KR20120027244A - 신호 전력을 결합하는 회로들 및 방법들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신호 전력을 결합하기 위한 기술들을 포함한다. 일실시예에서, 복수의 전력 증폭기들(101 ~ 104)은 증폭된 신호들을 발생한다. 복수의 제 1 전송라인들은 전력 증폭기들(101 ~ 104)의 출력들에 전기적으로 결합된다. 제 2 전송라인들(111 ~ 114)은 증폭된 신호들을 수신하기 위해 제 1 전송라인들에 자기적으로 결합된다. 증폭된 신호들은 제 2 전송라인들에서 중앙 도전성 영역(110)으로 그리고 노드(151)로 전파한다. 증폭된 신호들은 노드에서 합산된다. 노드는 안테나 단자 (150)에 결합된다. 실시예들은 제 2 전송라인들 (111-114) 및 방사상 결합기/스플리터를 형성하는 중앙 도전성 영역8110)을 예시한다. 이들은 제 1 및 제 2 전송라인들(111 ~ 114)으로 구성된 스트립 라인 발룬스(strip line baluns)를 갖는 차동 전력 증폭기들(101 ~ 104)을 예시한다.

Description

신호 전력을 결합하는 회로들 및 방법들{CIRCUITS AND METHODS COMBINING SIGNAL POWER}
관련출원들에 대한 상호참조
본 발명은 전체를 참조로서 여기에 포함시키는 2009년 5월 19일에 출원된 미국 특허 가출원 제61/179,592호로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 전자 회로들에서 신호들을 결합하는 것에 관한 것이다.
여기에 달리 언급하지 않는 한, 이 단락에서 기술되는 방법들은 본원의 청구항들에 대한 종래기술이 아니며 이 단락에 포함하더라도 종래기술인 것으로 인정되지 않는다.
많은 전자 회로들은 매우 다양한 기능들을 수행하기 위해 신호들을 처리한다. 이러한 전자 회로들에서 신호들은 전형적으로, 변하는 전압 및 전류 값들을 포함하는데, 전압 및 전류 변동들은 예를 들면 정보를 나타낼 수도 있다. 많은 전자 시스템들에서 하나의 제약은 전자 시스템이 전압 및 전류 신호들을 전송하기 위해 발생할 수 있는 전력량이다. 예를 들면, 무선 시스템은 신호의 수신을 보증하도록 하는 최소 전력 레벨로 안테나에 라디오 주파수("RF") 신호들을 전송할 것이 요구될 수 있다. 그러나, 시스템에서 전자 회로들의 전력 출력은 예를 들면 공급 전압 또는 공급 전류와 같은 요인들에 의해 제한될 수 있다.
예를 들면, 트랜지스터 크기들이 감소함에 따라, 이러한 트랜지스터들을 사용하는 전자 회로들은 속도를 증가시키며 더 높은 주파수 동작을 달성할 수 있다. 그러나, 트랜지스터 크기들이 감소함에 따라, 브레이크다운 전압들도 감소하여 공급 전압들은 디바이스들의 안전한 동작을 보증하기 위해 감소되어야 한다. 그렇게 되면, 더 낮은 공급 전압들은 이러한 디바이스들에서 트랜지스터들에 의해 발생될 수 있는 전력량을 감소시키게 된다. 무선 시스템에서, 예를 들면, 낮은 공급 전압들은 안테나를 구동하는데 사용할 수 있는 전력을 감소시킨다. 그러면, 이것은 무선 시스템이 RF 신호들을 전송할 수 있는 거리를 감소시킨다.
본 발명의 실시예들은 신호 전력을 결합하기 위한 기술들을 포함한다. 일실시예는 복수의 전력 증폭기들, 복수의 제 1 전송라인들, 복수의 제 2 전송라인들, 및 중앙 도전성 영역을 포함하는 장치를 포함한다. 각각의 전력 증폭기는 입력 및 출력을 구비한다. 전력 증폭기들의 출력들은 서로 다른 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합된다. 중앙 도전성 영역은 안테나 단자에 결합된 노드를 구비한다. 제 2 전송라인들은 각각의 제 1 전송라인들을 통해 복수의 전력 증폭기들의 다른 출력에 결합되고, 제 2 전송라인들 각각은 중앙 도전성 영역에 전기적으로 결합된 단부를 포함한다. 각각의 전력 증폭기는 입력 신호를 수신하고 출력 신호를 생성하며, 전력 증폭기들의 출력 신호들은 제 1 전송라인들에서 제 2 전송라인들에 자기적으로 결합되고 중앙 도전성 영역의 노드에서 합산된다.
일실시예에서, 제 1 전송라인들은 제 1 임피던스를 갖도록 구성되고, 제 2 전송라인들은 제 2 임피던스를 갖도록 구성된다.
일실시예에서, 제 1 전송라인들 각각 및 제 2 전송라인들 각각은 긴 형상을 가지며, 각각의 전력 증폭기의 출력은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 하나 이상의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 전력 증폭기의 출력은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 하나에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 전력 증폭기의 출력은 차동 출력을 포함하며, 각각의 전력 증폭기의 차동 출력은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 2개의 전송라인들에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 전력 증폭기는 제 1 차동 출력을 갖는 제 1 전력 증폭기 및 제 2 차동 출력을 갖는 제 2 전력 증폭기를 포함한다. 제 1 차동 출력의 제 1 출력은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 첫 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합된다. 제 2 차동 출력의 제 1 출력은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 두 번재 제 1 전송라인에 전기적으로 결합된다. 제 1 차동 출력의 제 2 출력은 제 3 전송라인의 제 1 단부에 결합되며; 제 2 차동 출력의 제 2 출력은 제 3 전송라인의 제 2 단부에 결합된다. 제 3 전송라인은 제 2 전송라인의 제 1 측과 병렬로 구성된 제 1 부분, 및 제 1 측에 대향하는, 제 2 전송라인의 제 2 측과 병렬로 구성된 제 2 부분을 갖는다.
일실시예에서, 중앙 도전성 영역은 원형이며, 노드는 원형 중앙 도전성 영역의 중심에 있다.
일실시예에서, 제 1 전송라인들 및 제 2 전송라인들 각각은 직사각형이다.
일실시예에서, 제 1 전송라인들은 제 2 전송라인들과 병렬로 배열된다.
일실시예에서, 제 2 전송라인들은 노드에서 반경방향으로 밖으로 확장한다.
일실시예에서, 제 2 전송라인들은 노드 주위에 동일 각도들로 이격된다.
일실시예에서, 복수의 전력 증폭기들, 복수의 제 1 전송라인들, 복수의 제 2 전송라인들, 및 중앙 도전성 영역은 단일 집적회로 상에 있다.
또 다른 실시예는 안테나 및 여기에 개시된 장치의 실시예들을 포함하는 무선 시스템을 포함한다.
또 다른 실시예는 복수의 증폭된 신호들을 생성하기 위해 복수의 전력 증폭기들에서 신호의 전력을 증폭하는 단계; 증폭된 신호들을 복수의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합하는 단계로서, 복수의 증폭된 신호들은 제 1 전송라인들 중 서로 다른 하나 이상의 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 상기 증폭된 신호들을 복수의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합하는 단계; 복수의 제 1 전송라인들에서 복수의 제 2 전송라인들로 증폭된 신호들을 자기적으로 결합하는 단계로서, 제 2 전송라인들 각각은 증폭된 신호를 각각의 제 1 전송라인들을 통해 수신하는, 상기 증폭된 신호들을 자기적으로 결합하는 단계; 증폭된 신호들을 제 2 전송라인들 각각에서 중앙 도전성 영역으로 전기적으로 결합하여 합산되는 증폭된 신호를 생성하는 단계; 및 합산되는 증폭된 신호를 안테나 단자에 전기적으로 결합하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.
일실시예에서, 방법은 제 1 전송라인들 및 제 2 전송라인들을 사용하여 임피던스를 변환하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 제 1 전송라인들 각각 및 제 2 전송라인들 각각은 긴 형상을 가지며, 각각의 증폭된 신호는 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 하나 이상의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 증폭된 신호는 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 하나에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 증폭된 신호는 차동 증폭된 신호를 포함하며, 각각의 증폭된 신호는 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 2개의 전송라인들에 전기적으로 결합된다.
일실시예에서, 각각의 증폭된 신호는 제 1 차동 출력 신호 및 제 2 차동 출력 신호를 포함하며, 제 1 차동 출력 신호의 제 1 성분은 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 첫 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합되며, 제 2 차동 출력 신호의 제 1 성분은 제 2 전송라인들 중 상기 하나와 병렬로 구성된 제 1 전송라인들 중 두 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합되며, 제 1 차동 출력 신호의 제 2 성분 및 제 2 차동 출력 신호의 제 2 성분은 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 1 측과 병렬로 구성된 제 1 부분, 및 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 1 측에 대향하는 제 2 측과 병렬로 구성된 제 2 부분을 갖는 제 3 전송라인의 서로 대향하는 단부들에 결합된다.
다음 상세한 설명 및 동반된 도면들은 본 발명의 특성 및 잇점들의 더 철저한 이해를 제공한다.
도 1은 일실시예에 따른 신호 전력 결합기 회로를 도시한 것이다.
도 2는 일실시예에 따른 자기 결합을 도시한 것이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 자기 결합을 도시한 것이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 자기 결합을 도시한 것이다.
도 5는 일실시예에 따른 전력을 결합하는 방법을 도시한 것이다.
신호 전력을 결합하기 위한 기술들이 여기에서 기술된다. 다음 설명에서, 설명의 목적을 위해, 여러 예들 및 특정한 세부사항들은 특정 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 여기에 개시된 회로들 및 방법들은 다양한 전자 시스템들에서 사용될 수 있다. 또한, 여기에 개시된 회로들 및 방법들은 집적회로(IC) 상에 구현될 수 있다. 청구항들에 의해 정의된 특정 실시예들은 이들 예들에서 일부 혹은 모든 특징들을 단독으로 혹은 이하 기술되는 다른 특징들과 더불어 포함할 수 있고, 여기 기술된 특징들 및 개념들의 수정예들 및 등가예들을 더 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 신호 전력 결합기 회로(100)를 도시한 것이다. 라디오 주파수("RF") 시스템은 안테나(152) 상에서 전송될 신호들(S1 ~ S4)을 발생할 수 있다. 신호 전력 결합기 회로(100)는 각각 신호들(S1 ~ S4)을 수신하는 복수의 전력 증폭기들(101 ~ 104)을 포함한다. 예를 들면, 전력 증폭기(101)는 입력 신호(S1)를 수신하는 입력을 포함하며 전력 증폭기(101)의 출력 상에서 출력 신호를 생성한다. 유사하게, 전력 증폭기(102)는 입력 신호(S2)를 수신하는 입력을 포함하며 전력 증폭기(102)의 출력 상에서 출력 신호를 생성한다. 마찬가지로, 전력 증폭기(103)는 입력 신호(S3)를 수신하는 입력을 포함하며 전력 증폭기(103)의 출력 상에서 출력 신호를 생성한다. 이 예에서, 4개의 신호들이 결합되고 있다. 따라서, 전력 증폭기(104)는 입력 신호(S4)을 수신하는 입력을 포함하며 전력 증폭기(104)의 출력 상에서 출력 신호를 생성한다. 신호들(S1 ~ S4)은, 예를 들면, 전송 전력을 증가시키기 위해 4개의 서로 다른 전력 증폭기들(101 ~ 104) 및 결합기 회로를 사용하여 안테나(152)에 전송되는 동일한 신호일 수 있다.
신호 전력 결합기 회로(100)는 전송라인들(111 ~ 114)을 포함한다. 일반적으로, 전송라인들(111 ~ 114)은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진, 이를테면 직사각형과 같은 긴 형상을 갖는다. 이 예에서, 각각의 전송라인(111 ~ 114)의 제 1 단부는 전력 증폭기들(101 ~ 104)의 다른 출력에 결합되며, 각각의 전송라인(111 ~ 114)의 제 2 단부는 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다. 전기적 결합은 예를 들면 집적회로의 금속피복 또는 도전성 영역과 같은 도전성 요소들을 연결함으로써 확립될 수 있다. 이하 더 상세히 기술되는 바와 같이, 각각의 전력 증폭기(101 ~ 104)로부터 출력 신호들은 대응하는 전송라인들(111 ~ 114)에 자기적으로 결합된다. 자기 결합은 도체에 의해 연결되지 않는 도전성 요소들 간에 신호들을 결합하기 위해 인덕턴스를 사용함으로써 확립될 수 있다. 예를 들면, 전송라인들의 인덕턴스는 제 2 전송라인이 제 1 전송라인에서 전파하는 신호의 자기장 내에 있다면 제 1 전송라인에서 제 2 전송라인으로 신호들을 자기적으로 결합하기 위해 사용될 수 있다. 일단 출력 신호들이 전송라인들(111 ~ 114)에 결합되면, 각각의 출력 신호는 신호 전력이 노드(151)에서 합산되는 중앙 도전성 영역(110)을 향하여 전파한다. 중앙 도전성 영역(110)의 노드(151)는 안테나 단자(150)(예를 들면, 집적회로의 패드 또는 핀)에 결합되며, 안테나 단자(150)는 시스템 응용(예를 들면, 무선 시스템)에서 안테나(152)에 결합될 수 있다.
이 예에서, 전송라인(111)은 전력 증폭기(101)의 출력에 결합된 제 1 단부(111a)를 포함한다. 전송라인(111)의 제 2 단부(111b)는 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다. 유사하게, 전송라인(112)은 전력 증폭기(102)의 출력에 결합된 제 1 단부(112a)를 포함한다. 전송라인(112)의 제 2 단부(112b)는 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다. 마찬가지로, 전송라인(113)은 전력 증폭기(103)의 출력에 결합된 제 1 단부(113a)를 포함한다. 전송라인(113)의 제 2 단부(113b)는 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다. 마지막으로, 이 예에서, 전송라인(114)은 전력 증폭기(104)의 출력에 결합된 제 1 단부(114a)를 포함한다. 전송라인(114)의 제 2 단부(104b)는 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다.
이 예에서, 중앙 도전성 영역(110)은 원형 중앙 도전성 영역의 중심에 노드(151)를 가진 원형이다. 또한, 각각의 전송라인(111 ~ 114)은 직사각형이며 노드(151)로부터 반경방향으로 밖으로 확장하도록 구성된다. 각각의 전송라인(111 ~ 114)은 제 1 단부들(111a ~ 114a)과 노드(151) 간에 경로를 형성하도록 구성된다. 이 예에서, 전송라인들(111 ~ 114)은 출력 신호들의 전력이 노드(151)에서 합산되도록 각각의 제 1 단부(111a ~ 114a)와 노드(151) 간에 직선 경로들(화살표들(115, 116, 117, 118)로 도시됨)을 형성한다. 따라서, 전력 증폭기 출력 신호들이 노드(151)에서 합산되도록 각각의 제 1 단부(111a ~ 114a)는 노드(151)로부터 동일한 제 1 거리(d1)에 위치되고, 각각의 제 2 단부(111b ~ 114b)는 노드(151)로부터 동일한 제 2 거리(d2)에 위치된다. 일 구현예로서, 전송라인들(111 ~ 114) 및 중앙 도전성 영역(110)은 단일 반도체 집적회로 상의 단일 금속피복 패턴일 수 있고, 노드(151)는 금속피복 층들 사이에 비아(via)를 사용하여 안테나 단자에 결합될 수 있다.
이 예에서, 전송라인들(111 ~ 114)은 노드(151) 주위에 각도들만큼 이격되어 있다. 예를 들면, 전송라인(111)은 각도 θ1만큼 전송라인(112)으로부터 이격된다. 유사하게, 전송라인(112)은 각도 θ2만큼 전송라인(113)으로부터 이격된다. 마찬가지로, 전송라인(113)은 각도 θ3만큼 전송라인(114)으로부터 이격된다. 마지막으로, 이 예에서, 전송라인(114)은 각도 θ4만큼 전송라인(111)으로부터 이격된다. 여기에서, θ1, θ2, θ3, 및 θ4는 동일 각도들이다. 그러므로, 이 예에서 중앙 도전성 영역(110)이 원이기 때문에, 전송라인들(111 ~ 114)은 중앙 도전성 영역(110)의 주변 둘레에 서로로부터 등거리 떨어져 분포된다.
도 2는 일실시예에 따라 자기 결합을 도시한 것이다. 도 2에서 회로(200)는 트랜지스터(201)를 포함하는 전력 증폭기 출력 스테이지를 도시한다. 이 예에서, 트랜지스터(201)는 게이트, 소스, 및 드레인을 포함하는 NMOS 트랜지스터이다. 트랜지스터(201)의 게이트는 신호(S)를 수신한다. 트랜지스터(201)의 소스는 접지에 결합되고 드레인은 전송라인(211)의 일단부에 결합된다. 전송라인(211)의 대향 단부는 공급 전압(Vdd)에 결합된다. 전송라인(211)은 직사각형이며 또 다른 전송라인(111)과 병렬로 구성된다. 전송라인(111)은 위에 기술된 바와 같이 중앙 도전성 영역(110)에 전기적으로 결합된다. 전송라인들(211 및 111)은 둘 다 기생 인덕턴스을 포함한다. 전송라인들(211 및 111)은 물리적으로 서로 접촉하지 않으나, 기생 인덕턴스에 의해 발생된 자기장에 의해 서로 자기적으로 결합된다. 전송라인들(211 및 111)은 예를 들면. 산화물에 의해 분리된 금속라인들일 수 있다. 자기 결합의 양은, 부분적으로, 전송라인들(211 및 111) 간의 거리에 기초한다. 따라서, 전송라인들(211 및 111)은 요망되는 자기 결합량을 달성하기 위해 서로 충분히 가까이 위치된다. 트랜지스터(201)의 게이트에서 신호(S)를 인가함으로써 전송라인(211)에 전류가 흐르게 된다. 그러면, 전송라인(211) 내 전류 변화는 자기장을 발생하며, 이것은 전송라인(111) 내 대응하는 전류 변화들을 야기한다. 따라서, 신호(S)는 전류로 전환되고 전송라인(211)에서 전송라인(111)으로 자기적으로 결합된다. 신호는 위에 기술된 바와 같이 전송라인(111)에서 중앙 도전성 영역(110)으로 그리고 노드(151)로 전파한다.
일실시예에서, 전송라인들(211 및 111)은 전송라인의 임피던스를 변환하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 임피던스는 전송라인의 길이, 폭, 및 두께의 함수일 수 있다. 전송라인(211)은 하나의 임피던스(예를 들면, 25 ohms)를 갖도록 구성될 수 있고, 전송라인(111)은 또 다른 임피던스(예를 들면, 50 ohms)를 갖도록 구성될 수 있다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 자기 결합을 도시한 것이다. 이 예에서, 전력 증폭기는 회로(300)로 예시된 바와 같이 차동 출력을 포함한다. 회로(300)는 신호(S+)를 수신하도록 결합된 게이트를 구비한 트랜지스터(301), 및 신호(S-)를 수신하도록 결합된 게이트를 구비한 트랜지스터(302)를 포함한다. 신호들(S+ 및 S-)은 차동 신호의 성분들이다. 트랜지스터들(301 및 302)의 소스들은 바이어스 전류(305)를 통해 접지에 결합된다. 트랜지스터(301)의 드레인은 캐스코드(cascode) 트랜지스터(303)의 소스에 결합되고, 트랜지스터(302)의 드레인은 캐스코드 트랜지스터(304)의 소스에 결합된다. 트랜지스터들(303 및 304)의 게이트들은 바이어스 전압(Vb)에 결합되고, 트랜지스터들(303 및 304)의 드레인들은 전력 증폭기의 차동 출력들이다. 이 예에서, 전력 증폭기는 전송라인(111)과 병렬로 구성된 두 개의 전송라인들(311 및 312)에 전기적으로 결합된다. 각각의 전송라인(311 및 312)은 도 2에서 위에 기술된 바와 같이 전송라인(111)에 자기적으로 결합된다. 트랜지스터(303)의 드레인은 전송라인(311)의 제 1 단부에 결합되고, 전송라인(311)의 대향 단부는 공급 전압(Vdd)에 결합된다. 유사하게, 트랜지스터(304)의 드레인은 전송라인(312)의 제 1 단부에 결합되고, 전송라인(312)의 대향 단부는 공급 전압(Vdd)에 결합된다.
트랜지스터(303 및 304)의 드레인들 상의 신호들은 차동이기 때문에, 드레인들은 전송라인(111)에 관하여, 전송라인들(311 및 312)의 서로 대향하는 단부들에 연결되고, 따라서, 신호들은 전송라인(111)에 보강을 위해 자기적으로 결합된다(예를 들면 이에 따라 전류들은 서로 상쇄되지 않는다). 구체적으로, 트랜지스터(303)의 드레인은 중앙 도전성 영역(110)에서 가장 멀리 있는 전송라인(111)의 단자 단부에 이웃한 전송라인(311)의 제 1 단부에 결합된다. 전송라인(311)의 제 2 단부는 중앙 도전성 영역(110) 쪽으로 전송라인(111)의 일측에 인접해 있다. 전송라인(311) 내 전류(390)는 자기장을 발생하는데, 이것은 전류(390)와는 반대 극성을 갖는 대응하는 전류(392)를 야기한다. 전류(392)와 동일한 극성을 갖는 전류(393)를 발생하기 위해서(따라서 전류들은 상쇄되지 않는다), 트랜지스터(304)의 드레인은 중앙 도전성 영역(110) 쪽으로 전송라인(111)의 다른 측에 이웃한 전송라인(312)의 단부에 결합된다. 전송라인(312)의 제 2 단부는 중앙 도전성 영역(110)에서 가장 멀리 있는 전송라인(111)의 단자 단부에 이웃한다. 이 예에서, 전송라인들(303 및 304)은 전송라인들(311 및 312)에서 전송라인(111)으로 동일한 자기 결합을 야기하기 위해 동일한 길이이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 자기 결합을 도시한 것이다. 회로(400)에 도시된 바와 같이, 차동 출력들을 갖는 두 전력 증폭기들(401 및 402)은 전송라인(111) 및 중앙 도전성 영역(110)에 자기적으로 결합된다. 이 예에서, 전력 증폭기들(401 및 402)는 신호(S)를 수신한다. 전력 증폭기(401)는 전송라인(403)에 전기적으로 결합된 포지티브 출력 ("+") 및 전송라인(405)에 전기적으로 결합된 네가티브 출력("-")을 포함한다. 유사하게, 전력 증폭기(402)는 전송라인(403)에 전기적으로 결합된 포지티브 출력("+") 및 전송라인(404)에 전기적으로 결합된 네가티브 출력("-")을 포함한다. 전송라인들(404 및 405)은 형상이 직사각형이며 전송라인(111)과 병렬로 구성된다. 전송라인(404)의 일단부는 중앙 도전성 영역(110) 쪽으로 전송라인(111)의 제 1 측에 인접한 접지(예를 들면, 가상 접지)에 결합된다. 전송라인(404)의 대향 단부는 전송라인(111)의 단자 단부 방향으로 중앙 도전성 영역(110)에서 멀리 떨어진 전력 증폭기(402)의 네가티브 출력에 결합된다. 유사하게, 전송라인(405)의 일단부는 중앙 도전성 영역(110) 쪽으로, 제 1 측과는 반대되는 전송라인(111)의 제 2 측에 인접한 접지(예를 들면, 가상 접지)에 결합된다. 전송라인(405)의 대향 단부는 전송라인(111)의 단자 단부 방향으로 중앙 도전성 영역(110)에서 멀리 떨어진 전력 증폭기(401)의 네가티브 출력에 결합된다.
전력 증폭기들(401 및 402)의 포지티브 출력들은 전송라인(403)의 서로 대향하는 단부들에 전기적으로 결합된다. 전송라인(403)은 중간점(411)에서 접지(예를 들면, 가상 접지)에 결합된다. 전송라인(403)은 전송라인(111)의 제 1 측과 병렬로 구성된 부분(403a)을 포함한다. 전송라인(403)의 부분(403a)은 전송라인(111)의 제 1 측과 나란히 전송라인(111)의 단자 단부로 이어진다. 전송라인(403)은 제 1 측에 대향하는 전송라인(111)의 제 2 측과 병렬로 구성된 또 다른 부분(403b)을 포함한다. 전송라인(403)의 부분(403b) 또한 전송라인(111)의 제 2 측과 나란히 전송라인(111)의 단자 단부로 이어진다. 이 예에서, 제 1 부분(403) 및 제 2 부분(403b)은 전송라인(111)의 단자 단부에 수직하고 이 주위에 구성된 제 3 부분(403c)에 의해 함께 결합된다. 전력 증폭기들(401 및 402)의 출력들에서의 신호들은 전송라인들(403 ~ 405)에서 전송라인(111)으로 자기적으로 결합되어 중앙 도전성 영역(110) 내 노드로 전파한다.
위에 예들은 전송라인들을 평행 직사각형 형상들로서 보였지만, 서로 간에 인접하게 배열된 다른 긴 형상들이 위에 기술된 자기 결합을 달성하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 일부 구현들에서, 전력 증폭기들, 전력 증폭기들의 출력들에 전기적으로 결합된 전송라인들, 중앙 도전성 영역, 및 중앙 도전성 영역에 전기적으로 결합된 전송라인들은 단일 집적회로 상에 집적된다. 단일 집적회로는 예를 들면 무선 시스템에서 사용하기 위해 안테나에 결합된 패드 또는 핀을 포함할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따라 전력을 결합하는 방법을 예시한 것이다. 501에서, 전력은 복수의 증폭된 신호들을 생성하기 위해 복수의 전력 증폭기들에서 증폭된다. 502에서, 증폭된 신호들은 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합된다. 위에 기술된 바와 같이, 각각의 증폭된 신호는 다른 하나 이상의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합된다. 예를 들면, 도 2를 참조하면, 각각의 증폭된 신호는 단일 전송라인(211)에 결합될 수 있다. 대안적 예로서, 각각의 증폭된 신호는 도 3에서 복수의 전송라인들(311 ~ 312)에, 혹은 도 4에서 전송라인들(403 ~ 405)에 결합될 수 있다. 503에서, 증폭된 신호들은 제 1 전송라인들에서 제 2 전송라인들로 자기적으로 결합된다. 제 2 전송라인들 각각은 위에 기술된 예들에서와 같이 제 1 전송라인들 를 통해 다른 증폭된 신호를 수신한다. 504에서, 증폭된 신호들은 제 2 전송라인들 각각으로부터 중앙 도전성 영역에 전기적으로 결합된다. 505에서, 증폭된 신호들은 합산되는 증폭된 신호를 생성하기 위해 중앙 도전성 영역 내 노드에서 합산된다. 506에서, 합산되는 증폭된 신호는 예를 들면 무선 시스템 내 안테나에 연결되는 중앙 도전성 영역 내 노드에서 안테나 단자로 전기적으로 결합된다.
전술한 바는 본 발명의 특징들이 어떻게 구현될 수 있는가의 예들과 더불어 본 발명의 여러 실시예들을 예시한 것이다. 위에 예들 및 실시예들은 유일한 실시예들일 것으로 간주되지 않아야 하며 다음 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 적응성 및 잇점들을 예시하기 위에 제공된 것이다. 예를 들면, 위에 논의된 방법들 혹은 프로세스들의 하나 이상의 단계들은 서로 다른 순서로(혹은 동시에) 수행될 수 있고 여전히 요망되는 결과들을 달성할 수 있다. 위에 개시된 바와 다음의 청구항들에 기초하여, 청구항들에 의해 정의된 발명의 범위 내에서 다른 배열들, 실시예들, 구현들 및 등가예들이 채용될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 각각의 전력 증폭기는 입력 및 출력을 구비한 복수의 전력 증폭기들;
    복수의 제 1 전송라인들로서, 상기 복수의 전력 증폭기들 각각의 상기 출력은 상기 제 1 전송라인들 중 서로 다른 하나 이상에 전기적으로 결합된, 상기 복수의 제 1 전송라인들;
    안테나 단자에 결합된 노드를 구비한 중앙 도전성 영역; 및
    복수의 제 2 전송라인들로서, 상기 제 2 전송라인들 각각은 각각의 제 1 전송라인들을 통해 상기 복수의 전력 증폭기들의 다른 출력에 결합되고, 상기 제 2 전송라인들 각각은 상기 중앙 도전성 영역에 전기적으로 결합된 단부를 포함하는, 상기 복수의 제 2 전송라인들을 포함하고,
    각각의 전력 증폭기는 입력 신호를 수신하고 출력 신호를 생성하며, 상기 복수의 전력 증폭기들의 상기 출력 신호들은 상기 제 1 전송라인들에서 상기 제 2 전송라인들에 자기적으로 결합되고 상기 중앙 도전성 영역의 상기 노드에서 합산되는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전송라인들은 제 1 임피던스를 갖도록 구성되고, 상기 제 2 전송라인들은 제 2 임피던스를 갖도록 구성되는, 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전송라인들 각각 및 상기 제 2 전송라인들 각각은 긴 형상을 가지며, 각각의 전력 증폭기의 상기 출력은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 하나 이상의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    각각의 전력 증폭기의 상기 출력은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 하나에 전기적으로 결합되는, 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    각각의 전력 증폭기의 상기 출력은 차동 출력을 포함하며, 각각의 전력 증폭기의 상기 차동 출력은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 2개의 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    각각의 전력 증폭기는 제 1 차동 출력을 갖는 제 1 전력 증폭기 및 제 2 차동 출력을 갖는 제 2 전력 증폭기를 포함하며, 상기 제 1 차동 출력의 제 1 출력은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 첫 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합되며, 상기 제 2 차동 출력의 제 1 출력은 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 두 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합되며, 상기 제 1 차동 출력의 제 2 출력은 제 3 전송라인의 제 1 단부에 결합되며, 상기 제 2 차동 출력의 제 2 출력은 상기 제 3 전송라인의 제 2 단부에 결합되며, 상기 제 3 전송라인은 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 1 측과 병렬로 구성된 제 1 부분, 및 상기 제 1 측에 대향하는, 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 2 측과 병렬로 구성된 제 2 부분을 갖는, 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙 도전성 영역은 원형이며, 상기 노드는 상기 원형 중앙 도전성 영역의 중심에 있는, 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 전송라인들 및 제 2 전송라인들 각각은 직사각형이며, 상기 제 1 전송라인들은 상기 제 2 전송라인들과 병렬로 배열되며, 상기 제 2 전송라인들은 상기 노드에서 반경방향으로 밖으로 확장하는, 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 2 전송라인들은 상기 노드 주위에 동일 각도들로 이격되는, 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전력 증폭기들, 상기 복수의 제 1 전송라인들, 상기 복수의 제 2 전송라인들, 및 상기 중앙 도전성 영역은 단일 집적회로 상에 있는, 장치.
  11. 안테나;
    각각의 전력 증폭기는 입력 및 출력을 구비한 복수의 전력 증폭기들;
    복수의 제 1 전송라인들로서, 상기 복수의 전력 증폭기들 각각의 상기 출력은 상기 제 1 전송라인들 중 서로 다른 하나 이상에 전기적으로 결합된, 상기 복수의 제 1 전송라인들;
    상기 안테나에 결합되는 안테나 단자에 결합된 노드를 구비한 중앙 도전성 영역; 및
    복수의 제 2 전송라인들로서, 상기 제 2 전송라인들 각각은 각각의 제 1 전송라인들을 통해 상기 복수의 전력 증폭기들의 다른 출력에 결합되고, 상기 제 2 전송라인들 각각은 상기 중앙 도전성 영역에 전기적으로 결합된 단부를 포함하는, 상기 복수의 제 2 전송라인들을 포함하고,
    각각의 전력 증폭기는 입력 신호를 수신하고 출력 신호를 생성하며, 상기 복수의 전력 증폭기들의 상기 출력 신호들은 상기 제 1 전송라인들에서 상기 제 2 전송라인들에 자기적으로 결합되고 상기 중앙 도전성 영역의 상기 노드에서 합산되는, 무선 시스템.
  12. 복수의 증폭된 신호들을 생성하기 위해 복수의 전력 증폭기들에서 신호의 전력을 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 신호들을 복수의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합하는 단계로서, 상기 복수의 증폭된 신호들은 상기 제 1 전송라인들 중 서로 다른 하나 이상의 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 상기 증폭된 신호들을 복수의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전송라인들에서 복수의 제 2 전송라인들로 상기 증폭된 신호들을 자기적으로 결합하는 단계로서, 상기 제 2 전송라인들 각각은 증폭된 신호 를 각각의 제 1 전송라인들을 통해 수신하는, 상기 복수의 제 1 전송라인들에서 복수의 제 2 전송라인들로 상기 증폭된 신호들을 자기적으로 결합하는 단계;
    상기 증폭된 신호들을 상기 제 2 전송라인들 각각에서 중앙 도전성 영역으로 전기적으로 결합하여 합산되는 증폭된 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 합산되는 증폭된 신호를 안테나 단자에 전기적으로 결합하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 1 전송라인들 및 제 2 전송라인들을 사용하여 임피던스를 변환하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 1 전송라인들 각각 및 상기 제 2 전송라인들 각각은 긴 형상을 가지며, 각각의 증폭된 신호는 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 하나 이상의 제 1 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    각각의 증폭된 신호는 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 하나에 전기적으로 결합되는, 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    각각의 증폭된 신호는 차동 증폭된 신호를 포함하며, 각각의 증폭된 신호는 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 2개의 전송라인들에 전기적으로 결합되는, 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    각각의 증폭된 신호는 제 1 차동 출력 신호 및 제 2 차동 출력 신호를 포함하며, 상기 제 1 차동 출력 신호의 제 1 성분은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 첫 번째 제 1 전송라인에 전기적으로 결합되며, 상기 제 2 차동 출력 신호의 제 1 성분은 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나와 병렬로 구성된 상기 제 1 전송라인들 중 두 번째 제 2 전송라인에 전기적으로 결합되며, 상기 제 1 차동 출력 신호의 제 2 성분 및 상기 제 2 차동 출력 신호의 제 2 성분은 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 1 측과 병렬로 구성된 제 1 부분, 및 상기 제 2 전송라인들 중 상기 하나의 제 1 측에 대향하는 제 2 측과 병렬로 구성된 제 2 부분을 갖는 제 3 전송라인의 서로 대향하는 단부들에 결합되는, 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 중앙 도전성 영역은 원형인, 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 중앙 도전성 영역은 상기 중앙 도전성 영역의 중앙에 노드를 포함하며, 상기 제 1 전송라인들 및 제 2 전송라인들 각각은 직사각형이며, 상기 제 2 전송라인들은 상기 노드로부터 반경방향으로 밖으로 확장하며, 상기 제 2 전송라인들은 상기 노드 주위에 동일 각도들로 이격되고, 상기 제 1 전송라인들 중 하나 이상은 상기 제 2 전송라인들 중 하나와 병렬로 구성되는, 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 전력 증폭기들, 상기 복수의 제 1 전송라인들, 상기 복수의 제 2 전송라인들, 및 상기 중앙 도전성 영역은 단일 집적회로 상에 있는, 방법.
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