JP2022124466A - 電力増幅器システム - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率と線形性を改善した電力増幅器システムを提供する。【解決手段】電力増幅器システム１０は、第１の供給ノード１８を有するキャリア増幅器１６、第２の供給ノード２２を有するピーキング増幅器２０及びエンベロープ追跡（ＥＴ）回路１４を有する。ＥＴ回路は、第１の供給ノードにおいて第１の電圧信号を生成する第１の追跡増幅器４２、第２の供給ノードにおいて第２の電圧信号を生成する第２の追跡増幅器５０、第１の供給ノードと第２の供給ノードとの間に結合されたトランジスタ６２及び制御回路７０を有する。制御回路は、第１の追跡増幅器及び第２の追跡増幅器の両方又は何れかの出力に結合された第１の入力と、トランジスタの制御入力端子に結合された制御出力端子とを有し、ピーキング増幅器が徐々にアクティブになるにつれて、トランジスタを徐々にオンにして、第１の供給ノードから第２の供給ノードに電流を伝達する。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０２１年２月１５日に出願された仮特許出願整理番号第６３／１４９，５５６号の利益を主張し、その開示は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、概して、無線周波数送信機に関し、より具体的には、無線周波数送信機内のドハティ型電力増幅器を制御するエンベロープ追跡回路に関する。

モバイル通信デバイスは、無線通信サービスを提供するために現在の社会でますます一般的になっている。これらのモバイル通信デバイスの普及は、そのようなデバイスで現在有効になっている多くの機能によって部分的に推進される。そのようなデバイスにおける処理能力の増加は、モバイル通信デバイスが純粋な通信ツールから、向上したユーザエクスペリエンスを可能にする高度なモバイルマルチメディアセンターへと進化していることを意味する。

再定義されたユーザエクスペリエンスには、ワイヤレスフィディリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、第５世代ニューラジオ（５Ｇ－ＮＲ）などの無線通信技術によって提供されるより高いデータレートが必要である。モバイル通信デバイスにおけるより高いデータレートを達成するために、高度な電力増幅器を採用して、モバイル通信デバイスによって通信される（例えば、ビット当たりの十分なエネルギーを維持する）無線周波数（ＲＦ）信号の出力電力を増加させることができる。

５Ｇ－ＮＲの電力レベル制御要件を満たしながら、所望の出力電力を提供するために、様々な電力増幅器構成が提案され、モバイル通信デバイス内の送信機チェーンに実装されている。そのような電力増幅器構成の１つは、平均電力までの電圧において動作するためにキャリア増幅器を使用し、平均電力とピーク電力との間の電圧において動作するためにキャリア増幅器およびピーキング増幅器を使用する、ドハティ増幅器である。ドハティ増幅器は、電力増幅を提供するためのオプションを提供するが、電力増幅中にエネルギー効率と線形性を改善する余地がある。

第１の供給ノードを有するキャリア増幅器、第２の供給ノードを有するピーキング増幅器、およびエンベロープ追跡（ＥＴ）回路を有する電力増幅器システムが、開示される。ＥＴ回路は、第１の供給ノードにおいて第１の電圧信号を生成する第１の追跡増幅器、第２の供給ノードにおいて第２の電圧信号を生成する第２の追跡増幅器、および第１の供給ノードと第２の供給ノードとの間に結合されたトランジスタ、および制御入力端子を有する。第１の追跡増幅器および第２の追跡増幅器は、並列増幅器と呼ばれる場合もある。制御回路は、第１の追跡増幅器および第２の追跡増幅器の両方またはいずれかの出力に結合された第１の入力と、トランジスタの制御入力端子に結合された制御出力端子とを有し、この制御回路は、ピーキング増幅器が徐々にアクティブになるにつれて、トランジスタを徐々にオンにして、第１の供給ノードから第２の供給ノードに電流を伝達するように構成されている。

本開示は、送信機効率をさらに向上させるためのベアリドハティ電力増幅器によるエンベロープ追跡動作に関するものであり、ここで、ベアリドハティ増幅器は、平均的な電力追跡増幅器に対して、約５％の付加電力効率の増加を示し、エンベロープ追跡と組み合わせたベアリドハティ増幅器は、平均的な電力追跡増幅器に対して約＋１８％の付加電力効率の増加を示している。

別の態様では、前述の態様のいずれかを個別にまたは共に、および／または本明細書に記載される様々な別個の態様および特徴を組み合わせて、さらなる利点をもたらすことができる。本明細書に開示される様々な特徴および要素のうちのいずれかは、本明細書に反対の旨が示されない限り、１つ以上の他の開示される特徴および要素と組み合わせることができる。

当業者は、添付の図面と関連して、好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後、本開示の範囲を理解し、その追加の態様を実現するであろう。

本明細書に組み込まれ、この一部を形成する添付の図は、本開示のいくつかの態様を例示し、説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。

本開示に従って、ドハティ電力増幅器に通電する単一のトラッカ回路から２つの変調された供給電圧を生成するように構成されているエンベロープ追跡回路を含む電力増幅器システムの概略図である。 図１のドハティ増幅器に対する、ピーキング増幅器のピーキング電流対キャリア増幅器の主電流を示すグラフである。 図１のドハティ増幅器に対する、ピーキング増幅器とキャリア増幅器の電圧対キャリア増幅器電流を示すグラフである。 理想ドハティ増幅器の電源電圧（Ｖｃｃ）キャリアおよびＶｃｃピーキング振幅を示すグラフである。 図１のドハティ増幅器のＶｃｃキャリアおよびＶｃｃピーキング振幅を示すグラフである。 本開示の電力増幅器システムによって提供される効率改善を例示するグラフである。

以下に記載される実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするために必要な情報を表すものであり、実施形態を実施するための最良の態様を例示するものである。添付の図面を参照して以下の説明を読むと、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書で特に扱われないこれらの概念の適用を認識するであろう。これらの概念および用途は、本開示および添付の請求項の範囲内であることを理解されたい。

第１、第２などの用語は、様々な要素を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素は、これらの用語によって制限されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素と別の要素を区別するためにのみ使用される。例えば、第１の要素は、本開示の範囲から逸脱することなく、第２の要素と称され得、同様に、第２の要素は、第１の要素と称され得る。本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の任意のおよび全ての組み合わせを含む。

層、領域、または基板などの要素が、別の要素「上に」あるまたは「上に」延在すると呼ばれる場合、それは他の要素の上に直接ある、またはその上に直接延びていてもよいし、または介在する要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素の「直接上に」ある、またはその「上に直接」延在すると呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。同様に、層、領域、または基板などの要素が、別の要素の「上方に」ある、またはその「上方に」延在すると呼ばれる場合、それは他の要素の上方に直接ある、またはその上方に直接延びていてもよいし、または介在する要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素の「直接上方に」ある、またはその「上方に直接」延在すると呼ばれる場合、介在する要素は存在しない。要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」と呼ばれる場合、他の要素に直接接続されても結合されてもよく、または介在する要素が存在してもよいことも理解されよう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」と呼ばれる場合、介在要素は存在しない。

「下に」または「上に」または「上」または「下」または「水平」または「垂直」などの相対的な用語は、図に例示されるように、ある要素、層、または領域と別の要素、層、または領域との関係を説明するために本明細書で使用され得る。これらの用語および上記で考察された用語は、図面に描かれた向きに加えて、デバイスの異なる向きを包含することが意図されていることが理解されよう。

本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を記載する目的のためであり、本開示を制限することは意図されない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別途明示的に示さない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用されるとき、「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在もしくは追加を排除しないことをさらに理解されたい。

別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者に一般に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的にそのように定義されない限り、理想化された、または過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解される。

実施形態は、本開示の実施形態の概略図を参照して本明細書で説明される。このように、層および要素の実際の寸法は、異なり得るものであり、例えば、製造技術および／または公差の結果として、図示の形状からの変化が予想される。例えば、正方形または矩形として例示または説明される領域は、丸みを帯びた特徴または湾曲した特徴を有することができ、直線として示される領域は、ある程度の不規則性を有することができる。したがって、図に例示される領域は、概略的なものであり、それらの形状は、デバイスの領域の正確な形状を例示することを意図せず、本開示の範囲を限定することを意図しない。加えて、構造または領域のサイズは、例示的な目的のために他の構造または領域と比較して誇張されてもよく、したがって、本発明の主題の一般的な構造を例示するために提供され、縮尺比に従って描かれてもよく、または描かれなくてもよい。図面間の共通要素は、本明細書に共通の要素番号で示されてもよく、その後再記述されなくてもよい。

本開示は、Ｄｕａｌ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｖｏｌｔａｇｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒａｐｉｄ Ｔｒａｃｋｉｎｇの略であるＤｉＶｅＲＴと呼ばれるアプローチを有するエンベロープ追跡集積回路（ＥＴＩＣ）に関連し、単一のトラッカ回路から２つの同時に変調された電源電圧を創出し、したがって、電力増幅器のコレクタを変調する新しい電力増幅器トポロジを可能にする。

電力増幅器の最終出力段からドライバ段を別々に変調することにより、ＥＴ２００ＭＨｚなどの広い変調帯域幅ＥＴが許容され、最初のドライバ段の変調は、無線周波数（ＲＦ）エンベロープに時間整合された対応するＶｃｃを有し、最終段の変調は、通常段間ネットワークによってわずかに遅延するＲＦエンベロープに時間整合された対応するＶｃｃを有する。

ベアリドハティ（または負荷変調）電力増幅器のキャリア増幅段とピーキング増幅段の個別変調、すなわちキャリア増幅段とピーキング増幅段の個別エンベロープ追跡により、これら２つの増幅段のバイアス制御をほぼ無料で追加でき、ピーキング増幅器のターンオンまたはターンオフによる劣化を最小限に抑え、負荷変調そのものに加え効率を高め、バアリドハティアプローチの使用による効率低下を回復させる。これは、本開示に基づくＤｏｈｅｒｔｙ ａｎｄ ｄｕａｌ ＥＴ法の略で、Ｄ^２Ｅと呼ばれる。

同じＲＦ変調信号を同様の電力または異なる電力レベルで送信する送信（ＴＸ）ダイバーシティで使用される２つの電力増幅器を変調することにより、ＰｒｏＥＴ（プログレッシブＶｏｆｆｓｅｔ（ｅ）エンベロープ追跡）または通常のＥＴなどのＥＴ、または平均電力追跡（ＡＰＴ）、または追跡増幅器を無効にした状態でＡＰＴコントローラを使用しながらＥＴで動作することを支持するＡＰｅＴの異なるモードの電力増幅器のドライバおよび最終出力段の両方を変調する従来のアプローチで動作することが許容される。

図１は、本開示に従って、ドハティ電力増幅器（ＰＡ）１２およびエンベロープ追跡（ＥＴ）回路１４を含む電力増幅器システム１０の概略図である。図１の例示的な実施形態では、エンベロープ追跡回路１４は、ＥＴＩＣの形態である。

ドハティＰＡ１２は、第１の供給ノード１８を有するキャリア増幅器１６と、第２の供給ノード２２を有するピーキング増幅器２０とを有する。ドハティＰＡ１２は、ＲＦ信号２６をキャリア増幅器１６およびピーキング増幅器２０に結合する高周波（ＲＦ）信号入力２４を有する。しかしながら、ＲＦ信号２６は、ピーキング増幅器２０に到達する前に、「Ｋａ」と記された第１のインピーダンスインバータ２８を通過する。動作中、キャリア増幅器１６は、ＲＦ出力３２に到達する前に、第２のインピーダンスインバータ３０を通過する主電流信号Ｉ_Ｍを生成する。ピーキング増幅器２０は、ＲＦ出力３２を通して出力される前に、主電流信号Ｉ_Ｍと同相で組み合わせるピーキング電流信号ｊ^＊Ｉｐを生成する。負荷Ｒ_Ｌは、ＲＦ出力３２と、接地などの定電圧ノードとの間で結合される。負荷Ｒ_Ｌは、通常は、ＲＦ信号２６の増幅版が送信されるアンテナである。

ＥＴ回路１４の単一のトラッカ回路３４は、ドハティ増幅器１２に電力を供給する。単一のトラッカ回路３４は、２つの変調されたＶｃｃ供給電圧ＶｃｃおよびＶｃｃａｕｘを生成するように構成されている。マイクロチャージポンプ（ＭＣＰ）３６は、電力インダクタ４０を通して第１の供給出力３８に結合された出力を有する。ＭＣＰ３６は、バッテリ電圧Ｖ_ＢＡＴによって通電される。第１の供給ノード１８は、キャリア増幅器１６に電力を供給するために、第１の供給出力３８に結合される。

ＥＴ回路１４はまた、第１のオフセットキャパシタ４４の比較的大きな容量（約２．２μＦ）によって第１の供給出力３８に結合された第１の追跡増幅器４２を含む。第１のオフセット電圧Ｖ_ＯＦＦＡは、動作中に第１のオフセットキャパシタ４４にわたって存在する。第１のフィードバック（ＦＢ）ネットワーク４６は、第１の供給出力３８と、第１の追跡増幅器４２の第１の追跡入力４８との間で結合されている。

ＥＴ回路１４はまた、第２のオフセットキャパシタ５４の比較的小さな容量（約１０ｎＦ）によって第２の供給出力５２に結合された第２の追跡増幅器５０を含む。
第２のオフセット電圧Ｖ_ＯＦＦＢは、動作中に第２のオフセットキャパシタ５４にわたって存在する。第２のフィードバック（ＦＢ）ネットワーク５６は、第２の供給出力５２と、第２の追跡増幅器５０の第２の追跡入力５８との間で結合されている。第２の供給ノード２２は、ピーキング増幅器２０に電力を供給するために第２の供給出力５２に結合されている。

追跡増幅器供給６０は、第１の追跡増幅器４２に通電する第１の追跡増幅器供給電圧Ｖ_ＳＵＰＡを生成する。追跡増幅器供給６０はまた、第２の追跡増幅器５０に通電する第２の追跡増幅器供給電圧Ｖ_ＳＵＰＢを生成する。いくつかの実施形態では、ＭＣＰ３６は、追跡増幅器供給６０が第１の追跡増幅器供給電圧Ｖ_ＳＵＰＡおよび第２の追跡増幅器供給電圧Ｖ_ＳＵＰＢを生成するために使用する直流電圧を供給し得る。

電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）６２は、第１出力３８を通して第１の供給ノード１８に結合された第１の電流端子６４を有する。ＦＥＴ６２はまた、第２の供給出力５２を通して第２の供給ノード２２に結合された第２の電流端子６６を有する。制御端子６８は、ＦＥＴ６２を制御するために使用される。制御回路７０は、制御端子６８に結合された制御出力７２を有し、制御回路７０は、ＦＥＴ６２が線形モードで電流源として、または閉鎖スイッチとして、または開放スイッチとして動作するように制御するように構成されている。少なくともいくつかの実施形態では、制御回路７０は、ルックアップテーブルから値を読み取り、デジタル／アナログコンバータに値を適用し、アナログ／デジタルコンバータから信号値を読み取るように構成されているデジタルプロセッサを含む。図１の例示的な実施形態では、制御回路７０は、第２の追跡増幅器５０の追跡出力７６に結合された第１の感知入力７４と、第２の供給出力５２に結合された第２の感知入力７８とを有する。第１の感知入力７４と第２の感知入力７８との間の差動感知電圧は、第２のオフセット電圧Ｖ_ＯＦＦＢに等しい。

外部送信機は、制御回路７０のＶｒａｍｐ入力８０において受信されるターゲットＶｒａｍｐ変調信号Ｖ_{ＴＧＴ（ｔ）}を生じさせる。制御回路７０は、第１のターゲット信号出力８２において第１のターゲット信号Ｖ_{ＴＧＴＡ（ｔ）}を、第２のターゲット信号出力８４において第２のターゲット信号Ｖ_{ＴＧＴＢ（ｔ）}を同時に生成することにより、ターゲットＶｒａｍｐ変調信号Ｖ_{ＴＧＴ（ｔ）}に応答するように構成されている。第１のターゲット信号Ｖ_{ＴＧＴＡ（ｔ）}および第２のターゲットＶ_{ＴＧＴＢ（ｔ）}は、互いに対して異なる振幅形状および異なる時間整合を有することができる。第１のターゲット信号出力８２は、第１の追跡増幅器４２の第１のターゲット信号入力８６に結合されている。これに応答して、第１の追跡増幅器４２は、第１の追跡増幅器信号Ｖ_{ＡＭＰＡ（ｔ）}を生成する。第２のターゲット信号出力８４は、第２の追跡増幅器５０の第２のターゲット信号入力８８に結合されている。これに応答して、第２の追跡増幅器５０は、第２の追跡増幅器信号Ｖ_{ＡＭＰＢ（ｔ）}を生成する。第１の供給電圧Ｖｃｃおよび第２の供給電圧Ｖｃｃａｕｘの両方は、第１の追跡増幅器信号Ｖ_{ＡＭＰＡ（ｔ）}および第２の追跡増幅器信号Ｖ_{ＡＭＰＢ（ｔ）}を追跡する。

ドハティ増幅器１２の動作中、キャリア増幅器１６にわたるＲＦ電圧のエンベロープはＶｍと呼ばれ、関連する電流はＩ_Ｍと表記される。ピーキング増幅器を横切るＲＦ電圧のエンベロープはＶｐと呼ばれ、関連する電流はｊ＊Ｉｐで示され、ｊはピーキング電流Ｉｐと主電流Ｉ_Ｍとの間の９０度の位相差を示す虚数成分である。さらに、ドハティ増幅器１２については、２つの増幅器段の間で負荷－線変換が必ずしも同じでないことを前提に、ベアリドハティ電力増幅器として動作させる。

図２Ａおよび図２Ｂは、ピーキング増幅器２０がピークエンベロープに対して－６ｄＢ点よりもはるかに低く作動されるＤ^２Ｅ法を用いて、ドハティ増幅器１２が動作中の場合における、様々な電流および電圧を示しており、すなわち、負荷－線変調のドハティ動作は、ピークエンベロープ電力のかなり下で終了または満了となり、次にキャリアおよびピーキング増幅器の両方は、各々点Ｂと点Ｃとの間に電力の半分を送達する。

変調の平均点は、点Ａにおいて降下する必要はないが、負荷変調がすでに点Ａ′においてキャリア増幅器によって見られる最大インピーダンスを減少させているその間に降下することができるため、負荷変調効率の向上が減少し、したがって、キャリア増幅器１６上でエンベロープ追跡を有することを利用して、理想ドハティ増幅器に対して効率を回復することができる。

ピーキング増幅器２０は、動作されるときに異なる変調ＲＦ電圧を見るので、ピーキング増幅器２０上で別個のＥＴ変調を有することを利用することができる。点Ａにおいてピーキング増幅器２０が見る電圧は、Ａ点でキャリア増幅器１６が見る電圧の約半分に等しく、Ｂ点においてピーキング増幅器２０が見る電圧は、Ｂ点においてキャリア増幅器１６が見る同じ電圧に等しく、これはＡ点においてピーキング増幅器２０が見る電圧の２倍である。Ｂ点からＣ点までのキャリア増幅器１６が見る電圧は、これらの点におけるキャリア増幅器２０が見る電圧と同様である。

ピーク対平均比が６ｄＢの変調信号で、理想的ドハティの場合、図３はキャリア増幅器１６とピーキング増幅器２０の変調Ｖｃｃ電圧を示し、ピーキング増幅器によって予想されるＶｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇの変調電圧振幅は約Ｖｃｃｍａｘ／２～Ｖｃｃｍａｘである。ベアリドハティ電力増幅器として動作するドハティ増幅器１２の場合、負荷変調が時間的に早期に活性化され、ＲＦ変調のピークエンベロープに達する前に満了するので、変調電圧は変化する。

図４に示すように、ピーキング増幅器２０上の供給電圧Ｖｃｃの変調は、キャリア増幅器１６の供給電圧Ｖｃｃの変調よりも低いダイナミックレンジを有する。これは、最小電圧が図４に示すＶｃｃｍ０／２にほぼ等しい電圧であるからである。したがって、第２のオフセットキャパシタ５４をＶｃｃｍ０／２付近の値にプリチャージして、ピーキング増幅器２０の供給を低電圧電源から駆動する第２の追跡増幅器５０に供給し、効率を改善することができる。２つの別個のＶｃｃ変調電圧Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ（ｔ）≧Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ（ｔ）により、キャリア増幅器１６およびピーキング増幅器２０の各々の上で異なる負荷－線変換および／または２つの異なるインピーダンスインバータ比が許容される。この柔軟性の結果として、電力効率が最大化され得る。

ドハティ増幅器１２の全体的な線形性を最大化するために、キャリア増幅器１６とピーキング増幅器２０の異なる供給電圧による異なる線形化があってもよい。例えば、キャリア供給変調Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ（ｔ）は、キャリア増幅器１６のアイソメトリックゲイン動作を提供するエンベロープ追跡ルックアップテーブル（ＥＴ－ＬＵＴ）に格納された値に比例して調整することができ、ピーキング供給変調Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ（ｔ）は、ドハティ増幅器１２の全体的なゲインが、利用可能な二つの変調供給を利用することによって線形化するよう、ピーキング増幅器２０のアイソメトリックゲイン動作を許容するキャリア供給変調Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒに対して別のＥＴ－ＬＵＴ関係を有し得る。ＥＴ－ＬＵＴ関係対Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒに対するＶｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇＥＴ－ＬＵＴの変化は、ＥＴ回路１４内部に直接実装することが可能であり、図１に示すように、Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒによって使用される入力変調Ｖｒａｍｐ信号をターゲットとして使用し、これを内蔵マッピング変化を介して修正して、Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ用の別のターゲット信号を創出する。

図５は、Ａ点未満、２のピーキング点ＡおよびＢの間、およびＢ点超の、期待される効率改善を示す。キャリア増幅器１６の効率は、Ａ点に見られる高い負荷線を考えると良好であり、Ａ’点においては負荷線がベアリ動作により下がっていたが、Ａ点とＣ点との間のＶｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒの変調供給ＥＴ動作により改善されて圧縮近くに動作し続けるため、Ａ’点においてはまだある程度の良好な効率が得られている。

ピーキング増幅器２０の効率は良好であるが、ＥＴＩＣのＶｃｃ（ｔ）とＶｃｃａｕｘ（ｔ）の間のＦＥＴ素子全体の電圧を表す（Ｖｍ（ｔ）－Ｖｐ（ｔ））の差は、このＦＥＴを通って流れる変調ピーキング電流の電力を散逸させているため、Ａ点とＢ点との間は常にＶｃｃｍ０電圧からピーキング増幅器に供給していることと等価となる。

ピーキング増幅器２０は、ピーキング増幅器が作動される開始時に低い供給Ｖｃｃｍｉｎ＿ｐｅａｋｉｎｇでバイアスされ、Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ電圧の制御により、ピーキング増幅器２０のＲＦ性能をよりよく制御することが許容され、ＲＦトランジスタ（図示せず）のゲート／ベース上のバイアス制御のみに対してゲート／ベースおよびコレクタ（図示せず）においてより良いイアス制御が与えられる。Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇの最小Ｖｃｃは、ピーキング増幅器２０がＲＦ電流を調達し始めるときまたは停止するときの、その動作をより良く最適化するのに役立つならば、最小Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒと異なっていてもよい。最小Ｖｃｃはまた、ＶｐエンベロープがＶｍエンベロープの２分の１であることを考慮すると、ピーキング増幅器２０が係合されている遷移点でのＶｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ電圧の約半分であってもよい。間接的に、キャリア増幅器１６およびピーキング増幅器２０は、各々が、各ＥＴ－ＬＵＴからの値によって調整される独自の変調Ｖｃｃ波形を有するため、線形化することができる。

本開示の実施形態では、キャリア増幅器変調供給電圧Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ（ｔ）は、常にピーキング増幅器変調供給電圧Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ（ｔ）以上であることに留意されたい。したがって、本開示の実施形態は、Ｖｃｃ（ｔ）≧Ｖｃｃａｕｘ（ｔ）が要求されるＤｉＶｅＲＴアプローチ用に構成されている。

さらに、キャリア増幅器の変調供給電圧Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ（ｔ）は、ピーク対平均比が低く、ピーク対最小電圧比も低い。したがって、第１の追跡増幅器４２のトラッカ増幅器供給電圧Ｖ_ＳＵＰＡを低くすることができ、これにより、エンベロープトラッカ回路１４のエネルギー効率を向上する。さらに、ピーキング増幅器２０のピーキング増幅器変調供給電圧Ｖｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ（ｔ）は、ピーク対最小電圧比振幅が低減されている。第１の追跡増幅器４２および第２の追跡増幅器２０にそれぞれ異なる供給を行うために用いられるＶ_ＳＵＰＢよりも小さい２つの異なる電圧Ｖ_ＳＵＰＡの存在により、ＥＴ回路１４のエネルギー効率が最大化される。

ＶｃｃおよびＶｃｃａｕｘ電源電圧を使用して、異なる電力増幅器トポロジの混合および一致があり得る。さらに、各電力増幅器において２つのＲＦエンベロープの間に時間の不一致がある場合、Ｖｃｃ＿ｃａｒｒｉｅｒ（ｔ）とＶｃｃ＿ｐｅａｋｉｎｇ（ｔ）との間に異なる時間整合が存在し得る。各電力増幅段は、クラスＡＢでバイアスされ、それぞれの供給経路を介して各増幅器のＥＴ振幅変調－振幅変調線形化を利用することができる。

前述の態様のうちのいずれか、および／または本明細書に記載される様々な別個の態様および特徴を、追加の利点のために組み合わせてもよいことが企図される。本明細書に開示される様々な実施形態のうちのいずれかは、本明細書に反対の旨が示されない限り、１つ以上の他の開示された実施形態と組み合わせてもよい。

当業者は、本開示の好ましい実施形態に対する改善および修正を認識するであろう。全てのそのような改善および修正は、本明細書に開示される概念および以下の請求項の範囲内で考慮される。

Claims (20)

1. 電力増幅器システムであって、
   第１の供給ノードを有するキャリア増幅器と、
   第２の供給ノードを有するピーキング増幅器と、
   エンベロープ追跡（ＥＴ）回路であって、
   前記第１の供給ノードにおいて第１の電圧信号を生成するように構成されている第１の追跡増幅器、
   前記第２の供給ノードにおいて第２の電圧信号を生成するように構成されている第２の追跡増幅器、
   前記第１の供給ノードに結合された第１の電流端子と、前記第２の供給ノードに結合された第２の電流端子とを有するトランジスタ、および
   前記第１の追跡増幅器および前記第２の追跡増幅器の両方またはいずれかの出力に結合された第１の入力と、前記トランジスタの制御入力端子に結合された制御出力端子とを有する制御回路を備えるエンベロープ追跡（ＥＴ）回路と、を備え、前記制御回路が、前記ピーキング増幅器が徐々にアクティブになるにつれて、前記トランジスタを徐々にオンにして、前記第１の供給ノードから前記第２の供給ノードに電流を伝達するように構成されている、電力増幅器システム。
2. 前記制御回路が、前記制御回路の前記第１の入力における追跡出力電圧を監視することによって、前記ピーキング増幅器がますますアクティブになると判定する、請求項１に記載の電力増幅器システム。
3. 前記制御回路が、前記第２のノードにおける電圧を監視するために前記第２のノードに結合された第２の入力を有する、請求項２に記載の電力増幅器システム。
4. 前記制御回路が、前記第１の入力と前記第２の入力との間の差動電圧を監視し、かつそれに応答して、前記ピーキング増幅器が徐々にアクティブになるにつれて、前記トランジスタを徐々にオンにして、前記第１の供給ノードから前記第２のノードに電流を伝達するように構成されている、請求項３に記載の電力増幅器システム。
5. 前記第１の供給信号が、前記ＥＴ回路によって受信された高周波信号の前記エンベロープに従う第１の振幅変調を有し、前記第２の供給信号は、前記ＥＴ回路によって受信された前記高周波信号の前記エンベロープに従う第２の振幅変調を有する、請求項１に記載の電力増幅器システム。
6. 前記制御回路が、前記キャリア電流と前記ピーキング電流が実質的に等しくなるまで、前記ピーキング増幅器に供給するピーキング電流の変化率を、前記キャリア増幅器に供給するキャリア電流の変化率よりも大きくするように構成されている、請求項１に記載の電力増幅器システム。
7. 前記ピーキング増幅器に供給するピーキング電流の前記変化率が、前記キャリア増幅器に供給する前記キャリア電流の前記変化率の少なくとも２倍の勾配を有する、請求項６に記載の電力増幅器システム。
8. 前記ＥＴ回路が、ＥＴ集積回路（ＥＴＩＣ）に統合されている、請求項１に記載の電力増幅器システム。
9. 前記ＥＴ回路が、前記キャリア増幅器に供給する前記第１の供給ノードにおける電圧が、前記ピーキング増幅器に供給する前記第２の供給ノードにおける前記電圧以上に保たれることを確実にするように構成されている、請求項１に記載の電力増幅器システム。
10. 前記ＥＴ回路が、電力インダクタを通して前記第１の供給ノードに結合された出力を有するマイクロチャージポンプを有するトラッカ回路をさらに備える、請求項１に記載の電力増幅器システム。
11. 前記トランジスタが、電界効果トランジスタである、請求項１に記載の電力増幅器システム。
12. 前記キャリア増幅器および前記ピーキング増幅器が、ドハティ増幅器構成で結合されている、請求項１に記載の電力増幅器システム。
13. 前記キャリア増幅器の信号出力と前記ピーキング増幅器の信号出力との間に結合された第１のインピーダンスインバータをさらに備える、請求項１２に記載の電力増幅器システム。
14. 前記キャリア増幅器の信号入力と前記ピーキング増幅器の信号入力との間に結合された第２のインピーダンスインバータをさらに備える、請求項１３に記載の電力増幅器システム。
15. 前記第１のインピーダンスインバータおよび前記第２のインピーダンスインバータが、実質的に異なるインピーダンスインバータ比を有する、請求項１４に記載の電力増幅器システム。
16. 第１の追跡増幅器の出力と前記第１の供給ノードとの間に結合された第１のキャパシタをさらに備える、請求項１に記載の電力増幅器システム。
17. 前記第２の追跡増幅器の出力と前記第２の供給ノードとの間に結合された第２のキャパシタをさらに備える、請求項１６に記載の電力増幅器システム。
18. 前記第２のキャパシタの容量は、前記第１のキャパシタの容量よりも１桁小さい、請求項１６に記載の電力増幅器システム。
19. 前記制御回路が、前記キャリア増幅器のアイソメトリックゲイン動作を提供するために、第１のエンベロープ追跡ルックアップテーブル（ＥＴ－ＬＵＴ）に格納された値に基づいて、前記第１の供給ノードにおける供給電圧を調整するようにさらに構成される、請求項１に記載の電力増幅器システム。
20. 前記制御回路が、前記ピーキング増幅器のアイソメトリックゲイン動作を提供するために、第２のＥＴ－ＬＵＴに格納された値に基づいて、前記第２の供給ノードにおける供給電圧を調整するようにさらに構成されている、請求項１に記載の電力増幅器システム。

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