JP2024504491A - マルチバンド電力増幅回路および無線周波数トランシーバ - Google Patents

マルチバンド電力増幅回路および無線周波数トランシーバ Download PDF

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Abstract

本出願の実施形態は、線形補正を保証し、回路損失を低減しながらVBWを増加させるために、マルチバンド電力増幅回路および無線周波数トランシーバを提供する。マルチバンド電力増幅回路は、第1のパワートランジスタと、第2のパワートランジスタと、第1の整合回路と、第2の整合回路と、第3の整合回路と、コンバイナとを含む。第1のパワートランジスタは、第1の整合回路を介してコンバイナの第1の入力端に結合される。第2のパワートランジスタは、第2の整合回路介してコンバイナの第2の入力端に結合される。第3の整合回路の第1の端部は第1のパワートランジスタの出力端に結合され、第3の整合回路の第2の端部は第2のパワートランジスタの出力端に結合される。第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するように構成される。

Description

本出願は、電子技術の分野に関し、特に、マルチバンド電力増幅回路および無線周波数トランシーバに関する。
電力増幅回路の設計時には、通常、デバイスの互換性を向上させるために、電力増幅回路が複数の周波数帯域で動作できることが期待される。例えば、電力増幅回路は、以下の周波数帯域：758～960MHz、1805～1880MHz、2110～2170MHz、または2620～2690MHzのうちの少なくとも1つで動作することができることが期待される。
マルチバンド動作モードにおけるマルチバンド電力増幅回路の線形劣化および低下した効率を低減するために、マルチバンド電力増幅回路のビデオ帯域幅（video bandwidth、VBW）を増加させる必要がある。従来技術では、一般に、VBWは、マルチバンド電力増幅回路内のパワートランジスタのドレインに一次または多次のローパスネットワークを追加することによって増加する。図1aに示すように、絶縁ゲート強化Pチャネル金属酸化膜半導体（P－channel metal oxide semiconductor、P－MOS）トランジスタのドレインに、キャパシタC1およびインダクタL1を含む一次ローパスネットワークが追加される。図1bに示すように、P－MOSトランジスタのドレインには、キャパシタC1、インダクタL1、キャパシタC2、インダクタL2からなる二次ローパスネットワークが追加されている。図1cに示すように、P－MOSトランジスタのドレインには、キャパシタC1、インダクタL1、キャパシタC2、インダクタL2、抵抗器Rからなる二次ローパスネットワークが追加されている。
図1a、図1b、および図1cに示されたマルチバンド電力増幅回路のシミュレーション図は、それぞれ図2a、図2b、および図2cに示されており、水平座標は周波数を示し、垂直座標はインピーダンス振幅を示し、極大値点は共振点を示す。インピーダンス振幅の最大値に対応する水平座標の値はVBWである。図1aに示すマルチバンド電力増幅回路のVBWは約110MHzであるが、VBWの増加は重要ではないことが分かる。図1bおよび図1cに示すマルチバンド電力増幅回路のVBWは、それぞれ約550MHzおよび510MHzである。VBWは増加させることができるが、数十MHz付近の追加の共振点が導入され、線形補正に影響を及ぼす。加えて、図1cに示すマルチバンド電力増幅回路は、抵抗器Rを使用して共振点Q値を低減し、追加の損失を導入する。
本出願の実施形態は、線形補正を保証し、回路損失を低減しながらVBWを増加させるために、マルチバンド電力増幅回路および無線周波数トランシーバを提供する。
前述の目的を達成するため、本出願の実施形態では以下の技術的解決策が使用される。
第1の態様によれば、第1のパワートランジスタと、第2のパワートランジスタと、第1の整合回路と、第2の整合回路と、第3の整合回路と、コンバイナとを含むマルチバンド電力増幅回路が提供される。第1のパワートランジスタは、第1の整合回路を介してコンバイナの第1の入力端に結合される。第2のパワートランジスタは、第2の整合回路を使用してコンバイナの第2の入力端に結合される。第3の整合回路の第1の端部は第1のパワートランジスタの出力端に結合され、第3の整合回路の第2の端部は第2のパワートランジスタの出力端に結合される。第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するように構成される。
本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路によれば、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するので、第3の整合回路はLC共振回路を含まない。これにより、LC共振回路を導入することによって引き起こされる追加の共振点を回避することができる。加えて、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するので、第3の整合回路は抵抗器を含まない。これにより、抵抗器を導入することによって引き起こされる追加の損失を回避することができる。加えて、第1のパワートランジスタの出力端について、第1の整合回路は第3の整合回路に並列に接続され、第3の整合回路は第2の整合回路に直列に接続されるため、第1の整合回路は第2の整合回路に並列に接続される。あるいは、第2のパワートランジスタの出力端について、第2の整合回路は第3の整合回路に並列に接続され、第3の整合回路は第1の整合回路に直列に接続されるため、第1の整合回路は第2の整合回路に並列に接続される。さらに、第1の整合回路は、第2の整合回路に並列に接続される。これにより、第1の整合回路および／または第2の整合回路の等価インダクタンスを低減することができる。さらに、式
から、インダクタLまたはキャパシタCは共振周波数fの値に反比例することが分かる。したがって、第1の整合回路および／または第2の整合回路の等価インダクタンスが減少するにつれて、マルチバンド電力増幅回路全体の等価インダクタンスが減少し、共振周波数が増加する。さらに、インピーダンス振幅の最大値に対応する共振点の共振周波数の値がVBWであるため、マルチバンド電力増幅回路のVBWは、マルチバンド電力増幅回路の共振周波数の増加に応じて増加する。
結論として、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、VBWを増加させ、VBW関連の特徴を改善することができる。加えて、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、基本波整合帯域幅をさらに改善して、良好な基本波整合を実施することができる。これにより、特定の周波数帯におけるマルチバンド電力増幅回路とシングルバンド電力増幅回路との間の線形性や効率などの性能の差が小さくなる。
第1の態様を参照すると、可能な一実施態様では、第3の整合回路は、マイクロストリップ、インダクタ、ボンディングワイヤ、または集積受動デバイスのうちの少なくとも1つである。本出願における第3の整合回路は、VBWおよび基本波整合帯域幅を増加させるために、マイクロストリップ、インダクタ、もしくはボンディングワイヤ、またはそれらの組み合わせなどの直流部品であってもよい。第3の整合回路の具体的な実施態様は、本出願では限定されない。
第1の態様を参照すると、可能な一実施態様では、第3の整合回路はキャパシタである。本出願における第3の整合回路は、基本波整合帯域幅を改善するために、交流部品、例えばキャパシタまたはそれらの組み合わせであってもよい。第3の整合回路の具体的な実施態様は、本出願では限定されない。
第1の態様を参照すると、可能な一実施態様では、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタおよび／もしくは第2のパワートランジスタの複数のパッケージ／1つのパッケージの内側に位置し、または第3の整合回路は、第1のパワートランジスタおよび第2のパワートランジスタのパッケージの外側に位置し、または第3の整合回路は、第1のパワートランジスタのダイの出力パッドおよび第2のパワートランジスタのダイの出力パッド上に位置する。
第2の態様によれば、マルチバンド電力増幅器が提供され、第1の態様および第1の態様の実施態様のいずれか1つによるマルチバンド電力増幅回路を含む。マルチバンド電力増幅器は、入力マルチバンド信号を増幅するように構成される。
第3の態様によれば、無線周波数トランシーバが提供され、アナログベースバンド回路と、第1の態様および第1の態様の実施態様のいずれか1つによるマルチバンド電力増幅回路とを含む。アナログベースバンド回路は、マルチバンド無線周波数信号をマルチバンド電力増幅回路に出力するように構成される。マルチバンド電力増幅回路は、マルチバンド無線周波数信号を増幅するように構成される。
第2の態様および第3の態様の技術的効果については、第1の態様および第1の態様の実施態様のいずれか1つにおける技術的効果を参照されたい。ここでは詳細を繰り返さない。
従来技術におけるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図1である。 従来技術におけるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図2である。 従来技術におけるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図3である。 図1aに示すマルチバンド電力増幅回路のシミュレーション図である。 図1bに示すマルチバンド電力増幅回路のシミュレーション図である。 図1cに示すマルチバンド電力増幅回路のシミュレーション図である。 本出願の一実施形態によるマルチアンテナ無線周波数トランシーバの構造の概略図である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図1である。 従来技術におけるDHT電力増幅回路の構造の概略図である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図2である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路のシミュレーション図である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図3である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図4である。 本出願の一実施形態によるマルチバンド電力増幅回路の構造の概略図5である。
以下では、本出願の実施形態における添付の図面を参照しつつ、本出願の実施形態における技術的解決策を説明する。説明される実施形態は、本出願の実施形態のすべてではなく一部にすぎないことは明らかである。
以下で言及される「第1の」および「第2の」などの用語は、単に説明の目的のために意図されており、相対的な重要性の指示もしくは暗示、または示された技術的特徴の量の暗示的な指示として理解されるべきではない。したがって、「第1」または「第2」によって定義される特徴は、1つまたは複数の特徴を明示的または暗黙的に含み得る。
加えて、本出願では、「上方」および「下方」などの位置の用語は、添付の図面の構成要素の位置に対して定義される。これらの位置の用語は、相対的な説明および明確化のために使用される相対的な概念であり、添付の図面における構成要素の位置の変化に基づいて、それに応じて変化し得ることを理解されたい。
本出願では、特に明確に、指定および限定されない限り、「接続」という用語は、広義に理解されるべきである。例えば、「接続」は、信号送信のための電気接続を実現する方法であってもよく、直接的な電気接続であってもよく、または中間媒体を介した間接的な電気接続であってもよい。以下の解決策では、スイッチは、短絡および開放回路の2つの状態を有する。いくつかの解決策では、短絡はオン、オン状態、スイッチオン、電気接続などとも呼ばれ、開放回路はオフ、スイッチオフなどとも呼ばれる。
図3は、通信装置で使用されるマルチアンテナ無線周波数トランシーバの構造を示す。トランシーバは、位相ロックループ（phase locked loop、PLL）10、局部発振器（local oscillator generator、LO）11、デジタルベースバンド（digital base band、DBB）12、および複数の無線周波数回路を含む。各無線周波数回路は、送信機アナログベースバンド回路（transmit analog base band、TX ABB）14と、電力増幅器（power amplifier、PA）16と、アンテナ17と、周波数混合器19とを含む。PA16は、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路によって実装されてもよい。
まず、前述のデバイス間の接続関係が説明される。
PLL10の出力端は、LO11の入力端に接続される。無線周波数回路の場合、LO11の出力端は周波数混合器19の第1の入力端に接続される。
無線周波数回路の各グループの送信リンクでは、DBB12はTX ABB14の入力端に接続され、TX ABB14の出力端は周波数混合器19の第2の入力端に接続され、周波数混合器19の出力端はPA16の入力端に接続され、PA16の出力端はアンテナ17に接続される。
以下、前述のデバイスの機能について説明する。
PLL10は、チャネル毎の固定クロック周波数の第1の発振信号をLO11に出力するように構成される。
LO11は、第1の発振信号を処理して（任意選択で周波数分割を実行し、任意選択で直交位相を出力する）、複数の局部発振周波数の送信発振信号を出力するように構成される。
DBB12は、送信リンクにデジタル信号を送信するように構成される。
TX ABB14は、DBB12からのデジタル信号をフィルタリングおよび増幅するように構成される。
周波数混合器19は、送信発振信号（および任意選択でTX ABB14によって出力された信号）に対して周波数混合を実行し、周波数混合によって得られた信号をPA16に出力するように構成される。
PA16は、周波数混合により得られた高周波信号を増幅するように構成される。
任意選択で、本出願の実施形態における通信装置は、無線トランシーバ機能を含むデバイスであってもよい。通信装置はまた、ユーザ機器（user equipment、UE）、アクセス端末、加入者ユニット、加入者局、移動局、モバイルコンソール、リモート局、リモート端末、モバイルデバイス、ユーザ端末、端末、無線通信装置、ユーザエージェント、またはユーザ装置と呼ばれてもよい。例えば、通信装置は、携帯電話、スマートスピーカ、スマートウォッチ、無線通信機能を有するハンドヘルドデバイス、コンピューティングデバイス、無線モデムに接続された別の処理デバイス、ロボット、無人航空機、スマート運転車両、スマートホーム、車載デバイス、医療デバイス、スマートロジスティクスデバイス、ウェアラブルデバイス、ワイヤレスフィデリティ（wireless fidelity、Wi－Fi）デバイス、将来の第5世代（5th generation、5G）ネットワークの端末デバイス、または5G以降のネットワークの端末デバイスであってもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
図4に示すように、本出願の一実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、第1のパワートランジスタと、第2のパワートランジスタと、第1の整合回路と、第2の整合回路と、第3の整合回路と、コンバイナとを含む。
第1のパワートランジスタは、第1の整合回路を介してコンバイナの第1の入力端に結合される。第2のパワートランジスタは、第2の整合回路介してコンバイナの第2の入力端に結合される。第3の整合回路の第1の端部は第1のパワートランジスタの出力端に結合され、第3の整合回路の第2の端部は第2のパワートランジスタの出力端に結合される。第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するように構成される。
任意選択で、本出願のこの実施形態では、第3の整合回路は、マイクロストリップ、インダクタ、ボンディングワイヤ（bonding wire）、または集積受動デバイスのうちの少なくとも1つであってもよい。
任意選択で、本出願のこの実施形態では、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタおよび／もしくは第2のパワートランジスタの複数のパッケージ／1つのパッケージの内側に位置し、または第3の整合回路は、第1のパワートランジスタおよび第2のパワートランジスタのパッケージの外側に位置し、または第3の整合回路は、第1のパワートランジスタのダイの出力パッドおよび第2のパワートランジスタのダイの出力パッド上に位置する。
加えて、本出願のこの実施形態では、図4に示す第3の整合回路以外の他のデバイスおよび／または回路の機能は以下のとおりであり得る。
第1のパワートランジスタは、常に、マルチバンド電力増幅回路の入力信号を増幅するように構成される。第1のパワートランジスタが飽和状態に達すると、第2のパワートランジスタおよび第1のパワートランジスタは、マルチバンド電力増幅回路の入力信号を増幅するように構成される。第1のパワートランジスタが飽和状態に達していないとき、第2のパワートランジスタは動作せず、第1のパワートランジスタのみが動作する。
任意選択で、第1のパワートランジスタおよび第2のパワートランジスタが同時に動作するとき、第1の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力電流を増加させるように、第1のパワートランジスタの等価負荷を低減するように構成される。さらに、第1のパワートランジスタの出力電流が増加し、コンバイナの出力電流も増加するため、マルチバンド電力増幅回路の出力電力が増加する。
第2の整合回路は、第2のパワートランジスタが正常に動作することを保証するように構成される。
コンバイナは、2つの入力信号を結合して1つの信号にするように構成される。
本出願のこの実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路によれば、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するので、第3の整合回路はLC共振回路を含まない。これにより、LC共振回路を導入することによって引き起こされる追加の共振点を回避することができる。加えて、第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するので、第3の整合回路は抵抗器を含まない。これにより、抵抗器を導入することによって引き起こされる追加の損失を回避することができる。第1のパワートランジスタの出力端について、第1の整合回路は第3の整合回路に並列に接続され、第3の整合回路は第2の整合回路に直列に接続されるため、第1の整合回路は第2の整合回路に並列に接続される。あるいは、第2のパワートランジスタの出力端について、第2の整合回路は第3の整合回路に並列に接続され、第3の整合回路は第1の整合回路に直列に接続されるため、第1の整合回路は第2の整合回路に並列に接続される。さらに、第1の整合回路は、第2の整合回路に並列に接続される。これにより、第1の整合回路および／または第2の整合回路の等価インダクタンスを低減することができる。さらに、式
から、インダクタLまたはキャパシタCは共振周波数fの値に反比例することが分かる。したがって、第1の整合回路および／または第2の整合回路の等価インダクタンスが減少するにつれて、マルチバンド電力増幅回路全体の等価インダクタンスが減少し、共振周波数が増加する。さらに、インピーダンス振幅の最大値に対応する共振点の共振周波数の値がVBWであるため、マルチバンド電力増幅回路のVBWは、マルチバンド電力増幅回路の共振周波数の増加に応じて増加する。
結論として、本出願のこの実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、VBWを増加させ、VBW関連の特徴を改善することができる。加えて、本出願のこの実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、基本波整合帯域幅をさらに改善して、良好な基本波整合を実施することができる。これにより、特定の周波数帯におけるマルチバンド電力増幅回路とシングルバンド電力増幅回路との間の線形性や効率などの性能の差が小さくなる。
図5は、従来技術におけるドハティ（Doherty、DHT）電力増幅回路の構造の概略図である。DHT電力増幅回路は、平均トランジスタと、ピークトランジスタと、第1の直流バイアス回路と、第2の直流バイアス回路と、第1の1／4波長インピーダンス変換線路と、第2の1／4波長インピーダンス変換線路と、負荷とを含む。DHT電力増幅回路の動作原理については、従来技術を参照されたい。ここでは詳細を繰り返さない。
図4に示すマルチバンド電力増幅回路を参照すると、図5の平均トランジスタは図4の第1のパワートランジスタに対応してもよく、図5のピークトランジスタは図4の第2のパワートランジスタに対応してもよく、図5の第1の直流バイアス回路および第1の1／4波長インピーダンス変換線路は図4の第1の整合回路に対応してもよく、図5の第2の直流バイアス回路は図4の第2の整合回路に対応してもよい。あるいは、図5の平均トランジスタは図4の第2のパワートランジスタに対応してもよく、図5のピークトランジスタは図4の第1のパワートランジスタに対応してもよく、図5の第1の直流バイアス回路および第1の1／4波長インピーダンス変換線路は図4の第2の整合回路に対応してもよく、図5の第2の直流バイアス回路は図4の第1の整合回路に対応してもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。さらに、図5の第2の1／4波長インピーダンス変換線路は、図4のコンバイナに対応してもよく、負荷は、図4の送信リンク上のアンテナの等価インピーダンスとアンテナのバックエンド回路の等価インピーダンスとの和に対応してもよい。
加えて、可能な一実施態様では、図6に示すように、図4の第3の整合回路は、例えば、マイクロストリップの一部であってもよい。
具体的には、図6に示すデバイスおよび／または回路の機能は、以下のとおりであってもよい。
平均トランジスタは、常に、マルチバンド電力増幅回路の入力信号を増幅するように構成される。平均トランジスタが飽和状態に達すると、ピークトランジスタおよび平均トランジスタは、マルチバンド電力増幅回路の入力信号を増幅するように構成される。平均トランジスタが飽和状態に達しないとき、ピークトランジスタは動作せず、平均トランジスタのみが動作する。
第1の直流バイアス回路は、平均トランジスタに直流電流を供給するように構成される。同様に、第2の直流バイアス回路は、平均トランジスタに直流電流を供給するように構成される。
任意選択で、平均トランジスタおよびピークトランジスタが同時に動作するとき、第1の1／4波長インピーダンス変換線路は、平均トランジスタの出力電流を増加させるように、平均トランジスタの等価負荷を低減するように構成される。さらに、平均トランジスタの出力電流が増加し、コンバイナの出力電流も増加するため、電力増幅器の出力電力が増加する。
第2の1／4波長インピーダンス変換線路は、2つの入力信号を結合して1つの信号にするように構成される。
任意選択で、図6に示すマルチバンド電力増幅回路の動作プロセスは、以下の3つのフェーズに分割され得る。
フェーズ1：マルチバンド電力増幅回路の入力信号が小信号であるため、平均トランジスタのみが動作し、ピークトランジスタは動作しない。具体的には、マルチバンド電力増幅回路の入力信号が平均トランジスタおよび第1の1／4波長インピーダンス変換線路を通過した後、信号の電力が増幅される。
フェーズ2：マルチバンド電力増幅回路の入力信号が連続的に増強されるにつれて、平均トランジスタが飽和状態に達すると、ピークトランジスタはオンになり、平均トランジスタと共に動作する。具体的には、マルチバンド電力増幅回路の一方の入力信号は平均トランジスタおよび第1の1／4波長インピーダンス変換線路を通過し、他方の入力信号はピークトランジスタを通過するか、または平均トランジスタおよびマイクロストリップを通過し、第2の1／4波長インピーダンス変換線路は2つの入力信号を結合して1つの信号にする。信号の電力が増幅される。この場合、飽和状態の平均トランジスタの出力電圧は一定である。しかしながら、平均トランジスタの等価負荷が連続的に低減されるため、平均トランジスタの出力電流が連続的に増大され、その結果、信号電力が連続的に増幅されることができる。
フェーズ3：マルチバンド電力増幅回路の入力信号が連続的に増強されるにつれて、飽和状態にある平均トランジスタの出力電圧は一定であり、出力電流は連続的に増加する。ピークトランジスタも飽和状態に達すると、平均トランジスタおよびピークトランジスタの出力電流はそれぞれ最大値に達する。この場合、マルチバンド電力増幅回路によって出力される信号電力も最大値に達する。
任意選択で、従来の整合回路はデバイスパッケージのサイズによって制限されるため、図5に示すように、平均トランジスタの出力端はピークトランジスタの出力端に接続されず、単一の直流バイアス回路設計のみが平均トランジスタおよびピークトランジスタに使用されることができる。言い換えれば、平均トランジスタは、第1の直流バイアス回路に結合されることができる。しかしながら、第1の1／4波長インピーダンス変換線路は非常に長いため、平均トランジスタの出力端を第1の1／4波長インピーダンス変換線路およびピークトランジスタの出力端を介して第2の直流バイアス回路に結合するインピーダンスは非常に高く、平均トランジスタは第2の直流バイアス回路に結合されることができず、すなわち、平均トランジスタに対して単一の直流バイアス回路のみが実装されることができる。同様に、ピークトランジスタは、第2の直流バイアス回路に結合されることができる。しかしながら、第1の1／4波長インピーダンス変換線路は非常に長いため、ピークトランジスタの出力端を第1の1／4波長インピーダンス変換線路および平均トランジスタの出力端を介して第1の直流バイアス回路に結合するインピーダンスは非常に高く、ピークトランジスタは第1の直流バイアス回路に結合されることができず、すなわち、ピークトランジスタに対して単一の直流バイアス回路のみが実装されることができる。
しかしながら、本出願のこの実施形態では、マイクロストリップは、新たな直流接続を確立するために、平均トランジスタの出力端とピークトランジスタの出力端とを直接接続することができる。これは、平均トランジスタおよびピークトランジスタのための二重直流バイアス回路設計を実施する。以下、図7および表1を参照して、本出願の実施形態において達成される技術的効果について説明する。
マイクロストリップはLC共振回路を含まないので、LC共振回路の導入によって生じる追加の共振点が回避されることができる。加えて、マイクロストリップは抵抗器も含まないため、抵抗器の導入によって引き起こされる追加の損失が回避されることができる。例えば、図7に示すシミュレーション図では、VBWに対応する共振点に加えて、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路に追加の共振点が導入されず、その結果、回路の線形補正が保証されることができることが分かる。
平均トランジスタの出力端について、第1の直流バイアス回路はマイクロストリップに並列に接続され、マイクロストリップは第2の直流バイアス回路に直列に接続されるため、第1の直流バイアス回路は第2の直流バイアス回路に並列に接続される。ピークトランジスタの出力端について、第2の直流バイアス回路はマイクロストリップに並列に接続され、マイクロストリップは第1の直流バイアス回路に直列に接続されるため、第1の直流バイアス回路は第2の直流バイアス回路に並列に接続される。さらに、第1の直流バイアス回路は、第2の直流バイアス回路に並列に接続されるため、第1の直流バイアス回路および／または第2の直流バイアス回路の等価インダクタンスが低減されることができる。これにより、回路全体の共振周波数を高め、VBWを高めるという技術的効果を達成することができる。例えば、図7に示すシミュレーション図では、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路のVBWは1060MHzであり、図5に示すDHT電力増幅回路のVBWは740MHzであることが分かる。したがって、本出願のこの実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路のVBWの値は、図5に示す回路のVBWの値よりも大きい。
結論として、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、VBWを増加させ、VBW関連の特徴を改善することができる。加えて、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路はまた、基本波整合帯域幅を増加させることができる。任意選択で、基本波整合帯域幅は、インピーダンス誤差を使用して測定されてもよい。インピーダンス誤差は、実際の基本インピーダンスと目標の基本インピーダンスとの誤差を示し、インピーダンス誤差は以下の式（1）を満たす：
ここで、Zmは実際の基本インピーダンスを示し、Ztは目標の基本インピーダンスを示し、
はZtの共役を示す。インピーダンス誤差の値が小さいほど、基本波の整合帯域幅が広く、基本波の整合が良好であることを示す。特定の周波数帯域では、マルチバンド電力増幅回路とシングルバンド電力増幅回路との間の線形性および効率などの性能のギャップはより小さい。例えば、基本波周波数が1840MHzおよび2140MHzであるとき、図5に示すDHT電力増幅回路および本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路に対応するインピーダンス誤差計算結果が表1に示されている。2つの異なる基本波周波数において、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路に対応するインピーダンス誤差はすべて、図5に示すDHT電力増幅回路に対応するインピーダンス誤差よりも小さいことが分かる。したがって、本出願の実施形態で提供されるマルチバンド電力増幅回路は、基本波整合帯域幅を増加させることができる。
平衡結合または非絶縁結合などの電力結合を有する別の回路では、VBWおよび基本波整合帯域幅を増加させるために、本出願の実施形態における技術的解決策が使用され得ることに留意されたい。
別の可能な実施態様では、図8に示すように、図4の第3の整合回路は、例えばインダクタであってもよい。図8に示すマルチバンド電力増幅回路を形成するデバイスおよび／または回路の機能ならびにマルチバンド電力増幅回路の動作プロセスについては、図6に対応する説明を参照されたい。ここでは詳細を繰り返さない。
さらに別の可能な実施態様では、図9に示すように、図4の第3の整合回路は、例えば、1つまたは複数のボンディングワイヤであってもよい。図9に示すマルチバンド電力増幅回路を形成するデバイスおよび／または回路の機能ならびにマルチバンド電力増幅回路の動作プロセスについては、図6に対応する説明を参照されたい。ここでは詳細を繰り返さない。
可能な一実施態様では、図10に示すように、図4の第3の整合回路は、例えばキャパシタであってもよい。図10に示すマルチバンド電力増幅回路を形成するデバイスおよび／または回路の機能およびマルチバンド電力増幅回路の動作プロセスについては、図6に対応する説明を参照されたい。ここでは詳細を繰り返さない。マルチバンド電力増幅回路は、キャパシタが交流部品であるため、基本波整合帯域幅のみを増加させることができるが、低周波数帯域で定義されるVBWを増加させることはできないことに留意されたい。
結論として、本出願の実施形態における第3の整合回路は、VBWおよび基本波整合帯域幅を増加させるために、マイクロストリップ、インダクタ、もしくはボンディングワイヤ、またはそれらの組み合わせなどの直流部品であってもよい。あるいは、本出願の実施形態における第3の整合回路は、基本波整合帯域幅を改善するために、交流部品、例えばキャパシタまたはそれらの組み合わせであってもよい。当然ながら、本出願の実施形態における第3の整合回路は、第1のパワートランジスタの出力端を第2のパワートランジスタの出力端に直接接続するための別のデバイスをさらに含んでもよい。第3の整合回路の具体的な実施態様は、本出願では限定されない。
当業者は、本明細書で開示された実施形態で説明された例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムステップが電子ハードウェアまたはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組み合わせによって実装され得ることを認識し得る。機能がハードウェアによって実行されるか、それともソフトウェアによって実行されるかは、技術的解決策の特定の用途および設計制約条件に依存する。当業者は、具体的な用途ごとに様々な方法を用いて説明されている機能を実装できるが、その実装が本出願の範囲を超えると考えるべきではない。
説明を簡便にするため、前述のシステム、装置、およびユニットの詳しい動作プロセスについては、前述の方法の実施形態の対応するプロセスを参照するべきであることは当業者によって明確に理解されよう。ここでは詳細を繰り返さない。
別々の部分として説明されているユニットは、物理的に別々であってもなくてもよく、ユニットとして表示されている部分は、物理的なユニットであってもなくてもよく、1箇所に配置されてよく、または複数のネットワークユニットに分散されてもよい。ユニットの一部または全部は、実施形態の解決策の目的を達成するために、実際の要件に基づいて選択されてもよい。
加えて、本出願の実施形態における機能ユニットは、1つの処理ユニットに統合されてもよく、ユニットのそれぞれは、物理的に単独で存在してもよく、または2つ以上のユニットが1つのユニットに統合されてもよい。
前述の説明は、本出願の特定の実装にすぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図するものではない。本出願において開示される技術的範囲内で当業者によって容易に考え出される任意の変形または置換は、本出願の保護範囲内に入るものとする。したがって、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
10 位相ロックループ
11 局部発振器
12 デジタルベースバンド
14 送信機アナログベースバンド回路
16 電力増幅器
17 アンテナ
19 周波数混合器

Claims (5)

  1. 第1のパワートランジスタと、第2のパワートランジスタと、第1の整合回路と、第2の整合回路と、第3の整合回路と、コンバイナとを備えるマルチバンド電力増幅回路であって、前記第1のパワートランジスタは、前記第1の整合回路を介して前記コンバイナの第1の入力端に結合され、前記第2のパワートランジスタは、前記第2の整合回路を介して前記コンバイナの第2の入力端に結合され、前記第3の整合回路の第1の端部は前記第1のパワートランジスタの出力端に結合され、前記第3の整合回路の第2の端部は前記第2のパワートランジスタの出力端に結合され、前記第3の整合回路は、前記第1のパワートランジスタの前記出力端を前記第2のパワートランジスタの前記出力端に直接接続するように構成される、マルチバンド電力増幅回路。
  2. 前記第3の整合回路が、マイクロストリップ、インダクタ、ボンディングワイヤ、または集積受動デバイスのうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の回路。
  3. 前記第3の整合回路がキャパシタである、請求項1に記載の回路。
  4. 前記第3の整合回路が、前記第1のパワートランジスタおよび／もしくは前記第2のパワートランジスタの複数のパッケージ／1つのパッケージの内側に位置し、または前記第3の整合回路は、前記第1のパワートランジスタおよび前記第2のパワートランジスタのパッケージの外側に位置し、または前記第3の整合回路は、前記第1のパワートランジスタのダイの出力パッドおよび前記第2のパワートランジスタのダイの出力パッド上に位置する、請求項1から3のいずれか一項に記載の回路。
  5. アナログベースバンド回路と、請求項1から4のいずれか一項に記載のマルチバンド電力増幅回路とを備える無線周波数トランシーバであって、前記アナログベースバンド回路は、前記マルチバンド電力増幅回路にマルチバンド無線周波数信号を出力するように構成され、前記マルチバンド電力増幅回路は、前記マルチバンド無線周波数信号を増幅するように構成される、無線周波数トランシーバ。
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