KR20030081318A - 분산형 순환 구조 전력 증폭기 아키덱처 - Google Patents
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Abstract
Description
주파수(GHz) | Pout(W) | 공급전압 | PAE% | 와이어본드인덕터? | 외부콤포넌트? | 활성소자 | 참조번호 |
1.9 | 1.0 | 2 | 41 | YES | YES | CMOS | [1] |
0.9 | 1.0 | 1.9 | 41 | YES | YES | CMOS | [2] |
0.9 | 5.0 | 4.5 | 59 | NO | YES | Si Bipolar | [3] |
1.9 | 1.4 | 2.5 | 55 | NO | YES | Si Bipolar | [4] |
0.9 | 0.2 | 5 | 49 | NO | NO | SOI LDMOS | [5] |
2.4 | 0.25 | 7 | 79 | NO | NO | MESFET | [6] |
Claims (52)
- RF 입력 신호를 증폭하기 위한 분산형, 순환 구조의 전력 증폭기에 있어서,복수의 푸시-풀 증폭기들을 포함하고, 상기 각 증폭기는 두개의 이득 블록들을 가지며, 상기 각 이득 블록은 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 입력 포트와 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 출력 포트를 갖고,(i) 각 푸시-풀 증폭기의 두개의 이득 블록들은 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자들에서 유도성 경로에 의해 상호 접속되고, 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자로의 공통 공급 전압을 공유하고,(ii) 상기 증폭기들이 상호 접속형의 순환형 구조로 구성되도록 각 푸시-풀 증폭기의 각 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 이웃한 푸시-풀 증폭기의 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 접속되고, 이웃한 이득 블록들의 상기 접속된 음의 단자들은 서로 함께 접속되어 가상 ac 접지를 형성하고,(iii) 각 이득 블록의 입력 포트는 이웃한 이득 블록의 입력 포트에 비해 적어도 실질적으로 크기가 같고 위상이 반대인 ac 입력 신호를 수신하는 전력 증폭기.
- 분산형, 순환 구조의 전력 증폭기에 있어서,(a) RF 입력 신호를 증폭하는 제1 푸시-풀 증폭기 - 상기 제1 푸시-풀 증폭기는 제1 이득 블록 및 제2 이득 블록을 포함하고, 상기 각 이득 블록은 양의 단자및 음의 단자를 갖는 입력 포트와 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 출력 포트를 갖고, 상기 이득 블록들은 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자들에서 유도성 경로에 의해 상호 접속됨 -; 및(b) 상기 제2 이득 블록에 이웃한 제3 이득 블록, 및 제4 이득 블록을 포함하는 제2 푸시-풀 증폭기 - 상기 제3 및 제4 이득 블록 각각은 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 입력 포트와 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 출력 포트를 갖고, 상기 제2 푸시-풀 증폭기의 상기 이득 블록들은 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자들에서 유도성 경로에 의해 상호 접속됨 -를 포함하고,상기 이웃한 제2 및 제3 이득 블록들은 그들의 각 출력 포트들의 음의 단자들에서 상호 접속되어 가상 ac 접지를 형성하고, 상기 제4 이득 블록으로부터 흐르는 거의 모든 ac 전류가 상기 제1 이득 블록으로 흐르도록 상기 제4 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 상기 제1 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 접속되고,각 이웃한 이득 블록의 입력 포트는 적어도 거의 같은 크기와 반대 위상의 입력 신호를 수신하는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,상기 푸시-풀 증폭기들은, 동작 시의 기본 주파수에 대해, 상기 가상 ac 접지가 상기 이득 블록들의 출력 포트들의 음의 단자들에 존재하도록, 상호 접속되는전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,상호 접속된 이득 블록들의 쌍을 갖는 적어도 하나의 추가의 푸시-풀 증폭기를 더 포함하고, 상기 제4 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 상기 적어도 하나의 추가의 푸시-풀 증폭기를 통해 상기 제1 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 간접적으로 접속되는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,(a) 제5 이득 블록 및 제6 이득 블록을 포함하는 제3 푸시-풀 증폭기 - 상기 제5 및 제6 이득 블록 각각은 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 입력 포트와 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 출력 포트를 갖고, 상기 제5 및 제6 이득 블록은 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자들에서 유도성 경로에 의해 상호 접속됨 - 및(b) 제7 이득 블록 및 제8 이득 블록을 포함하는 제4 푸시-풀 증폭기 - 상기 제7 및 제8 이득 블록 각각은 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 입력 포트와 양의 단자 및 음의 단자를 갖는 출력 포트를 갖고, 상기 제7 및 제8 이득 블록은 그들의 각 출력 포트들의 양의 단자들에서 유도성 경로에 의해 상호 접속됨 -를 더 포함하고,상기 제4 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 상기 제5 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 접속되고,상기 제6 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 상기 제7 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 접속되고,상기 제8 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자는 상기 제1 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자에 접속되는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,상기 각 이득 블록은 캐소드, 애노드 및 제어 단자를 갖는 적어도 제1 및 마지막 3-단자 액티브 디바이스들을 포함하고, 상기 각 이득 블록의 상기 액티브 디바이스들은, 상기 제1 액티브 디바이스의 캐소드가 상기 각 이득 블록의 출력 포트의 음의 단자로서 기능하고, 상기 마지막 액티브 디바이스의 애노드가 상기 각 이득 블록의 출력 포트의 양의 단자로서 기능하고, 상기 제1 액티브 디바이스의 상기 제어 단자는 상기 이득 블록의 입력 포트인 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,상기 푸시-풀 증폭기들은 모놀리식 집적된 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서,상기 각 푸시-풀 증폭기의 상기 유도성 경로는 금속 슬랩(metal slab)인 전력 증폭기.
- 제8항에 있어서, 상기 유도성 경로는 실질적으로 직선의 금속 슬랩인 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서, 이웃한 푸시-풀 증폭기들의 이웃한 이득 블록들의 출력 포트들의 양의 단자들 사이에 접속되는 공진 고조파 튜닝 커패시터를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서, 상기 RF 입력 신호에 존재하는 임피던스를 튜닝하기 위해 이웃한 푸시-풀 증폭기들의 이웃한 이득 블록들의 입력력 포트들 사이에 배치된 유도성 루프를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서, 증폭될 동상 균형 입력 신호(in-phase balanced input signal)를 모든 이득 블록의 입력 포트에 대칭적으로 접속하는 입력 전력 분산망을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제12항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 전력 증폭기의 순환 구조 내의 한 점으로부터 상기 동상 균형 입력 신호를 대칭적으로 접속하는 전력 증폭기.
- 제12항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 전력 증폭기의 순환 구조외측의 점들로부터 상기 동상 균형 입력 신호를 대칭적으로 접속하는 전력 증폭기.
- 제2항에 있어서, 상기 푸시-풀 증폭기들에 접속되어 상기 푸시-풀 증폭기 각각에 의해 증폭되는 신호들을 결합하는 전력 결합 회로를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제15항에 있어서, 상기 푸시-풀 증폭기들은 액티브 트랜스포머의 순환 구조 1차 권선을 형성하는 제1 폐루프로서 구성되고, 상기 전력 결합 회로는 상기 1차 권선에 인접 배치되어 자기적으로 결합되는 상기 액티브 트랜스포머의 2차 권선으로서 구성되며, 상기 2차 권선은 상기 제1 폐루프에서 상기 푸시-풀 증폭기의 합산 출력을 제공하는 출력을 구비하는 전력 증폭기.
- 제16항에 있어서, 상기 2차 권선은 단권 회로(single turn circuit)인 전력 증폭기.
- 제16항에 있어서, 상기 2차 권선은 가변 폭 섹션을 구비한 도전성 바디인 전력 증폭기.
- 제16항에 있어서, 상기 전력 증폭기의 순환 구조 내의 한 점으로부터 증폭될 동상 균형 입력 신호를 각 이득 블록의 각 입력 포트에 대칭적으로 접속하는 입력전력 분산망을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제19항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 2차 권선에 인접하게 복수의 트위스트 입력 루프(twisted input loop)를 포함하여, 각 푸시-풀 증폭기의 이득 또는 선형성을 향상시키기 위해 상기 2차 권선으로부터 자기 결합을 제공하는 전력 증폭기.
- 제16항에 있어서, 인터디지트형 트랜스포머(interdigitated transformer)를 형성하도록 상기 1차 및 2차 권선들에 근접하여 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 추가적인 2차 권선을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제16항에 있어서, 인터디지트형 트랜스포머를 형성하도록 상기 1차 및 2차 권선들에 인접하여 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 추가적인 순환 구조 1차 권선을 더 포함하는 전력 증폭기.
- RF 입력 신호를 증폭하기 위한 분산형 순환 구조 전력 증폭기에 있어서,복수의 푸시-풀 증폭기를 포함하고, 상기 푸시-풀 증폭기 각각은 제1 3-단자 액티브 디바이스 및 제2 3-단자 액티브 디바이스를 포함하고, 상기 액티브 디바이스 각각은 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비하고, 입력 신호를 증폭하는 데 적합하며,(i) 상기 푸시-풀 증폭기 각각의 상기 2개의 액티브 디바이스는 이들 각각의 애노드에서 유도성 경로에 의해 상호 접속되어, 각각의 애노드에 대한 공통 공급 전압을 공유하며,(ii) 상기 푸시-풀 증폭기 각각의 하나의 액티브 디바이스의 캐소드는 인접 푸시-풀 증폭기의 인접 액티브 디바이스의 캐소드에 직접 접속되어, 상기 증폭기들이 상호접속 순환 구조로 구성되고, 상기 인접 액티브 디바이스들의 상기 직접 접속된 캐소드들이 가상 ac 접지를 형성하도록 함께 접속되며,(iii) 인접 액티브 디바이스 각각의 제어 전극은 적어도 실질적으로 동일한 크기와 반대 위상을 갖는 입력 신호를 수신하기에 적합한 분산형 순환 구조 전력 증폭기.
- (a) RF 입력 신호를 증폭하기에 적합한 제1 푸시-풀 증폭기 -상기 제1 푸시-풀 증폭기는 (i) 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비한 제1 3-단자 액티브 디바이스, (ii) 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비한 제2 3-단자 액티브 디바이스, 및 (iii) 공통 공급 전압을 공유하는 상기 제1 및 제2 액티브 디바이스의 애노드들을 상호접속하는 유도성 경로를 포함함-; 및(b) 상기 RF 입력 신호를 더 증폭하기에 적합한 제2 푸시-풀 증폭기 -상기 제2 푸시-풀 증폭기는 (i) 상기 제2 액티브 디바이스에 인접하고, 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비하는 제3 3-단자 액티브 디바이스, (ii) 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비하는 제4 3-단자 액티브 디바이스, 및 (iii) 공통 공급 전압을 공유하는 상기 제3 및 제4 액티브 디바이스의 애노드들을 상호접속하는 제2 유도성 경로를 포함함-를 포함하고,상기 제1 및 제2 푸시-풀 증폭기가 순환 구조로 상호접속되어, 상기 제2 액티브 디바이스의 캐소드가 가상 ac 접지를 형성하기 위해 상기 제3 액티브 디바이스의 캐소드에 접속되고, 상기 제1 액티브 디바이스의 캐소드가 상기 제4 액티브 디바이스의 캐소드에 접속됨으로써, 상기 제4 액티브 디바이스로부터 흐르는 실질적으로 모든 ac 전류가 상기 제1 액티브 디바이스로 흐르며,각 인접 액티브 디바이스의 제어 전극은 적어도 실질적으로 동일한 크기와 반대 위상을 갖는 입력 신호를 수신하기에 적합한 분산형 순환 구조 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 상기 제2 액티브 디바이스의 캐소드는 상기 제3 액티브 디바이스의 캐소드에 직접 접속되고, 상기 제1 액티브 디바이스의 캐소드는 적어도 하나의 추가적인 푸시-풀 증폭기를 통해 상기 제4 액티브 디바이스의 캐소드에 간접 접속되는 증폭기.
- 제25항에 있어서,(a) 제5 및 제6 액티브 디바이스를 구비한 제3 푸시-풀 증폭기 -각 디바이스는 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비하고, 상기 제5 및 제6 디바이스는 유도성 경로에 의해 애노드에서 상호접속됨-; 및(b) 제7 및 제8 액티브 디바이스를 구비한 제4 푸시-풀 증폭기 -각 디바이스는 애노드, 캐소드 및 제어 전극을 구비하고, 상기 제7 및 제8 디바이스는 유도성 경로에 의해 애노드에서 상호접속됨-를 더 포함하고,상기 제4 액티브 디바이스의 캐소드는 상기 제5 액티브 디바이스의 캐소드에 접속되고, 상기 제6 액티브 디바이스의 캐소드는 상기 제7 액티브 디바이스의 캐소드에 접속되며, 상기 제8 액티브 디바이스의 캐소드는 상기 제1 액티브 디바이스의 캐소드에 접속되는 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 상기 푸시-풀 증폭기들은 모놀리식 집적된 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 상기 각 푸시-풀 증폭기의 유도성 경로는 금속 슬랩(metal slab)인 전력 증폭기.
- 제28항에 있어서, 상기 유도성 경로는 실질적으로 직선의 금속 슬랩인 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 인접한 푸시-풀 증폭기들의 인접 이득 블록들의 출력 포트들의 양의(positive) 단자들 사이에 접속되는 공진 고조파 튜닝 커패시터를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 상기 RF 입력 신호에 제공되는 임피던스를 튜닝하기 위하여 인접 푸시-풀 증폭기들의 인접 액티브 디바이스들의 2개의 제어 전극들 사이에 배치되는 유도성 루프를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 증폭될 동상 균형 입력 신호를 각 액티브 디바이스의 제어 전극 각각에 대칭적으로 접속하는 입력 전력 분산망을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제32항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 전력 증폭기의 순환 구조 내의 한 점으로부터 상기 동상 균형 입력 신호를 대칭적으로 접속하는 전력 증폭기.
- 제32항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 전력 증폭기의 순환 구조 외측의 점들로부터 상기 동상 균형 입력 신호를 대칭적으로 접속하는 전력 증폭기.
- 제24항에 있어서, 상기 푸시-풀 증폭기들에 접속되어, 상기 푸시-풀 증폭기 각각에 의해 증폭되는 신호들을 결합하는 전력 결합 회로를 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제35항에 있어서, 상기 푸시-풀 증폭기들은 액티브 트랜스포머의 순환 구조1차 권선을 형성하도록 제1 폐루프로서 구성되고, 상기 전력 결합 회로는 상기 1차 권선에 인접 배치되어 자기적으로 결합되는 상기 액티브 트랜스포머의 2차 권선으로서 구성되며, 상기 2차 권선은 상기 제1 폐루프에서 상기 푸시-풀 증폭기들의 합산 출력을 제공하는 출력을 구비하는 전력 증폭기.
- 제36항에 있어서, 상기 2차 권선은 단권 회로인 전력 증폭기.
- 제36항에 있어서, 상기 2차 권선은 가변 폭 섹션을 구비한 도전성 바디인 전력 증폭기.
- 제36항에 있어서, 상기 전력 증폭기의 순환 구조 내의 한 점으로부터 증폭될 동상 균형 입력 신호를 각 액티브 디바이스의 제어 전극 각각에 대칭적으로 접속하는 입력 전력 분산망을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제39항에 있어서, 상기 입력 전력 분산망은 상기 2차 권선에 근접하는 복수의 트위스트 입력 루프를 포함하여, 각 푸시-풀 증폭기의 이득 또는 선형성을 향상시키기 위하여 2차 권선으로부터 자기 결합을 제공하는 전력 증폭기.
- 제36항에 있어서, 인터디지트형 트랜스포머를 형성하도록 상기 제1 및 제2 권선에 인접하여 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 추가적인 2차 권선을 더 포함하는 전력 증폭기.
- 제36항에 있어서, 인터디지트형 트랜스포머를 형성하도록 상기 제1 및 제2 권선에 인접하여 자기적으로 결합되는 적어도 하나의 추가적인 순환 구조 1차 권선을 더 포함하는 전력 증폭기.
- (a) 캐소드, 애노드 및 제어 전극을 각각 구비한 제1 3-단자 액티브 디바이스 및 제2 3-단자 액티브 디바이스를 포함하는 제1 푸시-풀 증폭기 -상기 액티브 디바이스들은 이들의 각 애노드에서 제1 유도성 경로에 의해 상호접속되고, 상기 애노드들은 상기 유도성 경로상의 한 점에서 공통 전원을 공유함-;(b) 캐소드, 애노드 및 제어 전극을 각각 구비한 제3 3-단자 액티브 디바이스 및 제4 3-단자 액티브 디바이스를 포함하는 제2 푸시-풀 증폭기 -상기 제3 및 제4 액티브 디바이스들은 이들의 각 애노드에서 제2 유도성 경로에 의해 상호접속되고, 상기 애노드들은 상기 유도성 경로상의 한 점에서 공통 전원을 공유함-;(c) 캐소드, 애노드 및 제어 전극을 각각 구비한 제5 3-단자 액티브 디바이스 및 제6 3-단자 액티브 디바이스를 포함하는 제3 푸시-풀 증폭기 -상기 제5 및 제6 액티브 디바이스들은 이들의 각 애노드에서 제3 유도성 경로에 의해 상호접속되고, 상기 애노드들은 상기 유도성 경로상의 한 점에서 공통 전원을 공유함-; 및(d) 캐소드, 애노드 및 제어 전극을 각각 구비한 제7 3-단자 액티브 디바이스 및 제8 3-단자 액티브 디바이스를 포함하는 제4 푸시-풀 증폭기 -상기 제7 및제8 액티브 디바이스들은 이들의 각 애노드에서 제4 유도성 경로에 의해 상호접속되고, 상기 애노드들은 상기 유도성 경로상의 한 점에서 공통 전원을 공유함-를 포함하고,상기 증폭기들은 순환 구조로 상호접속되어, 각 증폭기의 각 액티브 디바이스의 캐소드가 인접 증폭기의 인접 액티브 디바이스의 캐소드에 접속되고, 상호접속된 양 캐소드는 가상 ac 접지를 형성하며,각 액티브 디바이스는 인접 푸시-풀 증폭기의 인접 액티브 디바이스의 위상과 반대되는 위상으로 동작가능한 분산형 액티브 트랜스포머 전력 증폭기.
- 유도적으로 상호접속된 2개의 이득 블록을 각각 구비한 복수의 푸시-풀 증폭기의 증폭 출력을 결합하여 전력 증폭기를 형성하는 방법에 있어서,(a) 인접 증폭기들의 인접 이득 블록들이 상호접속되도록 제1 폐루프를 형성하고, 상기 상호접속에 따라 가상 ac 접지를 형성하도록 상기 복수의 증폭기를 구성하는 단계; 및(b) 적어도 실질적으로 동일하고 반대인 입력 신호들로 인접 푸시-풀 증폭기들의 인접 이득 블록들을 구동하는 단계를 포함하는 방법.
- 제44항에 있어서, 상기 제1 폐루프에 인접배치되고 자기적으로 결합되는 2차 코일내의 제1 폐루프에서 상기 푸시-풀 증폭기들의 출력 전력을 결합하는 단계를더 포함하는 방법.
- 전압 신호를 처리하는 집적 회로의 기판 상에의 피착을 위한 저손실 인덕터에 있어서,상기 기판 상에 배치되고, 제1 및 제2 단부를 가진 연장형 도전성 바디(elongated conductive body);상기 단부들 사이에 배치된 도전성 섹션; 및상기 도전성 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압 -상기 신호 전압이 상기 도전성 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압보다 낮게 결정되는 섹션이 상기 신호 전압이 상기 도전성 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압보다 높게 결정되는 상기 인덕터의 다른 섹션보다 상대적으로 넓음-을 포함하는 인덕터.
- 제46항에 있어서, 상기 도전성 바디는 단권 회로인 인덕터.
- 제47항에 있어서, 상기 단권 회로는 다수의 직선형 상호접속 금속 섹션을 포함하는 인덕터.
- 제46항에 있어서, 상기 도전성 바디는 복권 회로(multiple turn circuit)인 인덕터.
- 제46항에 있어서, 상기 인덕터의 일 단부가 접지되어, 상기 인덕터가 균형이 잡히지 않은 인덕터.
- 제46항에 있어서, 상기 인덕터의 어느 단부도 접지되지 않아 상기 인덕터가 균형이 잡힌 인덕터.
- 집적회로의 기판 상에 배치되고, 연장형 바디, 상호접속된 도전성 섹션들, 평균 폭, 상기 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압을 구비하는 인덕터의 전기적 손실을 줄이기 위한 방법에 있어서,(a) 상기 평균 폭에 비해 상기 인덕터의 바디의 일 섹션의 폭을 줄이는 단계 -상기 폭에서 상기 섹션상의 ac 전압 신호는 상기 인덕터 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압보다 상대적으로 높음-; 및(b) 상기 인덕터의 바디의 다른 섹션의 폭을 증가시키는 단계 -상기 폭에서 상기 다른 섹션상의 ac 전압 신호는 상기 인덕터 바디를 가로지르는 평균 ac 신호 전압보다 상대적으로 낮음-를 포함하는 방법.
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