JP2018507614A - デュアルモード電力増幅器 - Google Patents

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Abstract

デュアルモード電力増幅器を通じ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。いくつかの実施形態では、通信信号が、所望の送信出力電力に基づいて、デュアルモード電力増幅器の第１の増幅器および／または第２の増幅器によって増幅され得る。第１の増幅器の出力は、アンテナに、設定可能な（configurable）誘導結合器を通じて選択的に結合され得る。

Description

[0001]実例的な実施形態は、一般に電力増幅器に関し、具体的には、デュアルモード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、他のワイヤレスデバイスにデータを送り得る。ワイヤレスデバイスの送信出力電力は、送信機の構成（configuration）、他のワイヤレスデバイスの近さ、および／または他の動作状態（operating conditions）により異なり得る。例えば、第１のワイヤレスデバイスが、比較的近くの第２のワイヤレスデバイスに信号を送信するとき、比較的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、比較的遠くの第２のワイヤレスデバイスに信号を送信するとき、比較的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（transmit output power limits）は、ＩＥＥＥ ８０２．１１仕様書またはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）スペシャルインタレストグループからのＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）仕様書などの仕様書によって示され得る。
[0003]ワイヤレスデバイスは、他のワイヤレスデバイスへの通信信号を増幅および送信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る電力）を送信出力電力に変換する、電力増幅器の能力の測定基準である。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異なり得る。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低い効率で動作し得る。非効率的な電力増幅器の動作は、過度の熱を発生し得、ワイヤレスデバイスのバッテリ寿命を低減し得る。
[0004]したがって、特に、複数の送信出力電力レベルを有する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がある。
[0005]この発明の概要は、以下の発明の詳細な説明でさらに説明される概念のセレクションを簡単な形式で紹介するために提供される。この発明の概要は、本願の主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別するように意図されておらず、また本願の主題の範囲を限定するようにも意図されていない。
[0006]デュアル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。いくつかの実施形態によると、デュアル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の増幅器および第２の増幅器からの出力をデュアルモード電力増幅器の出力に結合するための誘導結合器を含み得る。第１の増幅器は、第１の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、第１の増幅器の出力端子を通じてシングルエンド出力信号を生成し得る。第１の増幅器は、第２の動作モードで動作するとき、接地に第１の増幅器の出力端子を結合し得る。第２の増幅器は、第２の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、差動出力信号を生成し得る。
[0007]他の実施形態によると、ワイヤレス通信デバイスは、デュアル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。デュアルモード電力増幅器は、第１の増幅器、第２の増幅器、および誘導結合器を含み得る。第１の増幅器は、第１の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、第１の増幅器の出力端子を通じてシングルエンド出力信号を生成し得る。第１の増幅器は、第２の動作モードで動作するとき、接地に第１の増幅器の出力端子を結合し得る。第２の増幅器は、第２の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、差動出力信号を生成し得る。
[0008]本実施形態は、例として例示され、添付図面の図によって限定されるようには意図されない。同様の番号は、図面および明細書の全体にわたって同様の要素を参照する。
[0009]図１は、その内部で実例的な実施形態がインプリメントされ得る実例的なワイヤレスシステムを図示する。 [0010]図２は、デュアルモード電力増幅器の実例的な実施形態を示す。 [0011]図３は、デュアルモード電力増幅器の別の実例的な実施形態を示す。 [0012]図４は、図１のワイヤレスデバイスの一実施形態であるワイヤレスデバイスを示す。 [0013]図５は、いくつかの実施形態による、通信信号を送信するための実例的な動作を図示する例示的なフローチャートを示す。
発明の詳細な説明
[0014]本実施形態は、簡単化のみのために、Ｗｉ−Ｆｉ対応デバイスのコンテキストにおいて以下で説明される。本実施形態は、他の様々なワイヤレス規格またはプロトコルの信号を使用するデバイスに対して等しく適用可能であることが理解されるべきである。ここで使用される場合、「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（登録商標）、ＨｉｐｅｒＬＡＮ（主に欧州で使用される、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において使用される他の技術（例えば、ＺｉｇＢｅｅおよびＷｉＧｉｇ）によって管理される通信を含み得る。
[0015]以下の説明では、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示される。ここで使用される場合、「結合された（coupled）」という用語は、直接結合されること、または、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結合されることを意味する。また、以下の説明では、説明の目的で、本実施形態の完全な理解を提供するために、特定の専門用語が示される。しかしながら、これらの特定の詳細が本実施形態を実施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、本開示を曖昧にしないために、ブロック図の形式で示される。ここで説明される様々なバスにわたって供給される任意の信号は、他の信号と時間多重化（time-multiplexed）され、１つまたは複数の共通バスにわたって供給され得る。加えて、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。これらバスの各々は、代替として単一の信号線であり得、単一の信号線の各々は、代替としてバスであり得、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、ここで説明される特定の例に限定されるようには解釈されるべきではなく、添付の特許請求の範囲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。
[0016]図１は、その内部で実例的な実施形態がインプリメントされ得る実例的なワイヤレスシステム１００を図示する。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。簡単化のために、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。通信信号が、ワイヤレスデバイス１０５と１１０の間で送信され得る。
[0017]ワイヤレスデバイス１０５は、ベースバンド回路１０２、トランシーバ１２０、デュアルモード電力増幅器１４０、およびアンテナ１５０を含み得る。簡単化のために示されていないが、ワイヤレスデバイス１０５は、複数のアンテナを含み得る。ベースバンド回路１０２は、トランシーバ１２０およびアンテナ１５０を介して、１つまたは複数の他のデバイスに送信されるべきデータを供給し得、および／または、１つまたは複数の他のデバイスからのデータを受信し得る。トランシーバ１２０は、ベースバンド回路１０２に結合され、それに限定されるものではないが、Ｗｉ−Ｆｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、近距離無線通信（near-field communication）、Ｚｉｇ−Ｂｅｅ、またはその他任意の実現可能な（feasible）通信プロトコルなどの通信プロトコルに従って通信信号を生成し得る。トランシーバ１２０によって生成される通信信号は、デュアルモード電力増幅器１４０に供給される。デュアルモード電力増幅器１４０は、所望の送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、これら通信信号を増幅し得る。増幅された通信信号は、ワイヤレス送信のために、デュアルモード電力増幅器１４０からアンテナ１５０に供給される。
[0018]いくつかの実施形態では、ワイヤレスデバイス１０５は、追加のトランシーバ１２５およびセレクタ１３０を含み得る。それもまたベースバンド回路１０２に結合されたトランシーバ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１２０は、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号を生成し得、一方、トランシーバ１２５は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号を生成し得る。セレクタ１３０は、デュアルモード電力増幅器１４０にトランシーバ１２０および／またはトランシーバ１２５を結合し得る。いくつかの実施形態では、トランシーバ１２５およびセレクタ１３０は、ワイヤレスデバイス１０５内でオプションであり得る。いくつかの実施形態では、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に図示されるそれらと同様の１つまたは複数のトランシーバ、セレクタ、およびデュアルモード電力増幅器（簡単化のために図示せず）を含み得る。
[0019]図２は、図１のデュアルモード電力増幅器１４０の実例的な実施形態を示す。デュアルモード電力増幅器１４０は、第１の増幅器２０５、第２の増幅器２１０、第３の増幅器２１５、および誘導結合器２５０を含み得る。デュアルモード電力増幅器１４０の他の実施形態は、２つの増幅器または３つよりも多くの増幅器などの、その他の数の増幅器を含み得る。差動通信信号のような、入力通信信号（ＩＮ）が、第１の増幅器２０５によって受信され得る。第１の増幅器２０５は、９ｄＢｍ以下の出力電力レベルのような、比較的低い利得（例えば、出力電力）レベルを有し得る。いくつかの実施形態では、比較的低い出力電力レベルは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号または比較的低い電力のＷｉ−Ｆｉ信号を送信するのに適切であり得る。第１の増幅器２０５は、入力差動信号ＩＮに応答して、中間差動信号ＯＵＴ＿２０５を出力し得る。第２の増幅器２１０は、比較的低い出力電力レベルを供給するように設計され得、また、差動入力信号ＩＮをシングルエンド出力信号ＯＵＴ＿２１０に変換し得る。例えば、第２の増幅器２１０は、１（１）ｄＢｍの出力電力を有するシングルエンド出力信号を供給し得、１０ｄＢｍ（第１の増幅器２０５からの９ｄＢｍプラス第２の増幅器２１０からの１ｄＢｍ）の正味出力電力レベルをもたらす。
[0020]第３の増幅器２１５は、およそ８−１２ｄＢｍの間の出力電力を供給し得、およそ１７−２０ｄＢｍの間（第１の増幅器２０５からの９ｄＢｍプラス第３の増幅器２１５からのおよそ８−１１ｄＢｍの間）の正味出力電力レベルをもたらす。いくつかの実施形態では、第３の増幅器２１５からの出力電力レベルは、比較的高い電力のＷｉ−Ｆｉ信号を送信するのに適切であり得る。いくつかの実施形態では、第３の増幅器２１５からの出力信号ＯＵＴ＿２１５は、差動（differntial）であり得る。
[0021]デュアルモード電力増幅器１４０は、所望の送信出力電力に少なくとも部分的に基づいて、通信信号ＩＮを増幅するために、第１の増幅器２０５、第２の増幅器２１０、および／または第３の増幅器２１５のうちの少なくとも１つを選択し得る。いくつかの実施形態では、所望の送信出力電力は、送信されるべき通信信号のプロトコル（例えば、タイプ）に基づき得る。例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号または低電力のＷｉ−Ｆｉ通信信号は、比較的低い所望の送信出力電力に関連付けられ得る。第１の増幅器２０５および第２の増幅器２１０は、比較的低い送信出力電力レベルで動作するように最適化され得る。したがって、比較的低い所望の送信出力電力を供給するために低電力モードで動作するとき、第１の増幅器２０５および第２の増幅器２１０が、通信信号ＩＮを増幅するために選択され得る。別の例では、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号は、比較的高い所望の送信出力電力に関連付けられ得る。第１の増幅器２０５および第３の増幅器２１５は、比較的高い送信出力電力レベルで動作するように最適化され得る。したがって、比較的高い所望の送信出力電力を供給するために高電力モードで動作するとき、第１の増幅器２０５および第３の増幅器２１５が、通信信号ＩＮを増幅するために選択され得る。
[0022]誘導結合器２５０は、それぞれ第２の増幅器２１０および第３の増幅器２１５から出力信号ＯＵＴ＿２１０およびＯＵＴ＿２１５を受信し得、デュアルモード電力増幅器１４０の動作モードに基づいて、アンテナ１５０に第２の増幅器２１０または第３の増幅器２１５を選択的に結合し得る。いくつかの実施形態では、動作モードの選択は、所望の送信出力電力に基づき得る。例えば、比較的高い所望の送信出力電力を供給するために高電力モードで動作するとき、誘導結合器２５０は、アンテナ１５０に第３の増幅器２１５を結合し得る。比較的低い所望の送信出力電力を供給するために低電力モードで動作するとき、誘導結合器２５０は、アンテナ１５０に第２の増幅器２１０を結合し得る。誘導結合器２５０およびデュアルモード電力増幅器１４０の動作は、図３に関連して以下でより詳細に説明される。
[0023]図３は、デュアルモード電力増幅器１４０の別の実例的な実施形態を示す。デュアルモード電力増幅器１４０は、第１の増幅器２０５、第２の増幅器２１０、第３の増幅器２１５、誘導結合器２５０、制御ブロック３６０、および信号ジェネレータ３６１を含む。デュアルモード電力増幅器１４０に供給される入力通信信号（ＩＮ）は、第１の増幅器２０５によって受信される。いくつかの実施形態では、第１の増幅器２０５によって受信される通信信号は、差動信号であり得る（しかし、他の実施形態については、第１の増幅器２０５は、シングルエンド入力信号を受信するように構成され得る）。
[0024]第１の増幅器２０５は、比較的低い量の利得を供給し得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の増幅器２０５は、およそ９ｄＢｍの出力電力レベルを供給し得る。出力インダクタ３１５は、第１の増幅器２０５の出力にわたって結合され得る。いくつかの実施形態では、出力インダクタ３１５は、ＶＤＤのような基準電圧に結合され得るセンタータップを含み得る。第１の増幅器２０５は、第２の増幅器２１０の入力と第３の増幅器２１５の入力とにＡＣ結合され得る中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５を生成し得る。第２の増幅器２１０および第３の増幅器２１５の出力は、誘導結合器２５０に結合され得る。
[0025]第２の増幅器２１０は、第１の増幅器２０５と比較して、比較的低い量の利得を供給し得る。例えば、いくつかの実施形態では、第２の増幅器２１０は、１ｄＢｍの出力電力レベルを供給し得る。第２の増幅器２１０は、第１のトランジスタＭ１、第２のトランジスタＭ２、およびスイッチ３５０−３５５を含み得る。いくつかの実施形態では、Ｍ１およびＭ２は、ＮＭＯＳトランジスタであり得る。他の実施形態では、Ｍ１およびＭ２は、任意の技術的に実現可能なトランジスタであり得る。低電力モードで動作するとき、低電力モード信号（ＬＰモード）が、第２の増幅器２１０内のスイッチ、スイッチアセンブリ、スイッチユニットまたは同様のものを制御するためにアサートされ得る（例えば、ロジックハイに駆動される）。例えば、アサートされたＬＰモード信号は、スイッチ３５０に、第１のバイアス電圧（ＶＢ１）にＭ１のゲート端子を結合させ得、スイッチ３５１に、第２のバイアス電圧（ＶＢ２）にＭ２のゲート端子を結合させ得、スイッチ３５２に、ＶＤＤのような供給電圧にＭ２のドレイン端子を結合させ得る。いくつかの実施形態では、ＶＢ１は、トランジスタＭ２に関連付けられたしきい値電圧（例えば、ターンオン電圧（turn on voltage））よりも、およそ１００ミリボルト〜２００ミリボルト大きくなり得る。いくつかの実施形態では、ＶＢ２は、抵抗器（簡単化のために図示せず）を通じて供給される基準電圧であり得る。例えば、ＶＢ２は、５，０００または１０，０００オームの抵抗器を通じて供給されるＶＤＤであり得る。いくつかの実施形態では、これらの電圧は、飽和モードで動作するようにＭ１およびＭ２を構成し得る（例えば、飽和領域においてＭ１およびＭ２を動作する）。飽和モードで動作するとき、Ｍ１は、正の利得を供給する共通ドレイン増幅器として動作し得、Ｍ２は、負の利得を供給する共通ソース増幅器として動作し得る。したがって、飽和モードで動作するとき、Ｍ１およびＭ２は、第１の増幅器２０５から中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５を受信し得、第２の増幅器２１０の出力において（例えば、Ｍ２のソースにおいて）、誘導結合器２５０の（出力インダクタとして動作する）第１のインダクタ３０５を通るシングルエンド出力信号ＯＵＴ＿２１０を生成する。第１の増幅器２０５は、第２の増幅器２１０にＡＣ結合されているので、中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５は、Ｍ１およびＭ２のゲート端子に結合されたバイアス電圧によって影響されないことがあり得る。
[0026]第３の増幅器２１５は、比較的高い量の利得を供給し得る。例えば、いくつかの実施形態では、第３の増幅器２１５は、８−１２ｄＢｍの間の出力電力レベルを供給し得る。第３の増幅器２１５は、中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５を受信し得、誘導結合器２５０の第２のインダクタ３１０に差動出力信号ＯＵＴ＿２１５を供給し得る。
[0027]誘導結合器２５０は、デュアルモード電力増幅器１４０の動作モードに基づいて、アンテナ１５０（簡単化のために図示せず）に第２の増幅器２１０の出力および第３の増幅器２１５の出力を選択的に結合し得る。いくつかの実施形態では、誘導結合器２５０は、パストランジスタＭ３を通じてアンテナ１５０に結合され得る。いくつかの実施形態では、パストランジスタＭ３は、（図１に図示されるような、その内部にデュアルモード電力増幅器１４０が提供される）ワイヤレスデバイス１０５がアンテナ１５０を通じて通信信号を受信するように試みているときに、受信機（簡単化のために図示せず）との干渉を低減させるために、デュアルモード電力増幅器１４０がアンテナ１５０から分離される（isolated）ことを可能にし得る。
[0028]高電力モードで動作するとき、第２の増幅器２１０は、誘導結合器２５０内の第１のインダクタ３０５と（with）バランを形成するために、接地に第１の増幅器２０５の出力を結合し得る。いくつかの実施形態では、高電力モード信号（ＨＰモード）が、第２の増幅器２１０内のスイッチ、スイッチアセンブリ、スイッチユニットまたは同様のものを制御するためにアサートされ得る（例えば、ロジックハイに駆動される）。例えば、アサートされたＨＰモード信号は、スイッチ３５３に、供給電圧にＭ１のゲート端子を結合させ得、スイッチ３５４に、同じ供給電圧にＭ２のゲート端子を結合させ得る。いくつかの実施形態では、供給電圧は、ＶＤＤであり得る。加えて、アサートされたＨＰモード信号は、スイッチ３５５に、接地にＭ２のドレインを結合させ得る。これらの電圧は、三極管モード（triode mode）で動作するようにＭ１およびＭ２を構成し得（例えば、三極管領域においてＭ１およびＭ２を動作する）、接地に第２の増幅器２１０の出力を結合し得る。いくつかの実施形態では、アサートされたＨＰモード信号は、スイッチ３５３およびスイッチ３５４に、三極管モードでＭ１およびＭ２を動作するのに十分な任意の技術的に実現可能な電圧に、Ｍ１のゲート端子およびＭ２のゲート端子を結合させ得る。例えば、スイッチ３５３およびスイッチ３５４は、関連付けられたしきい値電圧よりも１０００ミリボルト大きい電圧に、Ｍ１のゲート端子およびＭ２のゲート端子を結合し得る。
[0029]したがって、誘導結合器２５０は、アンテナ１５０に（第２の増幅器２１０からの）シングルエンド出力信号または（第３の増幅器２１５からの）差動出力信号を結合し得る。例えば、低電力モードで動作するとき、第２の増幅器２１０は、アンテナ１５０に誘導結合器２５０を通じて（例えば、第１のインダクタ３０５を通じて）結合され得る。高電力モードで動作するとき、第３の増幅器２１５は、アンテナ１５０に誘導結合器２５０を通じて（例えば、バランとして構成された第１のインダクタ３０５および第２のインダクタ３１０を通じて）結合され得る。いくつかの実施形態では、ＨＰモード制御信号は、アサートされたとき、差動中間出力信号ＯＵＴ＿２０５を増幅するように、第３の増幅器２１５をイネーブルにし得る。ＨＰモード制御信号がアサートされなかったとき、第３の増幅器２１５からの出力信号は、第１のインダクタ３０５から第２のインダクタ３１０を絶縁するために、接地に結合され得る。
[0030]いくつかの実施形態では、ＨＰモード信号およびＬＰモード信号は、デュアルモード電力増幅器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。いくつかの実施形態では、ＨＰモード信号およびＬＰモード信号は、以下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、信号ジェネレータ３６１によって生成され得る。
[0031]いくつかの実施形態では、デュアルモード電力増幅器１４０は、制御ブロック３６０および信号ジェネレータ３６１を含み得る。制御ブロック３６０は、上記で説明されたように、デュアルモード電力増幅器１４０に、高電力モードまたは低電力モードのいずれかで動作させるためのＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、制御ブロック３６０は、所望の送信出力電力がしきい値未満であるとき、低電力モードでデュアルモード電力増幅器１４０を動作させるために、第１の状態にＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を駆動し得る。別の実施形態では、制御ブロック３６０は、所望の送信出力電力がしきい値よりも大きいとき、高電力モードでデュアルモード電力増幅器１４０を動作させるために、第２の状態にＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を駆動し得る。信号ジェネレータ３６１は、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号を受信し得、それに応答して、ＨＰモード信号およびＬＰモード信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号の生成は、所望の出力送信電力レベルに少なくとも部分的に基づき得る。一実施形態では、所望の出力送信電力レベルは、中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５を増幅するために、第２の増幅器２１０が選択されるか、あるいは第３の増幅器２１５が選択されるかに基づき得る。別の実施形態では、所望の出力送信電力レベルは、アンテナ１５０を介してワイヤレスデバイス１０５から、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）信号が送信されるべきか、あるいはＷｉ−Ｆｉ信号が送信されるべきかに基づき得る。したがって、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号は、中間差動出力信号ＯＵＴ＿２０５を、第２の増幅器２１０が増幅するべきか、あるいは第３の増幅器２１５が増幅するべきかに応答して生成され得る。例えば、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号は、トランシーバ１２０またはトランシーバ１２５（図１も参照）を使用することに基づいて、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（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＷｉ−Ｆｉ）に基づいて生成され得る。いくつかの実施形態では、送信イネーブル信号ＴＸ＿ＥＮが、ＨＰモード信号またはＬＰモード信号のいずれかがアサートされたときにアサートされ得る。アサートされたとき、ＴＸ＿ＥＮは、アンテナ１５０に誘導結合器２５０を結合し得る。低電力モード、高電力モード、第１のインダクタ３０５の機能、スイッチ３５１−３５５の状態、および可能性のある出力送信電力レベルの間の可能性のある関係が、下記の表１で示される。
Figure 2018507614
[0032]図４は、図１のワイヤレスデバイス１０５および／またはワイヤレスデバイス１１０の一実施形態であるワイヤレスデバイス４００を示す。ワイヤレスデバイス４００は、第１のトランシーバ４１０、第２のトランシーバ４２０、デュアルモード電力増幅器４３０、プロセッサ４４０、メモリ４５０、およびアンテナ４６０（簡単化のために１つのアンテナのみが示される）を含む。トランシーバ４１０および４２０は、通信信号を送信および受信し得る。デュアルモード電力増幅器４３０は、トランシーバ４１０およびトランシーバ４２０に結合され、トランシーバ４１０および／または４２０によって供給される通信信号を増幅し得る。いくつかの実施形態について、デュアルモード電力増幅器４３０は、図３のデュアルモード電力増幅器１４０であり得る。
[0033]メモリ４５０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な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ような、１つまたは複数の不揮発性メモリ要素）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４１０および４２０を制御するためのトランシーバ制御モジュール４５２、および
・トランシーバ４１０および４２０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４６０に供給するためのデュアルモード電力増幅器制御モジュール４５４。
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ４４０によって実行されると、対応する（１つまたは複数の）機能をワイヤレスデバイス４００に実行させ得るプログラム命令を含む。したがって、メモリ４５０の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、図５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。
[0034]トランシーバ４１０および４２０と、デュアルモード電力増幅器４３０と、メモリ４５０とに結合されたプロセッサ４４０は、ワイヤレスデバイス４００中に（例えば、メモリ４５０内に）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可能な任意の１つまたは複数の適切なプロセッサであり得る。
[0035]プロセッサ４４０は、選択されたまたは所望の通信プロトコルに従って通信信号を受信および／または送信するようにトランシーバ４１０および４２０を構成するために、トランシーバ制御モジュール４５２を実行し得る。いくつかの実施形態では、トランシーバ４１０および４２０は、異なる通信プロトコルに従ってそれぞれ動作し得る。
[0036]プロセッサ４４０は、トランシーバ４１０および４２０のうちの１つからの通信信号を選択する、所望の送信出力電力を決定する、選択された通信信号を所望の送信出力電力に増幅するようにデュアルモード電力増幅器４３０を構成する、および／または増幅された通信信号をアンテナ４６０に供給するために、デュアルモード電力増幅器制御モジュール４５４を実行し得る。
[0037]図５は、いくつかの実施形態による、通信信号を送信するための実例的な動作５００を図示する例示的なフローチャートを示す。いくつかの実施形態は、追加の動作、より少ない動作、異なる順序における動作、並列の動作により、ここに説明される動作を実行し得、および／または、いくつかの動作を異なって実行し得る。図１および図２をまた参照すると、ワイヤレスデバイス１０５は、通信信号を送信するための所望の送信出力電力を決定する（５０２）。いくつかの実施形態では、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、所望の送信出力電力を決定し得る。例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信信号は、比較的低い所望の送信出力電力を有し得、一方、Ｗｉ−Ｆｉ通信信号は、比較的高い所望の送信出力電力を有し得る。所望の送信出力電力はまた、動作状態、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値、リンクバジェットおよび／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。
[0038]次に、動作モードが、所望の送信出力電力に基づいて選択される（５０４）。例えば、ワイヤレスデバイス１０５は、比較的低い電力の通信信号を送信するために低電力モードを選択し得、比較的高い電力の通信信号を送信するために高電力モードを選択し得る。いくつかの実施形態では、所望の送信出力電力がしきい値未満であるとき、低電力モードが選択され得る。加えて、所望の送信出力電力がしきい値以上であるときには、高電力モードが選択され得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のモード制御信号は、選択された動作モードに基づいて生成され得る。例えば、信号ジェネレータ３６１は、（例えば、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号によって示される）選択された動作モードに基づいて、ＨＰモード、ＬＰモード、およびＴＸ＿ＥＮモードの制御信号を生成し得る。
[0039]説明を容易にするために、低電力通信信号の例が、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号であり得、高電力通信信号の例がＷｉ−Ｆｉ信号であり得る。比較的低い電力（例えば、しきい値レベル未満）のＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号がワイヤレスデバイス１０５によって送信されるべきである場合には、低電力モードが選択され得、第１の増幅器２０５および第２の増幅器２１０が、アンテナ１５０を介した送信のためにＢＬＵＥＴＯＯＴＨ信号を増幅し得る。他方では、比較的高い電力（しきい値レベル以上）のＷｉ−Ｆｉ信号がワイヤレスデバイス１０５によって送信されるべきである場合には、高電力モードが選択され得、第１の増幅器２０５および第３の増幅器２１５が、アンテナ１５０を介した送信のためにＷｉ−Ｆｉ信号を増幅し得る。
[0040]次に、デュアルモード電力増幅器１４０が、選択された動作モードに基づいて構成され得る（５０６）。上記で説明されたように、ＨＰモード、ＬＰモード、およびＴＸ＿ＥＮの信号は、選択された動作モードに応答して、信号ジェネレータ３６１によって生成され得る。ＨＰモード、ＬＰモード、および／またはＴＸ＿ＥＮの信号に応答して、デュアルモード電力増幅器１４０内の１つまたは複数のトランジスタは、誘導結合器２５０を通じてアンテナ１５０に第２の増幅器２１０または第３の増幅器２１５のいずれかを結合するようにバイアスをかけられ得る。
[0041]例えば、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号が低電力モードを示すとき、ＨＰモード信号は、アサートされないことがあり得、スイッチ３５３−３５５を開いたままにさせる（例えば非導通）。ＬＰモード信号は、アサートされ得、図３に示されるように、スイッチ３５０、スイッチ３５１、およびスイッチ３５２に、それぞれ電圧ＶＢ１、ＶＢ２、およびＶＤＤを、トランジスタＭ１およびＭ２に結合させる。したがって、スイッチ３５１−３５２は、飽和モードで動作するようにトランジスタＭ１およびＭ２にバイアスをかけ得る。ＴＸ＿ＥＮ信号は、アサートされ得、トランジスタＭ３に、アンテナ１５０に誘導結合器２５０を結合させ得る。別の例では、ＭＯＤＥ＿ＳＥＬ信号が高電力モードを示すとき、ＬＰモード信号は、アサートされないことがあり得、スイッチ３５０−３５２を開いたままにさせる。ＨＰモード信号は、アサートされ得、図３に示されるように、スイッチ３５３、スイッチ３５４、およびスイッチ３５５に、それぞれ電圧ＶＤＤ、ＶＤＤ、およびＧＮＤを、トランジスタＭ１およびＭ２に結合させる。したがって、スイッチ３５３−３５５は、三極管モードで動作するようにトランジスタＭ１およびＭ２にバイアスをかけ得る。ＴＸ＿ＥＮ信号は、アサートされ得、トランジスタＭ３に、アンテナ１５０に誘導結合器２５０を結合させ得る。
[0042]次に、通信信号は、デュアルモード電力増幅器１４０によって増幅される（５０８）。いくつかの実施形態では、通信信号は、選択された動作モードに基づいて、第１の増幅器２０５、第２の増幅器２１０、および／または第３の増幅器２１５によって増幅され得る。
[0043]次に、ワイヤレスデバイス１０５は、別の通信信号が、アンテナ１５０を介して別のデバイスに送信される準備ができているかどうかを決定する（５１０）。別の通信信号が送信される準備ができている場合には、５０２において処理を続行する。送信される準備ができている通信信号が他にない場合には、ワイヤレスデバイス１０５は、５１０において、別の通信信号を待つ。
[0044]前述の明細書では、本実施形態は、その特定の例示的な実施形態に関して説明されてきた。しかしながら、添付の特許請求の範囲に示される本開示のより広い範囲から逸脱することなく、それ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であろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で考慮されるべきである。

Claims (30)

  1. 第１の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、第１の増幅器の出力端子においてシングルエンド出力信号を生成し、第２の動作モードで動作するとき、接地に前記第１の増幅器の前記出力端子を結合するための前記第１の増幅器と、
    前記第２の動作モードで動作するとき、前記中間差動信号を増幅し、第２の増幅器の出力端子において差動出力信号を生成し、前記第１の動作モードで動作するとき、接地に前記第２の増幅器の前記出力端子を結合するための前記第２の増幅器と
    を備える、デュアルモード電力増幅器。
  2. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＮＭＯＳトランジスタは、前記第１の動作モードで動作するとき、飽和領域においてバイアスをかけられ、前記第２の動作モードで動作するとき、三極管領域においてバイアスをかけられる、
    請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  3. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＮＭＯＳトランジスタは、前記第１の動作モードで動作するとき、前記中間差動信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シングルエンド出力信号を生成するためのものである、
    請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  4. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのドレイン端子は、前記第１の動作モードで動作するとき、供給電圧に結合され、前記第１のＮＭＯＳトランジスタの前記ドレイン端子は、前記第２の動作モードで動作するとき、接地に結合される、
    請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  5. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子は、前記第１の動作モードで動作するとき、第１のバイアス電圧に結合され、前記第２の動作モードで動作するとき、基準電圧に結合される、
    請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  6. 前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の前記動作モードに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の増幅器および前記第２の増幅器のための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に記載のデュアルモード電力増幅器。
  7. 前記制御ブロックは、送信出力電力がしきい値レベル未満になるとき、前記第１の動作モードを示す第１の状態に前記モード選択信号を駆動するように構成され、
    前記制御ブロックは、前記送信出力電力が前記しきい値レベル以上になるとき、前記第２の動作モードを示す第２の状態に前記モード選択信号を駆動するように構成される、
    請求項６に記載のデュアルモード電力増幅器。
  8. 前記第２の増幅器からの前記差動出力信号は、前記第２の動作モードで動作するとき、バランを通じて前記デュアルモード電力増幅器の出力端子に結合される、請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  9. 差動入力信号を増幅し、前記中間差動信号を生成するための第３の増幅器
    をさらに備える、請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  10. 前記デュアルモード電力増幅器の出力端子に前記第１の増幅器および前記第２の増幅器を選択的に結合するための誘導結合器
    をさらに備える、請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  11. 前記誘導結合器は、
    前記第１の動作モードで動作するとき、出力インダクタを形成し、前記第２の動作モードで動作するとき、バランを形成するように、前記第１の増幅器の前記出力端子に結合された第１のインダクタと、
    前記第２の動作モードで動作するとき、前記第１のインダクタに前記差動出力信号を結合するように、前記第２の増幅器に結合された第２のインダクタと
    を備える、請求項１０に記載のデュアルモード電力増幅器。
  12. 前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の動作モードは、前記デュアル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く、請求項１に記載のデュアルモード電力増幅器。
  13. 前記送信出力電力は、前記デュアルモード電力増幅器によって増幅される通信信号のプロトコルに少なくとも部分的に基づく、請求項１２に記載のデュアルモード電力増幅器。
  14. 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、
    第１の動作モードで動作するとき、中間差動信号を増幅し、第１の増幅器の出力端子においてシングルエンド出力信号を生成し、第２の動作モードで動作するとき、接地に前記第１の増幅器の前記出力端子を結合するための前記第１の増幅器と、
    前記第２の動作モードで動作するとき、前記中間差動信号を増幅し、第２の増幅器の出力端子において差動出力信号を生成し、前記第１の動作モードで動作するとき、接地に前記第２の増幅器の前記出力端子を結合するための前記第２の増幅器と、
    を備える、デュアルモード電力増幅器と
    を備える、ワイヤレス通信デバイス。
  15. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＮＭＯＳトランジスタは、前記第１の動作モードで動作するとき、飽和領域においてバイアスをかけられ、前記第２の動作モードで動作するとき、三極管領域においてバイアスをかけられる、
    請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  16. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタおよび前記第２のＮＭＯＳトランジスタは、前記第１の動作モードで動作するとき、前記中間差動信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シングルエンド出力信号を生成するためのものである、
    請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  17. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのドレイン端子は、前記第１の動作モードで動作するとき、供給電圧に結合され、前記第１のＮＭＯＳトランジスタの前記ドレイン端子は、前記第２の動作モードで動作するとき、接地に結合される、
    請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  18. 前記第１の増幅器は、
    第１のＮＭＯＳトランジスタと、
    第２のＮＭＯＳトランジスタと
    を備え、ここにおいて、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲート端子は、前記第１の動作モードで動作するとき、バイアス電圧に結合され、前記第２の動作モードで動作するとき、供給電圧に結合される、
    請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  19. 前記第１の増幅器は、
    前記第１の増幅器および前記第２の増幅器の前記動作モードに少なくとも部分的に基づいて、前記第１の増幅器および前記第２の増幅器のためのモード選択信号を生成するように構成された制御ブロック
    を備える、請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  20. 第２のトランシーバと、
    前記デュアルモード電力増幅器に前記第１のトランシーバおよび前記第２のトランシーバを結合するためのセレクタと
    をさらに備え、ここにおいて、前記第１のトランシーバは、第１のプロトコルに従って通信信号を送信および受信するためのものであり、前記第２のトランシーバは、前記第１のプロトコルとは異なる、第２のプロトコルに従って通信信号を送信および受信するためのものである、
    請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  21. 前記デュアルモード電力増幅器の出力端子に前記第１の増幅器および前記第２の増幅器を選択的に結合するための誘導結合器
    をさらに備える、請求項１４に記載のワイヤレス通信デバイス。
  22. 前記第１の動作モードで動作するとき、出力インダクタを形成し、前記第２の動作モードで動作するとき、バランを形成するように、前記第１の増幅器の前記出力端子に結合された第１のインダクタと、
    前記第２の動作モードで動作するとき、前記第１のインダクタに前記差動出力信号を結合するように、前記第２の増幅器に結合された第２のインダクタと
    をさらに備える、請求項２１に記載のワイヤレス通信デバイス。
  23. デュアルモード電力増幅器を用いて入力信号を増幅するための方法であって、前記方法は、
    第１の増幅器によって、第１の動作モードで動作するとき、前記第１の増幅器の出力端子においてシングルエンド出力信号を生成するために中間差動信号を増幅し、第２の動作モードで動作するとき、接地に前記第１の増幅器の前記出力端子を結合することと、
    第２の増幅器によって、前記第２の動作モードで動作するとき、前記第２の増幅器の出力端子において差動出力信号を生成するために前記中間差動信号を増幅し、前記第１の動作モードで動作するとき、接地に前記第２の増幅器の前記出力端子を結合することと
    を備える、方法。
  24. 第３の増幅器によって、前記中間差動信号を生成するために前記入力信号を増幅すること、ここにおいて、前記入力信号は、差動信号である、
    をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
  25. 前記デュアル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、前記第１の動作モードまたは前記第２の動作モードのいずれかを選択すること
    をさらに備える、請求項２３に記載の方法。
  26. 前記送信出力電力は、前記デュアルモード電力増幅器によって増幅される通信信号のプロトコルに少なくとも部分的に基づく、請求項２５に記載の方法。
  27. ワイヤレスデバイスの１つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ワイヤレスデバイスに、
    デュアルモード電力増幅器の第１の増幅器によって、第１の動作モードで動作するとき、前記第１の増幅器の出力端子においてシングルエンド出力信号を生成するために中間差動信号を増幅し、第２の動作モードで動作するとき、接地に前記第１の増幅器の前記出力端子を結合することと、
    第２の増幅器によって、前記第２の動作モードで動作するとき、前記第２の増幅器の出力端子において差動出力信号を生成するために前記中間差動信号を増幅し、前記第１の動作モードで動作するとき、接地に前記第２の増幅器の前記出力端子を結合することと
    を行わせる命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体。
  28. 前記命令の実行は、前記ワイヤレスデバイスに、
    第３の増幅器によって、前記中間差動信号を生成するために入力信号を増幅すること、ここにおいて、前記入力信号は、差動信号である、
    をさらに行わせる、請求項２７に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
  29. 前記命令の実行は、前記ワイヤレスデバイスに、
    前記デュアル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、前記第１の動作モードまたは前記第２の動作モードのいずれかを選択すること
    をさらに行わせる、請求項２７に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
  30. 前記送信出力電力は、前記デュアルモード電力増幅器によって増幅される通信信号のプロトコルに少なくとも部分的に基づく、請求項２９に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体。
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