KR101355349B1 - 멀티 모드 동작에 대한 스위칭된 출력 매칭을 갖는 전력 증폭기를 포함하는 신호 전송 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

예시적인 실시형태들은 전력 증폭기를 갖는 송신기에 관한 것이고, 복수의 동작 모드들에 대해 복수의 출력 경로들을 구현하는 스위칭된 출력 매칭 회로가 설명된다. 전력 증폭기는 입력 RF 신호를 수신하고, 증폭된 RF 신호를 제공한다. 출력 매칭 네트워크는 전력 증폭기 출력에서의 낮은 임피던스로부터 매칭 네트워크 출력에서의 높은 임피던스로 임피던스 변환을 수행한다. 복수의 출력 경로들은 출력 매칭 네트워크에 커플링된다. 각각의 출력 경로는 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공하고, 출력 경로가 선택되는 경우 증폭된 RF 신호를 전력 증폭기로부터 안테나로 라우팅한다. 각각의 출력 경로는 스위치와 직렬로 커플링된 매칭 네트워크를 포함할 수도 있다. 매칭 네트워크는 출력 경로가 선택되는 경우 전력 증폭기에 타겟 출력 임피던스를 제공한다. 스위치는 전력 증폭기에 출력 경로를 커플링하고, 또는 전력 증폭기로부터 출력 경로를 디커플링한다.

Description

멀티 모드 동작에 대한 스위칭된 출력 매칭을 갖는 전력 증폭기{POWER AMPLIFIER WITH SWITCHED OUTPUT MATCHING FOR MULTI-MODE OPERATION}
I. 35 U.S.C. §119 하의 우선권 주장
본 특허 출원은, 발명의 명칭이 "SWITCHED PA OUTPUT MATCHING NETWORK FOR MULTI- STANDARD OPERATION" 으로 2009 년 7 월 24 일자로 출원되고, 본 발명의 양수인에게 양도되어 있으며, 본원에서 참조로서 명백하게 포함되는 미국 특허출원 제 61/228,511 호를 우선권 주장한다.
배경
I. 기술분야
본 개시물은 일반적으로 일렉트로닉스에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 전력 증폭기 및 출력 매칭 회로에 관한 것이다.
신호 증폭을 제공하기 위해 각종 전자 디바이스들에서 통상적으로 증폭기들이 이용된다. 상이한 타입의 증폭기들은 상이한 용도로 이용 가능하다. 예를 들어, 셀룰러 폰과 같은 무선 통신 디바이스는 양 방향 통신을 위한 송신기 및 수신기를 포함할 수도 있다. 송신기는 전력 증폭기 (PA) 를 이용할 수도 있고, 수신기는 저 잡음 증폭기 (LNA) 를 이용할 수도 있으며, 송신기 및 수신기는 가변 이득 증폭기 (VGA) 들을 이용할 수도 있다.
전력 증폭기는 송신될 신호에 고 출력 전력을 제공할 수 있는 증폭기이다. 통상적으로, 전력 증폭기는 안테나에서의 타겟 임피던스 (예를 들어, 50 옴 (Ohm)) 를 전력 증폭기 출력에서의 상이한 임피던스 (예를 들어, 4 옴) 로 변환하기 위해 매칭 네트워크를 이용한다. 통상적으로, 매칭 네트워크는 고정되고, 이에 따라 고정된 임피던스 또는 부하선을 갖는 전력 증폭기를 나타낸다. 고정된 임피던스는 전력 증폭기에 대한 최대 출력 전력 또는 높은 효율성을 위해 선택될 수도 있다. 고정된 임피던스는 임피던스가 선택되는 동작 시나리오에서 전력 증폭기에 대해 우수한 성능을 초래할 수도 있지만, 다른 동작 시나리오에서 차선의 성능을 초래할 수도 있다.
도 1 은 무선 통신 디바이스의 블록도를 나타낸다.
도 2 는 2 개의 동작 모드들에 대해 2 개의 전력 증폭기들을 갖는 송신기를 나타낸다.
도 3 은 도 2 에서의 2 개의 전력 증폭기에 대한 예시적인 부하선들을 나타낸다.
도 4 는 2 개의 동작 모드들에 대해 단일의 전력 증폭기를 갖는 송신기를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b 는 2 개의 모드에서 도 4 의 송신기의 동작을 나타낸다.
도 6 은 도 4 의 송신기 내의 매칭 네트워크들을 나타낸다.
도 7a, 도 7b 및 7c 는 매칭 네트워크의 3 개의 예시적인 설계들을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b 는 복수의 동작 모드들에 대해 복수의 출력 경로들 및 단일의 전력 증폭기를 갖는 2 개의 송신기들을 나타낸다.
도 9 는 신호 송신을 위한 프로세스를 나타낸다.
단어 "예시적인" 은 "예, 예시, 또는 예증으로서 제공되는" 의 의미로 본원에서 이용된다. "예시적인" 으로서 본원에서 설명되는 임의의 설계는 다른 설계들에 비해 반드시 바람직하거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다.
전력 증폭기 및 스위칭된 출력 매칭 회로를 포함하는 송신기가 본원에 설명된다. 스위칭된 출력 매칭 회로는 복수의 동작 모드들에 대해 복수의 출력 경로들을 지원한다. 송신기는 각종 전자 디바이스들, 예컨대 무선 통신 디바이스, 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 핸드헬드 디바이스, 무선 모 뎀, 랩톱 텀퓨터, 무선 전화기, 블루투스 디바이스, 가전 제품 등에 이용될 수도 있다. 명확함을 위해, 무선 통신 디바이스에서의 송신기의 이용을 이하에서 설명한다.
도 1 은 무선 통신 디바이스 (100) 의 예시적인 설계의 블록도를 나타낸다. 본 예시적인 설계에서, 무선 디바이스 (100) 는 데이터 프로세서 (110) 및 트랜시버 (120) 를 포함한다. 트랜시버 (120) 는 양방향 무선 통신을 지원하는 송신기 (130) 및 수신기 (160) 를 포함한다. 일반적으로, 무선 디바이스 (100) 는 임의의 수의 통신 시스템들 및 임의의 수의 주파수 대역들에 대한 임의의 수의 송신기들 및 임의의 수의 수신기들을 포함할 수도 있다.
송신 경로에서, 데이터 프로세서 (110) 는 송신될 데이터를 프로세싱하고, 아날로그 출력 신호를 송신기 (130) 에 제공한다. 송신기 (130) 내에서, 아날로그 출력 신호는 증폭기 (Amp; 132) 에 의해 증폭되고, 디지털-아날로그 변환에 의해 야기된 이미지들을 제거하기 위해 로우패스 필터 (134) 에 의해 필터링되고, VGA (136) 에 의해 증폭되며, 믹서 (138) 에 의해 기저대역으로부터 무선 주파수 (RF) 로 상향변환된다. 상향변환된 신호는 필터 (142) 에 의해 필터링되어 주파수 상향변환에 의해 야기된 이미지들을 제거하고, 또한 전력 증폭기 (PA; 144) 에 의해 증폭되어 원하는 출력 전력 레벨을 획득하고, 출력 회로 (150) 를 통해 라우팅되며, 안테나 (152) 를 통해 송신된다. 출력 회로 (150) 는 후술되는 바와 같이 임피던스 매칭, 신호 스위칭, 필터링, 및/또는 다른 기능들을 수행할 수도 있다.
수신 경로에서, 안테나 (152) 는 기지국 및/또는 다른 송신기 스테이션으로부터 송신된 RF 신호들을 수신할 수도 있고, 수신된 RF 신호를 제공할 수도 있으며, 이 수신된 RF 신호는 출력 회로 (150) 를 통해 라우팅되고 수신기 (160) 에 제공될 수도 있다. 수신기 (160) 는 수신된 RF 신호를 프로세싱 (예를 들어, 증폭, 하향변환, 및 필터링) 하고, 아날로그 입력 신호를 데이터 프로세서 (110) 에 제공한다. 수신기 (160) 의 상세는 단순화를 위해 도 1 에 도시되지 않는다.
도 1 은, 일 스테이지로 신호를 기저대역으로부터 RF 로 주파수 상향변환하는 다이렉트-변환 아키텍처를 구현하는 송신기 (130) 를 나타낸다. 송신기 (130) 는 또한, 다중 스테이지로 신호를 기저대역으로부터 RF 로 주파수 상향변환하는 슈퍼-헤테로다인식 아키텍처를 구현할 수도 있다. 로컬 발진기 (LO) 생성기 (170) 는 LO 신호를 생성하고 믹서 (138) 에 제공한다. 위상 동기 루프 (phase locked loop; PLL)(172) 는 데이터 프로세서 (110) 로부터 제어 정보를 수신하고, 제어 신호를 LO 생성기 (170) 에 제공하여 적절한 주파수에서 LO 신호를 생성한다.
도 1 은 예시적인 송신기 설계를 나타낸다. 일반적으로, 송신기 (130) 에서의 신호들의 컨디셔닝은 증폭기, 필터, 믹서, 등의 하나 이상의 스테이지들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 회로 블록들은 도 1 에 도시된 구성과 상이하게 배열될 수도 있다. 또한, 도 1 에 도시되지 않은 다른 회로 블록들이 이용되어 송신기에서 신호들을 컨디셔닝할 수도 있다. 도 1 의 일부 회로 블록들은 또한, 생략될 수도 있다. 송신기 (130) 의 전부 또는 일부는 아날로그 집적 회로 (IC), RF IC (RFIC), 혼합형 신호 IC 등에서 구현될 수도 있다.
데이터 프로세서 (110) 는 무선 디바이스 (100) 에 대해 각종 기능들, 예를 들어 송신 또는 수신되는 데이터에 대한 프로세싱을 수행할 수도 있다. 메모리 (112) 는 데이터 프로세서 (110) 에 대한 프로그램 코드 및 데이터를 저장할 수도 있다. 데이터 프로세서 (110) 는 하나 이상의 주문형 집적 회로 (ASIC) 및/또는 다른 IC 상에서 구현될 수도 있다.
무선 디바이스 (100) 는 상이한 무선 기술들을 이용하는 다중 무선 통신 시스템을 갖는 통신을 지원할 수도 있다. 이들 무선 기술들은 코드 분할 다중 액세스 (CDMA), 시간 분할 다중 액세스 (TDMA), 주파수 분할 다중 액세스 (FDMA), 직교 FDMA (OFDMA), 단일-캐리어 FDMA (SC-FDMA) 등에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 무선 디바이스 (100) 는 CDMA 1X 및/또는 와이드밴드 CDMA (WCDMA) 뿐만 아니라 모바일 통신용 글로벌 시스템 (GSM) 을 지원할 수도 있다. 다르게는 또는 부가적으로, 무선 디바이스 (100) 는 장기 에볼루션 (LTE), 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN), 블루투스 등과 같은 다른 무선 기술들을 지원할 수도 있다. 명료함을 위해, 이하의 많은 설명은 무선 디바이스 (100) 가 CDMA (예를 들어, CDMA 1X 및/또는 WCDMA) 및 GSM 을 지원한다고 가정한다.
GSM 은 시간 분할 듀플렉싱 (TDD) 을 이용하는 TDMA 무선 기술이다. TDD 에 있어서, 다운링크 및 업링크는 단일 주파수 채널을 공유하고, 주파수 채널 상에 상이한 시간 간격들로 할당된다. 통상적으로, 출력 RF 신호를 송신기 (130) 로부터 안테나 (152) 로 라우팅하고 수신된 RF 신호를 안테나 (152) 로부터 수신기 (160) 로 라우팅하기 위해 스위치들이 이용된다. CDMA 1X 및 WCDMA 는 주파수 분할 듀플렉싱 (FDD) 을 이용하는 2 개의 CDMA 무선 기술들이다. FDD 에 있어서, 다운링크 및 업링크는 별개의 주파수 채널들에 할당되고, 통상적으로 출력 RF 신호를 송신기 (130) 로부터 안테나 (152) 로 라우팅하고 수신된 RF 신호를 안테나 (152) 로부터 수신기 (160) 로 라우팅하기 위해 듀플렉서가 이용된다. GSM 및 CDMA 는, 후술되는 바와 같이 전력 증폭기들의 설계에 영향을 줄 수 있는 다른 특징들을 갖는다.
도 2 는 GSM 및 CDMA 에 대한 별개의 전력 증폭기를 갖는 송신기 (200) 의 설계의 블록도를 나타낸다. 송신기 (200) 는 GSM 에 대한 제 1 신호 경로 (210) 및 CDMA 에 대한 제 2 신호 경로 (220) 를 포함한다. 제 1 신호 경로 (210) 에서, 제 1 입력 RF 신호 (RFin1) 는 입력 매칭 네트워크 (212) 를 통해 라우팅되고, 전력 증폭기 (PA1)(214) 에 의해 증폭되며, 출력 매칭 네트워크 (216) 를 통해 라우팅된다. 매칭 네트워크 (216) 로부터 스위치플렉서 (switchplexer; 230) 로 제 1 출력 RF 신호 (RFout1) 가 제공된다. 제 2 신호 경로 (220) 에서, 제 2 입력 RF 신호 (RFin2) 는 입력 매칭 네트워크 (222) 를 통해 라우팅되고, 전력 증폭기 (PA2)(224) 에 의해 증폭되며, 출력 매칭 네트워크 (226) 를 통해 라우팅된다. 매칭 네트워크 (226) 로부터의 제 2 출력 RF 신호 (RFout2) 는 듀플렉서 (228) 를 통과하고, 스위치플렉서 (230) 에 제공된다. 스위치플렉서 (230) 내에서, 스위치 (232) 가 선택되는 경우, RFout1 신호를 스위치 (232) 는 매칭 네트워크 (216) 로부터 안테나 (252) 로 라우팅한다. 스위치 (234) 가 선택되는 경우, 스위치 (234) 는 RFout2 신호를 듀플렉서 (228) 로부터 안테나 (252) 로 라우팅한다. 스위치플렉서 (230) 는 하나 이상의 추가의 스위치들을 포함하여 하나 이상의 수신기들을 안테나 (252) 에 커플링할 수 있다.
매칭 네트워크들 (212 및 222) 은 전력 증폭기들 (214 및 224) 에 대해 각각 입력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크 (216) 는 전력 증폭기 (214) 에 대한 출력 임피던스 매칭을 수행하고, Z1 의 임피던스를 전력 증폭기 (214) 에 제공하며, Z0 의 임피던스를 안테나 (252) 에 제공한다. 유사하게, 매칭 네트워크 (226) 는 전력 증폭기 (224) 에 대한 출력 임피던스 매칭을 수행하고, Z2 의 임피던스를 전력 증폭기 (224) 에 제공하며, Z0 의 임피던스를 듀플렉서 (228) 에 제공한다. Z1 은 GSM 에 대한 전력 증폭기 (214) 의 타겟 출력 임피던스이다. Z2 는 CDMA 에 대한 전력 증폭기 (224) 의 타겟 출력 임피던스이다. Z0 는 안테나 (252) 에 대한 타겟 임피던스이고, 50 옴 또는 몇몇 다른 값일 수도 있다.
GSM 은 최대 출력 전력 요건, 예를 들어 +33 dBm 을 갖는다. 그러나, GSM 은, 일정한 엔벨로프 (envelope) 를 출력 RF 신호에 제공할 수 있는 변조 기술인 가우시안 최소값 시프트 키잉 (Gaussian Minimum Shift Keying; GMSK) 을 이용한다. 선형성은 일정한 엔벨로프로 인한 GSM 에 대한 관심이 아니기 때문에, 전력 증폭기 (214) 는 전력 효율성을 향상시키기 위해서 포화 영역 (saturation region) 에서 동작될 수도 있다. 전력 증폭기 (214) 에 대한 출력 임피던스 (Z1) 는 GSM 에 대한 최대 출력 전력 (Pmax) 및 전력 증폭기 (214) 에 대한 전력 공급 전압 (Vdd) 에 기초하여 결정될 수도 있고, Z1 ∝ Vdd/Pmax 로서 주어질 수도 있다. 따라서, 출력 임피던스 (Z1) 는 최대 출력 전력이 높을수록 그리고/또는 전력 공급 전압이 낮을수록 더 낮아질 수도 있다.
CDMA 는 보다 낮은 최대 출력 전력 요건, 예를 들어 +27 dBm 을 갖는다. 그러나, CDMA 는 가변의 엔벨로프를 갖는 출력 RF 신호를 생성하는 변조 기술이다. 선형성은 가변의 엔벨로프로 인해 CDMA 에 중요하기 때문에, 전력 증폭기 (224) 는 선형성을 향상시키기 위해서 보다 선형의 영역에서 동작될 수도 있다. 전력 증폭기 (224) 에 대한 출력 임피던스 (Z2) 는 CDMA 에 대한 최대 출력 전력 및 전력 공급 전압에 기초하여 결정될 수도 있다.
도 3 은 GSM 및 CDMA 에 대한 전력 증폭기들 (214 및 224) 의 예시적인 부하선들을 나타낸다. 도 3 에서, 수평 축은 출력 전압을 나타내고, 수직 축은 출력 전류를 나타낸다. 최대 출력 전압 (Vmax) 은 전력 공급 전압 (Vdd) 의 2 배일 수도 있다. GSM 에 대한 최대 출력 전류 (Imax1) 는 GSM 에 대한 최대 출력 전력에 의존할 수도 있다. CDMA 에 대한 최대 출력 전류 (Imax2) 는 CDMA 에 대한 최대 출력 전력에 의존할 수도 있다. GSM 에 대한 Imax1 은 CDMA 에 대한 Imax2 보다 클 수도 있다. Vmax 과 Imax1 사이의 선 (310) 은 GSM 에 대한 부하선을 나타낸다. Vmax 과 Imax2 사이의 선 (320) 은 CDMA 에 대한 부하선을 나타낸다. 전력 증폭기에 의해 관찰된 출력 임피던스는 1/기울기와 동일하고, 여기서 "기울기 (slope)" 는 전력 증폭기에 대한 부하선의 기울기가다. 전력 증폭기에 대한 동작 포인트는 그 전력 증폭기에 대한 부하선을 따른 포인트이다.
도 2 의 설계는 상이한 무선 기술들에 대해 별개의 전력 증폭기들 (214 및 224) 을 나타낸다. 각각의 무선 기술에 대한 전력 증폭기 및 출력 매칭 네트워크는 그 무선 기술의 요건 및 특징에 기초하여 설계될 수도 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 (214) 는 일정한 엔벨로프 GSM 에 대한 포화 영역에서 동작될 수도 있는 반면에, 전력 증폭기 (224) 는 가변의 엔벨로프 CDMA 에 대한 더 선형의 영역으로 백 오프될 수도 있다. 매칭 네트워크들 (216 및 226) 은, GSM 및 CDMA 에 대한 우수한 성능을 획득하기 위해서 전력 증폭기들 (214 및 224) 각각에 상이한 부하선들을 제공할 수도 있다. 그러나, GSM 및 CDMA 에 대한 별개의 출력 매칭 네트워크들 및 별개의 전력 증폭기들의 이용은 비용을 증가시키고, 회로 면적을 증가시키며, 신뢰도를 저하시킬 수도 있다.
일 양태에서, 스위칭된 출력 매칭 회로를 갖는 단일의 전력 증폭기는 상이한 동작 모드들에 대해 변경될 수 있는 부하선을 갖는 복수의 동작 모드들을 지원할 수 있다. 각각의 동작 모드는 전력 증폭기에 대한 소정의 동작 컨디션들과 연관될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 모드는 전력 증폭기에 대한 제 1 부하선 및 포화된 동작과 연관될 수도 있고, GSM 에 이용될 수도 있다. 제 2 모드는 전력 증폭기에 대한 제 2 부하선 및 더욱 선형의 동작과 연관될 수도 있고, CDMA 에 이용될 수도 있다. 제 1 모드는 또한, GSM 모드로서 지칭될 수도 있고, 제 2 모드는 CDMA 모드로서 지칭될 수도 있다. 상이한 동작 모드들에 대한 가변의 부하선의 이용은 모든 동작 모드들에 대한 성능을 향상시킬 수도 있다.
도 4 는 GSM 및 CDMA 에 대해 단일의 전력 증폭기를 갖는 송신기 (400) 의 예시적인 설계의 블록도를 나타낸다. 송신기 (400) 는 공통 입력 경로 (410), GSM 에 대한 제 1 출력 경로 (420), 및 CDMA 에 대한 제 2 출력 경로 (430) 를 포함한다. 공통 입력 경로 (410) 에서, 입력 RF 신호 (RFin) 는 입력 매칭 네트워크 (412) 를 통해 라우팅되고, 전력 증폭기 (414) 에 의해 증폭되며, 출력 매칭 네트워크 (418) 를 통해 라우팅되어 중간 (intermediate) RF 신호를 획득한다.
제 1 출력 경로 (420) 에서, 중간 RF 신호는 스위치 (424) 를 통해 패스 (pass) 되고, 매칭 네트워크 (426) 를 통해 라우팅되며, 제 1 출력 RF 신호 (RFout1) 로서 스위치플렉서 (440) 에 제공된다. 제 2 출력 경로 (430) 에서, 중간 RF 신호는 스위치 (434) 를 통해 패스되고 매칭 네트워크 (436) 를 통해 라우팅된다. 매칭 네트워크 (436) 로부터 제 2 출력 RF 신호 (RFout2) 는 듀플렉서 (438) 를 통과하고, 스위치플렉서 (440) 에 제공된다. 스위치플렉서 (440) 내에서, 스위치 (442) 가 선택되는 경우, 스위치 (442) 는 매칭 네트워크 (426) 로부터 안테나 (452) 로 RFout1 신호를 라우팅한다. 스위치 (444) 가 선택되는 경우, 스위치 (444) 는 듀플렉서 (438) 로부터 안테나 (452) 로 RFout2 신호를 라우팅한다. 스위치플렉서 (440) 는 하나 이상의 수신기들을 안테나 (452) 에 커플링하기 위해 하나 이상의 추가의 스위치들을 포함할 수도 있다.
매칭 네트워크 (412) 는 전력 증폭기 (414) 에 대한 입력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크 (418) 는 전력 증폭기 (414) 에 대해 코어스 (coarse) 출력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크 (418) 는 (i) 그 출력이 Zom 로 종료되는 경우 Zim 의 입력 임피던스를 그리고 (ii) 그 입력이 Zim 으로 종료되는 경우 Zom 의 출력 임피던스를 갖는다. Zom 은, GSM 및 CDMA 모드들 각각에서 전력 증폭기 (414) 에 대한 타겟 출력 임피던스인 Z1 및 Z2 보다 높을 수도 있다. 매칭 네트워크 (418) 는 따라서, 보다 높은 Zom 이 스위치들 (424 및 434) 의 온 저항 (on resistance) 으로 인한 보다 적은 삽입 손실을 초래하도록 임피던스 변환을 수행할 수도 있다. 매칭 네트워크 (426) 는 GSM 모드에서 전력 증폭기 (414) 에 대한 정밀한 출력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크들 (418 및 426) 의 조합은 GSM 모드에서 전력 증폭기에 Z1 의 임피던스를 그리고 안테나 (452) 에 Z0 의 임피던스를 제공한다. 매칭 네트워크 (436) 는 CDMA 모드에서 전력 증폭기 (414) 에 대한 정밀한 출력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크들 (418 및 436) 의 조합은 CDMA 모드에서 전력 증폭기 (414) 에 Z2 의 임피던스를 안테나 (452) 에 Z0 의 임피던스를 제공한다. 따라서, 상이한 매칭 네트워크들 (426 및 436) 을 갖는 GSM 및 CDMA 모드에 대해 상이한 부하선들이 획득될 수도 있다. 매칭 네트워크들 (418, 426 및 436) 및 스위치들 (424 및 434) 은 전력 증폭기 (414) 에 대해 스위칭된 출력 매칭 회로 (416) 를 형성한다.
도 4 의 매칭 네트워크 (412) 는 도 1 의 필터 (142) 의 일부분일 수도 있다. 전력 증폭기 (414) 는 도 1 의 전력 증폭기 (144) 에 대응할 수도 있다. 매칭 네트워크들 (418, 426 및 436), 스위치들 (424 및 434), 듀플렉서 (438), 및 스위치플렉서 (440) 는 도 1 의 출력 회로 (150) 의 일부분일 수도 있다. 스위치들 (424 및 434) 은 금속 산화물 반도체 (MOS) 트랜지스터, 다른 타입의 트랜지스터들, 또는 다른 RF 스위치들로 구현될 수도 있다.
도 5a 는 GSM 모드에서 송신기 (400) 의 동작을 나타낸다. GSM 모드에서, 스위치들 (424 및 442) 은 닫히고, 스위치들 (434 및 444) 은 열린다. RFin 신호는 매칭 네트워크 (412), 전력 증폭기 (414), 매칭 네트워크 (418), 스위치 (424), 매칭 네트워크 (426), 및 스위치 (442) 를 지나 안테나 (452) 로 패스된다. 매칭 네트워크들 (418 및 426) 로 인해 전력 증폭기 (414) 에 의해 관찰된 출력 임피던스는 Z1 이다. 안테나 (452) 에서의 임피던스는 대략 Z0 이다.
도 5b 는 CDMA 모드에서의 송신기 (400) 의 동작을 나타낸다. CDMA 모드에서, 스위치들 (434 및 444) 은 닫히고, 스위치들 (424 및 442) 은 열린다. RFin 신호는 매칭 네트워크 (412), 전력 증폭기 (414), 매칭 네트워크 (418), 스위치 (434), 매칭 네트워크 (436), 및 스위치 (444) 를 지나 안테나 (452) 로 패스된다. 매칭 네트워크들 (418 및 436) 으로 인해 전력 증폭기 (414) 에 의해 관찰된 출력 임피던스는 Z2 이고, 안테나 (452) 에서의 임피던스는 대략 Z0 이다.
도 6 은 도 4 의 송신기 (400) 내에서의 매칭 네트워크의 예시적인 설계를 나타낸다. 도 6 에 도시된 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (418) 는 매칭 네트워크의 입력과 출력 사이에 커플링된 인덕터 (612), 및 출력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터 (614) 를 포함한다. 인덕터 (612) 의 인덕턴스 및 캐패시터 (614) 의 캐패시턴스는 타겟 주파수에서 매칭 네트워크 (418) 에 대해 대략 Z1 의 입력 임피던스 및 대략 Z0 의 출력 임피던스를 획득하도록 선택될 수도 있다. 타겟 주파수는 송신기 (400) 에 의해 지원된 주파수 대역의 중심 주파수일 수도 있다.
매칭 네트워크 (436) 는 매칭 네트워크의 입력과 출력 사이에 커플링된 인덕터 (632), 출력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 조정 가능한 캐패시터 (634) 를 포함한다. 인덕터 (632) 의 인덕턴스 및 캐패시터 (634) 의 캐패시턴스는 매칭 네트워크들 (418 및 436) 의 조합이 타겟 주파수에서 대략 Z2 의 임피던스를 전력 증폭기 (414) 에 그리고 대략 Z0 의 임피던스를 안테나 (452) 에 제공하도록 선택될 수도 있다. 도 6 에 도시된 예시적인 설계에서, 캐패시터 (634) 는 CDMA 모드에서 더 좋은 매칭 및 향상된 선형성을 획득하도록 변경될 수도 있는 조정 가능한 캐패시턴스를 가질 수도 있다. 도 6 에 도시되지 않은 다른 예시적인 설계에서, 캐패시터 (634) 는 CDMA 모드에서 우수한 성능을 획득하도록 선택될 수도 있는 고정 캐패시턴스를 가질 수도 있다.
도 6 에 도시된 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (426) 는 RF 신호를 단순히 패스하는 와이어 (622) 로 구현된다. GSM 모드에서의 출력 임피던스 매칭은 매칭 네트워크 (418) 에 의해 전체적으로 수행될 수도 있다. 도 6 에 도시되지 않은 다른 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (426) 는 매칭 네트워크의 입력과 출력 사이에 커플링된 인덕터, 및 출력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터를 포함할 수도 있다. 인덕터의 인덕턴스 및 캐패시터의 캐패시턴스는, 매칭 네트워크들 (418 및 426) 의 조합이 타겟 주파수에서 대략 Z1 의 임피던스를 전력 증폭기 (414) 에 그리고 대략 Z0 의 임피던스를 안테나 (452) 에 제공하도록 선택될 수도 있다.
도 6 은 매칭 네트워크 (418) 가 그 출력이 Z0 에서 종료되는 경우 대략 Z1 의 입력 임피던스 Zim 를 갖는 예시적인 설계를 나타낸다. 예를 들어, Z1 은 대략 4 옴일 수도 있고, Z2 는 대략 6 옴일 수도 있으며, Zim 은 대략 4 옴일 수도 있다. 매칭 네트워크 (426) 는 (도 6 에 도시된 바와 같이) 생략될 수도 있고, 또는 Zim 을 변화시키기 않고 필터링을 제공하도록 포함될 수도 있다. 매칭 네트워크 (436) 는 Zim 을 변화시켜 Z2 를 획득할 수도 있다.
다른 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (418) 는 Z1 과 Z2 의 평균과 거의 동일한 입력 임피던스, 또는
Figure 112012014765730-pct00001
를 갖도록 설계될 수도 있다. 전술한 예에 있어서, Zim 은 대략 5 옴일 수도 있다. 매칭 네트워크 (426) 는 Zim 을 변화시켜 Z1 을 획득할 수도 있고, 매칭 네트워크 (436) 는 Zim 을 변화시켜 Z2 를 획득할 수도 있다.
또 다른 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (418) 는 거의 Z2 와 동일한 입력 임피던스를 갖도록 설계될 수도 있다. 전술된 예에 대해, Zim 은 대략 6 옴일 수도 있다. 매칭 네트워크 (426) 는 Zim 을 변화시켜 Z1 을 획득할 수도 있다. 매칭 네트워크 (436) 는 생략될 수도 있고, 또는 Zim 을 변화시키지 않고 필터링을 제공하도록 포함될 수도 있다.
도 7a 는 도 4 에 도시된 매칭 네트워크들 중 어느 하나에 이용될 수도 있는 매칭 네트워크 (710) 의 예시적인 설계를 나타낸다. 본 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (710) 는 매칭 네트워크의 입력과 출력 사이에 커플링된 인덕터 (712), 입력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터 (714), 및 출력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터 (716) 를 포함한다.
도 7b 는 도 4 에 도시된 매칭 네트워크들 중 어느 하나에 이용될 수도 있는 매칭 네트워크 (720) 의 예시적인 설계를 나타낸다. 본 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (720) 는 도 7a 의 매칭 네트워크 (710) 의 회로 컴포넌트들 모두를 포함한다. 매칭 네트워크 (720) 는 매칭 네트워크의 입력과 출력 사이에 커플링된 캐패시터 (718) 를 더 포함한다. 인덕터 (712) 및 캐패시터 (718) 는 공진 주파수에서 원하지 않는 신호 성분들의 높은 감쇠를 제공하기 위해 이용될 수도 있는 공진기 회로를 형성한다.
도 7c 는 도 4 에 도시된 매칭 네트워크들 중 어느 하나에 이용될 수도 있는 2 스테이지 매칭 네트워크 (730) 의 예시적인 설계를 나타낸다. 본 예시적인 설계에서, 매칭 네트워크 (730) 의 제 1 스테이지는 (i) 매칭 네트워크의 입력과 노드 A 사이에 커플링된 인덕터 (732) 및 (ii) 노드 A 와 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터 (734) 를 포함한다. 매칭 네트워크 (730) 의 제 2 스테이지는 (i) 노드 A 와 매칭 네트워크의 출력 사이에 커플링된 인덕터 (736) 및 (ii) 출력과 회로 그라운드 사이에 커플링된 캐패시터 (738) 를 포함한다.
매칭 네트워크들의 몇몇 예시적인 설계들이 도 6, 도 7a, 도 7b 및 도 7c 에 도시된다. 매칭 네트워크는 또한, 다른 설계들 및 다른 회로 토폴로지들로 구현될 수도 있다. 매칭 네트워크는 고정된 값들을 갖는 하나 이상의 캐패시터들 및 하나 이상의 인덕터들을 포함할 수도 있다. 매칭 네트워크는 또한, 조정 가능한 값들을 갖는 하나 이상의 회로 엘리먼트들 (예를 들어, 캐패시터들) 을 포함할 수도 있다. 상이한 복합 임피던스는 조정 가능한 캐패시터를 변경함으로써 획득될 수도 있고, 선형성 및 효율성의 관점에서 보다 우수한 성능을 초래할 수도 있다.
도 8a 는 N 개의 동작 모드들에 대해 단일의 전력 증폭기를 갖는 송신기 (800) 의 예시적인 설계의 블록도를 나타내고, 여기서 N 은 1 보다 더 크다. 송신기 (800) 는 N 개의 동작 모드들에 대해 N 개의 출력 경로들 (820a 내지 82On) 및 공통 입력 경로 (810) 를 포함한다. 공통 입력 경로 (810) 에서, 입력 RF 신호 (RFin) 는 입력 매칭 네트워크 (812) 를 통해 라우팅되고, 전력 증폭기 (814) 에 의해 증폭되며, 출력 매칭 네트워크 (818) 를 통해 라우팅되어 중간 RF 신호를 획득한다. N 개의 출력 경로들 (820a 내지 82On) 중 하나는 언제든 선택될 수도 있다. 선택된 출력 경로에 있어서, 중간 RF 신호는 스위치 (824) 를 통과하고, 매칭 네트워크 (826)(및 가능하게는 듀플렉서 및 도 8a 에 도시되지 않은 다른 회로 블록들) 를 통해 라우팅되고, 다른 스위치 (832) 를 통과하며, 안테나 (852) 에 제공된다. 매칭 네트워크들 (826a 내지 826n) 은 N 개의 출력 RF 신호들 (RFout1 내지 RFoutN) 을 각각 제공한다. N 개의 출력 경로들에 대한 스위치들 (832a 내지 832n) 은 스위치플렉서 (830) 의 일부분일 수도 있고, 스위치플렉서는 하나 이상의 추가의 스위치들을 포함하여 하나 이상의 수신기들을 안테나 (852) 에 커플링할 수도 있다.
매칭 네트워크 (812) 는 전력 증폭기 (814) 에 대한 입력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크 (818) 는 전력 증폭기 (814) 에 대한 코어스 출력 임피던스 매칭을 수행한다. 매칭 네트워크 (818) 는 (i) 그 출력이 Zom 로 종료되는 경우 Zim 의 입력 임피던스를 그리고 (ii) 그 입력이 Zim 로 종료되는 경우 Zom 의 출력 임피던스를 갖는다. 전력 증폭기 (814) 에 대한 타겟 출력 임피던스는 N 개의 동작 모드들에 대해 Z1 내지 ZN 일 수도 있다. Zom 은 Z1 내지 ZN 보다 높을 수도 있고, 스위치들 (824a 내지 824n) 의 온 (on) 저항으로 인한 삽입 손실을 감소시키기 위해서 Z0 에 가까울 수도 있다. 매칭 네트워크들 (826a 내지 826n) 은 N 개의 동작 모드들에 대해 전력 증폭기 (814) 에 대한 정밀한 출력 임피던스 매칭을 수행한다. 제 1 동작 모드에서, 매칭 네트워크들 (818 및 826a) 의 조합은 전력 증폭기 (814) 에 Z1 의 임피던스를, 그리고 안테나 (852) 에 Z0 의 임피던스를 제공한다. 일반적으로, n 번째 출력 경로에 있어서, 그 출력 경로에 대한 매칭 네트워크 (818) 및 매칭 네트워크 (826) 의 조합은 n 번째 동작 모드에서 Zn 의 임피던스를 전력 증폭기 (814) 에, 그리고 Z0 의 임피던스를 안테나 (852) (여기서, n = 1,..., N) 에 제공한다. 따라서, 상이한 매칭 네트워크들 (826a 내지 826n) 을 갖는 N 개의 동작 모드들에 대해 상이한 부하선들이 획득될 수도 있다. 매칭 네트워크들 (818 및 826a 내지 826n) 및 스위치들 (824a 내지 824n) 은 전력 증폭기 (814) 에 대한 스위칭된 출력 매칭 회로 (816) 를 형성한다.
도 8b 는 N 개의 동작 모드들에 대해 단일의 전력 증폭기를 갖는 송신기 (802) 의 예시적인 설계의 블록도를 나타낸다. 송신기 (802) 는, 송신기 (802) 에서 생략되는 매칭 네트워크 (818) 를 제외하고 도 8a 의 송신기 (800) 의 모든 회로 블록들을 포함한다. N 개의 스위치들 (824a 내지 824n) 은 전력 증폭기 (814) 의 출력에 커플링된 일단 및 N 개의 매칭 네트워크들 (826a 내지 826n) 에 각각 커플링된 타단을 갖는다. n 번째 동작 모드에서 (여기서, n = 1,..., N), n 번째 출력 경로에 대한 매칭 네트워크 (826) 는 전력 증폭기 (814) 에 Zn 의 임피던스를, 그리고 안테나 (852) 에 Z0 의 임피던스를 제공하도록 설계될 수도 있다. 매칭 네트워크들 (826a 내지 826n) 및 스위치들 (824a 내지 824n) 은 전력 증폭기 (814) 에 대한 스위칭된 출력 매칭 회로 (817) 를 형성한다.
도 8a 및 도 8b 의 매칭 네트워크 (812) 는 도 1 의 필터 (142) 의 일부분 일 수도 있다. 전력 증폭기 (814) 는 도 1 의 전력 증폭기 (144) 에 대응할 수도 있다. 매칭 네트워크들 (818 및 826a 내지 826n), 스위치들 (824a 내지 824n), 및 스위치플렉서 (830) 는 도 1 의 출력 회로 (150) 의 일부분일 수도 있다.
일반적으로, 송신기는 임의의 수의 동작 모드들 (N) 을 지원할 수도 있다. N 개의 동작 모드들은, 예를 들어 선형성, 효율성 등을 위해 상이한 전력 증폭기 요건들에 대응할 수도 있다. N 개의 동작 모드들은 전술된 바와 같은 상이한 무선 기술들 (예를 들어, GSM 및 CDMA) 에 이용될 수도 있다. N 개의 동작 모드들은 또한, 상이한 출력 전력 레벨, 상이한 전력 공급 전압, 상이한 IC 프로세스 코너, 상이한 온도 등에 대해 이용될 수도 있다.
본원에 설명된 모든 송신기들에 있어서, 소정 송신기 내의 각각의 매칭 네트워크는 원하는 임피던스 매칭 (예를 들어, 타겟 입력 임피던스 및 타겟 출력 임피던스) 을 제공하여 송신기에서의 전력 증폭기에 대한 우수한 선형성 및 효율성을 획득하도록 설계될 수도 있다. 각각의 동작 모드에 대한 전력 증폭기의 타겟 출력 임피던스 (Zn) 는 그 동작 모드에 대한 출력 RF 신호의 요건 및 특징에 의존적일 수도 있다. 각각의 매칭 네트워크는 또한, 원하는 필터링을 제공하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 선형성 및 효율성을 향상시키기 위해서 출력 RF 신호의 제 2 및/또는 제 3 고조파를 감쇠시키는 것이 바람직할 수도 있다.
도 4, 도 8a 및 도 8b 에 도시된 바와 같이, 복수의 출력 경로들을 갖는 단일의 전력 증폭기는, 예를 들어 상이한 무선 기술들에 대한 복수의 동작 모드들을 지원하는데 이용될 수도 있다. 이 단일의 전력 증폭기 설계는 예를 들어 도 2 에 도시된 바와 같이 각각의 동작 모드에 대해 별개의 전력 증폭기를 이용하는 설계에 비해 비용 및 면적을 감소시킬 수도 있다. 단일의 전력 증폭기는 RF 스위치를 통해 상이한 출력 경로들에 커플링될 수도 있고, RF 스위치들은 MOS 트랜지스터 또는 몇몇 다른 전자 스위치들로 효율적으로 구현될 수도 있다. 추가의 매칭 네트워크는 각각의 출력 경로에 추가되어, 그 출력 경로에 의해 지원된 동작 모드에 대해 원하는 부하선을 획득할 수도 있다. 언제든 (at any given time) 단지 하나의 출력 경로가 활성화될 수도 있기 때문에, 원하는 임피던스 매칭은 다른 출력 경로들에 영향을 주지 않으면서 각각의 출력 경로에 의해 달성될 수도 있다. 전력 증폭기는 그 후, 각각의 동작 모드에 대해 상이한 (가능하게는 더욱 적합한) 부하선을 관찰할 수도 있다. 상이한 부하선들은 스위치플렉서에 의해 쉽게 지원될 수 있는 디지털적으로 스위칭된 출력 경로들을 이용함으로써 획득될 수도 있다.
상이한 동작 모드들에 대해 상이한 출력 경로들의 이용은 아날로그 조정 가능한 회로 엘리먼트들 예를 들어, 버랙터 (varactor), 마이크로-전자-기계 시스템 (MEMS) 회로 컴포넌트 등을 갖는 단일 출력 경로의 이용에 비해 특정 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 상이한 출력 경로들은 아날로그 조정 가능한 회로 엘리먼트들보다 더 넓은 범위를 제공할 수도 있고, 고 품질의 조정 가능한 회로 엘리먼트들에 대한 필요성을 피할 수도 있다.
예시적인 설계에서, 장치 (예를 들어, 무선 디바이스, 집적 회로 등) 는 도 4, 도 8a 또는 도 8b 에 도시된 바와 같이 전력 증폭기 및 복수의 출력 경로들을 포함할 수도 있다. 전력 증폭기는 입력 RF 신호를 수신할 수도 있고, 증폭된 RF 신호를 제공할 수도 있다. 복수의 출력 경로들은 전력 증폭기에 (직접 또는 간접적으로) 커플링될 수도 있다. 각각의 출력 경로는 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공할 수도 있고, 출력 경로가 선택되는 경우 증폭된 RF 신호를 전력 증폭기로부터 안테나로 라우팅할 수도 있다.
장치는 전력 증폭기와 복수의 출력 경로들 사이에서 커플링된 매칭 네트워크 (예를 들어, 도 4 의 매칭 네트워크 (418) 또는 도 8a 의 매칭 네트워크 (818)) 를 더 포함할 수도 있다. 매칭 네트워크는 전력 증폭기의 출력에서의 제 1 임피던스 (예를 들어, Zim) 로부터 매칭 네트워크의 출력에서의 제 2 임피던스 (예를 들어, Zom) 로의 임피던스 변환을 수행할 수도 있다. 제 1 임피던스는 복수의 출력 경로들에 대한 전력 증폭기의 타겟 출력 임피던스 (예를 들어, Z1 내지 ZN) 에 기초하여 결정될 수도 있다. 제 2 임피던스는 안테나에 대한 타겟 임피던스 (예를 들어, Z0) 에 의해 결정될 수도 있다 (예를 들어, 가까울 수도 있다).
예시적인 설계에서, 각각의 출력 경로는 스위치와 직렬로 커플링된 매칭 네트워크를 포함할 수도 있다. 매칭 네트워크는, 출력 경로가 선택되는 경우 전력 증폭기에 타겟 출력 임피던스를 제공할 수도 있다. 스위치는 출력 경로가 선택되는 경우 전력 증폭기에 출력 경로를 커플링할 수도 있고, 출력 경로가 선택되지 않는 경우 전력 증폭기로부터 출력 경로를 디커플링할 수도 있다. 매칭 네트워크는 도 6, 7a, 7b 또는 7c 에 도시된 바와 같이 구현될 수도 있다. 매칭 네트워크는 또한, 쇼트 (short)(예를 들어, 도 6 의 매칭 네트워크 (426)) 로 구현될 수도 있고, 또는 조정 가능한 캐패시터 (예를 들어, 도 6 의 매칭 네트워크 (436)) 를 가질 수도 있다.
장치는 복수의 출력 경로들에 (직접 또는 간접적으로) 커플링된 복수의 스위치들을 포함하는 스위치플렉서를 더 포함할 수도 있다. 각각의 스위치는, 스위치가 선택되는 경우 연관된 출력 경로를 통해 전력 증폭기로부터 안테나로 증폭된 RF 신호를 라우팅할 수도 있다.
복수의 출력 경로들은 복수의 동작 모드들을 지원할 수도 있다. 각각의 동작 모드는 전력 증폭기에 대한 상이한 동작 특징들과 연관될 수도 있다. 복수의 동작 모드들은 제 1 및 제 2 동작 모드를 포함할 수도 있다. 제 1 동작 모드는 보다 높은 최대 출력 전력을 지원할 수도 있고, 보다 높은 효율성을 위해 포화 영역에서 동작하는 전력 증폭기를 가질 수도 있다. 제 2 모드는 보다 높은 선형성을 제공할 수도 있고, 보다 높은 선형성을 획득하기 위해 포화 영역 밖에서 동작하는 전력 증폭기를 가질 수도 있다. 복수의 출력 경로들은 복수의 무선 기술들을 지원할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 출력 경로는 일정한 엔벨로프를 갖는 출력 RF 신호로 제 1 무선 기술 (예를 들어, GSM) 을 지원할 수도 있다. 제 2 출력 경로는 가변의 엔벨로프를 갖는 출력 RF 신호로 제 2 무선 기술 (예를 들어, CDMA, OFDM, SC-FDMA, 등) 을 지원할 수도 있다.
다른 예시적인 설계에서, 무선 디바이스는 도 4, 도 8a 또는 도 8b 에 도시된 바와 같이 전력 증폭기, 스위칭된 출력 매칭 회로, 스위치플렉서, 및 안테나를 포함할 수도 있다. 전력 증폭기는 입력 RF 신호를 수신할 수도 있고, 증폭된 RF 신호를 제공할 수도 있다. 스위칭된 출력 매칭 회로는 복수의 동작 모드들을 지원할 수도 있고, 복수의 동작 모드들에 대한 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공할 수도 있다. 스위치플렉서는 증폭된 RF 신호를 스위칭된 출력 매칭 회로를 통해 전력 증폭기로부터 안테나로 라우팅할 수도 있다.
예시적인 설계에서, 스위칭된 출력 매칭 회로는 예를 들어 도 4 또는 도 8a 에 도시된 바와 같은 복수의 출력 경로들 및 출력 매칭 네트워크를 포함할 수도 있다. 출력 매칭 네트워크는 전력 증폭기 출력에서의 제 1 임피던스로부터 매칭 회로 출력에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환을 수행할 수도 있다. 각각의 출력 경로는 전력 증폭기에 대해 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공할 수도 있고, 매칭 네트워크 및 스위치를 포함할 수도 있다. 다른 예시적인 설계에서, 스위칭된 출력 매칭 회로는 예를 들어 도 8b 에 도시된 바와 같은 전력 증폭기에 직접적으로 커플링된 복수의 출력 경로들을 포함할 수도 있다.
도 9 는 신호 송신을 위한 프로세스 (900) 의 예시적인 설계를 나타낸다. 증폭된 RF 신호를 획득하기 위해 전력 증폭기를 이용하여 입력 RF 신호가 증폭될 수도 있다 (블록 912). 출력 경로는 전력 증폭기에 대해 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하는 복수의 출력 경로들 중에서 선택될 수도 있다 (블록 914). 매칭 네트워크를 이용하여 전력 증폭기의 출력에서의 제 1 임피던스로부터 복수의 출력 경로들에 대한 공통 노드에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환이 수행될 수도 있다 (블록 916). 제 1 임피던스는 전력 증폭기에 대한 타겟 임피던스에 가까울 수도 있고, 제 2 임피던스는 안테나에 대한 타겟 임피던스에 가까울 수도 있다. 증폭된 RF 신호는 선택된 출력 경로를 통해 전력 증폭기로부터 안테나로 라우팅될 수도 있다 (블록 918). 블록 918 에 있어서, 증폭된 RF 신호는 (i) 선택된 출력 경로를 전력 증폭기에 접속하는 스위치 및 (ii) 전력 증폭기에 타겟 출력 임피던스를 제공하는 매칭 네트워크를 통해 패스될 수도 있다. 복수의 출력 경로들은 복수의 동작 모드들을 지원할 수도 있고, 각각의 동작 모드는 전력 증폭기에 대한 상이한 동작 특징들과 연관될 수도 있다.
본원에 설명된 전력 증폭기 및 스위칭된 출력 매칭 회로는 IC, 아날로그 IC, RFIC, 혼합형 신호 IC, ASIC, 인쇄 회로 기판 (PCB), 전자 디바이스 등에서 구현될 수도 있다. 전력 증폭기 및 출력 경로들은 또한, 상보적 금속 산화물 반도체 (CMOS), N-채널 MOS (NMOS), P-채널 MOS (PMOS), 바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT), 바이폴라-CMOS (BiCMOS), 실리콘 게르마늄 (SiGe), 갈륨 비화물 (GaAs) 등과 같은 각종 IC 프로세스 기술들로 제조될 수도 있다.
본원에 설명된 전력 증폭기 및 스위칭된 출력 매칭 회로를 구현하는 장치는 독립형 디바이스일 수도 있고, 또는 대형 디바이스의 일부분 일 수도 있다. 디바이스는, (i) 독립형 IC, (ii) 데이터 및/또는 명령들을 저장하기 위한 메모리 IC 를 포함할 수도 있는 하나 이상의 IC 들 세트, (iii) RF 수신기 (RFR) 또는 RF 송/수신기 (RTR) 와 같은 RFIC, (iv) 이동국 모뎀 (MSM) 과 같은 ASIC, (v) 다른 디바이스들 내에 임베딩될 수도 있는 모듈, (vi) 수신기, 셀룰러 폰, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 모바일 유닛, (vii) 등일 수도 있다.
하나 이상의 예시적인 실시형태에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 그 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에서 하나 이상의 명령들 또는 코드로 저장될 수도 있고 이를 통해 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 일 장소로부터 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체 양자 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 한정이 아닌 예시로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 기타 자기 저장 디바이스, 또는 원하는 프로그램 코드를 컴퓨터에 의해 액세스가능한 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 반송하거나 저장하는데 이용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독가능 매체로 적절하게 지칭된다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 쌍, 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 이용하여 소프트웨어가 웹사이트, 서버 또는 기타 원격 소스로부터 송신되면, 그 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 쌍, DSL, 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술이 매체의 정의에 포함된다. 본원에 사용되는 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이져 디스크, 광 디스크, DVD, 플로피 디스크 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 여기서 통상적으로 디스크 (disk) 는 데이터를 자기적으로 재생하는 한편 디스크 (disc) 는 레이져를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 상기의 조합이 컴퓨터 판독가능 매체의 범주 내에 포함될 것이다.
본 개시물의 이전 설명은 당업자가 본 개시물을 제조 또는 이용하도록 제공된다. 본 개시물에 대한 각종 변형들이 당업자에게 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적 원리들은 본 개시물의 범위를 벗어나지 않고 다른 변형들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시물은 본원에 설명된 예들 및 설계들에 제한되지 않고 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특성들에 일치하는 최광의 범위를 따르도록 의도된다.

Claims (33)

  1. 무선 통신을 위한 장치로서,
    입력 무선 주파수 (RF) 신호를 수신하고 증폭된 RF 신호를 제공하기 위한 전력 증폭기;
    상기 증폭된 RF 신호를 수신하도록 구성되는 출력 매칭 네트워크; 및
    상기 출력 매칭 네트워크에 스위치들에 의해 커플링된 복수의 출력 경로들을 포함하고,
    각각의 출력 경로는 상기 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공하고, 상기 출력 경로가 선택되는 경우 상기 증폭된 RF 신호를 상기 전력 증폭기로부터 안테나로 라우팅하고,
    상기 출력 매칭 네트워크의 출력 임피던스는 각각의 출력 경로에 대해 상기 전력 증폭기에 대한 각각의 상이한 타겟 출력 임피던스보다 큰, 무선 통신을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기와 상기 복수의 출력 경로들 사이에 커플링된 매칭 네트워크를 더 포함하고,
    상기 매칭 네트워크는 상기 전력 증폭기의 출력에서의 제 1 임피던스로부터 상기 매칭 네트워크의 출력에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환을 수행하는, 무선 통신을 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스는 상기 복수의 출력 경로들에 대해 상기 전력 증폭기에 대한 타겟 출력 임피던스들에 기초하여 결정되고, 상기 제 2 임피던스는 상기 안테나에 대한 타겟 임피던스에 의해 결정되는, 무선 통신을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각각의 출력 경로는,
    상기 출력 경로가 선택되는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 타겟 출력 임피던스를 제공하기 위한 매칭 네트워크, 및
    상기 매칭 네트워크와 직렬로 커플링된 스위치를 포함하고,
    상기 스위치는 상기 출력 경로가 선택되는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 출력 경로를 커플링하고, 상기 출력 경로가 선택되지 않는 경우 상기 전력 증폭기로부터 상기 출력 경로를 디커플링하는, 무선 통신을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 쇼트로 구현된 매칭 네트워크를 포함하는 출력 경로를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 매칭 네트워크는 조정 가능한 캐패시터를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 복수의 동작 모드들을 지원하고, 각각의 동작 모드는 상기 전력 증폭기에 대한 상이한 동작 특성들과 연관되는, 무선 통신을 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모드들은 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드를 포함하고,
    상기 제 1 동작 모드는 상기 제 2 동작 모드 보다 더 높은 최대 출력 전력을 지원하고, 상기 제 2 동작 모드는 상기 제 1 동작 모드보다 더 높은 선형성을 제공하는, 무선 통신을 위한 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모드들은 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드를 포함하고,
    상기 전력 증폭기는 상기 제 1 동작 모드에서 더 높은 효율성을 위해 포화 영역에서 동작하고, 상기 제 2 동작 모드에서 더 높은 선형성을 위해 상기 포화 영역 밖에서 동작하는, 무선 통신을 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 복수의 무선 기술들을 지원하고,
    각각의 출력 경로는 적어도 하나의 무선 기술의 상이한 세트를 지원하는, 무선 통신을 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 제 1 출력 경로 및 제 2 출력 경로를 포함하고,
    상기 제 1 출력 경로는 일정한 엔벨로프 (envelope) 를 갖는 출력 RF 신호로 제 1 무선 기술을 지원하고, 상기 제 2 출력 경로는 가변의 엔벨로프를 갖는 출력 RF 신호로 제 2 무선 기술을 지원하는, 무선 통신을 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 기술은 이동 통신용 글로벌 시스템 (Global System for Mobile Communications; GSM) 이고, 상기 제 2 무선 기술은 코드 분할 다중 액세스 (Code Division Multiple Access; CDMA) 인, 무선 통신을 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들에 커플링된 복수의 스위치들을 포함하는 스위치플렉서를 더 포함하고,
    각각의 스위치는, 상기 스위치가 선택되는 경우 상기 증폭된 RF 신호를 연관된 출력 경로를 통해 상기 전력 증폭기로부터 상기 안테나로 라우팅하는, 무선 통신을 위한 장치.
  14. 무선 디바이스로서,
    입력 무선 주파수 (RF) 신호를 수신하고 증폭된 RF 신호를 제공하기 위한 전력 증폭기;
    상기 전력 증폭기에 커플링되고 복수의 동작 모드들을 지원하기 위한 스위칭된 출력 매칭 회로로서, 상기 복수의 동작 모드들에 대해 상기 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하고, 상기 스위칭된 출력 매칭 회로의 출력 임피던스는 각각의 동작 모드에 대해 상기 전력 증폭기에 대한 각각의 상이한 타겟 출력 임피던스보다 큰, 상기 스위칭된 출력 매칭 회로;
    상기 스위칭된 출력 매칭 회로에 커플링되고 상기 전력 증폭기로부터의 상기 증폭된 RF 신호를 상기 스위칭된 출력 매칭 회로를 통해 라우팅하기 위한 스위치플렉서; 및
    상기 스위치플렉서에 커플링되고 상기 스위치플렉서로부터 수신된 상기 증폭된 RF 신호를 송신하기 위한 안테나를 포함하는, 무선 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스위칭된 출력 매칭 회로는,
    상기 전력 증폭기의 출력에 커플링된 출력 매칭 네트워크, 및
    상기 출력 매칭 네트워크에 커플링된 복수의 출력 경로들을 포함하고,
    상기 출력 매칭 네트워크는 상기 전력 증폭기의 출력에서의 제 1 임피던스로부터 상기 출력 매칭 네트워크의 출력에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환을 수행하며,
    각각의 출력 경로는 상기 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스를 제공하는, 무선 디바이스.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 스위칭된 출력 매칭 회로는 복수의 출력 경로들을 포함하고,
    각각의 출력 경로는,
    상기 출력 경로가 선택되는 경우 상기 전력 증폭기에 타겟 출력 임피던스를 제공하기 위한 매칭 네트워크, 및
    상기 매칭 네트워크와 직렬로 커플링된 스위치를 포함하고,
    상기 스위치는 상기 출력 경로가 선택되는 경우 상기 전력 증폭기에 상기 출력 경로를 커플링하고, 상기 출력 경로가 선택되지 않는 경우 상기 전력 증폭기로부터 상기 출력 경로를 디커플링하는, 무선 디바이스.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모드들은 제 1 동작 모드 및 제 2 동작 모드를 포함하고,
    상기 제 1 동작 모드는 상기 제 2 동작 모드보다 더 높은 최대 출력 전력을 지원하고, 상기 제 2 동작 모드는 상기 제 1 동작 모드보다 더 높은 선형성을 제공하는, 무선 디바이스.
  18. 신호를 송신하는 방법으로서,
    전력 증폭기로 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시켜 증폭된 RF 신호를 획득하는 단계;
    매칭 회로를 갖는 복수의 출력 경로들에 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하는 단계;
    상기 전력 증폭기에 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하는 상기 복수의 출력 경로들 중 일 출력 경로를 스위치들에 의해 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 출력 경로를 통해 상기 전력 증폭기로부터 안테나로 상기 증폭된 RF 신호를 라우팅하는 단계를 포함하고,
    상기 매칭 회로의 출력 임피던스는 각각의 출력 경로에 대해 상기 전력 증폭기에 대한 각각의 상이한 타겟 출력 임피던스보다 큰, 신호 송신 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기의 출력에서의 제 1 임피던스로부터 상기 복수의 출력 경로들에 대한 공통 노드에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환을 수행하는 단계를 더 포함하는, 신호 송신 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 증폭된 RF 신호를 라우팅하는 단계는,
    상기 선택된 출력 경로에서 스위치를 통해 상기 증폭된 RF 신호를 패스하는 단계, 및
    상기 선택된 출력 경로에 대해 상기 전력 증폭기에 타겟 출력 임피던스를 제공하는 매칭 네트워크를 통해 상기 증폭된 RF 신호를 패스하는 단계를 포함하는, 신호 송신 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 복수의 동작 모드들을 지원하고,
    각각의 동작 모드는 상기 전력 증폭기에 대한 상이한 동작 특성들과 연관되는, 신호 송신 방법.
  22. 신호를 송신하기 위한 장치로서,
    증폭된 RF 신호를 획득하기 위해 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키기 위한 수단;
    복수의 출력 경로들에 대해 상기 증폭시키기 위한 수단에 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하기 위한 수단;
    상기 복수의 출력 경로들 중 일 출력 경로를 스위치들에 의해 선택하기 위한 수단; 및
    상기 선택된 출력 경로를 통해 상기 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키기 위한 수단으로부터 안테나로 상기 증폭된 RF 신호를 라우팅하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 상이한 타겟 출력 임피던스들을 제공하기 위한 수단의 출력 임피던스는 각각의 출력 경로에 대해 상기 증폭시키기 위한 수단에 대한 각각의 상이한 타겟 출력 임피던스보다 큰, 신호 송신 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키기 위한 수단의 출력에서의 제 1 임피던스로부터 상기 복수의 출력 경로들에 대한 공통 노드에서의 제 2 임피던스로 임피던스 변환을 수행하기 위한 수단을 더 포함하는, 신호 송신 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 증폭된 RF 신호를 라우팅하기 위한 수단은,
    상기 선택된 출력 경로에서 스위치를 통해 상기 증폭된 RF 신호를 패스하기 위한 수단, 및
    상기 선택된 출력 경로에 대한 상기 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키기 위한 수단에 타겟 출력 임피던스를 제공하는 매칭 네트워크를 통해 상기 증폭된 RF 신호를 패스하기 위한 수단을 포함하는, 신호 송신 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 복수의 동작 모드들을 지원하고,
    각각의 동작 모드는 상기 입력 무선 주파수 (RF) 신호를 증폭시키기 위한 수단에 대한 상이한 동작 특성들과 연관되는, 신호 송신 장치.
  26. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모드들은 제 1 주파수에서의 제 1 동작 모드 및 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수에서의 제 2 동작 모드를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상이한 대역들에 있는, 무선 통신을 위한 장치.
  28. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 동작 모드들은 제 1 주파수에서의 제 1 동작 모드 및 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수에서의 제 2 동작 모드를 포함하는, 무선 디바이스.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상이한 대역들에 있는, 무선 디바이스.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 제 1 주파수에서의 제 1 동작 모드 및 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수에서의 제 2 동작 모드를 포함하는 복수의 동작 모드들을 지원하는, 신호 송신 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상이한 대역들에 있는, 신호 송신 방법.
  32. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 출력 경로들은 제 1 주파수에서의 제 1 동작 모드 및 상기 제 1 주파수와 상이한 제 2 주파수에서의 제 2 동작 모드를 포함하는 복수의 동작 모드들을 지원하는, 신호 송신 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 및 상기 제 2 주파수는 상이한 대역들에 있는, 신호 송신 장치.
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