JP2016149747A - 共有化ベース共通バイアスを有する電力増幅システム - Google Patents

共有化ベース共通バイアスを有する電力増幅システム Download PDF

Info

Publication number
JP2016149747A
JP2016149747A JP2015192539A JP2015192539A JP2016149747A JP 2016149747 A JP2016149747 A JP 2016149747A JP 2015192539 A JP2015192539 A JP 2015192539A JP 2015192539 A JP2015192539 A JP 2015192539A JP 2016149747 A JP2016149747 A JP 2016149747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bias
transistor
cascode amplifier
base
amplification system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015192539A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6139626B2 (ja
Inventor
フィリップ ジョン レートラ、
John Lehtola Philip
フィリップ ジョン レートラ、
デイヴィッド スティーブン リプリー、
Steven Ripley David
デイヴィッド スティーブン リプリー、
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Skyworks Solutions Inc
Original Assignee
Skyworks Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Skyworks Solutions Inc filed Critical Skyworks Solutions Inc
Publication of JP2016149747A publication Critical patent/JP2016149747A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6139626B2 publication Critical patent/JP6139626B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/213Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/191Tuned amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/72Gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/111Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a dual or triple band amplifier, e.g. 900 and 1800 MHz, e.g. switched or not switched, simultaneously or not
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/294Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a low noise amplifier [LNA]
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/20Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F2203/21Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F2203/211Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H03F2203/21103An impedance adaptation circuit being added at the input of a power amplifier stage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/20Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F2203/21Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F2203/211Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H03F2203/21106An input signal being distributed in parallel over the inputs of a plurality of power amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/20Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F2203/21Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F2203/211Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H03F2203/21127Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers the input bias current of a power amplifier being controlled, e.g. by an active current source or a current mirror
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/20Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F2203/21Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F2203/211Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H03F2203/21131Indexing scheme relating to power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers the input bias voltage of a power amplifier being controlled, e.g. by a potentiometer or an emitter follower
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/72Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal
    • H03F2203/7209Indexing scheme relating to gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal the gated amplifier being switched from a first band to a second band
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02Transmitters
    • H04B1/04Circuits
    • H04B2001/0408Circuits with power amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

【課題】複数の周波数帯域に対応する一定数の電力増幅器段にベース接地段のバイアスを共有する電力増幅システムを提供する。【解決手段】電力増幅システム500は、複数のカスコード増幅器セクションを含む。複数のカスコード増幅器セクションの各一つは、各第1トランジスタ552a〜552c及び各第2トランジスタ551a〜551cを含む。電力増幅システム500は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜551cのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜551cにバイアスをかけるべく制御可能なベースバイアスコンポーネント510を含む。【選択図】図5

Description

本開示は一般に、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「共通カスコードベースバイアス」との名称の米国仮出願第62/116,497号の優先権を主張する。その開示は全体が、ここに明示的に参照として組み入れられる。
電力増幅システムは、複数の周波数帯域に対応する一定数の電力増幅器段を含み得る。特に各段が多数のトランジスタを含む場合に各電力増幅器段にバイアスをかけることは、重複したバイアス回路、制御回路、及び対応する引き回しを含み得る。
いくつかの実装によれば、本開示は、電力増幅システムに関する。電力増幅システムは、複数のカスコード増幅器セクションを含む。複数のカスコード増幅器セクションの各一つは、第1トランジスタ及び第2トランジスタを含む。電力増幅システムは複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントを含む。複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの各一つは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能である。電力増幅は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能であるベース共通バイアスコンポーネントを含む。
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、複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントを帯域選択信号に基づいて制御するべく構成された制御器を含み得る。いくつかの実施形態において、制御器は、帯域選択信号に基づいて複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの一以上が、複数のカスコード増幅器セクションの一つ以上それぞれの第1トランジスタのベースに対応第1バイアス信号を与え得るように構成することができる。いくつかの実施形態において、制御器は、帯域選択信号に関係なくベース共通バイアスコンポーネントが、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに第2バイアス信号を与え得るように構成することができる。
いくつかの実施形態において、第1バイアス信号は、目標出力電力に基づき得る。いくつかの実施形態において、第2バイアス信号は、目標出力電力に基づき得る。
いくつかの実施形態において、第2バイアス信号は、ベース共通バイアスコンポーネントに結合されて電池からの電圧によって電力供給される電流源から引き出され得る。いくつかの実施形態において、第1バイアス信号は、複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの一以上に結合されて電池からの電圧によって電力供給される対応電流源から引き出され得る。
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、複数のRC減結合コンポーネントを含み得る。各RC減結合コンポーネントは、ベース共通バイアスコンポーネントと、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースとの間に結合された抵抗器を含み、さらには、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースと接地電圧との間に結合されたキャパシタを含み得る。
いくつかの実施形態において、複数の第1トランジスタそれぞれの第2トランジスタのコレクタは、対応インダクタを介して供給電圧に結合することができる。
いくつかの実施形態において、複数の第1トランジスタそれぞれの第2トランジスタのコレクタは、対応出力整合及びフィルタリングコンポーネントを介してアンテナスイッチコンポーネントに結合することができる。いくつかの実施形態において、複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントはそれぞれ、複数の周波数帯域のそれぞれ一つに対応し得る。いくつかの実施形態において、複数の整合及びフィルタリングコンポーネントのそれぞれは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つを中心とするフィルタによって出力RF信号をフィルタリング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、アンテナスイッチコンポーネントは、複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントの選択された一つにおいて受信された信号を出力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、アンテナスイッチコンポーネントは、複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントの複数において受信された信号を結合して出力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さらに、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて複数の周波数帯域のそれぞれ一つにおいて入力RF信号を整合させるべく構成された複数の入力整合コンポーネントを含み得る。
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、複数のRC減結合コンポーネントを含み得る。RC減結合コンポーネントの各一つは、対応エミッタ共通バイアスコンポーネントと複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースとの間に結合された抵抗器を含み、さらには、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースと複数の入力整合コンポーネントそれぞれ一つとの間に結合されたキャパシタを含み得る。
いくつかの実装において、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を含む無線周波数(RF)モジュールに関する。RFモジュールは、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む。電力増幅システムは複数のカスコード増幅器セクションを含む。複数のカスコード増幅器セクションの各一つは第1トランジスタ及び第2トランジスタを含む。電力増幅システムは複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントを含む。複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの各一つは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能である。電力増幅システムは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能なベース共通バイアスコンポーネントを含む。
いくつかの実施形態において、RFモジュールはフロントエンドモジュール(FEM)とすることができる。
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を含む無線デバイスに関する。無線デバイスは、送受信器と通信するフロントエンドモジュール(FEM)を含む。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む。FEMはさらに、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む。電力増幅システムは複数のカスコード増幅器セクションを含む。複数のカスコード増幅器セクションの各一つは、第1トランジスタ及び第2トランジスタを含む。電力増幅システムは複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントを含む。複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの各一つは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能である。電力増幅システムは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能なベース共通バイアスコンポーネントを含む。無線デバイスは、FEMと通信するアンテナを含む。アンテナは、RF信号の増幅されたバージョンを送信するべく構成される。
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た。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しに、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。
代表的な無線システム又はアーキテクチャを示す。 いくつかの実装において、増幅システムが一以上の電力増幅器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、電力増幅器の非制限的な例を示す。 いくつかの実装において、増幅システムが高電圧(HV)電力増幅システムとして実装され得ることを示す。 いくつかの実施形態において、電力増幅システムが複数のカスコード増幅器セクションを含み得ることを示す。 いくつかの実施形態において、電力増幅システムが複数の共有化ベース共通バイアスコンポーネントを有し得ることを示す。 RF信号を処理する方法のフローチャート表現を示す。 ここに記載される一以上の特徴を有するモジュールを描く。 ここに記載される一以上の特徴を有する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。
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、携帯型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が典型的に、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を含むことを示す。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は一以上の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、例えば携帯型無線デバイスに関連付けられた回路基板に搭載される。
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(60a〜60c)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、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。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、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。
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は例えばドライバ段として構成し、第2段64bは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)をもたらすように、入力RF信号(RF_in)のキャリア増幅及びピーキング増幅を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信号を与える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、エミッタ共通デバイスとして動作する第1増幅トランジスタ64aのベースに与えることができる。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、かつ、ベース共通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ることができる。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ることができる。
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70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にはバイアスシステム56によってバイアスをかけることができる。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。
並列増幅器回路、例えば、複数の周波数帯域に対応する複数の電力増幅サブシステムは、当該回路の各信号経路に対して独立したバイアス制御を用い得る。かかるシステムは、単一モジュール内の多重増幅器をサポートするバイアス回路の重複及び多重インタフェイス線を含み得る。例えば、システムは、複数の電力増幅サブシステムセクションのそれぞれに対し、別個のバイアス電流バッファ及び制御インタフェイスを含み得る。
ここに記載されるのは、一の共通バイアス線を共有する多重利得段と、各利得段のベース共通カスコード段にバイアスを与えるバイアス電流バッファ回路とを含む電力増幅システムである。非アクティブ増幅器(又は電力増幅サブシステムセクション)が、当該非アクティブ増幅器の対応エミッタ共通カスコード段のための基準電流を排除することによって、ベース共通カスコード段にバイアスがかけられている間であってもディセーブル(又は非イネーブル)にされる。以下にさらに詳述されるように、電力増幅システムはさらに、各増幅器において共有された増幅器セクションを隔離するRC減結合を含み得る。
図5は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム500が複数のカスコード増幅器セクションを含み得ることを示す。わかることだが、図5が3つのカスコード増幅器セクションを例示するにもかかわらず、電力増幅システム500は、2つ、3つ、4つ又はそれ以上のカスコード増幅器セクションのような任意数のカスコード増幅器セクションを含み得る。各カスコード増幅器セクションは、第1トランジスタ552a〜552cを含むエミッタ共通段と、第2トランジスタ551a〜551cを含むベース共通段とを含む。
各第1トランジスタ552a〜552cのベースは、RC減結合コンポーネントを介して、対応エミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520c及び対応入力整合コンポーネント530a〜530cに結合される。いくつかの実装において、各入力整合コンポーネント530a〜530cは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つにおいて入力RF信号(又は入力信号周波数コンポーネント)を整合させるべく構成される。特に、各RC減結合コンポーネントは、第1トランジスタ552a〜552cのベースとエミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cとの間に結合された抵抗器544a〜544cを含み、さらには、第1トランジスタ552a〜552cのベースと入力整合コンポーネント530a〜530cとの間に結合されたキャパシタ545a〜545cを含む。各第1トランジスタ552a〜552cのドレインは接地電位に結合される。
各第2トランジスタ551a〜551cのベースは、RC減結合コンポーネントを介して、共有化ベース共通バイアスコンポーネント510及び接地電位に結合される。特に、各RC減結合コンポーネントは、第2トランジスタ551a〜551cのベースとベース共通バイアスコンポーネント510との間に結合された抵抗器542a〜542cを含み、さらには、第2トランジスタ551a〜551cのベースと接地電位との間に結合されたキャパシタ543a〜543cを含む。
各第2トランジスタ551a〜551cのコレクタは、対応するインダクタ541a〜541cを介して供給電圧(Vcc)に結合される。いくつかの実装において、供給電圧は、電池電圧(Vbatt)から引き出され、当該電池電圧よりも大きく又は小さくなり得る。供給電圧は、電力管理システム(図9及び10に関して以下に詳述される)によって供給することができる。各第2トランジスタ551a〜551cのコレクタはさらに、対応する出力整合及びフィルタリングコンポーネント560a〜560cを介してアンテナスイッチコンポーネント570に結合される。いくつかの実装において、出力整合及びフィルタリングコンポーネント560a〜560cのそれぞれは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つに対応する。いくつかの実装において、出力整合及びフィルタリングコンポーネント560a〜560cのそれぞれは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つを中心とするフィルタによって出力RF信号をフィルタリングするべく構成される。
いくつかの実装において、単一帯域送信のため、アンテナスイッチコンポーネント570は、複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネント560a〜560cの選択された一つにおいて受信された、例えば帯域選択信号によって示される信号を、(例えばアンテナ580へと)出力するべく構成される。いくつかの実装において、多重帯域送信(例えばキャリアアグリゲーション)のため、アンテナスイッチコンポーネント570は、出力整合及びフィルタリングコンポーネント560a〜560cの複数において受信された、例えば帯域選択信号によって示される信号を、結合して(例えばアンテナ580へと)出力するべく構成される。
エミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cのそれぞれは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタ552a〜552cにバイアスをかけるべく制御可能である。ベース共通バイアスコンポーネント510は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜551cにバイアスをかけるべく制御可能である。それを目的として、電力増幅システム500は、エミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520c及びベース共通バイアスコンポーネント510を制御するべく構成された制御器590を含む。
制御器590は、電力増幅システム500による増幅対象の入力信号の、一以上の周波数帯域を示す帯域選択信号(BSS)を受信する。それに応答して制御器590は、制御信号(CB1、CE1、CE2、CE3)を発生させて、一つ以上それぞれのカスコード増幅器セクションをイネーブル(かつ他のカスコード増幅器セクションを非イネーブル)にする。
例えば、入力信号が、トランジスタ551b及び552bを含む第2カスコード増幅器セクションに対応する第2周波数帯域のみを含む(ひいてはRFin2に対応する一つの周波数コンポーネントのみを含む)ことを帯域選択信号が示す場合、制御器590は、第2トランジスタ551a〜551cのそれぞれにバイアスをかけるためのベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB1を発生させ、かつ、第1カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ552aにバイアスをかけないための、第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ552bにバイアスをかけるための、及び第3カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ552cにバイアスをかけないための、対応エミッタ共通バイアスコンポーネント制御信号CE1〜CE3を発生させる。
第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ552bにバイアスをかけるためのエミッタ共通バイアスコンポーネント制御信号CE2の受信に応答して第2エミッタ共通バイアスコンポーネント520bは、第1バイアス信号を発生させて当該第1バイアス信号を、第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ552bのベースに与える。第1バイアス信号は、バイアス電圧又はバイアス電流とすることができる。
第2トランジスタ551a〜551cのそれぞれにバイアスをかけるためのベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB1の受信に応答してベース共通バイアスコンポーネント510は、第2バイアス信号を発生させて当該第2バイアス信号を、第2トランジスタ551a〜551cのそれぞれのベースに与える。バイアス信号は、バイアス電圧又はバイアス電流とすることができる。
第1バイアス信号及び第2バイアス信号は、電流源512、522a〜522cそれぞれから引き出すことができる。電流源512、522a〜522cは、電池からの電圧(Vbatt)によって電力供給され、かつ、ベース共通バイアスコンポーネント510及びエミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cそれぞれに結合される。
いくつかの実装において、第1バイアス信号(複数可)及び第2バイアス信号は目標出力電力に基づく。目標出力電力(Pout)を示す信号は、制御器590によって受信することができ、制御信号は当該目標出力電力に基づいてバイアス信号を発生させるべく、バイアスコンポーネントを制御することができる。
すなわち、電力増幅システム500は複数のカスコード増幅器セクションを含み、当該複数のカスコード増幅器セクションの各一つが第1トランジスタ552a〜552c(又はエミッタ共通トランジスタ)及び第2トランジスタ551a〜551c(又はベース共通トランジスタ)を含む。電力増幅システム500はさらに複数のエミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cを含み、当該エミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cの各一つが、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタ552a〜552cのベースに結合され、かつ、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタ552a〜552cにバイアスをかけるべく(例えば制御器590によって)制御可能である。電力増幅システムさらに、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜551cのベースに結合されて当該複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜551cにバイアスをかけるべく制御可能なベース共通バイアスコンポーネント510を含む。
図5に示されるように、いくつかの実装において、電力増幅器システム500は、単一のベース共通バイアスコンポーネント510のみを含む。すなわち、バッファ回路の面積及び信号引き回しを、有利なことに低減することができる。さらに、ベース共通バイアス電圧がアクティブとなり得るとき、非アクティブカスコード増幅器セクションを考慮に入れても、隔離を改善することができる。
上述のように、電力増幅システム500はさらに、複数のエミッタ共通バイアス520a〜520cコンポーネントを、帯域選択信号に基づいて制御するべく構成された制御器590を含む。例えば、制御器590は、帯域選択信号に基づいて、複数のエミッタ共通バイアスコンポーネント520a〜520cの一以上をイネーブルにして複数のカスコード増幅器セクションの一つ以上それぞれの第1トランジスタ552a〜552cのベースに対応第1バイアス信号を与えるように構成することができる。制御器はさらに、帯域選択信号に関係なく、ベース共通バイアスコンポーネント510をイネーブルにして複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ551a〜511cのベースに第2バイアス信号を与えるように構成することができる。
図6は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム600が、複数の共有化ベース共通バイアスコンポーネントを有し得ることを示す。わかることだが、図6が2つのカスコード増幅器セクションを例示するにもかかわらず、電力増幅システム600は、2つ、3つ、4つ又はそれ以上のカスコード増幅器セクションのような任意数のカスコード増幅器セクションを含み得る。さらに、わかることだが、図6が各カスコード増幅器セクションを3つのトランジスタを含むように例示するにもかかわらず、各カスコード増幅器セクションが、2つ、3つ、4つ又はそれ以上のトランジスタのような任意数のトランジスタを含み得る。各カスコード増幅器セクションは、第1トランジスタ652a〜652bを含むエミッタ共通段と、第2トランジスタ651a〜651b及び第3トランジスタ653a〜653bを含むベース共通段とを含む。
第1トランジスタ652a〜652bそれぞれのベースは、RC減結合コンポーネントを介して対応エミッタ共通バイアスコンポーネント620a〜620b及び対応入力整合コンポーネント630a〜630bに結合される。特に、各RC減結合コンポーネントは、第1トランジスタ652a〜652bのベースとエミッタ共通バイアスコンポーネント620b〜620bとの間に結合された抵抗器644a〜644bを含み、さらには、第1トランジスタ652a〜652bのベースと入力整合コンポーネント630a〜630bとの間に結合されたキャパシタ645a〜645bも含む。各第1トランジスタ652a〜652bのドレインは接地電位に結合される。
第2トランジスタ651a〜651bそれぞれのベースは、RC減結合コンポーネントを介して、第1共有化ベース共通バイアスコンポーネント610及び接地電位に結合される。特に、各RC減結合コンポーネントは、第2トランジスタ651a〜651bのベースと第1ベース共通バイアスコンポーネント610との間に結合された抵抗器642a〜642bを含み、さらには、第2トランジスタ651a〜651bのベースと接地電位との間に結合されたキャパシタ643a〜643bを含む。
第2トランジスタ651a〜651bそれぞれのコレクタが、対応インダクタ641a〜641bを介して供給電圧(Vcc)に結合される。第2トランジスタ651a〜651bそれぞれのコレクタはさらに、対応する出力整合及びフィルタリングコンポーネント660a〜660bを介してアンテナスイッチコンポーネント670に結合される。
各第3トランジスタ653a〜653bのベースは、RC減結合コンポーネントを介して、第2共有化ベース共通バイアスコンポーネント616及び接地電位に結合される。特に、各RC減結合コンポーネントは、第3トランジスタ653a〜653bのベースと第2ベース共通バイアスコンポーネント616との間に結合された抵抗器646a〜646bを含み、さらには、第3トランジスタ653a〜653bのベースと接地電位との間に結合されたキャパシタ647a〜647bを含む。
エミッタ共通バイアスコンポーネント620a〜620bは、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタ652a〜652bにバイアスをかけるべく制御可能である。第1ベース共通バイアスコンポーネント610は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタ651a〜651bにバイアスをかけるべく制御可能である。第2ベース共通バイアスコンポーネント616は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第3トランジスタ653a〜653bにバイアスをかけるべく制御可能である。それを目的として、電力増幅システム600は、エミッタ共通バイアスコンポーネント620a〜620b及びベース共通バイアスコンポーネント610、616を制御するべく構成された制御器690を含む。
制御器690は、電力増幅システム600による増幅対象の入力信号の、一以上の周波数帯域を示す帯域選択信号(BSS)を受信する。それに応答して制御器690は、制御信号(CB1、CB2、CE1、CE2)を発生させて、一つ以上それぞれのカスコード増幅器セクションをイネーブル(かつ他のカスコード増幅器セクションを非イネーブル)にする。
例えば、入力信号が、トランジスタ651b、652b及び653bを含む第2カスコード増幅器セクションに対応する第2周波数帯域のみを含む(ひいてはRFin2に対応する一つの周波数コンポーネントのみを含む)ことを帯域選択信号が示す場合、制御器690は、第2トランジスタ651a〜651bのそれぞれにバイアスをかけるための第1ベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB1と、第3トランジスタ653a〜653bのそれぞれにバイアスをかけるための第2ベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB2と、第1カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ652aにバイアスをかけないが第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ652bにはバイアスをかけるための対応エミッタ共通バイアスコンポーネント制御信号CE1〜CE2とを発生させる。
第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ652bにバイアスをかけるためのエミッタ共通バイアスコンポーネント制御信号CE2の受信に応答して第2エミッタ共通バイアスコンポーネント620bは、第1バイアス信号を発生させて当該第1バイアス信号を、第2カスコード増幅器セクションの第1トランジスタ652bのベースに与える。第1バイアス信号は、バイアス電圧又はバイアス電流とすることができる。
第2トランジスタ651a〜651bのそれぞれにバイアスをかけるための第1ベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB1の受信に応答して第1ベース共通バイアスコンポーネント610は、第2バイアス信号を発生させて当該第2バイアス信号を、第2トランジスタ651a〜651bのそれぞれのベースに与える。バイアス信号は、バイアス電圧又はバイアス電流とすることができる。
第3トランジスタ653a〜653bのそれぞれにバイアスをかけるための第2ベース共通バイアスコンポーネント制御信号CB2の受信に応答して第2ベース共通バイアスコンポーネント616は、第3バイアス信号を発生させて当該第3バイアス信号を、第3トランジスタ653a〜653bのそれぞれのベースに与える。バイアス信号は、バイアス電圧又はバイアス電流とすることができる。第3バイアス信号は、第2バイアス信号とは異ならせることができる。特に、第3バイアス信号は、第2バイアス信号よりも小さくすることができる。
第1バイアス信号、第2バイアス信号及び第3バイアス信号は、電流源612、618、622a〜622bそれぞれから引き出すことができる。電流源612、618、622a〜622bは、電池からの電圧(Vbatt)によって電力供給され、かつ、第1ベース共通バイアスコンポーネント610、第2ベース共通バイアスコンポーネント616及びエミッタ共通バイアスコンポーネント620a〜620bそれぞれに結合される。
図7は、RF信号を処理する方法のフローチャート表現を示す。いくつかの実装において(一例として以下に記載されるように)、方法700は、少なくとも部分的には図5の制御器590のような制御器によって行われる。いくつかの実装において、方法700は、少なくとも部分的には処理ロジックによって行うことができる。処理ロジックは、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの実装において、方法700は、少なくとも部分的にはプロセッサによって行うことができる。プロセッサは、非一時的コンピュータ可読媒体(例えばメモリ)に格納されたコードを実行する。
方法700は、ブロック710において制御器が、増幅及び送信対象の無線周波数(RF)入力信号の一以上の周波数帯域を示す帯域選択信号を受信することから始まる。
ブロック720において、制御器は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれのベース共通段にバイアスをかける。制御器は、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれのベース共通段に結合されたベース共通バイアスコンポーネントに制御信号を送信することによって、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれのベース共通段にバイアスをかけることができる。いくつかの実装において、制御器は、目標出力電力を示す信号を受信して当該目標出力電力に基づき、複数のカスコード増幅器セクションそれぞれのベース共通段にバイアスをかける。
ブロック730において、制御器は、カスコード増幅器セクションの部分集合のエミッタ共通段にバイアスをかける。カスコード増幅器セクションの当該部分集合は、帯域選択信号が示す一以上の周波数帯域の一つに対応する。いくつかの実装において、当該部分集合は、カスコード増幅器セクションの一つのみを含み得る。いくつかの実装において、当該部分集合は、カスコード増幅器セクションのすべてを含み得る。制御器は、カスコード増幅器セクションの部分集合のエミッタ共通段に結合された対応エミッタ共通バイアスコンポーネントに対応制御信号を送信することによって、カスコード増幅器セクションの部分集合のエミッタ共通段にバイアスをかけることができる。上述のように、いくつかの実装において、制御器は、目標出力電力を示す信号を受信して当該目標出力電力に基づき、複数のカスコード増幅器セクションの各部分集合のエミッタ共通段にバイアスをかける。
制御器によりバイアスがかけられた複数のカスコード増幅器セクションそれぞれのベース共通段と複数のカスコード増幅器セクションの部分集合のエミッタ共通段とを使用してカスコード増幅器セクションは、入力RF信号(又はその周波数成分)を増幅して出力RF信号(又はアンテナを介して結合及び送信が可能なその周波数成分)を生成する。
図8は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム(例えば図5に示されるもの)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。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)とすることができる。図8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304、電力増幅器アセンブリ306、整合コンポーネント308及びデュプレクサアセンブリ310を、パッケージング基板302上に及び/又はパッケージング基板302内に搭載及び/又は実装することができる。電力増幅器アセンブリ306は、図5に示されるものようなカスコードシステム307を含み得る。一定数の表面搭載技術(SMT)デバイス314及びアンテナスイッチモジュール(ASM)312のような他のコンポーネントもまた、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にもかかわらず、何らかのコンポーネント(複数可)が、他のコンポーネント(複数可)の上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デバイス及び/又は回路は、無線デバイスのようなRFデバイスに含めることができる。かかるデバイス及び/又は回路は、ここに記載されるモジュラー形態で、又はその何らかの組み合わせで無線デバイスに直接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、セルラー電話、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9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、破線枠300によって描くことができ、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9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かつ受信した信号を処理するべく周知の態様で構成かつ動作し得る送受信器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の動作を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。電力増幅器420は、図5に示されるもののようにカスコードシステム307の一部とすることができる。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7において、受信された信号は、例えば低雑音増幅器(LNA)を含み得る「Rx」経路(図示せず)へと引き回されるように示される。
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9の無線デバイスを含むもののようなシステムに実装された場合に一定数の利点を与えることができる。例えば、特徴は、バッファ回路面積、制御回路面積及び/又は複雑性、並びに信号引き回しを低減するべく実装することができる。付加的な利点は、カスコードバイアス電圧がアクティブのままカスコード増幅器セクション間の隔離を改善できるように存在し得る。
主にカスコード増幅器セクションの文脈で上述されたにもかかわらず、本開示の一以上の特徴は、他の電力増幅システムにおいても利点を与え得る。例えば、いくつかの実装において、電力増幅システムは、(例えばドライバ段の)第1トランジスタ及び(例えば出力段の)第2トランジスタを含む複数の多段電力増幅器を含み得る。電力増幅システムは、第1トランジスタのための別個のバイアスコンポーネントと、第2トランジスタのための共有バイアスコンポーネントとを含み得る。
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」及び類似の趣旨の用語は、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、単数又は複数を使用する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。
ここに与えられる本発明の教示は、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の要素及び行為は、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、ここに記載される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、ここに記載される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 (20)

  1. 電力増幅システムであって、
    各一つが第1トランジスタ及び第2トランジスタを含む複数のカスコード増幅器セクションと、
    各一つが前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能な複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントと、
    前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能なベース共通バイアスコンポーネントと
    を含む電力増幅システム。
  2. 前記複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントを帯域選択信号に基づいて制御するべく構成された制御器をさらに含む請求項1の電力増幅システム。
  3. 前記制御器は、前記帯域選択信号に基づいて前記複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの一以上が、前記複数のカスコード増幅器セクションの一つ以上それぞれの第1トランジスタのベースに対応第1バイアス信号を与え得るように構成される請求項2の電力増幅システム。
  4. 前記制御器は、前記帯域選択信号に関係なく前記ベース共通バイアスコンポーネントが、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに第2バイアス信号を与え得るように構成される請求項3の電力増幅システム。
  5. 前記第1バイアス信号は目標出力電力に基づく請求項4の電力増幅システム。
  6. 前記第2バイアス信号は目標出力電力に基づく請求項4の電力増幅システム。
  7. 前記第2バイアス信号は、前記ベース共通バイアスコンポーネントに結合されて電池からの電圧によって電力供給される電流源から引き出される請求項4の電力増幅システム。
  8. 前記第1バイアス信号は、前記複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの一以上に結合されて電池からの電圧によって電力供給される対応電流源から引き出される請求項4の電力増幅システム。
  9. 複数のRC減結合コンポーネントをさらに含み、
    各RC減結合コンポーネントは、前記ベース共通バイアスコンポーネントと前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースとの間に結合された抵抗器を含み、さらには、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースと接地電圧との間に結合されたキャパシタを含む請求項1の電力増幅システム。
  10. 前記複数の第1トランジスタそれぞれの第2トランジスタのコレクタは、対応インダクタを介して供給電圧に結合される請求項1の電力増幅システム。
  11. 前記複数の第1トランジスタそれぞれの第2トランジスタのコレクタは、対応出力整合及びフィルタリングコンポーネントを介してアンテナスイッチコンポーネントに結合される請求項1の電力増幅システム。
  12. 前記複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントのそれぞれは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つに対応する請求項11の電力増幅システム。
  13. 前記複数の整合及びフィルタリングコンポーネントのそれぞれは、複数の周波数帯域のそれぞれ一つを中心とするフィルタによって出力RF信号をフィルタリングするべく構成される請求項11の電力増幅システム。
  14. 前記アンテナスイッチコンポーネントは、前記複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントの選択された一つにおいて受信された信号を出力するべく構成される請求項11の電力増幅システム。
  15. 前記アンテナスイッチコンポーネントは、前記複数の出力整合及びフィルタリングコンポーネントの複数において受信された信号を結合して出力するべく構成される請求項11の電力増幅システム。
  16. 前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて複数の周波数帯域のそれぞれ一つにおいて入力RF信号を整合するべく構成された複数の入力整合コンポーネントをさらに含む請求項1の電力増幅システム。
  17. 複数のRC減結合コンポーネントをさらに含み、
    前記RC減結合コンポーネントの各一つは、対応エミッタ共通バイアスコンポーネントと前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースとの間に結合された抵抗器を含み、さらには、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第2トランジスタのベースと前記複数の入力整合コンポーネントそれぞれ一つとの間に結合されたキャパシタを含む請求項16の電力増幅システム。
  18. 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カスコード増幅器セクションを含み、
    前記複数のカスコード増幅器セクションの各一つは、
    第1トランジスタ及び第2トランジスタと、
    複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントと、
    一のベース共通バイアスコンポーネントと
    を含み、
    前記複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの各一つは、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能であり、
    前記ベース共通バイアスコンポーネントは、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能であるRFモジュール。
  19. 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18のRFモジュール。
  20. 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カスコード増幅器セクションを含み、
    前記複数のカスコード増幅器セクションの各一つは、
    第1トランジスタ及び第2トランジスタと、
    複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントと、
    一のベース共通バイアスコンポーネントと
    を含み、
    前記複数のエミッタ共通バイアスコンポーネントの各一つは、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれ一つの第1トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能であり、
    前記ベース共通バイアスコンポーネントは、前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタのベースに結合されて前記複数のカスコード増幅器セクションそれぞれの第2トランジスタにバイアスをかけるべく制御可能であり、
    前記アンテナは、前記RF信号の増幅されたバージョンを送信するべく構成される無線デバイス。
JP2015192539A 2015-02-15 2015-09-30 共有化ベース共通バイアスを有する電力増幅システム Active JP6139626B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562116497P 2015-02-15 2015-02-15
US62/116,497 2015-02-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016149747A true JP2016149747A (ja) 2016-08-18
JP6139626B2 JP6139626B2 (ja) 2017-05-31

Family

ID=56551848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015192539A Active JP6139626B2 (ja) 2015-02-15 2015-09-30 共有化ベース共通バイアスを有する電力増幅システム

Country Status (7)

Country Link
US (3) US9712125B2 (ja)
JP (1) JP6139626B2 (ja)
KR (1) KR101704924B1 (ja)
CN (2) CN109088609B (ja)
DE (1) DE102015218853A1 (ja)
HK (1) HK1226200B (ja)
TW (1) TWI609570B (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9698736B2 (en) * 2014-12-30 2017-07-04 Skyworks Solutions, Inc. Compression control through power amplifier load adjustment
US10187023B2 (en) * 2015-02-15 2019-01-22 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier with cascode switching or splitting functionality
JP6623133B2 (ja) * 2016-09-05 2019-12-18 株式会社東芝 高周波半導体増幅回路
US11258406B2 (en) 2016-11-25 2022-02-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power amplifier circuit
JP2018085689A (ja) 2016-11-25 2018-05-31 株式会社村田製作所 電力増幅回路
US10389307B2 (en) 2016-11-25 2019-08-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power amplifier circuit
IT201600123644A1 (it) 2016-12-06 2018-06-06 I E T S P A Apparato di ripartizione selettiva della potenza di un veicolo plurimotorizzato
US10116264B1 (en) 2017-05-31 2018-10-30 Corning Optical Communications Wireless Ltd Calibrating a power amplifier such as in a remote unit in a wireless distribution system (WDS)
WO2019103899A1 (en) 2017-11-27 2019-05-31 Skyworks Solutions, Inc. Wideband power combiner and splitter
WO2019103898A1 (en) 2017-11-27 2019-05-31 Skyworks Solutions, Inc. Quadrature combined doherty amplifiers
US11082021B2 (en) 2019-03-06 2021-08-03 Skyworks Solutions, Inc. Advanced gain shaping for envelope tracking power amplifiers
US11916517B2 (en) 2019-04-23 2024-02-27 Skyworks Solutions, Inc. Saturation detection of power amplifiers
US11444576B2 (en) 2019-09-27 2022-09-13 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier bias modulation for multi-level supply envelope tracking
US11482975B2 (en) 2020-06-05 2022-10-25 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifiers with adaptive bias for envelope tracking applications
US11855595B2 (en) 2020-06-05 2023-12-26 Skyworks Solutions, Inc. Composite cascode power amplifiers for envelope tracking applications

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217557A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅回路
JP2005269525A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 New Japan Radio Co Ltd デュアルバンド増幅器
JP2007259297A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Sharp Corp 可変利得増幅器及びこの可変利得増幅器を備えた通信装置
JP2009010826A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Sony Corp マルチバンド低雑音増幅器および無線通信装置
JP2012170031A (ja) * 2011-02-17 2012-09-06 Toshiba Corp 送信器
JP2012521670A (ja) * 2009-03-19 2012-09-13 クゥアルコム・インコーポレイテッド 保護回路を有するカスコード増幅器
WO2013137291A1 (ja) * 2012-03-15 2013-09-19 京セラ株式会社 無線装置および無線送信方法
JP2014175675A (ja) * 2013-03-05 2014-09-22 Panasonic Corp 高周波増幅回路、無線通信装置、及び高周波増幅回路の制御方法
WO2016035166A1 (ja) * 2014-09-03 2016-03-10 富士通株式会社 電力増幅回路及び半導体集積回路

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5227734A (en) * 1991-08-26 1993-07-13 Raytheon Company Broadband bipolar transistor distributed amplifier
JP4227248B2 (ja) * 1999-05-20 2009-02-18 三菱電機株式会社 高周波電力増幅器
US6288608B1 (en) * 2000-04-28 2001-09-11 International Business Machines Corporation Radio frequency power amplifier for a battery powered handset unit of a wireless communications system
CN1224166C (zh) * 2000-12-15 2005-10-19 松下电器产业株式会社 功率放大器和通信装置
JP2002217648A (ja) 2001-01-17 2002-08-02 New Japan Radio Co Ltd バイパス回路内蔵型増幅器
CN1280982C (zh) * 2001-08-23 2006-10-18 皇家飞利浦电子股份有限公司 高频功率放大器电路
US6414553B1 (en) * 2001-08-30 2002-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Power amplifier having a cascode current-mirror self-bias boosting circuit
EP1586161B1 (en) * 2002-12-16 2007-05-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Self adaptable bias circuit for enabling dynamic control of quiescent current in a linear power amplifier
TWI225332B (en) * 2003-05-20 2004-12-11 Mediatek Inc Multi-band low noise amplifier
JP2005020476A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅回路および無線通信システム
JP4707319B2 (ja) * 2003-11-19 2011-06-22 株式会社東芝 パルス電力増幅器
SE528052C2 (sv) * 2004-02-05 2006-08-22 Infineon Technologies Ag Radiofrekvenseffektförstärkare med kaskadkopplade MOS-transistorer
JP4514485B2 (ja) * 2004-03-19 2010-07-28 パナソニック株式会社 高周波電力増幅器
JP4008451B2 (ja) 2004-03-25 2007-11-14 シャープ株式会社 カスコード接続増幅回路及びそれを用いた通信装置
US7023272B2 (en) * 2004-04-19 2006-04-04 Texas Instruments Incorporated Multi-band low noise amplifier system
US7746590B2 (en) * 2004-10-06 2010-06-29 Agere Systems Inc. Current mirrors having fast turn-on time
JP2006237711A (ja) * 2005-02-22 2006-09-07 Renesas Technology Corp マルチバンド低雑音増幅器、マルチバンド低雑音増幅器モジュール、無線用半導体集積回路およびマルチバンドrfモジュール
JP2006333060A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅及びそれを用いた無線通信装置
CN1976219A (zh) * 2005-09-22 2007-06-06 株式会社瑞萨科技 用于高频功率放大器的电子部件和无线通信装置
US7729672B2 (en) * 2006-03-22 2010-06-01 Qualcomm, Incorporated Dynamic bias control in power amplifier
US7474158B1 (en) * 2006-04-10 2009-01-06 Rf Micro Devices, Inc. Dynamic match low noise amplifier with reduced current consumption in low gain mode
US8274332B2 (en) * 2007-04-23 2012-09-25 Dali Systems Co. Ltd. N-way Doherty distributed power amplifier with power tracking
US7486135B2 (en) * 2007-05-29 2009-02-03 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Configurable, variable gain LNA for multi-band RF receiver
US7701289B2 (en) * 2007-10-24 2010-04-20 Industrial Technology Research Institute Variable gain amplifier including series-coupled cascode amplifiers
CN101656515B (zh) * 2009-09-04 2011-10-19 惠州市正源微电子有限公司 一种射频功率放大器高低功率合成电路
US8150343B2 (en) 2009-09-21 2012-04-03 Broadcom Corporation Dynamic stability, gain, efficiency and impedance control in a linear/non-linear CMOS power amplifier
JP5374452B2 (ja) * 2010-07-09 2013-12-25 パナソニック株式会社 パススルー付き増幅器
US8319556B2 (en) * 2010-11-09 2012-11-27 Raytheon Company Transformer coupled distributed amplifier
EP3499713A1 (en) 2011-01-27 2019-06-19 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Amplification circuit having optimization of power
US8653892B2 (en) * 2011-06-23 2014-02-18 Cheng-Han Wang Systematic intermodulation distortion calibration for a differential LNA
CN104012000B (zh) * 2011-10-24 2017-03-08 天工方案公司 双模式功率放大器控制接口
KR20130109384A (ko) * 2012-03-27 2013-10-08 한국과학기술원 전송선 변압기를 이용한 가변 변압기
US8665016B2 (en) * 2012-04-30 2014-03-04 Broadcom Corporation Supply tracking
CN104718698B (zh) 2012-08-15 2017-08-04 天工方案公司 与用于射频功率放大器的控制器相关的系统、电路和方法
US9240811B2 (en) * 2012-10-23 2016-01-19 Intel Deutschland Gmbh Switched duplexer front end
US8903343B2 (en) * 2013-01-25 2014-12-02 Qualcomm Incorporated Single-input multiple-output amplifiers with independent gain control per output
US9294056B2 (en) 2013-03-12 2016-03-22 Peregrine Semiconductor Corporation Scalable periphery tunable matching power amplifier
JP2014220770A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 住友電気工業株式会社 進行波型増幅器
US9337787B2 (en) * 2013-06-19 2016-05-10 Rf Micro Devices, Inc. Power amplifier with improved low bias mode linearity
CN103905037B (zh) * 2014-03-10 2016-08-17 东南大学 一种用于Gm-C滤波器的主从结构频率校准电路

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005217557A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅回路
JP2005269525A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 New Japan Radio Co Ltd デュアルバンド増幅器
JP2007259297A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Sharp Corp 可変利得増幅器及びこの可変利得増幅器を備えた通信装置
JP2009010826A (ja) * 2007-06-29 2009-01-15 Sony Corp マルチバンド低雑音増幅器および無線通信装置
JP2012521670A (ja) * 2009-03-19 2012-09-13 クゥアルコム・インコーポレイテッド 保護回路を有するカスコード増幅器
JP2012170031A (ja) * 2011-02-17 2012-09-06 Toshiba Corp 送信器
WO2013137291A1 (ja) * 2012-03-15 2013-09-19 京セラ株式会社 無線装置および無線送信方法
JP2014175675A (ja) * 2013-03-05 2014-09-22 Panasonic Corp 高周波増幅回路、無線通信装置、及び高周波増幅回路の制御方法
WO2016035166A1 (ja) * 2014-09-03 2016-03-10 富士通株式会社 電力増幅回路及び半導体集積回路

Also Published As

Publication number Publication date
CN105897204B (zh) 2018-07-31
US10340862B2 (en) 2019-07-02
US20160241195A1 (en) 2016-08-18
DE102015218853A1 (de) 2016-08-18
JP6139626B2 (ja) 2017-05-31
US20200162039A1 (en) 2020-05-21
TW201633700A (zh) 2016-09-16
KR101704924B1 (ko) 2017-02-22
US10917056B2 (en) 2021-02-09
CN105897204A (zh) 2016-08-24
HK1226200B (zh) 2017-09-22
KR20160100794A (ko) 2016-08-24
TWI609570B (zh) 2017-12-21
CN109088609A (zh) 2018-12-25
CN109088609B (zh) 2022-01-04
US20170317653A1 (en) 2017-11-02
US9712125B2 (en) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6139626B2 (ja) 共有化ベース共通バイアスを有する電力増幅システム
JP6965316B2 (ja) キャリアアグリゲーション回路、高周波モジュール、および無線装置
JP6255371B2 (ja) 調整可能ベース共通バイアスを有する電力増幅システム
US10778161B2 (en) Power splitter with cascode stage selection
KR102100635B1 (ko) 캐리어 어그리게이션을 위한 저 노이즈 증폭기들
JP6205395B2 (ja) 電源制御を有する電力増幅器モジュール
JP2019530379A (ja) 利得モードによる反射損失及び不整合が改善された増幅器

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6139626

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250