばπ型ネットワーク１２０の一部として描かれる）が、帯域スイッチ１３８の出力と対応デュプレクサ１４２ａ〜１４２ｃとの間に実装されるように示される。いくつかの実施形態において、かかる整合回路１４０ａ〜１４０ｃのそれぞれは、例えばπ型整合回路として実装することができる。

表１は、図６のＥＴ電力増幅システム１１０の様々なコンポーネントに対する挿入損失及び効率の代表的な値を列挙する。理解されることだが、列挙される様々な値は近似値である。

表１からわかるのは、図６のＥＴ電力増幅システム１１０が、有意な数の損失要因を含むということである。システム１１０の各コンポーネントがその上限効率で動作すると仮定すれば、ＥＴ電力増幅システム１１０の総合効率は、ほぼ３１％（０．８３×０．７５×０．８９×０．９３×０．９３×０．６３）となる。

図７の例において、高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００は、図６の代表的なＥＴ電力増幅システム１１０と同じ３つの周波数帯域のための増幅を与えるべく構成されるように描かれる。電力増幅器アセンブリ１０４において、３つの別個の増幅経路が実装される結果、各増幅経路は、その対応周波数帯域のための増幅を与える。例えば、第１増幅経路は、ＤＣブロックキャパシタンス１６４ａを介して入力ノード１６２ａからのＲＦ信号を受信するＰＡ１６８ａを含むように示される。ＰＡ１６８ａからの増幅されたＲＦ信号は、キャパシタンス１７０ａを介して下流側コンポーネントへと引き回されるように示される。同様に、第２増幅経路は、ＤＣブロックキャパシタンス１６４ｂを介して入力ノード１６２ｂからのＲＦ信号を受信するＰＡ１６８ｂを含むように示される。ＰＡ１６８ｂからの増幅されたＲＦ信号は、キャパシタンス１７０ｂを介して下流側コンポーネントへと引き回されるように示される。同様に、第３増幅経路は、ＤＣブロックキャパシタンス１６４ｃを介して入力ノード１６２ｃからのＲＦ信号を受信するＰＡ１６８ｃを含むように示される。ＰＡ１６８ｃからの増幅されたＲＦ信号は、キャパシタンス１７０ｃを介して下流側コンポーネントへと引き回されるように示される。

いくつかの実施形態において、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃのいくつか又はすべては、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタＰＡを含み得る。理解されることだが、本開示の一以上の特徴は、他のタイプのＰＡについて実装することもできる。例えば、（例えばＨＶ動作により及び／又は他の動作パラメータ（複数可）を介して）下流側コンポーネントに整合し又は下流側コンポーネントに近いインピーダンスをもたらすべく動作可能なＰＡを、ここに記載される利益の一以上をもたらすべく利用することができる。

図７の例において、各ＰＡ（１６８ａ、１６８ｂ又は１６８ｃ）は、チョークインダクタンス（１６６ａ、１６６ｂ又は１６６ｃ）を介してブーストＤＣ／ＤＣ変換器１６０からの供給電圧ＶＣＣが与えられるように示される。ブーストＤＣ／ＤＣ変換器１６０は、ＨＶシステム１０２の一部として描かれる。ブーストＤＣ／ＤＣ変換器１６０は、ここに記載されるＨＶ範囲又は値を含むような範囲のＶＣＣ電圧値（例えば約１Ｖ〜１０Ｖ）を供給するべく構成することができる。ブーストＤＣ／ＤＣ変換器１６０は、かかる高ＶＣＣ電圧を電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいて発生させるように示される。

ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃが高ＶＣＣ電圧（例えば約１０Ｖ）による上記態様で動作する場合、各ＰＡのインピーダンスＺは比較的高い（例えば約４０Ω〜５０Ω）。それゆえ、インピーダンス変換は、下流側コンポーネントに関連付けられたインピーダンスに整合させる必要がない。図７の例において、対応ＰＡ（１６８ａ、１６８ｂ又は１６８ｃ）の出力を受けるデュプレクサ１７４ａ〜１７４ｃ（デュプレクサアセンブリ１０８の一部として描かれる）のそれぞれは典型的に、５０Ω負荷として構成される。したがって、ＰＡ（１６８ａ、１６８ｂ又は１６８ｃ）によって代表されるインピーダンス（Ｚ）が約５０Ωであると仮定すれば、インピーダンス変換（図６の負荷変換システム１１６のような）は不要となる。

典型的に望まれるのは、所与のデュプレクサと上流側（ＴＸの場合）又は下流側（ＲＸの場合）にあるコンポーネントとのインピーダンス整合を与えることである。図７の例において、ＰＡ（１６８ａ、１６８ｂ又は１６８ｃ）が、デュプレクサ（１７４ａ、１７４ｂ又は１７４ｃ）のＴＸフィルタ用の当該上流側コンポーネントとなる。したがって、整合回路１７２ａ〜１７２ｃ（例えばπ型ネットワーク１０６の一部として描かれる）は、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃの対応出力と対応デュプレクサ１７４ａ〜１７４ｃとの間に実装することができる。いくつかの実施形態において、かかる整合回路１７２ａ〜１７２ｃのそれぞれは、例えばπ型整合回路として実装することができる。

図７の例において、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃのＨＶ動作により、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃのそれぞれが、対応デュプレクサのインピーダンスに類似するインピーダンスＺを代表する結果となり得る。かかる構成においてはインピーダンス変換が不要なので、インピーダンス変換器（図６の１１６）が不要となる。

さらに注目されるのは、高インピーダンスでのＰＡ１６８ａ〜１６８ｃの動作が、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃ内のかなり低い電流レベルをもたらし得ることである。かかる低電流レベルにより、ＰＡ１６８ａ〜１６８ｃを、有意に低減されたダイサイズ（複数可）で実装することができる。

いくつかの実施形態において、上記特徴（インピーダンス変換器の排除及びＰＡダイサイズの低減）のいずれか又は双方が、電力増幅アーキテクチャ設計に付加な柔軟性を与え得る。例えば、上記により得られる空間及び／又はコストの節約により、各周波数帯域に対して比較的小さなＰＡ（図７の１６８ａ、１６８ｂ又は１６８ｃ）の実装が可能となるので、帯域スイッチシステム（例えば図６の１１８）の必要性がなくなる。したがって、図６のＥＴ電力増幅システム１１０と比較した場合の図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００に関連付けられたサイズ、コスト及び／又は複雑性を維持し又は低減する一方、電力増幅システム１００の全体損失を有意に低減することができる。

表２は、図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００の様々なコンポーネントに対する挿入損失及び効率の代表的な値を列挙する。理解されることだが、列挙される様々な値は近似値である。

表２からわかるのは、図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００が、一定数の損失要因を含むことである。しかしながら、図６及び表１のＥＴ電力増幅システム１１０と比較した場合、２つの有意な損失要因（負荷変換器（１１６）及び帯域スイッチ（１１８））が、図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００においては不在である。かかる損失要因の排除は、図７及び表２の例での送信経路において約１ｄＢ除去するように示される。

表２をさらに参照すると、システム１００の各コンポーネントが、その上限効率（表１の例でのように）で動作すると仮定すれば、高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００の総合効率は、ほぼ４５％（０．９３×０．８２×０．９３×０．６３）となる。各コンポーネントがその下限効率で動作すると仮定したとしても、高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００の総合効率は、ほぼ４４％（０．９３×０．８０×０．９３×０．６３）となる。わかることだが、いずれの場合も、図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００の総合効率は、図６のＥＴ電力増幅システム１１０の総合効率（ほぼ３１％）よりも有意に高い。

図６及び７を参照すると、一定数の特徴に注目することができる。注目されるのは、ＤＣ／ＤＣブースト変換器（図７の１６０）の使用により、ＰＡシステムにおいて利用され得る一以上の他の電力変換器を排除できることである。例えば、ＨＶ供給電圧（例えば１０ＶＤＣ）をもたらすべく動作する場合、１ワット（１０Ｖ）^２／（２×５０Ω））のＲＦ電力を、高調波終端なしで生成することができる。

さらに注目されるのは、５０Ω負荷として駆動されるＰＡ（例えば図７）により、３Ω負荷として駆動されるＰＡ（例えば図６）よりもオーム当たりの損失が有意に低くなることである。例えば、ＰＡが３Ωで駆動されると０．１Ωの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は約０．１４ｄＢの挿入損失を有する一方、５０Ωで駆動されるＰＡに対しては、０．１ΩのＥＳＲは約０．００８ｄＢの挿入損失を有する。したがって、３ΩＰＡが約４．２ｄＢ（０．１４ｄＢ×３０）の総合挿入損失を有し得る一方、５０ΩＰＡは約４．０ｄＢ（０．００８ｄＢ×５００）の総合挿入損失を有し得る。これは、３ΩＰＡの総合挿入損失よりもかなり小さい。

さらに注目されるのは、５０ΩＰＡは、３ΩＰＡよりも有意に高い利得を有し得ることである。例えば、利得はＧ_Ｍ×Ｒ_ＬＬとして近似することができるが、双方の場合にＧ_Ｍが類似すれば、５０Ωという高い値は高利得をもたらす。

図８は、図７の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００のさらに具体的な例となり得る高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００を示す。図８の例において、電力増幅器アセンブリは、低帯域（ＬＢ）電力増幅器アセンブリ１９０、中間帯域（ＭＢ）電力増幅器アセンブリ２００及び高帯域（ＨＢ）電力増幅器アセンブリ２１０を含み得る。かかるアセンブリにおけるＰＡのいくつか又はすべてが、ここに記載される高電圧で動作可能である。電力増幅器アセンブリはまた、高電圧では動作しない他のＰＡも含み得る。例えば、２Ｇ電力増幅器アセンブリ２２０及び電力増幅器アセンブリ２３０、２３２は、低電圧で動作し得る。

図８の例において、上記高電圧（複数可）は、例えばフロントエンド電力管理集積回路（ＦＥ-ＰＭＩＣ）１６０からＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０へと与えることができる。いくつかの実施形態において、かかるＦＥ-ＰＭＩＣは、ここに記載されるＤＣ／ＤＣブースト変換器（例えば図７の１６０）を含み得る。

ＦＥ-ＰＭＩＣ１６０は、電池電圧Ｖｂａｔｔを受け、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０のための供給電圧（ＶＣＣ）として高電圧出力１８２を発生させる。いくつかの実施形態において、かかる高電圧ＶＣＣは、ほぼ２５０ｍＡの最大電流で、ほぼ１０Ｖの値を有し得る。理解されることだが、かかる高電圧ＶＣＣ及び／又は最大電流は他の値も利用することができる。

ＦＥ-ＰＭＩＣ１６０はまた、他の出力（複数可）も発生させることもできる。例えば、出力１８４は、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０に関連付けられたＰＡのための並びに２Ｇ電力増幅器アセンブリ２２０のためのバイアス信号を与えることができる。いくつかの実施形態において、かかるバイアス信号は、ほぼ５０ｍＡの最大電流で、ほぼ４Ｖの値を有し得る。理解されることだが、かかるバイアス信号及び／又は最大電流の他の値も利用することができる。

図８の例において、ＦＥ-ＰＭＩＣ１６０は、図７を参照してここに記載されるＨＶシステム１０２の一部となり得る。ＦＥ-ＰＭＩＣ１６０は、一以上のインタフェイスノード１８０を含み得る。かかるインタフェイスノードは、例えばＦＥ-ＰＭＩＣ１６０の制御を容易とするべく利用することができる。

図８の例において、２Ｇ電力増幅器アセンブリ２２０のための供給電圧ＶＣＣは（例えばライン１８６）、電池電圧Ｖｂａｔｔから実質的に直接与えられる。かかるＶｂａｔｔはまた、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０に関連付けられた様々なスイッチのための動作電圧を与えるように示される。いくつかの実施形態において、かかるＶｂａｔｔは、約２．５Ｖ〜４．５Ｖの値を有し得る。理解されることだが、かかるＶｂａｔｔは他の値も利用することができる。

図８の例において、電力増幅器アセンブリ２３０、２３２のための供給電圧ＶＣＣは、ＤＣ／ＤＣスイッチングレギュレータ２３４から与えることができる。

図８を参照すると、ＬＢ電力増幅器アセンブリ１９０は、８つの代表的な周波数帯域Ｂ２７、Ｂ２８Ａ、Ｂ２８Ｂ、Ｂ２０、Ｂ８、Ｂ２６、Ｂ１７及びＢ１３に対して別個のＰＡを含むように示される。各ＰＡは、その増幅したＲＦ信号を対応デュプレクサへと与えるように示される。ここに記載されるように、かかる８つのＰＡは、それらの対応デュプレクサへと、当該ＰＡ間の帯域選択スイッチなしで結合することができる。

ＬＢ電力増幅器アセンブリ１９０はさらに、入力スイッチ１９２及び出力スイッチ１９６を含み及び／又は入力スイッチ１９２及び出力スイッチ１９６に結合するように示される。入力スイッチ１９２は、２つの入力ノード１９４ａ、１９４ｂと、８つのＰＡに対応する８つの出力ノードとを含むように示される。入力スイッチ１９２において、２つの入力ノード１９４ａ、１９４ｂは、共通ノードへと切り替え可能に示される。この共通ノードは、８つの出力ノードの一つへと切り替えられる他の共通ノードに結合される。かかる共通ノード間の結合部は、増幅素子を含み得る。

出力スイッチ１９６は、８つのデュプレクサに対応する８つの入力ノードと、２つの出力ノード１９８ａ、１９８ｂとを含むように示される。出力スイッチ１９６はさらに、２Ｇ電力増幅器アセンブリ２２０の出力及び電力増幅器アセンブリ２３０の出力を受ける入力を含み得る。

理解されることだが、ＬＢ電力増幅器アセンブリ１９０は、周波数帯域の異なる組み合わせを含み得る。

図８を参照すると、ＭＢ電力増幅器アセンブリ２００は、４つの代表的な周波数帯域Ｂ１、Ｂ２５、Ｂ３及びＢ４のための別個のＰＡを含むように示される。各ＰＡは、その増幅したＲＦ信号を対応デュプレクサへと与えるように示される。ここに記載されるように、かかる４つのＰＡは、それらの対応デュプレクサへと、当該ＰＡ間の帯域選択スイッチなしで結合することができる。

ＭＢ電力増幅器アセンブリ２００はさらに、入力スイッチ２０２及び出力スイッチ２０６を含み及び／又は入力スイッチ２０２及び出力スイッチ２０６に結合されるように示される。入力スイッチ２０２は、入力ノード２０４と、４つのＰＡに対応する４つの出力ノードとを含むように示される。入力スイッチ２０２において、入力ノード２０４は、４つの出力ノードの一つへと切り替えられる共通ノードに結合されるように示される。かかるノード間の結合部は増幅素子を含み得る。

出力スイッチ２０６は、４つのデュプレクサに対応する４つの入力ノードと、出力ノード２０８とを含むように示される。出力スイッチ２０６はさらに、２Ｇ電力増幅器アセンブリ２２０の出力を受ける入力を含み得る。

理解されることだが、ＭＢ電力増幅器アセンブリ２００は、周波数帯域の異なる組み合わせを含み得る。

図８を参照すると、ＨＢ電力増幅器アセンブリ２１０が、２つの代表的な周波数帯域Ｂ７及びＢ２０に対して別個のＰＡを含むように示される。各ＰＡは、その増幅したＲＦ信号を対応デュプレクサへと与えるように示される。ここに記載されるように、かかる２つのＰＡは、それらの対応デュプレクサへと、当該ＰＡ間の帯域選択スイッチなしで結合することができる。

ＨＢ電力増幅器アセンブリ２１０はさらに、入力スイッチ２１２及び出力スイッチ２１６を含み及び／又は入力スイッチ２１２及び出力スイッチ２１６に結合されるように示される。入力スイッチ２１２は、一の入力ノード２１４と、２つのＰＡに対応する２つの出力ノードとを含むように示される。入力スイッチ２１２において、入力ノード２１４は、２つの出力ノードの一方へと切り替えられる共通ノードに結合されるように示される。かかるノード間の結合部は増幅素子を含み得る。

出力スイッチ２１６は、２つのデュプレクサに対応する２つの入力ノードと、一の出力ノード２１８とを含むように示される。出力スイッチ２１６はさらに、電力増幅器アセンブリ２３２の出力を受ける入力を含み得る。

理解されることだが、ＨＢ電力増幅器アセンブリ２１０は、周波数帯域の異なる組み合わせを含み得る。

図８の例において、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０のＰＡは、一以上のダイとして実装することができる。例えば、かかるＰＡは、単一のＨＢＴ（例えばＧａＡｓ）ダイに、ＬＢ、ＭＢ及びＨＢ電力増幅器アセンブリ１９０、２００、２１０に対応する別個のＨＢＴダイに、又はこれらの何らかの組み合わせで実装することができる。

図８の例において、各入力スイッチ１９２、２０２、２１２は、ここに記載される切り替え機能を与えるべく、かつ、ここに記載されるバイアス機能を容易にするべく構成することができる。いくつかの実施形態において、スイッチ１９２、１９６、２０２、２０６、２１２、２１６は、例えば単一のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ダイに、様々な機能群に対応する別個のダイに、又はこれらの何らかの組み合わせで実装することができる。

図９は、７８％バック（Ｂｕｃｋ）ＥＴ、９７％バックＡＰＴ及び８７％ブースト（ｂｏｏｓｔ）ＡＰＴ構成で動作する電力増幅器に対する代表的な効率プロットを出力電力の関数として示す。注目されるのは、代表的な構成の３つすべてが、約１５ｄＢｍの出力電力までは、類似する良好な効率曲線をもたらすことである。かかる出力レベルを超えると、８７％ブーストＡＰＴ構成が、９７％バックＡＰＴ及び７８％バックＥＴ構成よりも有意に高い効率値を有することがわかる。かかるブーストＡＰＴ構成は、図７及び８の代表的な高電圧ＡＰＴ電力増幅システムのいずれか又は双方に実装することができる。

図１０は、ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システム（例えば図８の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００）が、公称ケースに類似するコレクタ効率曲線及び電力付加効率（ＰＡＥ）曲線を有し得ることを示す。例えば、図８の高電圧ＡＰＴ電力増幅システムに関連付けられたコレクタ効率プロット（出力電力の関数として）は、対応する公称コレクタ効率のものと実質的に同じ曲線を有するように示される。同様に、図８の高電圧ＡＰＴ電力増幅システムのＰＡＥプロット（出力電力の関数として）は、対応する公称ＰＡＥのものと実質的に同じ曲線を有するように示される。

図１１は、ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システム（例えば図８の高電圧ＡＰＴ電力増幅システム１００）が、公称ケースに類似する線形性性能（例えば隣接チャネル漏洩比（ＡＣＬＲ））を有し得ることを示す。例えば、図８の高電圧ＡＰＴ電力増幅システムに関連付けられたＡＣＬＲプロット（出力電力の関数として）は、高出力電力値（例えば２９ｄＢｍより高い）における対応公称ＡＣＬＲのものと実質的に同じ曲線を有するように示される。

図１２は、電力増幅器負荷電流の代表的なプロットを、「Ｒ９９」及び「５０ＲＢ ＬＴＥ」として表示される電力増幅器構成に対する負荷電圧の関数として示す。電力増幅器構成に対して４０ｍＡという比較的低い電流条件が所望されていると仮定する。例えば、かかる４０ｍＡという電流は、固定バイアス電流及び自己消費電流を供給電流（図１２の負荷電流）から差し引いたものに由来する。図１２における５０ＲＢ ＬＴＥの例に対し、ほぼ１０４ｍＡの負荷電流が、電力増幅器構成のためのかかる低電流（４０ｍＡ）条件をもたらし得る。かかる１０４ｍＡという負荷電流は、点２５０によって表示されるほぼ９．５Ｖの負荷電圧（ＶＣＣ）に対応する。したがって、ここに記載される高電圧電力増幅器動作構成が、電力増幅器のための比較的低い電流条件をもたらし得ることがわかる。

有利な特徴の例

図１３〜１６は、ここに記載される一以上の特徴を有する高電圧ＡＰＴ電力増幅システムにおいて得ることができる有利な利益の例を示す。ここに記載されるように、図１３は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム１００が、無線周波数（ＲＦ）信号（ＲＦ_ｉｎ）を入力ノード２６０において受信するべく構成された電力増幅器（ＰＡ）を含み得ることを示す。かかるＰＡには、Ｖｃｃという供給電圧が与えられ、かかる供給電圧は、ここに記載される高電圧（ＨＶ）値を含み得る。増幅されたＲＦ信号はＲＦ_ｏｕｔとして出力され、増幅されたＲＦ信号をコンディショニングするべく構成されたフィルタへと引き回され、及び、フィルタリングされた信号を出力ノード２６２にもたらし得る。ＰＡは、フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動されるように（例えばＨＶモードで）動作し得る。フィルタの当該特性負荷インピーダンスは例えば、ほぼ５０オームであり得る。

いくつかの実施形態において、上記構成は、一以上の有利な特徴をもたらすべく平均電力追跡（ＡＰＴ）ＰＡシステムに実装することができる。例えば、複雑でない供給構成、低減された損失、及び改善された効率を実現することができる。他例において、上記ＰＡ、上記電力増幅システム１００を有するダイ、及び／又は上記電力増幅システム１００を有するモジュールは、サイズが低減されたデバイスとして実装することができる。いくつかの実施形態において、かかるサイズが低減されたデバイスは、少なくとも部分的には、電力増幅システムにおけるＰＡの出力整合ネットワーク（ＯＭＮ）のいくつか又はすべてを排除することによって実現することができる。

図１４は、ＰＡに関連付けられた出力整合ネットワーク（ＯＭＮ）（ここではインピーダンス変換回路とも称する）が当該ＰＡ及びフィルタ間で実質的に排除された電力増幅システム１００の一例を示す。図１４の例において、ＰＡ、その供給電圧Ｖｃｃ及びフィルタは、図１４の例に類似するように構成及び動作可能である。かかるＰＡ構成は、ここに記載されるＨＶ動作モードを含み得る。

図１４の例において、電力増幅システム１００のいくつか又はすべてを、ＰＡダイ又はＰＡモジュールのようなデバイス２７０に実装することができる。上記ＯＭＮの排除により、デバイス２７０に関連付けられた寸法（例えばｄ１×ｄ２）を低減することができる。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、ＯＭＮの排除によって実現することができる。

図１５は、複数の帯域用のＲＦ信号を処理するべく構成された電力増幅システム１００の一例を示す。かかる帯域は例えば、帯域Ａ及び帯域Ｂであり得る。理解されることだが、電力増幅システム１００に対しては他の数の帯域を実装することもできる。

図１５の例において、各帯域は、別個の増幅経路に関連付けられるように示される。各増幅経路において、そのＰＡ、供給電圧Ｖｃｃ及びフィルタは、図１４の例に類似するように構成及び動作可能である。かかるＰＡ構成は、ここに記載されるＨＶ動作モードを含み得る。

図１５の例において、自身の専用増幅経路を有する各帯域により、帯域選択スイッチを排除することができる。したがって、電力増幅システム１００のいくつか又はすべてを有するデバイス２７０（ＰＡダイ又はＰＡモジュールのような）は、低減された寸法（例えばｄ３×ｄ４）を有し得る。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、帯域選択スイッチの排除によって実現することができる。

図１６は、複数の帯域用のＲＦ信号を処理するべく図１５の例に類似するように構成された電力増幅システム１００の一例を示す。図１６の例において、複数の増幅経路のいくつか又はすべてのそれぞれには、図１４の例に類似するように、出力整合ネットワーク（ＯＭＮ）（ここではインピーダンス変換回路とも称する）が実質的に存在しないこととし得る。したがって、電力増幅システム１００のいくつか又はすべてを有するデバイス２７０（ＰＡダイ又はＰＡモジュールのような）は、低減された寸法（例えばｄ５×ｄ６）を有し得る。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、帯域選択スイッチ及びＯＭＮのいくつか又はすべての排除によって実現することができる。

図１５及び１６の例において、その対応電力増幅システム１００が実装されるデバイス２７０は例えば、半導体基板を有する電力増幅器ダイであり得る。複数のＰＡは、図示のように半導体基板に並列に実装することができる。各ＰＡは、個々の狭周波数帯域信号経路を駆動するべく構成することができる。このようにして、各ＰＡは、複数のＰＡに関連付けられた一を超える周波数帯域で駆動可能な広帯域ＰＡよりも小さなサイズにすることができる。ここに記載されるように、かかる小型化された単一帯域ＰＡは、一定数の望ましい特徴をもたらし得る。

製品の例

図１７は、いくつかの実施形態において、ここに記載される一以上の特徴を有する高電圧ＡＰＴ電力増幅システムのいくつか又はすべてを、一のモジュールに実装することができる。かかるモジュールは例えば、フロントエンドモジュール（ＦＥＭ）であり得る。図１７の例において、モジュール３００はパッケージング基板３０２を含み得る。かかるパッケージング基板には一定数のコンポーネントが搭載され得る。例えば、ＦＥ-ＰＭＩＣコンポーネント１０２、電力増幅器アセンブリ１０４、整合コンポーネント１０６及びデュプレクサアセンブリ１０８を、パッケージング基板３０２上に搭載し及び／若しくは実装し並びに／又はパッケージング基板３０２の中に搭載し及び／若しくは実装することができる。一定数のＳＭＴデバイス３０４及びアンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）３０６のような他のコンポーネントもパッケージング基板３０２に搭載することができる。様々なコンポーネントのすべてがパッケージング基板３０２上にレイアウトされるように描かれるが、いくつかのコンポーネント（複数可）は、他のコンポーネント（複数可）の上又は下に実装できることが理解される。

いくつかの実装において、ここに記載される一以上の特徴を有する電力増幅システムは、無線デバイスのようなＲＦデバイスに含まれ得る。かかる電力増幅システムは、一以上の回路として、一以上のダイとして、一以上のパッケージモジュールとして、又はこれらの任意の組み合わせで無線デバイスに実装することができる。いくつかの実施形態において、かかる無線デバイスは、例えば、セルラーフォン、スマートフォン、電話機能あり又はなしのハンドヘルド無線デバイス、無線タブレット等を含み得る。

図１８は、ここに記載される一以上の有利な特徴を有する代表的な無線デバイス４００を描く。ここに記載される一以上の特徴を有するモジュールの文脈において、かかるモジュールは一般に、破線の囲み３００によって描くこと、及び、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）として実装することができる。

図１８を参照すると、電力増幅器（ＰＡ）４２０は、増幅及び送信対象のＲＦ信号を発生させるべく及び受信した信号を処理するべく構成及び動作が可能な送受信器４１０から、対応ＲＦ信号を受信することができる。送受信器４１０は、ユーザに適したデータ及び／又は音声信号と送受信器４１０に適したＲＦ信号との間の変換を与えるべく構成されたベース帯域サブシステム４０８と相互作用をするように示される。送受信器４１０はまた、無線デバイス４００の動作のために電力を管理するべく構成された電力管理コンポーネント４０６と通信することもできる。かかる電力管理はまた、ベース帯域サブシステム４０８及びモジュール３００の動作も制御することもできる。

ベース帯域サブシステム４０８は、ユーザに与えられ及びユーザから受けた音声及び／又はデータの様々な入力及び出力を容易にするべく、ユーザインタフェイス４０２に接続されるように示される。ベース帯域サブシステム４０８はまた、無線デバイスの動作を容易にし及び／又はユーザのための情報記憶を与えるデータ及び／又は命令を記憶するべく構成されたメモリ４０４に接続することもできる。

代表的な無線デバイス４００において、ＰＡ４２０の出力は、（対応整合回路４２２を介して）対応デュプレクサ４２４に整合され及び引き回されるように示される。いくつかの実施形態において、整合回路４２２は、図７を参照して記載される代表的な整合回路１７２ａ〜１７２ｃに類似する。図７を参照してここに記載されるように、ＰＡ４２０がＨＶ供給によるＨＶモードで動作する場合、ＰＡ４２０の出力は、その対応デュプレクサ４２４へと、インピーダンス変換（例えば図６の負荷変換器１１６）なしで引き回すことができる。かかる増幅されかつフィルタリングされた信号は、送信を目的としてアンテナスイッチ４１４を介してアンテナ４１６へと引き回すことができる。いくつかの実施形態において、デュプレクサ４２４により、共通アンテナ（例えば４１６）を使用して送受信動作を同時に行うことができる。図１８において、受信された信号は、デュプレクサ４２４を介して、例えば一以上の低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含み得る「Ｒｘ」経路へと引き回されるように示される。

図１８の例において、ＰＡ４２０に対する上記ＨＶ供給は、ＨＶコンポーネント１０２によって与えることができる。かかるＨＶコンポーネントは例えば、ここに記載されるブーストＤＣ／ＤＣ変換器を含み得る。

一定数の他の無線デバイス構成も、ここに記載される一以上の特徴を利用することができる。例えば、無線デバイスは、多重帯域デバイスである必要はない。他例において、無線デバイスは、ダイバーシティアンテナのような付加アンテナ、並びに、Ｗｉ-Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＧＰＳのような付加的な接続機能を含み得る。

ここに記載されるように、本開示の一以上の特徴は、図１８の無線デバイスを含むシステムのようなシステムに実装される場合に一定数の利点を与え得る。例えば、出力損失の排除又は低減によって、有意な電流ドレイン低減を達成することができる。他例において、電力増幅システム及び／又は無線デバイスに対して低い材料費を実現することができる。さらなる他例において、例えば対応周波数帯域に対する別個のＰＡによって、各サポート対象周波数帯域の独立した最適化又は所望の構成を達成することができる。さらなる他例において、最大の又は増加した出力電力の最適化又は所望の構成を、例えばブースト供給電圧システムによって達成することができる。さらなる他例において、一定数の異なる電池技術を利用することができる。最大の又は増加した電力は、必ずしも電池電圧に限られるわけではないからである。

本開示の一以上の特徴には、ここに記載される様々なセルラー周波数帯域を実装することができる。かかる帯域の例が表３に列挙される。理解されることだが、当該帯域の少なくともいくつかは、サブ帯域に分割することができる。またも理解されることだが、本開示の一以上の特徴は、表３の例のような指示を有しない周波数範囲も実装することができる。

ここの記載において、様々な形態のインピーダンスが言及される。例えば、ＰＡは、フィルタのような下流側コンポーネントの負荷インピーダンスで駆動するとして言及される場合がある。他例において、ＰＡは、インピーダンス値を有するとして言及される場合がある。説明目的のため理解されることだが、かかるインピーダンス関連のＰＡの言及は、互換可能に使用することができる。さらに、ＰＡのインピーダンスは、ＰＡの出力側に見られるように、出力インピーダンスを含み得る。したがって、下流側コンポーネントの負荷インピーダンスで駆動するべく構成される当該ＰＡは、下流側コンポーネントの負荷インピーダンスとほぼ同じ出力インピーダンスを有するＰＡを有し得る。

本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが明らかでない限り、「含む」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される用語「結合」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。加えて、用語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣旨の用語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願の任意の特定部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数の上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２以上の項目のリストを参照する用語「又は」及び「若しくは」について、当該用語は以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。

本発明の実施形態の上記詳細な説明は、排他的であることすなわち本発明を上記開示の正確な形態に制限することを意図しない。本発明の及びその例の特定の実施形態が例示を目的として上述されたが、当業者が認識するように、本発明の範囲において様々な均等の修正も可能である。例えば、プロセス又はブロックが所与の順序で提示されるが、代替実施形態は、異なる順序でステップを有するルーチンを行うこと又はブロックを有するシステムを用いることができ、いくつかのプロセス又はブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのプロセス又はブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。また、プロセス又はブロックが直列的に行われるように示されることがあるが、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに、並列して行い又は異なる時に行うこともできる。

ここに与えられた本発明の教示は、必ずしも上述のシステムに限られることがなく、他のシステムにも適用することができる。上述の様々な実施形態要素及び行為は、さらなる実施形態を与えるべく組み合わせることができる。

本発明のいくつかの実施形態が記載されたが、これらの実施形態は、例のみとして提示されており、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際、ここに記載の新規な方法及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載の方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。

Claims (31)

1. 電力増幅システムであって、
   一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を各ＰＡが受信して増幅するべく構成された複数の電力増幅器（ＰＡ）と、
   前記電力増幅システムには前記複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタと
   を含む電力増幅システム。
2. 各ＰＡはさらに、前記対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される請求項１の電力増幅システム。
3. 各ＰＡが前記対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成されることは、前記ＰＡが高電圧（ＨＶ）供給を使用して動作することによって実現される請求項２の電力増幅システム。
4. 前記電力増幅システムに前記帯域選択スイッチが実質的に存在しないことは、各ＰＡ及び対応出力フィルタ間において少なくとも０．３ｄＢだけ損失を低減する請求項３の電力増幅システム。
5. 前記ＰＡは、ほぼ４０オームよりも大きいインピーダンスを有する請求項３の電力増幅システム。
6. 前記ＰＡのインピーダンスは、ほぼ５０オームの値を有する請求項５の電力増幅システム。
7. 各ＰＡのインピーダンスにより、前記ＰＡにおいて低減された電流ドレインがもたらされる請求項５の電力増幅システム。
8. 前記ＰＡにおいて低減された電流ドレインにより、前記ＰＡを、低インピーダンスの他のＰＡよりも小さな寸法とすることができる請求項７の電力増幅システム。
9. 各ＰＡに高電圧（ＨＶ）供給を与えるべく構成された供給システムをさらに含む請求項３の電力増幅システム。
10. 前記供給システムは、電池電圧Ｖｂａｔｔに基づいて前記ＨＶ供給を発生させるべく構成されたブーストＤＣ／ＤＣ変換器を含む請求項９の電力増幅システム。
11. 各ＰＡはヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を含む請求項９の電力増幅システム。
12. 前記ＨＢＴはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）デバイスである請求項１１の電力増幅システム。
13. 前記ＨＶ供給は、ＶＣＣとして前記ＨＢＴのコレクタへと与えられる請求項１１の電力増幅システム。
14. 各出力フィルタは、対応送信（Ｔｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたＴｘフィルタである請求項３の電力増幅システム。
15. 前記Ｔｘフィルタは、前記Ｔｘ周波数帯域及び対応受信（Ｒｘ）周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部である請求項１４の電力増幅システム。
16. 各出力フィルタは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して対応ＰＡに結合される請求項３の電力増幅システム。
17. 各出力経路にインピーダンス変換回路が実質的に存在しないことは、対応ＰＡ及び出力フィルタ間において少なくとも０．５ｄＢだけの損失低減をもたらす請求項１６の電力増幅システム。
18. 前記複数のＰＡは単一の半導体ダイに実装される請求項１６の電力増幅システム。
19. 前記電力増幅システムは、平均電力追跡（ＡＰＴ）システムとして動作するべく構成される請求項１６の電力増幅システム。
20. 前記ＡＰＴシステムは、類似帯域の取り扱い能力を有するが前記ＰＡは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有する請求項１９の電力増幅システム。
21. 前記他の電力増幅器システムは包絡線追跡（ＥＴ）システムである請求項２０の電力増幅システム。
22. 前記ＡＰＴシステムは、前記ＥＴシステムの全体効率よりも高い全体効率を有する請求項２１の電力増幅システム。
23. 無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、
    複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、
    前記パッケージング基板に実装された電力増幅システムと
    を含み、
    前記電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、
    各ＰＡは、一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成され、
    前記電力増幅システムはさらに、前記電力増幅システムには前記複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含むＲＦモジュール。
24. 各ＰＡは高電圧（ＨＶ）供給モードで動作するべく構成される請求項２３のＲＦモジュール。
25. 各ＰＡはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される請求項２４のＲＦモジュール。
26. 各出力経路には、対応ＰＡ及び出力フィルタ間においてインピーダンス変換回路が実質的に存在しない請求項２５のＲＦモジュール。
27. 前記ＲＦモジュールはフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）である請求項２６のＲＦモジュール。
28. 無線デバイスであって、
    無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器と、
    前記送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）と、
    前記ＦＥＭと通信するアンテナと
    を含み、
    前記ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板を含み、
    前記ＦＥＭはさらに、前記パッケージング基板に実装された電力増幅システムを含み、
    前記電力増幅システムは複数の電力増幅器（ＰＡ）を含み、
    各ＰＡは、一周波数帯域にある無線周波数（ＲＦ）信号を受信して増幅するべく構成され、
    前記電力増幅システムはさらに、前記電力増幅システムには前記複数のＰＡとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各ＰＡに結合された出力フィルタを含み、
    前記アンテナは、増幅されたＲＦ信号を送信するべく構成される無線デバイス。
29. 無線周波数（ＲＦ）信号を処理する方法であって、
    複数の電力増幅器（ＰＡ）の選択された一つを使用して、一周波数帯域にあるＲＦ信号を増幅することと、
    増幅されたＲＦ信号を、実質的に帯域選択切り替え動作なしで出力フィルタへと引き回すことと、
    増幅されたＲＦ信号を、前記出力フィルタを使用してフィルタリングすること
    を含む方法。
30. 前記ＲＦ信号を増幅することは、選択されたＰＡを、実質的にインピーダンス変換がない引き回しを許容するべく対応出力フィルタのほぼ特性インピーダンスで前記ＰＡが駆動するように動作させることを含む請求項２９の方法。
31. 前記ＰＡを動作させることは、前記ＰＡに高電圧（ＨＶ）を供給することを含む請求項３０の方法。

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