KR101354222B1 - 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기 회로 및 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기 회로 상에서 동작하는 방법 - Google Patents

Abstract

향상된 균형 RF 전력 증폭기 회로가 제공된다. RF 전력 증폭기는 고전력 모드에서 효율적으로 동작하도록 구성된 한 쌍의 RF 증폭 경로를 구비한다. 저전력 동작 모드로 동작하도록 지시될 때, 증폭 경로들 중 하나의 특정 경로가 비활성화되며, 옵션으로 임피던스 디바이스 또한 저전력 임피던스 값에서 동작하도록 설정된다. 단지 하나의 경로가 저전력 모드로 동작함에 따라, 네트워크 RF 토폴로지가 고전력 모드의 토폴로지로부터 변경되었다. 이러한 새로운 토폴로지는 양 RF 증폭 경로들이 활성일 때에 비해 증가된 임피던스를 활성 RF 증폭 경로 상에 제공한다. 이러한 증가된 임피던스는 RF 전력 증폭기가 저전력 모드에서 보다 효율적으로 동작하게 한다. 특정 응용 및 목표 성능에 따라, 간단히 RF 증폭 경로들 중 하나의 특정 경로를 비활성화함으로써 임피던스가 충분히 증가될 수 있으며, 다른 사례들에서는 능동 또는 수동 임피던스 디바이스를 저전력 임피던스에서 동작하도록 스위칭하는 것이 바람직할 수 있다. 임피던스 디바이스는 저전력 토폴로지에서 임피던스의 추가 조정 및 튜닝을 가능하게 한다.

전력 증폭기 회로, 임피던스 디바이스, 네트워크 토폴로지, 저전력 모드, 고전력 모드

Description

부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기 회로 및 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기 회로 상에서 동작하는 방법 {HIGH EFFICIENCY LOAD INSENSITIVE POWER AMPLIFIER CIRCUIT AND METHOD OPERATING ON HIGH EFFICIENCY LOAD INSENSITIVE POWER AMPLIFIER CIRCUIT}

이 출원은 "High Performance Load Insensitive Power Amplifier"라는 제목으로 2006년 3월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 60/780,892에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원 전체는 본 명세서에 반영되어 있다.

본 발명은 전력 증폭기의 구성 및 사용에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 다수의 전력 모드에서 동작할 때 향상될 효율을 갖는, 안테나 부하에 둔감함을 보이는 전력 증폭기에 관한 것이다.

효율적이고 저비용인 전자 모듈들의 가용성의 증가에 따라, 이동 통신 시스템들은 더욱 더 널리 보급되고 있다. 예를 들어, 핸드헬드형의 전화기 같은 통신 트랜시버, 무선 개인 휴대 단말기(PDA) 또는 컴퓨터 인터페이스에서 양방향 음성 및/또는 데이터 통신을 제공하기 위해 다양한 주파수, 전송 방식, 변조 기술 및 통신 프로토콜이 사용되는 통신 방식들의 다양한 변형이 존재한다. 상이한 변조 및 전송 방식들 각각은 이점 및 단점을 갖지만, 이러한 디바이스들 모두의 공통적인 목표는 핸드셋의 크기 및 비용을 최소화하면서 트랜시버의 성능을 최대화하는 것이다.

무선 디바이스에서, RF 전력 증폭기는 트랜시버로부터 RF 신호를 수신하고, RF 전력 증폭기의 출력에 접속된 안테나를 통한 무선 전송을 위해 이 RF 신호를 증폭한다. 소정의 통신 시스템들에서, 전력 증폭기는 둘 이상의 전력 모드에서 동작함으로써 그의 성능을 향상시킬 수 있다. 다수의 전력 모드를 사용함으로써, 제한된 전력 소스를 갖는 이동 통신 디바이스들은 더 오래 또는 더 작은 배터리로 동작할 수 있다. 불행하게도, 전력 증폭기를 다수의 동작 모드에서 동작하도록 구성하는 것은 통상적으로 더 많은 컴포넌트의 추가를 필요로 하거나, 또는 대안으로 하나의 전력 모드가 양호한 효율로 동작하는 것을 가능하게 하지만, 다른 모드에서는 효율, 선형성 또는 다른 형태의 장점들을 희생시키는 설계 트레이드오프를 필요로 한다.

통상의 RF 전력 증폭기들은 다수의 스테이지를 포함할 수 있으며, 소정의 응용들에서는 다수의 증폭 경로를 포함할 수 있다. 소정의 구성들에서, 이러한 다중 경로 배열은 "균형 증폭기(balanced amplifier)"로서 참조된다. 아키텍처와 관계없이, 통상의 균형 전력 증폭기들은 다수의 경로들의 출력들을 함께 결합하기 위한 결합 회로를 필요로 한다. 또한, 전력 증폭기에 나타나는 부하는 안테나 입력 임피던스의 변화에 따라 변하므로, 통상의 RF 전력 증폭기들은, 단일 또는 이중 경로 증폭 방식을 이용하는지에 관계없이, 일반적으로 증폭기의 출력에서 하나 이상의 분리기를 사용한다. 안테나 임피던스는 이동 디바이스의 위치, 주변 환경 및 동작 모드에 따라 자주 변한다. 예를 들어, 안테나의 임피던스는 이동 디바이스의 동작 환경에 따라 예를 들어 20 내지 150 오옴(Ω) 사이에서 변할 수 있다. 보호 분리 기 또는 다른 특별한 보호 회로가 없는 경우, 전력 증폭기에 나타나는 이러한 임피던스의 변화는 전력 증폭기의 성능을 변하게 하며, 따라서 이동 디바이스의 전체 성능을 저하시킨다. 분리기는 전력 증폭기의 출력 스테이지에 나타나는 임피던스 변화를 최소화한다. 불행하게도, 분리기는, 물리적 오염의 가능성으로 인해, 전력 증폭기가 제조되는 동일 구조물 상에 집적하기가 어려운 비교적 크고 비싼 컴포넌트이다.

전력 증폭기 시스템의 설계를 더 복잡하게 하는 것은 소정의 현재 및 발전하는 통신 표준들이 둘 이상의 전력 레벨에서의 동작을 요구한다는 점이다. 각각의 전력 레벨은 통상적으로 상이한 전력 체인을 이용하여 구현되므로, 스위칭 및 임피던스 매칭을 제공하기 위해 많은 추가적인 컴포넌트가 사용된다. 이러한 추가 컴포넌트들은 귀중한 설계 공간을 차지하는 것은 물론, 전력을 소비하는데, 이는 대부분의 휴대형 무선 디바이스들 상의 제한되는 자원이다.

균형 증폭기를 다수의 전력 모드, 예를 들어 고전력 모드 및 저전력 모드로 동작하도록 구성할 때, 균형 전력 증폭기 아키텍처에 추가적인 모드 스위칭 제어 모듈들이 부가된다. 이러한 추가 부품 수(additional part-count) 방식에서도, 고전력 모드는 매우 효율적으로 동작하지만, 저전력 모드는 덜 바람직한 효율 레벨로 동작하도록 강제하는 엔지니어링 트레이드오프가 통상적으로 행해진다. 따라서, 공지된 다중 모드 균형 증폭기들은 부피가 크고, 성가시며, 저전력 모드에서 양호한 효율로 동작하지 않는다.

"Load Variation Tolerant Radio Frequency (RF) Amplifier"라는 제목으로 2005년 10월 11일자로 허여된 미국 특허 6,954,623은 이전에 공지된 균형 증폭기보다 향상된 분리를 제공하는 증폭기 구성을 개시하고 있다. 그러나, 발달하는 통신 표준들은 물론, 이동 디바이스들을 더 작고 더 강력하게 만들려는 소망은 전력 증폭기의 설계 및 구성에 더 많은 짐을 부과한다. 따라서, 향상된 효율, 충분한 선형성, 및 무선 디바이스들 내에 간소하게 통합될 수 있는 구성을 갖는 전력 증폭기 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 부품 수를 과다하게 증가시켜 다른 형태의 이로운 성능을 크게 희생시킬 필요 없이, 저전력 모드에서 효율적으로 동작할 수 있는 전력 증폭기에 대한 필요성이 존재한다.

<발명의 요약>

요컨대, 본 발명은 향상된 균형 RF 전력 증폭기 회로를 제공한다. RF 전력 증폭기는 고전력 모드에서 효율적으로 동작하도록 구성된 한 쌍의 RF 증폭 경로를 구비한다. 저전력 동작 모드로 동작하도록 지시될 때, 증폭 경로들 중 하나의 특정 경로가 비활성화되며, 옵션으로 임피던스 디바이스 또한 저전력 임피던스 값에서 동작하도록 설정된다. 단지 하나의 경로가 저전력 모드로 동작함에 따라, 네트워크 RF 토폴로지가 고전력 모드의 토폴로지로부터 변경되었다. 이러한 새로운 토폴로지는 양 RF 증폭 경로들이 활성일 때에 비해 증가된 임피던스를 활성 RF 증폭 경로 상에 제공한다. 이러한 증가된 임피던스는 RF 전력 증폭기가 저전력 모드에서 보다 효율적으로 동작하게 한다. 특정 응용 및 목표 성능에 따라, 간단히 RF 증폭 경로들 중 하나의 특정 경로를 비활성화함으로써 임피던스가 충분히 증가될 수 있으며, 다른 사례들에서는 능동 또는 수동 임피던스 디바이스를 저전력 임피던 스에서 동작하도록 스위칭하는 것이 바람직할 수 있다. 임피던스 디바이스는 저전력 토폴로지에서 임피던스의 추가 조정 및 튜닝을 가능하게 한다.

일례에서, RF 전력 증폭기는 RF 입력 신호를 수신하고, RF 입력 신호를 제1 RF 증폭 경로 및 제2 RF 증폭 경로 상에 분할한다. 각각의 RF 증폭 경로는 2 스테이지 전력 증폭기로서 동작하도록 협동하는 한 쌍의 캐스케이드 RF 트랜지스터를 구비한다. 전력 결합기가 RF 증폭 경로들로부터 출력을 수신하고, 증폭된 RF 신호를 출력한다. 고전력 모드로 동작할 때, 양 RF 증폭 경로가 활성화된다. 또한, 컴포넌트들은 네트워크 RF 토폴로지가 각각의 RF 증폭 경로 내의 출력 RF 트랜지스터에서 바람직한 임피던스를 제공하도록 선택되고 크기가 조절되었다.

RF 전력 증폭기가 저전력 모드로 동작하도록 지시될 때, RF 트랜지스터들에 대한 전력은 제2 RF 증폭 경로에서 중단되며, 따라서 제2 RF 증폭 경로가 비활성화된다. 또한, 전력 결합기에 접속된 임피던스 디바이스에 대해서도 임피던스 값이 변경된다. 제2 RF 경로가 비활성화되고, 임피던스 디바이스가 저전력 임피던스에서 동작함에 따라, 네트워크 RF 토폴로지가 변경되었다. 제1 RF 증폭 경로의 RF 트랜지스터 출력 포트에서의 임피던스가 특히 중요하다. 새로운 RF 토폴로지는 이 임피던스가 증가되게 하여, 제1 RF 증폭 경로가 저전력 모드에서 훨씬 더 효율적으로 동작할 수 있게 하도록 설계되었다.

이롭게도, 개시되는 전력 증폭기는 고전력 모드 및 저전력 모드 양자에서 효율적으로 동작하며, 매우 간소한 풋프린트를 이용하여 그렇게 한다. 또한, 전력 증폭기는 특히 간단한 전력 제어 프로세스를 이용하며, 따라서 공지된 구성들로부 터 부품 수 및 복잡성이 줄어든다.

본 발명은 다음의 도면들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면들 내의 컴포넌트들은 반드시 축척으로 그려진 것은 아니며, 대신에 본 발명의 원리들을 명확히 도시할 때 강조가 주어진다. 더욱이, 도면들에서, 동일한 참조 번호는 상이한 도면들을 통해 대응 부품을 지시한다. 또한, 소정 컴포넌트들 및 상세들은 본 발명의 보다 명확한 설명을 돕기 위해 도면들에 도시되지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기의 간단한 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기의 간단한 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기를 동작시키기 위한 프로세스의 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기를 동작시키기 위한 프로세스의 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기의 회로 및 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기의 전력 선택 회로의 회로 및 블록도.

도 7은 본 발명에 따른 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기의 전력 선택 회로의 회로 및 블록도.

도 8-20은 본 발명에 따른 예시적인 WCDMA 전력 증폭기 시스템의 블록도, 회로 및 결과.

도 8: WCDMA PCS 대역 FEM 블록도.

도 9: 스위치식 LIPA의 개략도.

도 10a: 고전력 모드에서 시뮬레이션된 이득 및 PAE.

도 10b: 저전력 모드에서 시뮬레이션된 이득 및 PAE.

도 11: 저전력 모드 및 고전력 모드에 대해 LIPA의 입력에서 시뮬레이션된 S (1,1).

도 12: 결합기 플러스 검출기의 개략도.

도 13: 시뮬레이션된 결합기 성능.

도 14: -20C, 25C 및 85C에서 입력 전력의 함수로서 시뮬레이션된 Vdet.

도 15: FR4 라미네이트 상의 FEM의 어셈블리.

도 16a: 고전력 모드에서의 ACPR1 대 Pout.

도 16b: 저전력 모드에서의 ACPR1 대 Pout.

도 17a: 고전력 모드에서의 전류 대 Pout.

도 17b: 저전력 모드에서의 전류 대 Pout.

도 18: 2.5:1 VSWR 하에서의 Pout 변화.

도 19: 2.5:1 VSWR 하에서의 ACPR1 변화.

도 20: 2.5:1 VSWR 하에서의 총 Icc 변화.

이제, 도 1을 참조하면, 전력 증폭기 시스템(10)이 도시되어 있다. 전력 증폭기(10)는 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기이다. 따라서, 전력 증폭기 시스템(10)은 다양한 무선 주파수 디바이스에서 이롭게 사용될 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 시스템(10)은 이동 핸드셋, 무선 개인 휴대 단말기(PDA), 무선 네트워크 어댑터 카드, 및 다른 무선 또는 라디오 디바이스들과 같은 이동 통신 디바이스들에서 사용될 수 있다. 바람직하게, 전력 증폭기 시스템(10)은 매우 효율적이고 선형적인 방식으로 동작하며, 간소하고 효율적인 설계를 돕기 위해 비교적 작은 풋프린트로 구성될 수 있다. 또한, 전력 증폭기 시스템(10)은 발전하고 진보된 무선 통신 표준들에 대해 특히 적합하다. 예를 들어, 소정의 현재 및 발전하는 통신 표준들은 무선 디바이스가 다수의 전력 모드로 동작할 것을 요구한다. 특정 예로서, WCDMA 통신 표준은 추종 무선 디바이스들이 선택 커맨드에 응답하여 고전력 모드 또는 저전력 모드로 동작할 것을 요구한다. 이와 같이, 네트워크 또는 기반구조 제어기들은 이동 디바이스들의 전력 모드들을 트리거하여 네트워크에서의 향상된 통신 및 보다 높은 디바이스 밀도를 촉진할 수 있다. 전력 증폭기 시스템(10)이 특정 통신 표준들과 관련하여 설명되지만, 전력 증폭기 시스템(10)은 다른 RF 디바이스들 및 다른 통신 시스템들에 널리 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전력 증폭기(10)는 통상적으로 약 800 MHz 내지 약 2000 MHz의 범위에서 동작하는 RF 통신 시스템들에서의 사용에 대해 설명된다. 다른 주파수들에서의 동작을 위해, 컴포넌트 선택, 크기 조정 및 배치에 대한 간단한 조정들이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

일반적으로, 전력 증폭기 시스템(10)은 진보된 균형 증폭기(12)이다. 일반적인 균형 전력 증폭기의 구성 및 동작은 공지되어 있으므로, 구체적인 회로 관계는 상세히 설명되지 않을 것이다. 균형 무선 증폭기의 설계 및 구성에 관한 보다 상세한 가르침을 위해, "Load Variation Tolerant Radio Frequency (RF) Amplifier"라는 제목으로 2005년 10월 11일자로 허여된 미국 특허 6,954,623이 전체적으로 본 명세서에 반영되어 있다. 본 출원의 양수인이 소유하는 '623 특허는 전력 증폭기의 출력에서의 안테나 부하 변화에 의해 유발되는 전력 이득 불균형을 보상하기에 적합한 균형 증폭기 시스템을 설명하고 있다. 구체적으로, 개시된 균형 전력 증폭기는 균형 전력 증폭기의 증폭기 경로들 각각의 이득을 적응 가능하게 조정하였다.

전력 증폭기 시스템(10)은 RF 입력(14)에서 RF 신호를 수신한다. 일례로, RF 입력(14)은 RF 송신기 또는 RF 트랜시버의 출력으로부터 수신된다. RF 입력은 균형 증폭기(12) 내로 수신된다. 균형 증폭기(12)는 RF 입력 신호(14)를 제1 RF 경로(19) 및 제2 RF 경로(21)로 분할하기 위한 분할기(16)를 구비한다. 통상적으로, 이러한 RF 경로들은 RF 트랜지스터들과 같은 능동 증폭 디바이스들을 구비하며, 따라서 RF 증폭 경로로도 참조된다. 대안으로, 이러한 RF 경로들은 채널 또는 증폭 채널로도 참조될 수 있다. 분할기(16)는 응용 요건에 따라 출력 경로들 사이의 위상 관계를 조정하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일례로, 분할기(16)는 RF 경로 1(19)의 위상을 +45도로 설정할 수 있으며, RF 경로 2(21)의 위상을 -45도로 설정할 수 있다. 이와 같이, 초기에 RF 경로들은 위상이 90도 다르다. 다른 위상 관계들도 설정될 수 있음을 이해할 것이다.

각각의 RF 경로는 각각의 임피던스 모듈을 또한 포함한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 모듈 1(20)은 분할기(16)에서의 경로 1의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행하며, 임피던스 모듈 2(24)는 또한 분할기(16)에서의 경로 2의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행한다. 위의 예를 계속하면, 임피던스 모듈(20)은 RF 경로 1 상에 -45도 위상 시프트를 제공할 수 있으며, 임피던스 모듈(24)은 RF 경로 2 상에 +45도의 위상 시프트를 제공할 수 있다. 이와 같이, 전력 결합기(25)에서 수신될 때, RF 경로 1 및 RF 경로 2는 동위상이다.

RF 경로 2(21)는 경로 2(21)를 선택적으로 활성화하고 비활성화하기 위한 스위치(23)를 구비한다. 구체적으로, 스위치(23)는 전력 선택 회로(22)로부터 전력 모드 커맨드를 수신하도록 배열된다. 전력 선택 회로(22)는 예를 들어 무선 이동 디바이스의 전력 관리 제어기일 수 있다. 원하는 동작 전력 모드를 선택 또는 설정하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 통상적으로, 전력 선택(22)은 2개의 가용 전력 모드 사이에서 행해질 것이다. 하이 모드 또는 고전력 모드 및 로우 모드 또는 저전력 모드로서 정의될 수 있는 전력 모드들은 구현되는 통신 표준에 따라 다른 명칭들로 식별될 수도 있다. 전력 선택(22)이 통상적으로 2개의 가용 전력 레벨 또는 모드 사이에서 행해지지만, 특정 응용 구현들에 따라 추가적인 전력 레벨들이 정의될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

균형 증폭기(12)는 RF 경로 1(19)이 항상 활성 상태인 반면, RF 경로 2(21)는 스위치(23)의 상태에 따라 온 또는 오프일 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 전력 선택(22)이 고전력 모드로 설정될 때, 스위치(23)는 RF 경로 2(21)가 활성 또는 온이 되도록 닫힌다. 그러나, 전력 선택(22)이 저전력 모드로 설정될 때, 스위치(23)는 열리도록 설정되며, 따라서 RF 경로 2(21)는 비활성화된다. 전력 결합기(25)는 RF 경로 1로부터 신호를 수신하고, 이 신호와, 존재할 경우 RF 경로 2로부터의 신호를 결합한다. 이어서, 결합된 신호는 증폭된 RF 출력 신호(28)로서 출력된다. 일례로, 전력 결합기(25)는 이 분야에 공지된 윌킨슨(Wilkinson) 전력 결합기이다.

고전력 모드로 동작할 때, 포인트 11에서의 임피던스는 비교적 낮으며, 이는 전력 증폭기가 보다 높은 출력 전력을 생성하는 것을 가능하게 한다. 고전력 모드에서, 균형 전력 증폭기(12)는 경로 1 및 경로 2 양자를 포함하는 네트워크 토폴로지를 가지며, 포인트 11에 대한 최적 또는 거의 최적인 임피던스 레벨을 형성하도록 특정 컴포넌트들이 선택될 수 있다. 이러한 선택 프로세스는 증폭기 설계에서 공지되어 있으며, 따라서 상세히 설명되지 않는다.

저전력 모드에서 동작할 때, RF 경로 2(21)는 예를 들어 경로 2의 RF 트랜지스터들로의 전력을 스위치 오프함으로써 턴오프되어 있다. RF 경로 2를 턴오프 또는 비활성화하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 경로 2(21)가 턴오프될 때, 출력 매칭 네트워크 토폴로지가 크게 변경되며, 따라서 포인트 11에서의 임피던스가 변경된다. 임피던스 모듈들에 대한 컴포넌트들 및 배열을 적절히 선택함으로써, 포인트 11에서의 임피던스는 새로운 토폴로지에서 매우 효율적인 동작을 위한 값으로 설정될 것이다. 중요하게, RF 경로 2가 턴오프될 때, 새로운 출력 매칭 네트워크 토폴로지는 포인트 11에서 더 높은 임피던스를 설정하며, 이는 저전력 모드에서의 효율적인 동작을 가능하게 한다. 이와 같이, RF 경로 2의 턴오프는 두 가지 바람직한 결과를 얻는데, 첫째는 전력 증폭기가 보다 낮은 대기 전류(quiescent current)를 갖는 저전력 동작으로 전환하고, 둘째는 향상된 저전력 효율을 위해 RF 경로 1에서 보다 높은 임피던스가 설정된다. 결과적으로, 전력 증폭기(10)는 간단한 전력 제어를 갖는 작은 풋프린트로 구성될 수 있다.

이제, 도 2를 참조하면, 또 하나의 전력 증폭기 시스템(50)이 도시되어 있다. 전력 증폭기(10)와 마찬가지로, 전력 증폭기(50)는 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기이다. 전력 증폭기 시스템(50)이 특정 통신 표준들과 관련하여 설명되지만, 전력 증폭기 시스템(50)은 다른 RF 디바이스들 및 다른 통신 시스템들에 널리 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전력 증폭기(50)는 통상적으로 약 800 MHz 내지 약 2000 MHz의 범위에서 동작하는 RF 통신 시스템들에서의 사용에 대해 설명된다. 다른 주파수들에서의 동작을 위해, 컴포넌트 선택, 크기 조정 및 배치에 대한 간단한 조정들이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

전력 증폭기 시스템(50)은 RF 입력(54)에서 RF 신호를 수신한다. 일례로, RF 입력(54)은 RF 송신기 또는 RF 트랜시버로부터 수신된다. RF 입력은 균형 증폭기(52) 내로 입력된다. 균형 증폭기(52)는 RF 입력 신호(54)를 제1 RF 경로(59) 및 제2 RF 경로(61)로 분할하기 위한 분할기(56)를 구비한다. 분할기(56)는 응용 요건에 따라 출력 경로들 사이의 위상 관계를 조정하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일례로, 분할기(56)는 RF 경로 1(59)의 위상을 +45도로 설정할 수 있으며, RF 경로 2(61)의 위상을 -45도로 설정할 수 있다. 이와 같이, 초기에 RF 경로들은 위상이 90도 다르다. 다른 위상 관계들도 설정될 수 있음을 이해할 것이다.

각각의 RF 경로는 각각의 임피던스 모듈을 또한 포함한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 모듈 1(60)은 분할기(56)에서의 경로 1의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행하며, 임피던스 모듈 2(64)는 또한 분할기(56)에서의 경로 2의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행한다. 위의 예를 계속하면, 임피던스 모듈(60)은 RF 경로 1 상에 -45도 위상 시프트를 제공할 수 있으며, 임피던스 모듈(64)은 RF 경로 2 상에 +45도의 위상 시프트를 제공할 수 있다. 이와 같이, 임피던스 디바이스(53) 및 전력 결합기(65)에서 수신될 때, RF 경로 1 및 RF 경로 2는 동위상이다.

RF 경로 2(61)는 경로 2(61)를 선택적으로 활성화하고 비활성화하기 위한 스위치(63)를 구비한다. 구체적으로, 스위치(63)는 전력 선택 회로(62)로부터 전력 모드 커맨드를 수신하도록 배열된다. 전력 선택 회로(62)는 예를 들어 무선 이동 디바이스의 전력 관리 제어기일 수 있다. 원하는 동작 전력 모드를 선택 또는 설정하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 통상적으로, 전력 선택(62)은 2개의 가용 전력 모드 사이에서 행해질 것이다. 고전력 모드 및 저전력 모드로서 정의될 수 있는 전력 모드들은 구현되는 통신 표준에 따라 다른 명칭들로 식별될 수도 있다. 전력 선택(62)이 통상적으로 2개의 가용 전력 레벨 또는 모드 사이에서 행해지지만, 특정 응용 구현들에 따라 추가적인 전력 레벨들이 정의될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

균형 증폭기(52)는 RF 경로 1(59)이 항상 활성 상태인 반면, RF 경로 2(61)는 스위치(63)의 상태에 따라 온 또는 오프일 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 전력 선택(62)이 고전력 모드로 설정될 때, 스위치(63)는 RF 경로 2(61)가 활성 또는 온이 되도록 닫힌다. 그러나, 전력 선택(62)이 저전력 모드로 설정될 때, 스위치(63)는 열리도록 설정되며, 따라서 RF 경로 2(61)는 비활성화된다.

전력 선택(62)은 또한, 고전력 모드 또는 저전력 모드로 동작할 때 전력 증폭기(50)의 네트워크 토폴로지를 보다 구체적으로 정의하도록 설정되는 임피던스 디바이스(53)에 접속될 수 있다. 임피던스 디바이스(53)의 타입 및 복잡성은 응용 요건에 따라 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 소정의 사례들에서는, 전력 증폭기(10)와 관련하여 설명된 바와 같이, 디바이스(53)와 같은 별도의 임피던스 디바이스가 필요하지 않을 수도 있다. 다른 사례들에서, 임피던스 디바이스는 윌킨슨 전력 결합기(65)와 협동하는 간단한 저항일 수 있다. 이러한 구성에서, 저항은 전력 결합기가 고전력 모드에서 효율적으로 동작하는 방식으로 네트워크 토폴로지를 조정하도록 크기가 조절되며, 또한 RF 경로 2가 오프일 때 포인트 51에서의 임피던스를 증가시키는 데 기여한다. 이러한 수동 디바이스를 사용할 때, 어떠한 제어 신호도 전력 선택(62)으로부터 요구되지 않는다. 다른 수동 디바이스들이 토폴로지를 조정하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

다른 예로서, 임피던스 디바이스(53)는 스위치와 같은 능동 디바이스일 수 있다. 스위치는 전력 증폭기(50)의 네트워크 토폴로지를 조정하도록, 그리고 구체적으로는 윌킨슨 전력 결합기(65)에 의해 보여지는 저항을 적응시키도록 배치될 수 있다. 전력 선택(62)이 스위치를 고전력 상태가 되게 할 때, 스위치는 예를 들어 약 50 내지 100 오옴의 저항을 제공할 수 있으며, 전력 선택(62)이 스위치를 저전력 상태가 되게 할 때, 스위치는 훨씬 더 높은 저항, 예를 들어 500 오옴 이상을 제공할 수 있다. 이와 같이, 전력 결합기는 어느 전력 모드에서나 우수한 효율을 유지한다. 다른 구현들에 대해 다른 임피던스들이 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 스위치는 단독으로, 즉 스위칭 가능 저항을 제공하도록 동작하거나, 다른 능동 또는 수동 디바이스를 스위치 인/아웃할 수 있다.

또 다른 예로서, 임피던스 디바이스(53)는 JFET 트랜지스터와 같은 트랜지스터일 수 있다. 트랜지스터는 전력 선택(62)에 응답하여 스위칭되며, 보다 정확하고 유연한 매칭 회로를 제공한다. 하나의 구체적인 예에서, 트랜지스터 임피던스 디바이스(53)는 통상적으로 약 50 내지 100 오옴의 비교적 낮은 임피던스로 고전력 모드에서 동작할 수 있으며, 통상적으로 약 500 오옴 이상의 비교적 높은 임피던스로 저전력 상태에서 동작할 수 있다. 공지된 매칭 프로세스들에 따라 다른 임피던스들이 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다른 타입의 트랜지스터 또는 능동 디바이스들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

전력 결합기(65)는 임피던스 디바이스(53)와 협동하여, RF 경로 1 및 RF 경로 2(존재할 경우)로부터의 신호들을 결합한다. 이어서, 결합된 신호는 증폭된 RF 출력 신호(68)로서 출력된다. 일례로, 전력 결합기(65)는 이 분야에 공지된 윌킨슨 전력 결합기이다.

고전력 모드에서 동작할 때, 포인트 51에서의 임피던스는 비교적 낮으며, 이는 전력 증폭기가 보다 높은 출력 전력을 생성할 수 있게 한다. 고전력 모드에서, 증폭기(50)는 고전력 상태에서 경로 1, 경로 2 및 임피던스 디바이스(53)를 포함하는 네트워크 토폴로지를 갖는다. 포인트 51에 대한 최적 또는 거의 최적의 임피던스를 선택하기 위해 특정 컴포넌트들이 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 선택 프로세스는 증폭기 설계에 공지되어 있으며, 따라서 상세히 설명되지 않는다.

저전력 모드에서 동작할 때, RF 경로 2(61)는 예를 들어 경로 2의 RF 트랜지스터들 또는 다른 능동 디바이스들에 대한 전력을 스위치 오프함으로써 턴오프되었으며, 임피던스 디바이스는 저전력 상태에서 동작한다. RF 경로 2를 턴오프하거나 비활성화하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 경로 2(61)가 턴오프되고, 임피던스 디바이스(53)가 저전력 상태로 동작할 때, 네트워크 토폴로지는 크게 변경되며, 따라서 포인트 51에서의 임피던스가 변경된다. 임피던스 디바이스(53)에 대한 컴포넌트들을 적절히 선택함으로써, 포인트 51에서의 임피던스는 새로운 토폴로지에서 매우 효율적인 동작을 위한 값으로 설정될 것이다. 중요하게, RF 경로 2가 턴오프되고, 임피던스 디바이스가 저전력으로 동작할 때, 새로운 출력 매칭 네트워크 토폴로지는 포인트 51에서 보다 높은 임피던스를 설정하는데, 이는 저전력 모드에서 효율적인 동작을 가능하게 한다. 이와 같이, RF 경로 2의 턴오프 및 임피던스 디바이스의 저전력 상태에서의 동작은 2개의 바람직한 결과를 얻는데, 즉 첫째, 전력 증폭기(50)는 보다 낮은 대기 전류를 갖는 저전력 동작으로 전환되며, 둘째, 향상된 저전력 효율을 위해 보다 높은 임피던스가 RF 경로 1에 설정된다. 결과적으로, 전력 증폭기(50)는 간단한 전력 제어를 갖는 작은 풋프린트로 구성될 수 있다.

이제, 도 3을 참조하면, 전력 증폭기를 동작시키기 위한 프로세스(100)의 흐름도가 도시되어 있다. 프로세스(100)는 도 1과 관련하여 설명된 전력 증폭기(10)와 같은 전력 증폭기 상에서 이롭게 동작할 수 있다. 프로세스(100)는 블록 102로 도시된 바와 같은 RF 신호를 수신한다. 이 RF 신호는 RF 송신기 또는 RF 트랜시버의 출력으로부터 수신되는 RF 신호일 수 있다. RF 신호는 예를 들어 CDMA, WCDMA, CDMA2000, GSM, EDGE, GPRS, PHS 또는 다른 공지된 또는 발전하는 통신 표준일 수 있는 통신 표준에 따를 수 있다. 수신된 RF 신호는 블록 104에서 도시된 바와 같이 제1 RF 경로 및 제2 RF 경로로 분할된다. 이와 같이, RF 신호는 균형 증폭기 시스템에서의 동작을 위해 분할되었다. 각각의 경로는 각각의 경로가 블록 106에 도시된 것과 유사한 RF 출력 임피던스를 갖도록 선택되고 크기가 조절된 컴포넌트들을 갖는다. 2개의 경로는 또한 매우 효율적인 균형 증폭기로서 동작하도록 협동한다. 전력 증폭기는 양 RF 경로들이 활성 상태로 유지되는 고전력 모드에서 동작할 수 있다. RF 신호들은 조합되어, 증폭된 RF 신호로서 출력된다.

때때로, 전력 증폭기는 저전력 모드에서 동작하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 블록 111에서 전력 증폭기를 저전력 모드로 전환하기 위해 전력 선택 커맨드가 수신된다. 블록 114에 도시된 바와 같이, 이 커맨드에 응답하여, RF 경로들 중 하나가 비활성화되거나 턴오프된다. 경로는 완전히 비활성화되거나, 단지 크게 감쇠될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. RF 경로들 중 하나가 오프됨에 따라, 전력 증폭기의 네트워크 토폴로지 또한, 블록 118에 도시된 바와 같이 변경된다. 따라서, 전력 증폭기 전반의 임피던스들도 변경될 수 있다. 이롭게도, 블록 125에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기의 구성은 활성 경로의 임피던스가 토폴로지의 변경에 대응하여 증가하게 한다. 블록 127에 도시된 바와 같이, 증가된 임피던스는 또한 전력 증폭기가 증폭된 RF 신호를 출력할 때 향상된 효율로 동작할 수 있게 한다.

이제, 도 4를 참조하면, 전력 증폭기를 동작시키기 위한 프로세스의 흐름도가 도시되어 있다. 프로세스(150)는 도 2와 관련하여 설명된 전력 증폭기(50)와 같은 전력 증폭기 상에서 이롭게 동작될 수 있다. 블록 152에 도시된 바와 같이, 프로세스(150)는 RF 신호를 수신한다. 이 RF 신호는 RF 송신기 또는 RF 트랜시버의 출력으로부터 수신되는 RF 신호일 수 있다. RF 신호는 예를 들어 CDMA, WCDMA, CDMA2000, GSM, EDGE, GPRS, PHS 또는 다른 공지된 또는 발전하는 통신 표준일 수 있는 통신 표준에 따를 수 있다. 수신된 RF 신호는 블록 154에서 도시된 바와 같이 제1 RF 경로 및 제2 RF 경로로 분할된다. 이와 같이, RF 신호는 균형 증폭기 시스템에서의 동작을 위해 분할되었다. 블록 156에서, 전력 증폭기를 고전력 모드 또는 저전력 모드에서 동작시키기 위해 전력 선택 커맨드가 수신된다. 블록 158에 도시된 바와 같이, 커맨드가 저전력 모드를 설정하는 경우, RF 경로들 중 하나가 비활성화되거나 턴오프된다. 경로는 완전히 비활성화되거나, 단지 크게 감쇠될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 고전력 모드가 선택되는 경우, 양 RF 경로는 활성 상태로 유지된다. 블록 161 및 163에 도시된 바와 같이, 하나의 경로 또는 2개의 경로가 활성인지에 따라 임피던스 디바이스가 또한 매칭 임피던스를 설정한다. 이 임피던스 디바이스는 응용 요구에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어 저항, 가변 저항, 스위치식 수동 디바이스, 또는 능동 디바이스일 수 있다. 능동 디바이스들의 경우, 임피던스 디바이스는 또한 전력 선택 커맨드에 응답하여 동작한다. 가용 RF 신호들은 블록 165에 도시된 바와 같이 결합되고, 증폭된 RF 신호로서 출력된다.

이제, 도 5를 참조하면, 또 하나의 전력 증폭기 시스템(200)이 도시되어 있다. 전력 증폭기들(10, 50)과 유사하게, 전력 증폭기(200)는 부하에 둔감한 고효율 전력 증폭기이다. 전력 증폭기 시스템(200)이 특정 통신 표준들과 관련하여 설명되지만, 전력 증폭기 시스템(200)은 다른 RF 디바이스들 및 다른 통신 표준들에 널리 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전력 증폭기(200)는 통상적으로 약 800 MHz 내지 약 2000 MHz의 범위에서 동작하는 RF 통신 시스템들에서의 사용에 대하여 설명된다. 다른 주파수들에서의 동작을 위해 컴포넌트 선택, 크기 조절 및 배치에 대한 간단한 조정이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

전력 시스템(200)은 RF 입력(202)에서 RF 신호를 수신한다. 일례로, RF 입력(54)은 RF 송신기 또는 RF 트랜시버로부터 수신된다. RF 입력은 균형 증폭기(200) 내로 수신된다. 균형 증폭기(200)는 RF 입력 신호(202)를 제1 RF 경로(206) 및 제2 RF 경로(208)로 분할하는 분할기(204)를 갖는다. 분할기(204)는 응용 요건에 따라 출력 경로들 사이의 위상 관계를 조정하도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일례로, 분할기(204)는 RF 경로 1(206)의 위상을 +45도로 설정할 수 있고, RF 경로 2(208)의 위상을 -45도로 설정할 수 있다. 이와 같이, RF 경로들은 초기에 위상이 90도 다르다. 다른 위상 관계들이 설정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

각각의 RF 경로는 또한 각각의 임피던스 모듈을 포함한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 모듈 1(221)은 경로 1 입력 분할기의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행하며, 임피던스 모듈 2(223)는 경로 2 입력 분할기의 위상 시프트를 보상하는 위상 시프팅 기능을 수행한다. 위의 예를 계속하면, 임피던스 모듈(221)은 RF 경로 1 상에 -45도 위상 시프트를 제공할 수 있으며, 임피던스 모듈(223)은 RF 경로 2 상에 +45도의 위상 시프트를 제공할 수 있다. 이와 같이, 임피던스 디바이스(214) 및 전력 결합기(216)에서 수신될 때, RF 경로 1 및 RF 경로 2 양자는 동위상이다.

RF 경로 2(208)는 경로 2(208)를 선택적으로 활성화하고 비활성화하기 위한 스위치(208)를 구비한다. 구체적으로, 스위치(218)는 전력 선택 회로(211)로부터 전력 모드 커맨드를 수신하도록 배열된다. 전력 선택 회로(211)는 예를 들어 무선 이동 디바이스의 전력 관리 제어기이거나 그에 접속될 수 있다. 원하는 동작 전력 모드를 선택 또는 설정하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 통상적으로, 전력 선택(211)은 2개의 가용 전력 모드 사이에서 행해질 것이다. 고전력 모드 및 저전력 모드로서 정의될 수 있는 전력 모드들은 구현되는 통신 표준에 따라 다른 명칭들로 식별될 수도 있다. 전력 선택(211)이 통상적으로 2개의 가용 전력 레벨 또는 모드 사이에서 행해지지만, 특정 응용 구현들에 따라 추가적인 전력 레벨들이 정의될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

균형 증폭기(200)는 RF 경로 1(206)이 항상 활성 상태인 반면, RF 경로 2(208)는 스위치(218)의 상태에 따라 온 또는 오프일 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 전력 선택(211)이 고전력 모드로 설정될 때, 스위치(218)는 RF 경로 2(208)가 활성 또는 온이 되도록 닫힌다. 그러나, 전력 선택(211)이 저전력 모드로 설정될 때, 스위치(218)는 열리도록 설정되며, 따라서 RF 경로 2(208)는 비활성화된다.

전력 선택(211)은 또한, 고전력 모드 또는 저전력 모드로 동작할 때 전력 증폭기(200)의 네트워크 토폴로지를 보다 구체적으로 정의하도록 설정되는 임피던스 디바이스(214)에 접속될 수 있다. 임피던스 디바이스(214)의 타입 및 복잡성은 응용 요건에 따라 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 소정의 사례들에서는, 전력 증폭기(10)와 관련하여 설명된 바와 같이, 디바이스(214)와 같은 별도의 임피던스 디바이스가 필요하지 않을 수도 있다. 다른 사례들에서, 임피던스 디바이스는 윌킨슨 전력 결합기(216)와 협동하는 간단한 저항일 수 있다. 이러한 구성에서, 저항은 전력 결합기가 고전력 모드에서 효율적으로 동작하는 방식으로 네트워크 토폴로지를 조정하도록 크기가 조절되며, 또한 RF 경로 2(208)가 오프일 때 포인트 215에서의 임피던스를 증가시키는 데 기여한다. 이러한 수동 디바이스를 사용할 때, 어떠한 제어 신호도 전력 선택(211)으로부터 요구되지 않는다. 다른 수동 디바이스들이 토폴로지를 조정하는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

다른 예로서, 임피던스 디바이스(214)는 스위치와 같은 능동 디바이스일 수 있다. 스위치는 전력 증폭기(200)의 네트워크 토폴로지를 조정하도록, 그리고 구체적으로는 윌킨슨 전력 결합기(216)에 의해 보여지는 저항을 적응시키도록 배치될 수 있다. 전력 선택(211)이 스위치를 고전력 상태가 되게 할 때, 스위치는 예를 들어 약 50 내지 100 오옴의 저항을 제공할 수 있으며, 전력 선택(211)이 스위치를 저전력 상태가 되게 할 때, 스위치는 훨씬 더 높은 저항, 예를 들어 500 오옴을 제공할 수 있다. 이와 같이, 전력 결합기는 어느 전력 모드에서나 우수한 효율을 유지한다. 스위치는 단독으로, 즉 스위칭 가능 저항을 제공하도록 동작하거나, 다른 능동 또는 수동 디바이스를 스위치 인/아웃할 수 있다.

또 다른 예로서, 임피던스 디바이스(214)는 JFET 트랜지스터와 같은 트랜지스터일 수 있다. 트랜지스터는 전력 선택(211)에 응답하여 스위칭되며, 보다 정확하고 유연한 매칭 회로를 제공한다. 하나의 구체적인 예에서, 트랜지스터 임피던스 디바이스(214)는 통상적으로 약 50 내지 100 오옴의 비교적 낮은 임피던스로 고전력 모드에서 동작할 수 있으며, 통상적으로 약 500 오옴의 비교적 높은 임피던스로 저전력 상태에서 동작할 수 있다. 공지된 매칭 프로세스들에 따라 다른 임피던스들이 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다른 타입의 트랜지스터 또는 능동 디바이스들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

전력 결합기(216)는 임피던스 디바이스(214)와 협동하여, RF 경로 1 및 RF 경로 2(존재할 경우)로부터의 신호들을 결합한다. 이어서, 결합된 신호는 증폭된 RF 출력 신호로서 출력된다. 일례로, 전력 결합기(216)는 이 분야에 공지된 윌킨슨 전력 결합기이다.

고전력 모드에서 동작할 때, 포인트 215에서의 임피던스는 비교적 낮으며, 이는 전력 증폭기가 보다 높은 출력 전력을 생성할 수 있게 한다. 고전력 모드에서, 전력 증폭기(200)는 고전력 상태에서 경로 1(206), 경로 2(208) 및 임피던스 디바이스(214)를 포함하는 네트워크 토폴로지를 갖는다. 포인트 215에 대한 최적 또는 거의 최적의 임피던스를 선택하기 위해 특정 컴포넌트들이 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 선택 프로세스는 증폭기 설계에 공지되어 있으며, 따라서 상세히 설명되지 않는다.

저전력 모드에서 동작할 때, RF 경로 2(208)는 예를 들어 경로 2의 RF 트랜지스터들에 대한 전력을 스위치 오프함으로써 턴오프되었으며, 임피던스 디바이스는 저전력 상태에서 동작한다. RF 경로 2(208)를 턴오프하거나 비활성화하기 위해 다른 회로들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 경로 2(208)가 턴오프되고, 임피던스 디바이스(214)가 저전력 상태로 동작할 때, 출력 매칭 네트워크 토폴로지는 크게 변경되며, 따라서 포인트 215에서의 임피던스가 변경된다. 임피던스 디바이스(214)에 대한 컴포넌트들을 적절히 선택함으로써, 포인트 215에서의 임피던스는 새로운 토폴로지에서 매우 효율적인 동작을 위한 값으로 설정될 것이다. 중요하게, RF 경로 2(208)가 턴오프되고, 임피던스 디바이스(214)가 저전력으로 동작할 때, 새로운 토폴로지는 포인트 215에서 보다 높은 임피던스를 설정하는데, 이는 저전력 모드에서 효율적인 동작을 가능하게 한다. 이와 같이, RF 경로 2의 턴오프 및 임피던스 디바이스의 저전력 상태에서의 동작은 2개의 바람직한 결과를 얻는데, 즉 첫째, 전력 증폭기(200)는 보다 낮은 대기 전류를 갖는 저전력 동작으로 전환되며, 둘째, 향상된 저전력 효율을 위해 보다 높은 임피던스가 RF 경로 1에 설정된다. 결과적으로, 전력 증폭기(200)는 간단한 전력 제어를 갖는 작은 풋프린트로 구성될 수 있다.

도 6에 도시된 회로(250)를 참조하면, 전력 모드 선택 모듈 및 임피던스 디바이스(263)의 일례가 도시되어 있다. 회로(250)는 도 5와 관련하여 설명된 전력 증폭기 시스템(200)과 같은 전력 증폭기 시스템에서 이롭게 사용될 수 있다. 회로(250)는 다양한 특정 컴포넌트, 아키텍처 및 디바이스 배열을 이용하여 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 회로(250)는 특히 간소하고 효율적인 컴포넌트 배열을 제공하는 것이 밝혀졌다.

회로(250)는 이동 디바이스 내의 다른 모듈로부터 전력 모드 커맨드(252)를 수신하는 제어기(254)를 갖춘 전력 모드 선택 모듈(261)을 구비한다. 대안으로, 제어기(254)는 다른 입력들 또는 알고리즘 프로세스에 응답하여 전력 모드 커맨드를 생성할 수 있다. 제어기(254)가 고전력 커맨드를 수신하거나 생성할 때, 제어기는 라인(258)이 RF 경로 1 및 RF 경로 2 양자를 "온" 또는 활성 상태로 유지하게 한다. 또한, 임피던스 디바이스가 능동 디바이스인 경우, 제어기는 임피던스 디바이스(263)를 고전력 상태로 설정하기 위한 신호(256)를 임피던스 디바이스로 전송할 수 있다. 이 상태에서, RF 경로들의 임피던스들은 전술한 바와 같이 고전력 모드에서의 고효율 동작을 위해 설정된다. 제어기(254)가 저전력 커맨드를 수신 또는 생성할 때, 제어기는 라인(258)이 RF 경로 2를 디스에이블 또는 턴오프하고, 경로 1만을 "온" 또는 활성 상태로 유지하게 한다. 또한, 임피던스 디바이스(263)가 능동 디바이스인 경우, 제어기는 임피던스 디바이스(263)를 저전력 상태로 설정하기 위한 신호를 임피던스 디바이스로 전송할 수 있다. 이 상태에서, RF 경로 1에 대한 임피던스들은 전술한 바와 같이 저전력 모드에서의 고효율 동작을 위해 설정된다.

회로(250)는 RF 경로 1 내의 위상 시프터(271) 및 RF 경로 2 내의 위상 시프터(273)를 구비한다. 위상 시프터(271)는 RF 경로 1 상의 이전 위상 시프트를 보상하도록 배열되고, 위상 시프터(273)는 RF 경로 2 상의 이전 위상 시프트를 보상하도록 배열된다. 일 구성에서, 위상 시프터(271)는 네거티브 위상 시프트를 제공하고, 위상 시프터(273)는 동일 크기의 포지티브 위상 시프트를 제공한다. 특정 설계에서, RF 경로 2가 오프일 때, 위상 시프터(273)의 컴포넌트들은 전력 증폭기 내의 다른 능동 및 수동 컴포넌트들과 협동하여, 전력 증폭기는 RF 경로 1에서의 임피던스를 증가시키는 네트워크 토폴로지를 갖는다.

임피던스 디바이스(263)는 효율, 풋프린트 및 비용 고려를 포함하는 특정 응용 필요에 따라 선택된다. 예를 들어, 소정의 사례들에서는, 경로 1에 대한 출력 임피던스가 경로 2의 턴오프에 대응하여 충분히 증가함에 따라, 임피던스 디바이스(263)는 필요하지 않다. 이와 같이, 경로 2의 턴오프는 전력 증폭기를 저전력 동작으로 설정하는 것은 물론, 향상된 저전력 효율을 위해 임피던스를 증가시키는 작용을 한다. 보다 큰 유연성 및 보다 정확한 튜닝을 위해, 수동 또는 능동 임피던스 디바이스가 추가될 수 있다. 저항과 같은 수동 디바이스는 네트워크 토폴로지를 조정하는 데 사용될 수 있다. 제어기(254)로부터의 커맨드에 응답하여 상태를 변경하는 능동 디바이스들은 보다 큰 유연성 및 튜닝을 제공할 수 있다. 이러한 능동 디바이스들은 예를 들어 스위칭 가능 저항, 스위치, 트랜지스터, 슬라이닥스(variacs), 또는 튜닝 가능 강유전체를 포함할 수 있다.

임피던스 디바이스(263)에 대한 특정 임피던스 값들은 양 RF 경로가 사용될 때(고전력 모드에서) 및 하나의 RF 경로만이 사용될 때(저전력 모드에서)에 대한 임피던스 매칭 요구들에 따라 설정될 것이라는 것을 이해할 것이다. 또한, 셋 이상의 전력 모드가 필요한 경우에는 추가 임피던스 값들이 설정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 특정 임피던스 값들의 설정시에 소정의 엔지니어링 트레이드오프들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 향상된 절연 또는 다른 특성을 얻기 위해 동작 모드들 중 하나 또는 양자에서 소정의 효율이 희생될 수 있다.

도 7에 도시된 회로(300)를 참조하면, 전력 모드 선택 모듈 및 임피던스 디바이스(309)의 일례가 도시되어 있다. 회로(300)는 도 5와 관련하여 설명된 전력 증폭기 시스템(200)과 같은 전력 증폭기 시스템에서 이롭게 사용될 수 있다. 회로(300)는 다양한 특정 컴포넌트, 아키텍처 및 디바이스 배열을 이용하여 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 회로(300)는 특히 간소하고 효율적인 컴포넌트 배열을 제공하는 것이 발견되었다.

회로(300)는 이동 디바이스 내의 다른 모듈로부터 전력 모드 커맨드(304)를 수신하는 제어기(305)를 갖는 전력 모드 선택 모듈(302)을 구비한다. 대안으로, 제어기(305)는 다른 입력들 또는 알고리즘 프로세스에 응답하여 전력 모드 커맨드를 생성할 수 있다. 제어기(305)가 고전력 커맨드를 수신하거나 생성할 때, 제어기는 라인(307)이 RF 경로 1 및 RF 경로 2 양자를 "온" 또는 활성 상태로 유지하게 한다. 또한, 임피던스 디바이스가 능동 디바이스인 경우, 제어기는 임피던스 디바이스(309)를 고전력 상태로 설정하기 위한 신호(307)를 임피던스 디바이스로 전송할 수 있다. 이 상태에서, RF 경로들의 임피던스들은 전술한 바와 같이 고전력 모드에서의 고효율 동작을 위해 설정된다. 제어기(305)가 저전력 커맨드를 수신 또는 생성할 때, 제어기는 라인(307)이 RF 경로 2를 디스에이블 또는 턴오프하고, 경로 1만을 "온" 또는 활성 상태로 유지하게 한다. 또한, 임피던스 디바이스가 능동 디바이스인 경우, 제어기는 임피던스 디바이스(309)를 저전력 상태로 설정하기 위한 신호를 임피던스 디바이스로 전송할 수 있다. 이 상태에서, RF 경로 1에 대한 임피던스들은 전술한 바와 같이 저전력 모드에서의 고효율 동작을 위해 설정된다.

회로(300)는 RF 경로 1 내의 위상 시프터(326) 및 RF 경로 2 내의 위상 시프터(327)를 구비한다. 위상 시프터(326)는 RF 경로 1 상의 이전 위상 시프트를 보상하도록 배열되고, 위상 시프터(327)는 RF 경로 2 상의 이전 위상 시프트를 보상하도록 배열된다. 일 구성에서, 위상 시프터(326)는 네거티브 위상 시프트를 제공하고, 위상 시프터(327)는 동일 크기의 포지티브 위상 시프트를 제공한다. 특정 설계에서, RF 경로 2가 오프일 때, 위상 시프터(327)의 컴포넌트들은 전력 증폭기 내의 다른 능동 및 수동 컴포넌트들과 협동하여, 전력 증폭기는 RF 경로 1에서의 임피던스를 증가시키는 네트워크 토폴로지를 갖는다. 도시된 바와 같이, 위상 시프터(327)는 RF 경로 2와 직렬인 커패시터, 및 접지에 접속된 인덕터를 구비한다. 이와 달리, 위상 시프터(326)는 RF 경로 1과 직렬인 인덕터, 및 접지에 접속된 커패시터를 갖는다. RF 경로 2가 오프일 때, 디스에이블된 경로 2 컴포넌트들은 RF 경로 1에 대해 네트워크 토폴로지의 변경, 및 적절히 선택된 컴포넌트들과 함께, RF 경로 1 임피던스의 증가를 유발한다. 예를 들어, 테이블 301은 고전력 모드(양 RF 경로가 온)에서 포인트 321에서의 임피던스가 통상적으로 약 6-10 오옴이고, 포인트 322에서의 임피던스가 통상적으로 약 20-25 오옴이며, 포인트 323에서의 임피던스가 약 50 오옴임을 나타낸다. 저전력 모드로 될 때, RF 경로 1 상의 임피던스가 증가되어, 포인트 321에서의 임피던스는 통상적으로 약 10-25 오옴이 된다. 이러한 제2 스테이지 RF 트랜지스터의 출력에서의 임피던스의 약 2배화는 RF 경로 1의 효율의 상당한 증가를 유발한다. 포인트 322에서의 임피던스도 증가하지만, 전체 출력 임피던스 포인트 323은 대략 동일하게 유지된다.

임피던스 디바이스(309)는 제어기(305)로부터의 커맨드 신호(306)에 응답하여 동작하는 JFET 트랜지스터로서 도시되어 있다. 제어기(305)가 고전력 상태를 지시하도록 설정될 때, RF 경로 1 및 RF 경로 2 양자는 활성이며, JFET는 약 50 내지 100 오옴의 RF 임피던스를 갖도록 설정된다. 양 RF 경로들이 활성일 때의 네트워크 토폴로지에 따라 다른 임피던스 값들이 설정될 수 있음을 이해할 것이다. 제어기(305)가 저전력 상태를 지시하도록 설정될 때, RF 경로 2는 오프이고, RF 경로 1만이 활성이며, JFET는 약 500 오옴 이상의 RF 임피던스를 갖도록 설정된다. RF 경로 1만이 활성일 때의 네트워크 토폴로지에 따라 다른 임피던스 값들이 설정될 수 있음을 이해할 것이다.

임피던스 디바이스(309)에 대한 특정 임피던스 값들은 양 RF 경로가 사용될 때(고전력 모드에서) 및 하나의 RF 경로만이 사용될 때(저전력 모드에서)에 대한 임피던스 매칭 요구들에 따라 설정될 것이라는 것을 이해할 것이다. 또한, 셋 이상의 전력 모드가 필요한 경우에는 추가 임피던스 값들이 설정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 특정 임피던스 값들의 설정시에 소정의 엔지니어링 트레이드오프들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 향상된 절연 또는 다른 특성을 얻기 위해 동작 모드들 중 하나 또는 양자에서 소정의 효율이 희생될 수 있다.

WCDMA 용의 예시적인 전력 증폭기

PCS 대역에서의 제3 세대 광대역 CDMA 응용을 위해 컴팩트 핸드셋 프론트 엔드 모듈(FEM)이 개발되었다. 이 모듈은 양호한 전력 증폭 효율(PAE) 및 선형성을 위해 고전력 및 저전력 모드들에서 동작한다. 저전력 모드 PAE는 아날로그 바이어스 제어 회로를 이용하여 향상된다. FEM은 미스매칭된 부하 하의 낮은 출력 전력 변화에 대해 최적화된다. 이것은 매우 양호한 견고성을 갖는다. 이것은 온도에 대해 매우 양호하게 동작하며, 55dB보다 높은 Tx 대 Rx 분리를 갖는다.

광대역 CDMA(WCDMA)는 데이터 및 비디오 전송과 같은 보다 높은 데이터 레이트 응용들에 의해 구동되는 제3 세대(3G) 이동 통신 표준들 중 하나이다. WCDMA 시스템 내의 중요한 컴포넌트들 중 하나는 전력 증폭기 또는 프론트 엔드 모듈이다. 이것은 높은 선형성, 양호한 PAE 및 우수한 견고성을 필요로 한다. 이것의 크기 및 비용도 중요하다. 단일 패키지 내의 전력 증폭기와 필터링 요소들 및 다른 필요한 컴포넌트들의 통합은 성능을 향상시키고 모듈 크기 및 전반적인 비용을 줄이는 데 도움이 된다. 단일 패키지 통합에서의 중요한 고려 사항은 전력 증폭기와 그의 관련 컴포넌트들 간의 상호작용, 특히 Tx에서 Rx 포트로의 누설이다. 예시적인 전력 증폭기 시스템은 입력 필터, 스위치식 부하 둔감 전력 증폭기(LIPA), 결합기 검출기 및 출력 듀플렉서를 포함한다. 이러한 컴포넌트들 및 다른 컴포넌트들은 단지 약 5mm×8mm의 전체 크기를 갖는 다층 라미네이트 상에 어셈블된다. 증폭기 시스템은 양 전력 증폭기(PA) 채널들(RF 증폭 경로들)이 온일 때 고전력 모드로 동작하거나, 하나의 PA 채널만이 온이고 다른 채널이 오프일 때 저전력 모드로 동작한다. 이러한 경로 선택 구조는 저전력 모드 PAE를 크게 향상시킨다. 저전력 레벨에서 PAE를 더 향상시키기 위해 아날로그 바이어스 제어 회로가 이용된다. 도 8은 전력 증폭기 시스템의 블록도를 나타낸다. 이 시스템은 3.4V 전원을 이용하여 고전력 모드에서 최대 약 24dBm 및 저전력 모드에서 최대 약 16dBm의 출력 전력을 전달할 수 있다. 총 전류 소비는 각각 24dBm에서 460mA 및 16dBm에서 130mA이다. 저전력 모드에서 108dBm에서, 이 시스템은 65mA 미만의 총 전류를 인출한다. WCDMA(3GPP FDD) 변조 하에서, 이 시스템은 모든 전력 레벨에서 5MHz 주파수 오프셋에서 측정된 -40dBc 또는 그보다 양호한 인접 채널 누설 비(ACPRI)를 갖는 우수한 선형성을 유지한다. 이 시스템은 부하 미스매칭 조건 하에서 매우 양호한 성능을 유지한다. 모든 각도에서의 2.5:1 부하 VSWR 및 24dBm 출력 전력 하에서, 이 모듈은 최악의 경우 -36dBc의 ACPRI와 함께 약 500mA 이하를 인출한다. 출력 전력은 일정한 검출기 전압에 대해 +/-0.6dB만이 변한다. FEM은 55dB보다 큰 Tx 대 Rx 분리를 갖는다. 이것은 또한 -20에서 85C까지 +/-1.5dB의 총 이득 변화 및 +/-0.4dB의 전력 검출기 에러와 함께 온도 보상을 갖는다. 이러한 모듈 설계는 3개의 주요 요소, 즉 전력 증폭기, 전력 검출기를 갖는 결합기 및 듀플렉서를 포함한다.

전력 증폭기 설계. 전력 증폭기는 높은 수율 및 저비용 제조에 대한 고려와 함께 양호한 선형성 및 PAE를 위해 설계되고 구성되었다. 도 9는 예시적인 스위치식 LIPA의 개략도를 나타낸다. 이것은 상측 경로 및 하측 경로를 갖는 2 스테이지 전력 증폭기이다. 입력 RF 신호는 상부 및 하부 PA 채널들(경로들)로 분할되어 공급된 후, 윌킨슨 결합기를 이용하여 출력에서 결합된다. 양 PA 채널들의 양 입력 및 출력 매칭 네트워크들은 매칭 회로 내에 구축된 위상 시프터를 갖는다. 입력 및 스테이지간 매칭 네트워크들은 온 칩인 반면, 출력 매칭 네트워크는 오프 칩이다. 하측 PA 채널(경로)은 저전력 모드에서 동작할 때 스위치 오프될 수 있다. 출력 매칭 네트워크는 고전력 모드에서 동작할 때 PA 출력의 각 측에서 50 오옴을 약 6 오옴으로, 그리고 저전력 모드에서 PA 출력의 상측에서 약 25 오옴으로 변환한다. 따라서, PAE는 저전력 모드에서 크게 향상된다. 저전력 모드에서 상이한 전력 레벨들에 대한 대기 전류를 조정하기 위해 아날로그 바이어스 제어 회로가 도입된다. LIPA는 클래스 AB 모드로 동작하도록 설정된다. 2 스테이지 PA 대기 전류를 적절히 설정함으로써, 증폭기는 양호한 선형성 및 PAE를 동시에 달성한다. 고전력 모드 및 저전력 모드 각각에 대해, 이득 및 PAE에 대한 고조파 균형 시뮬레이션 결과들이 도 10a 및 10b에 도시되어 있다. 입력 매칭 시뮬레이션 결과가 도 11에 도시되어 있다.

결합기 및 검출기 회로 설계. 도 12는 결합기 플러스 검출기 회로의 개략도를 나타낸다. 에지 결합 마이크로스트립 라인 결합기가 사용된다. 쇼트키 검출기 다이오드가 결합 포트에 접속된다. 직렬인 다른 2개의 다이오드가 온도 보상을 위해 사용된다. 검출기 바이어스 회로는 검출기가 지정된 최소 RF 전력 레벨에서 충분한 감도를 갖는 것을 보장하도록 설계된다. 또한, 이것은 전체 검출기가 대기 또는 오프 모드에서 매우 낮은 전류를 인출하는 것을 보장한다. 결합기의 EM 시뮬레이션 결과가 도 13에 도시되어 있다. 결과들은 PCS 대역(1850-1910MHz)의 중간인 1880MHz에서 약 14dB 결합 팩터 및 25dB 지향성을 지시한다. 고조파 균형 시뮬레이션은 결합기 및 검출기 회로에 대해 이행되었다. 그의 온도에 대한 결과가 도 14에 도시되어 있다. 결과로부터, 온도에 대한 검출기 전압 변화가 매우 양호하게 보상되었음을 알 수 있다.

출력 듀플렉서 설계. 이 예에서 이용되는 듀플렉서는 Tx 필터, Rx 필터 및 지연 라인을 갖는다. 그의 블록도가 도 8에 도시되어 있다. 지연 라인은 Tx 출력 포트에 존재하는 Rx 필터 플러스 지연 라인이 Tx 주파수에서 개방 회로임을 보장하기 위해 사용된다. Rx 필터는 벌크 음파(BAW) 기술을 이용하는 반면, Tx 필터는 SAW 기술을 이용한다. 후자는 온도 보상을 특징으로 하는데, 이는 온도에 대해 코너 주파수들에서 FEM 성능을 향상시킨다. Tx 입력과 Rx 출력 사이에 양호한 분리를 갖기 위하여, Tx 및 Rx 필터들의 그룹화 및 지연 라인의 차폐가 보장된다.

성능. 스위치식 LIPA 및 결합기 검출기 다이는 BIFET4-PA 45GHz ft InGaP 이미터 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT) 프로세스를 이용하여 제공되었다. 이것은 FET, HBT, 쇼트키 다이오드, 베이스-컬렉터 접합 다이오드, TaN 저항, MIM 커패시터, 나선 인덕터, 비아 및 본딩 패드를 더 사용한다. 드라이버 스테이지를 위해 8 단위 셀 HBT가 사용되었고, 상측 및 하측 양자에서의 출력 스테이지를 위해 22 단위 셀 WBT가 사용되었다. 이러한 2 다이 플러스 입력 필터 및 출력 듀플렉서는 모두 0.5 mm 두께의 FR4 다층 라미네이트 상에 어셈블되었다. 완전히 어셈블된 FEM의 단일 패키지(5x8mm2)가 도 15에 도시되어 있다. 스위치식 LIPA는 그 자체로 27.5dB의 이득, 5MHz 주파수 오프셋에서 측정된 -40dBc의 ACPR, 및 27dBm 출력 전력 및 PCS 주파수 대역(1850-1910MHz)에서의 약 40%의 PAE를 달성하였다. 전체 FEM은 약 23dB 이득, 도 16a에 도시된 바와 같은 유사한 레벨의 ACPR을 가졌고, 24dBm 출력 전력에서 460mA의 총 전류를 인출하였다. 16dBm 및 저전력 모드에서, FEM은 17dB의 이득, 도 16b에 도시된 바와 같은 -41dBc의 ACPR 및 135mA의 전류를 가졌다. 고전력 및 저전력 모드에서의 전류 소비가 도 17a 및 17b에 각각 도시되어 있다. FEM은 부하 미스매치 조건 하에 출력 전력 변화가 최소화되도록 최적화되었다. 도 18은 2.5:1 부하 VSWR 하의 일정한 검출기 전압에서의 전력 변화를 나타낸다. 도 19 및 20은 각각 ACPR 및 총 전류 변화를 나타낸다. FEM은 또한 양호한 안정성 및 견고성 특성을 나타내며, 안테나 포트에서의 2.5:1 부하 VSWR을 견딜 수 있다.

이롭게도, 예시적인 전력 증폭기는 광대역 CDMA 응용을 위해 PCS 대역에서 매우 간소한 멀티 칩 프론트 엔드 모듈이다. 이것은 저전력 및 고전력 모드 양자에서 양호한 성능을 갖는다. 이것은 부하 미스매치 조건 하에서 매우 양호하게 동작한다. 이 모듈과 안테나 사이에는 분리기가 필요하지 않으며, 이는 시스템 크기 및 비용을 더 줄인다. 이 예는 단지 본 개시에서 가능한 많은 구성들 중 하나이며, 이 분야의 전문가는 본 가르침에 따르는 다른 컴포넌트들, 토폴로지들 및 구현들을 인식할 것이라는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 특정 바람직한 그리고 대안적인 실시예들이 개시되었지만, 전술한 기술의 많은 다양한 변형 및 확장이 본 발명의 가르침을 이용하여 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 그러한 모든 변형 및 확장은 첨부된 청구범위의 진정한 사상 및 범위 내에 포함되는 것을 의도한다.

Claims (34)

1. 전력 증폭기 회로로서,

   제1 RF 증폭 경로 상의 포지티브(+) 위상 시프트된 RF 입력 신호 및 제2 RF 증폭 경로 상의 네거티브(-) 위상 시프트된 RF 입력 신호를 생성하는 RF 분할기;

   상기 제2 RF 증폭 경로에 접속되고, 전력 관리 회로로부터의 저전력 커맨드의 수신시에 고전력 상태에서 저전력 상태로 스위칭하도록 배열되며, 상기 제2 RF 증폭 경로를 선택적으로 디스에이블시키도록 구성되는 스위치;

   상기 제1 RF 증폭 경로의 출력에서 네거티브(-) 위상 시프트를 발생시키는 제1 위상 시프터, 및 상기 제2 RF 증폭 경로의 출력에서 포지티브(+) 위상 시프트를 발생시키는 제2 위상 시프터; 및

   상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로에 접속되어, RF 출력 신호를 생성하는 전력 결합기

   를 포함하는 전력 증폭기 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 스위치에 응답하여 디스에이블되도록 배열되는 상기 제2 RF 증폭 경로 내의 능동 디바이스를 더 포함하는 전력 증폭기 회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 능동 디바이스는 상기 능동 디바이스의 전원을 스위칭 아웃함으로써 디스에이블되는 전력 증폭기 회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 RF 증폭 경로 내에 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 스위치에 응답하여 디스에이블되도록 배열되는 전력 증폭기 회로.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 RF 증폭 경로 내에 한 쌍의 트랜지스터를 더 포함하고, 상기 트랜지스터들은 상기 트랜지스터들의 전원을 스위칭 아웃함으로써 디스에이블되도록 각각 배열되는 전력 증폭기 회로.
6. 제1항에 있어서, 상기 스위치가 저전력 상태에 있을 때, 상기 제2 RF 증폭 경로는 활성이 아니며, 상기 제1 RF 증폭 경로는 활성인 전력 증폭기 회로.
7. 제1항에 있어서, 상기 스위치가 고전력 상태에 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자가 활성인 전력 증폭기 회로.
8. 제1항에 있어서,

   상기 전력 증폭기 회로는

   RF 토폴로지 (a) - 상기 스위치가 고전력 상태에 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자가 활성임 -; 및

   RF 토폴로지 (b) - 상기 스위치가 저전력 상태에 있을 때, 상기 제2 RF 증폭 경로가 활성이 아니고, 상기 제1 RF 증폭 경로가 활성임 - 를 포함하는 복수의 네트워크 RF 토폴로지를 가지며,

   네트워크 RF 토폴로지 (a)에서 RF 토폴로지 (b)로의 전이시에, 상기 제1 RF 증폭 경로 상의 하나 이상의 포인트에서 임피던스가 증가하는 전력 증폭기 회로.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 RF 증폭 경로는 출력 트랜지스터를 구비하며, 상기 출력 트랜지스터의 출력에서의 임피던스는 RF 토폴로지 (a)에서 제1 임피던스 값에 있고, RF 토폴로지 (b)에서 제2 임피던스 값에 있는 전력 증폭기 회로.
10. 제9항에 있어서, 상기 출력은 상기 출력 트랜지스터의 컬렉터인 전력 증폭기 회로.
11. 제9항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값보다 높고, 상기 제1 임피던스 값은 6 오옴(Ω) 내지 10 오옴의 범위 내이며, 상기 제2 임피던스 값은 10 오옴 내지 25 오옴의 범위 내인 전력 증폭기 회로.
12. 제9항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값의 1배 내지 25/6배인 전력 증폭기 회로.
13. 제9항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값보다 높고, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 RF 증폭 경로가 저전력 모드 토폴로지 (b)에서 효율적으로 동작하게 할 수 있는 전력 증폭기 회로.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 위상 시프터, 상기 제2 위상 시프터 및 상기 전력 결합기에 접속되는 임피던스 디바이스를 더 포함하는 전력 증폭기 회로.
15. 제14항에 있어서, 상기 임피던스 디바이스는 상기 전력 관리 회로에 응답하여 설정되는 저전력 임피던스 및 고전력 임피던스를 갖는 전력 증폭기 회로.
16. 제15항에 있어서, 상기 임피던스 디바이스는 가변 저항 스위치, 가변 임피던스 스위치, 가변 임피던스 디바이스 또는 트랜지스터인 전력 증폭기 회로.
17. 제15항에 있어서,

    상기 전력 증폭기 회로는

    RF 토폴로지 (a) - 상기 스위치가 고전력 상태에 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자가 활성이고, 상기 임피던스 디바이스가 상기 고전력 임피던스에 있음 - ; 및

    RF 토폴로지 (b) - 상기 스위치가 저전력 상태에 있을 때, 상기 제2 RF 증폭 경로가 활성이 아니고, 상기 제1 RF 증폭 경로가 활성이며, 상기 임피던스 디바이스가 상기 저전력 임피던스에 있음 - 를 포함하는 복수의 네트워크 RF 토폴로지를 가지며,

    네트워크 RF 토폴로지 (a)에서 RF 토폴로지 (b)로의 전이시에, 상기 제1 RF 증폭 경로 상의 하나 이상의 포인트에서 임피던스가 증가하는 전력 증폭기 회로.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 RF 증폭 경로는 출력 트랜지스터를 구비하며, 상기 출력 트랜지스터의 출력에서의 임피던스는 RF 토폴로지 (a)에서 제1 임피던스 값에 있고, RF 토폴로지 (b)에서 제2 임피던스 값에 있는 전력 증폭기 회로.
19. 제18항에 있어서, 상기 출력은 상기 출력 트랜지스터의 컬렉터인 전력 증폭기 회로.
20. 제18항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값보다 높고, 상기 제1 임피던스 값은 6 오옴 내지 10 오옴의 범위 내이며, 상기 제2 임피던스 값은 10 오옴 내지 25 오옴의 범위 내인 전력 증폭기 회로.
21. 제18항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값의 1배 내지 25/6배인 전력 증폭기 회로.
22. 제18항에 있어서, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 임피던스 값보다 높고, 상기 제2 임피던스 값은 상기 제1 RF 증폭 경로가 저전력 모드 토폴로지 (b)에서 효율적으로 동작하게 할 수 있는 전력 증폭기 회로.
23. 제14항에 있어서, 상기 임피던스 디바이스는 수동 디바이스인 전력 증폭기 회로.
24. 제14항에 있어서, 상기 임피던스 디바이스는 능동 디바이스인 전력 증폭기 회로.
25. 전력 증폭기 회로로서,

    포지티브(+) 위상 시프트된 RF 입력 신호를 전달하는 제1 RF(radio frequency) 증폭 경로 및 네거티브(-) 위상 시프트된 RF 입력 신호를 전달하는 제2 RF 증폭 경로;

    고전력 커맨드 및 저전력 커맨드를 생성하는 전력 관리 회로;

    상기 제2 RF 증폭 경로에 접속되고, 상기 전력 관리 회로로부터 상기 저전력 커맨드를 수신하는 것에 응답하여 동작하도록 배열되는 스위치;

    상기 스위치에 응답하여 디스에이블되도록 배열되는 상기 제2 RF 증폭 경로 내의 능동 디바이스;

    상기 제1 RF 증폭 경로의 출력에서 네거티브(-) 위상 시프트를 발생시키는 제1 위상 시프터;

    상기 제2 RF 증폭 경로의 출력에서 포지티브(+) 위상 시프트를 발생시키는 제2 위상 시프터;

    상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로에 접속되어, RF 출력 신호를 생성하는 전력 결합기; 및

    상기 제1 위상 시프터, 상기 제2 위상 시프터 및 상기 전력 결합기에 접속되는 임피던스 디바이스 - 상기 임피던스 디바이스는 저전력 임피던스 및 고전력 임피던스를 가지고, 상기 저전력 임피던스 및 고전력 임피던스 중 하나는 상기 전력 관리 회로에 응답하여 선택됨 -

    를 포함하는 전력 증폭기 회로.
26. 제25항에 있어서,

    상기 전력 증폭기 회로는

    RF 토폴로지 (a) - 상기 스위치가 고전력 상태에 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자가 활성임 -; 및

    RF 토폴로지 (b) - 상기 스위치가 저전력 상태에 있을 때, 상기 제2 RF 증폭 경로가 활성이 아니고, 상기 제1 RF 증폭 경로가 활성임 - 를 포함하는 복수의 네트워크 RF 토폴로지를 가지며,

    네트워크 RF 토폴로지 (a)에서 RF 토폴로지 (b)로의 전이시에, 상기 제1 RF 증폭 경로 상의 하나 이상의 포인트에서 임피던스가 증가하는 전력 증폭기 회로.
27. 삭제
28. 제25항에 있어서,

    상기 전력 증폭기 회로는

    RF 토폴로지 (a) - 상기 스위치가 고전력 상태에 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자가 활성이고, 상기 임피던스 디바이스가 상기 고전력 임피던스에 있음 -; 및

    RF 토폴로지 (b) - 상기 스위치가 저전력 상태에 있을 때, 상기 제2 RF 증폭 경로가 활성이 아니고, 상기 제1 RF 증폭 경로가 활성이며, 상기 임피던스 디바이스가 상기 저전력 임피던스에 있음 - 를 포함하는 복수의 네트워크 RF 토폴로지를 가지며,

    네트워크 RF 토폴로지 (a)에서 RF 토폴로지 (b)로의 전이시에, 상기 제1 RF 증폭 경로 상의 하나 이상의 포인트에서 임피던스가 증가하는 전력 증폭기 회로.
29. 전력 증폭기 회로 상에서 동작하는 방법으로서,

    RF(radio frequency) 입력 신호를 수신하는 단계;

    상기 RF 입력 신호를 제1 RF 증폭 경로 및 제2 RF 증폭 경로로 분할하는 단계 - 상기 제1 RF 증폭 경로는 포지티브(+) 위상 시프트된 RF 입력 신호를 전달하고, 상기 제2 RF 증폭 경로는 네거티브(-) 위상 시프트된 RF 입력 신호를 전달함 -;

    상기 전력 증폭기 회로가 고전력 모드로 동작하고 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로 양자를 활성화하는 단계;

    상기 제1 RF 증폭 경로의 출력에서 네거티브(-) 위상 시프트를 발생시키도록 위상을 시프트하는 단계;

    상기 제2 RF 증폭 경로의 출력에서 포지티브(+) 위상 시프트를 발생시키도록 위상을 시프트하는 단계;

    RF 출력 신호를 생성하기 위해 상기 제1 RF 증폭 경로 및 상기 제2 RF 증폭 경로를 결합하는 단계;

    상기 전력 증폭기 회로가 저전력 모드로 동작할 것임을 지시하는 저전력 신호를 수신하는 단계;

    상기 저전력 신호에 응답하여 상기 제2 RF 증폭 경로를 비활성화하는 단계;

    상기 전력 증폭기 회로가 상기 저전력 모드로 동작하고 있을 때, 상기 제1 RF 증폭 경로를 사용하는 단계; 및

    상기 제1 및 제2 RF 증폭 경로들에 연결된(coupled to) 임피던스 디바이스를 활성화하는 단계 - 상기 임피던스 디바이스는 저전력 임피던스 및 고전력 임피던스를 가지고, 상기 저전력 임피던스는 상기 저전력 신호에 응답하여 선택됨 -

    를 포함하는 전력 증폭기 회로 상에서의 동작 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 RF 입력 신호는 800MHz 내지 2000MHz의 범위 내의 주파수를 가지는 전력 증폭기 회로 상에서의 동작 방법.
31. 제29항에 있어서, 상기 제2 RF 증폭 경로의 비활성화에 응답하여 상기 제1 RF 증폭 경로의 하나 이상의 포인트에서 임피던스를 증가시키는 단계를 더 포함하는 전력 증폭기 회로 상에서의 동작 방법.
32. 삭제
33. 삭제
34. 제29항에 있어서, 상기 RF 입력 신호는 CDMA, CDMA95, CDMA2000, WCDMA, GPRS, EDGE, GSM, PHS, PCS 및 UMTS로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 통신 표준에 따르는 RF 신호에 따르는 전력 증폭기 회로 상에서의 동작 방법.

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