JP2017522827A - マルチモード統合型電力増幅器 - Google Patents

Abstract

マルチモード電力増幅器（１４０）を通して通信信号を送信するための方法および装置が開示される。少なくともいくつかの実施形態について、通信信号は、所望された送信出力電力に基づいて選択されたマルチモード電力増幅器（１４０）の増幅器（２１０）によって増幅され得る。選択された増幅器（２１０）の出力は、構成可能な誘導性素子（３１５）を通してアンテナに結合され得る。誘導性素子（３１５）は、マルチモード電力増幅器の動作モードに基づいて、バランとしてまたは誘導性負荷素子として構成され得る。

Description

[0001] 本実施形態は、一般に電力増幅器に関し、具体的には、マルチモード統合型電力増幅器に関する。

[0002] ワイヤレスデバイスは、符号化されたデータを搬送する通信信号を送信することによって、データを他のワイヤレスデバイスに送り得る。ワイヤレスデバイスの送信出力電力は、送信機の構成、他のワイヤレスデバイスの近接性、および／または他の動作状況によって変化し得る。例えば、第１のワイヤレスデバイスが、相対的に近い第２のワイヤレスデバイスに信号を送信するときには、相対的に低い送信出力電力が使用され得る。対照的に、第１のワイヤレスデバイスが相対的に遠い第２のワイヤレスデバイスに信号を送信するときには、相対的に高い送信出力電力が使用され得る。加えて、送信出力電力制限は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格、またはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標） Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ ＧｒｏｕｐからのＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格などの規格書によって記述され得る。

[0003] ワイヤレスデバイスは、他のワイヤレスデバイスに送信された通信信号を増幅するために、電力増幅器を使用し得る。電力増幅器効率は、ソース電力（例えば、電力増幅器に供給された電力）を送信出力電力に変換するための電力増幅器の能力の尺度である。電力増幅器効率は、送信出力電力レベルの範囲にわたって変化し得る。すなわち、電力増幅器は、ある送信出力電力レベルでは他の送信出力電力レベルよりも非効率的に動作する可能性がある。非効率的な電力増幅器動作が過度の熱を生成し、ワイヤレスデバイスのバッテリ寿命を低減させる可能性がある。

[0004] よって、特に複数の送信出力電力レベルで信号を送信するときに、ワイヤレスデバイスにおける電力増幅器効率を改善する必要性がある。

[0005] この発明の概要は、下記の詳細な説明でさらに説明されるコンセプトの選定を導入するために、簡略化された形式で提供される。この発明の概要は、本願請求項に記載された構成のキーとなる特徴または重要な特徴を特定することが意図されるものではなく、また本願請求項に記載された構成の範囲を限定することが意図されるものでもない。

[0006] マルチモード電力増幅器を介して通信信号を送信するデバイスおよび方法が開示される。ある実施形態に従って、マルチモード電力増幅器は、第１の増幅器、第２の増幅器、および第１の増幅器と第２の増幅器との出力をマルチモード電力増幅器の出力に結合するための誘導性カプラを含む。誘導性カプラは、第１の誘導性素子と第２の誘導性素子とを含み得る。第１の増幅器は、（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）信号に関連付けられた）相対的に低い出力送信電力レベルで動作するように最適化され、第２の増幅器は、（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ信号に関連付けられた）相対的に高い出力信号電力レベルで動作するように最適化され得る。マルチモード電力増幅器は、信号が相対的に低い出力送信電力に従って送信されるときに、第１のモードで動作し、信号が相対的に高い出力送信電力レベルに従って送信されるときに、第２のモードで動作し得る。第１のモード中、第１の誘導性素子は、第１の増幅器の出力を、例えばマルチモード電力増幅器の出力と結合する負荷インダクタとして動作し、第１の増幅器によって増幅された信号を、別のデバイスへの送信のためにアンテナに提供するように構成され得る。第２のモード中、第１の誘導性素子は、第２の増幅器の出力を、例えばマルチモード電力増幅器の出力と結合するバランとして動作し、第２の増幅器によって増幅された信号を、別のデバイスへの送信のためにアンテナに提供するように構成され得る。

[0007] 他の実施形態に従って、ワイヤレス通信デバイスは、マルチモード電力増幅器に結合された第１のトランシーバを含み得る。マルチモード電力増幅器は、第１の増幅器、第２の増幅器、および誘導性カプラを含み得る。誘導性カプラは、第１の誘導性素子と第２の誘導性素子とを含み得る。第１の誘導性素子は、第２の増幅器をマルチモード電力増幅器の出力と結合するために、バラン(balun)として動作するように構成され得る。

[0008] 本実施形態は、例として図示されており、添付図面の図によって限定されることを意図するものではない。同じ数字は、図面および明細書を通じて同じ要素を指す。
[0009] 図１は、本実施形態が実施され得るワイヤレスシステムの例を表す。 [0010] 図２は、マルチモード電力増幅器の実施形態の例を示す。 [0011] 図３は、マルチモード電力増幅器の別の実施形態の例を示す。 [0012] 図４は、ある実施形態に従った誘導性カプラの例を示す。 [0013] 図５は、図１のワイヤレスデバイスの１つの実施形態であるワイヤレスデバイスを示す。 [0014] 図６は、本実施形態に従った、通信信号を送信するための動作の例を表す説明のためのフローチャートを示す。

詳細な説明

[0015] 本実施形態は、簡略化のためだけに、Ｗｉ−Ｆｉの利用可能なデバイスのコンテキストで下記に説明される。本実施形態が他の様々なプロトコルまたはワイヤレス規格の信号を使用するデバイスに対しても同様に適用可能であることが理解されるだろう。本明細書で使用されるような「ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）」および「Ｗｉ−Ｆｉ」という用語は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ（主にヨーロッパで使用される、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に相当するワイヤレス規格のセット）、およびワイヤレス通信で使用される他の技術によって管理される通信を含み得る。

[0016] 下記の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、特定のコンポーネント、回路、およびプロセスの例などの、多数の特定の詳細が説明される。本明細書で使用される「結合された（coupled）」という用語は、直接接続されること、あるいは、１つまたは複数の介在するコンポーネントまたは回路を通じて接続されることを意味する。また、下記の説明では、説明の目的で、本実施形態の十分な理解を提供するために、特定の専門用語が記載される。しかしながら、これらの特定の詳細が本実施形態を実現するために必要とされない場合もあることは、当業者にとって明らかであるだろう。他の事例では、周知の回路およびデバイスは、本開示を不明瞭にすることを避けるために、ブロック図形式で示される。本明細書で説明される様々なバスを通して提供される任意の信号は、他の信号と時間多重され、１つまたは複数の共通バスを介して提供され得る。さらに、回路素子またはソフトウェアブロック間の相互接続は、バスまたは単一の信号線として示され得る。各々のバスは、代替的に単一の信号線であり得、各々の単一の信号線は、代替的にバスであり得、単一の線またはバスは、コンポーネント間の通信のための無数の物理的または論理的なメカニズムのうちの任意の１つまたは複数を表し得る。本実施形態は、本明細書で説明される特定の例に限定されるように解釈されるべきではなく、むしろ、添付の請求項によって定義される全ての実施形態をその範囲内に含むように解釈されるべきである。

[0017] 図１は、本実施形態が実施され得るワイヤレスシステム１００の例を表す。ワイヤレスシステム１００は、ワイヤレスデバイス１０５および１１０を含む。簡略化のために２つのワイヤレスデバイス１０５および１１０のみが示されているが、ワイヤレスシステム１００は、任意の数のワイヤレスデバイスを含み得る。通信信号は、ワイヤレスデバイス１０５と１１０との間で送信され得る。

[0018] ワイヤレスデバイス１０５は、トランシーバ１２０、マルチモード電力増幅器１４０、およびアンテナ１５０を含み得る。トランシーバ１２０は、制限されないが、Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、近接場通信、Ｚｉｇ−Ｂｅｅ、または任意の他の実現可能な通信プロトコルなどの信号に従って通信信号を生成し得る。トランシーバ１２０からの通信信号は、マルチモード電力増幅器１４０に提供される。マルチモード電力増幅器１４０は、所望された送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、通信信号を増幅し得る。増幅された通信信号は、マルチモード電力増幅器１４０からアンテナ１５０に提供される。

[0019] ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、さらなるトランシーバ１２５とセレクタ１３０と含み得る。トランシーバ１２５は、トランシーバ１２０と比較して異なる通信プロトコルに従って通信信号を生成し得る。例えば、トランシーバ１２５がＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号を生成し得る一方、トランシーバ１２０はＷｉ−Ｆｉ通信信号を生成し得る。セレクタ１３０は、トランシーバ１２０および／またはトランシーバ１２５をマルチモード電力増幅器１４０に結合し得る。ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５内で、トランシーバ１２５とセレクタ１３０とが選択可能であり得る。ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、３つ以上のトランシーバを含み得る。ワイヤレスデバイス１１０は、ワイヤレスデバイス１０５に表されたものと同様の、１つまたは複数のトランシーバ、セレクタ、およびマルチモード電力増幅器（簡略化のために図示されない）を含み得る。

[0020] 図２は、図１のマルチモード電力増幅器１４０の実施形態の例を示す。マルチモード電力増幅器１４０は、入力結合ブロック２０５、増幅器２１０、２１５、および２２０、並びに、出力結合ブロック２３０を含む。マルチモード電力増幅器１４０の他の実施形態は、２つの増幅器または２より多い増幅器などの、他の数の増幅器を含み得る。各増幅器２１０、２１５、および２２０は、送信出力電力の特定の範囲について設計および／または最適化され得る。例えば、増幅器２１０は、５ｄＢｍ以下の送信出力電力レベルのような、相対的に低い送信出力電力レベルのために設計され得る。ある実施形態では、相対的に低い送信出力電力レベルは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号に適し得る。増幅器２１５は、５ｄＢｍより高く１４ｄＢｍ以下の送信出力電力レベルのような、相対的に中程度の（moderate）送信出力電力レベルのために設計され得る。増幅器２２０は、１４ｄＢｍより高い送信出力電力レベルのような、相対的に高い送信出力電力レベルのために設計され得る。ある実施形態では、相対的に中程度のおよび高い送信出力電力レベルは、Ｗｉ−Ｆｉ信号に適し得る。

[0021] 入力結合ブロック２０５は、通信信号（例えば、別のワイヤレスデバイスに送信されるべき通信信号）を増幅器２１０、２１５、および２２０に結合する。ある実施形態では、入力結合ブロック２０５は、通信信号を増幅器２１０、２１５、および２２０のうちの１つと選択的に結合し得る。他の実施形態では、入力結合ブロック２０５は、通信信号を全ての増幅器２１０、２１５、および２２０と並列に結合し得る。入力結合ブロック２０５は、マルチモード電力増幅器１４０と増幅器２１０、２１５、および２２０との間のインピーダンスマッチング機能を提供し得る。入力結合ブロック２０５を介する入力インピーダンスマッチングは、図３に関連して下記で論じられる。

[0022] 出力結合ブロック２３０は、増幅器２１０、２１５、および２２０の出力を、マルチモード電力増幅器１４０の出力に結合し得る。ある実施形態では、出力結合ブロック２３０の出力は、マルチモード電力増幅器１４０の出力であり、アンテナ１５０に結合される。出力結合ブロック２３０は、増幅器２１０、２１５、および２２０の出力を、出力結合ブロック２３０の入力に結合するための誘導性カプラ２５０を含み得る。誘導性カプラ２５０は、増幅器２１０、２１５、２２０の出力とマルチモード電力増幅器１４０の出力インピーダンスとの間の出力インピーダンスマッチング機能もまた提供する。誘導性カプラ２５０を介する出力インピーダンスマッチングは、図３に関連して下記で論じられる。

[0023] マルチモード電力増幅器１４０は、所望された送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて通信信号を増幅するために、増幅器２１０、２１５、および２２０のうちの１つを選択し得る。例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号は、相対的に低い所望された送信出力電力を有し得る。増幅器２１０は、相対的に低い送信出力電力に最適化され得る。よって、マルチモード電力増幅器１４０がＢＬＵＥＴＯＯＴＨトランシーバに結合される場合、次に入力結合ブロック２０５は、関連付けられたＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号を増幅器２１０に結合し得る。別の例では、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号は、相対的に中程度の所望された送信出力電力を有し得る。増幅器２１５は、中程度の送信出力電力に最適化され得る。よって、マルチモード電力増幅器１４０がＷｉ−Ｆｉトランシーバに結合される場合、次に入力結合ブロック２０５は、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号を増幅器２１５に結合し得る。

[0024] ある実施形態では、出力結合ブロック２３０は、マルチモード電力増幅器１４０の送信出力電力レベルを検出および／または測定するための電力検出器２４０を含み得る。すなわち、電力検出器２４０は、マルチモード電力増幅器１４０に含まれる増幅器２１０、２１５、および２２０の送信出力電力レベルを検出および／または測定し得る。ある実施形態では、電力検出器２４０は、誘導性カプラ２５０に結合され得る。増幅器２１０、２１５、および２２０からの送信信号は、誘導性カプラ２５０を通して電力検出器２４０に結合され得る。電力検出器２４０は、誘導性カプラ２５０を通して増幅器２１０、２１５、および２２０が信号を送信しているときに検出を行い得る。加えて、ある実施形態では、電力検出器２４０は、増幅器２１０、２１５、および２２０に関連付けられた送信出力電力レベルを測定し得る。

[0025] 図３は、マルチモード電力増幅器１４０の実施形態の別の例を示す。マルチモード電力増幅器１４０は、増幅器２１０、２１５、および２２０、誘導性カプラ２１０、電力検出器２４０、並びに、入力結合ブロック２０５を含む。マルチモード電力増幅器１４０に提供される通信信号は、入力結合ブロック２０５によって受信され、増幅器２１０、２１５、および２２０に提供される。増幅器２１０、２１５、および２２０の出力は、誘導性カプラ２５０に結合される。

[0026] 入力結合ブロック２０５は、インダクタ３４０〜３４２を介して通信信号を増幅器２１０、２１５、および２２０に結合し得る。ある実施形態では、スイッチ３５０は、例えば、第１の制御信号ＣＴＲ１に応答して、インダクタ３４１を増幅器２１０から分離するために使用され得る。入力結合ブロック２０５もまた、マルチモード電力増幅器１４０の入力インピーダンスと増幅器２１０、２１５、および２２０の入力インピーダンスとの間のインピーダンスマッチング機能を提供し得る。よって、ある実施形態では、インダクタ３４０〜３４２のインピーダンスは、マルチモード電力増幅器１４０の入力インピーダンスをマッチングするために選択され得る。例えば、マルチモード電力増幅器１４０の入力インピーダンスが５０オームである場合、インダクタ３４０のインピーダンスは、５０オームになるように選択され得る。インダクタ３４０のインピーダンスは、少なくとも部分的に、インダクタ３４０のインダクタンスによって決定され得る。よって、インダクタ３４０のインピーダンスは、例えば、導体トレース幅および／またはインダクタ３４０を構成するために使用される導体のループ数または回転数などのインダクタ特性によって決定され得る。同様の方法で、インダクタ３４１および３４２のインピーダンスもまた、増幅器２１０、２１５、および２２０の入力インピーダンスをマッチングするように選択され得る。

[0027] 誘導性カプラ２５０は、インダクタ３１５〜３１８を含む。インダクタ３１５〜３１７は、増幅器２１０、２１５、および２２０にそれぞれ結合される。インダクタ３１８は、電力検出器２４０に結合される。インダクタ３１５は、増幅器２１０のための出力（例えば、負荷）インダクタとしてまたはバランとして機能し得る。インダクタ３１５が出力または負荷インダクタとして機能するとき（例えば、第１のモード中）、増幅器２１０からの増幅された通信信号は、別のデバイスへの送信のためにインダクタ３１５を介してアンテナ１５０に提供され得る。インダクタ３１５がバランとして機能するとき（例えば、第２のモード中）、増幅器２１５および２２０からの増幅された通信信号は、インダクタ３１６および３１７からインダクタ３１５にそれぞれ結合され、別のデバイスへの送信のために、出力信号としてアンテナ１５０に提供され得る。

[0028] 上述されるように、各増幅器２１０、２１５、および２２０は、送信出力電力レベルの予め定められた範囲内で効率的に動作するよう設計され得る。例えば、増幅器２１０は、相対的に低い送信出力電力レベル（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号に適した送信出力電力レベル）で効率的に動作するように設計された反転増幅器であり得る。増幅器２１５および２２０は、それぞれ、相対的に中程度のおよび高い送信出力電力レベル（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ信号に適した送信出力電力レベル）で効率的に動作するように設計され得る。増幅器２１０は、図３で反転増幅器として描かれており、出力トランジスタ３０１および３０２を含む。ある実施形態では、増幅器２１０が第１のモードで反転増幅器として動作しているとき、スイッチ３５１は、トランジスタ３０１のドレインを電源電圧（例えば、Ｖ_ＤＤ）に結合し、スイッチ３５２は、バイアス電圧（Ｖ_ＢＩＡＳ）をトランジスタ３０２のゲートに結合し得る。スイッチ３５１およびスイッチ３５２は、増幅器イネーブル信号によって制御され得る。ある実施形態では、増幅器イネーブル信号は、マルチモード電力増幅器１４０の動作モードに少なくとも部分的に基づき、ハードウェアまたはファームウェアベースのコントローラによって、あるいは、ソフトウェアプログラムまたはルーチンを実行するプロセッサによって生成され得る。少なくともある実施形態について、増幅器イネーブル信号は、下記でより詳細に説明されるように、モード選択信号（ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ）に応答して信号生成器３６１によって生成され得る。

[0029] ある実施形態では、増幅器２１０は、インダクタ３１５がいつ出力インダクタとしてまたはバランとして機能するかを決定し得る。例えば、増幅器２１０が第１のモードで動作しているとき、トランジスタ３０１および３０２は、出力信号をインダクタ３１５に提供し得、それは、出力インダクタとして動作する。増幅器２１０が第２のモードで動作しているとき、Ｖ_{ＢＡＬＵＮ}信号は、スイッチ３５３を制御し得る。スイッチ３５３は、電源電圧（Ｖ_ＤＤ）などの電圧をトランジスタ３０２のゲートに結合し得る。電源電圧は、オンにすることをトランジスタ３０２に行わせ、インダクタ３１５の端子を接地電位などの第１の基準電圧に結合する。インダクタ３１５の端子が第１の基準電圧に結合されるとき、インダクタ３１５は、バランとして機能し、インダクタ３１６および／またはインダクタ３１７と誘導的に結合し得る。この方法で、インダクタ３１５は、増幅された通信信号を、増幅器３１５および／または２２０からインダクタ３１６および／またはインダクタ３１７を介してそれぞれ受信し得る。ある実施形態では、増幅器２１０が第２のモードで動作しているとき、増幅器イネーブル信号は、オフにすることをスイッチ３５１に行わせトランジスタ３０１のドレインをＶ_ＤＤから分離し得、オフにすることをスイッチ３５２に行わせトランジスタ３０２のゲートをＶ_ＢＩＡＳから分離し得、オフにすることをスイッチ３５３に行わせトランジスタ３０２のゲートをＶ_ＤＤに結合し得る（例えば、これによりトランジスタ３０２を導電状態に維持する）。Ｖ_{ＢＡＬＵＮ}信号は、マルチモード電力増幅器１４０の動作モードに少なくとも部分的に基づき得、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアのプログラムまたはルーチンによって生成され得る。少なくともある実施形態について、Ｖ_{ＢＡＬＵＮ}信号 は、下記でより詳細に説明されるように、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号に応答して信号生成器３６１によって生成され得る。

[0030] ある実施形態では、マルチモード電力増幅器１４０は、制御ブロック３６０と信号生成器３６１とを含み得る。制御ブロック３６０は、上述されるように、第１のモードまたは第２のモードで動作することをマルチモード電力増幅器１４０に行わせるためにＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を生成し得る。ある実施形態では、制御ブロック３６０は、所望された送信出力電力が閾値よりも低いときに、マルチモード電力増幅器１４０を第１のモードで動作するためにＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を提供し得る。別の実施形態では、制御ブロック３６０は、所望された送信出力電力が閾値よりも高いときに、マルチモード電力増幅器１４０を第２のモードで動作するためにＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を提供し得る。信号生成器３６１は、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を受信し、それに応答して、増幅器イネーブル信号、ＣＴＲ１信号、およびＶ_{ＢＡＬＵＮ}信号を生成し得る。少なくともある実施形態では、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号の生成は、所望された出力電力レベルに少なくとも部分的に基づき得る。少なくとも１つの実施形態について、所望された出力送信電力レベルは、増幅器２１０がアクティブであるか、または増幅器２１５／２２０がアクティブであるかに基づき得る。少なくとも別の実施形態では、所望された出力電力レベルは、デバイスからアンテナ１５０を介してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号が送信されるか、またはＷｉ−Ｆｉ信号が送信されるかに基づき得る。よって、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号は、増幅器２１０、２１５、および２２０のアクティビティレベルに応答して、トランシーバ１２０および１２５（図１も参照）のアクティビティレベルに応答して、および／または別のデバイスに送信されるべき通信信号のプロトコルタイプ（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉ−Ｆｉ）に基づいて生成され得る。第１のモードと第２のモードとの間のとり得る関係、インダクタ３１５の機能、スイッチ３５１〜３５３の状態、およびとり得る出力送信電力レベルが、下記の表１に示される。

[0031] 入力結合ブロック２０５と同様に、誘導性カプラ２５０は、増幅器２１０、２１５、および２２０の出力インピーダンスと、マルチモード電力増幅器１４０の出力インピーダンスとの間のインピーダンスマッチング機能を提供し得る。よって、ある実施形態では、インダクタ３１５〜３１７は、増幅器２１０、２１５、および２２０をそれぞれマッチングさせるためのインピーダンスを有するように選択され得る。ある実施形態では、インダクタ３１８は、インダクタ３１５〜３１７に誘導的に結合され得る。よって、電力検出器２４０は、それぞれ、インダクタ３１８とインダクタ３１５、３１６、および３１７との間の誘導性結合を介して、増幅器２１０、２１５、および２２０に関連付けられた送信出力電力レベルを検出および／または測定し得る。

[0032] 図４は、ある実施形態に従った誘導性カプラ２５０の例を示す。誘導性カプラ２５０は、同心配置で提供された図３のインダクタ３１５〜３１８を含む。インダクタ３１５〜３１８は、関連付けられるインピーダンスおよび／またはインダクタンスを決定するための、異なるトレース幅および／または回転数を各々有し得る。インダクタ３１５（図３の増幅器２１０に結合される）は、黒い太線で表されている。インダクタ３１６（図３の増幅器２１５に結合される）は、点線で表されている。インダクタ３１７（図３の増幅器２１６に結合される）は、（黒で縁取られた）白線で表されている。インダクタ３１８（図３の電力検出器２４０に結合される）は、斜交線で表されている。誘導性カプラ２５０の他の実施形態は、図４に示されるインダクタと比較して異なる配置のインダクタおよび回転数を有し得る。ある実施形態では、入力結合ブロック２０５は、同様に配置されたインダクタを用いて実施され得る。

[0033] 図５は、図１のワイヤレスデバイス１０５および／または１１０の１つの実施形態であるワイヤレスデバイス５００を示す。ワイヤレスデバイス１０５は、第１のトランシーバ５１０、第２のトランシーバ５２０、マルチモード電力増幅器５３０、プロセッサ５４０、メモリ５５０、およびアンテナ５６０を含む。トランシーバ５１０および５２０は、通信信号を送信および受信し得る。マルチモード電力増幅器５３０は、トランシーバ５１０およびトランシーバ５２０に結合され、トランシーバ５１０および５２０によって提供された通信信号を増幅し得る。ある実施形態について、マルチモード電力増幅器５３０は、図３のマルチモード電力増幅器１４０である。

[0034] メモリ５５０は、下記のソフトウェアモジュールを記憶し得る、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュメモリ、ハードドライブなどの１つまたは複数の不揮発性メモリ素子）を含み得る。
・１つまたは複数の通信プロトコルに従って通信信号を送信および受信するようにトランシーバ５１０および５２０を制御するためのトランシーバ制御モジュール５２２
・トランシーバ５１０および５２０からの１つまたは複数の通信信号を選択および／または増幅し、増幅された通信信号をアンテナ５６０に提供するためのマルチモード電力増幅器制御モジュール５５４
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ５４０によって実行されたとき、ワイヤレスデバイス５００に、対応する機能を実行させ得るプログラム命令を含む。よって、メモリ５５０の非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、図６の動作の全てまたは一部を実行するための命令を含み得る。

[0035] トランシーバ５１０および５２０、マルチモード電力増幅器５３０、およびメモリ５５０に結合されたプロセッサ５４０は、（例えば、メモリ５５０内の）ワイヤレスデバイス５００に記憶された１つまたは複数のソフトウェアプログラムのスクリプトまたは命令を実行することができる任意の適切なプロセッサであり得る。

[0036] プロセッサ５４０は、通信プロトコルに従って通信信号を受信および／または送信するためのトランシーバ５１０および５２０を構成するようにトランシーバ制御モジュール５５２を実行し得る。ある実施形態では、トランシーバ５１０および５２０は、異なる通信プロトコルに従って各々動作し得る。

[0037] プロセッサ５４０は、トランシーバ５１０および５２０からの通信信号を選択するために、マルチモード電力増幅器制御モジュール５５４を実行し、所望された送信信号電力を決定し、選択された通信信号を所望された送信出力電力に増幅するために、マルチモード電力増幅器５３０を構成し、および／または増幅された通信信号をアンテナ５６０に結合し得る。

[0038] 図６は、本実施形態に従った、通信信号を送信するための動作６００の例を表す説明のためのフローチャートを示す。ある実施形態では、追加の動作、より少ない動作、異なる順序での動作、並列での動作、および／またはいくつかの動作を別に用いて、本明細書で説明される動作を実行し得る。図１および２も参照すると、ワイヤレスデバイス１０５は、通信信号を送信するために所望された送信出力電力を決定する（６０２）。ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、送信されるべき通信信号に少なくとも部分的に基づいて、所望された送信出力電力を決定し得る。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号が相対的に中程度のまたは相対的に高い送信出力電力を有し得る一方、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号は、相対的に低い送信出力電力を有し得る。所望された送信出力電力はまた、動作状況、受信信号強度、リンクバジェット（link budget）、または他の技術的に実現可能な手段によって決定され得る。

[0039] 次に、ワイヤレスデバイス１０５は、通信信号を増幅するために増幅器を選択する（６０４）。ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、所望された送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、マルチモード電力増幅器１４０内の増幅器を選択し得る。上述されるように、ある実施形態では、マルチモード電力増幅器１４０内の増幅器は、選択された送信出力電力または送信出力電力レベルの選択された範囲について、（例えば、他の選択されていない送信出力電力レベルと比較して）より効率的に動作するように設計され得る。よって、ワイヤレスデバイス１０５は、所望された送信出力電力に関して相対的に高い効率で動作する特定の増幅器を選択し得る。例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号がワイヤレスデバイス１０５によって増幅される場合、増幅器２１０は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ送信出力電力レベルについて効率的に動作するように設計され、次に、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号を送信するために増幅器２１０が選択され得る。一方、Ｗｉ−Ｆｉ信号がワイヤレスデバイス１０５によって増幅される場合、増幅器２１５および２２０は、Ｗｉ−Ｆｉ送信出力電力レベルについて効率的に動作するように設計され、次に、Ｗｉ−Ｆｉ信号を送信するために増幅器２１５または増幅器２２０が選択され得る。

[0040] 次に、ワイヤレスデバイス１０５は、通信信号を選択された増幅器に提供する（６０６）。上述されるように、ワイヤレスデバイス１０５は、通信信号を、入力結合ブロック２０５を通じてマルチモード電力増幅器１４０内の増幅器２１０、２１５、および２２０のうちの選択された１つに提供し得る。次に、ワイヤレスデバイス１０５は、出力信号を、選択された増幅器からマルチモード電力増幅器１４０の出力に提供する（６０８）。上述されるように、増幅器２１０、２１５、および／または２２０からの出力信号は、出力結合ブロック２３０および／または誘導性カプラ２５０を通してマルチモード電力増幅器１４０の出力に提供され得る。例えば、６０４において（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号を増幅するために）増幅器２１０が選択される場合、次に、増幅器２１０は、通信信号をマルチモード電力増幅器１４０の出力に提供するように、第１のモードで動作し得る。増幅器イネーブル信号およびＶ_{ＢＡＬＵＮ}信号は、トランジスタ３０１および３０２に反転増幅器として動作させ、また（例えば、反転増幅器をマルチモード電力増幅器１４０の出力に結合するために）インダクタ３１５に出力インダクタとして動作させ得る。別の例では、６０４において（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ信号を増幅するために）増幅器２１５または２２０が選択される場合、次に、増幅器２１０は、増幅器２１５または２２０の出力をマルチモード電力増幅器１４０の出力に結合するように、第２のモードで動作し得る。増幅器イネーブル信号およびＶ_{ＢＡＬＵＮ}信号は、反転増幅器をディセーブルにすることをトランジスタ３１０および３２０に行わせ、増幅器２１５または２２０の出力をマルチモード増幅器１４０の出力に結合し得る。

[0041] 次に、ある実施形態では、マルチモード電力増幅器１４０の一部分は、バランとして構成され得る（６０９）。例えば、増幅器２１０が第２のモードで動作するとき、インダクタ３１５は、出力信号を増幅器２１５または２２０からマルチモード電力増幅器１４０の出力に提供するためにバランとして構成され得る。増幅器イネーブル信号およびＶ_{ＢＡＬＵＮ}信号は、インダクタ３１５の端子を第１の基準電圧に結合することをトランジスタ３０１および３０２に行わせ、インダクタ３１５をバランとして構成し得る。

[0042] 次に、ある実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、マルチモード電力増幅器１４０によって提供される送信出力電力レベルを検出および／または測定する（６１０）。上述されるように、電力検出器２４０は、誘導性カプラ２５０を通じて、出力電力レベルを検出および／または測定し得る。

[0043] 次に、ワイヤレスデバイス１０５は、別の通信信号が送信を行う準備ができているかどうかを決定する（６１２）。別の通信信号が送信を行う準備ができている場合、次に、処理は６０２へと続く。送信を行う準備ができている他の通信信号がない場合、次に、ワイヤレスデバイス１０５は、６１２において別の通信信号を待つ。

[0044] 前述の明細書では、本実施形態が、その特定の例示的な実施形態を参照して説明されている。しかしながら、添付の請求項で説明されるような開示のより広い範囲から逸脱することなく、それらに対する様々な修正および変更がなされ得ることは明らかだろう。従って、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく、むしろ例示的な意味で考慮されるべきである。

Claims (21)

1. 通信信号を増幅するためのマルチモード電力増幅器であって、
   第１の増幅器と、
   第２の増幅器と、
   前記第２の増幅器の出力と前記マルチモード電力増幅器の出力との間で結合された誘導性カプラと、
   を備え、
   前記誘導性カプラは、
   前記第１の増幅器の出力に結合された第１の端子を含み、前記マルチモード電力増幅器の前記出力に結合された第２の端子を含む第１の誘導性素子と、
   前記第２の増幅器の前記出力の両端に結合された第２の誘導性素子と、
   を備え、
   ここにおいて、前記第１の増幅器は、第１のモード中に、前記第１の増幅器を介して前記マルチモード電力増幅器の前記出力に前記通信信号を提供する出力インダクタとして動作するように前記第１の誘導性素子を構成するためのものであり、前記第１の増幅器は、第２のモード中に、前記マルチモード電力増幅器の前記出力に前記第２の増幅器の前記出力を結合するバランとして動作するように前記第１の誘導性素子を構成するためのものである、マルチモード電力増幅器。
2. 前記マルチモード電力増幅器の所望された送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、モード選択信号を生成するための制御ブロックをさらに備える、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
3. 前記通信信号のプロトコルタイプに少なくとも部分的に基づいて、モード選択信号を生成するための制御ブロックをさらに備える、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
4. 前記制御ブロックは、前記所望された送信出力電力が閾値レベルよりも小さいときに、前記モード選択信号を第１の状態へと駆動し、
   前記制御ブロックは、前記所望された送信出力電力が閾値レベルよりも大きいときに、前記モード選択信号を第２の状態へと駆動する、請求項２に記載のマルチモード電力増幅器。
5. 前記第１の増幅器の構成は、前記モード選択信号に応答する、請求項２に記載のマルチモード電力増幅器。
6. 前記第１のモード中に、前記第１の増幅器は、前記通信信号を前記第１の誘導性素子の前記第１の端子へと駆動するためのものであり、
   前記第２のモード中に、前記第１の増幅器は、前記第１の誘導性素子の前記第１の端子を基準電圧に結合するためのものである、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
7. 前記第１の増幅器は、電源電圧と前記マルチモード電力増幅器の前記出力との間で結合された第１のトランジスタを含み、前記マルチモード電力増幅器の前記出力と接地電位との間で結合された第２のトランジスタを含み、
   前記第１のモード中に、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、共にインバータとして動作し、
   前記第２のモード中に、前記第１のトランジスタは、前記マルチモード電力増幅器の前記出力を前記電源電圧から分離し、前記第２のトランジスタは、前記第１の誘導性素子の前記第１の端子を接地電位に結合する、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
8. 前記第１のモード中に、前記通信信号を前記第１の増幅器に結合し、前記第２のモード中に、前記通信信号を前記第２の増幅器に結合するための入力セレクタをさらに備える、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
9. 前記誘導性カプラは、前記第１の増幅器の前記出力および／または前記第２の増幅器の前記出力を電力検出器に結合するためのものである、請求項１に記載のマルチモード電力増幅器。
10. 通信信号を増幅するためのワイヤレス通信デバイスであって、前記デバイスは、
    第１のトランシーバと、
    前記第１のトランシーバに結合されたマルチモード電力増幅器と
    を備え、
    前記マルチモード電力増幅器は、
    第１の増幅器と、
    第２の増幅器と、
    前記第２の増幅器の出力と前記マルチモード電力増幅器の出力との間で結合された誘導性カプラと、
    を備え、前記誘導性カプラは、
    前記第１の増幅器の出力に結合された第１の端子を含み、前記マルチモード電力増幅器の前記出力に結合された第２の端子を含む第１の誘導性素子と、
    前記第２の増幅器の前記出力の両端に結合された第２の誘導性素子と、
    を備え、
    ここにおいて、前記第１の増幅器は、第１のモード中に、前記第１の増幅器を介して前記マルチモード電力増幅器の前記出力に前記通信信号を提供する出力インダクタとして動作するように前記第１の誘導性素子を構成するためのものであり、前記第１の増幅器は、第２のモード中に、前記マルチモード電力増幅器の前記出力に前記第２の増幅器の前記出力を結合するバランとして動作するように前記第１の誘導性素子を構成するためのものである、ワイヤレス通信デバイス。
11. 前記マルチモード電力増幅器は、前記マルチモード電力増幅器の送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、モード選択信号を生成するための制御ブロックをさらに備える、請求項１０に記載のデバイス。
12. 前記通信信号のプロトコルタイプに少なくとも部分的に基づいて、モード選択信号を生成するための制御ブロックをさらに備える、請求項１０に記載のデバイス。
13. 前記制御ブロックは、所望された送信出力電力が閾値レベルよりも小さいときに、前記モード選択信号を第１の状態へと駆動し、
    前記制御ブロックは、前記所望された送信出力電力が閾値レベルよりも大きいときに、前記モード選択信号を第２の状態へと駆動する、請求項１１に記載のデバイス。
14. 前記第１の増幅器の構成は、前記モード選択信号に応答する、請求項１１に記載のデバイス。
15. 前記第１のモード中に、前記第１の増幅器は、前記通信信号を前記第１の誘導性素子の前記第１の端子へと駆動するためのものであり、
    前記第２のモード中に、前記第１の増幅器は、前記第１の誘導性素子の前記第１の端子を基準電圧に結合するためのものである、請求項１０に記載のデバイス。
16. 前記第１の増幅器は、電源電圧と前記マルチモード電力増幅器の前記出力との間で結合された第１のトランジスタを含み、前記マルチモード電力増幅器の前記出力と接地電位との間で結合された第２のトランジスタを含み、
    前記第１のモード中に、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタとは、共にインバータとして動作し、
    前記第２のモード中に、前記第１のトランジスタは、前記マルチモード電力増幅器の前記出力を前記電源電圧から分離し、前記第２のトランジスタは、前記第１の誘導性素子の前記第１の端子を接地電位に結合する、請求項１０に記載のデバイス。
17. 前記第１のモード中に、前記通信信号を前記第１の増幅器に結合し、前記第２のモード中に、前記通信信号を前記第２の増幅器に結合するための入力セレクタをさらに備える、請求項１０に記載のデバイス。
18. 前記誘導性カプラは、前記第１の増幅器の前記出力および／または前記第２の増幅器の前記出力を電力検出器に結合するためのものである、請求項１０に記載のデバイス。
19. マルチモード電力増幅器を介して通信信号を増幅するための方法であって、前記方法は、
    第１の誘導性素子を第１の増幅器の出力に結合することと、
    第２の誘導性素子を第２の増幅器の出力の両端に結合することと、
    第１のモード中に、前記第１の増幅器を介して前記マルチモード電力増幅器の出力に前記通信信号を提供する出力インダクタとして動作するように、前記第１の誘導性素子を前記第１の増幅器によって構成することと、
    第２のモード中に、前記マルチモード電力増幅器の前記出力に前記第２の増幅器からの前記出力を結合するバランとして動作するように、前記第１の誘導性素子を前記第１の増幅器によって構成することと
    を備える、方法。
20. 前記マルチモード電力増幅器の送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、モード選択信号を生成すること
    をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
21. 前記モード選択信号を生成することは、
    所望された送信出力電力が閾値レベルよりも小さいときに、前記モード選択信号を第１の状態へと駆動することと、
    前記所望された送信出力電力が前記閾値レベルよりも大きいときに、前記モード選択信号を第２の状態へと駆動することと
    を備える、請求項２０に記載の方法。

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