JP6537220B2

JP6537220B2 - マルチゲインステップｒｆパワーアンプのための電力供給コントローラ

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Publication number: JP6537220B2
Application number: JP2013556838A
Authority: JP
Inventors: オーキーズウィリアム; ラマチャンドランバスカー; シンレブランジェーン
Original assignee: 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社; テキサスインスツルメンツインコーポレイテッド
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: WO2012118921A3; WO2012118921A2; US20120223776A1; US8269558B1; JP2014507100A

Description

本願は、ＲＦパワーアンプのための電力供給コントローラに関し、更に特定して言えば、マルチゲインステップＲＦパワーアンプのための電力供給コントローラに関連する。

ＲＦパワーアンプは、通常、ＲＦ信号がアンテナに出力される前に、ＲＦ信号の電力を増大させる電子的増幅器である。増幅器によって提供される電力の増大は、その増幅器の利得として知られており、入力電力ＰＩで除した出力電力ＰＯ（即ち、ＰＯ／ＰＩ）により定義される。そのため、出力電力ＰＯが入力電力ＰＩの大きさの２倍であるとき、その増幅器は２の利得を有する。

ＲＦパワーアンプは通常、単一の電力供給電圧により電力供給され、この電圧は、増幅されたＲＦ信号を最大特定電力で出力するために必要とされる電力供給電圧により定義される大きさを有する。しかし、通常オペレーションの間、ＲＦパワーアンプは典型的に、増幅されたＲＦ信号をかなりの時間期間最大特定電力未満で出力する。ＲＦパワーアンプが、増幅されたＲＦ信号を最大特定電力未満で出力するとき、そのＲＦパワーアンプは典型的に一層低い効率で動作しており、電力を浪費する。バッテリー電力供給されるデバイスでは、浪費された電力が、新しい又は再充電されたバッテリーが要求される前の利用可能な動作時間を短縮する。

ＲＦパワーアンプの効率は増幅器が最大特定電力未満で動作しているとき改善され得、それにより、ＲＦパワーアンプに供給される電力供給電圧を低減することによって、消費される電力の量を低減する。そのため、ＲＦパワーアンプにより消費される電力の量を低減するため、電力供給コントローラは、増幅されたＲＦ信号の出力電力に基づいてＲＦパワーアンプに供給される供給電圧を変更するよう開発されてきている。

図１は、従来のパワー回路１００の一例を図示する概略図を示す。図１に示すように、パワー回路１００はＲＦパワーアンプ１１０を含み、ＲＦパワーアンプ１１０は、ＲＦ信号ＲＦＩを受け取り、ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯを出力する。また、ＲＦパワーアンプ１１０は、電力供給電圧ＶＣＣを受け取るための電力供給入力を有する。

電力回路１００は電力検出器１１２を更に含み、電力検出器１１２は、パワーアンプ１１０により出力される増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの電力を検出し、この検出に応答してアナログ検出された電力信号ＤＰＳを生成する。検出された電力信号ＤＰＳは、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの検出された電力が変化するにつれて変化する。

そのため、検出された電力の大きさが増大すると、検出された電力信号ＤＰＳの大きさも増大する。同様に、検出された電力の大きさが低減すると、検出された電力信号ＤＰＳの大きさも低減する。（電力検出器１１２は、代替としてＲＦ信号ＲＦＩの電力を検出することもできる。）

電力回路１００は電力供給コントローラ１１４を更に含み、電力供給コントローラ１１４は、電力検出器１１２により出力される検出された電力信号ＤＰＳに基づいてＲＦパワーアンプ１１０に供給される電力供給電圧ＶＣＣ（即ち、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの出力電力又は代替としてＲＦ信号ＲＦＩの入力電力）を変える。

電力供給コントローラ１１４は、アナログ検出された電力信号ＤＰＳを一連の検出されたデジタルワードＤＤＷに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１２０を含む。また、電力供給コントローラ１１４は、多数のアドレス入力を有するメモリ１３０を含み、多数のアドレス入力は、検出されたデジタルワードＤＤＷを受け取るためＡ／Ｄコンバータ１２０の出力に接続される。メモリ１３０は、各検出されたデジタルワードＤＤＷを、各々電圧デジタルワードＶＤＷを保持する多数の記憶位置の一つへのアドレスとして受け取り、そのアドレスに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。

メモリ１３０は、ルックアップテーブルをストアするようにプログラムされ得、検出されたデジタルワードＤＤＷによって形成されるアドレスがルックアップテーブルへの入力を形成し、アドレスに関連付けられる記憶位置に保たれる電圧デジタルワードＶＤＷが、ルックアップテーブルからの出力を形成する。下記表１はルックアップテーブルの一例を示す。

表１に示すように、ルックアップテーブルは、最も低い検出されたデジタルワードＤＤＷから最も高い検出されたデジタルワードＤＤＷまでわたる、検出されたデジタルワードＤＤＷのコラムと、検出されたデジタルワードＤＤＷに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷのコラムとを有し、各検出されたデジタルワードＤＤＷが、関連する電圧デジタルワードＶＤＷを有する。

上述のように、各検出されたデジタルワードＤＤＷは、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯ又は入力ＲＦ信号ＲＦＩの検出された電力レベル（表１では挿入的に示す）のデジタル表記である。電圧デジタルワードＶＤＷは、検出された電力でＲＦパワーアンプ１１０の効率を改善するためにＲＦパワーアンプ１１０に入力されるべき電力供給電圧ＶＣＣ（表１では挿入的に示す）の表示であり、これは、ＲＦパワーアンプ１１０により消費される電力を低減する。（表１に示す数は、単に例示の目的であり、実際のデバイスの値を表すことは意図していない。）

ＲＦパワーアンプ１１０の検出された電力（これは検出されたデジタルワードＤＤＷで表される）がグラフのＸ軸に置かれ、検出された電力に対し最も効率的な電力供給電圧ＶＣＣ（これは電圧デジタルワードＶＤＷで表される）がグラフのＹ軸に置かれる場合、各検出された電力が１つの電力供給電圧ＶＣＣのみに対応するため、グラフに示すその結果の曲線は単調となる。

また図１に示すように、電力供給コントローラ１１４は、メモリ１３０から出力される電圧デジタルワードＶＤＷをアナログ制御電圧ＶＣＯＮに変換するデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ１３２を含む。電力供給コントローラ１１４は更に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３４及び低域ＬＣフィルタ１３６を含む。

同期整流を備えた電流モードバックコンバータなどのＤＣ−ＤＣコンバータ１３４は、制御電圧ＶＣＯＮの大きさにより定義される、フィルタされていない電力供給電圧ＶＣＵを生成する。低域ＬＣフィルタ１３６は、このフィルタされていない電力供給電圧ＶＣＵをフィルタして、電力供給電圧ＶＣＣをＲＦパワーアンプ１１０の電力供給入力に出力する。

オペレーションにおいて、ＲＦパワーアンプ１１０に入力されるＲＦ信号ＲＦＩは、ＲＦパワーアンプ１１０の利得により増幅され、増幅されたＲＦ出力信号ＲＦＯとして出力される。増幅されたＲＦ出力信号ＲＦＯの電力は電力検出器１１２により検出され、Ａ／Ｄコンバータ１２０により継続的にデジタル化されて、一連の検出されたデジタルワードＤＤＷを生成する。

Ａ／Ｄコンバータ１２０により出力される各検出されたデジタルワードＤＤＷは、メモリ１３０内のルックアップテーブルをアドレスするために用いられる。メモリ１３０は、メモリ１３０をアドレスするために用いられていた検出されたデジタルワードＤＤＷに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。例えば、表１を参照すると、検出されたデジタルワードＤＤＷがｌｍＷを表すとき、メモリ１３０は０．６Ｖの電力供給電圧ＶＣＣを表す電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。

メモリ１３０により出力される電圧デジタルワードＶＤＷは、その後、Ｄ／Ａコンバータ１３２によってアナログ電圧に変換され、このアナログ電圧が制御電圧ＶＣＯＮの大きさを設定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３４は、制御電圧ＶＣＯＮの大きさに対応し、低域ＬＣフィルタ１３６によりフィルタされるとき電圧を出力して、ＲＦパワーアンプ１１０が、検出されたＲＦ電力を一層高効率で出力できるようにする。

このように、電力検出器１１２は、ＲＦパワーアンプ１１０の増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの出力電力（又はＲＦ信号ＲＦＩの入力電力）を継続的に検出し、供給電圧コントローラ１１４は、ＲＦパワーアンプ１１０が、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯを検出された電力に対し最善の効率で出力することができ、そのため消費する電力が一層少なくなるように、電力供給電圧ＶＣＣを変える。

ＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するための別のアプローチは、マルチゲインステップＲＦパワーアンプを用いるものである。マルチゲインステップＲＦパワーアンプは多数の異なる利得を提供する周知のＲＦパワーアンプである。例えば、マルチゲインステップＲＦパワーアンプが、３つの異なる利得を提供することができる。マルチゲインステップＲＦパワーアンプが、用いられるべき利得を識別する利得選択入力を有する。例えば、２ライン利得選択信号が、４つの論理状態（００、０１、１０、１１）を有し、４つまでの異なる利得を識別するために用いられ得る。

マルチゲインステップＲＦパワーアンプは一層小さな利得が必要とされるとき一層小さな電力を用いるため、マルチゲインステップＲＦパワーアンプは電力を節約する。例えば、第１の利得が選択されるとき、マルチゲインステップＲＦパワーアンプは第１の大きさのバイアス電流を必要とする。第２の一層小さい利得が選択されるとき、マルチゲインステップＲＦパワーアンプは、第１の大きさより小さい第２の大きさのバイアス電流を必要とする。そのため、利得選択入力で一層低い利得が選択されるときは常に、選択された利得をサポートするために必要とされる電力が低減される。

ＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するための上述の２つのアプローチは充分に機能するが、ＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するため付加的なアプローチの必要性がある。

ＲＦパワーアンプの異なる利得が選択されるときＲＦパワーアンプの効率を増大するため、及び、それにより、マルチゲインステップＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するため、マルチゲインステップＲＦパワーアンプに供給される電力供給電圧を制御するための電力供給コントローラが開示される。さらに開示されるのは、電力供給コントローラを含むパワー回路、及び電力供給を制御するための方法である。

説明される電力供給コントローラの例示の実装において、コントローラは、複数のレジスタを含む第１のメモリ、これらのレジスタに接続されるマルチプレクサであって、利得選択メッセージを受け取るため、及び利得選択メッセージに応答してレジスタからのオフセットデジタルワードを通過させるためのマルチプレクサ、検出された電力を表す検出されたデジタルワードとオフセットデジタルワードとを共に加算するように、及び応答して加算されたデジタルワードを生成するようにマルチプレクサに接続される加算器、及びアドレスでストアされた電圧デジタルワードにアクセスするため、加算されたデジタルワードをアドレスとして受け取る第２のメモリを含む。

別の側面において、利得選択メッセージを受け取るように接続されるマルチゲインステップパワーアンプを含むパワー回路が提供され、マルチゲインステップパワーアンプは、利得選択メッセージにより定義される利得により入力信号電力を増幅する。

例示のコントローラを含む説明されるパワー回路例において、この回路は、利得選択メッセージを受け取るように接続されるマルチゲインステップパワーアンプを含み、マルチゲインステップパワーアンプは、利得選択メッセージにより定義される利得により入力信号電力を増幅する。

電力供給電圧を制御する説明される方法において、複数のオフセットデジタルワードのオフセットデジタルワードが利得選択信号に応じて通過され、検出されたデジタルワードにオフセットデジタルワードが付加されて加算されたデジタルワードを形成し、加算されたデジタルワードがメモリへのアドレスとして受け取られ、メモリがアドレスでメモリにストアされた電圧デジタルワードを出力する。

図１は、従来のパワー回路１００の一例を示す概略図である。

図２は、本発明に従ったパワー回路２００の一例を示す概略図である。

図２は、本発明に従ったパワー回路２００の一例を示す概略図である。これ以降に更に詳細に説明するように、パワー回路２００は、マルチゲインステップＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するためマルチゲインステップＲＦパワーアンプに供給される電力供給電圧を制御する電力供給コントローラを含む。

図２に示すように、パワー回路２００はマルチゲインステップＲＦパワーアンプ２１０を含み、マルチゲインステップＲＦパワーアンプ２１０は、ＲＦ信号ＲＦＩを受け取り、ＲＦ信号を増幅し、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯを出力する。この例において、ＲＦパワーアンプ２１０は一対の利得選択入力を有し、これらは一対の利得選択信号ＧＳ０及びＧＳ１を受け取る。そのため、利得選択信号ＧＳ０及びＧＳ１の論理状態に従って、４つまでの異なる利得が選択され得る。（代替として、異なる数の利得を得るために異なる数の利得選択信号が用いられ得る。）また、ＲＦ増幅器２１０は、電力供給電圧ＶＣＣを受け取るための電力供給入力ＰＳＩを有する。

図２に更に示すように、パワー回路２００は電力検出器２１２を更に含み、電力検出器２１２は、ＲＦパワーアンプ２１０により出力される増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの電力を検出し、この検出に応答してアナログ検出された電力信号ＤＰＳを出力する。検出された電力信号ＤＰＳは、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの検出された電力が変化するにつれて変化する。

そのため、検出された電力の大きさが増大すると、検出された電力信号ＤＰＳの大きさも増大する。同様に、検出された電力の大きさが低減すると、検出された電力信号ＤＰＳの大きさも低減する。（電力検出器２１２は、代替としてＲＦ信号ＲＦＩの入力電力を検出することもできる。）

本発明に従って、パワー回路２００は電力供給コントローラ２１４を更に含み、電力供給コントローラ２１４は、電力検出器２１２（増幅されたＲＦ信号ＲＦＯ又は代替としてＲＦ信号ＲＦＩの出力電力の電力）から出力される検出された電力信号ＤＰＳと、利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳ１により選択された利得とに基づいて、ＲＦパワーアンプ２１０に提供される電力供給電圧ＶＣＣを変える。

図２の例に示すように、電力供給コントローラ２１４は、アナログ検出された電力信号ＤＰＳの電圧を一連の検出されたデジタルワードＤＤＷに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２２０を含む。電力供給コントローラ２１４は更に、メモリ２２２及びマルチプレクサ２２４を含む。

メモリ２２２は、多数のオフセットレジスタ２２２Ｒを有し、これらの２つ又はそれ以上が、異なるオフセットデジタルワードＯＤＷを保持する。マルチプレクサ２２４は、利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳｌの論理状態に応じて、レジスタ２２２Ｒの一つに保持されるオフセットデジタルワードＯＤＷを通過させるように接続される。この例において、電力供給コントローラ２１４は４つのレジスタ２２２Ｒを有し、４つのレジスタ２２２Ｒは、２つの利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳｌに関連付けられる４つのあり得る論理状態組み合わせ（００、０１、１０、１１）に対応する。

電力供給コントローラ２１４は加算器２２６を更に含み、加算器２２６は、Ａ／Ｄコンバータ２２０及びマルチプレクサ２２４に接続されて、マルチプレクサ２２４により通過されたオフセットデジタルワードＯＤＷを、Ａ／Ｄコンバータ２２０により出力される各検出されたデジタルワードＤＤＷに付加し、それぞれの加算を表す一連の加算されたデジタルワードＳＤＷを生成する。

また、電力供給コントローラ２１４は、多数のアドレス入力ＭＡＩを有するメモリ２３０を含み、多数のアドレス入力ＭＡＩは、一連の加算されたデジタルワードＳＤＷを受け取るため加算器２２６の出力に接続される。メモリ２３０は、各加算されたデジタルワードＳＤＷを、各々電圧デジタルワードＶＤＷを保持する多数の記憶位置の一つに対するアドレスとして受け取り、そのアドレスに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。

メモリ２３０は、ルックアップテーブルをストアするようにプログラムされ得、ルックアップテーブルでは、加算されたデジタルワードＳＤＷによって形成されるアドレスがルックアップテーブルへの入力を形成し、アドレスに関連付けられる記憶位置に保持される電圧デジタルワードＶＤＷが、ルックアップテーブルからの出力を形成する。下記表２はルックアップテーブルの一例を示す。

表２に示すように、ルックアップテーブルは、最も低い加算されたデジタルワードＳＤＷから最も高い加算されたデジタルワードＳＤＷまでわたる、加算されたデジタルワードＳＤＷのコラムと、加算されたデジタルワードＳＤＷに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷのコラムとを有し、各加算されたデジタルワードＳＤＷが、関連する電圧デジタルワードＶＤＷを有する。

上述のように、各加算されたデジタルワードＳＤＷは、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯの出力電力（又はＲＦ信号ＲＦＩの入力電力）にオフセットを加えたもののデジタル表記である。電圧デジタルワードＶＤＷは、検出された電力及び選択された利得でのＲＦパワーアンプ２１０の効率を改善するためＲＦパワーアンプ２１０に入力されるべき電力供給電圧ＶＣＣ（表２では挿入的に示す）を表し、これは、ＲＦパワーアンプ２１０により消費される電力を低減する。

そのため、表２の例において、加算されたデジタルワードＳＤＷが１（１+０）に等しいとき、最善の効率を提供する電力供給電圧ＶＣＣは０．６Ｖである。（表２に示す数は、単に例示のためであって、実際のデバイスの値を表すことは意図していない。）

また図２に示すように、電力供給コントローラ２１４は、メモリ２３０から出力される電圧デジタルワードＶＤＷをアナログ制御電圧ＶＣＯＮに変換するデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２３２を含む。この例において、Ａ／Ｄコンバータ２２０、加算器２２６、メモリ２３０、及びＤ／Ａコンバータ２３２は、共通してクロックされ、そのため、加算器２２６が前の検出されたデジタルワードＤＤＷをオフセットデジタルワードに加算して加算されたデジタルワードＳＤＷを形成するのと同時に、メモリ２３０が前の加算されたデジタルワードＳＤＷに基づいて電圧デジタルワードＶＤＷを出力するのと同時に、Ｄ／Ａコンバータ２３２が前の電圧デジタルワードＶＤＷを制御電圧ＶＣＯＮに変換するのと同時に、Ａ／Ｄコンバータ２２０が、検出された電力信号ＤＰＳを検出されたデジタルワードＤＤＷに変換するようにする。また、読み出しイネーブル、及びメモリ２３０により必要とされる任意の他のメモリ制御信号が、加算されたデジタルワードＳＤＷを論理ＯＲすることによって形成され得る。

電力供給コントローラ２１４は、同期整流を備えた電流モードバックコンバータなどのＤＣ−ＤＣコンバータ２３４を更に含み、ＤＣ−ＤＣコンバータ２３４は、制御電圧ＶＣＯＮの大きさにより定義されるフィルタされていない供給電圧ＶＣＵを生成する。また、電力供給コントローラ２１４は低域フィルタ２３６を含み、低域フィルタ２３６は、フィルタされていない供給電圧ＶＣＵをフィルタして、電力供給電圧ＶＣＣをＲＦパワーアンプ２１０の電力供給入力に出力する。

オペレーションにおいて、ＲＦパワーアンプ２１０に入力されるＲＦ信号ＲＦＩは、ＲＦパワーアンプ２１０の選択された利得により増幅され、増幅されたＲＦ出力信号ＲＦＯとして出力される。増幅されたＲＦ出力信号ＲＦＯの出力電力（又はＲＦ信号ＲＦＩの入力電力）は、電力検出器２１２により検出され、検出されたデジタルワードＤＤＷを生成するためＡ／Ｄコンバータ２２０によりデジタル化される。マルチプレクサ２２４は、２つ又はそれ以上の異なるオフセットデジタルワードＯＤＷの一つを選択された利得によって決まるように通過させる。マルチプレクサ２２４によって通過された検出されたデジタルワードＤＤＷ及びオフセットデジタルワードＯＤＷはその後、加算器２２６により共に付加されて加算されたデジタルワードＳＤＷを生成する。

加算器２２６により出力される加算されたデジタルワードＳＤＷは、メモリ２３０内のルックアップテーブルをアドレスするために用いられる。メモリ２３０は、メモリ２３０をアドレスするために用いられていた加算されたデジタルワードＳＤＷに関連付けられる電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。例えば、表２を参照すると、加算されたデジタルワードＳＤＷが４（４＋０）に等しいとき、メモリ２３０は１．２Ｖの電力供給電圧ＶＣＣを表す電圧デジタルワードＶＤＷを出力する。

メモリ２３０により出力される電圧デジタルワードＶＤＷはその後、Ｄ／Ａコンバータ１３２によって、制御電圧ＶＣＯＮの大きさを設定するアナログ電圧に変換される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３４は、制御電圧ＶＣＯＮの大きさに対応し、低域フィルタ２３６によりフィルタされるとき電圧を出力し、ＲＦパワーアンプ２１０が検出されたＲＦ電力を一層高効率で出力できるようにする。

下記表３は、電力供給コントローラ２１４のオペレーションを更に示す。

表３に示すように、検出された電力信号ＤＰＳの大きさがＡ／Ｄコンバータ２２０によりデジタル化されて、４ｍＷを表す検出されたデジタルワードＤＤＷを形成するとき、メモリ２３０から出力される電圧デジタルワードＶＤＷは、オフセットデジタルワードＯＤＷに依存し、オフセットデジタルワードＯＤＷは、利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳ１により定義される。（表３に示す数は、単に例示のためであって、実際のデバイスの値を表すことは意図していない。）

表３の例において、第１の利得が利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳ１により選択され、検出された電力信号ＤＰＳの大きさがＡ／Ｄコンバータ２２０によりデジタル化されて、４ｍＷを表す検出されたデジタルワードＤＤＷを形成する場合、ＲＦパワーアンプ２１０は、１．２Ｖが供給されるとき、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯをより一層効率的に出力することができる。

しかし、第２の一層高い利得が利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳ１により選択される場合、ＲＦパワーアンプ２１０は、０．７Ｖが供給されるとき、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯを同じ電力でより一層効率的に出力することができる。その結果、同じ出力電力（これは検出されたデジタルワードＤＤＷで表される）が２つの異なる電力供給電圧により実現され得る。

そのため、ＲＦパワーアンプ２１０の検出された電力（これは検出されたデジタルワードＤＤＷで表される）がグラフのＸ軸に置かれ、検出された電力に対し最も効率的な供給電圧ＶＣＣ（これは電圧デジタルワードＶＤＷで表される）がグラフのＹ軸に置かれる場合、検出される電力（上述の例において４ｍＷを表す検出されたデジタルワードＤＤＷ）が２つの異なる電力供給電圧（０．７Ｖ及び１．２Ｖ）に対応するため、グラフに示すその結果の曲線は非単調となる。

しかし、利得選択信号ＧＳＯ及びＧＳ１に応答してＲＦパワーアンプ２１０の利得が変化するとき異なるオフセットデジタルワードＯＤＷを通過させることにより、本発明は、２つの異なる出力が同じ入力に対応するため表にストアされ得ない非単調曲線を、ルックアップテーブルにストアされ得る単調曲線に変換する。言い換えると、検出されるデジタルワードＤＤＷは２つの異なる電力供給電圧に対応し得るが、各加算されたデジタルワードＳＤＷは、１つのみの対応する電力供給電圧を有する。

そのため、本発明における供給電圧コントローラ２１４は、検出された出力電力（又は検出された入力電力）及び選択された利得に基づいてＲＦパワーアンプ２１０に入力される電力供給電圧ＶＣＣを変えて、ＲＦパワーアンプ２１０が、増幅されたＲＦ信号ＲＦＯを最善の効率で出力することができ、それにより、消費する電力が一層少なくなるようにする。

本発明の利点の一つは、供給電圧コントローラ２１４が、パワー回路２００が利得選択間でトグルしないようにすることにある。携帯電話システムは典型的に、例えば、ハンドセットが基地局にどの程度近接しているかに基づいて携帯電話ハンドセットにより出力されるＲＦ電力を制御する。そのため、ハンドセットが基地局から離れて移動するにつれて、システムはハンドセットにＲＦ出力電力を増大させるよう命令する。同様に、ハンドセットが基地局に近づいて移動すると、システムはハンドセットにＲＦ出力電力を低減するよう命令する。

表３の例において、ハンドセットが、第１の利得及びそれにより選択された第１のオフセットデジタルワードＯＤＷを有し、基地局が、検出されたデジタルワードＤＤＷが３の値と４の値の間でトグルするように出力電力をｌｍＷ反復的に増大及び減少するようにハンドセットに命令する場合、双方の値が同じ第１の利得（及び同じ第１のオフセットデジタルワードＯＤＷ）で出力され得るため、利得選択（これは、オフセットデジタルワードＯＤＷを変える）を変更する必要はない。

同様に、表３の例において、ハンドセットが、第２の利得及びそれにより選択された第２のオフセットデジタルワードＯＤＷを有し、基地局が、検出されたデジタルワードＤＤＷが４の値と５の値の間でトグルするように出力電力をｌｍＷ反復的に増大及び減少するようにハンドセットに命令する場合、双方の値が同じ第２の利得（及び同じ第２のオフセットデジタルワードＯＤＷ）で出力され得るため、この場合も利得選択（これは、オフセットデジタルワードＯＤＷを変える）を変える必要はない。そのため、オフセットデジタルワードＯＤＷは、ルックアップテーブルに入力されるアドレスを自動でシフトし、それにより、利得が変わるときヒステリシスマージンを提供する。

本発明の別の利点は、メモリ２２２のオフセットレジスタ２２２ＲにストアされたオフセットデジタルワードＯＤＷを用いて供給電圧コントローラ２１４を異なる数の利得選択に適合するように既存の非単調曲線から新しい非単調曲線が合成され得ることにある。言い換えると、出力電力及び利得選択のための最も効率的な電力供給電圧は、オフセットレジスタにストアされたオフセットデジタルワードＯＤＷの値を変えることにより異なる出力電力及び利得選択に対する最も効率的な電力供給電圧にマッピングされ得る。

そのため、マルチゲインステップＲＦパワーアンプにより消費される電力を低減するためマルチゲインステップＲＦパワーアンプに供給される電力供給電圧を変える電力供給コントローラが説明されている。電力供給コントローラは、マルチゲインステップＲＦパワーアンプの利得が、１つの入力が一つ以上の出力を有さないように変化するとき、変化するオフセットを用いる。

当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。

Claims

パワーアンプに供給される電源電圧を制御する電源コントローラであって、
複数のレジスタを有する第１のメモリと、
前記複数のレジスタに接続されるマルチプレクサであって、利得選択メッセージを受け取り、前記利得選択メッセージに応答して前記複数のレジスタの１つからのオフセットデジタルワードを通過させる、前記マルチプレクサと、
検出されたデジタルワードと前記オフセットデジタルワードとを共に加算し、応答して加算されたデジタルワードを生成するように前記マルチプレクサに接続される加算器であって、前記検出されたデジタルワードが前記パワーアンプの入力信号又は出力信号の検出されたパワーを表す、前記加算器と、
前記加算されたデジタルワードを受け取るように前記加算器に接続される第２のメモリであって、前記加算されたデジタルワードをアドレスとして受け取り、前記アドレスで前記第２のメモリにストアされた電圧デジタルワードを出力する、前記第２のメモリと、
を含み、
検出されたデジタルワードと前記第２のメモリにストアされた電圧デジタルワードとが非単調の関係を有する、電源コントローラ。
請求項１に記載の電源コントローラであって、
前記検出されたパワーに対応する検出パワー信号を前記検出されたデジタルワードに変換するように前記加算器に接続されるアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを更に含む、電源コントローラ。
請求項２に記載の電源コントローラであって、
前記第２のメモリから出力される前記電圧デジタルワードを制御電圧に変換するように前記第２のメモリに接続されるデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータを更に含む、電源コントローラ。
請求項３に記載の電源コントローラであって、
フィルタされていない供給電圧を生成するように前記Ｄ／Ａコンバータに接続されるＤＣ−ＤＣコンバータを更に含み、前記フィルタされていない供給電圧の大きさが前記制御電圧により定義される、電源コントローラ。
請求項４に記載の電源コントローラであって、
前記フィルタされていない供給電圧をフィルタし、電源電圧を通過させるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータに接続されるＬＣフィルタを更に含む、電源コントローラ。
パワー回路であって、
電源コントローラであって、
複数のレジスタを有する第１のメモリと、
前記複数のレジスタに接続されるマルチプレクサであって、利得選択メッセージを受け取り、前記利得選択メッセージに応答して前記複数のレジスタの１つからのオフセットデジタルワードを通過させる、前記マルチプレクサと、
検出されたデジタルワードと前記オフセットデジタルワードとを共に加算し、応答して加算されたデジタルワードを生成するように前記マルチプレクサに接続される加算器と、
前記加算されたデジタルワードを受け取るように前記加算器に接続される第２のメモリであって、前記加算されたデジタルワードをアドレスとして受け取り、前記アドレスで前記第２のメモリにストアされた電圧デジタルワードを出力する、前記第２のメモリと、
を含む、前記電源コントローラと、
前記利得選択メッセージを受け取るように接続されるマルチゲインステップパワーアンプであって、前記利得選択メッセージにより定義される利得により入力信号パワーを増幅する、前記マルチゲインステップパワーアンプと、
前記マルチゲインステップパワーアンプのパワーを検出して前記検出されたパワーを表す検出パワー信号を出力するパワー検出器であって、前記検出パワー信号が前記検出されたデジタルワードに対応する、前記パワー検出器と、
を含み、
前記電源コントローラが、前記マルチステップパワーアンプに供給される電源電圧を制御し、
検出されたデジタルワードと前記第２のメモリにストアされた電圧デジタルワードとが非単調の関係を有する、パワー回路。
請求項６に記載のパワー回路であって、
前記電源コントローラが、前記検出パワー信号を前記検出されたデジタルワードに変換するように前記加算器に接続されるアナログデジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを更に含む、パワー回路。
請求項７に記載のパワー回路であって、
前記電源コントローラが、前記第２のメモリから出力される前記電圧デジタルワードを制御電圧に変換するように前記第２のメモリに接続されるデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータを更に含む、パワー回路。
請求項８に記載のパワー回路であって、
前記電源コントローラが、フィルタされていない供給電圧を生成するように前記Ｄ／Ａコンバータに接続されるＤＣ−ＤＣコンバータを更に含み、前記フィルタされていない供給電圧の大きさが前記制御電圧により定義される、パワー回路。
請求項９に記載のパワー回路であって、
前記電源コントローラが、前記フィルタされていない供給電圧をフィルタし、電源電圧を前記マルチゲインステップパワーアンプに通過させるように前記ＤＣ−ＤＣコンバータに接続されるＬＣフィルタを更に含む、パワー回路。
パワーアンプに供給される電源電圧を制御する方法であって、
前記パワーアンプの入力信号又は出力信号のパワーを検出することと、
利得選択信号に応じて複数のオフセットデジタルワードの１つのオフセットデジタルワードを通過させることと、
加算されたデジタルワードを形成するために前記オフセットデジタルワードを前記検出されたパワーを表す検出されたデジタルワードに付加することと、
前記加算されたデジタルワードをメモリへのアドレスとして受け取ることであって、前記メモリが前記アドレスで前記メモリにストアされた電圧デジタルワードを出力する、前記受け取ることと、
を含み、
検出されたデジタルワードと前記メモリにストアされた電圧デジタルワードとが非単調の関係を有する、方法。
請求項１１に記載の方法であって、
前記検出されたパワーに対応するアナログ検出パワー信号を前記検出されたデジタルワードに変換することを更に含む、方法。
請求項１２に記載の方法であって、
前記電圧デジタルワードをアナログ制御信号に変換することを更に含む、方法。
請求項１３に記載の方法であって、
前記アナログ制御信号の大きさに応答してフィルタされていない電源電圧を生成することを更に含む、方法。
請求項１４に記載の方法であって、
フィルタされた電源電圧を出力するため前記フィルタされていない電源電圧をフィルタすることを更に含む、方法。