KR20100116656A

KR20100116656A - 멀티-모드 전력 증폭기

Info

Publication number: KR20100116656A
Application number: KR1020107019993A
Authority: KR
Inventors: 퓨아이 에이치 씨; 2세 리챠드 시어백
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-11-01
Also published as: US8718582B2; JP2011512098A; CN101965682A; EP2253064A1; JP6046091B2; CN101965682B; US20090201084A1; TW201004129A; JP2015046883A; EP2253064B1; WO2009100381A1; KR101126994B1

Abstract

다수의 무선 기술들 및/또는 다수의 주파수 대역들을 지원할 수 있는 멀티-모드 전력 증폭기가 기재된다. 일 예시적인 설계에서, (예를 들어, 저역에 대한) 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 제 1 RF 출력 신호를 제공하기 위해 다수의 무선 기술들을 지원하는 제 1 선형 전력 증폭기가 사용될 수도 있다. 또한 다수의 무선 기술들을 지원하는 제 2 선형 전력 증폭기는 (예를 들어, 고역에 대한) 제 2 RF 입력 신호를 증폭하고 제 2 RF 출력 신호를 제공하는데 사용될 수도 있다. 각각의 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 (예를 들어, 3개의) 체인들을 포함할 수도 있다. 각각의 체인은 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 각각의 범위에 대해 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능할 수도 있다. RF 입력 신호는 위상 변조 신호 또는 직교 변조 신호일 수도 있고 전력 증폭기의 비선형성의 이유로 전치 왜곡될 수도 있다.

Description

멀티-모드 전력 증폭기{MULTI-MODE POWER AMPLIFIERS}

35 U.S.C.§119에 의한 우선권 주장

본 특허 출원은 양수인에게 양도되고, 참고문헌에 의해 본원에 명시적으로 포함된 2008년 2월 8일 출원된 명칭이 "MULTI-MODE POWER AMPLIFIERS"인 미국 가출원 제 61/027,351 호에 대한 우선권을 주장한다.

본원은 전자공학에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전력 증폭 (PA) 에 관한 것이다.

전력 증폭기는, 공중을 통한 송신 이전에 무선 주파수 (RF) 신호들에 대한 증폭 및 출력 구동을 제공하는 다양한 무선 통신 시스템에 널리 사용된다. 예를 들어, GSM (Global System for Mobile Communications) 시스템, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 시스템 등에 사용된다. 또한, 전력 증폭기들은 기지국뿐만 아니라 단말기에 사용된다.

전력 증폭기들은 통상적으로 스펙트럼 마스크, 송신 시간 마스크, 고조파 왜곡, 출력 잡음, 출력 전력 레벨 등에 대한 다양한 시스템 사양을 만족시킬 것이 요구된다. 또한, GSM 및 WCDMA 시스템은 예를 들어, GSM에 있어서 30 dB 이상, 그리고 WCDMA에 있어서 70 dB를 초과하는 광대역에 걸쳐 그 출력 전력을 조정할 수 있는 단말기를 요구한다. 최대 출력 전력 레벨에서 다양한 시스템 사양을 만족시키기 위해서, 전력 증폭기는 종종 대형 트랜지스터들로 설계되고 높은 전류 및 전압으로 바이어싱된다. 높은 바이어스 전류 및/또는 전압은 보다 통상적인 동작 시나리오에 있어서 더욱 낮은 출력 전력 레벨에서 전력 증폭기들에 대해 낮은 효율을 발생시킨다.

많은 단말기들은 휴대용이고 내부 배터리에 의해 전력을 공급받는다. 휴대용 단말기에 있어서, 전력 증폭기는, 배터리 재충전들 간의 대기 시간과 동작 동안의 통화 시간 둘 모두를 단축시킬 수도 있는 상당한 양의 배터리 전력을 소모할 수도 있다. 따라서, 저전력 소비를 갖는 효율적인 전력 증폭기가 매우 바람직하다.

다수의 무선 기술 및/또는 다수의 주파수 대역을 지원할 수 있는 효율적인 멀티-모드 전력 증폭기들이 본원에 기재된다. 일 양태에서, 다수의 무선 기술들을 지원하기 위해 선형 전력 증폭기들이 사용될 수도 있다. 선형 전력 증폭기는 총 출력 전력 범위의 전체 또는 부분에 걸쳐 하나 이상의 무선 기술들에 대한 스펙트럼 마스크 요건들을 충족시킬 수 있는 전력 증폭기이다. 일 예시적인 설계에서, 다수의 무선 기술들을 지원하는 제 1 선형 전력 증폭기는 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 제 1 RF 출력 신호를 제공하는데 사용될 수도 있다. 또한 다수의 무선 기술들을 지원하는 제 2 선형 전력 증폭기는 제 2 RF 입력 신호를 증폭하고 제 2 RF 출력 신호를 제공하는데 사용될 수도 있다. 제 1 선형 전력 증폭기는 저주파수 대역 (예를 들어 1 기가헤르츠 (GHz) 미만) 을 지원할 수도 있고, 제 2 선형 전력 증폭기는 고주파수 대역 (예를 들어 1 GHz 초과) 을 지원할 수도 있고, 또는 그 역도 또한 같다. 각각의 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 (예를 들어, 3개의) 체인들을 포함할 수도 있다. 각각의 체인은 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨의 각각의 범위에 대해 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능할 수도 있다. 다수의 체인들은 상이한 양의 전류로 바이어스될 수도 있고/있거나 상이한 사이즈의 트랜지스터들로 구현될 수도 있다. 체인들 모두는 적어도 하나의 무선 기술 (예를 들어, GSM) 에 대하여 선택가능할 수도 있고, 체인들의 서브셋은 적어도 하나의 다른 무선 기술 (예를 들어, WCDMA) 에 대하여 선택가능할 수도 있다. 다수의 무선 기술들은 일정한 포락선 변조 신호를 갖는 무선 기술 (예를 들어, GSM) 및 가변 포락선 변조 신호를 갖는 다른 무선 기술 (예를 들어, WCDMA) 을 포함할 수도 있다. 선형 전력 증폭기는 극 변조 및/또는 직교 변조와 함께 사용될 수도 있다. 이와 같이, RF 입력 신호는 극 변조로부터의 위상 변조 신호 또는 직교 변조로부터의 직교 변조 신호를 포함할 수도 있다.

다른 양태에서, (예를 들어, GSM에 대해) 일정한 포락선을 갖는 RF 입력 신호를 증폭하고 RF 출력 신호를 제공하기 위해 선형 전력 증폭기가 사용될 수도 있다. 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 체인들을 포함할 수도 있다. RF 입력 신호를 고정 이득으로 증폭하기 위해 일 체인이 선택될 수도 있다. RF 입력 신호는 가변 신호 레벨을 가질 수도 있고, RF 출력 신호의 신호 레벨은 RF 입력 신호의 가변 신호 레벨을 추적할 수도 있다.

또 다른 양태에서, RF 입력 신호를 증폭하고 RF 출력 신호를 제공하기 위해 전력 증폭기가 사용될 수도 있으며, RF 입력 신호는 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 전치 왜곡된다. 전치 왜곡은 극 변조에 의해 생성된 포락선 신호에 인가될 수도 있다. 이후, 전치 왜곡된 포락선 신호에 기초하여 RF 입력 신호가 생성될 수도 있다.

본 개시의 다양한 양태 및 특징을 아래에 더욱 상세하게 기재한다.

도 1은 다수의 무선 시스템으로 통신할 수 있는 단말기를 도시한다.
도 2는 GSM에 대한 방출 마스크를 도시한다.
도 3은 선형 및 비선형 PA를 갖는 송신기의 블록도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 선형 PA를 갖는 2개의 송신기의 블록도를 도시한다.
도 5a, 5b, 6 및 7은 다수의 무선 기술들에 대하여 공유된 선형 PA를 갖는 4개의 송신기의 블록도를 도시한다.
도 8은 상이한 PA들에 대한 총 전류 대 출력 전력의 플롯을 도시한다.
도 9는 극 변조를 지원하는 송신기의 블록도를 도시한다.
도 10은 직교 변조를 지원하는 송신기의 블록도를 도시한다.
도 11은 전치 왜곡을 갖는 그리고 갖지 않는 극 변조 및 직교 변조 둘 모두를 지원하는 송신기의 블록도를 도시한다.
도 12는 RF 출력 신호를 생성하는 프로세스를 도시한다.

단어 "예시적인"은 "실시예, 사례, 또는 도해로서의 역할"을 의미하도록 본원에 사용된다. "예시"로서 본원에 기재된 임의의 설계는 다른 설계들에 걸쳐 반드시 바람직하거나 유익한 것으로 해석되지 않는다.

도 1은 상이한 무선 기술의 다수의 무선 통신 시스템을 이용하여 통신할 수 있는 단말기 (110) 를 도시한다. 또한, 단말기 (110) 는 이동국, 사용자 장치, 액세스 단말기, 가입자 유닛, 스테이션 등으로 지칭될 수도 있다. 단말기 (110) 는 셀룰러 폰, 개인 디지털 보조기 (PDA), 무선 통신 디바이스, 무선 모뎀, 휴대용 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 코드리스 전화기, 무선 로컬 루프 (WLL) 스테이션 등일 수도 있다.

일반적으로, 단말기 (110) 는 CDMA 시스템, 시분할 다중 액세스 (TDMA) 시스템, 주파수 분할 다중 액세스 (FDMA) 시스템, 직교 FDMA (OFDMA) 시스템, 단일 반송파 FDMA (SC-FDMA) 시스템 등과 통신할 수도 있다. 용어 "시스템" 및 "네트워크"는 종종 상호교환가능하게 사용된다. CDMA 시스템은 코드 분할 다중화 (CDM) 를 사용하고, OFDMA 시스템은 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM) 를 사용하고, SC-FDMA 시스템은 단일 반송파 주파수 분할 다중화 (SC-FDM) 를 사용한다. CDMA 시스템은 WCDMA, cdma2000 등과 같은 무선 주파수를 구현할 수도 있다. cdma2000은 IS-95, IS-2000 및 IS-856 표준을 포함한다. IS-95 및 IS-2000은 통상적으로 CDMA2000 1X (또는 간단하게, 1X) 로 지칭되고, IS-856은 통상적으로 CDMA2000 1xEV-DO (또는 간단하게, 1xEV-DO) 로 지칭된다. TDMA 시스템은 GSM, EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. OFDMA 시스템은 UMB (Ultra Mobile Broadband), E-UTRA (Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. GSM, WCDMA 및 E-UTRA는 "3세대 파트너쉽 프로젝트" (3GPP) 로 명명된 기구로부터의 문헌에 기재된다. cdma2000 및 UMB는 "3세대 파트너쉽 프로젝트 2"(3GPP2) 로 명명된 기구로부터의 문헌에 기재된다. 3GPP 및 3GPP2 문헌들은 공중에 이용가능하다.

도 1에 도시된 예에서, 단말기 (110) 는 GSM 시스템의 기지국 (120), GSM/EDGE 시스템의 기지국 (122), 또는 WCDMA 시스템의 노드 B (124) 와 통신할 수도 있다. 또한, WCDMA 시스템은 통상적으로 범용 이동 통신 시스템 (UMTS) 네트워크로 지칭된다. 단말기 (110) 는 더 적거나 더 많은 무선 시스템과 통신할 수도 있다. 명료함을 위해서, 다음 설명은, 단말기 (110) 가 GSM, EDGE 및 WCDMA를 지원한다는 것을 가정한다. 용어 "WCDMA" 및 "UMTS"는 종종 상호교환가능하게 사용된다.

GSM은 일정한 포락선을 갖는 변조 신호를 생성하는 변조 방식인 GMSK (Gaussian minimum shift keying) 를 이용한다. EDGE는, 단위 원 상에 8개의 균일하게 이격된 포인트들을 갖는 신호 콘스텔레이션을 사용하는 변조 방식인 8-PSK (8-ary phase shift keying) 를 이용한다. WCDMA 및 cdma2000은 QPSK (quadrature phase shift keying) 및 QAM (quadrature amplitude modulation) 을 이용한다.

각각의 무선 기술에 대한 표준은 상이한 주파수에서 허용된 출력 전력의 양을 나타내는 방출 마스크를 지정한다. 방출 요건은 상이한 무선 기술들에 대해 다를 수도 있다.

도 2는 저주파수 대역에 있어서 GSM에 대한 방출 마스크를 도시한다. 단말기 (110) 에 의해 송신된 GSM 신호는 100 킬로헤르츠 (KHz) 의 편파적인 신호 대역폭을 갖는다. GSM 신호는 200 KHz 이상에서 플롯 210으로 주어진 레벨보다 더 낮은 출력 전력을 갖도록 요구된다. GSM 및 GSM/EDGE에 대한 방출 요건은, 1999년 발표된 명칭이 "Radio transmission and reception"인 3GPP TS 05.03에 기재되며, 이는 공중에 이용가능하다.

WCDMA에 대한 방출 요건은 명칭이 "User Equipment (UE) radio transmission and reception (FDD)"인 3GPP TS 25.101에 주어진다. cdma2000에 대한 방출 요건은 명칭이 "Recommended Minimum Performance Standards for cdma2000 Spread Spectrum Mobile Stations"인 3GPP2 C.S0011-B에 주어진다. 이들 문헌은 공중에 이용가능하다.

단말기 (110) 에 있어서, 상이한 주파수에서의 대역외 방출량은 RF 출력 신호를 생성하기 위해 사용된 전력 증폭기의 선형성, 변조된 신호를 위해 사용된 변조 방식 등과 같은 다양한 인자에 의존할 수도 있다. 일반적으로, 선형 전력 증폭기가 많을수록 대역외 방출을 적게 생성할 수도 있는 반면 선형 전력 증폭기가 더 적을수록 더 많은 대역외 방출을 생성할 수도 있다. 또한, GMSK와 같은 특정 진폭 변조 방식은 8-PSK, QPSK 및 QAM과 같은 변조 방식보다 적은 대역외 방출을 생성할 수도 있다.

단말기 (110) 는 도 1에 도시된 바와 같이 상이한 무선 시스템과의 통신을 지원할 수도 있다. 단말기 (110) 는 또한 각각의 무선 시스템을 위한 하나 이상의 주파수 대역들 상의 통신을 지원할 수도 있다. 예를 들어, 단말기 (110) 는 표 1에 주어진 임의의 주파수 대역들을 지원할 수도 있다. 일반적으로, 무선 통신을 위해 수 많은 주파수 대역들이 사용될 수도 있다. 따라서, 단말기 (110) 는 표 1에 나열된 것들 이외의 주파수 대역들을 지원할 수도 있다.

대역	주파수 대역	공통 명칭	업링크 주파수
고역	UMTS 2100	IMT-2000	1920-1980 MHz
	UMTS 1900	PCS	1850-1910 MHz
	UMTS 1800	DCS	1710-1785 MHz
저역	UMTS 900		880-915 MHz
저역	UMTS 850	셀룰러	824-849 MHz

단말기 (110) 는 직교 변조, 극 변조, 및/또는 다른 유형의 변조를 지원할 수도 있다. 직교 변조에 있어서, 동위상 (I) 및 직교 (Q) 국부 발진기 (LO) 신호들은 I 및 Q 변조 신호들로 변조되고 결합되어 식 1과 같이 직교 변조 신호를 획득할 수도 있다.

M_I(t) 는 I 변조 신호이고 M_Q(t) 는 Q 변조 신호이고,

cos(ωt) 는 I LO 신호이고 sin(ωt) 는 Q LO 신호이고,

S(t) 는 직교 변조 신호이고,

ω는 LO 신호의 주파수 (라디안/초) 이고 t는 시간이다.

I 및 Q LO 신호들은 90°위상이 다르다. 변조된 컴포넌트들

및

는 직교이고, 결합된 경우, 진폭과 위상 둘 모두가 변조된 변조 신호 S(t) 를 발생시킨다.

극 변조에 있어서, 변조 신호 S(t) 는 다음 식과 같이 진폭 및 위상 변조를 명시적으로 나타내는 형태로 표현될 수도 있다.

식 2 내지 4에 나타낸 바와 같이, 극 변조에 있어서, I 및 Q 변조 신호들, M_I(t) 및 M_Q(t) 는 포락선 신호 E(t) 및 위상 신호

로 변환될 수도 있다. LO 신호 cos(ωt) 의 위상을 변조하기 위해 위상 신호가 사용되어, 위상 변조 신호

를 획득할 수도 있다. 위상 변조 신호의 진폭을 변조시키기 위해 포락선 신호가 사용되어 식 2에 나타낸 극 변조 신호 S(t) 를 획득할 수도 있다.

본원의 설명에서, 변조 신호는 변조된 진폭 및 위상 둘 모두인 신호이다. 위상 변조 신호는 위상 변조된 신호이지만 진폭이 변조된 것은 아니다. 직교 변조 신호는 예를 들어 식 1에 도시된 바와 같이 직교 변조를 이용하여 획득된 변조 신호이다. 극 변조 신호는 예를 들어 식 2에 도시된 바와 같이 극 변조를 이용하여 획득된 변조 신호이다. 극 변조 신호는 위상 변조 신호 및 포락선 신호를 포함한다.

일 예시적인 설계에서, 극 변조는 GSM 및 EDGE를 위해 사용될 수도 있고 직교 변조는 WCDMA를 위해 사용될 수도 있다. 극 변조는 직교 변조보다 더 양호한 신호대 잡음 비 (SNR) 와 더 양호한 선형성을 제공할 수도 있다. 그러나, 극 변조로부터의 위상 변조 신호는 I 및 Q 변조 신호들보다 매우 더 넓을 수도 있다. 이와 같이, WCDMA를 위한 극 변조를 구현하는 것은 더욱 곤란할 수도 있다. 일반적으로 극 변조는 GSM, EDGE, WCDMA, cdma2000 및/또는 다른 무선 기술들을 위해 사용될 수도 있다.

도 3은 단말기 (110) 를 위한 송신기 (300) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (300) 는 GSM/EDGE를 위한 4개의 주파수 대역과 WCDMA를 위한 2개의 주파수 대역을 지원한다. 송신기 (300) 내에서, 4개의 구동 증폭기 (DA들; 310a 내지 310d) 는 각각 4개의 신호들 (Sout1 내지 Sout4) 을 수신하고 증폭한다. Sout1 신호는 저역에 있어서 GSM 또는 EDGE를 위한 위상 변조 신호일 수도 있고, Sout2 신호는 고역에 있어서 GSM 또는 EDGE를 위한 위상 변조 신호일 수도 있고, Sout3 신호는 저역에 있어서 WCDMA를 위한 변조 신호일 수도 있고, Sout4 신호는 고역에 있어서 WCDMA를 위한 변조 신호일 수도 있다. 증폭기 (Amp; 312) 는 GSM 또는 EDGE를 위한 포락선 신호 (Env) 를 수신하고 증폭할 수도 있다.

GSM/EDGE 전력 증폭기 모듈 (320) 은 구동 증폭기 (310a, 310b) 및 증폭기 (312) 로부터의 출력 신호를 수신한다. 모듈 (320) 은 바이어스 회로 (330), 저역 비선형 전력 증폭기 (340a), 및 고역 비선형 전력 증폭기 (340b) 를 포함한다. 바이어스 회로 (330) 내에서, 증폭기 (332) 는 그 비반전 입력에서 증폭된 포락선 신호와 그 반전 입력에서 피드백 회로 (336) 의 출력을 수신하고 P-채널 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor; 334) 의 게이트에 커플링된 출력을 갖는다. MOSFET (334) 는 배터리 공급 전압 (V_BATT) 에 커플링된 소스와 공급 전압 (V_PA) 을 전력 증폭기 (340a, 340b) 에 공급하는 드레인을 갖는다. 피드백 회로 (336) 는 V_PA 공급 전압을 수신하고 고정 이득과 V_PA 공급 전압에 대한 (예를 들어, 수 MHz의) 로우패스 필터링을 제공한다.

전력 증폭기 (340a) 는 구동 증폭기 (310a) 로부터 제 1 RF 입력 신호 (RFin1) 를 수신하여 증폭하고 제 1 RF 출력 신호 (RFout1) 를 제공한다. 전력 증폭기 (340a) 는 RFin1 신호를 수신하고 V_PA 공급 전압에 기초하여 결정된 가변 신호 레벨을 갖는 RFout1 신호를 생성하는 3개의 증폭기 스테이지들 (342a, 344a 및 346a) 을 포함한다. 유사하게, 전력 증폭기 (340b) 는 구동 증폭기 (310b) 로부터 제 2 RF 입력 신호 (RFin2) 를 수신하여 증폭하고 제 2 RF 출력 신호 (RFout2) 를 제공한다. 전력 증폭기 (340b) 는 V_PA 공급 전압에 기초하여 결정된 가변 신호 레벨을 갖는 RFout2를 생성하는 3개의 증폭기 스테이지들 (342b, 344b 및 346b) 을 포함한다. 바이어스 회로 (320) 및 전력 증폭기 (340a, 340b) 는, 전력 증폭기의 이득을 포락선 신호로 변화시킴으로써 위상 변조된 신호의 진폭 변조를 포함하는 큰 신호 극 변조를 지원한다.

WCDMA에 있어서, 표면 탄성파 (SAW) 필터 (318c 및 318d) 는 각각 구동 증폭기 (310c, 310d) 로부터 출력 신호들을 수신하여 필터링한다. 저역 선형 증폭기 (340c) 는 SAW 필터 (318c) 로부터 제 3 RF 입력 신호 (RFin3) 를 수신하여 증폭하고 제 3 RF 출력 신호 (RFout3) 를 제공한다. 전력 증폭기 (340c) 는 2개의 병렬 체인 (1, 2) 을 포함한다. 체인 1은 증폭기 스테이지 (342c) 및 직렬로 커플링된 스위치 (348c) 를 포함한다. 체인 2는 직렬로 커플링된 증폭기 스테이지 (342c, 344c 및 346c) 를 포함한다. RFin3 신호를 증폭하고 RFout3 신호를 제공하기 위해 2개의 체인들 중 하나가 선택될 수도 있다. 체인 1은 낮은 출력 전력이 요구되는 경우에 선택될 수도 있다. 이 경우, 스위치 (348c) 가 클로즈될 수도 있고, 증폭기 스테이지 (344c, 346c) 가 디스에이블될 수도 있다. 체인 2는 높은 출력 전력이 요구되는 경우 선택될 수도 있다. 이 경우, 증폭기 스테이지들 (344c, 346c) 가 인에이블될 수도 있고, 스위치 (348c) 이 오픈될 수도 있다.

유사하게, 고역 선형 전력 증폭기 (340d) 는 SAW 필터 (318d) 로부터 제 4 RF 입력 신호 (RFin4) 를 수신하여 증폭하고 제 4 RF 출력 신호 (RFout4) 를 제공한다. 전력 증폭기 (340d) 는 2개의 병렬 체인 1 및 체인 2를 포함하고 이 체인은 증폭기 스테이지들 (342d, 344d 및 346d) 및 스위치 (348d) 를 포함한다. 체인 1은 저 출력 전력이 요구되는 경우 선택될 수도 있고, 체인 2는 고 출력 전력이 요구되는 경우 선택될 수도 있다. 선택된 체인은 RFin4 신호를 증폭하고 RFout4 신호를 제공한다.

GSM이 GMSK를 이용하기 때문에, 구동 증폭기 (310a, 310b) 로부터의 위상 변조 신호는 일정한 포락선, 즉 일정한 신호 진폭을 갖는다. 일정한 포락선 때문에, 비선형 전력 증폭기 (340a, 340b) 는 GSM을 위한 위상 변조 신호를 증폭하는데 사용될 수도 있다. 비선형 전력 증폭기는 선형 전력 증폭기보다 더 양호한 효율을 가질 수도 있으며 포화 영역에서 동작하는 클래스 C의 전력 증폭기일 수도 있다. 위상 변조 신호는 특정 전력 레벨 (예를 들어, 3 dBm) 에서 고정될 수도 있다. 그런다음, RFout1 및 RFout2 신호들의 출력 전력 레벨은 V_PA 공급 전압을 조정 (예를 들어, 0 dBm에서 35 dBm까지) 함으로써 변할 수도 있다. 이와 같이, 전력 증폭기들 (340a, 340b) 의 이득은 V_PA 공급 전압을 변경함으로써 변경될 수도 있다.

WCDMA는 시간에 따라 변하는 진폭을 갖는 변조 신호를 생성한다. 가변 포락선 때문에, 선형 전력 증폭기 (340c, 340d) 는 WCDMA를 위한 변조 신호를 증폭하는데 사용될 수도 있다. 선형 전력 증폭기는 선형 영역에서 동작하는 클래스 AB 전력 증폭기일 수도 있다. 선형 동작은 전력 증폭기로 하여금 이들 신호들을 클립핑 또는 왜곡하지 않고 변조 신호의 진폭 변화를 추적하게 하며, 신호의 클립핑 또는 왜곡은 RF 출력 신호들의 주파수 스펙트럼에서 원하지 않는 아티팩트들을 유발할 수도 있다. 선형 전력 증폭기 (340c, 340d) 는 고정 이득으로 동작될 수도 있고, RFout3 및 RFout4 신호들의 출력 전력 레벨은 RF 입력 전력 레벨을 조정 (예를 들어, -50 dBm에서 +28 dBm까지) 함으로써 변할 수도 있다.

EDGE는 또한 시간에 따라 변하는 진폭을 갖는 변조 신호를 생성한다. 그러나, 아래에 기재된 바와 같이, 비선형 전력 증폭기 (340a, 340b) 는 EDGE에 대한 위상 변조 신호를 증폭하는데 사용될 수도 있고, 포락선 신호 및 위상 변조 신호는 전력 증폭기 (340a, 340b) 의 비선형을 보상하기 위해 전치 왜곡될 수도 있다.

일 예시적인 설계에서, 전력 증폭기는 다음과 같이 분류될 수도 있다.

·선형 전력 증폭기 - WCDMA 스펙트럼 마스크 요건은 충족하지만 EDGE 스펙트럼 마스크 요건은 충족하지 않음, 또는

·비선형 전력 증폭기 - 일정한 포락선 신호를 갖는 GSM을 제외하고 임의의 무선 기술에 대한 스펙트럼 마스크 요건을 충족하지 않음.

GSM 스펙트럼 마스크 요건은 일정한 포락선으로 인해 최소로 충족하기 어려울 수도 있고 선형 또는 비선형 전력 증폭기들과 충족될 수도 있다. WCDMA 스펙트럼 마스크 요건은 GSM 스펙트럼 마스크 요건보다 충족하기 더 어려울 수도 있고 선형 전력 증폭기들과 충족될 수도 있다. EDGE 스펙스럼 마스크 요건은 3개의 무선 기술들 중에서 충족하기 가장 어려울 수도 있고 선형 전력 증폭기들 및 전치 왜곡의 결합으로 충족될 수도 있다. 이상적인 전력 증폭기는 전치 왜곡 없는 모든 무선 기술들의 스펙트럼 마스크 요건을 충족할 수 있지만 설계가 곤란할 수도 있고/있거나 너무 많은 전력을 소비할 수도 있다.

GSM 및 EDGE는 시분할 듀플렉싱 (TDD) 을 이용하고, 및 WCDMA는 주파수 분할 듀플렉싱 (FDD) 을 이용한다. TDD에 있어서, 단말기 (110) 는 상이한 시간 슬롯들의 동일한 주파수 채널에 대하여 송신 및 수신할 수 있다. 스위치는 어떤 주어진 순간에 송신기 또는 수신기 중 어느 하나를 안테나에 커플링하는데 사용될 수도 있다. FDD에 있어서, 단말기 (110) 는 상이한 주파수 채널 상에서 동시에 송신 및 수신할 수 있다. 듀플렉서는 RF 출력 신호를 송신기로부터 안테나로 라우팅하고 수신된 RF 신호를 안테나로부터 수신기로 라우팅하는데 사용될 수도 있다.

필터들 (360a, 360b) 는 전력 증폭기들 (340a, 340b) 로부터 RFout1 및 RFout2를 수신하여 필터링하고 필터링된 신호를 각각 스위치 (370) 의 제 1 포트와 제 2 포트에 제공한다. 듀플렉서 (362c, 362d) 는 전력 증폭기들 (340c, 340d) 로부터의 RFout3 및 RFout4 신호들을 각각 스위치 (370) 의 제 3 포트와 제 4 포트에 커플링한다. 듀플렉서 (362c 및 362d) 는 또한 스위치 (370) 의 제 3 포트 및 제 4 포트로부터의 수신된 RF 신호들을 저역 및 고역 수신기들 (도 3에 미도시) 에 커플링한다. 스위치 (370) 는, GSM/EDGE 저역, GSM/EDGE 고역, WCDMA 저역, 또는 WCDMA 고역이 선택되는지 여부에 의존하여 4개의 포트들 중 하나에 안테나 (380) 를 커플링한다. 스위치 (370) 는 또한 안테나 (380) 를 GSM/EDGE를 위한 저역 및 고역 수신기들 (도 3에 미도시) 에 커플링할 수도 있다.

도 4a는 단말기 (110) 를 위한 송신기 (400) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (400) 는 GSM/EDGE를 위한 4개의 주파수 대역 및 WCDMA를 위한 2개의 주파수 대역을 지원한다. 송신기 (400) 는 4개의 구동 증폭기 (310a 내지 310d), 전력 증폭기 (340c, 340d), 필터 (360a, 360b), 듀플렉서 (362c, 362d), 및 스위치 (370) 를 포함하며, 이들은 도 3에 대하여 상술된 바와 같이 커플링된다. 도 4a에 도시된 예시적인 설계에서, SAW 필터들 (318c, 318d) 가 생략되고, 구동 증폭기 (310c, 310d) 로부터의 출력 신호들은 각각 전력 증폭기들 (340c, 340d) 에 직접 커플링된다. SAW 필터 (318c, 318d) 는 수신 주파수 대역의 잡음을 제거하는데 사용된다. 이 잡음은 전력 증폭기들 (340c, 340d) 에 의해 증폭되고 듀플렉서 (362c, 362d) 를 통해 수신기로 라우팅된다. SAW 필터 (318c, 318d) 는 수신 주파수 대역의 잡음이 충분히 낮다면 생략될 수도 있다.

송신기 (400) 는 도 3의 모듈 (320) 을 대체하는 GSM/EDGE 전력 증폭기 모듈 (420) 을 더 포함한다. 모듈 (420) 은, 각각 구동 증폭기 (310a, 310b) 로부터의 RFin1 및 RFin2 신호들을 수신하여 증폭하고, 각각 RFout1 및 RFout2 신호들을 제공하는 저역 선형 전력 증폭기 (440a) 및 고역 선형 전력 증폭기 (440b) 를 포함한다. 전력 증폭기 (440a) 는 3개의 병렬 체인 1, 2 및 3을 포함한다. 체인 1은 직렬로 커플링된 증폭기 스테이지 (442a) 및 스위치 (448a) 를 포함한다. 체인 2는 직렬로 커플링된 증폭기 스테이지 (442a, 444a 및 446a) 를 포함한다. 체인 3은 직렬로 커플링된 증폭기 스테이지 (442a, 454a 및 456a) 를 포함한다. 스위치 (458a) 는 증폭기 스테이지 (446a 또는 456a) 중 어느 하나의 출력을 전력 증폭기 (440a) 의 출력에 커플링한다. 전력 증폭기 (440b) 는 유사하게 3개의 병렬 체인들 1, 2 및 3을 포함하며, 이 체인들 1, 2 및 3은 증폭기 스테이지 (442b, 444b, 446b, 454b 및 456b) 및 스위치 (448b, 458b) 를 포함한다. 스위치 (458a, 458b) 는 도 4a에 도시된 바와 같이 모듈 (420) 내에서 또는 모듈 (420) 외부에서 구현될 수도 있다.

전력 증폭기 (440a, 440b) 각각의 3개의 체인들은 다음과 같이 동작할 수도 있다:

·체인 1 - 낮은 출력 전력용으로 사용됨,

·체인 2 - 중간 출력 전력용으로 사용됨, 그리고

·체인 3 - 높은 출력 전력용으로 사용됨.

체인 1은 낮은 바이어스 전류로 동작되고/되거나 보다 작은 사이즈의 트랜지스터로 구현된다. 체인 2는 중간 바이어스 전류로 동작되고/되거나 중간 사이즈 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 체인 3은 높은 바이어스 전류로 동작되고/되거나 보다 큰 사이즈의 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 일 예시적인 설계에서, 제 1 증폭기 스테이지 (442) 는 모든 3개의 체인들을 위한 고정 바이어스 전류를 갖는다. 다른 예시적인 설계에서, 제 1 증폭기 스테이지 (442) 는 체인 1, 2 및 3이 선택되는지 여부에 기초하여 조정되는 가변 바이어스 전류를 갖는다. 일반적으로, 각각의 증폭기 스테이지는 출력 전력 레벨 및/또는 다른 인자들에 기초하여 조정될 수도 있는 고정 바이어스 전류 또는 가변 바이어스 전류를 가질 수도 있다. 체인 1, 2 및 3은 상이한 출력 전력 범위들에 대하여 선택될 수도 있고 따라서 대강의 출력 전력 조정을 위해 사용될 수도 있다. 미세한 출력 전력 조정은 RF 입력 전력 레벨을 조정함으로써 달성될 수도 있다.

GSM/EDGE를 위한 다수의 병렬 체인들을 갖는 선형 전력 증폭기 (440a, 440b) 의 이용은 특정 이득을 제공할 수도 있다. GSM에 있어서, 특정 포락선 변조 신호는 전력 증폭기 (440a, 440b) 로 하여금 GSM 스펙트럼 마스크 요건을 충족하게 한다. EDGE에 있어서, EDGE 스펙트럼 마스크 요건을 충족시키기 위해서 높은 출력 전력에서 전치 왜곡이 체인 3에 사용될 수도 있다. 체인 1 및 2는 충분히 선형일 수도 있고 전치 왜곡의 사용없이 EDGE 스펙트럼 마스크 요건을 충족시킬 수 있다.

선형 전력 증폭기 (440a, 440b) 는 도 3의 비선형 전력 증폭기 (340a, 340b) 와 비슷하거나 더 높은 효율을 달성할 수도 있다. 각각의 체인은 비선형 전력 증폭기 (340) 보다 그 출력 전력 레벨의 범위에 대해 더 높거나 비슷한 효율의 달성이 가능할 수도 있다. 체인 3은 높은 출력 전력으로 동작할 수도 있고 비선형 전력 증폭기 (340) 보다 더 높거나 비슷한 효율을 달성할 수도 있다. 입력 전력 레벨을 변경함으로써 출력 전력 레벨의 조정은 극 변조를 이용하여 비선형 전력 증폭기 (340) 에 대한 효율을 더 개선할 수도 있다.

도 4b는 단말기 (110) 에 대한 송신기 (402) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (402) 는 도 4a의 송신기 (400) 의 회로 블록의 전체를 포함하고 도 4a의 모듈 (420) 을 대체하는 GSM/EDGE 전력 증폭기 모듈 (421) 을 더 포함한다. 모듈 (421) 은 스위치 (458a, 458b) 를 제외하고 각각, 전력 증폭기 (440a, 440b) 내의 모든 회로 블록들을 포함하는 전력 증폭기들 (441a, 441b) 를 포함한다. 모듈 (421) 에서, 증폭기 스테이지 (446a, 456a) 의 출력이 함께 커플링되어 전력 증폭기 (441a) 의 출력에 더 커플링된다. 증폭기 스테이지 (446b, 456b) 의 출력이 함께 커플링되어 전력 증폭기 (441b) 의 출력에 더 커플링된다.

도 4a 및 도 4b에서, 증폭기 스테이지 (444, 446) 는 체인 2가 선택되지 않는 경우 디스에이블될 수도 있고, 증폭기 스테이지 (454, 456) 는 체인 3이 선택되지 않는 경우 디스에이블될 수도 있다. 대안으로, 체인 2 및 3 둘 모두가 인에이블될 수도 있고, 증폭기 스테이지 (446, 456) 의 출력들이 결합되어 높은 전력 동작에서 더 높은 출력 전력을 획득할 수도 있다. 도 4a의 스위치 (458) 는 통상적으로 약간의 삽입 손실을 가질 수도 있다. 이 삽입 손실은 도 4b에 도시된 바와 같이 각각의 전력 증폭기 (441) 내의 증폭기 스테이지 (446, 456) 의 출력들을 함께 커플링함으로써 방지될 수도 있다. 스펙트럼 마스크 요건을 충족하기 위해서 전치 왜곡이 필수적으로 (예를 들어, 높은 출력 전력에서 EDGE에 대하여) 실시될 수도 있다.

도 5a는 단말기 (110) 에 대한 송신기 (500) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (500) 는 GSM/EDGE에 대한 4개의 주파수 대역과 WCDMA에 대한 2개의 주파수 대역을 지원한다. 송신기 (500) 는 구동 증폭기 (510a, 510b), 전력 증폭기 모듈 (520), 필터 (560a, 560b), 듀플렉서 (562a, 562b) 및 스위치 (570) 를 포함한다. 구동 증폭기 (510a) 는 Sout1 신호를 수신하여 증폭하고 RFin1 신호를 제공한다. Sout1 신호는 (ⅰ) 저역에 대한 GSM 또는 EDGE를 위한 위상 변조 신호, (ⅱ) 저역에 대한 WCDMA를 위한 변조 신호, 또는 (ⅲ) 저역에 대한 몇몇 다른 신호일 수도 있다. 구동 증폭기 (510b) 는 Sout2 신호를 수신하여 증폭하고 RFin2 신호를 제공한다. Sout2 신호는 (ⅰ) 고역에 대한 GSM 또는 EDGE를 위한 위상 변조 신호, (ⅱ) 고역에 대한 WCDMA를 위한 변조 신호, 또는 (ⅲ) 고역에 대한 몇몇 다른 신호일 수도 있다.

전력 증폭기 모듈 (520) 은, 각각 RFin1 및 RFin2 신호들을 수신하여 증폭하고 RFin1 및 RFin2 신호들을 제공하는 저역 선형 전력 증폭기 (540a) 및 고역 선형 전력 증폭기 (540b) 를 포함한다. 전력 증폭기 (540a) 는, 도 4a에 대하여 상술된 바와 같이 커플링되는 증폭기 스테이지 (542a, 544a, 546a, 554a 및 556a) 와 스위치 (548a) 를 포함하는 3개의 병렬 체인 1, 2 및 3을 포함한다. 출력 스위치 (558a) 는, 증폭기 스테이지 (546a) 의 출력에 커플링된 공통 포트와, 전력 증폭기 (540a) 의 제 1 출력과 제 2 출력에 각각 커플링된 제 1 스로우 및 제 2 스로우를 갖는다. 증폭기 스테이지 (556a) 의 출력은 전력 증폭기 (540a) 의 제 1 출력에 커플링된다. 전력 증폭기 (540b) 는, 전력 증폭기 (540a) 와 동일한 방식으로 커플링되는, 증폭기 스테이지 (542b, 544b, 546b, 554b 및 556b) 와 스위치 (548b) 를 포함하는 3개의 병렬 체인 1, 2 및 3을 포함하고 출력 스위치 (558b) 를 더 포함한다. 스위치 (558a, 558b) 는 도 5a에 도시된 바와 같이 모듈 (520) 내에서, 또는 모듈 (520) 외부에서 구현될 수도 있다.

필터 (560a, 560b) 는, 각각 전력 증폭기 (540a, 540b) 의 제 1 출력에 커플링된 입력과, 스위치 (570) 의 제 1 포트 및 제 3 포트에 커플링된 출력을 갖는다. 듀플렉서 (562a, 562b) 는, 각각 전력 증폭기 (540a, 540b) 의 제 2 출력에 커플링된 송신기 포트와, 스위치 (570) 의 제 2 포트 및 제 4 포트에 커플링된 공통 포트를 갖는다. 스위치 (570) 는 안테나 (580) 에 커플링된 공통 포트를 갖는다. 스위치 (570) 는 또한 저역 및 고역을 위한 GSM/EDGE 수신기들 (도 5a에 미도시) 에 커플링될 수도 있는 더 많은 포트들을 포함할 수도 있다.

저역 GSM/EDGE에 있어서, 스위치 (558a) 는 증폭기 스테이지 (546a) 를 전력 증폭기 (540a) 의 제 1 출력에 커플링하고, 스위치 (570) 는 제 1 포트를 안테나 (580) 에 커플링한다. 저역 WCDMA에 있어서, 스위치 (558a) 는 증폭기 스테이지 (546a) 를 전력 증폭기 (540a) 의 제 2 출력에 커플링하고, 스위치 (570) 는 제 2 포트를 안테나 (580) 에 커플링한다. 고역 GSM/EDGE에 있어서, 스위치 (558b) 는 증폭기 스테이지 (546b) 를 전력 증폭기 (540b) 의 제 1 출력에 커플링하고, 스위치 (570) 는 제 3 포트를 안테나 (580) 에 커플링한다. 고역 WCDMA 스위치 (558b) 는 증폭기 스테이지 (546b) 를 전력 증폭기 (540b) 의 제 2 출력에 커플링하고, 스위치 (570) 는 제 4 포트를 안테나 (580) 에 커플링한다.

도 5a에 도시된 예시적인 설계에서, GSM, EDGE 및 WCDMA를 지원하기 위해 2개의 선형 전력 증폭기 (540a, 540b) 만이 사용된다. GSM/EDGE에 있어서, 체인 1은 낮은 출력 전력용으로 사용될 수도 있고, 체인 2는 중간 출력 전력용으로 사용될 수도 있고, 체인 3은 높은 출력 전력용으로 사용될 수도 있다. 체인 2 및 3은 또한 높은 전력 동작 시 더 높은 출력 전력을 제공하기 위해 결합될 수도 있다. WCDMA에 있어서, 체인 1은 낮은 출력 전력 내지 중간 출력 전력용으로 사용될 수도 있고, 체인 2는 중간 출력 전력 내지 높은 출력 전력용으로 사용될 수도 있다. GSM, EDGE 및 WCDMA에 있어서, 스펙트럼 마스크 요건을 충족시키기 위해서 전력 증폭기 (540a, 540b) 의 비선형을 확인하는데 전치 왜곡이 사용될 수도 있다.

도 5b는 단말기 (110) 에 대한 송신기 (502) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (502) 는 비록 다음과 같이 수정되지만 도 5a의 송신기 (500) 의 회로 블록 전체를 포함한다. 전력 증폭기 모듈 (521) 는 선형 전력 증폭기 (541a, 541b) 를 포함한다. 전력 증폭기 (541a) 내에서, 증폭기 스테이지 (546a, 556a) 의 출력이 함께 커플링된다. 출력 스위치 (558a) 는, 증폭기 스테이지 (546a, 556a) 의 출력에 커플링된 공통 포트, 필터 (560a) 에 커플링된 제 1 스로우, 및 듀플렉서 (562a) 에 커플링된 제 2 스로우를 갖는다. 전력 증폭기 (541b) 내의 증폭기 스테이지 (546b, 556b) 및 스위치 (558b) 는 증폭기 스테이지 (546a, 556a) 및 스위치 (558a) 와 비슷한 방식으로 커플링된다. 스위치 (558a, 558b) 는 (도 5b에 도시된 바와 같이) 모듈 (521) 의 외부에서 또는 모듈 (521) 의 내부에서 구현될 수도 있다.

도 6은 단말기 (110) 에 대한 송신기 (600) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (600) 는 GSM/EDGE에 대한 4개의 주파수 대역과 WCDMA에 대한 4개의 주파수 대역을 지원한다. 송신기 (600) 는 구동 증폭기 (610a, 610b), 전력 증폭기 모듈 (620), 필터 (660a, 660b), 4개의 듀플렉서 (662a 내지 662d), 및 스위치 (670) 를 포함한다. 드라이버 증폭기 (610a, 610b) 는 도 5a에 대하여 설명된 바와 같이 Sout1 및 Sout2 신호들을 수신하여 증폭하고 RFin1 및 RFin2 신호들을 제공한다.

전력 증폭기 모듈 (620) 은 각각 RFin1 및 RFin2 신호들을 수신하여 증폭하는 저역 선형 전력 증폭기 (640a) 및 고역 선형 전력 증폭기 (640b) 를 포함한다. 전력 증폭기 (640a) 는, 도 4a에 대하여 상술된 바와 같이 커플링되는 증폭기 스테이지 (642a, 644a, 646a, 654a 및 656a) 와 스위치 (648a) 를 포함하는 3개의 병렬 체인 1, 2 및 3을 포함한다. 출력 스위치 (658a) 는, 증폭기 스테이지 (646a) 의 출력에 커플링된 공통 포트와, 전력 증폭기 (640a) 의 제 1, 제 2 및 제 3 출력들에 각각 커플링된 제 1, 제 2 및 제 3 스로우를 갖는다. 증폭기 스테이지 (656a) 의 출력은 전력 증폭기 (640a) 의 제 1 출력에 커플링된다. 전력 증폭기 (640b) 는 전력 증폭기 (640a) 와 동일한 방식으로 커플링되는, 증폭기 스테이지 (642b, 644b, 646b, 654b 및 656b) 및 스위치 (648b) 를 포함하는 3개의 병렬 체인 1, 2 및 3을 포함하고 출력 스위치 (658b) 를 더 포함한다. 스위치 (658a, 658b) 는 (도 6에 도시된 바와 같이) 모듈 (620) 내에서 또는 모듈 (620) 외부에서 구현될 수도 있다.

필터들 (660a, 660b) 는 각각, 전력 증폭기 (640a, 640b) 의 제 1 출력에 커플링된 입력들과, 스위치 (670) 의 제 1 및 제 4 포트들에 커플링된 출력들을 갖는다. 듀플렉서들 (662a, 662b) 은 전력 증폭기 (640a) 의 제 2 및 제 3 출력들에 커플링된 송신기 포트를 갖고, 스위치 (670) 의 제 2 및 제 3 포트에 커플링된 공통 포트들을 갖는다. 듀플렉서 (662c, 662d) 는 전력 증폭기 (640b) 의 제 2 및 제 3 출력들에 커플링된 송신기 포트들과, 스위치 (670) 의 제 5 및 제 6 포트들에 커플링된 공통 포트들을 포함한다. 스위치 (670) 는 안테나 (680) 에 커플링된 공통 포트를 갖는다. 스위치 (670) 는 또한 저역 및 고역 (도 6에 미도시) 에 대해 GSM/EDGE 수신기들에 커플링될 수도 있는 더 많은 포트들을 포함할 수도 있다.

듀플렉서들 (662a, 662b) 은 저역의 2개의 주파수 대역 (예를 들어, 셀룰러 대역 및 900 MHz 대역) 에 관한 것일 수도 있다. 듀플렉서들 (662c, 662d) 은 고역의 2개의 주파수 대역 (예를 들어, PCS 대역 및 IMT-2000 대역) 에 관한 것일 수도 있다.

저역 GSM/EDGE에 있어서, 스위치 (658a) 는 증폭기 스테이지 (646a) 를 전력 증폭기 (640a) 의 제 1 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 그 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다. WCDMA를 위한 제 1 저주파수 대역에 있어서, 스위치 (658a) 는 증폭기 스테이지 (646a) 를 전력 증폭기 (640a) 의 제 2 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 제 2 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다. WCDMA를 위한 제 2 저주파수 대역에 있어서, 스위치 (658a) 는 증폭기 스테이지 (646a) 를 전력 증폭기 (640a) 의 제 3 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 제 3 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다. 고역 GSM/EDGE에 있어서, 스위치 (658b) 는 증폭기 스테이지 (646b) 를 전력 증폭기 (640b) 의 제 1 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 제 4 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다. WCDMA를 위한 제 1 고주파수 대역에 있어서, 스위치 (658b) 는 증폭기 스테이지 (646b) 를 전력 증폭기 (640b) 의 제 2 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 제 5 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다. WCDMA를 위한 제 2 고주파수 대역에 있어서, 스위치 (658b) 는 증폭기 스테이지 (646b) 를 전력 증폭기 (640b) 의 제 3 출력에 커플링하고, 스위치 (670) 는 제 6 포트를 안테나 (680) 에 커플링한다.

도 7은 단말기 (110) 에 대한 송신기 (602) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 송신기 (602) 는 GSM/EDGE를 위한 4개의 주파수 대역과 WCDMA에 대한 4개의 주파수 대역을 지원한다. 송신기 (602) 는 도 6의 송신기 (600) 의 회로 블록 모두를 포함한다. 송신기 (602) 는 부스트 또는 벅 DC-DC 전환기와 같은 직류 (DC)-DC 스위치일 수도 있는 전압 조절기 (630) 를 더 포함한다. 전압 조절기 (630) 는 전력 공급 전압 (예를 들어, 배터리 전압 V_BATT) 을 수신하고 전력 증폭기 (640a, 640b) 를 위한 공급 전압 V_AMP을 생성한다. 전력 소모를 감소시키기 위해서 출력 전력 레벨에 기초하여 (예를 들어, 비례하여) V_AMP 전압을 설정할 수도 있다. 전압 조절기 (630) 는 또한 저 전압 배터리를 지원하는데 사용될 수도 있다.

전압 조절기 (630) 는 또한, 큰 신호 극 변조를 지원하는데 사용될 수도 있다. 이 경우, 포락선 정보를 포함하는 V_AMP를 생성할 수도 있는 전압 조절기 (630) 에 포락선 신호를 인가할 수도 있다. 이후, 전력 증폭기 (640a, 640b) 의 적어도 하나의 출력 스테이지에 V_AMP가 인가될 수도 있다. 전력 증폭기 (640a, 640b) 로부터의 RF 출력 신호들은 포락선 신호에 기초하여 결정된 가변 진폭을 가질 수도 있다. 전압 조절기 (630) 및 전력 증폭기 (640) 를 큰 신호 극 변조에 대하여 동작시킴으로써 더 높은 효율이 획득될 수도 있다.

도 4a 내지 도 7은 GSM/EDGE에 대한 선형 전력 증폭기의 이용 및 GSM, EDGE 및 WCDMA에 대한 선형 전력 증폭기의 공유의 몇 가지 예시적인 설계를 도시한다. 일반적으로, 송신기는, 임의의 수의 무선 기술들뿐만 아니라 각각 지원된 무선 기술에 대한 임의의 수의 주파수 대역들을 지원하는데 사용될 수도 있는 임의의 수의 선형 전력 증폭기들을 포함할 수도 있다.

도 8은 GSM/EDGE를 위해 사용된 상이한 전력 증폭기들에 대한 총 전류 대 총 전력의 플롯을 도시한다. 플롯 810은 도 3의 비선형 전력 증폭기 (340a 또는 340b) 에 대한 총 전류 대 출력 전력을 도시한다. 플롯 (820) 은, 도 4a의 전력 증폭기 (440a 또는 440b), 도 4b의 전력 증폭기 (441a 또는 441b), 도 5a의 전력 증폭기 (540a 또는 540b), 도 5b의 전력 증폭기 (541a 또는 541b), 또는 도 6의 전력 증폭기 (640a 또는 640b) 일 수도 있는 선형 전력 증폭기에 대한 총 전류 대 출력 전력을 도시한다. 이 예에서, 체인 1은 16 dBm까지의 출력 전력에 대하여 선택되고, 체인 2는 16 dBm과 30 dBm 사이의 출력 전력에 대하여 선택되고, 체인 3은 30 dBm을 초과하는 출력 전력에 대하여 선택된다. 체인 1, 2 및 3에 대한 스위치 포인트는 또한 다른 출력 전력 레벨에 있을 수도 있다. 이 예에서, 체인 1의 바이어스 전류는 8 dBm에서 변할 수도 있고, 8 dBm 보다 아래에는 더 낮은 바이어스 전류가 사용되고, 8 dBm 보다 위에는 더 높은 바이어스 전류가 사용된다. 일반적으로, 각각의 체인은 임의의 수의 바이어스 전류 셋팅들을 가질 수도 있고, 임의의 범위의 출력 전력 레벨들에 대하여 각각의 바이어스 전류 셋팅이 사용될 수도 있다. 플롯 (810, 820) 은, GSM/EDGE에 대한 선형 전력 증폭기가 비선형 전력 증폭기보다 더 적은 총 전류를 소비할 수도 있다는 것을 나타낸다.

일 예시적인 설계에서, 도 5a의 전력 증폭기 (540a, 540b), 도 5b의 전력 증폭기 (541a, 541b), 및 도 6 및 도 7의 전력 증폭기 (640a, 640b) 에 대한 GSM/EDGE 및 WCDMA를 위한 동일한 세트의 스위치 포인트들이 사용될 수도 있다. 이 설계는 송신기의 설계 및 동작을 단순화시킬 수도 있다. 다른 예시적인 설계에서, GSM/EDGE를 위해 일 세트의 스위치 포인트들이 사용될 수도 있고, WCDMA를 위해 다른 세트의 스위치 포인트들이 사용될 수도 있다. 스펙트럼 마스크 요건을 충족하고 전력 소비를 감소시키기 위해서 각각의 무선 기술을 위한 스위치 포인트들이 선택될 수도 있다.

본원에 기재된 전력 증폭기들은 다양한 송신기와 함께 사용될 수도 있다. 몇몇 예시적인 송신기들의 전력 증폭기들의 사용을 아래에 설명한다.

도 9는 극 변조를 지원하는 송신기 (900) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 디지털 신호 프로세서 (DSP; 914) 는 송신될 데이터를 처리 (예를 들어, 인코딩 및 인터리빙) 하고 코딩된 데이터를 제공한다. 파형 (WF) 맵퍼 (916) 는 GMSK, 8-PSK, QPSK, QAM 등에 기초하여 코딩된 데이터를 복소값 심볼에 맵핑한다. 파형 맵퍼 (916) 는 예를 들어, 확산, 스크램블링, OFDM 변조, SC-FDM 변조 등과 같은 다른 처리를 수행할 수도 있다. 파형 맵퍼 (916) 는 I 데이터 신호에 대한 각각의 복소값 심볼의 실수 부분, I_in을 제공하고, Q 데이터 신호에 대한 각각의 복소값 심볼의 허수 부분, Q_in을 제공한다. 직교-극 변환기 (918) 는 I 및 Q 데이터 신호들을 수신하고, 이들 데이터 신호의 복소값 심볼을 데카르트 좌표로부터 극 좌표로 변환하고, 포락선 신호 E_in과 위상 신호

을 제공한다. 변환기 (918) 는 그 심볼의 크기 및 위상을 획득하기 위해 각각의 복소값 심볼에 대하여 식 3 및 4를 구현할 수도 있다.

전치 왜곡 유닛 (920) 은, 포락선 및 위상 신호를 다른 방법으로 인에이블하고 통과시키는 경우 포락선 및 위상 신호를 전치 왜곡시킨다. 유닛 (920) 내의 포락선 경로에서, 승산기 (922) 는 포락선 신호를 이득 G₁으로 승산하고 스케일링된 포락선 신호를 제공한다. 포락선 왜곡 유닛 (924) 은 스케일링된 포락선 신호를 왜곡시켜 전력 증폭기의 비선형성을 보상하고 전치 왜곡된 포락선 신호 E_pd를 멀티플렉서 (928) 의 제 1 ('p') 입력에 제공한다. 본원의 설명에서, 멀티플렉서들의 입력은 전치 왜곡에 대하여 'p'로 라벨링되고 전치 왜곡이 아닌 것에 대하여 'n'으로 라벨링된다. 지연 유닛 (926) 은 스케일링된 포락선 신호를 승산기 (922) 로부터 지연시켜 유닛 (924) 의 지연을 매치시키고 지연된 포락선 신호를 멀티플렉서 (928) 의 제 2 ('n') 입력에 제공한다. 멀티플렉서 (928) 는 전치 왜곡이 인에이블되는 경우 유닛 (924) 으로부터 전치 왜곡된 포락선 신호를 제공하고 전치 왜곡이 인에이블되지 않는 경우 유닛 (926) 으로부터 지연된 포락선 신호를 제공한다.

유닛 (920) 내의 위상 경로에서, 위상 왜곡 유닛 (934) 은 유닛 (924) 으로부터 전치 왜곡된 포락선 신호를 수신하고 위상 정정 신호를 제공하여 전력 증폭기의 비선형성으로 인한 위상 에러를 보상한다. 합산기 (932) 는 변환기 (918) 로부터의 위상 신호를 위상 정정 신호와 합산하고 전치 왜곡된 위상 신호

를 멀티플렉서 (938) 의 제 1 ('p') 입력에 제공한다. 지연 유닛 (936) 은 변환기 (918) 로부터의 위상 신호를 지연시키고 지연된 위상 신호를 멀티플렉서 (938) 의 제 2 ('n') 입력에 제공한다. 멀티플렉서 (938) 는 전치 왜곡이 인에이블되는 경우 유닛 (934) 으로부터 전치 왜곡된 위상 신호를 제공하고 전치 왜곡이 인에이블되지 않는 경우 유닛 (936) 으로부터 지연된 위상 신호를 제공한다.

승산기 (930) 는 멀티플렉서 (928) 로부터의 포락선 신호를 이득 G₂와 승산하고 증폭된 포락선 신호 E_out을 제공한다. 승산기 (922, 930) 는 원하는 출력 전력 레벨을 획득하기 위해 전력 제어를 위해 사용될 수도 있다. 디지털-아날로그 변환기 (DAC; 958a, 958b) 는 증폭된 포락선 신호를 아날로그로 변환하고 출력 포락선 신호를 제공한다. 위상 고정 루프 (PLL; 940) 는 멀티플렉서 (938) 로부터 위상 신호를 수신하고 제어 신호를 전압 제어 발진기 (VCO; 942) 로 제공한다. VCO (942) 는, 위상 변조를 달성하도록 PLL (940) 로부터 제어 신호에 의해 변화된 위상들을 갖는 I 및 Q LO 신호들, I_LO 및 Q_LO를 생성한다.

변조기 (960a, 960b) 는 각각 저역 및 고역 각각에 대하여 진폭 변조를 수행한다. 변조기 (960a) 내에서, 믹서 (962a) 는 DAC (958a) 로부터의 출력 포락선 신호를 이용하여 I LO 신호를 변조하고, 믹서 (964a) 는 DAC (958b) 로부터의 출력 포락선 신호를 이용하여 Q LO 신호를 변조한다. 합산기 (966a) 는 믹서 (962a, 964a) 의 출력들을 합산하고 Sout1 신호를 제공하며, 이는 진폭 및 위상 모두가 변조된 것이다. 변조기 (960b) 내에서, 믹서들 (962b, 964b) 은 각각, DAC (958a, 958b) 로부터 각각의 출력 포락선 신호들로 I 및 Q LO 신호들을 변조한다. 합산기 (966b) 는 믹서들 (962b, 964b) 의 출력들을 합산하고 Sout2 신호를 제공하며, 이 둘 모두는 변조된 진폭 및 위상이다.

구동 증폭기 (970a, 970b) 는 각각, 변조기 (960a, 960b) 로부터의 Sout1 및 Sout2를 증폭한다. 선형 전력 증폭기 (980a, 980b) 는 각각 구동 증폭기 (970a, 970b) 로부터의 RFin1 및 RFin2 신호들을 더 증폭하고, 각각 RFout1 및 RFout2 신호들을 제공한다. 전력 증폭기 (980a, 980b) 는 도 4a의 전력 증폭기 (440a, 440b), 도 4b의 전력 증폭기 (441a, 441b), 도 5a의 전력 증폭기 (540a, 540b), 도 5b의 증폭기 (541a, 541b), 또는 도 6의 전력 증폭기 (640a, 640b) 로 구현될 수도 있다.

제어기/프로세서 (910) 는 송신기 (900) 내의 DSP (914) 및 다른 회로 블록들의 동작을 제어한다. 메모리 (912) 는 제어기/프로세서 (910) 및/또는 다른 회로 블록들에 대한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장한다. 메모리 (912) 는 제어기/프로세서 (910)(도 9에 도시된 바와 같이) 의 외부에서 또는 제어기/프로세서의 내부에서 구현될 수도 있다.

도 9는 전력 증폭기 전에 포락선 신호를 갖는 위상 변조 신호의 진폭 변조를 포함하는 작은 신호 극 변조를 도시한다. 도 9에서, 변조기 (960) 는 2개의 믹서 및 합산기를 이용하여 진폭 변조를 수행한다. 진폭 변조는 또한 하나의 믹서와 가산기 없이 수행될 수도 있다. 큰 신호의 극 변조는 또한 (ⅰ) 포락선 정보를 포함하는 V_AMP를 생성하기 위해 DAC (958a 또는 958b) 의 출력을 전압 조절기에 제공하는 것과 (ⅱ) V_AMP를 선형 전력 증폭기 (980a, 980b) 의 적어도 하나의 출력 스테이지에 제공하는 것에 의해 지원될 수도 있다.

도 10은 직교 변조를 지원하고 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 전치 왜곡을 선택적으로 적용할 수 있는 송신기 (902) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 간단함을 위해 유닛 (910 내지 914) 은 도 10에 도시하지 않는다. 파형 맵퍼 (916) 는 전송될 데이터를 처리하고 I 및 Q 데이터 신호들 (I_in, Q_in) 을 제공한다. 직교-극 변환기 (918), 승산기 (922), 포락선 왜곡 유닛 (924), 합산기 (932), 및 위상 왜곡 유닛 (934) 은 도 9에 대하여 상술된 바와 같이 I 및 Q 데이터 신호들 상에서 동작하고, 전치 왜곡 포락선 신호 (E_pd) 및 전치 왜곡 위상 신호

를 제공한다.

멀티플렉서들 (950a, 950b) 은 제 1 ('n') 입력에서 I 및 Q 데이터 신호들을 수신하고 전치 왜곡이 인에이블되지 않는 경우 이들 신호들을 디지털 로테이터 (952) 의 I 및 Q 입력들에 제공한다. 멀티플렉서들 (950a, 950b) 은 또한 제 2 ('p') 입력에서 전치 왜곡된 포락선 신호 E_pd, 및 0의 신호를 수신하고, 전치 왜곡이 인에이블된 경우 이들 신호를 로테이터 (952) 의 I 및 Q 입력들에 제공한다. 로테이터 (952) 는 위상 정정 신호, θ에 기초한 I 및 Q 신호들에서 신호들을 회전시키고, I 및 Q 회전 신호들 (I_rot, Q_rot) 을 제공한다. 전치 왜곡이 인에이블되지 않는 경우, 로테이터 (952) 는 VCO (942) 로부터의 LO 신호들의 주파수 에러 및 위상 오프셋을 수정하기 위해 I 및 Q 신호들을 회전시킬 수도 있다. 전치 왜곡이 인에이블되는 경우, 로테이터 (952) 는 전력 증폭기로 인한 위상 왜곡뿐만 아니라 LO 신호들의 주파수 에러 및 위상 오프셋을 수정하기 위해 전치 왜곡된 포락선 신호를 회전시킬 수도 있다.

승산기 (954a, 954b) 는 로테이터 (952) 로부터의 I 및 Q 회전된 신호들을 이득 G₃로 승산하고 스케일링된 I 및 Q 신호들을 각각 제공한다. DAC (958a, 958b) 는 스케일링된 I 및 Q 신호들을 아날로그로 변환하고 I 및 Q 변조 신호들을 각각 제공한다. 변조기 (960a, 960b) 는 저역 및 고역 각각에 대한 직교 변조를 수행한다. 각각의 변조기 (960) 는 DAC (958a, 958b) 로부터의 I 및 Q 변조 신호들을 이용하여 VCO (942) 로부터의 I 및 Q LO 신호들에 대한 직교 변조를 수행한다. 구동 증폭기 (970a) 및 전력 증폭기 (980a) 는 변조기 (960a) 로부터의 Sout1 신호를 증폭하고 RFout1 신호를 제공한다. 구동 증폭기 (970b) 및 전력 증폭기 (980b) 는 변조기 (960b) 로부터의 Sout2 신호를 증폭하고 RFout2 신호를 제공한다.

송신 (TX) 주파수 추정기 (944) 는 LO 신호들의 주파수 에러를 추정하고, 대강의 주파수 에러를 PLL (940) 로 제공하고, 미세 주파수 에러를 위상 누산기 (Acc; 946) 에 제공한다. PLL (940) 은, 대강의 주파수 에러가 수정되도록 VCO (942) 를 위한 제어 신호를 생성한다. 누산기 (946) 는 미세 주파수 에러를 누산하고 위상 에러를 제공한다. 멀티플렉서 (950c) 는 전치 왜곡이 인에이블되는 경우 전치 왜곡된 위상 신호,

를 수신하여 제공하고 전치 왜곡이 인에이블되지 않는 경우 0의 신호를 제공한다. 합산기 (948) 는 누산기 (946) 로부터의 위상 에러, 멀티플렉서 (950c) 의 출력, 및 위상 오프셋을 합산하고 위상 정정 신호, θ를 로테이터 (952) 에 제공한다.

도 11은 극 변조 (모드 1) 및 직교 변조 (모드 2) 둘 모두를 효율적으로 지원하고 공유된 회로 블록들을 이용하여 각각의 모드에 대한 전치 왜곡을 지원하거나 전치 왜곡을 지원하지 않는 송신기 (904) 의 예시적인 설계의 블록도를 도시한다. 도 11에서, 멀티플렉서 입력들은 전치 왜곡에 대하여 'p'로, 전치 왜곡이 아닌 것에 대하여 'n'으로, 모드 1에 대하여 '1'로, 그리고/또는 모드 2에 대하여 '2'로 라벨링된다.

송신기 (904) 는 몇 가지 수정과 함께 도 10의 송신기 (902) 의 회로 블록 전체를 포함한다. 멀티플렉서 (939) 는 제 1 ('1p') 입력에서 합산기 (932) 로부터의 전치 왜곡된 위상 신호

, 제 2 ('1n') 입력에서 유닛 (936) 으로부터의 지연된 위상 신호, 및 제 3 ('2') 입력에서 0의 신호를 수신한다. 멀티플렉서 (939) 는 전치 왜곡을 갖는 극 변조가 선택되는 경우 전치 왜곡된 위상 신호를 제공하고, 전치 왜곡이 없는 극 변조가 선택되는 경우 지연된 위상 신호를 제공하고, 그리고 직교 변조가 선택되는 경우 0의 신호를 제공한다. PLL (940) 은 멀티플렉서 (939) 로부터의 출력 신호에 대하여 동작하고, 제어 신호를 VCO (942) 에 제공한다. 극 변조가 선택되는 경우, 멀티플렉서 (956a, 956b) 는 제 1 ('1') 입력에서 승산기 (930) 로부터 디지털 포락선 신호 (E_out) 를 수신하고 이 신호를 각각 DAC (958a, 958b) 에 제공한다. 직교 변조가 선택되는 경우, 멀티플렉서들 (956a, 956b) 은 또한 제 2 ('2') 입력에서 각각 승산기 (954a, 945b) 로부터의 스케일링된 I 및 Q 신호들을 수신하고, 각각 이들 신호들을 DAC (958a, 958b) 에 제공한다. DAC (958) 의 출력은 상술된 바와 같이 큰 극 변조에 대해 전압 조절기를 통해 전력 증폭기 (980) 에 인가될 수도 있다.

극 변조기가 선택되는 경우, DAC (958a, 958b) 는 출력 포락선 신호를 제공하고, VCO (942) 는 위상 변조를 갖는 I 및 Q LO 신호들을 제공한다. 변조기들 (960a, 960b) 은 출력 포락선 신호를 이용하여 VCO (942) 로부터의 I 및 Q LO 신호들에 대한 진폭 변조를 수행한다. 직교 변조가 선택되는 경우, DAC (958A, 958b) 는 I 및 Q 변조 신호들을 제공하고, VCO (942) 는 위상 변조를 갖지 않는 I 및 Q LO 신호들을 제공한다. 변조기들 (960a, 960b) 은 I 및 Q 변조 신호들을 이용하여 I 및 Q LO 신호들에 대한 직교 변조를 수행한다. 구동 증폭기 (970a, 970b) 및 전력 증폭기 (980a, 980b) 는 변조기 (960a, 960b) 로부터 Sout1 및 Sout2 신호들을 증폭하고 RFout1 및 RFout2 신호들을 제공한다.

도 9, 10 및 11에 도시된 예시적인 설계에서, RF 출력 신호의 출력 전력 레벨 및/또는 다른 인자들에 기초하여 전치 왜곡 또는 전치 왜곡이 아닌 것이 선택될 수도 있다. 출력 전력 레벨은 입력 전력 레벨, 증폭기 이득 등과 관련될 수도 있다. 일 예시적인 설계에서, 출력 전력 레벨이 임계치를 초과한다면 전치 증폭이 실시될 수도 있고 출력 전력 레벨이 임계치 미만이라면 전치 증폭이 스킵될 수도 있다. 스펙트럼 마스크 및/또는 다른 요건이 만족될 수 있도록 임계치가 선택될 수도 있다.

도 9, 10 및 11은 본원에 기재된 멀티-모드 전력 증폭기와 함께 사용될 수도 있는 송신기의 몇 가지 예시적인 설계를 도시한다. 이들 멀티 모드 전력 증폭기는 또한 다른 송신기 설계로 이용될 수도 있다. 일반적으로, 송신기는 도 9, 10 및 11에 도시된 것들보다 더 적은, 추가의 그리고/또는 상이한 회로 블록들로 구현될 수도 있다. 회로 블록들은 또한 도 9, 10 및 11에 도시된 것과 상이하게 배열될 수도 있다. 도 9, 10 및 11은 또한, 원하는 RF 주파수에서 변조된 신호를 생성하기 위해 RF에서 직접적으로 변조를 수행하는 직접-변환 아키텍처를 구현하는 송신기를 도시한다. 송신기는 또한 중간 주파수 (IF) 에서 변조를 수행한 후 변조된 신호를 RF로 주파수 상향변환하는 슈퍼-헤테로다인식 송신기를 구현할 수도 있다.

도 12는 RF 출력 신호를 생성하기 위한 프로세스 (1200) 의 예시적인 설계를 도시한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 무선 기술들 중 하나에 대해 위상 변조 신호가 생성될 수도 있다 (블록 1212). 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 무선 기술들 중 다른 하나에 대해 직교 변조 신호가 생성될 수도 있다 (블록 1214). 통신용으로 사용된 무선 기술에 따라서 임의의 주어진 순간에 위상 변조 신호 또는 직교 변조 신호 중 어느 하나가 생성될 수도 있다. 예를 들어, 위상 또는 직교 변조 신호를 구동 증폭기를 통해 통과시킴으로써, 위상 변조 신호 또는 직교 변조 신호에 기초하여 RF 입력 신호가 생성될 수도 있다 (블록 1216). 도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같이, 선형 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 RF 입력 신호가 전치 왜곡될 수도 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 출력 전력 레벨들의 각각의 범위를 지원하는 각각의 체인을 이용하여, 다수의 무선 기술들을 지원하는 선형 전력 증폭기의 다수의 체인들 중 하나가 선택될 수도 있다 (블록 1218). 선택된 체인의 적어도 하나의 증폭기 스테이지의 바이어스 전류는 출력 전력 레벨에 기초하여 조정될 수도 있다. RF 출력 신호를 획득하기 위해 선형 전력 증폭기의 선택된 체인을 이용하여 다수의 무선 기술들 중 하나에 대한 RF 입력 신호가 증폭될 수도 있다 (블록 1220).

본원에 기재된 송신기들 및 전력 증폭기들은 집적 회로 (IC), 아날로그 IC, RF IC (RFIC), 혼합 신호 IC, 주문형 집적 회로 (ASIC), 인쇄 회로 기판 (PCB), 전자기기 등에서 구현될 수도 있다. 송신기 및 전력 증폭기는 또한 상보성 금속 산화막 반도체 (CMOS), N-채널 MOS (N-MOS), P-채널 MOS (PMOS), 바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT), 바이폴라 CMOS (BiCMOS), 실리콘 게르마늄 (SiGe), 갈륨 비소 (GaAs) 등과 같은 다양한 IC 프로세스 기술들을 이용하여 제조될 수도 있다.

본원에 기재된 디지털-아날로그 변환 회로를 구현하는 장치는 독립형 디바이스일 수도 있고 또는 더 큰 디바이스의 일부일 수도 있다. 디바이스는 (ⅰ) 독립형 IC, (ⅱ) 데이터 및/또는 명령어를 저장하기 위한 메모리 IC를 포함할 수도 있는 하나 이상의 IC의 세트, (ⅲ) RF 수신기 (RFR) 또는 RF 송신기/수신기 (RTR) 와 같은 RFIC, (ⅳ) 전력 증폭기 (PA) 모듈, (ⅴ) 이동국 모뎀 (MSM) 과 같은 ASIC (ⅵ) 다른 디바이스들 내에 내장될 수도 있는 모듈, (ⅶ) 수신기, 셀룰러 전화기, 무선 디바이스, 핸드셋, 또는 이동 유닛 (ⅷ) 등일 수도 있다.

하나 이상의 예시적인 설계들에서, 기재된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 그 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 컴퓨터 판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 기능들이 저장되거나 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 컴퓨터 프로그램을 일 위치에서 다른 위치로 용이하게 이송시킬 수 있는 임의의 매체를 포함한 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체 둘 다를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수도 있다. 예로써, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 이송 또는 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 또한, 임의의 접속은 정확하게 컴퓨터 판독가능 매체로 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어 케이블, 디지털 가입자 회선 (DSL) 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 테크놀러지들을 이용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신된다면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은 무선 테크놀러지들은 매체의 정의에 포함된다. 본원에 사용된 디스크 (disk 및 disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광디스크, DVD (Digital Versatile Disc), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하고, 디스크 (disk) 는 통상적으로 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, 디스크 (disc) 는 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기의 조합 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함된다.

본 개시의 앞의 설명은 어떤 당업자라도 본 개시를 제작하거나 이용할 수 있도록 제공된다. 본 개시의 다양한 수정은 당업자에게 쉽게 명확할 것이며, 본원에 정의된 일반 원리는 본 개의 범위로부터 벗어나지 않고 다른 변경에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 기술된 실시예 및 설계들로 제한되는 것을 의도하지 않지만 본원에 개시된 원리 및 신규한 특성과 일치하는 최광의 범위를 따른다.

Claims

다수의 무선 기술들을 지원하고, 제 1 무선 주파수 (RF) 입력 신호를 증폭하고 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하는 제 1 선형 전력 증폭기를 포함하고,
상기 제 1 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 체인들을 포함하고, 각각의 체인은 상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 각각의 범위에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 무선 기술들을 지원하고, 제 2 RF 입력 신호를 증폭하고 제 2 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하는 제 2 선형 전력 증폭기를 더 포함하고,
상기 제 1 선형 전력 증폭기는 저주파수 대역과 고주파수 대역 중 하나를 지원하고, 상기 제 2 선형 전력 증폭기는 상기 저주파수 대역과 상기 고주파수 대역 중 다른 하나를 지원하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 저주파수 대역은 1 기가헤르츠 (GHz) 미만이고 상기 고주파수 대역은 1 GHz를 초과하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은,
상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 제 1 범위에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한 제 1 체인, 및
상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 상기 제 1 범위보다 더 높은 출력 전력 레벨들의 제 2 범위에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한 제 2 체인을 포함하는, 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은,
상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 상기 제 2 범위 이상인 출력 전력 레벨들의 제 3 범위에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한 제 3 체인을 더 포함하는, 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 및 제 3 체인들은 더 높은 출력 전력을 제공하기 위해 동시에 선택가능한, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은,
제 1 증폭기 스테이지를 포함하는 제 1 체인, 및
상기 제 1 증폭기 스테이지와 적어도 하나의 추가 증폭기 스테이지를 포함하는 제 2 체인을 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은,
제 1 증폭기 스테이지를 포함하는 제 1 체인,
상기 제 1 증폭기 스테이지와 적어도 하나의 중간 전력 증폭기 스테이지를 포함하는 제 2 체인, 및
상기 제 1 증폭기 스테이지와 적어도 하나의 고 전력 증폭기 스테이지를 포함하는 제 3 체인을 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은 상이한 양의 전류로 바이어스되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들 중 적어도 하나의 체인은 출력 전력 레벨들의 상이한 범위들에 대하여 상이한 양의 전류로 바이어스되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들은 상이한 사이즈들의 트랜지스터들로 구현되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들 모두는 상기 다수의 무선 기술들 중 적어도 하나에 대하여 선택가능하고, 상기 다수의 체인들의 서브셋은 상기 다수의 무선 기술들 중 적어도 하나의 다른 무선 기술에 대하여 선택가능한, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 체인들 중 적어도 2개에 커플링되고, 상기 다수의 무선 기술들 중 하나에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제 1 출력부에 제공하고 상기 다수의 무선 기술들 중 다른 하나에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제 2 출력부에 제공하도록 동작하는 스위치를 더 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 무선 기술들 중 적어도 하나에 대해 직교 변조를 수행하고, 상기 다수의 무선 기술들 중 적어도 다른 하나에 대해 극 변조를 수행하고, 그리고 변조된 신호를 제공하도록 동작하는 변조기; 및
상기 변조된 신호를 증폭하고 상기 제 1 RF 입력 신호를 제공하도록 동작하는 구동 증폭기를 더 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 RF 입력 신호는 상기 다수의 무선 기술들 중 하나에 대한 위상 변조 신호를 포함하고 상기 다수의 무선 기술들 중 다른 하나에 대한 직교 변조 신호를 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 RF 입력 신호는 상기 제 1 선형 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 전치 왜곡 (pre-distort) 되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
전력 공급 전압을 수신하고 상기 제 1 선형 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하도록 동작하는 직류 (DC)-DC 전환기를 더 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
포락선 신호 및 전력 공급 전압을 수신하고 상기 제 1 선형 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하도록 동작하는 전압 조절기를 더 포함하고,
상기 공급 전압은 상기 포락선 신호로부터의 포락선 정보를 포함하는, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 포락선 신호는 상기 제 1 선형 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 전치 왜곡되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 선형 전력 증폭기는 상이한 무선 기술들에 대한 다수의 RF 출력들을 제공하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 선형 전력 증폭기는 상이한 주파수 대역들에 대한 다수의 RF 출력들을 제공하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 선형 전력 증폭기는 상이한 출력 전력 범위들에 대한 다수의 RF 출력들을 제공하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 무선 기술들은 일정한 포락선 변조 신호를 갖는 제 1 무선 기술 및 가변 포락선 변조 신호를 갖는 제 2 무선 기술을 포함하는, 장치.
일정한 포락선을 갖는 무선 주파수 (RF) 입력 신호를 증폭하고 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하는 선형 전력 증폭기를 포함하고,
상기 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 체인들을 포함하고, 각각의 체인은 상기 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 각각의 범위에 대해 상기 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한, 장치.
제 24 항에 있어서,
극 변조를 수행하고 위상 변조 신호를 제공하도록 동작하는 변조기; 및
상기 위상 변조 신호를 증폭하고 상기 선형 전력 증폭기의 출력을 포화시키는 상기 RF 입력 신호를 제공하도록 동작하는 구동 증폭기를 더 포함하는, 장치.
제 25 항에 있어서,
포락선 신호 및 전력 공급 전압을 수신하고 상기 선형 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하도록 동작하는 전압 조절기를 더 포함하고,
상기 공급 전압은 상기 포락선 신호로부터의 포락선 정보를 포함하는, 장치.
제 24 항에 있어서,
포락선 신호 또는 전력 공급 전압을 수신하고 상기 선형 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하도록 동작하는 직류 (DC)-DC 전환기를 더 포함하는, 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 선형 전력 증폭기는 상기 RF 입력 신호를 고정 이득으로 증폭하도록 동작하고,
상기 RF 입력 신호는 가변 신호 레벨을 갖고, 상기 RF 출력 신호의 신호 레벨은 상기 RF 입력 신호의 상기 가변 신호 레벨을 추적하는, 장치.
무선 주파수 (RF) 입력 신호를 증폭하고 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하는 전력 증폭기를 포함하고,
상기 RF 입력 신호는 상기 전력 증폭기의 비선형성을 보상하도록 전치 왜곡되고, 상기 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 체인들을 포함하고, 각각의 체인은 상기 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 각각의 범위에 대해 상기 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한, 장치.
제 29 항에 있어서,
상기 RF 출력 신호의 출력 전력 레벨에 기초하여 상기 RF 입력 신호를 전치 왜곡하거나 전치 왜곡하지 않도록 동작하는 전치 왜곡 유닛을 더 포함하는, 장치.
제 30 항에 있어서,
상기 전치 왜곡 유닛은 상기 출력 전력 레벨이 임계치를 초과한다면 상기 RF 입력 신호를 전치 왜곡하고 상기 출력 전력 레벨이 상기 임계치 미만이라면 상기 RF 입력 신호를 전치 왜곡하지 않는, 장치.
제 29 항에 있어서,
극 변조를 수행하고 위상 변조 신호를 제공하도록 동작하는 변조기; 및
상기 위상 변조 신호를 증폭하고 상기 RF 입력 신호를 제공하도록 동작하는 구동 증폭기를 더 포함하는, 장치.
제 29 항에 있어서,
포락선 신호 또는 전력 공급 전압을 수신하고 상기 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하도록 동작하는 직류 (DC)-DC 전환기를 더 포함하는, 장치.
제 1 국부 발진기 (LO) 신호를 수신하여 제 1 변조 신호로 변조하고 제 1 변조된 신호를 제공하도록 동작하는 제 1 변조기;
상기 제 1 변조기에 커플링되고, 상기 제 1 변조된 신호를 증폭하고 제 1 무선 주파수 (RF) 입력 신호를 제공하도록 동작하는 제 1 구동 증폭기;
상기 제 1 변조기에 커플링되고 다수의 무선 기술들을 지원하는 제 1 선형 전력 증폭기로서, 상기 제 1 선형 전력 증폭기는 상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하고, 상기 제 1 선형 전력 증폭기는 병렬로 커플링된 다수의 체인들을 포함하고, 각각의 체인은 상기 제 1 RF 입력 신호를 증폭하고 출력 전력 레벨들의 각각의 범위에 대해 상기 제 1 RF 출력 신호를 제공하도록 선택가능한, 상기 제 1 선형 전력 증폭기; 및
상기 제 1 선형 전력 증폭기에 커플링된 안테나를 포함하는, 무선 디바이스.
제 34 항에 있어서,
제 2 LO 신호를 수신하여 제 2 변조 신호로 변조하고 제 2 변조된 신호를 제공하도록 동작하는 제 2 변조기;
상기 제 2 변조기에 커플링되고, 상기 제 2 변조된 신호를 증폭하고 제 2 RF 입력 신호를 제공하도록 동작하는 제 2 구동 증폭기; 및
상기 다수의 무선 기술들을 지원하고, 상기 제 2 RF 입력 신호를 증폭하고 제 2 RF 출력 신호를 제공하도록 동작하는 제 2 선형 전력 증폭기로서, 상기 제 1 선형 전력 증폭기는 저주파수 대역과 고주파수 대역 중 하나를 지원하고, 상기 제 2 선형 전력 증폭기는 상기 저주파수 대역과 상기 고주파수 대역 중 다른 하나를 지원하는, 상기 제 2 선형 전력 증폭기를 더 포함하는, 무선 디바이스.
제 34 항에 있어서,
상기 제 1 RF 출력 신호의 출력 전력 레벨에 기초하여 상기 제 1 RF 입력 신호를 전치 왜곡하거나 전치 왜곡하지 않도록 동작하는 전치 왜곡 유닛을 더 포함하는, 무선 디바이스.
다수의 무선 기술들을 지원하는 선형 전력 증폭기의 다수의 체인들 중 하나를 선택하는 단계로서, 각각의 체인은 각각의 범위의 출력 전력 레벨들을 제공하도록 동작할 수 있는, 상기 다수의 체인들 중 하나를 선택하는 단계; 및
RF 출력 신호를 획득하기 위해 상기 다수의 무선 기술들 중 하나에 대한 무선 주파수 (RF) 입력 신호를 상기 선형 전력 증폭기의 선택된 체인을 이용하여 증폭하는 단계를 포함하는, 증폭을 수행하는 방법.
제 37 항에 있어서,
상기 선택된 체인의 적어도 하나의 증폭기 스테이지의 바이어스 전류를 출력 전력 레벨에 기초하여 조정하는 단계를 더 포함하는, 증폭을 수행하는 방법.
제 37 항에 있어서,
상기 다수의 무선 기술들 중 제 1 무선 기술에 대한 위상 변조 신호를 생성하는 단계;
상기 다수의 무선 기술들 중 제 2 무선 기술에 대한 직교 변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 RF 입력 신호를 상기 위상 변조 신호 또는 상기 직교 변조 신호에 기초하여 생성하는 단계를 더 포함하는, 증폭을 수행하는 방법.
제 37 항에 있어서,
상기 선형 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 상기 RF 입력 신호를 전치 왜곡하는 단계를 더 포함하는, 증폭을 수행하는 방법.
다수의 무선 기술들을 지원하는 선형 전력 증폭기의 다수의 체인들 중 하나를 선택하는 수단으로서, 각각의 체인은 각각의 범위의 출력 전력 레벨들을 제공하도록 동작할 수 있는, 상기 다수의 체인들 중 하나를 선택하는 수단; 및
RF 출력 신호를 획득하기 위해 상기 다수의 무선 기술들 중 하나에 대한 무선 주파수 (RF) 입력 신호를 상기 선형 전력 증폭기의 선택된 체인을 이용하여 증폭하는 수단을 포함하는, 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 선택된 체인의 적어도 하나의 증폭기 스테이지의 바이어스 전류를 출력 전력 레벨에 기초하여 조정하는 수단을 더 포함하는, 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 다수의 무선 기술들 중 제 1 무선 기술에 대한 위상 변조 신호를 생성하는 수단;
상기 다수의 무선 기술들 중 제 2 무선 기술에 대한 직교 변조 신호를 생성하는 수단; 및
상기 위상 변조 신호 또는 상기 직교 변조 신호에 기초하여 상기 RF 입력 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는, 장치.
제 41 항에 있어서,
상기 선형 전력 증폭기의 비선형성을 보상하기 위해 상기 RF 입력 신호를 전치 왜곡하는 수단을 더 포함하는, 장치.