JP7206340B2 - 電力増幅器ダイ、無線周波数モジュール及び無線デバイス - Google Patents
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- H04B2001/0408—Circuits with power amplifiers
Description
本願は、2015年2月15日出願の「整合ネットワークの排除によりサイズが低減さ
れた電力増幅器」との名称の米国仮出願第62/116,448号、2015年2月15
日出願の「整合ネットワークの排除により効率が向上した電力増幅器」との名称の米国仮
出願第62/116,449号、2015年2月15日出願の「帯域選択スイッチの排除
により効率が向上した多重帯域電力増幅システム」との名称の米国仮出願第62/116
,450号、及び2015年2月15日出願の「小型単一帯域電力増幅器を多重に有する
多重帯域デバイス」との名称の米国仮出願第62/116,451号の優先権を主張する
。これらの開示はそれぞれの全体が、ここに明示的に参照として組み入れられる。
て発生されるのが典型的である。かかるRF信号はその後、電力増幅器(PA)によって
増幅され、その増幅されたRF信号は、送信を目的としてアンテナへと引き回すことがで
きる。
成された電力増幅器(PA)と、当該PAに結合され、かつ、増幅されたRF信号をコン
ディショニングするべく構成されたフィルタとを含む電力増幅システムに関する。PAは
さらに、フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。
有し得る。PAのインピーダンスは、ほぼ50オームの値を有し得る。
へと与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Vbattに
基づいてHV供給を発生させるべく構成されたブーストDC/DC変換器を含み得る。
含み得る。HBTは例えば、ガリウムヒ素(GaAs)デバイスであり得る。HV供給は
、VCCとしてのHBTのコレクタに与えることができる。
く構成されたTxフィルタであり得る。Txフィルタは、Tx周波数帯域及び対応受信(
Rx)周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。
ない出力経路を介してPAに結合することができる。
PAは、HV供給により動作して対応RF信号を増幅するべく構成することができる。電
力増幅システムはさらに、一以上の付加PAのそれぞれに結合されたフィルタであって、
対応する増幅されたRF信号をコンディショニングするべく構成されたフィルタを含む。
一以上の付加PAのそれぞれはさらに、対応フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆
動するべく構成することができる。一以上の付加フィルタのそれぞれは、インピーダンス
変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して対応PAに結合することができる。
る。いくつかの実施形態において、複数のM PAは、単一の半導体ダイに実装すること
ができる。複数のM PAは、別個の周波数帯域で動作するべく構成することができる。
システムには、複数のM PAとそれらの対応フィルタとの間において実質的に帯域選択
スイッチが存在しないこととし得る。
として動作するべく構成することができる。APTシステムは、類似帯域の取り扱い能力
を有するがPAは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る。
他の電力増幅器システムは包絡線追跡(ET)システムであり得る。APTシステムは、
ETシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。
パッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む
無線周波数(RF)モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器(PA)
を含み、各PAは、無線周波数(RF)信号を受信して増幅するべく構成される。電力増
幅システムはさらに、各PAに結合されたフィルタを含み、各PAは、当該フィルタのほ
ぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。
成することができる。各フィルタは、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力
経路を介して対応PAに結合することができる。
タとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。いくつかの実施
形態において、RFモジュールは、例えばフロントエンドモジュール(FEM)であり得
る。
れた送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール(FEM)とを含む
無線デバイスに関する。FEMは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッ
ケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電
力増幅システムは複数の電力増幅器(PA)を含み、各PAは、無線周波数(RF)信号
を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、各PAに結合されたフ
ィルタを含み、各PAは、当該フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構
成される。無線デバイスはさらに、FEMと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増
幅されたRF信号を送信するべく構成される。
。方法は、電力増幅器(PA)を使用してRF信号を増幅することと、増幅されたRF信
号をフィルタへと引き回すこととを含む。方法はさらに、PAを、当該PAがフィルタの
ほぼ特性インピーダンスで駆動するように動作させることを含む。
いくつかの実施形態において、PAを動作させることは、当該PAに高電圧(HV)を供
給することを含み得る。
成された電力増幅器(PA)を含む電力増幅システムに関する。電力増幅システムはさら
に、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介してPAに結合された出
力フィルタを含む。
駆動するべく構成される。出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構
成されたPAは、高電圧(HV)供給を使用して動作するPAによって実現することがで
きる。インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路により、PA及び出力フィ
ルタ間において少なくとも0.5dBだけ損失を低減することができる。
有し得る。PAのインピーダンスは、ほぼ50オームの値を有し得る。PAのインピーダ
ンスにより、当該PAにおける電流ドレインを低減することができる。PAにおいて低減
された電流ドレインにより、当該PAを、低インピーダンスの他のPAよりも小さな寸法
にすることができる。
を与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Vbattに基
づいてHV供給を発生させるべく構成されたブーストDC/DC変換器を含み得る。
含み得る。HBTはガリウムヒ素(GaAs)デバイスであり得る。HV供給は、VCC
としてのHBTのコレクタに与えることができる。
るべく構成されたTxフィルタであり得る。Txフィルタは、Tx周波数帯域及び対応受
信(Rx)周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。
PAは、HV供給を使用して動作して対応RF信号を増幅するべく構成することができる
。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を
介して一以上の付加PAのそれぞれに結合された出力フィルタを含み得る。一以上の付加
PAのそれぞれはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべ
く構成される。
る。複数のM PAは、単一の半導体ダイに実装することができる。複数のM PAは、別
個の周波数帯域で動作するべく構成することができる。
力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。帯域選
択スイッチが実質的に存在しない電力増幅システムにより、各PA及び対応出力フィルタ
間において少なくとも0.3dBだけ損失を低減することができる。
として動作するべく構成することができる。APTシステムは、類似帯域の取り扱い能力
を有するがPAは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る。
他の電力増幅器システムは包絡線追跡(ET)システムであり得る。APTシステムは、
ETシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。
パッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む
無線周波数(RF)モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器(PA)
を含み、各PAは、無線周波数(RF)信号を受信して増幅するべく構成される。電力増
幅システムはさらに、インピーダンス変換回路が実質的に存在しない出力経路を介して各
PAに結合された出力フィルタを含む。
成することができる。各PAはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンス
で駆動するべく構成することができる。
ィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないこととし得る。RFモジュ
ールは、例えばフロントエンドモジュール(FEM)であり得る。
れた送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール(FEM)とを含む
無線デバイスに関する。FEMは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッ
ケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電
力増幅システムは複数の電力増幅器(PA)を含み、各PAは、無線周波数(RF)信号
を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、インピーダンス変換回
路が実質的に存在しない出力経路を介して各PAに結合された出力フィルタを含む。無線
デバイスはさらに、FEMと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたRF信
号を送信するべく構成される。
。方法は、電力増幅器(PA)を使用してRF信号を増幅することと、増幅されたRF信
号を、実質的にインピーダンス変換なしで出力フィルタへと引き回すこととを含む。方法
はさらに、増幅されたRF信号を、出力フィルタを使用してフィルタリングすることを含
む。
ダンス変換がない引き回しを許容するべく出力フィルタのほぼ特性インピーダンスで当該
PAが駆動するように動作させることを含む。PAは、ほぼ50オームのインピーダンス
を有し得る。いくつかの実施形態において、PAを動作させることは、当該PAに高電圧
(HV)を供給することを含み得る。
ムであって、各PAは、一周波数帯域にある無線周波数(RF)信号を受信して増幅する
べく構成された電力増幅システムに関する。電力増幅システムはさらに、当該電力増幅シ
ステムには複数のPAとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実
質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各PAに結合された出力フィルタを含
み得る。
ピーダンスで駆動するべく構成することができる。対応出力フィルタのほぼ特性負荷イン
ピーダンスで駆動するべく構成された各PAは、高電圧(HV)供給を使用して動作する
PAによって実現することができる。帯域選択スイッチが実質的に存在しない電力増幅シ
ステムにより、各PA及び対応出力フィルタ間において少なくとも0.3dBだけ損失を
低減することができる。
を有し得る。各PAのインピーダンスは、ほぼ50オームの値を有し得る。各PAのイン
ピーダンスにより、当該PAにおける電流ドレインを低減することができる。各PAにお
いて低減された電流ドレインにより、当該PAを、低インピーダンスの他のPAよりも小
さな寸法にすることができる。
Aへと与えるべく構成された供給システムを含む。供給システムは、電池電圧Vbatt
に基づいてHV供給を発生させるべく構成されたブーストDC/DC変換器を含み得る。
を含み得る。HBTはガリウムヒ素(GaAs)デバイスであり得る。HV供給は、VC
CとしてのHBTのコレクタに与えることができる。
するべく構成されたTxフィルタであり得る。Txフィルタは、Tx周波数帯域及び対応
受信(Rx)周波数帯域で動作するべく構成されたデュプレクサの一部であり得る。
存在しない出力経路を介して対応PAに結合することができる。インピーダンス変換回路
が実質的に存在しない各出力経路により、対応PA及び出力フィルタ間において少なくと
も0.5dBだけ損失を低減することができる。
る。いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、平均電力追跡(APT)システ
ムとして動作するべく構成することができる。APTシステムは、類似帯域の取り扱い能
力を有するがPAは低電圧で動作する他の電力増幅器システムよりも低い損失を有し得る
。他の電力増幅器システムは包絡線追跡(ET)システムであり得る。APTシステムは
、ETシステムの全体効率よりも高い全体効率を有し得る。
パッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む
無線周波数(RF)モジュールに関する。電力増幅システムは複数の電力増幅器(PA)
を含み、各PAは、一周波数帯域にある無線周波数(RF)信号を受信して増幅するべく
構成される。電力増幅システムはさらに、当該電力増幅システムには複数のPAとそれら
の対応出力フィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個
の出力経路を介して各PAに結合された出力フィルタを含む。
成することができる。各PAはさらに、対応出力フィルタのほぼ特性負荷インピーダンス
で駆動するべく構成することができる。
ンピーダンス変換回路が実質的に存在しないこととし得る。いくつかの実施形態において
、RFモジュールは、例えばフロントエンドモジュール(FEM)であり得る。
た送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール(FEM)とを含む無
線デバイスに関する。FEMは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケ
ージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電力
増幅システムは複数の電力増幅器(PA)を含み、各PAは、一周波数帯域にある無線周
波数(RF)信号を受信して増幅するべく構成される。電力増幅システムはさらに、当該
電力増幅システムには複数のPAとそれらの対応出力フィルタとの間において帯域選択ス
イッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を介して各PAに結合された出力フ
ィルタを含む。無線デバイスはさらに、FEMと通信するアンテナを含み、当該アンテナ
は増幅されたRF信号を送信するべく構成される。
。方法は、複数の電力増幅器(PA)の選択された一つを使用して、一周波数帯域にある
RF信号を増幅することを含む。方法はさらに、増幅されたRF信号を、実質的に帯域選
択切り替え動作なしで出力フィルタへと引き回すことを含む。方法はさらに、増幅された
RF信号を、出力フィルタを使用してフィルタリングすることを含む。
にインピーダンス変換がない引き回しを許容するべく対応出力フィルタのほぼ特性インピ
ーダンスで当該PAが駆動するように動作させることを含む。PAは、ほぼ50オームの
インピーダンスを有し得る。
供給することを含み得る。
の電力増幅器(PA)とを含む電力増幅器ダイに関する。各PAは、個々の周波数帯域信
号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成
される。各PAは、複数のPAに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆
動するべく構成された広帯域PAよりも小さなサイズとされる。
の周波数帯域信号経路は狭帯域信号経路であり得る。対応出力フィルタのほぼ特性負荷イ
ンピーダンスで駆動するべく構成された各PAは、高電圧(HV)供給を使用して動作す
るPAによって実現することができる。各PAは、ほぼ40オームよりも大きいインピー
ダンスを有し得る。各PAのインピーダンスは、ほぼ50オームの値を有し得る。PAの
インピーダンスにより、当該PAにおける電流ドレインを低減することができる。各PA
において低減された電流ドレインにより、当該PAを、低インピーダンスの他のPAより
も小さな寸法にすることができる。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)を含み得る。HBTは、そのコレクタを介
してHV供給をVCCとして受けるべく構成することができる。
構成することができる。APTモードにより、類似帯域の取り扱い能力を有するがPAは
低電圧で動作する他のダイよりも低い損失がもたらされ得る。他のダイは、包絡線追跡(
ET)モードで動作するべく構成することができる。APTモードは、ETに関連付けら
れた全体効率よりも高い全体効率をもたらすことができる。
パッケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む
無線周波数(RF)モジュールに関する。電力増幅システムは、半導体基板上に実装され
た複数の電力増幅器(PA)を含む。各PAは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流
側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各PAは、
複数のPAに関連付けられた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成され
た広帯域PAよりも小さなサイズとされる。
成することができる。いくつかの実施形態において、下流側コンポーネントは出力フィル
タを含み得る。出力フィルタは、電力増幅システムには複数のPAとそれらの対応出力フ
ィルタとの間において帯域選択スイッチが実質的に存在しないように、別個の出力経路を
介して対応PAに結合することができる。各出力経路は、対応PA及び出力フィルタ間に
おいてインピーダンス変換回路が実質的に存在しないこととし得る。RFモジュールは、
例えばフロントエンドモジュール(FEM)であり得る。
れた送受信器と、当該送受信器と通信するフロントエンドモジュール(FEM)とを含む
無線デバイスに関する。FEMは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッ
ケージング基板と、当該パッケージング基板に実装された電力増幅システムとを含む。電
力増幅システムは、半導体基板に実装された複数の電力増幅器(PA)を含み、各PAは
、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性負荷インピーダン
スで駆動するべく構成される。各PAは、複数のPAに関連付けられた周波数帯域の一を
超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域PAよりも小さなサイズとされる。無
線デバイスはさらに、FEMと通信するアンテナを含み、当該アンテナは増幅されたRF
信号を送信するべく構成される。
。方法は、複数の電力増幅器(PA)の選択された一つを使用してRF信号を増幅するこ
とを含み、選択されたPAは、個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネント
のほぼ特性負荷インピーダンスで駆動する。選択されたPAは、複数のPAに関連付けら
れた周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域PAよりも小さ
なサイズとされる。方法はさらに、増幅されたRF信号を下流側コンポーネントへと引き
回すことを含む。
信号を増幅することは、選択されたPAに高電圧(HV)を供給することを含み得る。
、半導体基板を形成し又は設けることと、複数の個々の周波数帯域信号経路を実装するこ
ととを含む。方法はさらに、半導体基板に複数の電力増幅器(PA)を形成することを含
み、各PAは、対応個々の周波数帯域信号経路に沿った下流側コンポーネントのほぼ特性
負荷インピーダンスで駆動するべく構成される。各PAは、複数のPAに関連付けられた
周波数帯域の一を超える周波数帯域で駆動するべく構成された広帯域PAよりも小さなサ
イズとされる。
いる。理解すべきことだが、かかる利点のすべてが必ずしも、本発明の任意の特定実施形
態によって達成できるわけではない。すなわち、本発明は、ここに教示される一の利点又
は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成する必要なく、達成
又は最適化する態様で具体化又は実施をすることができる。
も請求項に係る発明の範囲又は意味に影響するわけではない。
ステム又はアーキテクチャ50に関する。いくつかの実施形態において、増幅システム5
2は、一以上のデバイスとして実装することができる。かかるデバイス(複数可)は、無
線システム/アーキテクチャ50において利用可能である。いくつかの実施形態において
、無線システム/アーキテクチャ50は例えば、携帯無線デバイスに実装することができ
る。かかる無線デバイスの例がここに記載される。
(RF)増幅器アセンブリ54を含み得ることを示す。図2の例において、3つのPA6
0a~60cが、RF増幅器アセンブリ54を形成するように描かれる。理解されること
だが、他の数のPA(複数可)も実装することができる。またも理解されることだが、本
開示の一以上の特徴は、他のタイプのRF増幅器を有するRF増幅器アセンブリに実装す
ることもできる。
することができる。かかるダイは、電力増幅器モジュール(PAM)又はフロントエンド
モジュール(FEM)のようなパッケージモジュールに含めることができる。かかるパッ
ケージモジュールは典型的に、例えば携帯無線デバイスに関連付けられた回路基板に搭載
されるように構成される。
ム56によってバイアスがかけられる。さらに、PAのための供給電圧は典型的に、供給
システム58によって与えることができる。いくつかの実施形態において、バイアスシス
テム56及び供給システム58のいずれか又は双方は、RF増幅器アセンブリ54を有す
る上記パッケージモジュールに含めることができる。
かかる整合ネットワークは、RF増幅器アセンブリ54のための入力整合及び/又は出力
整合機能を与えるべく構成することができる。
ることができる。図3A~3Eは、かかるPAがどのように構成され得るかについての非
制限的な例を示す。図3Aは、増幅トランジスタ64を有する代表的なPAを示す。ここ
で、入力RF信号(RF_in)がトランジスタ64のベースへと与えられ、増幅された
RF信号(RF_out)がトランジスタ64のコレクタを介して出力される。
する代表的なPAを示す。入力RF信号(RF_in)は、第1トランジスタ64aのベ
ースへと与えられるように示され、第1トランジスタ64aからの増幅されたRF信号は
、そのコレクタを介して出力されるように示される。第1トランジスタ64aからの増幅
されたRF信号は、第2トランジスタ64bのベースへと与えられるように示され、第2
トランジスタ64bからの増幅されたRF信号は、そのコレクタを介して出力され、ひい
てはPAの出力RF信号(RF_out)がもたらされるように示される。
うに2以上の段として描くことができる。第1段64aを例えばドライバ段として構成し
、第2段64bを例えば出力段として構成することができる。
示す。かかるドハティPAは、増幅された出力RF信号(RF_out)をもたらすべく
、入力RF信号(RF_in)のキャリア増幅及びピーキング増幅をそれぞれ与えるべく
構成された増幅トランジスタ64a、64bを含み得る。入力RF信号は、分割器により
キャリア部分及びピーキング部分に分割することができる。増幅されたキャリア信号及び
ピーキング信号は、結合器により出力RF信号をもたらすべく結合することができる。
す。入力RF信号(RF_in)は、共通エミッタデバイスとして動作する第1増幅トラ
ンジスタ64aのベースに与えられ得る。第1増幅トランジスタ64aの出力は、そのコ
レクタを介して与えられ、共通ベースデバイスとして動作する第2増幅トランジスタ64
bのエミッタへと与えられ得る。第2増幅トランジスタ64bの出力は、PAの増幅され
た出力RF信号(RF_out)をもたらすべく、そのコレクタを介して与えられ得る。
ジスタ(HBT)のようなバイポーラ接合トランジスタ(BJT)として記載される。理
解されることだが、本開示の一以上の特徴はまた、電界効果トランジスタ(FET)のよ
うな他のタイプのトランジスタにおいて又は当該トランジスタを使用して実装することも
できる。
増幅システム100として実装できることを示す。かかるシステムは、複数のPAのいく
つか又はすべて(例えば60a~60c)がHV増幅動作を含むように構成されたHV電
力増幅器アセンブリ54を含み得る。ここに記載されるように、かかるPAはバイアスシ
ステム56によってバイアスがかけられる。いくつかの実施形態において、上記HV増幅
動作は、HV供給システム58によって容易とすることができる。いくつかの実施形態に
おいて、HV電力増幅器アセンブリ54とバイアスシステム56及びHV供給システム5
8のいずれか又は双方との間のインタフェイス機能を与えるべく、インタフェイスシステ
ム72を実装することができる。
構成され、かかるデバイスは典型的に、電力増幅アーキテクチャを要求し及び/又は複雑
にする。しかしながら、電力増幅アーキテクチャの当該複雑性は、サポートされる帯域が
増加するにつれて、送信効率の劣化をもたらし得る。かかる効率劣化は例えば、競争力の
あるサイズ及びコスト目標を維持しながら多重周波数帯域を組み合わせることにより生じ
た損失増加に起因し得る。
、バック(Buck)スイッチング電力供給と組み合わされた電池電圧(例えば3.8V
)電力増幅器(PA)を含み得る。かかる代表的なアプローチにおいて、最大送信電力は
典型的に、例えば、ほぼ1.5ワットのピーク電力レベルをサポートするべくPA内にあ
る13:1のインピーダンス変換ネットワークを要求し又は利用するのが典型的な3.8
Vの電池電圧において達成される。
ク(Buck)電力供給によってサポートすることができる。多重帯域動作は、所望の周
波数帯域に対応する所望のフィルタを選択するRFスイッチを使用して達成することがで
きる。注目されるのは、バック電力供給、インピーダンス変換ネットワーク及びRFスイ
ッチのいくつか又はすべてが、損失ひいては送信効率の低減に寄与し得ることである。
包絡線追跡(ET)機能を含み得る。しかしながら、包絡線追跡は、バックスイッチング
供給のコストを増加させ、さらには、システムの特性付け及び較正プロセスを有意に複雑
にし得る。
ストのレベルを維持又は改善することができるシステム、回路、デバイス及び方法の例で
ある。図5は、いくつかの実施形態において、図4のHV電力増幅システム100が、平
均電力追跡(APT)モードで動作するべく構成できることを示す。図5の例において、
高電圧APT電力増幅システム100は、一以上RF信号(RF_In)を増幅するべく
構成された一以上のPAを有する電力増幅器アセンブリ104を含み得る。かかる増幅さ
れたRF信号(複数可)は、一以上整合回路を有する整合コンポーネント106を介し、
一以上のデュプレクサを有するデュプレクサアセンブリ108へと引き回すことができる
。
することができる。かかる複信動作のTx部分は、一以上の増幅されたRF信号(RF_
Out)が、アンテナ(図示せず)を介した送信を目的としてデュプレクサアセンブリ1
08から出力されるように描かれる。図5の例において、Rx部分は図示しないが、アン
テナから受信された信号は、デュプレクサアセンブリ108によって受信して、例えば低
雑音増幅器(LNA)へと出力することができる。
れ、かかるデュプレクサは、例えば周波数分割複信(FDD)機能を容易にすることがで
きる。理解されることだが、いくつかの実施形態において、ここに記載される一以上の特
徴を有するHV電力増幅システムはまた、例えば時間分割複信(TDD)構成を含む他の
複信構成に実装することもできる。
センブリ104へと与えるように示される。かかるHV信号(複数可)がどのようにして
対応PA(複数可)へと与えられるのかについての具体的な例が、ここに詳細に記載され
る。
モードで動作するが、包絡線追跡(ET)の実装によって得られる性能を満たし又は当該
性能を超える一方でコスト及び/又は複雑性を維持又は低減することができるように構成
される。いくつかの実施形態において、かかる高電圧APT電力増幅システムは、例えば
ガリウムヒ素(GaAs)ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)PAのようない
くつかのPAの高電圧能力を利用することができる。理解されることだが、本開示の一以
上の特徴は、他のタイプのPAを使用して実装することもできる。例えば、LDMOS多
重カスコード段、シリコンバイポーラデバイス及びGaN/HEMTデバイスを有するC
MOSデバイスを利用する増幅システムもまた、高電圧領域における動作から利益を得る
ことができる。
すること及び/又は他の有利な利益(複数可)を実現することができる。例えば、PA出
力整合ネットワーク(複数可)を排除することができる。他例において、PA供給効率を
増加させることができる。さらなる他例において、いくつかのパッシブコンポーネントを
除去することができる。上記に関連する例が、ここに詳細に説明される。
し、ひいては電力増幅システム設計の大きな柔軟性が許容される結果を得ることができる
。例えば、電力増幅システムには、増加された数の比較的小さなPAを実装することがで
きるので、帯域スイッチのような損失性のコンポーネントを排除することが許容される。
かかる帯域スイッチの排除について、ここに詳細に記載される。
追跡の特徴付け及び/又は較正プロセスに関連付けられた複雑性を実質的に排除又は低減
するように構成することができる。
用される電池電圧よりも高い電圧値を含み得る。例えば、HVは、3.7V又は4.2V
よりも大きい。いくつかの状況において、HVは、電池電圧よりも高くかつ携帯無線デバ
イスが効率的に動作可能な電圧値を含み得る。いくつかの状況において、HVは、電池電
圧よりも高くかつ所与タイプのPAに関連付けられた破壊電圧よりも低い電圧値を含み得
る。GaAsHBTの代表的な文脈において、かかる破壊電圧は15V~25Vの範囲に
あり得る。したがって、GaAsHBTのPAに対するHVは、例えば3.7V~25V
、4.2V~20V、5V~15V、6V~14V、7V~13V、又は8V~12Vの
範囲にあり得る。
力増幅システム100において実質的に排除できるかを実証するべく、包絡線追跡(ET
)電力増幅システム110(図6)と高電圧(HV)平均電力追跡(APT)電力増幅シ
ステム100(図7)との比較を示す。比較目的のため、各電力増幅システムは、3つの
周波数帯域に対する増幅を与えるべく構成されることが仮定される。しかしながら、理解
されることだが、これよりも多い又は少ない周波数帯域を使用することもできる。
与えることができる広帯域増幅経路130を有する電力増幅器アセンブリ114を含むよ
うに示される。増幅経路130は、共通入力ノード126を介して入力RF信号を受信す
ることができる。かかるRF信号は、例えばDCブロックキャパシタンス128を介して
一以上の増幅段へと引き回すことができる。増幅段は例えば、ドライバ段132及び出力
段134を含み得る。いくつかの実施形態において、増幅段132、134は例えば、H
BT又はCMOS増幅トランジスタを含み得る。
して包絡線追跡(ET)変調器122からの供給電圧VCCが与えられる。ET変調器1
22は、ET変調システム112の一部として描かれている。かかるET変調器が与える
供給電圧VCCは典型的に、動的な態様で決定され、例えば約1V~3Vの範囲にある値
を有し得る。ET変調器122は、かかる動的VCC電圧を、電池電圧Vbattに基づ
いて発生させるように示される。
ば約3~5Ω)。それゆえ、インピーダンス変換を、下流側コンポーネントに関連付けら
れたインピーダンスに整合するように行う必要がある。図6の例において、増幅経路13
0の出力を受ける帯域スイッチ138(帯域スイッチシステム118の一部として描かれ
る)は典型的に、50Ω負荷として構成される。したがって、増幅経路130によって代
表されるインピーダンス(Z)が約4Ωであると仮定すれば、約13:1(50:4)の
インピーダンス変換を実装する必要がある。図6の例において、かかるインピーダンス変
換は、負荷変換システム116の一部として描かれる出力整合ネットワーク(OMN)1
36によって実装されるように示される。
6を介した)単一入力と、3つの代表的な周波数帯域に対応する3つの出力とを有するよ
うに描かれる。3つのデュプレクサ142a~142cが、かかる3つの周波数帯域用に
設けられるように示される。
帯域通過フィルタ)を含むように示される。各TXフィルタは、対応する増幅済みかつス
イッチ引き回し済みの送信用RF信号を受信するべく、帯域スイッチ138に結合される
ように示される。かかるRF信号は、フィルタリングされ、かつ、アンテナポート(AN
T)(144a、144b又は144c)へと引き回されるように示される。各RXフィ
ルタは、対応アンテナポート(ANT)(144a、144b又は144c)からのRX
信号を受信するように示される。かかるRX信号は、フィルタリングされ、かつ、さらな
る処理用のRXコンポーネント(例えばLNA)へと引き回されるように示される。
の場合)にあるコンポーネントとのインピーダンス整合を与えることである。図6の例に
おいて、帯域スイッチ138は、デュプレクサのTXフィルタのための当該上流側コンポ
ーネントである。したがって、整合回路140a~140c(例えばπ型ネットワーク1
20の一部として描かれる)が、帯域スイッチ138の出力と対応デュプレクサ142a
~142cとの間に実装されるように示される。いくつかの実施形態において、かかる整
合回路140a~140cのそれぞれは、例えばπ型整合回路として実装することができ
る。
及び効率の代表的な値を列挙する。理解されることだが、列挙される様々な値は近似値で
ある。
むということである。システム110の各コンポーネントがその上限効率で動作すると仮
定すれば、ET電力増幅システム110の総合効率は、ほぼ31%(0.83×0.75
×0.89×0.93×0.93×0.63)となる。
増幅システム110と同じ3つの周波数帯域のための増幅を与えるべく構成されるように
描かれる。電力増幅器アセンブリ104において、3つの別個の増幅経路が実装される結
果、各増幅経路は、その対応周波数帯域のための増幅を与える。例えば、第1増幅経路は
、DCブロックキャパシタンス164aを介して入力ノード162aからのRF信号を受
信するPA168aを含むように示される。PA168aからの増幅されたRF信号は、
キャパシタンス170aを介して下流側コンポーネントへと引き回されるように示される
。同様に、第2増幅経路は、DCブロックキャパシタンス164bを介して入力ノード1
62bからのRF信号を受信するPA168bを含むように示される。PA168bから
の増幅されたRF信号は、キャパシタンス170bを介して下流側コンポーネントへと引
き回されるように示される。同様に、第3増幅経路は、DCブロックキャパシタンス16
4cを介して入力ノード162cからのRF信号を受信するPA168cを含むように示
される。PA168cからの増幅されたRF信号は、キャパシタンス170cを介して下
流側コンポーネントへと引き回されるように示される。
ばヘテロ接合バイポーラトランジスタPAを含み得る。理解されることだが、本開示の一
以上の特徴は、他のタイプのPAについて実装することもできる。例えば、(例えばHV
動作により及び/又は他の動作パラメータ(複数可)を介して)下流側コンポーネントに
整合し又は下流側コンポーネントに近いインピーダンスをもたらすべく動作可能なPAを
、ここに記載される利益の一以上をもたらすべく利用することができる。
タンス(166a、166b又は166c)を介してブーストDC/DC変換器160か
らの供給電圧VCCが与えられるように示される。ブーストDC/DC変換器160は、
HVシステム102の一部として描かれる。ブーストDC/DC変換器160は、ここに
記載されるHV範囲又は値を含むような範囲のVCC電圧値(例えば約1V~10V)を
供給するべく構成することができる。ブーストDC/DC変換器160は、かかる高VC
C電圧を電池電圧Vbattに基づいて発生させるように示される。
場合、各PAのインピーダンスZは比較的高い(例えば約40Ω~50Ω)。それゆえ、
インピーダンス変換は、下流側コンポーネントに関連付けられたインピーダンスに整合さ
せる必要がない。図7の例において、対応PA(168a、168b又は168c)の出
力を受けるデュプレクサ174a~174c(デュプレクサアセンブリ108の一部とし
て描かれる)のそれぞれは典型的に、50Ω負荷として構成される。したがって、PA(
168a、168b又は168c)によって代表されるインピーダンス(Z)が約50Ω
であると仮定すれば、インピーダンス変換(図6の負荷変換システム116のような)は
不要となる。
の場合)にあるコンポーネントとのインピーダンス整合を与えることである。図7の例に
おいて、PA(168a、168b又は168c)が、デュプレクサ(174a、174
b又は174c)のTXフィルタ用の当該上流側コンポーネントとなる。したがって、整
合回路172a~172c(例えばπ型ネットワーク106の一部として描かれる)は、
PA168a~168cの対応出力と対応デュプレクサ174a~174cとの間に実装
することができる。いくつかの実施形態において、かかる整合回路172a~172cの
それぞれは、例えばπ型整合回路として実装することができる。
cのそれぞれが、対応デュプレクサのインピーダンスに類似するインピーダンスZを代表
する結果となり得る。かかる構成においてはインピーダンス変換が不要なので、インピー
ダンス変換器(図6の116)が不要となる。
168a~168c内のかなり低い電流レベルをもたらし得ることである。かかる低電流
レベルにより、PA168a~168cを、有意に低減されたダイサイズ(複数可)で実
装することができる。
イズの低減)のいずれか又は双方が、電力増幅アーキテクチャ設計に付加な柔軟性を与え
得る。例えば、上記により得られる空間及び/又はコストの節約により、各周波数帯域に
対して比較的小さなPA(図7の168a、168b又は168c)の実装が可能となる
ので、帯域スイッチシステム(例えば図6の118)の必要性がなくなる。したがって、
図6のET電力増幅システム110と比較した場合の図7の高電圧APT電力増幅システ
ム100に関連付けられたサイズ、コスト及び/又は複雑性を維持し又は低減する一方、
電力増幅システム100の全体損失を有意に低減することができる。
因を含むことである。しかしながら、図6及び表1のET電力増幅システム110と比較
した場合、2つの有意な損失要因(負荷変換器(116)及び帯域スイッチ(118))
が、図7の高電圧APT電力増幅システム100においては不在である。かかる損失要因
の排除は、図7及び表2の例での送信経路において約1dB除去するように示される。
の例でのように)で動作すると仮定すれば、高電圧APT電力増幅システム100の総合
効率は、ほぼ45%(0.93×0.82×0.93×0.63)となる。各コンポーネ
ントがその下限効率で動作すると仮定したとしても、高電圧APT電力増幅システム10
0の総合効率は、ほぼ44%(0.93×0.80×0.93×0.63)となる。わか
ることだが、いずれの場合も、図7の高電圧APT電力増幅システム100の総合効率は
、図6のET電力増幅システム110の総合効率(ほぼ31%)よりも有意に高い。
C/DCブースト変換器(図7の160)の使用により、PAシステムにおいて利用され
得る一以上の他の電力変換器を排除できることである。例えば、HV供給電圧(例えば1
0VDC)をもたらすべく動作する場合、1ワット(10V)2/(2×50Ω))のR
F電力を、高調波終端なしで生成することができる。
負荷として駆動されるPA(例えば図6)よりもオーム当たりの損失が有意に低くなるこ
とである。例えば、PAが3Ωで駆動されると0.1Ωの等価直列抵抗(ESR)は約0
.14dBの挿入損失を有する一方、50Ωで駆動されるPAに対しては、0.1ΩのE
SRは約0.008dBの挿入損失を有する。したがって、3ΩPAが約4.2dB(0
.14dB×30)の総合挿入損失を有し得る一方、50ΩPAは約4.0dB(0.0
08dB×500)の総合挿入損失を有し得る。これは、3ΩPAの総合挿入損失よりも
かなり小さい。
である。例えば、利得はGM×RLLとして近似することができるが、双方の場合にGM
が類似すれば、50Ωという高い値は高利得をもたらす。
電圧APT電力増幅システム100を示す。図8の例において、電力増幅器アセンブリは
、低帯域(LB)電力増幅器アセンブリ190、中間帯域(MB)電力増幅器アセンブリ
200及び高帯域(HB)電力増幅器アセンブリ210を含み得る。かかるアセンブリに
おけるPAのいくつか又はすべてが、ここに記載される高電圧で動作可能である。電力増
幅器アセンブリはまた、高電圧では動作しない他のPAも含み得る。例えば、2G電力増
幅器アセンブリ220及び電力増幅器アセンブリ230、232は、低電圧で動作し得る
。
(FE-PMIC)160からLB、MB及びHB電力増幅器アセンブリ190、200
、210へと与えることができる。いくつかの実施形態において、かかるFE-PMIC
は、ここに記載されるDC/DCブースト変換器(例えば図7の160)を含み得る。
アセンブリ190、200、210のための供給電圧(VCC)として高電圧出力182
を発生させる。いくつかの実施形態において、かかる高電圧VCCは、ほぼ250mAの
最大電流で、ほぼ10Vの値を有し得る。理解されることだが、かかる高電圧VCC及び
/又は最大電流は他の値も利用することができる。
、出力184は、LB、MB及びHB電力増幅器アセンブリ190、200、210に関
連付けられたPAのための並びに2G電力増幅器アセンブリ220のためのバイアス信号
を与えることができる。いくつかの実施形態において、かかるバイアス信号は、ほぼ50
mAの最大電流で、ほぼ4Vの値を有し得る。理解されることだが、かかるバイアス信号
及び/又は最大電流の他の値も利用することができる。
ステム102の一部となり得る。FE-PMIC160は、一以上のインタフェイスノー
ド180を含み得る。かかるインタフェイスノードは、例えばFE-PMIC160の制
御を容易とするべく利用することができる。
ばライン186)、電池電圧Vbattから実質的に直接与えられる。かかるVbatt
はまた、LB、MB及びHB電力増幅器アセンブリ190、200、210に関連付けら
れた様々なスイッチのための動作電圧を与えるように示される。いくつかの実施形態にお
いて、かかるVbattは、約2.5V~4.5Vの値を有し得る。理解されることだが
、かかるVbattは他の値も利用することができる。
DC/DCスイッチングレギュレータ234から与えることができる。
27、B28A、B28B、B20、B8、B26、B17及びB13に対して別個のP
Aを含むように示される。各PAは、その増幅したRF信号を対応デュプレクサへと与え
るように示される。ここに記載されるように、かかる8つのPAは、それらの対応デュプ
レクサへと、当該PA間の帯域選択スイッチなしで結合することができる。
6を含み及び/又は入力スイッチ192及び出力スイッチ196に結合するように示され
る。入力スイッチ192は、2つの入力ノード194a、194bと、8つのPAに対応
する8つの出力ノードとを含むように示される。入力スイッチ192において、2つの入
力ノード194a、194bは、共通ノードへと切り替え可能に示される。この共通ノー
ドは、8つの出力ノードの一つへと切り替えられる他の共通ノードに結合される。かかる
共通ノード間の結合部は、増幅素子を含み得る。
力ノード198a、198bとを含むように示される。出力スイッチ196はさらに、2
G電力増幅器アセンブリ220の出力及び電力増幅器アセンブリ230の出力を受ける入
力を含み得る。
わせを含み得る。
1、B25、B3及びB4のための別個のPAを含むように示される。各PAは、その増
幅したRF信号を対応デュプレクサへと与えるように示される。ここに記載されるように
、かかる4つのPAは、それらの対応デュプレクサへと、当該PA間の帯域選択スイッチ
なしで結合することができる。
6を含み及び/又は入力スイッチ202及び出力スイッチ206に結合されるように示さ
れる。入力スイッチ202は、入力ノード204と、4つのPAに対応する4つの出力ノ
ードとを含むように示される。入力スイッチ202において、入力ノード204は、4つ
の出力ノードの一つへと切り替えられる共通ノードに結合されるように示される。かかる
ノード間の結合部は増幅素子を含み得る。
ド208とを含むように示される。出力スイッチ206はさらに、2G電力増幅器アセン
ブリ220の出力を受ける入力を含み得る。
わせを含み得る。
7及びB20に対して別個のPAを含むように示される。各PAは、その増幅したRF信
号を対応デュプレクサへと与えるように示される。ここに記載されるように、かかる2つ
のPAは、それらの対応デュプレクサへと、当該PA間の帯域選択スイッチなしで結合す
ることができる。
6を含み及び/又は入力スイッチ212及び出力スイッチ216に結合されるように示さ
れる。入力スイッチ212は、一の入力ノード214と、2つのPAに対応する2つの出
力ノードとを含むように示される。入力スイッチ212において、入力ノード214は、
2つの出力ノードの一方へと切り替えられる共通ノードに結合されるように示される。か
かるノード間の結合部は増幅素子を含み得る。
ノード218とを含むように示される。出力スイッチ216はさらに、電力増幅器アセン
ブリ232の出力を受ける入力を含み得る。
わせを含み得る。
のPAは、一以上のダイとして実装することができる。例えば、かかるPAは、単一のH
BT(例えばGaAs)ダイに、LB、MB及びHB電力増幅器アセンブリ190、20
0、210に対応する別個のHBTダイに、又はこれらの何らかの組み合わせで実装する
ことができる。
替え機能を与えるべく、かつ、ここに記載されるバイアス機能を容易にするべく構成する
ことができる。いくつかの実施形態において、スイッチ192、196、202、206
、212、216は、例えば単一のシリコン・オン・インシュレータ(SOI)ダイに、
様々な機能群に対応する別個のダイに、又はこれらの何らかの組み合わせで実装すること
ができる。
oost)APT構成で動作する電力増幅器に対する代表的な効率プロットを出力電力の
関数として示す。注目されるのは、代表的な構成の3つすべてが、約15dBmの出力電
力までは、類似する良好な効率曲線をもたらすことである。かかる出力レベルを超えると
、87%ブーストAPT構成が、97%バックAPT及び78%バックET構成よりも有
意に高い効率値を有することがわかる。かかるブーストAPT構成は、図7及び8の代表
的な高電圧APT電力増幅システムのいずれか又は双方に実装することができる。
電圧APT電力増幅システム100)が、公称ケースに類似するコレクタ効率曲線及び電
力付加効率(PAE)曲線を有し得ることを示す。例えば、図8の高電圧APT電力増幅
システムに関連付けられたコレクタ効率プロット(出力電力の関数として)は、対応する
公称コレクタ効率のものと実質的に同じ曲線を有するように示される。同様に、図8の高
電圧APT電力増幅システムのPAEプロット(出力電力の関数として)は、対応する公
称PAEのものと実質的に同じ曲線を有するように示される。
電圧APT電力増幅システム100)が、公称ケースに類似する線形性性能(例えば隣接
チャネル漏洩比(ACLR))を有し得ることを示す。例えば、図8の高電圧APT電力
増幅システムに関連付けられたACLRプロット(出力電力の関数として)は、高出力電
力値(例えば29dBmより高い)における対応公称ACLRのものと実質的に同じ曲線
を有するように示される。
TE」として表示される電力増幅器構成に対する負荷電圧の関数として示す。電力増幅器
構成に対して40mAという比較的低い電流条件が所望されていると仮定する。例えば、
かかる40mAという電流は、固定バイアス電流及び自己消費電流を供給電流(図12の
負荷電流)から差し引いたものに由来する。図12における50RB LTEの例に対し
、ほぼ104mAの負荷電流が、電力増幅器構成のためのかかる低電流(40mA)条件
をもたらし得る。かかる104mAという負荷電流は、点250によって表示されるほぼ
9.5Vの負荷電圧(VCC)に対応する。したがって、ここに記載される高電圧電力増
幅器動作構成が、電力増幅器のための比較的低い電流条件をもたらし得ることがわかる。
ムにおいて得ることができる有利な利益の例を示す。ここに記載されるように、図13は
、いくつかの実施形態において、電力増幅システム100が、無線周波数(RF)信号(
RF_in)を入力ノード260において受信するべく構成された電力増幅器(PA)を
含み得ることを示す。かかるPAには、Vccという供給電圧が与えられ、かかる供給電
圧は、ここに記載される高電圧(HV)値を含み得る。増幅されたRF信号はRF_ou
tとして出力され、増幅されたRF信号をコンディショニングするべく構成されたフィル
タへと引き回され、及び、フィルタリングされた信号を出力ノード262にもたらし得る
。PAは、フィルタのほぼ特性負荷インピーダンスで駆動されるように(例えばHVモー
ドで)動作し得る。フィルタの当該特性負荷インピーダンスは例えば、ほぼ50オームで
あり得る。
力追跡(APT)PAシステムに実装することができる。例えば、複雑でない供給構成、
低減された損失、及び改善された効率を実現することができる。他例において、上記PA
、上記電力増幅システム100を有するダイ、及び/又は上記電力増幅システム100を
有するモジュールは、サイズが低減されたデバイスとして実装することができる。いくつ
かの実施形態において、かかるサイズが低減されたデバイスは、少なくとも部分的には、
電力増幅システムにおけるPAの出力整合ネットワーク(OMN)のいくつか又はすべて
を排除することによって実現することができる。
ダンス変換回路とも称する)が当該PA及びフィルタ間で実質的に排除された電力増幅シ
ステム100の一例を示す。図14の例において、PA、その供給電圧Vcc及びフィル
タは、図14の例に類似するように構成及び動作可能である。かかるPA構成は、ここに
記載されるHV動作モードを含み得る。
PAモジュールのようなデバイス270に実装することができる。上記OMNの排除によ
り、デバイス270に関連付けられた寸法(例えばd1×d2)を低減することができる
。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、OMNの排除によって実現
することができる。
の一例を示す。かかる帯域は例えば、帯域A及び帯域Bであり得る。理解されることだが
、電力増幅システム100に対しては他の数の帯域を実装することもできる。
増幅経路において、そのPA、供給電圧Vcc及びフィルタは、図14の例に類似するよ
うに構成及び動作可能である。かかるPA構成は、ここに記載されるHV動作モードを含
み得る。
排除することができる。したがって、電力増幅システム100のいくつか又はすべてを有
するデバイス270(PAダイ又はPAモジュールのような)は、低減された寸法(例え
ばd3×d4)を有し得る。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、
帯域選択スイッチの排除によって実現することができる。
れた電力増幅システム100の一例を示す。図16の例において、複数の増幅経路のいく
つか又はすべてのそれぞれには、図14の例に類似するように、出力整合ネットワーク(
OMN)(ここではインピーダンス変換回路とも称する)が実質的に存在しないこととし
得る。したがって、電力増幅システム100のいくつか又はすべてを有するデバイス27
0(PAダイ又はPAモジュールのような)は、低減された寸法(例えばd5×d6)を
有し得る。さらに、損失低減及び効率改善のような他の有利な特徴も、帯域選択スイッチ
及びOMNのいくつか又はすべての排除によって実現することができる。
270は例えば、半導体基板を有する電力増幅器ダイであり得る。複数のPAは、図示の
ように半導体基板に並列に実装することができる。各PAは、個々の狭周波数帯域信号経
路を駆動するべく構成することができる。このようにして、各PAは、複数のPAに関連
付けられた一を超える周波数帯域で駆動可能な広帯域PAよりも小さなサイズにすること
ができる。ここに記載されるように、かかる小型化された単一帯域PAは、一定数の望ま
しい特徴をもたらし得る。
圧APT電力増幅システムのいくつか又はすべてを、一のモジュールに実装することがで
きる。かかるモジュールは例えば、フロントエンドモジュール(FEM)であり得る。図
17の例において、モジュール300はパッケージング基板302を含み得る。かかるパ
ッケージング基板には一定数のコンポーネントが搭載され得る。例えば、FE-PMIC
コンポーネント102、電力増幅器アセンブリ104、整合コンポーネント106及びデ
ュプレクサアセンブリ108を、パッケージング基板302上に搭載し及び/若しくは実
装し並びに/又はパッケージング基板302の中に搭載し及び/若しくは実装することが
できる。一定数のSMTデバイス304及びアンテナスイッチモジュール(ASM)30
6のような他のコンポーネントもパッケージング基板302に搭載することができる。様
々なコンポーネントのすべてがパッケージング基板302上にレイアウトされるように描
かれるが、いくつかのコンポーネント(複数可)は、他のコンポーネント(複数可)の上
又は下に実装できることが理解される。
、無線デバイスのようなRFデバイスに含まれ得る。かかる電力増幅システムは、一以上
の回路として、一以上のダイとして、一以上のパッケージモジュールとして、又はこれら
の任意の組み合わせで無線デバイスに実装することができる。いくつかの実施形態におい
て、かかる無線デバイスは、例えば、セルラーフォン、スマートフォン、電話機能あり又
はなしのハンドヘルド無線デバイス、無線タブレット等を含み得る。
を描く。ここに記載される一以上の特徴を有するモジュールの文脈において、かかるモジ
ュールは一般に、破線の囲み300によって描くこと、及び、例えばフロントエンドモジ
ュール(FEM)として実装することができる。
生させるべく及び受信した信号を処理するべく構成及び動作が可能な送受信器410から
、対応RF信号を受信することができる。送受信器410は、ユーザに適したデータ及び
/又は音声信号と送受信器410に適したRF信号との間の変換を与えるべく構成された
ベース帯域サブシステム408と相互作用をするように示される。送受信器410はまた
、無線デバイス400の動作のために電力を管理するべく構成された電力管理コンポーネ
ント406と通信することもできる。かかる電力管理はまた、ベース帯域サブシステム4
08及びモジュール300の動作も制御することもできる。
又はデータの様々な入力及び出力を容易にするべく、ユーザインタフェイス402に接続
されるように示される。ベース帯域サブシステム408はまた、無線デバイスの動作を容
易にし及び/又はユーザのための情報記憶を与えるデータ及び/又は命令を記憶するべく
構成されたメモリ404に接続することもできる。
介して)対応デュプレクサ424に整合され及び引き回されるように示される。いくつか
の実施形態において、整合回路422は、図7を参照して記載される代表的な整合回路1
72a~172cに類似する。図7を参照してここに記載されるように、PA420がH
V供給によるHVモードで動作する場合、PA420の出力は、その対応デュプレクサ4
24へと、インピーダンス変換(例えば図6の負荷変換器116)なしで引き回すことが
できる。かかる増幅されかつフィルタリングされた信号は、送信を目的としてアンテナス
イッチ414を介してアンテナ416へと引き回すことができる。いくつかの実施形態に
おいて、デュプレクサ424により、共通アンテナ(例えば416)を使用して送受信動
作を同時に行うことができる。図18において、受信された信号は、デュプレクサ424
を介して、例えば一以上の低雑音増幅器(LNA)を含み得る「Rx」経路へと引き回さ
れるように示される。
によって与えることができる。かかるHVコンポーネントは例えば、ここに記載されるブ
ーストDC/DC変換器を含み得る。
きる。例えば、無線デバイスは、多重帯域デバイスである必要はない。他例において、無
線デバイスは、ダイバーシティアンテナのような付加アンテナ、並びに、Wi-Fi(登
録商標)、Bluetooth(登録商標)及びGPSのような付加的な接続機能を含み
得る。
テムのようなシステムに実装される場合に一定数の利点を与え得る。例えば、出力損失の
排除又は低減によって、有意な電流ドレイン低減を達成することができる。他例において
、電力増幅システム及び/又は無線デバイスに対して低い材料費を実現することができる
。さらなる他例において、例えば対応周波数帯域に対する別個のPAによって、各サポー
ト対象周波数帯域の独立した最適化又は所望の構成を達成することができる。さらなる他
例において、最大の又は増加した出力電力の最適化又は所望の構成を、例えばブースト供
給電圧システムによって達成することができる。さらなる他例において、一定数の異なる
電池技術を利用することができる。最大の又は増加した電力は、必ずしも電池電圧に限ら
れるわけではないからである。
とができる。かかる帯域の例が表3に列挙される。理解されることだが、当該帯域の少な
くともいくつかは、サブ帯域に分割することができる。またも理解されることだが、本開
示の一以上の特徴は、表3の例のような指示を有しない周波数範囲も実装することができ
る。
ィルタのような下流側コンポーネントの負荷インピーダンスで駆動するとして言及される
場合がある。他例において、PAは、インピーダンス値を有するとして言及される場合が
ある。説明目的のため理解されることだが、かかるインピーダンス関連のPAの言及は、
互換可能に使用することができる。さらに、PAのインピーダンスは、PAの出力側に見
られるように、出力インピーダンスを含み得る。したがって、下流側コンポーネントの負
荷インピーダンスで駆動するべく構成される当該PAは、下流側コンポーネントの負荷イ
ンピーダンスとほぼ同じ出力インピーダンスを有するPAを有し得る。
、「含む」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「~
を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される用
語「結合」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかいずれかと
なり得る2以上の要素を言及する。加えて、用語「ここ」、「上」、「下」及び同様の趣
旨の用語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願の任意の特定部分を
言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数の上述の詳細な説明における
用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。2以上の項目のリストを参照する用語「又
は」及び「若しくは」について、当該用語は以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち
、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の
組み合わせである。
正確な形態に制限することを意図しない。本発明の及びその例の特定の実施形態が例示を
目的として上述されたが、当業者が認識するように、本発明の範囲において様々な均等の
修正も可能である。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が、代替実
施形態は、異なる順序でステップを有するルーチンを行うこと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/又は修正することができる。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することができる。また、プロセス又はブロックが直列的に行
われるように示されることがあるが、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに、
並列して行い又は異なる時に行うこともできる。
のシステムにも適用することができる。上述の様々な実施形態要素及び行為は、さらなる
実施形態を与えるべく組み合わせることができる。
されており、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際、ここに記載の新規な方法
及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載の方法
及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱するこ
となくなし得る。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収ま
るかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。
Claims (15)
- 電力増幅器ダイであって、
半導体基板と、
前記半導体基板に実装される複数の狭帯域電力増幅器と、
それぞれが各狭帯域電力増幅器の出力ノードに結合されるように前記半導体基板に実装される複数の出力フィルタと、
それぞれが各出力フィルタの出力ノードに結合される複数の入力ノードを含む出力スイッチと
を含み、
各狭帯域電力増幅器は、平均電力追跡モードにおいて所定電圧を使用して動作し、
各狭帯域電力増幅器及び各出力フィルタは、複数の周波数帯域の各個別周波数帯域に関連付けられ、
各狭帯域電力増幅器は、前記複数の狭帯域電力増幅器にそれぞれ関連付けられる前記複数の周波数帯域のうちの一を超える周波数帯域で動作する広帯域電力増幅器よりも小さな寸法にされる、電力増幅器ダイ。 - 各狭帯域電力増幅器は、前記複数の出力フィルタのうち当該各狭帯域電力増幅器に対応する出力フィルタの特性負荷インピーダンスで駆動する、請求項1の電力増幅器ダイ。
- 各狭帯域電力増幅器は40Ωよりも大きなインピーダンスを有する、請求項2の電力増幅器ダイ。
- 各狭帯域電力増幅器のインピーダンスは50Ωの値を有する、請求項3の電力増幅器ダイ。
- 各狭帯域電力増幅器のインピーダンスは、前記狭帯域電力増幅器において電流ドレインを低減させる、請求項3の電力増幅器ダイ。
- 各狭帯域電力増幅器における前記電流ドレインの低減により、前記狭帯域電力増幅器を、前記狭帯域電力増幅器と比べて低いインピーダンスの電力増幅器よりも小さな寸法にすることができる、請求項5の電力増幅器ダイ。
- 各狭帯域電力増幅器は、ガリウムヒ素デバイスであるヘテロ接合バイポーラトランジスタとして実装される、請求項2の電力増幅器ダイ。
- 前記平均電力追跡モードにおいて動作するときの前記複数の狭帯域電力増幅器による損失は、前記電力増幅器ダイと類似する帯域の取り扱い能力を有するが電力増幅器は前記所定電圧よりも低い電圧で動作する電力増幅器ダイにおける損失よりも低い、請求項1の電力増幅器ダイ。
- 電力増幅器が前記所定電圧よりも低い電圧で動作する電力増幅器ダイは包絡線追跡モードにおいて動作する、請求項8の電力増幅器ダイ。
- 前記平均電力追跡モードにおいて動作するときの前記複数の狭帯域電力増幅器の全体効率は、前記包絡線追跡モードにおいて動作するときの前記複数の狭帯域電力増幅器の全体効率よりも高い、請求項9の電力増幅器ダイ。
- 無線周波数モジュールであって、
複数のコンポーネントを受容するパッケージング基板と、
前記パッケージング基板に実装される電力増幅システムと
を含み、
前記電力増幅システムは、半導体基板に実装される複数の狭帯域電力増幅器と、それぞれが各狭帯域電力増幅器の出力ノードに結合されるように前記半導体基板に実装される複数の出力フィルタと、それぞれが各出力フィルタの出力ノードに結合される複数の入力ノードを含む出力スイッチとを含み、
各狭帯域電力増幅器は、平均電力追跡モードにおいて所定電圧を使用して動作し、
各狭帯域電力増幅器及び各出力フィルタは、複数の周波数帯域の各個別周波数帯域に関連付けられ、
各狭帯域電力増幅器は、前記複数の狭帯域電力増幅器にそれぞれ関連付けられる前記複数の周波数帯域のうちの一を超える周波数帯域で動作する広帯域電力増幅器よりも小さな寸法にされる、無線周波数モジュール。 - 各出力フィルタが、当該各出力フィルタに対応する狭帯域電力増幅器に、帯域選択スイッチが存在しない経路を介して結合される、請求項11の無線周波数モジュール。
- 各出力フィルタが、当該各出力フィルタに対応する狭帯域電力増幅器に、インピーダンス変換回路が存在しない経路を介して結合される、請求項11の無線周波数モジュール。
- 前記無線周波数モジュールはフロントエンドモジュールである、請求項11の無線周波数モジュール。
- 無線デバイスであって、
信号を生成する送受信器と、
前記送受信器と通信するフロントエンドモジュールと、
前記フロントエンドモジュールと通信するアンテナと
を含み、
前記フロントエンドモジュールは、複数の狭帯域電力増幅器を含む電力増幅システムを有し、
前記電力増幅システムはさらに、それぞれが各狭帯域電力増幅器の出力ノードに結合される複数の出力フィルタと、それぞれが各出力フィルタの出力ノードに結合される複数の入力ノードを含む出力スイッチとを含み、
各狭帯域電力増幅器は、平均電力追跡モードにおいて所定電圧を使用して動作し、
各狭帯域電力増幅器及び各出力フィルタは、複数の周波数帯域の各個別周波数帯域に関連付けられ、
各狭帯域電力増幅器は、前記複数の狭帯域電力増幅器にそれぞれ関連付けられる前記複数の周波数帯域のうちの一を超える周波数帯域で動作する広帯域電力増幅器よりも小さな寸法にされ、
前記アンテナは、前記送受信器が生成した信号が前記電力増幅システムによって増幅された増幅済み信号を送信する、無線デバイス。
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