JP2022040044A - 制御可能包絡線追跡ノイズフィルタを有する電力増幅器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】制御可能包絡線追跡ノイズフィルタを有する携帯デバイス、包絡線追跡システム及び携帯デバイスにおける包絡線追跡の方法を提供する。【解決手段】包絡線追跡システム１００の模式的な図である。包絡線追跡システム１００は、電力増幅器モジュール７１、ＭＬＳＤＣ（マルチレベル供給）／ＤＣ変換器７２、ＭＬＳ変調器７３及び変調器出力フィルタ７４を含む。ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器７２は、ここではＭＬＳスイッチングレギュレータとも称される。電力増幅器モジュール７１は、電力増幅器８１及び制御可能フィルタ８２を含む。【選択図】図２Ａ

Description

本発明の実施形態は電子システムに関し、詳しくは無線周波数（ＲＦ）電子機器のための電力増幅器に関する。

ＲＦ通信システムにおいて、アンテナを介した送信を目的としてＲＦ信号を増幅するべく電力増幅器が使用される。電池寿命を延ばすべく及び／又は適切な送信電力レベルを与えるべく、ＲＦ信号送信の電力を管理することが重要である。

一以上の電力増幅器を有するＲＦ通信システムの例は、携帯電話機、タブレット、基地局、ネットワークアクセスポイント、顧客宅内機器（ＣＰＥ）、ラップトップ、及びウェアラブル電子機器を含むがこれらに限られない。例えば、セルラー規格、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規格、及び／又は任意の他の適切な通信規格を使用して通信する無線デバイスにおいては、ＲＦ信号増幅を目的として電力増幅器を使用することができる。ＲＦ信号は、例えば周波数レンジ１（ＦＲ１）を使用する第５世代（５Ｇ）通信のための約４１０ＭＨｚ～約７．１２５ＧＨｚの範囲、又は周波数レンジ２（ＦＲ２）を使用する５Ｇ通信のための約２４．２５ＧＨｚ～５２．６ＧＨｚの範囲のような、約３０ｋＨｚ～３００ＧＨｚの範囲にある周波数を有し得る。

所定の実施形態において、本開示は包絡線追跡システムに関する。包絡線追跡システムは、無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成するべく構成される包絡線追跡器と、当該無線周波数信号を増幅することと当該電力増幅器供給電圧から電力を受信することとを行うべく構成される電力増幅器を含む電力増幅器モジュールとを含み、当該電力増幅器モジュールはさらに、包絡線追跡雑音フィルタリングを与えるべく当該電力増幅器供給電圧をフィルタリングするように構成される制御可能フィルタを含む。

様々な実施形態において、制御可能フィルタは、選択可能な複数の回路ブランチを含む。一定数の実施形態によれば、各回路ブランチは、当該回路ブランチを選択するスイッチを含む。いくつかの実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列インダクタ・キャパシタネットワークを含む。いくつかの実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・インダクタ・キャパシタネットワークを含む。一定数の実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・キャパシタネットワークを含む。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量は、無線周波数信号の信号特性に基づいて変化する。所定の実施形態によれば、信号特性は帯域幅である。一定数の実施形態によれば、信号特性は波形タイプである。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量は、無線周波数信号に割り当てられるリソースブロックの数に基づいて変化する。

様々な実施形態において、電力増幅器モジュールは、制御可能フィルタの設定をプログラミングするためのインタフェイスを経由してデータを受信するように構成される。

いくつかの実施形態において、包絡線追跡器は、複数の調節済み電圧を出力するべく構成されるＤＣ／ＤＣ変換器と、当該複数の調節済み電圧及び当該無線周波数信号の包絡線に基づいて変調器出力電圧を出力において生成するべく構成される変調器と、当該変調器の出力と当該電力増幅器供給電圧との間に結合される変調器出力フィルタとを含む。一定数の実施形態によれば、変調器出力フィルタのフィルタリング特性は制御可能である。様々な実施形態によれば、複数のスイッチはそれぞれが、変調器の出力と複数の調節済み電圧のうち対応する一つの調節済み電圧との間に接続される。

いくつかの実施形態において、包絡線追跡器は、ＤＣ／ＤＣ変換器と、電力増幅器供給電圧を生成するべく互いに並列に動作するように構成される誤差増幅器とを含む。様々な実施形態によれば、誤差増幅器は電力増幅器モジュールに含まれ、ＤＣ／ＤＣ変換器は、電力増幅器モジュールの外部に存在する。

所定の実施形態において、本開示は、携帯デバイスにおける包絡線追跡の方法に関する。この方法は、包絡線追跡器を使用して、無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成することと、電力増幅器モジュールの電力増幅器を使用して当該無線周波数信号を増幅することと、当該電力増幅器供給電圧を使用して電力増幅器に電力を与えることと、当該電力増幅器モジュールの制御可能フィルタを使用して当該電力増幅器供給電圧をフィルタリングすることとを含む。

様々な実施形態において、方法はさらに、制御可能フィルタを使用して調整可能な量の包絡線追跡雑音フィルタリングを与えることを含む。

いくつかの実施形態において、当該制御可能フィルタを使用して当該電力増幅器供給電圧をフィルタリングすることは、複数の回路ブランチのうち一以上の回路ブランチを選択することを含む。一定数の実施形態によれば、各回路ブランチは、当該回路ブランチを選択するスイッチを含む。いくつかの実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列インダクタ・キャパシタネットワークを含む。様々な実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・インダクタ・キャパシタネットワークを含む。一定数の実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・キャパシタネットワークを含む。

いくつかの実施形態において、方法はさらに、無線周波数信号の信号特性に基づいて制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量を変化させることを含む。一定数の実施形態によれば、信号特性は帯域幅である。様々な実施形態によれば、信号特性は波形タイプである。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量は、無線周波数信号に割り当てられるリソースブロックの数に基づいて変化する。

様々な実施形態において、方法はさらに、電力増幅器モジュールのインタフェイスを使用して制御可能フィルタの設定をプログラミングすることを含む。

いくつかの実施形態において、電力増幅器供給電圧を生成することは、ＤＣ／ＤＣ変換器から複数の調節済み電圧を出力することと、変調器を使用して当該複数の調節済み電圧及び無線周波数信号の包絡線に基づいて変調器出力電圧を生成することと、変調器出力フィルタを使用して当該電力増幅器供給電圧を生成するべく変調器出力電圧をフィルタリングすることとを含む。一定数の実施形態によれば、方法はさらに、電力増幅器供給電圧のための多層の制御可能フィルタを与えるべく変調器出力フィルタのフィルタリング特性を制御することを含む。

いくつかの実施形態において、電力増幅器供給電圧を生成することは、並列して動作するＤＣ／ＤＣ変換器及び誤差増幅器を使用して包絡線を追跡することを含む。

所定の実施形態において、本開示は携帯デバイスに関する。携帯デバイスは、無線周波数信号を生成するべく構成される送受信器と、当該無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成するべく構成される包絡線追跡器を含む電力管理システムと、当該無線周波数信号を増幅して電力増幅器供給電圧から電力を受信するべく構成される電力増幅器を含む電力増幅器モジュールとを含む。電力増幅器モジュールはさらに、電力増幅器供給電圧をフィルタリングするべく構成される制御可能フィルタを含む。

様々な実施形態において、制御可能フィルタは、調整可能な量の包絡線追跡ノイズフィルタリングを与えるべく動作可能である。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタは、選択可能な複数の回路ブランチを含む。一定数の実施形態によれば、各回路ブランチは、当該回路ブランチを選択するスイッチを含む。いくつかの実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列インダクタ・キャパシタネットワークを含む。様々な実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・インダクタ・キャパシタネットワークを含む。一定数の実施形態によれば、複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・キャパシタネットワークを含む。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量は、無線周波数信号の信号特性に基づいて変化する。様々な実施形態によれば、信号特性は帯域幅である。一定数の実施形態によれば、信号特性は波形タイプである。

いくつかの実施形態において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量は、無線周波数信号に割り当てられるリソースブロックの数に基づいて変化する。

様々な実施形態において、電力増幅器モジュールは、制御可能フィルタの設定をプログラミングするためのインタフェイスを経由してデータを受信するように構成される。

いくつかの実施形態において、包絡線追跡器は、複数の調節済み電圧を出力するべく構成されるＤＣ／ＤＣ変換器と、当該複数の調節済み電圧及び当該無線周波数信号の包絡線に基づいて変調器出力電圧を出力において生成するべく構成される変調器と、当該変調器の出力と当該電力増幅器供給電圧との間に結合される変調器出力フィルタとを含む。一定数の実施形態によれば、変調器出力フィルタのフィルタリング特性は制御可能である。いくつかの実施形態によれば、複数のスイッチはそれぞれが、変調器の出力と複数の調節済み電圧のうち対応する一つの調節済み電圧との間に接続される。

様々な実施形態において、包絡線追跡器は、ＤＣ／ＤＣ変換器と、電力増幅器供給電圧を生成するべく互いに並列に動作するように構成される誤差増幅器とを含む。一定数の実施形態によれば、誤差増幅器は電力増幅器モジュールに含まれ、ＤＣ／ＤＣ変換器は、電力増幅器モジュールの外部に存在する。

一実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。 一実施形態に係る包絡線追跡システムの模式的な図である。 他実施形態に係る包絡線追跡システムの模式的な図である。 他実施形態に係る包絡線追跡システムの模式的な図である。 第３次相互変調歪み（ＩＭ３）対フィルタインダクタンスの一例のグラフである。 他実施形態に係る電力増幅器モジュールの模式的な図である。 他実施形態に係る電力増幅器モジュールの模式的な図である。 他実施形態に係る電力増幅器モジュールの模式的な図である。 パッケージ状モジュールの一実施形態の模式的な図である。 図６Ａの６Ｂ－６Ｂ線に沿ったパッケージ状モジュールの断面の模式的な図である。 他実施形態に係る携帯デバイスの模式的な図である。 無線周波数（ＲＦ）信号を送信する通信システムの一実施形態の模式的な図である。 一実施形態に係るマルチレベル供給（ＭＬＳ）変調システムの模式的な図である。 一実施形態に係るＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器の模式的な図である。 他実施形態に係る包絡線追跡システムの模式的な図である。

所定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な記載を提示する。しかしながら、ここに記載されるイノベーションは、例えば特許請求の範囲により画定かつカバーされる数多くの異なる態様で具体化することができる。本明細書において、同じ参照番号が同一の又は機能的に同様の要素を示す図面が参照される。理解されることだが、図面に示される要素は必ずしも縮尺どおりとは限らない。さらに理解されることだが、所定の実施形態は、図面に示されるよりも多くの要素、及び／又は図面に示される要素の部分集合を含み得る。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせも含み得る。

包絡線追跡は、電力増幅器の電力付加効率（ＰＡＥ）を、当該電力増幅器が増幅する無線周波数（ＲＦ）信号の包絡線に関連して電力増幅器供給電圧の電圧レベルを効率的に制御することによって、増加させるべく使用することができる技法である。すなわち、ＲＦ信号の包絡線が増加すると、電力増幅器へ供給される電圧も増加し得る。同様に、ＲＦ信号の包絡線が減少すると、電力増幅器へ供給される電圧も減少して消費電力を低下させる。

制御可能包絡線追跡ノイズフィルタを有する電力増幅器モジュールがここに与えられる。所定の実施形態において、包絡線追跡システムが、電力増幅器モジュールと、当該電力増幅器モジュールに電力増幅器供給電圧を与える包絡線追跡器とを含み、当該電力増幅器供給電圧は、電力増幅器モジュールが増幅するＲＦ信号の包絡線に基づいて変化する。電力増幅器モジュールは、包絡線追跡ノイズのフィルタリングに柔軟性を与えるように電力増幅器供給電圧をフィルタリングする制御可能フィルタを含む。

所定の実装例において、制御可能フィルタは選択可能回路ブランチのバンクを含み、各ブランチは、スイッチ、キャパシタ及びインダクタの直列組み合わせを含む。すなわち、直列インダクタ・キャパシタ（ＬＣ）回路の一以上のブランチが選択されて所望量のノイズフィルリングを達成することができる。かかる直列ＬＣ回路は、電力増幅器供給電圧を抑制する役割を果たし、インタフェイスを経由してプログラミングされるデータによって個々に選択可能となり得るので、ここではプログラミング可能ＬＣスナバ（ｓｎｕｂｂｅｒ）とも称する。

制御可能フィルタが、一バンクの選択可能直列ＬＣ回路として実装されるにもかかわらず、制御可能フィルタの他の実装も、ここでの教示に従って使用することができる。制御可能フィルタの他例は、選択可能直列抵抗器・キャパシタ（ＲＣ）ネットワーク、及び選択可能直列抵抗器・インダクタ・キャパシタ（ＲＬＣ）ネットワークも含むがこれらに限られない。

所定の実装例において、制御可能フィルタの設定が、電力増幅器モジュールが増幅するＲＦ信号の帯域幅に基づいて経時的に変化する。例えば、制御可能フィルタの設定は、シリアルインタフェイスを経由してプログラミングすることができ、ＲＦ信号に割り当てられるリソースブロック（ＲＢ）の数が経時的に変化するにつれて変化又は適合させることができる。したがって、所定の実装例において、制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量が、帯域幅及び／又は波形タイプのようなＲＦ信号の信号特性が経時的に変化するにつれて動的に修正される。

包絡線追跡器を多種多様な態様で実装することができる。第１例において、包絡線追跡器は、多数の調節済み電圧を出力するマルチレベル供給（ＭＬＳ）ＤＣ／ＤＣ変換器と、包絡線信号に基づいて経時的に調節済み電圧の選択を制御するＭＬＳ変調器と、当該ＭＬＳ変調器の出力と電力増幅器供給電圧との間に結合される変調器出力フィルタとを含む。第２例において、包絡線追跡器は、電力増幅器供給電圧を生成して包絡線信号を追跡するべく互いに並列に動作する誤差増幅器及びＤＣ／ＤＣ変換器を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器と誤差増幅器との組み合わせを使用する包絡線追跡は、ここではアナログ包絡線追跡とも称する。

所定の実装例において、包絡線追跡器はまた、一以上の制御可能フィルタも含む。例えば、ＭＬＳ包絡線追跡器の変調器出力フィルタ、及び／又はアナログ包絡線追跡器におけるＤＣ／ＤＣ変換器出力フィルタもまた制御可能としてよい。かかる実装例において、多層の制御可能フィルタが与えられるので、これにより柔軟性及び性能を高めることができる。

包絡線追跡器は、少なくとも部分的に電力増幅器モジュールの外部に実装することができる。第１例において、包絡線追跡器は、別個の包絡線追跡モジュールに実装される。第２例において、包絡線追跡器の一部分（例えばアナログ包絡線追跡器の誤差増幅器）が電力増幅器モジュールに含まれる一方、包絡線追跡器の他部分（例えばＤＣ／ＤＣ変換器及びＤＣ／ＤＣ変換器出力フィルタ）が電力増幅器モジュールの外部に存在する。

図１は、一実施形態に係る携帯デバイス７０の模式的な図である。携帯デバイス７０は、一次アンテナ１、ダイバーシティアンテナ２、一次アンテナチューニング回路３、ダイバーシティアンテナチューニング回路４、双極双投（ＤＰＤＴ）アンテナダイバーシティスイッチ５、一次フロントエンドモジュール６、ダイバーシティフロントエンドモジュール７、電池８、包絡線追跡器９、送受信器１０、ベース帯域モデム１１、及びアプリケーションプロセッサ１２を含む。

携帯デバイスの一実施形態が示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装される携帯デバイスに適用可能である。したがって、他の実装例も可能である。

図示の実施形態において、一次フロントエンドモジュール６は、第１電力増幅器２１、第２電力増幅器２２、第３電力増幅器２３、第４電力増幅器２４、第１低雑音増幅器３１、第２低雑音増幅器３２、第３低雑音増幅器３３、ダイプレクサ４２、送信／受信帯域スイッチ４１、送信フィルタ４３、第１デュプレクサ４５、第２デュプレクサ４６、第３デュプレクサ４７、第１受信フィルタ５１、第２受信フィルタ５２、第３受信フィルタ５３、第１方向性結合器５９、及び第２方向性結合器６０を含む。付加的に、ダイバーシティフロントエンドモジュール７は、第１低雑音増幅器３５、第２低雑音増幅器３６、第１受信フィルタ５５、第２受信フィルタ５６、第１受信帯域選択スイッチ６１、及び第２受信帯域選択スイッチ６２を含む。

フロントエンド回路の一実施形態が示されるにもかかわらず、フロントエンド回路の他の実装例も可能である。例えば、フロントエンド回路は、一以上のアンテナから送信及び／又は受信されるＲＦ信号の処理のための電力増幅器（ＰＡ）、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、フィルタ、スイッチ、位相シフタ、デュプレクサ、及び／又は他の適切な回路を含んでよい。フロントエンドの機能の例は、送信のための信号増幅、受信信号増幅、信号フィルタリング、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送信モード及び受信モード間のスイッチング、信号のデュプレクシング、信号のマルチプレクシング（例えばダイプレクシング、トライプレクシング）、又はこれらの何らかの組み合わせを含むがこれらに限られない。

したがって、一次フロントエンドモジュール、ダイバーシティ受信フロントエンドモジュール、アンテナ選択、及び／又はアンテナチューニングの他の実装例も使用してよい。

図１に示されるように、包絡線追跡器９は、携帯デバイス７０において電力増幅器が無線送信目的でＲＦ信号を増幅するための、一以上の電力増幅器供給電圧を生成するべく使用される。図示の実施形態において、包絡線追跡器９は、電池８から電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴを受信し、第１電力増幅器２１のための第１電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡ１、及び第２電力増幅器２２のための第２電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡ２を生成する。包絡線追跡器９が２つの電力増幅器供給電圧を生成する一例が示されるにもかかわらず、包絡線追跡器９は、これよりも多い又は少ない電力増幅器供給電圧を生成してよい。

図１に描かれる電力増幅器はいずれも、ここでの教示に係る電力増幅器に与えられる供給電圧をフィルタリングする制御可能フィルタとともに実装することができる。すなわち、一次フロントエンドモジュール６は、ここでの実施形態のいずれかに従ってそれぞれ実装することができる一以上の制御可能フィルタを含んでよい。

一実施形態において、第１電力増幅器２１及び第２電力増幅器２２はそれぞれが、制御可能フィルタを含み、携帯デバイス７０においてアップリンクキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を与えるように動作する。すなわち、ここでの教示は、ＣＡシナリオのための包絡線ノイズフィルタリングに対しても適用可能である。

包絡線追跡器９は、第１電力増幅器２１が増幅する第１ＲＦ信号の包絡線を追跡するべく第１電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡ１を制御する。付加的に、包絡線追跡器９は、第２電力増幅器２２が増幅する第２ＲＦ信号の包絡線を追跡するべく第２電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡ２を制御する。所定の実装例において、包絡線追跡器９は、ベース帯域モデム１１からデジタル包絡線データを受信する。例えば、包絡線追跡器９は、第１ＲＦ信号の包絡線を示す第１デジタル包絡線信号と、第２ＲＦ信号の包絡線を示す第２デジタル包絡線信号とを受信することができる。

電池８は、携帯デバイス７０における使用のための、例えばリチウムイオン電池を含む任意の適切な電池としてよい。電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴは包絡線追跡器９のＤＣ／ＤＣ変換器により調節され、例えばアナログ包絡線追跡又はＭＬＳ包絡線追跡のような包絡線追跡のために使用される調節済み電圧が生成される。

送受信器１０は、送信のためのＲＦ信号を生成し、一次アンテナ１及びダイバーシティアンテナ２から受信した入来ＲＦ信号を処理する。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられる様々な機能は、図１においてまとめて送受信器１０として代表される一以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのＲＦ信号を取り扱うべく別個のコンポーネント（例えば別個の回路又はダイ）を設けてもよい。

ベース帯域モデム１１は、送受信器１０に、送信のためのＲＦ信号を生成するべく送受信器１０が処理する送信信号のデジタル表現を与える。ベース帯域モデム１１もまた、送受信器１０が与える受信信号のデジタル表現を処理する。

図１に示されるように、ベース帯域モデム１１は、携帯デバイス７０における一次アプリケーション処理を与える役割を果たすアプリケーションプロセッサ１２に結合される。アプリケーションプロセッサ１２は、メモリ管理、グラフ処理、及び／又はマルチメディアデコーディングを含むがこれらに限られないアプリケーションをサポートするのに適切なシステム能力を与えることのような、多種多様な機能を与えることができる。

携帯デバイス７０がＲＦシステムの一例を示すにもかかわらず、多種多様なＲＦシステムが、包絡線追跡器により制御されて制御可能包絡線追跡ノイズフィルタがここでの教示に従って実装される一以上の電力増幅器モジュールを含み得る。

図２Ａは、包絡線追跡システム１００の模式的な図である。包絡線追跡システム１００は、電力増幅器モジュール７１、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器７２、ＭＬＳ変調器７３、及び変調器出力フィルタ７４を含む。ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器７２は、ここではＭＬＳスイッチングレギュレータとも称される。電力増幅器モジュール７１は、電力増幅器８１及び制御可能フィルタ８２を含む。

電力増幅器８１は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮを増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ＯＵＴを生成する。ＭＬＳ変調器７３は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮの包絡線に関連して変化する包絡線信号（ＥＮＶＥＬＯＰＥ）を受信する。

図示の実施形態において、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器７２は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴを受信し、異なる電圧レベルである様々な調節済み電圧Ｖ_ＭＬＳａ、Ｖ_ＭＬＳｂ、Ｖ_ＭＬＳｃ、…Ｖ_ＭＬＳｎを生成するＤＣ／ＤＣ変換を与える。一例に４つのＭＬＳ調節済み電圧が描かれるにもかかわらず、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器７２は、省略記号により示されるように、これよりも多い又は少ないＭＬＳ調節済み電圧を生成してよい。

ＭＬＳ変調器７３は、調節済み電圧Ｖ_ＭＬＳａ、Ｖ_ＭＬＳｂ、Ｖ_ＭＬＳｃ、…Ｖ_ＭＬＳｎと包絡線信号とを受信し、変調器出力電圧を変調器出力フィルタ７４に与える。所定の実装例において、ＭＬＳ変調器７３は、包絡線信号に基づき経時的に適切な調節電圧を選択することに基づいて出力電圧を制御する。例えば、ＭＬＳ変調器７３は、包絡線信号の信号レベルに基づいて、調節済み電圧Ｖ_ＭＬＳａ、Ｖ_ＭＬＳｂ、Ｖ_ＭＬＳｃ、…Ｖ_ＭＬＳｎの一つを変調器の出力に選択的に接続するスイッチのバンクを含み得る。

所定の実装例において、ＭＬＳ変調器７３は、包絡線信号を２つ以上の信号しきい値と比較することに基づいて変調器出力電圧を生成する。例えば、ＭＬＳ変調器７３は、包絡線信号を異なる信号しきい値と比較する２つ以上の比較器を含み得る。付加的に、ＭＬＳ変調器７３は複数のスイッチを含み得る。各スイッチは、ＭＬＳ変調器７３の出力と複数の調節済み電圧のうちの対応する一つとの間に接続される。これらのスイッチは、比較に基づいて個々にアクティブにされ得る。

図２Ａに示されるように、電力増幅器モジュール７１は、包絡線追跡ノイズのフィルタリングに柔軟性を与えるべく、電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡをフィルタリングする制御可能フィルタ８２を含む。所定の実装例において、制御可能フィルタ８２は、選択可能回路ブランチのバンクを含む。例えば、かかる回路ブランチは、一以上の抵抗器回路素子、キャパシタ回路素子、及び／又はインダクタ回路素子に直列のスイッチを含み得る。すなわち、所望量のノイズフィルタリングを達成するべく一以上の回路ブランチを選択することができる。

制御可能フィルタ８２は、様々な態様で制御することができる。所定の実装例において、電力増幅器モジュール７１は、制御可能フィルタ８２の設定を選択するためのデータを受信するインタフェイス８３を含む。

所定の実装例において、制御可能フィルタ８２の設定は、ＲＦ信号ＲＦ_ＩＮの帯域幅に基づいて経時的に変化する。例えば、制御可能フィルタ８２の設定は、ＲＦ信号ＲＦ_ＩＮに割り当てられるリソースブロック（ＲＢ）の数に基づいて変化し得る。

図２Ｂは、包絡線追跡システム１４０の他実施形態の模式的な図である。包絡線追跡システム１４０は、電力増幅器モジュール１０１、包絡線追跡集積回路（ＩＣ）１０２、変調器出力フィルタ１０４（この実施形態においては制御可能である）、ＤＡＣ回路１０５、包絡線フィルタ１０６、第１デカップリングキャパシタ１１１、第２デカップリングキャパシタ１１２、第３デカップリングキャパシタ１１３、第４デカップリングキャパシタ１１４、及びインダクタ１１７を含む。

包絡線追跡システムの一実施形態が図２Ｂに示されるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装される包絡線追跡システムに適用可能である。したがって、他の実装例も可能である。

図示の実施形態において、包絡線追跡ＩＣ１０２は、ＭＬＳスイッチング回路１２１、デジタル制御回路１２２、ベース帯域ＭＬＳ変調器１２３、及び変調器制御回路１２４を含む。図２Ｂの包絡線追跡ＩＣ１０２は、例えば電池電圧（Ｖ_ＢＡＴＴ）の受信、シリアル周辺インタフェイス（ＳＰＩ）を経由した通信、出力電圧Ｖ_ＯＵＴの出力、差分アナログ包絡線信号（ＥＮＶ＿ｐ、ＥＮＶ＿ｎ）の受信、デカップリングキャパシタ１１１～１１４への接続、インダクタ１１７への接続のような、様々な機能を与えるための様々なピン又はパッドとともに描かれる。包絡線追跡ＩＣは、ここでは包絡線追跡半導体ダイ又はチップとも称する。

ＭＬＳスイッチング回路１２１は、電圧調節を与えるべくインダクタ１１７を通る電流を制御する。例えば、ＭＬＳスイッチング回路１２１はスイッチ及びコントローラを含み、このコントローラは、（パルス幅変調すなわちＰＷＭを含むがこれに限られない）任意の適切な調節スキームを使用してこのスイッチをオン及びオフにしてＤＣ／ＤＣ変換を与える。図示の実施形態において、ＭＬＳスイッチング回路１２１は、異なる電圧レベルの４つの調節済みＭＬＳ電圧を出力する。しかしながら、ＭＬＳスイッチング回路１２１は、これよりも多い又は少ない調節済み電圧を出力するように実装してもよい。

図２Ｂに示されるように、ＭＬＳスイッチング回路１２１は、デジタル制御回路１２２によって制御される。デジタル制御回路１２２は、ＭＬＳスイッチング回路１２１により出力される一以上の調節済み電圧の電圧レベル制御を含むがこれに限られないプログラミング可能性をＭＬＳスイッチング回路１２１に与える。図２Ｂに示されるように、デジタル制御回路１２２はＳＰＩバスに結合される。所定の実装例において、デジタル制御回路１２２は、ＳＰＩバス及び／又は他のチップインタフェイスを経由して受信されたデータに基づいてＭＬＳスイッチング回路１２１を制御する。

ベース帯域ＭＬＳ変調器１２３は、変調器出力フィルタ１０４を介して電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡに結合される出力部を含む。ベース帯域ＭＬＳ変調器１２３の出力は出力電圧Ｖ_ＯＵＴを与える。所定の実装例において、ベース帯域ＭＬＳ変調器１２３は、各調節ＭＬＳ電圧と変調器出力フィルタ１０４との間に結合されるスイッチを含む。付加的に、変調器のスイッチは、包絡線信号に基づいて変調器制御回路１２４によって選択的に開閉される。

所定の実装例において、変調器制御回路１２４は、差分アナログ包絡線信号をシングルエンド包絡線信号に変換する差分包絡線増幅器と、シングルエンドアナログ包絡線信号を異なる信号しきい値と比較する２つ以上の比較器とを含む。付加的に、変調器制御回路１２４は、当該比較の結果に基づいてＭＬＳ変調器１２３のスイッチのアクティベーションを制御する。

図示の実施形態において、変調器出力フィルタ１０４は、第１直列インダクタ１３１、第２直列インダクタ１３２、第１シャントキャパシタ１３５、及び第２シャントキャパシタ１３６を含む。この例において、第１シャントキャパシタ１３５及び第２シャントキャパシタ１３６は制御可能である。制御可能フィルタコンポーネントの２つの例が示されるにもかかわらず、包絡線追跡器の他のフィルタコンポーネントを付加的又は代替的に、制御可能に実装してよい。

図２Ｂに示されるように、電力増幅器モジュール１０１は電力増幅器１３７及び制御可能フィルタ１３８を含む。電力増幅器１３７は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮを増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ＯＵＴを生成する。付加的に、インダクタＬ１、Ｌ２、…Ｌｎ、キャパシタＣ１、Ｃ２、…Ｃｎ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む制御可能フィルタ１３８が、この実施形態において、ＬＣネットワークの選択可能ブランチとして実装される。すなわち、制御可能フィルタ１３８はｎ個のブランチを含む。ここで、ｎは、選択可能ブランチの任意の所望個数である。第１例において、ｎは２以上である。第２例において、ｎは４以上である。

図示の実施形態において、マルチレベル又は多層のフィルタ制御可能性が与えられる。これは、包絡線追跡ノイズフィルタリングを電力増幅器モジュール１０１に、ひいては電力増幅器１３７のローカルに設ける柔軟性を含む。

図３は、他実施形態に係る包絡線追跡システム２００の模式的な図である。包絡線追跡システム２００は、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ／ＤＣ）１５１、電力増幅器モジュール１５２、及び変換器出力回路１５３を含む。

図３に示されるように、電力増幅器モジュール１５２は、制御可能フィルタ１６１、電力増幅器バイポーラトランジスタ１６３ａ、１６３ｂ、…１６３ｎ、バイアス抵抗器Ｒ_ｂ、第１動的バイアス抵抗器Ｒ１、第２動的バイアス抵抗器Ｒ２、シャントキャパシタＣｃｓｃ、チョークインダクタＬｍ、及び出力整合ネットワークを含み、当該出力整合ネットワークは、第１シャントキャパシタＣｏ、第２シャントキャパシタＣｐ、第２高調波キャパシタＣ_ｆ２、第２高調波インダクタＬ_ｆ２、第３高調波キャパシタＣ_ｆ３、及び第３高調波インダクタＬ_Ｆ３を含む。電力増幅器回路の一実施形態が描かれるにもかかわらず、ここでの教示は、多種多様な態様で実装される電力増幅器回路に適用可能である。

包絡線追跡器の一部分が、この実施形態において電力増幅器モジュール１５２に形成されている。詳しくは、包絡線追跡器の誤差増幅器１６２及びＡＣカップリングキャパシタＣａｃが電力増幅器モジュール１５２に形成される。包絡線追跡器はまた電力増幅器モジュール１５２の外部の他部分を含み、これは、ＤＣ／ＤＣ変換器１５１及び変換器出力回路１５３を含む。

図３に示されるように、変換器出力回路１５３は、グランドへのシャントキャパシタＣｐａ、及びＤＣ／ＤＣ変換器１５１の出力と電力増幅器モジュール１５２が与える電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡとの間に直列なインダクタＬｐａを含む。図３に描かれないが、所定の実装例において、変換器出力回路１５３の一以上のコンポーネントが制御可能である。一例において、シャントキャパシタＣｐａは、選択可能キャパシタのバンクとして実装される。

制御可能フィルタ１６１は、電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡに制御可能フィルタリングを与える。図示の実施形態において、制御可能フィルタ１６１は、ＬＣネットワークの選択可能ブランチとして実装されるインダクタＬ１、Ｌ２、…Ｌｎ、キャパシタＣ１、Ｃ２、…Ｃｎ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む。

引き続き図３を参照すると、電力増幅器バイポーラトランジスタ１６３ａ、１６３ｂ、…１６３ｎのベースが、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮ、及びバイアス抵抗器Ｒ_ｂを介して与えられるバイアス電圧Ｖｂｉａｓを受信する。さらに、包絡線信号ＥＮＶを追跡する動的バイアスが、第１動的バイアス抵抗器Ｒ１及び第２動的バイアス抵抗器Ｒ２から形成される電圧分割器を経由して電力増幅器バイポーラトランジスタ１６３ａ、１６３ｂ、…１６３ｎのベースに与えられる。

電力増幅器バイポーラトランジスタ１６３ａ、１６３ｂ、…１６３ｎのコレクタがチョークインダクタＬｍからの電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡを受信し、ＲＦ出力信号ＲＦ_ＯＵＴを、出力整合ネットワークを経由して電力増幅器モジュール１５２の出力に与える。

図３に示されるように、誤差増幅器１６２は負のフィードバックに接続され、ＡＣカップリングキャパシタＣａｃを介して誤差電流を注入することによって、包絡線信号ＥＮＶに基づいて電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡを調整する。誤差増幅器１６２はまた、ＤＣ／ＤＣ変換器１５１に制御電圧Ｖ_ＣＴＲＬを与える。所定の実装例において、制御電圧Ｖ_ＣＴＲＬは誤差増幅器の誤差電流を追跡する。ＤＣ／ＤＣ変換器１５１は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴによる電力を受け、制御電圧Ｖ_ＣＴＲＬが制御する電圧レベルを有する調節済み電圧を出力する。

図４は、第３次相互変調歪み（ＩＭ３）対フィルタインダクタンスの一例のグラフである。図４に示されるように、包絡線追跡ノイズフィルタのインダクタンス（ＬＣＯＵＰＬＩＮＧ）を変化させるとＩＭ３が変化するので、送信ノイズ低減のメカニズムが与えられる。ＩＭ３は、帯域幅１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、及び４０ＭＨｚに対応する３つのプロットで描かれる。

図５Ａは、他実施形態に係る電力増幅器モジュール３１０の模式的な図である。電力増幅器モジュール３１０は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮを増幅してＲＦ出力信号ＲＦ_ＯＵＴを生成する電力増幅器８１を含む。電力増幅器８１は、電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡから電力を受信する。電力増幅器モジュール３１０はさらに、電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡをフィルタリングする制御可能フィルタ３０１と、制御可能フィルタ３０１の設定を含む電力増幅器モジュール３１０の様々なパラメータを制御するインタフェイスとを含む。

図示の実施形態において、制御可能フィルタ３０１は、ＬＣネットワークの選択可能ブランチとして実装されるインダクタＬ１、Ｌ２、…Ｌｎ、キャパシタＣ１、Ｃ２、…Ｃｎ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む。例えば、インタフェイスは、スイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎのいずれが開で、いずれが閉かを示すデジタルデータを受信し得る。

図５Ｂは、他実施形態に係る電力増幅器モジュール３２０の模式的な図である。電力増幅器モジュール３２０は、電力増幅器８１と、インタフェイスによって制御される制御可能フィルタ３１１とを含む。

図５Ｂの電力増幅器モジュール３２０は、図５Ａの電力増幅器モジュール３１０と同様であるが、電力増幅器モジュール３２０が異なる実装例の制御可能フィルタを含む点が異なる。詳しくは、図５Ｂの制御可能フィルタ３１１は、ＲＣネットワークの選択可能ブランチとして実装される抵抗器Ｒ１、Ｒ２、…Ｒｎ、キャパシタＣ１、Ｃ２、…Ｃｎ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む。

図５Ｃは、他実施形態に係る電力増幅器モジュール３３０の模式的な図である。電力増幅器モジュール３３０は、電力増幅器８１と、インタフェイスによって制御される制御可能フィルタ３２１とを含む。

図５Ｃの電力増幅器モジュール３３０は、図５Ａの電力増幅器モジュール３１０と同様であるが、電力増幅器モジュール３３０が異なる実装例の制御可能フィルタを含む点が異なる。詳しくは、図５Ｃの制御可能フィルタ３２１は、ＲＬＣネットワークの選択可能ブランチとして実装される抵抗器Ｒ１、Ｒ２、…Ｒｎ、インダクタＬ１、Ｌ２、…Ｌｎ、キャパシタＣ１、Ｃ２、…Ｃｎ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、…Ｓｎを含む。

図６Ａは、パッケージ状モジュール６００の一実施形態の模式的な図である。図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ－６Ｂ線に沿ったパッケージ状モジュール６００の断面の模式的な図である。

パッケージ状モジュール６００は、無線周波数コンポーネント６０１、半導体ダイ６０２、表面実装デバイス６０３、ワイヤボンド６０８、パッケージ基板６２０、及び封入構造物６４０を含む。パッケージ基板６２０は、中に配置された導体から形成されるパッド６０６を含む。付加的に、半導体ダイ６０２はピン又はパッド６０４を含み、ワイヤボンド６０８は、ダイ６０２のパッド６０４をパッケージ基板６２０のパッド６０６に接続するべく使用されている。

半導体ダイ６０２は、ここでの実施形態のいずれかに従って実装される電力増幅器６４５及び制御可能フィルタ６４６を含む。ダイ６０２上に形成されるように描かれるにもかかわらず、制御可能フィルタ６４６はまた、オフチップコンポーネントを使用してすべて若しくは部分が実装されてもよく、及び／又は電力増幅器６４５とは別個のダイに形成されてもよい。一例において、制御可能フィルタ６４６のスイッチが半導体ダイ６０２に形成される一方、制御可能フィルタ６４６の一以上の他のコンポーネント（例えばインダクタ及び／又はキャパシタ）が、半導体ダイ６０２の外部の構造物を使用して形成される。

パッケージング基板６２０は、例えば表面実装キャパシタ及び／又はインダクタを含む無線周波数コンポーネント６０１、半導体ダイ６０２及び表面実装デバイス６０３のような複数のコンポーネントを受容するように構成される。一実装例において、無線周波数コンポーネント６０１は一体型パッシブデバイス（ＩＰＤ）を含む。

図６Ｂに示されるように、パッケージ状モジュール６００は複数のコンタクトパッド６３２を含む。複数のコンタクトパッド６３２は、パッケージ状モジュール６００の、半導体ダイ６０２を取り付けるべく使用される側に対向する側に配置される。パッケージ状モジュール６００をこの態様で構成することは、携帯デバイスの電話機基板のような回路基板にパッケージ状モジュール６００を接続する補助となる。コンタクトパッド６３２の例は、無線周波数信号、バイアス信号、及び／又は電力（例えば電力供給電圧及びグランド）を半導体ダイ６０２及び／又は他のコンポーネントに与えるように構成することができる。図６Ｂに示されるように、コンタクトパッド６３２と半導体ダイ６０２との電気接続は、パッケージ基板６２０を介した接続部６３３によって容易となり得る。接続部６３３は、多層積層パッケージ基板のビア及び導体に関連付けられる接続部のような、パッケージ基板６２０を通るように形成される電気経路を表し得る。

いくつかの実施形態において、パッケージ状モジュール６００はまた、例えば保護を与え及び／又は取り扱いを容易にする一以上のパッケージ構造物を含み得る。かかるパッケージ構造物は、コンポーネント及びダイが配置されるパッケージ基板６２０の上に形成されるオーバーモールド又は封入構造物６４０を含み得る。

理解されることだが、パッケージ状モジュール６００がワイヤボンドに基づく電気接続の文脈で描かれるにもかかわらず、本開示の一以上の特徴は、例えばフリップチップ構成のような他のパッケージ構成に実装することもできる。

図７は、他実施形態に係る携帯デバイス８００の模式的な図である。携帯デバイス８００は、ベース帯域システム８０１、送受信器８０２、フロントエンドシステム８０３、アンテナ８０４、電力管理システム８０５、メモリ８０６、ユーザインタフェイス８０７、及び電池８０８を含む。

携帯デバイス８００は、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ（ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、及びＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏ）、５Ｇ、ＷＬＡＮ（例えばＷｉ－Ｆｉ）、ＷＰＡＮ（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標））、ＷＭＡＮ（例えばＷｉＭａｘ）、及び／又はＧＰＳ技術を含むがこれらに限られない多種多様な通信技術を使用して通信するように使用することができる。

送受信器８０２は、送信のためのＲＦ信号を生成し、アンテナ８０４から受信した入来ＲＦ信号を処理する。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられる様々な機能は、図７においてまとめて送受信器８０２として代表される一以上のコンポーネントによって達成することができる。一例において、所定タイプのＲＦ信号を取り扱うべく別個のコンポーネント（例えば別個の回路又はダイ）を設けてもよい。

フロントエンドシステム８０３は、アンテナ８０４に送信し及び／又はアンテナ８０４から受信する信号のコンディショニングを補助する。図示の実施形態において、フロントエンドシステム８０３は、電力増幅器（ＰＡ）８１１、低雑音増幅器（ＬＮＡ）８１２、フィルタ８１３、スイッチ８１４、及びデュプレクサ８１５を含む。しかしながら、他の実装例も可能である。

例えば、フロントエンドシステム８０３は、送信信号の増幅、受信信号の増幅、信号のフィルタリング、異なる帯域間のスイッチング、異なる電力モード間のスイッチング、送信モード及び受信モード間のスイッチング、信号のデュプレクシング、信号のマルチプレクシング（例えばダイプレクシング又はトライプレクシング）、又はこれらの何らかの組み合わせを含むがこれらに限られない一定数の機能を与えることができる。

携帯デバイス８００は、ここでの実施形態のいずれかに従って実装することができる。所定の実装例において、フィルタ８１３は、複数の電力増幅器８１１のうちの少なくとも一つの供給電圧をフィルタリングする少なくとも一つの制御可能包絡線追跡ノイズフィルタを含む。

所定の実装例において、携帯デバイス８００は、キャリアアグリゲーションをサポートするので、ピークデータレートを増加させる柔軟性が得られる。キャリアアグリゲーションは、周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）及び時間分割デュプレクシング（ＴＤＤ）の双方に使用することができるので、複数のキャリア又はチャネルを集約（アグリゲーション）するべく使用してよい。キャリアアグリゲーションは、同じ動作周波数帯域内に連続キャリアが集約される隣接集約を含む。キャリアアグリゲーションは不連続でもよく、共通帯域内又は異なる帯域内で周波数が分離したキャリアを含んでもよい。

アンテナ８０４は、多種多様なタイプの通信のために使用されるアンテナを含み得る。例えば、アンテナ８０４は、多種多様な周波数及び通信規格に関連付けられる信号の送信及び／又は受信に関連付けられるアンテナを含み得る。

所定の実装例において、アンテナ８０４は、ＭＩＭＯ通信及び／又はスイッチトダイバーシティ通信をサポートする。例えば、ＭＩＭＯ通信は、単数の無線周波数チャネルを経由して多重データストリームを通信する多重アンテナを使用する。ＭＩＭＯ通信は、無線環境の空間的多重化（マルチプレクシング）に起因して高信号対雑音比、改善されたコーディング、及び／又は信号干渉低減からの利益を受ける。スイッチトダイバーシティとは、特定の時刻に動作する特定のアンテナが選択される通信を言及する。例えば、観測ビット誤り率及び／又は信号強度指標のような様々な係数に基づいて一群のアンテナから特定のアンテナを選択するようにスイッチを使用することができる。

携帯デバイス８００は、所定の実装例においてビームフォーミングとともに動作し得る。例えば、フロントエンドシステム８０３は、送受信器８０２により制御される可変位相を有する位相シフタを含み得る。付加的に、位相シフタは、アンテナ８０４を使用した信号の送信及び／又は受信のためのビームの形成及び指向性を与えるように制御される。例えば、信号送信の文脈において、アンテナ８０４に与えられる送信信号の位相が、アンテナ８０４から放射される信号が、建設的及び破壊的な干渉を使用して結合されるように、制御され、所与の方向に伝播する強い信号強度を有するビームのような品質を示す集約送信信号が生成される。信号受信の文脈において、位相は、信号が特定の方向からアンテナ８０４に到達するときに多くの信号エネルギーが受信されるように制御される。所定の実装例において、アンテナ８０４は、ビームフォーミングを強化するべく一以上のアレイのアンテナ素子を含む。

ベース帯域システム８０１は、処理ｏｆ音声及びデータのような様々なユーザ入出力（Ｉ／Ｏ）の処理を容易にするユーザインタフェイス８０７に結合される。ベース帯域システム８０１は、送受信器８０２に送信信号のデジタル表現を与え、これを送受信器８０２が処理して送信用のＲＦ信号が生成される。ベース帯域システム８０１はまた、送受信器８０２により与えられる受信信号のデジタル表現も処理する。図７に示されるように、携帯デバイス８００の動作を容易にするべくベース帯域システム８０１がメモリ８０６に結合される。

メモリ８０６は、携帯デバイス８００の動作を容易にし及び／又はユーザ情報の格納を与えるべく、データ及び／又は命令の格納のような多種多様な目的のために使用することができる。

電力管理システム８０５は、携帯デバイス８００の一定数の電力管理機能を与える。電力管理システム８０５は、本開示の一以上の特徴に従って実装されるＭＬＳ包絡線追跡器８６０を含み得る。

図７に示されるように、電力管理システム８０５は、電池８０８から電池電圧を受信する。電池８０８は、携帯デバイス８００における使用のための、例えばリチウムイオン電池を含む任意の適切な電池としてよい。

図８は、ＲＦ信号を送信する通信システム９５０の一実施形態の模式的な図である。通信システム９５０は、電池９０１、包絡線追跡器９０２、電力増幅器９０３、方向性結合器９０４、デュプレクシング・スイッチング回路９０５、アンテナ９０６、ベース帯域プロセッサ９０７、信号遅延回路９０８、デジタルプリディストーション（ＤＰＤ）回路９０９、Ｉ／Ｑ変調器９１０、観測受信器９１１、相互変調検出回路９１２、包絡線遅延回路９２１、座標回転デジタル計算（ＣＯＲＤＩＣ）回路９２２、整形回路９２３、デジタル／アナログ変換器９２４、及び再構成フィルタ９２５を含む。

図８の通信システム９５０は、本開示の一以上の特徴に従って実装される包絡線追跡システムを含み得るＲＦシステムの一例を示す。しかしながら、ここでの教示は、多種多様な態様で実装されるＲＦシステムに適用可能である。

ベース帯域プロセッサ９０７は、所望の振幅、周波数及び位相の正弦波又は正弦信号の信号成分に対応する同相（Ｉ）信号及び直角位相（Ｑ）信号を生成するように動作する。例えば、Ｉ信号及びＱ信号は、正弦波の等価表現を与える。所定の実装例において、Ｉ信号及びＱ信号はデジタル形式で出力される。ベース帯域プロセッサ９０７は、ベース帯域信号を処理する任意の適切なプロセッサとしてよい。例えば、ベース帯域プロセッサ９０７は、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、プログラミング可能コア、又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。

信号遅延回路９０８は、Ｉ信号及びＱ信号に調整可能遅延を与え、包絡線追跡器９０２に与えられる差分アナログ包絡線信号ＥＮＶ＿ｐ、ＥＮＶ＿ｎと電力増幅器９０３に与えられるＲＦ信号ＲＦ_ＩＮとの相対的な整合性の制御を補助する。信号遅延回路９０８が与える遅延量は、相互変調検出回路９１２が検出する隣接帯域の相互変調量に基づいて制御される。

ＤＰＤ回路９０９は、信号遅延回路９０８からの遅延されたＩ信号及びＱ信号にデジタル整形を与え、デジタルプリディストーション（ＤＰＤ）されたＩ信号及びＱ信号を生成するように動作する。図示の実施形態において、ＤＰＤ回路９０９が与えるＤＰＤは、相互変調検出回路９１２が検出する相互変調量に基づいて制御される。ＤＰＤ回路９０９は、電力増幅器９０３のディストーションを低減し及び／又は電力増幅器９０３の効率を増加させる役割を果たす。

Ｉ／Ｑ変調器９１０は、デジタルプリディストーションされたＩ信号及びＱ信号を受信し、これらの信号はＲＦ信号ＲＦ_ＩＮを生成するべく処理される。例えば、Ｉ／Ｑ変調器９１０は、デジタルプリディストーションされたＩ信号及びＱ信号をアナログ形式に変換するように構成されるＤＡＣと、アナログＩ信号及びＱ信号を無線周波数（ＲＦ）にアップコンバートする混合器と、アップコンバートされたＩ信号及びＱ信号を結合してＲＦ信号ＲＦ_ＩＮにする信号結合器とを含み得る。所定の実装例において、Ｉ／Ｑ変調器９１０は、処理される信号の周波数成分をフィルタリングするべく構成される一以上のフィルタを含み得る。

包絡線遅延回路９２１は、ベース帯域プロセッサ９０７からのＩ信号及びＱ信号を遅延させる。付加的に、ＣＯＲＤＩＣ回路９２２は、遅延されたＩ信号及びＱ信号を処理し、ＲＦ信号ＲＦ_ＩＮの包絡線を代表するデジタル包絡線信号を生成する。図８がＣＯＲＤＩＣ回路９２２を使用する一実装例を示すにもかかわらず、アナログ包絡線信号を他の態様で取得することもできる。

整形回路９２３は、通信システム９５０の性能を高めるべくデジタル包絡線信号を整形するように動作する。所定の実装例において、整形回路９２３は、デジタル包絡線信号の各レベルを対応する整形される包絡線信号レベルにマッピングする整形表を含む。包絡線整形は、電力増幅器９０３の線形性、ディストーション、及び／又は効率の制御を補助し得る。

図示の実施形態において、整形された包絡線信号は、ＤＡＣ９２４によって差分アナログ包絡線信号に変換されたデジタル信号である。付加的に、差分アナログ包絡線信号は、包絡線追跡器９０２のための差分アナログ包絡線信号ＥＮＶ＿ｐ、ＥＮＶ＿ｎを生成するべく再構成フィルタ９２５によってフィルタリングされる。しかしながら、他の実装例も可能である。

引き続き図８を参照すると、包絡線追跡器９０２は、再構成フィルタ９２５から差分アナログ包絡線信号を受信するとともに電池９０１から電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴを受信し、差分アナログ包絡線信号ＥＮＶ＿ｐ、ＥＮＶ＿ｎを使用して電力増幅器９０３のための電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡを生成する。電力増幅器供給電圧Ｖ_ＰＡは、ＲＦ信号ＲＦ_ＩＮの包絡線に関連して変化する。電力増幅器９０３は、Ｉ／Ｑ変調器９１０からＲＦ信号ＲＦ_ＩＮを受信し、増幅されたＲＦ信号ＲＦ_ＯＵＴを、この例ではデュプレクシング・スイッチング回路９０５を介してアンテナ９０６に与える。

方向性結合器９０４が電力増幅器９０３の出力とデュプレクシング・スイッチング回路９０５の入力との間に配置されることにより、デュプレクシング・スイッチング回路９０５の挿入損失を含まない電力増幅器９０３の出力電力測定が許容される。方向性結合器９０４の検知された出力信号が観測受信器９１１に与えられる。観測受信器９１１は、ダウンコンバートされたＩ信号及びＱ信号を生成するべくダウンコンバージョンを与える混合器と、当該ダウンコンバートされたＩ信号及びＱ信号からＩ観測信号及びＱ観測信号を生成するＤＡＣとを含み得る。

相互変調検出回路９１２は、Ｉ観測信号及びＱ観測信号とベース帯域プロセッサ９０７からのＩ信号及びＱ信号との相互変調積を決定する。付加的に、相互変調検出回路９１２は、ＤＰＤ回路９０９が与えるＤＰＤ及び／又は信号遅延回路９０８の遅延を制御して差分アナログ包絡線信号ＥＮＶ＿ｐ、ＥＮＶ＿ｎとＲＦ信号ＲＦ_ＩＮとの相対的整合性を制御する。他実施形態において、相互変調検出回路９１２は付加的又は代替的に、信号遅延回路９２１の遅延を制御する。

電力増幅器９０３の出力からのフィードバック経路とベース帯域とを含めることにより、Ｉ信号及びＱ信号を、通信システム９５０の動作を最適化するべく動的に調整することができる。例えば、通信システム９５０をこの態様で構成することにより、電力の制御、送信器障害の補償、及び／又はＤＰＤの実行が補助される。

単数段として示されるにもかかわらず、電力増幅器９０３は一以上の段を含んでよい。さらに、ここでの教示は、多数の電力増幅器を含む通信システムにも適用可能である。

図９は、一実施形態に係るＭＬＳ変調システム１０５０の模式的な図である。ＭＬＳ変調システム１０５０は、変調器制御回路１０２０、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０２５、変調器スイッチバンク１０２７、及びデカップリングキャパシタバンク１０３０を含む。

図９のＭＬＳ変調システム１０５０は、マルチレベル包絡線追跡器への組み込みに適切なＭＬＳ変調器回路の一実装例を示す。しかしながら、ここでの教示に従って実装されるマルチレベル包絡線追跡器には、ＭＬＳ変調器回路の他実装例も含めてよい。

ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０２５は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴのＤＣ／ＤＣ変換を与えることに基づいて第１調節電圧Ｖ_ＭＬＳ１、第２調節電圧Ｖ_ＭＬＳ２、及び第３調節電圧Ｖ_ＭＬＳ３を生成する。３つの調節済み電圧を有する一例が示されるにもかかわらず、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０２５は、これよりも多い又は少ない調節済み電圧を生成してよい。所定の実装例において、調節済み電圧の少なくとも一部分は電圧レベルが、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴよりもブーストされる。付加的又は代替的に、調節済み電圧の一以上は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴの電圧レベルよりも低い電圧レベルを有するバック（ｂｕｃｋ）電圧である。

デカップリングキャパシタバンク１０３０は、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０２５が生成する調節済み電圧の安定化を補助する。例えば、図９のデカップリングキャパシタバンク１０３０は、第１調節電圧Ｖ_ＭＬＳ１をデカップリングする第１デカップリングキャパシタ１０３１、第２調節電圧Ｖ_ＭＬＳ２をデカップリングする第２デカップリングキャパシタ１０３２、及び第３調節電圧Ｖ_ＭＬＳ３をデカップリングする第３デカップリングキャパシタ１０３３を含む。

引き続き図９を参照すると、変調器スイッチバンク１０２７は、変調器の出力（ＭＯＤ_ＯＵＴ）と第１調節電圧Ｖ_ＭＬＳ１との間に接続される第１スイッチ１０４１、当該変調器の出力と第２調節電圧Ｖ_ＭＬＳ２との間に接続される第２スイッチ１０４２、及び当該変調器の出力と第３調節電圧Ｖ_ＭＬＳ３との間に接続される第３スイッチ１０４３を含む。変調器制御１０２０は、包絡線信号ＥＮＶＥＬＯＰＥに基づいてスイッチ１０４１～１０４３を選択的に開閉することにより変調器の出力を制御するように動作する。

図１０は、一実施形態に係るＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３の模式的な図である。ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３は、インダクタ１０７５、第１スイッチＳ_１、第２スイッチＳ_２、第３スイッチＳ_３、第４スイッチＳ_４、第５スイッチＳ_５、及び第６スイッチＳ_６を含む。ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３はさらに、調節を与える当該スイッチ開閉のための制御回路（図１０に図示せず）も含む。

図１０のＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３は、マルチレベル包絡線追跡器への組み込みに適切なＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器の一実装例を示す。しかしながら、ここでの教示に従って実装されるマルチレベル包絡線追跡器には、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器の他実装例も含めてよい。

図示の実施形態において、第１スイッチＳ_１は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴに電気的に接続される第１端と、第２スイッチＳ_２の第１端に及びインダクタ１０７５の第１端に電気的に接続される第２端とを含む。第２スイッチＳ_２はさらに、（ここでは接地電圧又はグランドとも称する）グランド供給Ｖ_ＧＮＤに電気的に接続される第２端を含む。図１０が、グランド供給及び電池電圧を使用して電力が与えられるＤＣ／ＤＣ変換器の構成を示すにもかかわらず、ここでの教示は、任意の適切な電力供給を使用して電力が与えられるＤＣ／ＤＣ変換器にも適用可能である。インダクタ１０７５はさらに、第３スイッチ～第６スイッチＳ_３～Ｓ_６それぞれの第１端に電気的に接続される第２端を含む。第３スイッチＳ_３はさらに、グランド供給Ｖ_ＧＮＤに電気的に接続される第２端も含む。第４スイッチ、第５スイッチ及び第６スイッチＳ_４～Ｓ_６はそれぞれが、第１調節済み電圧、第２調節済み電圧及び第３調節済み電圧Ｖ_ＭＬＳ１、Ｖ_ＭＬＳ２及びＶ_ＭＬＳ３それぞれを生成するべく構成される第２端を含む。

第１スイッチ～第６スイッチＳ１～Ｓ６は、調節済み電圧を目標電圧レベルの特定の誤差許容範囲内に維持するように選択的に開閉される。３つの調節済み電圧を有する一例が示されるにもかかわらず、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３は、これよりも多い又は少ない調節済み電圧を生成するべく実装してよい。

図示の実施形態において、ＭＬＳＤＣ／ＤＣ変換器１０７３は、電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴよりも大きな調節済みブースト電圧を生成するべく、及び／又は電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴよりも小さな調節済みバック電圧を生成するべく動作可能なバック・ブースト変換器として動作する。しかしながら、他の実装例も可能である。

図１１は、他実施形態に係る包絡線追跡システム１１６０の模式的な図である。包絡線追跡システム１１６０は、電力増幅器モジュール７１、包絡線追跡器１１５２、及び電池１１５９を含む。電力増幅器モジュール７１は、ＲＦ入力信号ＲＦ_ＩＮに増幅を与えてＲＦ出力信号ＲＦ_ＯＵＴを生成し、電力増幅器８１及び制御可能フィルタ８２を含む。電力増幅器モジュール７１はまた、インタフェイス８３を経由してデータを受信する。

包絡線追跡器１１５２は、電池１１５９からの電池電圧Ｖ_ＢＡＴＴ、及び無線周波数信号１１５３の包絡線に対応する包絡線信号１１５４を受信する。付加的に、包絡線追跡器１１５２は、電力増幅器モジュール７１に電力を供給する電力増幅器供給電圧Ｖ_{ＣＣ＿ＰＡ}を生成する。

図１１に示されるように、包絡線追跡器１１５２は、包絡線信号１１５４に基づいて電力増幅器供給電圧Ｖ_{ＣＣ＿ＰＡ}を生成するべく互いに組み合わせられて動作するＤＣ／ＤＣ変換器１１５５及び誤差増幅器１１５６を含む。付加的に、ＤＣ／ＤＣ変換器１１５５の出力と誤差増幅器１１５６の出力とは、結合器１１５７を使用して組み合わせられる。

図示の実施形態において、ＤＣ／ＤＣ変換器１１５５及び誤差増幅器１１５６は、電力増幅器供給電圧Ｖ_{ＣＣ＿ＰＡ}の電圧レベルを制御するべく互いに並列して動作する。ＤＣ／ＤＣ変換器１１５５と誤差増幅器１１５６との組み合わせにより包絡線信号１１５４の実効的な追跡が得られる。これは、ＤＣ／ＤＣ変換器１１５５が包絡線信号１１５４の低周波数成分の優れた追跡を与える一方、誤差増幅器１１５６が、包絡線信号１１５４の高周波数成分の優れた追跡を与えるからである。

まとめ

上述の実施形態のいくつかが、携帯デバイスに関連する例を与えてきた。しかしながら、これらの実施形態の原理及び利点は、包絡線追跡を必要とする任意の他のシステム又は装置のために使用することができる。

文脈が明確にそうでないことを要求しない限り、明細書及び特許請求の範囲全体を通して、「含む」、「備える」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは逆の、包括的な意味で、すなわち「～を含むがこれに限られない」意味で解釈されるべきである。ここで一般に使用される用語「結合」は、２つ以上の要素が、直接に接続されるか、又は一以上の中間要素を経由して接続されるかのいずれかとなり得ることを言及する。同様に、ここで一般に使用される用語「接続」も、２つ以上の要素が、直接に接続されるか、又は一以上の中間要素を経由して接続されるかのいずれかとなり得ることを言及する。付加的に、本願において使用される場合、用語「ここで」、「上」、「下」、及び同様の意味の用語は、本願全体を言及するものとし、本願のいずれか特定の部分を言及するわけではない。文脈上許容される場合、単数又は複数の数を使用する上記の詳細な説明における用語は、それぞれ複数又は単数の数も含み得る。２つ以上の項目のリストを参照する「又は」及び「若しくは」という用語は、その用語の以下の解釈、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目のすべて、及びリスト内の項目の任意の組み合わせ、のすべてをカバーする。

さらに、具体的に記述されない限り、又は使用される文脈内でそうでないと理解されない限り、とりわけ「できる」、「し得る」、「してよい」、「かもしれない」、「例えば」、「のような」投のようなここで使用される条件的言語は一般に、所定の実施形態が所定の特徴、要素、及び／又は状態を含む一方で他の実施形態は含まないことを意図する。すなわち、かかる条件的言語は一般に、特徴、要素及び／若しくは状態が、一以上の実施形態に必要な任意の態様で存在すること、又は一以上の実施形態が、著者のインプット若しくはプロンプトあり若しくはなしで、これらの特徴、要素及び／若しくは状態が含まれるか否か、若しくは任意の特定の実施形態において行われるべきか否かを決定する論理を必ず含むこと、を含意することが意図されていない。

本発明の実施形態の上記説明は、網羅的であることを意図したものではなく、又は上記開示の正確な形態に本発明を限定することを意図したものでもない。本発明の特定の実施形態及び例は、説明目的のために上述されているが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で様々な等価な修正例が可能である。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一方、代替の実施形態が異なる順序でステップを有するルーチンを実行し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／又は修正され得る。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してよい。また、プロセス又はブロックは、直列に実行されるように示されることがある一方、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに並列に実行されてもよく、又は異なる時刻に実行されてもよい。

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というわけではない他のシステムに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作用は、さらなる実施形態を与えるべく組み合わせてよい。

本発明の所定の実施形態が記載されてきたが、これらの実施形態は例としてのみ提示されており、本開示の範囲を限定することを意図しない。実際のところ、ここに記載される新規な方法及びシステムは、様々な他の形式で具体化してよく、さらには、ここに記載される方法及びシステムの形式の様々な省略、置換及び変更を、本開示の要旨から逸脱することなく行ってよい。添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物は、本開示の範囲及び要旨に収まるような形式又は修正をカバーすることが意図される。

Claims (20)

1. 携帯デバイスであって、
   無線周波数信号を生成するべく構成される送受信器と、
   前記無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成するべく構成される包絡線追跡器を含む電力管理システムと、
   前記無線周波数信号を増幅するべく及び前記電力増幅器供給電圧から電力を受信するべく構成される電力増幅器を含む電力増幅器モジュールと
   を含み、
   前記電力増幅器モジュールはさらに、前記電力増幅器供給電圧をフィルタリングするべく構成される制御可能フィルタを含む、携帯デバイス。
2. 前記制御可能フィルタは、調整可能量の包絡線追跡ノイズフィルタリングを与えるべく動作可能である、請求項１の携帯デバイス。
3. 前記制御可能フィルタは、選択可能な複数の回路ブランチを含む、請求項１の携帯デバイス。
4. 前記回路ブランチはそれぞれが、前記回路ブランチを選択するスイッチを含む、請求項３の携帯デバイス。
5. 前記複数の回路ブランチは、複数の直列インダクタ・キャパシタネットワークを含む、請求項３の携帯デバイス。
6. 前記複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・インダクタ・キャパシタネットワークを含む、請求項３の携帯デバイス。
7. 前記複数の回路ブランチは、複数の直列抵抗器・キャパシタネットワークを含む、請求項３の携帯デバイス。
8. 前記包絡線追跡器は、
   複数の調節済み電圧を出力するべく構成されるＤＣ／ＤＣ変換器と、
   前記複数の調節済み電圧及び前記無線周波数信号の包絡線に基づいて変調器出力電圧を出力において生成するべく構成される変調器と、
   前記変調器の出力と前記電力増幅器供給電圧との間に結合される変調器出力フィルタと
   を含む、請求項１の携帯デバイス。
9. 前記変調器出力フィルタのフィルタリング特性が制御可能である、請求項８の携帯デバイス。
10. 前記包絡線追跡器は、前記電力増幅器供給電圧を生成するべく互いに並列に動作するように構成されるＤＣ／ＤＣ変換器及び誤差増幅器を含む、請求項１の携帯デバイス。
11. 前記誤差増幅器は前記電力増幅器モジュールに含まれ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器は前記電力増幅器モジュールの外部に存在する、請求項１０の携帯デバイス。
12. 包絡線追跡システムであって、
    無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成するべく構成される包絡線追跡器と、
    前記無線周波数信号を増幅するべく及び前記電力増幅器供給電圧から電力を受信するべく構成される電力増幅器を含む電力増幅器モジュールと
    を含み、
    前記電力増幅器モジュールはさらに、包絡線追跡ノイズフィルタリングを与えるべく前記電力増幅器供給電圧をフィルタリングするように構成される制御可能フィルタを含む、包絡線追跡システム。
13. 前記制御可能フィルタは、選択可能な複数の回路ブランチを含む、請求項１２の包絡線追跡システム。
14. 前記電力増幅器モジュールは、前記制御可能フィルタの設定をプログラミングするためのインタフェイスを経由してデータを受信するように構成される、請求項１２の包絡線追跡システム。
15. 携帯デバイスにおける包絡線追跡の方法であって、
    包絡線追跡器を使用して無線周波数信号の包絡線に関連して変化する電力増幅器供給電圧を生成することと、
    電力増幅器モジュールの電力増幅器を使用して前記無線周波数信号を増幅することと、
    前記電力増幅器供給電圧を使用して前記電力増幅器に電力を与えることと、
    前記電力増幅器モジュールの制御可能フィルタを使用して前記電力増幅器供給電圧をフィルタリングすることと
    を含む、方法。
16. 前記制御可能フィルタを使用して調整可能量の包絡線追跡ノイズフィルタリングを与えることをさらに含む、請求項１５の方法。
17. 前記制御可能フィルタを使用して前記電力増幅器供給電圧をフィルタリングすることは、複数の回路ブランチのうち一以上の回路ブランチを選択することを含む、請求項１５の方法。
18. 前記制御可能フィルタが与えるフィルタリングの量を、前記無線周波数信号の信号特性に基づいて変化させることをさらに含む、請求項１５の方法。
19. 前記信号特性は帯域幅である、請求項１８の方法。
20. 前記信号特性は波形タイプである、請求項１８の方法。
    

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