KR20040085217A

KR20040085217A - 동적 증폭기 임피던스 보상하는 전류 변조기

Info

Publication number: KR20040085217A
Application number: KR10-2004-7013034A
Authority: KR
Inventors: 캠프윌리암; 하드지크리스토스아리스토텔레; 펠크데이비드
Original assignee: 에릭슨 인크.
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-10-07
Also published as: CN1636315A; WO2003073603A2; US6566944B1; EP1476941A2; CN1636315B; JP2005518745A; WO2003073603A3; AU2003205260A8; AU2003205260A1; EP1476941B1

Abstract

진폭 변조 회로는 가능한 변조된 공급 조합과 함께 변조된 공급 전류를 무선 주파수 전력 증폭기에 제공하고 AM 변조 임피던스로 설명되는, 전압 대 변조된 공급 전류의 비의 변화에 응답하는 검출 회로를 포함한다 이와 같은 임피던스(저항)는 통상적으로 전력 증폭기에 의해 구동되는 안테나 어셈블리에서 변화하는 결합 특성으로부터 발생된다. 이득 제어 회로는 검출 회로와 관련되고 이에 응답하여 행해짐으로써, AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 변조 이득 제어를 조정한다. 이 장치는 변조기가 변화하는 AM 변조 임피던스에 걸쳐서 고정된 변조 이득을 유지하도록 하는 한편, 다른 실시예들은 전력 증폭기 임피던스 변화에 응답하여 변조 이득을 변화시켜 증가된 전력 증폭기 저항이 전력 증폭기의 공급 전압을 초과하는 전압이 되도록 할 수 있는 신호 클리핑을 피하도록 한다.

Description

동적 증폭기 임피던스 보상하는 전류 변조기{CURRENT MODULATOR WITH DYNAMIC AMPLIFIER IMPEDANCE COMPENSATION}

무선 통신 시스템에 사용되는 무선 주파수 전송 신호를 발생시키는 각종 기술이 존재한다. 이들 각종 방식 각각은 장점 및 단점을 갖고 있지만, 이동 통신 장치와 관련한 상당히 중요하게 고려할 한 가지 사항은 상대적으로 양호한 동작 효율에 관한 것이다. 동작 효율은 일반적으로 이동 통신 장치의 배터리 수명의 중요한 요인이다. 전력 증폭기 효율은 전체 동작 효율의 주 요인인데, 그 이유는 무선 주파수(RF) 전송 신호를 발생시키도록 사용되는 전력 증폭기 회로가 이와 같은 장치에서 주 전력 소모 요인이기 때문이다.

전력 증폭기 효율을 얻는데 사용되는 한 가지 기술은, 소망의 전송 데이터를 나타내는 위상 및 진폭 변조 정보를 진폭 변조 신호 및 위상 변조 신호로 분리하는 극 변조(polar modulation)를 포함한다. 위상 변조 신호는 전력 증폭기의 증폭 입력에 인가되는 일정한-인벨로프 신호로서 발생된다. 전력 증폭기는 포화된 모드로 동작되는데, 이는 동작 효율의 상당한 이득을 발생시키지만 가변 진폭 입력 신호의선형 증폭을 방지한다. 선형 진폭 변조를 전력 증폭기로부터의 출력 신호에 제공하기 위하여, 이의 공급 전압 또는 공급 전류는 소망의 진폭 변조 정보에 따라서 변조된다. 이는 위상 및 진폭 변조 정보를 갖는 증폭기로부터 시변 RF 출력 신호를 발생시킨다.

공급 전압 변조는 상대적으로 직선형이고, 진폭 변조 신호 제어에 응답하여 증폭기 공급 전압 변조시키기 위한 전압 변조기를 사용하는 것을 수반한다. 상대적으로 직선형이지만, 예를 들어 트랜지스터 턴온 전압 옵셋으로 인해 전류 증폭기 비선형성이 되는 경우 공급 전압 변조는 때대로 바람직하지 않게 된다.

공급 전류 변조는 우수한 선형성을 제공하지만, 이는 필연적인 문제를 수반한다. 예를 들어, 전력 증폭기는 저주파수 "AM 변조 임피던스"를 가져, 공급 전류 변조가 공칭 동작 범위 내에서 스윙되는 최종 전력 증폭기 동작 전압을 발생시키도록 한다. 그러나, 변조된 공급 전류에 의해 보여지는 실제 증폭기 임피던스(저항)는 이의 RF 출력 임피던스 결합 함수에 따라서 변화한다. 따라서, 송신 안테나의 결합 특성이 변화할 때, 변조된 공급 전류로부터 발생되는 동작 전압은 급격하게 변화할 수 있다. 전력 증폭기의 영향받는 AM 변조 임피던스가 증가할 때, 이의 동작 전압은 최대 공급 한계까지 상승할 수 있는데, 이를 넘어서면 RF 출력 신호는 클립(clip)된다. 이와 같은 클리핑은 인접 채널 신호 간섭을 증가시키고 통신 비트 에러율을 높게하는 바람직하지 않는 영향들의 주 요인으로서 작용하는 잠재적으로 상당한 비선형성을 야기시킨다.

전류 변조를 사용하는 일부 종래 시스템이 전력 증폭기 임피던스 변경을 보상하고자 하지만, 기존의 방식은 전송 라인 커플러와 같은 분산 감지 소자를 사용하여 RF 출력 신호 전력을 검출한다. 이들 기존 방식은 전송 신호 전력을 낭비함으로 동작 효율을 저하시킨다.

본 발명은 일반적으로 전력 증폭기 전류 변조에 관한 것이며, 특히, 전력 증폭기 저항의 변화를 추론적으로 감지하는 것에 관한 것이다.

도1은 전력 증폭기 공급 전류 변조를 사용하는 종래의 무선 통신 장치를 도시한 도면.

도2는 도1의 전류 변조기를 도시한 도면.

도3A 및 도3B는 전력 증폭기 저항의 변화가 보상되지 않는 전력 증폭기 출력 신호 전압 클리핑을 도시한 그래프.

도4는 전력 증폭기를 출력 임피던스 변화로부터 분리시키도록 종래 사용되는 바와 같은 임피던스 아이솔레이터를 도시한 도면.

도5는 전력 증폭기로부터 기본 및 반사된 전력을 감지하도록 종래 사용되는 쌍을 이룬 지향성 커플러를 도시한 도면.

도6은 본 발명을 따른 전류 변조기의 전형적인 실시예를 포함하는 전형적인 무선 통신 장치를 도시한 도면.

도7은 변조 이득을 유지하기 위하여 추론적으로 감지된 PA 저항에 응답하여 제어 이득을 변화시키는 전류 변조기의 전형적인 실시예를 도시한 도면.

도8은 전압 클리핑을 피하기 위하여 추론적으로 감지된 PA 저항에 응답하여 변조 이득을 변화시키는 전류 변조기의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한 도면.

도9는 전압 클리핑을 피하기 위하여 추론적으로 감지된 PA 저항에 응답하여 변조 이득을 변화시키는 전류 변조기의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한 도면.

도10은 변화하는 안테나 임피던스에 걸쳐서 PA 임피던스를 유지하기 위하여 추론적으로 감지된 PA AM 변조 임피던스에 응답하여 가변 임피던스 정합 네트워크를 제어하는 전류 변조기의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한 도면.

도11은 전력 증폭기 바이어스 전압의 동적 조정을 포함하는 전류 변조기의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한 도면.

본 발명은 전력 증폭기에 진폭 변조된 공급 전류를 제공하는 것과 관련한 전력 증폭기 임피던스 변화를 동적으로 보상하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이 동적 보상은 예를 들어, 송신 안테나 결합 변경과 관련된 전력 증폭기 임피던스의 변화로부터 야기되는 전력 증폭기의 DC 저항의 변화를 추적에 의해 감지하는 것을 토대로 한다. 전력 증폭기 출력 임피던스 변화와 같은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화는 전력 증폭기로의 변조된 공급 전류에 고정 비례하여 유지되는 전력 증폭기 동작 전압 및 기준 전류로부터 추론된다. 이 방식은 전력 증폭기의 전류 공급 경로 또는 RF 출력 신호 경로중 어느 한 경로에서, 지향성 커플러와 같은 분산 요소를 사용하지 않고도 전력 증폭기 임피던스의 변화를 정확하게 감지하게 한다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 전류 변조기는 전력 증폭기 출력 임피던스(PA 저항)를 추론적으로 감지하여, 진폭 변조 신호 및 이로 인한 변조된 공급 전류 간의 고정된 전체 진폭 변조 이득을 유지하도록 스케일링된 기준 전류를 발생시키는데 사용되는 제어 이득을 동적으로 조정한다. 이 방식에 따라서, 변조 이득은 PA 저항이 변화하는 상당히 넓은 범위에 걸쳐서 유지될 수 있다. 이들 실시예에 사용되는 전형적인 방식은 추론적으로 감지된 PA 저항에 응답하여 변조 제어 피드백 루프 내에서 이득 제어 저항의 변화를 수반한다.

대안적으로, 이득 제어는 변조된 공급 전류 구동으로 인해 발생되는 전압 클리핑을 피하도록 하기 위하여 PA 저항을 증가하는 PA 저항으로의 변화에 응답하여 이득을 변화시키는데 사용될 수 있다. 즉, 변조 이득은 PA 저항이 전력 증폭기의 동작 전압을 구동시키는 것을 피하도록 하기 위하여 전류 변조기의 전압 한계까지 증가할 때 감소될 수 있다. 이득 제어는 가변 저항기를 사용하는 것을 수반하거나 추론적으로 감지된 PA 저항을 전류 변조기를 구동시키는 변조 신호의 조정으로 변환시키는 것을 포함할 수 있다. 이와 같은 조정은 아날로그 또는 디지털 도메인 또는 이들 둘 다에서 이루어질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 정합 네트워크 임피던스는 추론적으로 감지된 PA 저항에 응답하여 조정되어, 송신 안테나 결합의 변화를 보상한다. 이들 구성에서, 전력 증폭기로부터의 RF 출력 신호는 임피던스 범위에 걸쳐서 임피던스 정합을 유지시키도록 조정될 수 있는 가변 정합 네트워크를 통해서 송신 안테나에 결합된다. RF 출력 및 송신 안테나 간의 임피던스 정합을 유지시킴으로써, 반영된 RF 전력은 공칭 전압 정재파(VSWR) 값으로 유지되고, 변조된 공급 전류를 제공하는 전류 변조기는 근본적으로 일정한 PA 저항을 "관찰"하여 전력 증폭기의 공급 입력을 조사한다.

도1은 종래의 전류 변조기를 사용하는 무선 통신 장치(10)를 도시한 것이다. 이 장치(10)는 송수신기(12), 디지털 신호 처리기(DSP)(14), 전류 변조기(16), 전력 증폭기(18), RF 출력 정합 네트워크 (20), 수신 필터링(22) 및 안테나 어셈블리(24)를 포함한다. 동작시에, 송수신기(12)는 DSP(14)로부터 수신된 소망의 송신 안테나를 토대로 일정한 인벨롭 위상 변조된 입력 신호를 전력 증폭기(18)에 제공한다. 게다가, DSP(14)는 변조기(16)를 구동시키는 진폭 변조 신호를 발생시킨다. 그 후, 변조기(16)는 전력 증폭기(18)에 입력 공급 전류로서 작용하는 변조된 공급 전류(I_PA)를 발생시킨다. 전력 증폭기(18)는 포화된 모드로 동작하여, 전력 증폭기 출력 임피던스로 구동되는 변조된 공급 전류가 전력 증폭기(18)로부터 RF 출력 신호의 진폭 변조를 발생시키도록 한다. 결국, RF 출력 신호는 소망의 송신 데이터에 대응하는 위상 및 진폭 변조 정보 둘 다를 포함한다.

도2는 간단히 표현된 전력 증폭기(18)와 관련한 변조기(16)를 도시한 것이다. 여기서, 전력 증폭기(18)는 가변 임피던스 부하(Z_PA)로서 변조기(16)의 퍼스펙티브(perspective)로부터 표현된다. Z_PA의 변화는 특히 안테나 어셈블리(24)에 대한 결합 환경의 변화 때문에 발생된다. 즉, 안테나로부터 방사된 신호는 안테나 어셈블리(24)에 대한 외부 물체의 특성 및 근접성에 따른 주위 환경에 상이하게 결합된다. 안테나 어셈블리(24)의 유효 임피던스가 변화할 때, 또한 출력 정합 네트워크(20) 및 안테나 어셈블리(24) 간의 임피던스 정합 또한 변화한다. 당업자는 정합 네트워크(20) 및 안테나 어셈블리(24) 간의 임피던스 오정합이 전압 정재파 비(VSWR)로 되며, 이는 변조기(16)에 의해 보여지는 바와 같이 전력 증폭기(18)의 출력 임피던스를 효율적으로 변화시킨다.

변화하는 임피던스는 소정 크기의 변조된 공급 전류에 대한 전력 증폭기(18)의 공급 입력에서 상이한 동작 전압을 발생시킨다. 즉, 변조된 공급 전류는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스가 출력 임피던스 변화를 증가 또는 감소시킬 때 상이한 동작 전압을 발생시킨다. 이 현상의 한 가지 결과는, 전력 증폭기 임피던스가 너무크게 증가하는 경우, 전력 증폭기(18)로부터의 출력 신호는 전력 증폭기(16)를 구동하는 변조된 공급 전류의 순시 크기가 변조기(16)의 전압 한계를 초과하는 전압을 발생시키는 곳에서 전압 클리핑될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 변조기(16)가 장치(10) 내의 배터리 또는 다른 공급원으로부터 변조된 공급 전류를 도출하는 경우, 이 전압원 크기는 변조기(16)가 변조된 공급 전류를 구동시키는 전압을 제한함으로써 전력 증폭기(18)의 동작 전압을 제한한다.

도3A 및 도3B는 이 전압 클리핑 현상의 결과를 도시한 것이다. 도3A에서, 정합 네트워크(20) 및 안테나(24)간의 임피던스 정합이 공칭적이라면, 전력 증폭기(18)에 공칭값(R_OUT1)과 동일한 유효 DC 저항을 제공한다. 진폭 변조 신호 AM_IN은 피크-대-피크 진폭(A1)을 갖고, 변조기(16)는 소정 변조 이득을 토대로 피크-대-피크 진폭(A2)에서 변조된 공급 전류(I_PA)를 갖는다. 전력 증폭기(16)의 공급 입력으로 구동되는 변조된 공급 전류는 R_OUT1의 값에 따라서 피크-대-피크 크기(A3)를 갖는 최종 동작 전압(V_PA)를 발생시킨다. R_OUT1이 공칭값일 때, 동작 전압(V_PA)의 크기는전압 한계 내에서 유지된다.

도3B에서, 안테나 어셈블리(24)에 대해 외부 신호 결합의 변화로부터 발생되는 임피던스 오정합은 전력 증폭기(18)의 유효 DC 저항을 R_OUT1으로부터 R_OUT2로 증가시킨다. 변조된 공급 전류를 R_OUT2로 구동시킴으로써 발생되는 동작 전압(V_PA)은 동작 한계를 초과함으로, 출력 신호는 전압 한계에서 클리핑된다는 것을 보여준다. 따라서, 피크-대-피크 진폭(A4)으로 구동하는 것이 아니라, 출력 신호는 진폭(A3)에서 클리핑된다. 이 클리핑은 출력 신호를 왜곡시키며, 이는 수신 시스템에서 인접 채널 간섭 및 비트 에러율을 증가시킨다.

도4 및 도5는 전력 증폭기 전류 변조에서 임피던스 오정합 문제에 대한 종래 접근 방식을 도시한 것이다. 도4에서, 증폭기(18)의 출력은 아이솔레이터(26)를 통해서 안테나 어셈블리(24)에 결합된다. 아이솔레이터(26)는 3개의 포트 네트워크로서 기능하고, 전력 증폭기(18)의 출력으로 되돌아가는 것이 아니라 임피던스 오정합으로부터 발생되는 반사된 전력을 부하(R₁)로 전달함으로써 안테나 어셈블리에서 변화로부터 전류 증폭기(18)를 차폐시키는 것이다. 이 접근 방식은 변조기(16)의 퍼스펙티브로부터 고정된 출력 임피던스를 시뮬레이트하는데에 있어선 유효하지만, 실제 출력 임피던스 오정합이 여전히 존재하여 부하 저항기(R₁)에서 분산되는 반사된 에너지와 관련된 잠재적으로 상당한 전력 분산을 발생시킨다는 점에서 불충분하다.

도5에 도시된 접근 방식은 또한, 전력 증폭기(18)의 변조된 공급 전류 경로또는 출력 신호 경로중 어느 한 경로에서 분산 소자들과 관련된 비효율성을 겪는다. 여기서, AM 검출 다이오드(31A 및 31B)와 관련한 지향성 커플러(28 및 30)는 기본 순방향 및 기본 반사된 전력(fundamental forward and fundamental reflected power) 각각을 검출한다. 이들 2개의 전력들간의 차를 감지함으로써, 제어 시스템은 전력 증폭기(18)의 이득을 변화시킬 수 있거나, 그렇치 않다면, 변화하는 전력 증폭기 출력 임피던스와 관련된 문제들을 피하도록 RF 입력 신호를 보상한다. 또 다시, 이와 같은 보상은 전력 증폭기 출력 임피던스 감지와 관련된 잠재적으로 상당한 전력 분산의 댓가를 치르게 된다.

도6은 변조된 공급 전류 경로 또는 전력 증폭기 출력 신호 경로중 어느 한 경로에서 분산 소자들을 배치하는 것을 피하도록 하는 기술들을 사용하는 전력 증폭기 출력 임피던스를 추론적으로 감지(예를 들어, DC 저항을 추론적으로 감지)하는 전형적인 방식을 도시한 것이다. 추론 감지는 직접적으로 애플리케이션에 적합한 감지 주파수로서 성취되도록 필요에 따라서 조정되는 대역폭일 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기(48)의 최종 동작 전압이 전류 변조기(42)로부터의 변조된 공급 전류의 크기에 따라서 변화하기 때문에, 임피던스는 명백히 변화된다. 따라서, 추론 감지는 안테나 어셈블리(54)의 변화하는 결합 특성으로부터 발생되는 상대적으로 느린 임피던스 변화이외에도, 진폭 변조 주파수에서 증폭기 임피던스를 신속하게 변경시키는 것에 응답하여 행해질 수 있다.

여기서, 전형적인 무선 통신 장치(40)는 본 발명에 따라서 구성된 전류 변조기(42)를 포함한다. 이 실시예에서, 전류 변조기(42)는 변조 제어 회로(60), 출력회로(62), 기준 회로(64), 검출 회로(66) 및 선택적으로, 보상 제어기(68)를 포함한다. 전류 변조기(42) 이외에, 이 장치(40)는 송수신기(44), 기저대 처리기(46), 전력 증폭기(48), 정합 네트워크(50), 수신 필터(52) 및 안테나 어셈블리(54)를 포함한다.

동작시에, 전류 변조기(42)의 출력 회로(62)는 소망의 변조 이득에서 진폭 변조 신호 AM_IN에 응답하여 전력 증폭기(48)의 공급 입력에 변조된 공급 전류를 제공한다. 기저대 처리기(46)는 종래의 장치(10)에 도시된 진폭 변조 신호와 유사한 AM_IN 을 발생시키거나 발생시키지 않을 수 있다. 어쨋든, 변조 제어 회로(60)는 진폭 변조 신호에 선형적으로 응답하여 변조 제어 신호를 발생시키고 이 변조 제어 신호는 기준 회로(64)에 의해 발생된 기준 전류 및 출력 회로(62)에 의해 발생된 변조된 공급 전류를 발생시킨다.

기준 회로는 변조된 공급 전류에 비례하는 기준 전류를 발생시키고 검출 회로(66)에 의해 발생된 추론 감지 신호에 응답하여 변조된 공급 전류에 고정 비례로 기준 전류를 유지시키는 기준 제어 소자(후에 도시됨)를 포함한다. 검출 회로(66)는 전력 증폭기(48)의 동작 전압(V_PA) 및 기준 전류의 함수에 따라서 추론 감지 신호를 발생시킨다. 따라서, 추론 감지 신호는 전력 증폭기(48)의 AM 변조 임피던스의 함수에 따라서 발생된다.

각종 실시예에서, 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 추론 감지는 특히, 이득 제어를 실행하는데 사용되어, 변조 이득이 변화하는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스에 걸쳐서 유지되도록 한다. 다른 실시예에서, 이 변조 이득은 변화하는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스에 걸쳐서 변화되어, RF 출력 신호의 전압 클리핑을 방지하도록 한다. 또 다른 실시예에서, 추론 감지는 정합 임피던스 네트워크를 변화시키는데 사용됨으로써, 변화하는 조건에 걸쳐서 전력 증폭기(48) 및 안테나 어셈블리(54)간에 임피던스 정합을 유지시킨다. 이 최종 접근 방식은 RF 전력을 분산시킴이 없이 안테나 어셈블리(54)의 임피던스 변화를 효율적으로 제거한다. 추론 감지 방법의 다른 애플리케이션은 당업자에게 명백할 것이다. 실제로, 모든 경우에, 전류 변조기(42)는 변조기 전류 공급 경로 또는 RF 출력 신호 경로 중 어느 한 경로에 부가적인 분산 소자를 도입함이 없이 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화를 감지하는 성능을 지닌 장치(42)를 제공한다.

도7은 전류 변조기(42)의 실시예에 대한 전형적인 상세하항을 도시한 것인데, 추론 임피던스 감지는 변화하는 전력 증폭기 출력 임피던스에 걸쳐서 일정한 변조 이득을 유지하는데 사용된다. 여기서, 변조 제어 회로(60)는 차동 증폭기(70), 전계 효과 트랜지스터(FET)(Q1), 및 기준 회로(64) 주위에서 폐쇄된 피드백 루프를 포함한다. 변조 제어 회로(60)는 트랜지스터(Q1 및 Q2)의 게이트를 구동하는 변조 제어 신호를 발생시키는데, 트랜지스터(Q2)는 출력 회로(62)의 출력 트랜지스터로서 작용한다. 여기서, Q1 및 Q2의 게이트가 직렬 트랜지스터(R_Q1및 R_Q2) 각각을 통해서 변조 제어 신호에 의해 구동된다는 점에 유의하라. 이 방식으로 직렬 저항을 부가하면, (Q1 및 Q2)의 입력 게이트 커패시턴스와 결합하여 직렬 저항의필터링 효과로부터 발생되는 주파수 보상을 발생시킨다. (R_Q1및 R_Q2)의 값은 개별적으로 조정되어 소망의 주파수 응답을 성취하거나, (R_Q1및 R_Q2)는 증폭기의 출력에 대한 공통 저항기로서 결합되어, Q1 및 Q2의 게이트가 공통 직렬 트랜지스터를 통해서 구동되도록 한다.

폐루프 제어는 변조 제어 신호가 진폭 변조 신호 AM_IN에 선형적으로 응답하여 발생되도록 하는데 사용된다. 이 실시예에서, 변조 제어 회로(60)는 기준 회로(64)를 통해서 피드백 제어 루프를 폐쇄한다. 특히, 차동 증폭기(70)의 피드백 전압은 기준 회로(64)에서 동작 전압(V_REF)으로부터 도출되고, 차동 증폭기(70)는 기준 회로(64)로부터 피드백 전압 및 입력 진폭 변조 신호간의 차를 토대로 변조 제어 신호를 발생시킨다. 증폭기(70)의 피드백 루프는 (R_FB1및 C_FB1)의 병렬 결합을 포함하는데, 이는 주파수 응답을 동조시킨다. 특히, C_FB1의 사용은 보다 높은 주파수에서 낮은 이득을 허용하여, 전력 증폭기(48)에서 추론적으로 감지된 임피던스 변화에 대한 변조 제어 회로(70)의 제어 응답을 개선시킨다. 물론, 당업자는 R_FB1및 C_FB1의 특정 값이 전류 변조기(42)의 소망 동작 주파수, 사용된 각종 증폭기의 주파수 응답을 따른 다는 것을 인지할 것이다.

이하에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 기준 회로(64)는 Q1의 드레인에서 기준 동작 전압(V_REF)을 출력 트랜지스터(Q2)의 드레인 전압과 동일하게 되도록 유지시켜, Q1 및 Q2가 동일한 동작 조건에서 유지되도록 한다. 이 실시예에서, Q2의드레인 전압은 검출 회로(66)에 의해 검출된 바와 같은 전력 증폭기(48)의 동작 전압(V_PA)에 있다는 점에 유의하라. 따라서, Q1의 드레인에 인가되는 기준 동작 전압(V_REF)은 동작 전압(V_PA)에서 유지됨으로, 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답한다. 따라서, 증폭기(70)에 인가되는 피드백 전압은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답한다. 이와 같이, 이 실시예에서, 변조 제어 회로(60)의 제어 이득은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 변화되어, 진폭 변조 신호에 대한 변조된 공급 전류의 근본적으로 일정한 변조 이득을 유지시킨다.

전력 증폭기 AM 변조 임피던스를 정확하게 추론하는 성능은 기준 전류 및 변조된 공급 전류 간의 일정 비율을 유지시키는데 좌우된다. 즉, 전력 증폭기(48)의 실제 동작 전압(V_PA)이 공지된 경우, 기준 전류(I_PA) 대 변조된 공급 전류(I_PA)에 대한 스케일링 팩터가 공지되어 있다면, 전력 증폭기 AM 변조 임피던스는 기준 전류로부터 추론될 수 있다. 출력 트랜지스터(Q2)가 트랜지스터 Q1에 대한 정확하게 스케일링된 기하학 형태, 예를 들어 n × AREA₁를 갖기 때문에, Q1이 Q2와 동일한 동작 조건에서 유지되면, Q1을 통해 도통되는 전류는 Q2를 통해서 도통되는 전류와 공지된 비례를 갖는다. 따라서, Q1은 변조된 공급 전류에 대한 정확한 스케일링으로 기준 전류를 발생시키는 기준 트랜지스터로서 작용한다.

여기서, Q1 및 Q2의 게이트 둘 다는 증폭기(70)로부터의 변조 제어 신호에 의해 구동되고, 이 둘 다의 소스는 공통적으로 공급 전압(V_DD)에 결합된다. 따라서,Q1의 게이트-대-소스 전압은 Q2의 게이트-대-소스 전압과 동일하다. Q1 및 Q2의 드레인 전압이 동일하다면, Q1 및 Q2의 소스-대-드레인 전압은 동일하게 되고, 트랜지스터(Q1 및 Q2) 둘 다는 동일한 동작 조건을 가질 것이다. 전력 증폭기 동작 전압(V_PA)과 동일하게 기준 동작 전압(V_REF)를 유지하면 Q1이 Q2와 동일한 동작 조건을 갖도록 한다. 이 후, Q1 및 Q2 간의 동작 조건을 동일하게 유지하면, Q1을 통한 기준 전류(I_REF)는 Q2를 통해 흐르는 변조된 공급 전류(I_PA)에 대해 예측된 비율을 갖도록 할 것이다.

Q2의 드레인이 전력 증폭기(48)의 동작 전압(V_PA)에 있거나, 그렇치 않다면 V_PA에 좌우되기 때문에, Q2의 드레인 전압은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 함수에 따라서 변화한다. 따라서, 검출 회로는 기준 회로(64)의 제어 트랜지스터(63)를 구동하여 V_PA의 변화에 응답하여 Q3 양단의 전압 강하를 변화시킴으로써 V_PA에서 Q1의 드레인을 유지시킨다. 따라서, 제어 트랜지스터(Q3)는 도6에 언급된 바와 같이 기준 제어 소자로서 기능한다. 제어 트랜지스터(Q3)가 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 전압 제어 저항으로서 효율적으로 동작한다.

Q3의 제어는 검출 회로(66)에 의한 폐루프 방식으로 유지되는데, 이는 동작 전압(V_PA)에 결합된 감지 입력을 갖는 차동 증폭기(72) 및 Q1의 드레인에 결합된 피드백 입력을 포함한다. 따라서, 증폭기(73)는 Q3의 게이트를 구동하는데 사용되는 추론 감지 신호를 출력함으로써 동작 전압(V_PA)에서 Q1의 드레인을 유지하도록 기준전류를 업 또는 다운함으로써 관찰되는 저항을 변화시킨다. 따라서, 변조된 공급 전류(I_PA)의 공지된 함수인 기준 전류(I_REF)는 동작 전압(V_PA)에서 가변 저항(R_REF)으로 구동된다. 이 방식으로, 추론 감지 신호는 다음을 토대로 전력 증폭기 AM 변조 임피던스를 반영한다.

I_REF= V_PA/R_REF= V_PA/nㆍR_PA(1)

여기서 R_REF= R(Q3) + R_NOM, I_REF= I_PA/n 이며 변조 제어 회로의 피드백 전압 60 = V_PA-I_REF×R(Q3).

도7의 전류 변조기가 추론 AM 변조 임피던스를 감지하는 이점을 제공하지만, 전력 증폭기(48) 및 안테나 어셈블리(54) 간의 지나친 임피던스 오정합으로부터 야기되는 전압 클리핑을 방지할 수 없다. 도8은 도7에 도시된 것과 상당히 유사한 전류 변조기(42)를 도시하지만, 전압 클리핑 제어를 부가한 것이다. 여기서, 변조 제어 회로(60)의 제어 루프는 기준 회로(64) 주위에서 폐쇄되는 것이 아니라 보상 제어기(78)를 통해서 폐쇄되는데, 이는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 변조 제어 회로(60)의 제어 이득을 변화시키도록 동작한다. 특히, 전력 증폭기(48)의 유효 DC 저항은 전력 증폭기의 RF_OUT 신호의 전압 클리핑이 발생되는 지점까지 증가하는 경우, 검출 회로(66) 및 보상 제어기(68)는 이와 같은 클리핑을 피하기 위하여 전류 변조기(42)의 변조 이득을 조정하도록 협동한다.

이 실시예에서, 트랜지스터(Q1)는 출력 트랜지스터(Q2)에 대해 동일한 스케일링 관계를 갖지만, 여기서, 제2 스케일링된 트랜지스터(Q4)는 기준 트랜지스터로서 기준 회로(64)에 포함된다. 트랜지스터(Q1, Q2 및 Q4)의 게이트는 변조 제어 신호에 의해 구동되는데, Q1은 이산 단계에서 가변되는 보상 제어기(68)의 부하로 변조된 전류를 구동하여, 보상 제어기(68)에 의해 제공되는 부하에 따라서 전류 변조기(42)의 변조 이득을 효율적으로 만든다. Q1, Q2 및 Q4의 게이트 입력은 앞서 언급된 바와 같은 주파수 보상을 위한 보상 저항기(R_Q1, R_Q2, 및 R_Q4)를 각각 포함한다. 또 다시, 개별적인 게이트 저항기는 도시된 바와같이 사용되거나, 단일 직렬 저항기는 증폭기(70)의 출력을 토대로 사용될 수 있는데, 모든 게이트는 공통으로 단일 저항기의 출력에 접속된다.

기준 트랜지스터(Q4)는 트랜지스터(Q5)로 기준 전류(I_REF)를 구동시키는데, 이는 검출 회로(66)로부터 추론 감지 신호에 응답하는 기준 제어 소자로서 동작한다. 검출 회로(66)로부터 추론 감지 신호에 응답하는 트랜지스터(Q5)의 동작은 Q2의 드레인상에 나타나는 동작 전압에서 기준 트랜지스터(Q4)의 드레인상에 기준 동작 전압(V_REF)을 유지시킨다. 따라서, 기준 동작 전압(V_REF)은 전력 증폭기의 동작 전압(V_PA)에 종속된다. 여기서, Q2의 드레인 전압은 전력 증폭기(48)의 동작 전압(V_PA)과 동일하다. 따라서, 도7의 회로에서 처럼, Q4를 통한 기준 전류(I_REF)는 출력 회로(62)의 출력 트랜지스터(Q2)로부터 소스되는 변조된 공급 전류(I_PA)이 공지된 비율로 유지된다.

검출 회로(66)는 상술된 바와 유사한 전압 제어 저항으로서 Q5를 동작시키는차동 증폭기(72)를 포함한다. 전류 소스(76)는 고정된 전류(I_L)을 발생시킨다. 보상 제어기(68)에서 보여지는 입력 임피던스가 높기 때문에, 근본적으로 모든 전류(I_L)는 트랜지스터(Q6)로 흐른다. 따라서, 보상 제어 신호로서 기능하는 전압(V_L)은 Q6의 드레인 대 소스 저항의 함수이다. Q6의 게이트가 기준 회로(64)를 제어하는데 사용되는 추론 감지 신호로 구동되기 때문에, Q6의 저항 및 이로 인한 전압 (V_L) 둘 다는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 함수에 따라서 변화한다.

보상 제어기(68) 내의 피크 검출 및 레벨 설정 회로(이득 제어 회로)(74)는 검출 회로(66)로부터의 보상 제어 신호(V_L)에 응답하여 전류 변조기(42)의 변조 이득을 제어하여 전압 클리핑을 피하도록 한다. 이득 제어 회로(74)는 스위치(78)를 동작시키도록 보상 신호를 발생시킴으로써 변조 이득 제어에 영향을 미쳐, 부하 저항기(R1...RN)의 각종 조합이 변조 제어 회로(60)의 피드백 루프에 선택적으로 결합되도록 한다.

즉, 이 실시예에서, 이득 제어 회로(74)는 검출된 전압 피크를 스위치(78)를 동작시키는 2진 코드 워드로 변환하여 전압 클리핑을 피하도록 한다. 이 이득 제어 회로(74)의 동작은 이산 논리로 구현되거나, 단지 기저대 처리기(46) 내에서 이용가능한 논리 자원에 의해 구현될 수 있다. 실제로, 보상 제어기(68)는 V_L의 검출된 피크에 응답하여 가변 저항기, 예를 들어, 트랜지스터 부하를 위하여 스위치(78)를 앞서서 사용할 수 있다. 물론, 전력 증폭기 출력 임피던스의 추론적으로 감지된 변화에 응답하여 동적으로 변화하는 이득 제어를 위한 많은 다른 변형들이 존재한다.

이득 제어기(74)가 스위치(78)를 통해서 부하 레지스터의 동적 실시간 보상 조정을 수행하도록 할 필요는 없다. 스위치(78)의 설정을 적응시키도록 스케쥴된 간헐적인 갱신이 종종 수행될 수 있는데, 이는 PA RF 출력 임피던스 정합, 온도 및 프로세스 드리프트 영향에 대한 변화들을 보상하는데 충분하다. 예를 들어, 이득 제어기(74)는 가능한 전력 증폭기(48)가 RF 신호를 전송하지 않을 때, 스케쥴된 간헐적인 갱신 주기 동안, 부하 저항기(R₁...R_N)중 선택된 저항기를 변조 제어 회로(60)의 피드백 루프에 결합시키도록 스위치(78)를 조정할 수 있다. 이와 같은 조정은 하나 이상의 규정된 전압 임계값에 대해 보상 제어 신호(V_L)의 검출된 전압 피크를 토대로 행해진다.

도9는 전력 증폭기(48)로부터 RF_OUT 신호의 전압 클리핑을 피하도록 보상 제어기(68)를 사용하는 전류 변조기(42)의 또 다른 실시예를 도시하지만 상이한 방식을 사용하여 이를 또한 행한다. 보상 제어기(68)는 보상 제어 신호(V_L)의 변경에 응답하여 진폭 변조 신호 AM_IN의 스케일을 조정하는 처리 회로를 포함한다. 따라서, 진폭 변조 신호 AM_IN은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 추론적으로 감지된 변화에 응답하여 조정된다. 이 방식에 따라서, 보상 제어기(68)는 기저대 처리기(46)의 부분으로서 유용하게 구현되지만, 독립적인 논리로서 구현될 수 있거나 그밖에서는 장치(40)의 기능성에 통합될 수 있다.

전형적인 실시예에서, 기저대 처리기는 전압(V_L)의 크기를 결정하는 아날로그 인터페이스 회로 및 아날로그 전압 파형으로서 진폭 변조 신호 AM_IN을 발생시키는 아날로그 인터페이스 회로를 포함한다. 전형적인 실시예에서, 기저대 처리기(46)는 전압(V_L)의 크기 함수로서 진폭 변조 신호 AM_IN을 위한 적절한 세팅 또는 스케일을 결정하도록 적응되는 처리 회로를 더 포함한다. 기저대 처리기(46)는 간헐적인 기준으로 이들 설정을 결정할 수 있고, 이에 따라서 전류 변조기(42)의 변조 이득이 전력 증폭기(48)에서 RF_OUT 신호의 전압 클리핑을 피할 정도로 충분히 자주 동적으로 조정된다.

도10은 전력 증폭기(48)를 안테나 어셈블리(54)에 결합시키는 가변 정합 네트워크(80)의 임피던스를 제어하도록 보상 제어기(68)를 사용함으로써 앞서 실시예의 이득 제어 기술과 다른 전류 변조기(42)의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 전류 변조기(42)는 안테나 임피던스에서 감지된 변화에 임피던스 정합 네트워크(80)를 동적으로 적응시킴으로써 안테나 임피던스를 변화시키는 영향을 효율적으로 제거한다. 동작시, 이 작용은 전력 증폭기(48)를 공칭 DC 저항으로 유지시켜, 안테나 임피던스의 변화로 인해 야기될 수 있는 전압 클리핑의 문제들을 피하게 한다.

도11은 전류 변조기(42)의 앞서 실시예들중 일부 실시예의 이득 제어 기술을 다시 참조하여 도시한 것이지만, 진폭 변조를 전력 증폭기(48)로부터의 RF_OUT 신호에 부여하기 위하여 공급 전류 및 공급 전압 둘 다를 사용하는 보다 복잡한 회로를 나타낸다. 게다가, 이 실시예에서, 전류 변조기(42)는 전력 증폭기(48)의 전형적의 동적 바이어스 전압 제어를 제공한다. 당업자는 전력 증폭기(48)의 바이어스전압 제어가 정전류 레벨을 설정하는데 사용됨으로서 전송 신호 출력 전력에 따라서 소망의 동작 영역에서 트랜지스터 동작점을 설정한다는 것을 이해할 것이다. 동적 바이어스 제어의 이점에 관한 보다 상세한 사항은 공동-계류중이고 공동 양도되고 본원에 참조된 발명의 명칭이 "DYNAMIC BIAS CONTROLLER FOR POWER AMPLIFIER CIRCUITS"인 출원에서 알 수 있다.

앞선 배경 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 공급 전류 변조 및 공급 전압 변조 각각은 어떤 이점을 제공하고, 각각은 한 가지 이상의 단점을 겪는다. 예를 들어, 본 발명의 상기 실시예들중 여러 실시예들은 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 추론 감지를 사용하여 공급 전류 변조에 수반되는 전압 클리핑 문제를 피하게 한다. 따라서, 전류 변조기(42)는 수반되는 단점과 더불어 공급 전류 변조의 장점을 제공하는데, 공급 전압 변조 및 동적 바이어스 제어를 포함함으로써 이의 동작을 더욱 향상시킨다.

공급 전압 및/또는 공급 전류 변조에 관한 보다 상세 사항에 대해선 2000년 12월 14일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTME AND METHOD OF RF POWER AMPLIFICATION"인 09/738,971호, 2001년 3월 31일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR CURRENT-MODE AMPLITUDE MODULATION"인 09/813,593, 2001년 3월 21일에 출원된 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR RF SIGNAL AMPLIFICATION"인 09/813,741호를 참조하라. 이들 모두는 본원에 참조되어 있다.

도11의 실시예에서, 변조 제어 회로(60), 기준 회로(64) 및 검출 회로(66)는 예를 들어, 도7에 도시된 실시예와 유사하게 동작한다. 그러나, 변조 제어 회로(60)의 차동 증폭기(70)의 피드백 입력은 2개의 피드백 루프로 구동된다. 특히, 제1 피드백 루프(90)는 전압 피드백 루프로서 기능하고, 커패시터(C_FBV) 및 저항기(R_FBV)의 병렬 조합을 통해서 전류 변조기(42)의 변조된 공급 전류 출력에 결합된다. 피드백 루프(90)는 변조 제어 회로(60)의 증폭기(70)의 피드백 입력에 전력 증폭기(48)의 동작 전압(V_PA)의 스케일링된 피드백을 제공한다. 제2 피드백 루프(92)는 커패시터(C_FBI) 및 저항기(R_FBI)의 병렬 조합을 통해서 기준 회로(64)의 R_NOM양단에 발생된 가변 피드백 전압을 선택적으로 결합시킨다. 피드백 루프(90)가 공급 전압 변조와 관련되지만, 피드백 루프(92)는 공급 전류 변조와 관련되고, 이의 피드백 신호는 상술된 바와 같이 추론으로 감지된 전력 증폭기(AM)에 따라서 변화한다.

바이어스 제어기(100)는 전류 변조기(42)의 부분을 형성하고 바이어스 제어기(100) 내의 증폭기(102)는 R_NOM양단의 가변 피드백 전압을 폐루프 제어 회로(104)에 버퍼링한다. 이를 사용하는 폐루프 제어 회로(104)는 선택된 동작 시간에서 바이어스 제어기(100)로부터의 바이어스 전압 출력을 최적의 레벨로 동적으로 설정하여 전력 증폭기(48)가 소망 레벨의 정전류로 바이어스되도록 한다. 바이어스 제어기(100)가 바이어스 전압을 조정하지 않을 때, 스위치(106)는 피드백 루프(92)의 버퍼링된 피드백 전압을 병렬 조합 C_FBI∥R_FBI를 통해서 증폭기(70)의 피드백 입력에 선택적으로 결합시킨다.

보다 상세하게, 바이어스 제어기(100)는 진폭 변조 신호로부터 바이어스 캘리브레이션 기준 전압(V_QSET)으로 증폭기(70)의 신호 입력을 스위칭하는 스위치(108) 및 바이어스 캘리브레이션 동안 전류 변조기(42)의 피드백 이득을 변화시키는 트랜지스터(Q7)과 이와 관련된 부하 저항기(R_Y)를 부가적으로 포함한다. 폐루프 제어 회로(104)는 적어도 이 전형적인 실시예에서, 차동 증폭기(114)를 포함하는 증폭기 회로(112) 및 증폭기(118)와 아날로그 저장 소자(예를 들어, C_HOLD)를 포함하는 트랙-홀드 회로(116)를 포함한다.

바이어스 전압(V_BIAS)은 정전류 조건하의 제1 동작 상태에서 캘리브레이팅되는데, 즉 전력 증폭기(48)에 대한 RF_IN가 제로 RF 전력으로 유지된다. 인에이블 신호(EN)에 대한 상승 에지는 펄스 제어기(110)가 소정의 상대적으로 짧은 지속기간, 예를 들어, 일반적으로 EN 신호의 펄스 폭 보다 훨씬 짧은 15㎲를 갖는 적절한 제어 펄스(QCHK)를 발생시키도록 한다. 따라서, EN이 무선 전송 버스트보다 앞서 단정되는 경우, QCHK는 RF 전송 보다 앞서 짧은 자체-종료 바이어스 전압 캘리브레이션 펄스로서 동작한다.

어쨋든, 바이어스 전압 캘리브레이션 동안, QCHK는 스위치(106)를 개방하며, 스위치(108)를 V_QSET에 접속하도록 폐쇄하며, 스위치(120)를 폐쇄하고 트랜지스터(Q7)를 턴온시키는데, 이는 또한 스위치로서 동작한다. Q7을 인에이블하면 부하 저항기(R_Y)를 스위칭시켜 전류 변조기(42)의 이득을 증가시킴으로써, QCHK의 상대적으로 짧은 펄스 지속기간 동안 보다 신속한 공급 전류를 설정하게 한다. 스위치(120)를 폐쇄하면 트랙-홀드 회로(116)를 추적 모드로 배치되어, V_BIAS가 증폭기(114)에 의해 발생되는 에러 신호에 응답하여 변화되도록 한다.

증폭기(114)에 의해 발생된 에러 신호는 R_NON양단에서 발생된 피드백 전압의 함수인데, 이는 전력 증폭기(48)로의 실제 공급 전류(I_PA)의 레벨 및 바이어스 조정 기준 전압(V_IDQREF)에 좌우되며, 이는 소망의 또는 목표 바이어스 전압을 나타낸다. 따라서, 바이어스 전압(V_BIAS)은 전력 증폭기(48)로의 공급 전류가 소망의 정전류 값과 동일하게 될 때까지 폐루프 제어하에서 업 또는 다운으로 조정된다.

이와 같은 조정은 단정되지 않은 QCHK에 앞서 발생되는데, 이 때, 바이어스 제어기(100)는 조정된 바이어스 전압을 유지시키는 제2 동작 상태로 천이되고 전류 변조기(42)의 이득 제어를 자신의 결함 이득 제어로 리턴시킨다. 특히, QCHK가 단정되지 않을 때, 바이어스 제어기(100)는 변조 제어 회로(70)의 피드백 루프를 벗어나서 R_Y를 스위치시키며, 피드백 루프(92)를 증폭기(70)의 피드백 입력에 결합시키고 AM_IN 신호를 증폭기(70)의 입력에 결합시킨다.

동작 변화시, 도11의 회로는 전력 증폭기(48)로부터의 출력 전력을 제어하도록 정전류 기준 전압(VIDQREF)에 대한 조정을 사용할 수 있다. 제1 단계로서, 바이어스 캘리브레이션 펄스(QCHK)는 송신 버스트 인에이블 펄스(EN)와 동일하거나 이로 대체된다. 따라서, 바이어스 제어기(100)는 RF 송신 버스트에 앞서 그리고 이에 걸쳐서 제1 상태(조정 조건)로 유지된다. 이 상태에서, AM_IN 신호는 변조 제어 회로(60)에 인가되지 않음으로써, 공급 변조 제어가 V_IDQREF조정에 따라서 바이어스 전압을 제어한다.

이와 같은 제어의 한 가지 응용은 송신 버스트의 모든 단계 동안 허용가능한 RF 출력 전력을 규정하는 전력 마스크에 따라서 변조 주기 동안 소망의 레벨로 유지하고 되는 RF 전력을 램프 업하고 나서 램프 다운하는 GSM 버스트 전력 제어이다. 이 내용에서, 바이어스 제어기(100)는 제1 상태로 유지되는데, 이 상태에서 V_BIAS는 공급 전류(IPA) 및 정전류 기준 전압(V_IDQREF) 감지에 응답하여 폐루프 제어하에서 이동한다. 기저대 처리기(46) 또는 다른 처리 회로는 V_IDQREF를 동적으로 제어하는데 사용되어 전력 증폭기(48)의 소망의 RF 출력 전력 제어에 영향을 미친다. 부가적인 GSM 송신 버스에 대한 상세 사항은 앞서의 공동 계류중인 발명의 명칭이 "DYNAMIC BIAS CONRTOLLER FOR POWER AMPLIFIER CIRCUITS"에 기재되어 있다.

상술된 각종 실시예로부터, 당업자는 본 발명이 다양하게 변경될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 일반적으로, 본 발명은 전력 증폭기 공급 전력 또는 RF 출력 전력의 분산을 초래하지 않는 감지 기술을 사용하는 전류 변조 환경에서 전력 증폭기 AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 것이다. 이와 같이, 상술된 실시예들은 제한하는 것이 아니라 전형적인 예시이다. 실제로, 본 발명은 이하의 청구범위의 영역 및 이에 상응하는 등가물에 의해서만 제한된다.

Claims

진폭 변조 신호에 응답하여 전력 증폭기에 변조된 공급 전류를 공급하기 위한 전류 변조기로서,

상기 진폭 변조 신호에 응답하여 변조 제어 신호를 발생시키는 변조 제어 신호;

상기 변조된 제어 신호에 응답하여 상기 변조된 공급 전류를 발생시키는 출력 회로;

상기 변조된 공급 전류에 비례하는 기준 전류를 발생시키고 추론 감지 신호에 응답하는 기준 제어 소자를 포함하여 상기 기준 전류를 상기 변조된 공급 전류에 대한 공지된 비율로 유지시키는 기준 회로; 및,

상기 추론 감지 신호가 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스에 따라서 변화하도록 상기 전력 증폭기의 동작 전압 및 기준 전류의 함수에 따라서 상기 추론 감지 신호를 발생시키는 검출 회로를 포함하는 전류 변조기.
제 1 항에 있어서,

상기 출력 회로는 상기 변조 제어 신호에 응답하여 공급 전압으로부터 상기 변조된 공급 전류를 도출하는 출력 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 2 항에 있어서,

상기 기준 회로는 상기 변조 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전류를 제어하고 상기 출력 트랜지스터에 대한 공지된 기하학 형태의 스케일링을 갖는 기준 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 3 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 상기 출력 트랜지스터의 상응하는 동작 조건으로 식별가능하게 변화하도록 상기 기준 트랜지스터의 동작 조건을 제어하여, 상기 기준 전류가 상기 변조된 공급 전류에 대한 공지된 비율로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 4 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 5 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 상기 기준 트랜지스터와 직렬로 배치된 제어 트랜지스터를 포함하고, 상기 추론 감지 신호에 응답하는 가변 트랜지스터로서 구성되어, 상기 출력 트랜지스터의 상응하는 동작 전압의 변화에 따라서 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압을 변화시켜, 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압이 상기 출력 트랜지스터의 동작 전압과 동일하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 6 항에 있어서,

상기 기준 트랜지스터의 동작 전압은 상기 기준 전류에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 6 항에 있어서,

상기 기준 트랜지스터는 상기 공급 전압에 결합되는 제1 신호 단자, 상기 제어 트랜지스터에 결합되는 제2 신호 단자, 및 상기 변조 제어 회로에 결합되는 제어 단자를 포함하여, 상기 기준 트랜지스터가 상기 변조 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전류를 변화시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 8 항에 있어서,

상기 제어 트랜지스터는 상기 제2 제어 단자에서 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 9 항에 있어서,

상기 출력 트랜지스터는 공급 전압에 결합되는 제1 신호 단자, 상기 전력 증폭기의 공급 입력에 결합되는 제2 신호 단자 및 상기 변조 제어 회로에 결합되는 제어 단자를 포함하여, 상기 기준 트랜지스터가 상기 변조 제어 신호에 응답하여기준 전류를 변화시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 10 항에 있어서,

상기 기준 트랜지스터의 동작 전압은 상기 전력 증폭기로의 공급 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 6 항에 있어서,

상기 검출 회로는 상기 출력 회로 및 상기 기준 회로 간에 접속되는 차동 증폭기 회로를 포함하여 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압 및 상기 출력 트랜지스터의 동작 전압간의 차를 토대로 상기 추론 감지 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 12 항에 있어서,

상기 차동 증폭기 회로는 상기 기준 제어 소자를 통해서 폐쇄되는 피드백 루프를 포함하여, 상기 가변 저항기가 PA 저항의 변화에 응답하여 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 6 항에 있어서,

상기 변조 제어 회로는 상기 기준 트랜지스터의 동작 전압으로부터 도출된 피드백 전압 및 상기 진폭 변조 신호간의 차를 토대로 상기 변조 제어 신호를 발생시키는 차동 증폭기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 14 항에 있어서,

상기 차동 증폭기 회로의 피드백 루프는 상기 기준 제어 소자 주위에서 폐쇄되어, 상기 차동 증폭기의 제어 이득이 상기 PA AM 변조 임피던스의 함수에 따라서 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 1 항에 있어서,

상기 검출 회로는 전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화에 따라서 변화하는 보상 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 16 항에 있어서,

전력 증폭기 AM 변조 임피던스의 변화를 보상하는 보상 신호를 발생시키기 위하여 상기 검출 회로로부터 상기 보상 제어 신호에 응답하는 보상 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 17 항에 있어서,

상기 보상 제어기는 변조 이득 제어 회로를 포함하여 상기 보상 신호에 응답하는 상기 변조 회로의 변조 이득을 변화시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 18 항에 있어서,

상기 변조 이득 제어 회로는 상기 보상 제어 신호에 응답하는 보상 신호를 발생시키기 위한 피크 검출기 및 상기 변조 제어 회로에 결합되어 상기 피크 검출기로부터의 보상 신호에 응답하여 상기 변조 제어 회로에 가변 유효 저항을 제공하는 저항기 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 17 항에 있어서,

상기 보상 제어기는 상기 보상 제어 신호에 응답하여 상기 진폭 변조 신호의 스케일링을 제어하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 17 항에 있어서,

상기 보상 제어 회로는 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 정합 네트워크의 임피던스를 조정하도록 보상 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 1 항에 있어서,

정지 조건하에서 전류 변조기에 의해 전류 증폭기에 제공되는 정지 공급 전류가 소망의 정전류 값과 동일하게 되도록 상기 전력 증폭기를 바이어스시키기 위하여 바이어스 전압을 발생시키는 바이어스 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 22 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는:

상기 전력 증폭기로의 정지 공급 전류에 비례하는 감지 신호를 발생시키기 위한 검출 회로;및,

상기 정지 공급 전류가 상기 소망의 정전류 값과 동일하게 되도록 상기 전력 증폭기에 인가되는 바이어스 전압을 조정하기 위한 폐루프 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 23 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기의 상기 폐루프 제어 회로는:

상기 감지 신호 및 상기 소망의 정전류값을 표시하는 정전류 기준 전압간의 차를 토대로 에러 신호를 발생시키기 위한 에러 증폭기; 및,

제1 상태의 에러 신호에 응답하여 상기 바이어스 전압을 조정하고 상기 에러 신호에 관계없이 제2 상태의 바이어스 전압의 조정된 레벨을 유지하는 트랙-홀드 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 24 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는 바이어스 캘리브레이션 펄스를 발생시키는 타이밍 함수를 더 포함하고, 상기 트랙-홀드 회로는 상기 바이어스 캘리브레이션 펄스에따라서 상기 제1 및 제2 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 25 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는 상기 바이어스 전압의 조정 동안 상기 전류 변조 제어 회로를 상기 진폭 변조 신호로부터 분리시키기 위하여 상기 바이어스 캘리브레이션 펄스에 응답하는 입력 제어 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 25 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는 상기 전류 변조기의 변조 제어 이득을 선택적으로 적응시켜 바이어스 전압 조정을 용이하게 하는 이득 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 25 항에 있어서,

상기 이득 제어 회로는 상기 전류 변조기의 변조 제어 이득이 상기 바이어스 캘리브레이션 펄스 동안 적응되도록 상기 바이어스 캘리브레이션 펄스에 응답하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 25 항에 있어서,

상기 전류 변조기는 상기 변조 제어 회로의 피드백 제어 입력을 상기 전류변조기의 출력에 결합시키는 제1 피드백 루프를 포함하여, 상기 제1 피드백 루프가 피드백되는 공급 전압 변조를 제공하도록 하고, 상기 기준 전류에 응답하는 기준 회로의 피드백 전압에 상기 변조 제어 회로의 피드백 제어 입력을 결합시키는 제2 피드백 루프를 더 포함하여, 상기 제2 피드백 루프가 공급 전류 변조 피드백을 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 29 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는 상기 바이어스 캘리브레이션 펄스 동안 상기 전류 변조 제어 회로로부터 상기 제2 피드백 루프를 선택적으로 분리시키는 피드백 스위칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 24 항에 있어서,

상기 바이어스 제어기는 송신 인에이블 펄스에 응답하는 스위칭 회로를 포함하여, 상기 변조 제어 회로가 상기 송신 인에이블 펄스의 단정 동안 상기 진폭 변조 신호로부터 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 31 항에 있어서,

상기 스위칭 회로는 상기 송신 인에이블 펄스의 단정 동안 트랙-홀드 회로를 또한 인에이블하여 RF 전송 동작 동안 상기 정전류 기준 전압 및 상기 검출 신호 간의 차에 응답하는 바이어스 전압을 동적 조정하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 32 항에 있어서,

상기 정전류 기준 전압의 크기를 동적으로 제어함으로써 상기 전송 동작 동안 RF 송신 전력을 동적으로 제어하도록 정전류 기준 전압 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
변조된 전류를 전력 증폭기에 공급하는 전류 변조기에서, 전력 증폭기가 변조된 공급 전류를 공급받는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법에 있어서,

진폭 변조 신호에 응답하여 출력 회로에서 상기 변조된 공급 전류를 발생시키는 단계;

상기 변조된 공급 전류에 비례하는 기준 회로에서 기준 전류를 발생시키는 단계;

상기 기준 전류가 상기 PA AM 변조 임피던스의 변화에 관계없이 상기 변조된 공급 전류에 대해 공지된 비율로 유지되도록, 상기 기준 전류에 의해 발생되는 상기 기준 회로의 동작 전압을 전력 증폭기의 동작 전압에 종속시키는 단계; 및,

상기 전력 증폭기의 동작 전압 및 상기 기준 전류의 함수에 따라서 추론 감지 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 기준 전류에 의해 발생된 상기 기준 회로의 동작 전압을 상기 전력 증폭기의 동작 전압에 종속시키는 단계는 상기 기준 회로의 동작 전압을 제어하여, 상기 기준 회로의 동작 전압 및 상기 전력 증폭기의 동작 전압을 따르는 상기 출력 회로의 상응하는 동작 전압간의 관계를 고정된 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 35 항에 있어서,

상기 기준 전류에 의해 발생된 상기 기준 회로의 동작 전압을 상기 전력 증폭기의 동작 전압에 종속시키는 단계는 상기 추론 감지 신호에 응답하여 상기 기준 회로의 저항을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 추론 감지 신호에 응답하여 상기 기준 회로의 저항을 변화시키는 단계는 상기 추론 감지 신호에 응답하여 가변 저항기로서 제어 트랜지스터를 구성하여, 상기 제어 트랜지스터의 유효 저항이 상기 전력 증폭기의 동작 전압에 응답하여 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 동작 전압 및 기준 전류의 함수에 따라서 추론 감지 신호를 발생시키는 단계는 상기 기준 회로의 동작 전압 대 상기 출력 회로의 동작 전압 간의 차를 토대로 차동 증폭기 회로의 추론 감지 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 진폭 변조 신호에 응답하여 출력 회로에서 상기 변조된 공급 전류를 발생시키는 단계는 변조 제어 회로에서 변조 제어 신호를 발생시키고 상기 변조 제어 회로를 상기 출력 회로에 결합시켜, 상기 출력 회로가 상기 변조 제어 신호에 응답하여 상기 변조된 공급 전류를 변화시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 39 항에 있어서,

변조 제어 회로에서 변조 제어 신호를 발생시키는 단계는 상기 진폭 변조 신호 및 상기 기준 회로의 동작 전압으로부터 도출되는 피드백 신호간의 차를 토대로 차동 증폭기 회로에서 상기 변조 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 40 항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 상기 PA AM 변조 임피던스의 변화에 관계없이 상기 변조 제어 회로에서 고정된 제어 이득을 유지시키기 위하여 상기 추론 감지 신호에 응답하여 상기 기준 회로의 저항을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 전력 증폭기의 상기 AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 보상 제어 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 42 항에 있어서,

PA AM 변조 임피던스의 변화를 보상하기 위하여 상기 보상 제어 신호에 응답하는 전류 변조기의 변조 이득을 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 43 항에 있어서,

상기 추론 감지 신호에 응답하여 상기 전류 변조기의 변조 이득을 변화시키는 단계는 상기 전류 변조기의 변조 이득을 변화시키기 위하여 상기 전류 변조기의 저항을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 보상 제어 신호에 응답하여 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 정합 네트워크의 임피던스를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 추론 감지 신호에 응답하여 상기 진폭 변조 신호를 스케일링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기의 전력 증폭기(PA) AM 변조 임피던스를 추론적으로 감지하는 방법.
진폭 변조 신호에 응답하여 전력 증폭기로 변조된 공급 전류를 공급하기 위한 전류 변조기로서,

상기 진폭 변조 신호에 응답하여 상기 변조된 공급 전류를 발생시키는 출력 회로;

상기 변조된 공급 전류에 비례하는 기준 전류를 발생시키는 기준 회로로서,상기 기준 회로는 상기 기준 전류에 의해 발생되고 상기 전력 증폭기의 동작 전압에 종속되는 동작 전압을 포함하여, 상기 기준 전류가 상기 변조된 공급 전류에 대한 공지된 비율로 유지되도록 하는, 기준 회로; 및,

상기 추론 감지 신호가 전력 증폭기(PA) 임피던스에 따라서 변화하도록 상기 전력 증폭기의 동작 전압 및 상기 기준 전류의 함수에 따라서 추론 감지 신호를 발생시키는 검출 회로를 포함하는 전류 변조기.
제 47 항에 있어서,

상기 기준 회로는 상기 추론 감지 신호에 응답하는 기준 제어 소자를 포함하여 상기 기준 전류 내에서 저항을 변화시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 48 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 가변 저항기로서 구성된 상기 기준 회로의 기준 제어 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 47 항에 있어서,

상기 출력 회로는 상기 진폭 변조 신호에 응답하여 상기 변조된 공급 전류를 제어하는 출력 트랜지스터를 포함하고, 상기 기준 회로는 상기 진폭 변조 신호에 응답하여 상기 기준 전류를 제어하는 기준 트랜지스터를 포함하고, 상기 기준 트랜지스터는 상기 출력 트랜지스터에 대한 공지된 기하학 형태의 스케일링을 갖는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 50 항에 있어서,

상기 기준 제어 회로는 상기 출력 트랜지스터의 동작 조건과 동일한 기준 트랜지스터의 동작 조건을 유지하도록 기준 제어 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 51 항에 있어서,

상기 기준 회로의 동작 전압은 상기 기준 트랜지스터의 드레인 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 52 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 상기 출력 트랜지스터의 드레인 전압과 동일한 상기 기준 트랜지스터의 드레인 전압을 유지하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 53 항에 있어서,

상기 출력 트랜지스터 및 상기 기준 트랜지스터의 드레인 전압 둘 다는 상기 전력 증폭기의 동작 전압과 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 51 항에 있어서,

상기 기준 제어 소자는 가변 저항기로서 구성된 기준 제어 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 55 항에 있어서,

상기 기준 제어 트랜지스터는 상기 기준 트랜지스터와 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 47 항에 있어서,

상기 기준 회로의 동작 전압은 상기 전력 증폭기의 동작 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 47 항에 있어서,

상기 검출 회로는 상기 전력 증폭기 전압에 따라서 상기 출력 회로에서 상응하는 동작 전압 및 상기 기준 회로의 동작 전압 간의 차를 토대로 상기 추론 감지 신호를 발생시키는 상기 기준 회로 및 상기 출력 회로 간에 접속된 차동 증폭기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 58 항에 있어서,

상기 기준 회로의 동작 전압 및 상기 출력 회로의 동작 전압 둘 다는 상기전력 증폭기의 동작 전압과 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 47 항에 있어서,

상기 진폭 변조 신호에 응답하여 변조 제어 신호를 발생시키는 변조 제어 회로를 더 포함하며, 상기 변조 제어 회로는 상기 출력 회로에 결합되어 상기 출력 회로가 상기 변조 제어 회로로부터 상기 변조 제어 회로에 응답하는 변조된 공급 전류를 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 60 항에 있어서,

상기 변조 제어 회로는 상기 기준 회로에 결합되어, 상기 기준 신호가 상기 변조 제어 신호에 응답하여 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 61 항에 있어서,

상기 변조 제어 회로는 상기 진폭 변조 신호를 상기 기준 회로의 동작 전압으로부터 도출되는 피드백 신호와 비교하는 차동 증폭기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 62 항에 있어서,

상기 변조 제어 회로의 제어 이득은 상기 전력 증폭기의 PA AM 변조 임피던스의 변화에 관계없이 고정된 상태를 유지하도록, 피드백 신호는 상기 추론 감지신호에 응답하여 변화하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 51 항에 있어서,

상기 검출 회로는 상기 전력 증폭기의 PA AM 변조 임피던스의 변화에 응답하여 보상 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 64 항에 있어서,

상기 보상 제어 신호에 응답하여 상기 전류 변조기의 변조 이득을 변화시켜 상기 전력 증폭기 PA AM 변조 임피던스의 변화를 보상하는 상기 보상 제어 신호에 응답하는 보상 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 65 항에 있어서,

상기 이득 제어기는 상기 변조 이득을 조정하기 위하여 상기 전류 변조기의 저항을 변화시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 65 항에 있어서,

상기 이득 제어기는 상기 변조 경로를 조정하기 위하여 상기 진폭 변조 신호의 스케일링을 변화시키는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.
제 64 항에 있어서,

상기 보상 제어 신호에 응답하여 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 정합 네트워크의 임피던스를 조정하기 위하여 상기 보상 제어 신호에 응답하는 보상 제어기 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 변조기.