KR20140026510A - 포락선 추적을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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사바 케스박
예브게니 에이. 트카첸코
로버트 존 톰슨
데이비드 스티븐 리플리
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Abstract

포락선 추적을 위한 장치 및 방법이 공개된다. 일 실시 예에서, 전력 증폭기(32)와 포락선 추적기(30)를 포함하는 전력 증폭기 시스템이 제공된다. 전력 증폭기는 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성되어 있고, 포락선 추적기는 RF 신호의 포락선을 이용하여 상기 전력 증폭기의 공급 전압을 제어하도록 구성되어 있다. 상기 포락선 추적기는 배터리 전압으로부터 벅 전압을 생성하는 벅 컨버터(73) 및 RF 신호의 포락선을 기반으로 벅 전압을 조정하여 전력 증폭기용 공급 전압을 생성하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 모듈(78, 79)을 포함한다.

Description

포락선 추적을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR ENVELOPE TRACKING}
본 발명의 실시 예들은 전자 시스템에 관한 것이며, 특히 무선 주파수(RF) 전자기기에 관한 것이다.
전력 증폭기는 전력이 비교적 낮은 RF 신호의 전력을 높이는 데 이용될 수 있다. 그 후에, 높아진 RF 신호는 송신기 안테나의 구동을 포함해서 다양한 목적에 이용될 수 있다.
전력 증폭기는 송신을 위한 RF 신호를 증폭하기 위해 이동 전화에 포함될 수 있다. 예를 들어, 시분할 다중 접속(TDMA) 아키텍처를 갖는 이동 전화들, 예를 들어 글로벌 이동 통신 시스템(GSM), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 및 광대역 코드 분할 다중 접속(W-CDMA) 시스템에서 발견되는 이동 전화들에서, 전력 증폭기는 RF 신호 증폭을 위해 이용될 수 있다. 원하는 송신 전력 레벨은 사용자가 기지국 및/또는 모바일 환경으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있느냐에 의존하기 때문에, RF 신호의 증폭을 관리하는 것이 중요할 수 있다. 전력 증폭기는 또한 할당된 수신 시간 슬롯 동안 송신에 따른 신호 간섭을 방지하기 위해서 시간에 따라서 RF 신호의 전력 레벨을 조절하는 데 도움을 주기 위해 이용될 수 있다.
전력 증폭기의 전력 소모와 그에 따른 효율은 중요한 고려사항일 수 있다. 전력 증폭기의 전력 소모를 줄이기 위한 한 기술로는 포락선 추적이 있으며, 이 기술에서 전력 증폭기의 전력 공급의 전압 레벨은 RF 신호의 포락선에 관련해서 변경 또는 제어된다. 따라서, RF 신호의 포락선이 증가할 때, 전력 증폭기에 공급되는 전압도 증가될 수 있다. 마찬가지로, RF 신호의 포락선이 감소할 때는 전력 증폭기에 공급되는 전압이 감소되어 전력 소모가 줄어들 수 있다.
개선된 전력 증폭기 시스템에 대한 요구가 있다. 더욱이, 전력 증폭기 공급 전압을 제어하기 위한 개선된 포락선 추적기에 대한 필요도 존재한다.
특정 실시 예에서, 본 공개는 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기와, RF 신호의 포락선을 이용하여 상기 전력 증폭기용 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기를 포함하는 전력 증폭기 시스템에 관한 것이다. 상기 포락선 추적기는 배터리 전압으로부터 벅 전압(buck voltage)을 생성하도록 구성된 벅 컨버터 및 RF 신호의 포락선을 기반으로 벅 전압의 크기를 조정하여 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 모듈을 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 DAC 모듈은 푸시 DAC 및 풀 DAC를 포함하고, 상기 푸시 DAC는 RF 신호의 포락선이 증가할 때 전력 증폭기 공급 전압을 증가시키도록 구성되어 있고 상기 풀 DAC는 RF 신호의 포락선이 감소할 때 전력 증폭기 공급 전압을 감소시키도록 구성되어 있다.
다수의 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 시스템은 RF 신호의 포락선과 전력 증폭기 공급 전압을 수신하고 적어도 부분적으로 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 RF 신호의 포락선을 필터링하여 필터링된 포락선 신호를 생성하도록 구성된 디지털 필터를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에 따르면, 상기 전력 증폭기 시스템은 필터링된 포락선 신호를 수신하고 성형된 포락선 신호를 생성하도록 구성된 디지털 성형 및 지연 모듈을 더 포함한다.
어떤 실시 예들에 따르면, 상기 전력 증폭기 시스템은 성형된 포락선 신호를 수신하고 성형된 포락선 신호를 디코딩하여 복수의 푸시 DAC 제어 신호와 복수의 풀 DAC 제어 신호를 생성하도록 구성된 서모미터 디코더(thermometer decoder)를 더 포함하고, 복수의 푸시 DAC 제어 신호와 복수의 풀 DAC 제어 신호는 서모미터 코딩으로 코딩된다.
다수의 실시 예들에 따르면, 상기 풀 DAC는 복수의 NMOS 전류원을 포함하고 상기 푸시 DAC는 복수의 PMOS 전류원을 포함한다. 상기 복수의 NMOS 전류원은 전력 증폭기 공급 전압과 전력 저 공급 전압 사이에 배치되어 있고, 상기 복수의 PMOS 전류원은 배터리 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치되어 있다. 상기 복수의 NMOS 전류원의 게이트와 상기 복수의 PMOS 전류원의 게이트는 복수의 풀 DAC 제어 신호와 복수의 푸시 DAC 제어 신호에 의해 각각 제어된다.
다양한 실시 예에 있어서, 상기 복수의 NMOS 전류원의 수와 상기 복수의 PMOS 전류원의 수는 각각 16 이상이다.
어떤 실시 예들에 있어서, 상기 전력 증폭기 시스템은 필터링된 포락선 신호를 수신하고 필터링된 포락선 신호를 이용하여 제1 벅 제어 신호와 제2 벅 제어 신호를 생성하도록 구성된 리플(ripple) 제어 모듈을 더 포함한다.
다수의 실시 예에 있어서, 상기 벅 컨버터는 각각이 게이트, 소스 및 드레인을 포함하는 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터를 포함한다. 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 게이트는 제1 및 제2 벅 제어 신호에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 NMPS 및 PMOS 트랜지스터의 소스는 전력 저 공급 전압 및 배터리 전압에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 드레인은 함께 전기적으로 연결되어 있다.
몇몇 실시 예에 따르면, 상기 벅 컨버터는 상기 전력 증폭기의 공급 전압에 전기적으로 연결된 제1 단부와 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결된 제2 단부를 갖는 인덕터를 더 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 전력 증폭기 시스템은 RF 신호의 포락선을 상기 포락선 추적기에 제공하고 RF 신호를 상기 전력 증폭기에 제공하는 송수신기를 더 포함한다.
어떤 실시 예들에서, 상기 전력 증폭기는 이미터, 베이스 및 컬렉터를 갖고 있는 바이폴라 트랜지스터를 포함하며, 상기 베이스는 RF 신호를 수신하도록 구성되어 있고, 상기 이미터는 전력 공급 전압에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 컬렉터는 RF 신호의 증폭된 버전을 생성하도록 구성되어 있다.
특정 실시 예들에서, 본 공개는 전력 증폭기 시스템에 있어서의 포락선 추적 방법에 관한 것이다. 본 방법은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 제공하는 단계와 RF 신호의 포락선을 이용하여 상기 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하는 포락선 추적기를 제공하는 단계 - 상기 포락선 추적기는 벅 컨버터 및 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 모듈을 포함함 - 를 포함한다. 본 방법은 상기 벅 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 벅 전압을 생성하는 단계와 공급 전압을 생성하기 위해 상기 DAC 모듈을 이용하여 벅 전압을 조정하는 단계 - 상기 조정의 전압 크기는 RF 신호의 포락선을 기반으로 함 - 를 더 포함한다.
다양한 실시 예에서, 상기 디지털-아날로그 컨버터는 푸시 DAC와 풀 DAC를 포함한다.
어떤 실시 예들에서, 상기 DAC 모듈을 이용하여 상기 벅 전압을 조정하는 상기 단계는 RF 신호의 포락선이 증가할 때는 상기 푸시 DAC를 이용하여 공급 전압을 증가시키고 RF 신호의 포락선이 감소할 때는 상기 풀 DAC를 이용하여 공급 전압을 감소시키는 단계를 포함한다.
다수의 실시 예들에서, 상기 방법은 디지털 필터를 이용하여 RF 신호의 포락선을 필터링하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시 예에 따르면, 상기 방법은 필터링된 포락선 신호를 상기 DAC 모듈에 제공하기 전에 필터링된 포락선 신호를 지연시키는 단계를 더 포함한다.
어떤 실시 예들에서, 필터링된 포락선 신호를 상기 DAC 모듈에 제공하기 전에 필터링된 포락선 신호를 지연시키는 상기 단계는 상기 DAC 모듈과 상기 벅 컨버터 사이의 지연 차를 기반으로 지연의 지속기간을 결정하는 단계를 포함한다.
특정 실시 예들에서, 상기 방법은 필터링된 포락선 신호를 성형하여 성형된 포락선 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시 예들에서, 상기 방법은 성형된 포락선 신호를 푸시 DAC 제어 신호와 풀 DAC 제어 신호로 변환하는 단계를 더 포함하고, 푸시 DAC 제어 신호와 풀 DAC 제어 신호는 서모미터 코딩으로 코딩된다.
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기 모듈의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈을 하나 이상 포함할 수 있는 일례의 무선 장치의 개략 블록 도이다.
도 3a는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템의 일례에 대한 개략 블록 도이다.
도 3b는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템의 다른 예에 대한 개략 블록 도이다.
도 4a-4c는 전력 공급 전압 대 시간의 3가지 예를 보여주고 있다.
도 5는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략도이다.
도 6은 포락선 추적 시스템의 일 실시 예에 대한 개략도이다.
도 7은 포락선 추적 시스템의 다른 실시 예에 대한 개략도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 풀 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 일 실시 예에 대한 개략도이다.
도 10은 다양한 전력 증폭기 공급 전압을 위한 입력 전력 대 효율의 일례에 대한 그래프이다.
도 11은 입력 포락선 신호 대 성형된 포락선 신호의 일례에 대한 그래프이다.
도 12는 포락선 추적기에 대한 전력 대 주파수의 일례에 대한 그래프이다.
여기 제시된 소제목들은, 만약 있다면, 단지 편의를 위한 것이지 반드시 청구된 발명의 범위 또는 의미에 영향을 주는 것은 아니다.
포락선 추적을 위한 장치 및 방법이 여기 제시된다. 특정 구현에서, 전력 증폭기에 의해 증폭된 RF 신호의 포락선을 기반으로 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적기(envelope tracker)가 제공된다. 포락선 추적기는 벅 컨버터, 및 푸시-풀 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 포함한다. 벅 컨버터는 포락선 신호의 저주파수 성분을 기초로 벅 또는 스텝-다운 전압(buck or step-down voltage)을 생성할 수 있는 데 반하여, 푸시-풀 DAC는 포락선 신호의 고주파수 성분을 기초로 DC 전압을 조정하여 공급 전압을 생성할 수 있다. 푸시-풀 DAC는, 예를 들어, 포락선 신호를 필터링, 성형(shaping), 및/또는 지연시킴에 의해 생성된 디지털 신호를 이용하여 제어될 수 있다. 벅 컨버터와 푸시-풀 DAC의 결합을 이용하면, 잡음 저감을 위한 아날로그 대역 통과 필터 및/또는 출력 정렬을 위한 아날로그 지연 소자를 통상 필요로 하는 DC-DC 컨버터와 클래스 AB 컨버터를 이용하는 방식에 비해서 설계 복잡성을 줄일 수 있고/있거나 포락선 추적 시스템의 전체 전력 효율을 개선할 수 있다.
전력 증폭기 시스템의 개요
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기 모듈의 개략도이다. 예시된 전력 증폭기 모듈(PAM)(10)은 RF 신호 IN을 증폭하여 증폭된 RF 신호 OUT를 생성하도록 구성될 수 있다. 여기에 기술된 바와 같이, 전력 증폭기 모듈은 하나 이상의 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈을 하나 이상 포함할 수 있는 일례의 무선 또는 이동 기기(11)의 개략 블록 도이다. 무선 기기(11)는 본 공개의 하나 이상의 특징을 구현하는 포락선 추적기를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 예의 무선 기기(11)는 다중 대역/다중 모드 이동 전화와 같은 다중 대역 및/또는 다중 모드 기기를 나타낼 수 있다. 예로, 글로벌 이동 통신 시스템(GSM) 표준은 전세계 대부분에서 이용되고 있는 디지털 셀룰러 통신의 모드이다. GSM 모드 이동 전화는 4개의 주파수 대역: 850MHz(Tx 용으로 대략 824-849 MHz, Rx 용으로 대략 869-894 MHz), 900 MHz(Tx 용으로 대략 880-915 MHz, Rx 용으로 대략 925-960 MHz), 1800 MHz(Tx 용으로 대략 1710-1785 MHz, Rx 용으로 대략 1805-1880 MHz), 및 1900 MHz(Tx 용으로 대략 1850-1910 MHz, Rx 용으로 대략 1930-1990 MHz) 중 하나 이상의 주파수 대역에서 동작할 수 있다. GSM 대역들의 변형 및/또는 지역적/국가적 구현도 전세계의 다양한 지역에서 이용되고 있다.
코드 분할 다중 접속(CDMA)은 이동 전화 기기에 구현될 수 있는 다른 표준이다. 특정 구현에서, CDMA 기기는 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 및 1900 MHz 대역 중 하나 이상의 대역에서 동작할 수 있는 데 반하여, 특정의 W-CDMA 및 롱텀 에볼루션(LTE) 기기는, 예를 들어, 약 22개의 무선 주파수 스펙트럼 대역에서 동작할 수 있다.
본 공개의 하나 이상의 특징은 이전 예의 모드들 및/또는 대역들에서 그리고 다른 통신 표준에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 3G, 4G, LTE, 및 어드밴스드 LTE는 그러한 표준들의 비-제한 예이다.
특정 실시 예에서, 무선 기기(11)는 스위치(12), 송수신기 컴포넌트(13), 안테나(14), 전력 증폭기(17), 제어 컴포넌트(18), 컴퓨터 판독가능 매체(19), 프로세서(20), 배터리(21), 및 포락선 추적기(30)를 포함할 수 있다.
송수신기 컴포넌트(13)는 안테나(14)를 통해 전송하기 위한 RF 신호를 생성할 수 있다. 더욱이, 송수신기 컴포넌트(13)는 안테나(14)로부터 착신되는 RF 신호를 수신할 수 있다.
RF 신호의 송신 및 수신에 연관된 다양한 기능이 도 2에 송수신기(13)로서 집합적으로 표현되어 있는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 성취될 수 있음은 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 컴포넌트가 송신 및 수신 기능을 제공할 수 있게 구성될 수 있다. 다른 예에서, 송신 및 수신 기능들은 개별 컴포넌트들에 의해서 제공될 수 있다.
유사하게, RF 신호의 송신 및 수신에 연관된 다양한 안테나 기능은 도 2에 안테나(14)로서 집합적으로 도시되어 있는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 성취될 수 있음은 이해할 것이다. 예를 들어, 단일 안테나가 송신 및 수신 기능을 제공할 수 있게 구성될 수 있다. 다른 예에서는, 송신 및 수신 기능들은 개별 안테나들에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 기기(11)에 연관된 상이한 대역들에 상이한 안테나들이 제공될 수 있다.
도 2에서, 송수신기(13)로부터의 하나 이상의 출력 신호는 하나 이상의 송신 경로(15)를 통해서 안테나(14)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 송신 경로(15)들은 상이한 대역들 및/또는 상이한 전력 출력들에 연관된 출력 경로들을 나타낼 수 있다. 예로, 2개의 예시적인 도시된 전력 증폭기(17)는 상이한 전력 출력 구성들(예를 들어, 저전력 출력 및 고전력 출력)에 연관된 증폭, 및/또는 상이한 대역들에 연관된 증폭들을 나타낼 수 있다. 도 2가 2개의 송신 경로(15)를 이용하는 구성을 보여주고 있을지라도, 무선 기기(11)는 더 많거나 적은 송신 경로(15)를 포함할 수 있다.
도 2에서, 안테나(14)로부터 하나 이상의 검출된 신호가 하나 이상의 수신 경로(16)를 통해서 송수신기(13)에 제공되는 것으로 도시되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 수신 경로들(16)은 상이한 대역들에 연관된 경로들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도시된 4개의 예시적인 경로(16)는 어떤 무선 기기들에 제공되는 쿼드-밴드 능력을 나타낼 수 있다. 도 2가 4개의 수신 경로(16)를 이용하는 구성을 예시하고 있을지라도, 더 많거나 적은 수신 경로(16)가 무선 기기(11)에 이용될 수 있다.
수신 경로와 송신 경로 간의 전환을 용이하게 하기 위하여, 스위치(12)는 안테나(14)를 선택된 송신 또는 수신 경로에 전기적으로 연결할 수 있게 구성될 수 있다. 따라서, 스위치(12)는 무선 기기(11)의 동작에 연관된 다수의 전환 기능을 제공할 수 있다. 특정 실시 예들에서, 스위치(12)는, 예를 들어, 상이한 대역들 간의 전환, 상이한 전력 모드들 간의 전환, 송신 모드와 수신 모드 간의 전환, 또는 그의 어떤 조합과 연관된 기능들을 제공할 수 있게 구성된 다수의 스위치를 포함할 수 있다. 스위치(12)는 또한 신호의 필터링 및/또는 듀플렉싱을 포함해서 추가의 기능을 제공할 수 있게 구성될 수 있다.
도 2는 특정 실시 예들에서 스위치들(12), 전력 증폭기들(17), 포락선 추적기(30) 및/또는 다른 동작 컴포넌트(들)의 동작에 연관된 다양한 제어 기능을 제어하기 위한 제어 컴포넌트(18)가 제공될 수 있음을 보여주고 있다. 제어 컴포넌트(18)의 비-제한 예가 여기에 좀 더 상세하게 기술되어 있다.
특정 실시 예들에서, 프로세서(20)가 여기에 기술된 다양한 프로세스의 구현을 용이하게 하기 위해 구성될 수 있다. 설명의 목적을 위해, 본 공개의 실시 예들은 또한 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 블록 도를 참조해서 설명될 수 있다. 흐름도 및/또는 블록 도의 각 블록, 및 흐름도 및/또는 블록 도의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있음은 이해할 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령은 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어 머신을 생성할 수 있으며, 이에 따라 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해서 실행되는 명령은 흐름도 및/또는 블록 도의 블록 또는 블록들에 지정된 액션을 구현하기 위한 수단을 생성한다.
특정 실시 예들에서, 이들 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치가 특정한 식으로 동작하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능 메모리(19)에 저장될 수 있으며, 이에 따라 컴퓨터-판독가능 메모리에 저장된 명령은 흐름도 및/또는 블록 도의 블록 또는 블록들에 지정된 액션을 구현하는 명령 수단을 포함하는 제조물을 생성한다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치에 로딩되어 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치에서 일련의 동작이 수행되게 하여 컴퓨터 구현 프로세스를 생성할 수 있으며, 이에 따라 컴퓨터 또는 다른 프로그램가능 장치에서 실행되는 명령은 흐름도 및/또는 블록 도의 블록 또는 블록들에 지정된 액션을 구현하기 위한 단계들을 제공한다.
예시된 무선 기기(11)는 또한 전력 증폭기들(17) 중 하나 이상의 전력 증폭기를 위한 공급 전압을 생성하는 데 이용될 수 있는 포락선 추적기(30)를 포함한다. 예를 들어, 포락선 추적기(30)는 증폭될 RF 신호의 포락선을 기반으로 전력 증폭기들(17)에 제공된 공급 전압을 변경하거나 제어할 수 있게 구성될 수 있다.
포락선 추적기(30)는 배터리(21)에 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리(21)는, 예를 들어, 리튬-이온 배터리를 포함해서, 무선 기기(11)에 이용하기 위한 임의 적합한 배터리일 수 있다. 이하 좀 더 상세하게 설명되듯이, 전력 증폭기에 공급되는 공급 전압의 크기를 제어함으로써, 배터리(21)의 전력 소모를 줄일 수 있고, 그 결과 무선 기기(11)의 성능이 향상된다. 포락선 신호는 송수신기(13)로부터 포락선 추적기(30)에 제공될 수 있다. 그러나, 포락선은 다른 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 포락선은 임의 적합한 포락선 추적기를 이용하여 RF 신호로부터 포락선을 검출함으로써 결정될 수 있다.
도 3a는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템(25)의 일례의 개략적인 블록 도이다. 예시된 전력 증폭기 시스템(25)은 스위치(12), 송수신기(13), 안테나(14), 배터리(21), 지연 소자(29), 전력 증폭기 또는 PA(32) 및 포락선 추적기(30)를 포함한다.
송수신기(13)는 RF 신호를 생성하고, RF 신호를 전력 증폭기(32)에 제공할 수 있다. 전력 증폭기(32)는 RF 신호를 증폭하고 증폭된 RF 신호를 앞서 기술된 것과 같을 수 있는 스위치(12)의 입력에 제공할 수 있다. 스위치(12)는 안테나(14)에 전기적으로 연결된 출력을 가질 수 있다. 이 도면에는 도시되어 있지 않을지라도, 이 기술에 숙련된 자들은 추가의 전력 증폭기들이 원하는 수의 송신 경로를 제공하는 데 도움을 주기 위해 스위치(12)를 통해서 안테나(14)에 전기적으로 연결될 수 있음을 이해할 것이다.
송수신기(13)는 RF 신호의 포락선을 포락선 추적기(30)에 제공할 수 있다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기(32)를 통한 RF 신호의 경로와 포락선 추적기(30)를 통한 포락선 신호의 경로 간의 지연 차를 보상하기 위해 포락선 추적기(30)의 입력에 지연 소자(29)가 포함될 수 있다. 포락선 추적기(30)는 배터리(21)로부터 배터리 전압 VBATT를 수신할 수 있고, 포락선 신호를 이용하여 포락선 신호에 관련해서 변하는 전력 증폭기(32)용 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 생성할 수 있다.
송수신기(13)가 포락선 신호를 포락선 추적기(30)에 제공하는 것으로 예시되어 있을지라도, 포락선 신호는 임의 적합한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 포락선 검출기(31)가 제공되어 RF 신호로부터 포락선 신호를 생성하는 데 이용될 수 있다.
도 3b는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템(26)의 다른 예의 개략적인 블록 도이다. 예시된 전력 증폭기 시스템(26)은 스위치(12), 안테나(14), 배터리(21), 방향성 커플러(24), 포락선 추적기(30), 전력 증폭기(32) 및 송수신기(33)를 포함한다. 예시된 송수신기(33)는 기저대역 프로세서(34), 포락선 성형 블록(35), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(36), I/Q 변조기(37), 믹서(38), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(39)를 포함한다.
기저대역 신호 프로세서(34)는 I 신호와 Q 신호를 생성하는 데 이용될 수 있고, 이들 신호는 원하는 진폭의 정현파 또는 신호를 나타내는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, I 신호는 정현파의 동위상 성분을 나타내는 데 이용될 수 있고, Q 신호는 정현파의 직각 성분을 나타내는 데 이용될 수 있으며, 이는 정현파의 등가 표현일 수 있다. 특정 구현에서, I 및 Q 신호는 I/Q 변조기(37)에 디지털 포맷으로 제공될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)는 기저대역 신호를 처리할 수 있게 구성된 임의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그래머블 코어, 또는 그의 임의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 어떤 구현에서는, 둘 이상의 기저대역 프로세서(34)가 전자 시스템(26)에 포함될 수 있다.
I/Q 변조기(37)는 기저대역 프로세서(34)로부터 I 및 Q 신호를 수신하고 I 및 Q 신호를 처리하여 RF 신호를 생성할 수 있게 구성될 수 있다. 예를 들어, I/Q 변조기(37)는 I/Q 신호를 아날로그 형태로 변환할 수 있게 구성된 DAC들, I/Q 신호를 무선 주파수로 상향 변환(upconverting)하기 위한 믹서들, 및 상향 변환된 I 및 Q 신호를 결합해서 전력 증폭기(32)가 증폭하기에 적합한 RF 신호를 생성하는 신호 결합기를 포함한다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(37)는 거기서 처리된 신호의 주파수 성분(frequency content)을 여과할 수 있게 구성된 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
포락선 성형 블록(35)은 I 및 Q 신호에 연관된 포락선 또는 진폭 데이터를 성형된 포락선 데이터로 변환하는 데 이용될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)로부터의 포락선 데이터의 성형은, 예를 들어, 전력 증폭기(32)의 선형성을 최적화하기 위하여 및/또는 전력 증폭기(32)의 소망 이득 압축을 성취하기 위하여 포락선 신호를 조정함으로써 전력 증폭기 시스템(26)의 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 특정 구현들에서, 포락선 성형 블록(35)은 디지털 블록이고, DAC(36)는 성형된 포락선 데이터를 포락선 추적기(30)가 이용하기에 적합한 아날로그 포락선 신호로 변환하는 데 이용된다. 그러나, 다른 구현들에서, DAC(36)는, 포락선 추적기(30)가 포락선 신호를 더 처리하는 데 도움이 되도록 디지털 포락선 신호를 포락선 추적기(30)에 제공하는 경우에는 생략될 수 있다.
포락선 추적기(30)는 송수신기(33)로부터 포락선 신호를 수신하고 배터리(21)로부터 배터리 전압 VBATT를 수신할 수 있고, 포락선 신호를 이용하여 포락선에 관련해서 변하는 전력 증폭기(32)에 대한 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 생성할 수 있다. 전력 증폭기(32)는 송수신기(33)의 I/Q 변조기(37)로부터 RF 신호를 수신할 수 있고, 증폭된 RF 신호를 스위치(12)를 통해서 안테나(14)에 제공할 수 있다.
방향성 커플러(24)는 전력 증폭기(32)와 스위치(12)의 입력 사이에 위치할 수 있고, 그럼으로써 스위치(12)의 삽입 손실(insertion loss)을 포함하지 않는 전력 증폭기(32)의 출력 전력 측정이 가능해진다. 방향성 커플러(24)로부터 감지된 출력 신호는 믹서(38)에 제공될 수 있고, 믹서(38)는 감지된 출력 신호의 주파수를 다운시프트(downshift)하기 위해서 감지된 출력 신호에 제어된 주파수의 기준 신호를 곱할 수 있다. 다운시프트된 신호는 ADC(39)에 제공될 수 있고, ADC(39)는 다운시프트된 신호를 기저대역 프로세서(34)가 처리하기에 적합한 디지털 포맷으로 변환할 수 있다. 전력 증폭기(32)의 출력과 기저대역 프로세서(34) 사이에 피드백 경로를 포함시킴으로써, 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기 시스템(26)의 동작을 최적화하기 위해 I 및 Q 신호 및/또는 I 및 Q 신호에 연관된 포락선 데이터를 동적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 식으로 전력 증폭기 시스템(26)을 구성하면 전력 부가 효율(PAE) 및/또는 전력 증폭기(32)의 선형성을 조절하는 데 도움이 될 수 있다.
도 4a-4c는 전력 증폭기 공급 전압 대 시간의 3가지 예를 보여주고 있다.
도 4a에서, 그래프(47)는 RF 신호(41) 및 전력 증폭기 공급(43)의 전압 대 시간을 예시하고 있다. RF 신호(41)는 포락선(42)을 갖고 있다.
전력 증폭기 공급(43)의 전압이 RF 신호(41)의 전압보다 크다는 것은 중요할 수 있다. 예를 들어, RF 신호(41)보다 작은 크기를 가진 공급 전압을 전력 증폭기에 제공하면 RF 신호가 클립(clip)될 수 있고, 그 결과 신호 왜곡 및/또는 다른 문제가 생길 수 있다. 따라서, 전력 증폭기 공급(43)이 포락선(42)의 전압보다 큰 전압을 갖는다는 것은 중요하다. 그러나, 전력 증폭기 공급(43)과 RF 신호(41)의 포락선(42) 간의 그래프(47) 내의 영역은 손실 에너지를 나타낼 수 있고, 이는 배터리 수명을 줄이고 이동 기기에 생성되는 열을 증가시킬 수 있으므로, 전력 증폭기 공급(43)과 RF 신호(41)의 포락선(42) 간의 전압차를 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
도 4b에서, 그래프(48)는 RF 신호(41) 및 전력 증폭기 공급(44)의 전압 대 시간을 예시하고 있다. 도 4a의 전력 증폭기 공급(43)과는 대조적으로, 도 4b의 전력 증폭기 공급(44)은 RF 신호(41)의 포락선(42)에 관련해서 달라지거나 변한다. 도 4b의 전력 증폭기 공급(44)과 포락선(42) 사이의 영역은 도 4a의 전력 증폭기 공급(43)과 포락선(42) 간의 영역보다 작으며, 그러므로 도 4b의 그래프(48)는 큰 에너지 효율을 갖는 전력 증폭기 시스템에 연관될 수 있다.
도 4c는 RF 신호(41)의 포락선(42)에 관련해서 달라지는 전력 공급 전압(45)을 예시하는 그래프(49)이다. 도 4b의 전력 공급 전압(44)과는 대조적으로, 도 4c의 전력 공급 전압(45)은 불연속 전압 증분(discrete voltage increment)으로 변한다. 여기에 기술된 특정 구현들은 연속적으로 또는 불연속 증분으로 포락선 신호에 관련해서 전력 공급 전압을 제어하는 포락선 추적기와 결합해서 이용될 수 있다.
도 5는 포락선 추적 시스템을 포함하는 전력 증폭기 시스템(60)의 다른 예의 개략도이다. 예시된 전력 증폭기 시스템(60)은 포락선 추적기(30), 전력 증폭기(32), 인덕터(62), 부하 커패시터(63), 임피던스 정합 블록(64), 스위치(12) 및 안테나(14)를 포함한다. 예시된 포락선 추적기(30)는 배터리 전압 VBATT 및 RF 신호의 포락선을 수신하고 전력 증폭기(32)용의 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 생성할 수 있게 구성된다.
예시된 전력 증폭기(32)는 이미터, 베이스 및 컬렉터를 갖고 있는 바이폴라 트랜지스터(61)를 포함한다. 바이폴라 트랜지스터(61)의 이미터는, 예를 들어, 접지 노드일 수 있는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결될 수 있고, 무선 주파수(RF) 신호가 바이폴라 트랜지스터(61)의 베이스에 제공될 수 있다. 바이폴라 트랜지스터(61)는 RF 신호를 증폭하고 증폭된 RF 신호를 컬렉터에서 제공할 수 있다. 바이폴라 트랜지스터(61)는 임의 적합한 소자일 수 있다. 한 구현에서, 바이폴라 트랜지스터는 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)이다.
전력 증폭기(32)는 증폭된 RF 신호를 스위치(12)에 제공하도록 구성될 수 있다. 임피던스 정합 블록(64)은 전력 증폭기(32)와 스위치(12) 간의 전기적 연결을 마무리하는 데 도움을 주기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 임피던스 정합 블록(64)은 전력 전송을 증가시키고/시키거나 전력 증폭기(32)가 생성한 증폭된 RF 신호의 반사를 줄이는 데 이용될 수 있다.
인덕터(62)는 포락선 추적기(30)에 의해 생성된 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA로 전력 증폭기(32)를 바이어싱(biasing)하는 데 도움을 주기 위해 포함될 수 있다. 인덕터(62)는 포락선 추적기(30)에 전기적으로 연결된 제1 단부와 바이폴라 트랜지스터(61)의 컬렉터에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함할 수 있다. 부하 커패시터(63)는 바이폴라 트랜지스터(61)의 컬렉터에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 가질 수 있으며, 포락선 추적기(30)가 인식하는 전력 증폭기(32)의 용량을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 커패시터(63)는 바이폴라 트랜지스터(61)의 기생 용량 및/또는 정합 블록(64)의 기생 요소를 나타낼 수 있다. 커패시터(63)는 포락선 추적기(30)에 의해 생성된 전력 공급 전압 VCC _ PA의 잡음 필터링을 제공하는 데 도움을 줄 수 있다. 그러나, 커패시터(63)는 포락선 추적기(30)의 대역폭 응답에 영향을 줄 수도 있다.
도 5가 전력 증폭기(32)의 한 구현을 보여주고 있을지라도, 숙련된 기술자는 여기에 기술된 가르침이, 예를 들어, 다단(multi-stage) 전력 증폭기 구조 및 다른 트랜지스터 구조를 포함하는 전력 증폭기를 포함해서 다양한 전력 증폭기 구조에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
포락선 추적 시스템의 개요
포락선 추적기는 전력 증폭기 시스템의 효율을 개선하기 위해 전력 증폭기 공급 전압을 변경 또는 제어하는 데 이용될 수 있다. 전력 효율을 향상시키고/시키거나 포락선 추적기의 설계 복잡성을 줄이는 것은 중요할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기 복잡성을 증가시킬 수 있는 아날로그 필터와 아날로그 지연 요소를 필요로 하지 않는 전력 증폭기 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
종래의 포락선 추적 시스템은 클래스 AB 증폭기와 병렬로 동작하는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. DC-DC 컨버터는 비교적 높은 효율 및 낮은 대역폭을 가질 수 있고 포락선 신호의 비교적 저주파수 성분을 추적하는 데 이용될 수 있다. 클래스 AB 증폭기는 DC-DC 컨버터보다 낮은 효율을 가질 수 있지만, 또한 포락선의 비교적 고주파수 성분을 추적하기에 적합한 더 넓은 대역폭을 가질 수 있다. 그러나, 클래스 AB 증폭기는 비교적 큰 대역폭을 가질 수 있으므로, 클래스 AB 증폭기는 잡음 저감을 위해 복잡한 아날로그 대역 통과 필터를 필요로 할 수 있다. 더욱이, 클래스 AB 증폭기와 DC-DC 컨버터의 출력들을 정렬시키기가 어려울 수 있다.
여기에 기술된 특정 구현들에서는, 벅 컨버터와 푸시-풀 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 포함하는 포락선 추적기가 제공된다. 벅 컨버터는 비교적 저주파수에서 공급 전압을 제어하는 데 도움을 줄 수 있으며, 푸시-풀 DAC는 공급 전압의 비교적 고주파수 제어를 제공하는 데 이용될 수 있다. 푸시-풀 DAC는 포락선 신호를 필터링하고, 성형하고/하거나 지연시켜 생성된 디지털 신호를 이용하여 제어될 수 있다. 벅 컨버터와 푸시-풀 DAC의 결합을 이용하면, 클래스 AB 증폭기의 잡음을 줄이기 위한 아날로그 대역 통과 필터와 DC-DC 컨버터와 클래스 AB 증폭기의 출력들을 정렬시키기 위한 아날로그 지연 블록을 필요로 할 수 있는 DC-DC 컨버터와 클래스 AB 증폭기를 이용하는 방식에 비해서 설계 복잡성을 줄일 수 있고/있거나 전체 전력 효율을 개선할 수 있다.
도 6은 포락선 추적 시스템(70)의 일 실시 예의 개략도이다. 포락선 추적 시스템(70)은 배터리(21)와 포락선 추적기(72)를 포함한다. 포락선 추적기(72)는 포락선 신호와 배터리 전압 VBATT를 수신하고 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA를 생성하도록 구성된다.
포락선 추적기(72)는 포락선 신호의 진폭에 관련해서 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA의 진폭을 제어할 수 있다. 예시된 포락선 추적기(72)는 벅 컨버터(73), 제어 블록(74), 푸시 DAC(78), 풀 DAC(79), 및 부하 커패시터(77)를 포함한다.
벅 컨버터(73)는 제1 스위치 S1, 제2 스위치 S2 및 인덕터(75)를 포함한다. 제1 스위치 S1는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 제1 단부와 인덕터(75)의 제1 단부에 그리고 제2 스위치 S2의 제1 단부에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 제2 스위치 S2는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다. 인덕터(75)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다.
제어 블록(74)은 포락선 신호를 수신하고, 포락선 신호를 이용하여 벅 컨버터(73), 푸시 DAC(78) 및 풀 DAC(79)에 대한 제어 신호를 생성하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 블록(74)은 제1 및 제2 스위치 S1, S2의 상태를 제어하기 위한 제1 복수의 제어 신호 및 푸시 및 풀 DAC(78, 79)의 상태를 제어하기 위한 제2 복수의 제어 신호를 생성할 수 있다. 특정 구현에서, 제어 블록(74)에 의해 생성된 제어 신호는 디지털 신호이다. 디지털 신호를 이용하여 벅 컨버터(73)와 푸시 및 풀 DAC(78, 79)를 제어하면 푸시 및 풀 DAC(78, 79)의 출력과 벅 커버터(73)의 출력을 정렬시키는 데 도움이 될 수 있고, 그 결과 클래스 AB 증폭기와 병렬로 동작하는 DC-DC 컨버터를 이용하는 방식에 비해서 설계 복잡성이 감소하고/하거나 포락선 추적기(72)의 효율이 개선된다.
제어 블록(74)은 포락선 추적기 제어를 향상시키는 데 도움을 주는 하나 이상의 피드백 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(74)은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 진폭을 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 스위치 S1, S2를 제어하는 데 조력하기 위해, 제어 블록(74)은 인덕터(75)의 제1 단부에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 식으로 피드백을 제공하면 인덕터(75)를 통한 전류의 방향을 판정하는 데 도움이 될 수 있고, 이는 제1 및 제2 스위치 S1, S2를 작동할 때를 판정하는 데 도움이 될 수 있다.
푸시 DAC(78)는 배터리 전압 VBATT와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA 사이에 배치되고 제어 블록(74)을 이용하여 제어된다. 풀 DAC(79)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA와 전력 저 공급 전압 V1 사이에 배치되고 제어 블록(74)을 이용하여 제어된다. 제어 블록(74)은 포락선 신호가 증가할 때는 푸시 DAC(78)을 이용하여 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 증가시키고, 포락선 신호가 감소할 때는 풀 DAC(79)를 이용하여 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 감소시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 부하 커패시터(77)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA와 전력 저 공급 전압 V1 사이에 배치될 수 있고, 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 하나 이상의 전력 증폭기에 연관된 기생 부하 용량과 같은, 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대한 다양한 부하의 부하 용량을 나타낼 수 있다. 예시된 부하 커패시터(77)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 부하 커패시터(77)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 잡음을 줄이는 데 조력할 수 있지만, 포락선 추적기(70)의 대역폭 응답을 줄일 수도 있다. 특정 구현들에서, 부하 커패시터(77)는 대역폭 제약을 피하기에 족할 만큼 작으면서도 잡음 필터링을 제공하기에는 족할 만큼 큰 값을 갖도록 구성된다. 부하 커패시터(77)의 용량은, 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 기기들의 유형 및 기하학적 구조의 선택 및/또는 전력 증폭기 공급 전압 노드를 형성하는 데 이용된 기하학적 구조 및/또는 층들의 제어와 같은, 임의 적당한 방식으로 제어될 수 있다. 특정 구현들에서, 부하 커패시터(77)는 약 200 pF 내지 약 4000 pF의 범위 내에 속하게 선택된 값을 갖는다.
도 7은 포락선 추적 시스템(80)의 다른 실시 예들의 개략도이다. 포락선 추적 시스템(80)은 배터리(21)와 포락선 추적기(82)를 포함한다. 포락선 추적기(82)는 디지털 포락선 신호와 배터리 전압 VBATT을 수신하고 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 생성하도록 구성된다.
포락선 추적기(82)는 디지털 포락선 신호의 진폭에 관련해서 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 진폭을 변경할 수 있다. 예시된 포락선 추적기(82)는 벅 컨버터(83), 푸시 DAC(88), 풀 DAC(89), 부하 커패시터(87), 디지털 필터(90), 리플(ripple) 제어 블록(91), 디지털 성형 및 지연 블록(92), 및 서모미터 디코더(93)를 포함한다. 푸시 DAC(88)와 풀 DAC(89)는 연대하여 DAC 모듈로서 동작한다. 포락선 추적기(82)는 송수신기와 같은 임의 적합한 소스로부터 디지털 포락선 신호를 수신할 수 있다. 특정 구현들에서, 아날로그 포락선 신호 및 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 디지털 포락선 신호를 생성할 수 있다.
벅 컨버터(83)는 NMOS 트랜지스터(82), PMOS 트랜지스터(81) 및 인덕터(85)를 포함한다. PMOS 트랜지스터(81)는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 소스, 리플 제어 블록(91)으로부터 제1 제어 신호를 수신하도록 구성된 게이트, 인덕터(85)의 제1 단부와 NMOS 트랜지스터(82)의 드레인에 전기적으로 연결된 드레인을 포함한다. NMOS 트랜지스터(82)는 리플 제어 블록(91)으로부터 제2 제어 신호를 수신하도록 구성된 게이트와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스를 더 포함한다. 인덕터(85)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다.
푸시 DAC(88)는 배터리 전압 VBATT와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA 사이에 배치되어 있고, 복수의 PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c)를 포함한다. 각 PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c)는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 소스와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 드레인을 포함한다. PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c)의 게이트는 서모미터 디코더(93)에 의해 제어되며, 이 디코더(93)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 증가시키기 위하여 PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c) 중 하나 이상을 선택적으로 작동시킬 수 있다. 특정 구현들에서, PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c)의 수는 약 16 이상이 되게 선택된다. 예를 들어, PMOS 전류 셀 트랜지스터(98a-98c)의 수는 약 16 내지 약 128의 범위에 속하게 선택될 수 있다.
풀 DAC(89)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA와 전력 저 공급 전압 V1 사이에 배치되어 있고, 복수의 NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c)를 포함한다. 각 NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c)는 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 소스와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 드레인을 포함한다. NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c)의 게이트는 서모미터 디코더(93)에 의해 제어되며, 이 디코더(93)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 감소시키기 위하여 NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c) 중 하나 이상을 선택적으로 작동시키는 데 이용될 수 있다. 특정 구현들에서, NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c)의 수는 약 16 이상이 되게 선택된다. 예를 들어, NMOS 전류 셀 트랜지스터(99a-99c)의 수는 약 16 내지 약 128의 범위에 속하게 선택될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 부하 커패시터(87)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA와 전력 저 공급 전압 V1 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 예시된 부하 커패시터(87)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 제1 단부와 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 부하 커패시터(87)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA의 잡음을 줄이는 데 조력할 수 있고/있거나 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 연결되어 있는 전력 증폭기에 안정성을 제공하는 데 이용될 수 있다. 부하 커패시터(87)의 추가 세부사항은 도 6의 부하 커패시터(77)에 대해서 위에 설명한 것과 유사하다.
디지털 필터 블록(90)은 포락선 신호와 하나 이상의 피드백 신호를 수신할 수 있게 구성되며, 피드백 신호를 이용하여 포락선 신호를 필터링하고 필터링된 포락선 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 디지털 필터 블록(90)은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA 및/또는 벅 컨버터(83)의 하나 이상의 노드에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그럼으로써 디지털 필터 블록(90)의 동작이 개선될 수 있다. 디지털 필터 블록(90)은, 예를 들어, 유한 임펄스 응답 기술을 포함해서 다양한 필터링 기술을 이용할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 디지털 성형 및 지연 블록(92)과 리플 제어 블록(91)은 필터링된 포락선 신호를 수신하고 이 필터링된 포락선 신호를 이용하여 DAC(88, 89) 및 벅 컨버터(83)를 각각 제어할 수 있게 구성될 수 있다. 포락선 추적기(82)를 이러한 방식으로 구성하면 DAC(88, 89) 및 벅 컨버터(83)의 출력들을 정렬시키는 데 도움이 되며, 그 결과 전력 증폭기 시스템의 효율이 개선되고/되거나 설계 복잡성이 감소한다.
리플 제어 블록(91)은 디지털 필터 블록(90)으로부터 필터링된 포락선 신호를 수신하고 벅 컨버터(83)로부터 피드백 신호를 수신하며, 이 필터링된 포락선 신호와 피드백 신호를 이용하여 벅 컨버터(83)에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 리플 제어 블록(91)은 NMOS 트랜지스터(81)와 PMOS 트랜지스터(82) 각각을 통한 전류의 흐름을 제어하기 위한 제1 및 제2 스위치 제어 신호를 생성하도록 구성되었다.
디지털 성형 및 지연 블록(92)은 디지털 필터(90)로부터 필터링된 포락선 신호를 수신하고, 필터링된 포락선 신호를 성형 및/또는 지연시켜 성형된 포락선 신호를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 디지털 성형 및 지연 블록(92)은 디지털 포락선과 벅 컨버터(83)의 출력과 디지털 포락선과 DAC(88, 89)의 출력 사이의 지연 차를 보상하기 위하여, 필터링된 포락선 신호를 지연시켜 벅 컨버터(83)의 출력과 푸시 및 풀 DAC(88, 89)의 출력을 정렬시킬 수 있다. 디지털 성형 및 지연 블록(92)은 또한 푸시 및 풀 DAC(88, 89)를 제어하는 데 이용되는 신호를 생성하기 위하여 포락선 신호를 성형하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 디지털 성형 및 지연 블록(92)은 디지털 포락선 신호를 DAC 출력 레벨에 매핑하는 룩-업-테이블을 포함할 수 있다. 룩-업-테이블은, 예를 들어, 푸시 및 풀 DAC(88, 89)에 이용된 트랜지스터들의 전기적 특성을 기반으로 구성될 수 있다.
출력 잡음을 개선하는 데 조력하기 위해서, 포락선 추적기(82)는 디지털 성형 및 지연 블록(92)과 푸시 및 풀 DAC(88, 89) 사이에 배치된 서모미터 디코더(93)를 포함할 수 있다. 서모미터 디코더(93)는 이진 코딩된 신호일 수 있는, 디지털 성형 및 지연 블록에 의해서 생성된 성형된 포락선 신호를 서모미터 코딩된 신호로 변환하는 데 이용될 수 있다. 이 신호를 이러한 식으로 변환하면, 푸시 및 풀 DAC에 의해 생성된 스위칭 잡음을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 서모미터 디코더와 16-비트 푸시 DAC를 이용할 때, 서모미터 디코더는 이진-코딩된 성형된 포락선 신호 값 "0000000011111111"을 이진-코딩된 성형된 포락선 신호 값 "0000000100000000"으로 천이할 때 하나의 PMOS 트랜지스터만이 스위칭하도록 푸시 DAC 내의 PMOS 트랜지스터들의 게이트를 제어할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 방법을 보여주는 흐름도이다. 이 방법이 더 많거나 적은 동작을 포함할 수 있고 이들 동작이 필요에 따라 임의 순서로 실행될 수 있음은 이해할 것이다.
방법(100)은 블록(101)에서 시작하고, 이 블록에서는 RF 신호의 증폭을 위한 전력 증폭기가 제공된다. 예를 들어, W-CDMA 또는 GSM 신호의 증폭을 위한 전력 증폭기가 제공될 수 있다.
후속 블록(102)에서, RF 신호의 포락선을 이용하여 전력 증폭기의 공급 전압을 제어하기 위한 포락선 추적기가 제공된다. 예를 들어, 포락선 추적기는 배터리에 전기적으로 연결될 수 있고 송신기 또는 다른 소스로부터 수신된 포락선을 이용하여 전력 증폭기에 제공된 공급 전압의 진폭을 제어할 수 있다. 포락선 추적기는 벅 컨버터와 디지털-아날로그 변환(DAC) 모듈을 포함한다. 벅 컨버터는 배터리 전압보다 작은 벅 또는 스텝-다운 전압을 생성하기 위해서 포락선의 비교적 저주파수 성분을 추적하는 데 이용될 수 있는 데 반하여, DAC 모듈은 포락선의 비교적 고주파수 성분을 교정하기 위해 벅 컨버터의 출력을 조정하기 위한 푸시 DAC 및 풀 DAC를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 벅 컨버터의 코너 주파수(corner frequency)는 약 200 kHz 이하이다.
방법(100)은 블록(103)에서 계속되고, 이 블록에서는, 벅 컨버터를 이용하여 포락선 신호를 기반으로 벅 전압을 생성한다. 후속 블록(104)에서는, DAC 모듈을 이용하여 포락선 신호를 기반으로 벅 전압을 조정하여 공급 전압을 생성한다. 벅 컨버터와 DAC 모듈을 포함하는 포락선 추적기를 이용하면 시스템의 전력 효율을 증가시킬 수 있고 아날로그 대역 통과 필터 및/또는 아날로그 지연 블록을 구현할 필요를 방지할 수 있다. 예를 들어, 클래스 AB 증폭기와 벅 컨버터를 이용한 설계에서는 포락선 신호를 벅 컨버터를 제어하기에 적합한 포맷에 맞추어 처리하고 필터링하여 클래스 AB 증폭기로 전달(translate)할 필요가 있다. 그로 인해, 벅 컨버터와 클래스 AB 증폭기의 출력들 간에 지연이 생길 수 있고, 지연 보상을 위해 이용된 기술은 설계 복잡성을 증가시키고/시키거나 출력 정렬 불량(misalignment)으로 인한 전력 효율의 감소를 가져온다.
특정 구현들에서, DAC 모듈은 PMOS 전류원들의 어레이를 갖추고 있는 푸시 DAC와 NMOS 전류원들의 어레이를 갖추고 있는 풀 DAC를 포함할 수 있다. 푸시 DAC는 포락선 신호가 벅 컨버터로부터의 출력이 증가되어야 함을 나타낼 때 PMOS 전류원들을 이용하여 전원의 전압을 증가시킬 수 있다. 유사하게, 풀 DAC는 포락선 신호가 벅 컨버터로부터의 출력이 감소되어야 함을 나타낼 때 NMOS 전류원들을 이용하여 전원의 전압을 감소시킬 수 있다.
도 9는 풀 DAC(120)의 일 실시 예의 개략도이다. 풀 DAC(120)는 바이어스 회로(121) 및 전류원 어레이(122)를 포함한다. 전류원 어레이(122)는 바이어스 회로(121)로부터 바이어스 전압 VBIAS을 수신하도록 구성된 바이어스 입력과 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 출력을 포함한다. 풀 DAC(120)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC_PA와 전력 저 공급 전압 V1 사이에 병렬로 전기적으로 연결된 부하 커패시터(123)와 부하 저항(124)을 포함하는 것으로 도시되어 있다.
바이어스 회로(121)는 전류원(126) 및 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)를 포함한다. 전류원(126)은 전력 저 공급 전압 V1에 전기적으로 연결된 제1 단부와 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)의 소스와 게이트에 전기적으로 연결된 제2 단부를 포함한다. 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)는 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전류원(126)은 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)의 게이트가 바이어스 전압 VBIAS에 바이어스되도록 바이어스 전류 IBIAS를 생성하고 바이어스 전류 IBIAS를 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)의 채널을 통해서 제공하도록 구성될 수 있다.
전류원 어레이(122)는 제1 내지 제6 스위치(141-146)와 제1 내지 제6 NMOS 전류원 트랜지스터(131-136)를 포함한다. 제1 내지 제6 NMOS 전류원 트랜지스터(131-136)는 각각 바이어스 전압 VBIAS에 전기적으로 연결된 게이트와 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 전기적으로 연결된 소스를 포함할 수 있다. 제1 또는 x1 NMOS 전류원 트랜지스터(131)는 제1 스위치(141)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제2 또는 x2 NMOS 전류원 트랜지스터(132)는 제2 스위치(142)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제3 또는 x4 NMOS 전류원 트랜지스터(133)는 제3 스위치(143)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제4 또는 x8 NMOS 전류원 트랜지스터(134)는 제4 스위치(144)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제5 또는 x16 NMOS 전류원 트랜지스터(135)는 제5 스위치(145)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제6 또는 x32 NMOS 전류원 트랜지스터(136)는 제6 스위치(146)의 제1 단부에 전기적으로 연결된 드레인을 더 포함한다. 제1 내지 제6 스위치(141-146)는 각각 배터리 전압 VBATT에 전기적으로 연결된 제2 단부를 더 포함한다.
전류원 어레이(122)는 디지털 입력 신호에 응답해서 출력 전류 IDAC를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제6 스위치(141-146)는 6-비트 디지털 입력 값을 기반으로, 제1 내지 제6 NMOS 전류원 트랜지스터(141-146)의 드레인에 각각 배터리 전압 VBATT을 연결하는 데 이용될 수 있다. 또한, 제1 내지 제6 NMOS 전류원 트랜지스터(141-146)는, 제1 내지 제6 NMOS 전류원 트랜지스터(141-146)의 소스들로부터의 출력 전류들이 합해져서 디지털 입력 신호에 관련해서 변하는 전류 크기를 갖는 출력 전류 IDAC를 생성하도록, 이진 가중된 값을 가질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 바이어스 전압 VBIAS는 바이어스 NMOS 트랜지스터(127)의 복제들일 수 있는 NMOS 전류원 트랜지스터(131-136)의 게이트에 제공될 수 있고, 따라서 NMOS 전류원 트랜지스터(131-136)는 바이어스 전류 IBIAS에 관련해서 비례하는(scale) 출력 전류를 생성한다.
푸시 DAC(120)는 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대한 공급 전압 파형(125)의 일례를 보여주도록 도시되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 공급 전압 파형(125)은 푸시 DAC(120)에의 디지털 입력의 변화에 응답해서 비교적 매끄럽게 변한다. 푸시 DAC(120)가 디지털화되고 디지털 입력에 응답해서 불연속 증분으로 변하는 출력 전류 IDAC를 생성하더라도, 부하 커패시터(123)와 부하 저항(124)은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA에 대한 저역 통과 필터로서 동작할 수 있고, 그럼으로써 비교적 매끄러운 공급 전압 파형(125)이 생성된다.
저역 통과 필터로서의 부하 커패시터(123)와 부하 저항(124)의 동작은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA를 이용하여 전기적으로 구동된 전력 증폭기의 동작에 대한 양자화 잡음(quantization noise)의 영향을 감소시킬 수 있다. 부하 커패시터(123)와 부하 저항(124)은 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA가 DAC의 디지털 입력 신호에 있어서의 변화에 응답해서 급속하게 변하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 특정 구현에서, 전력 증폭기 공급 전압 VCC _ PA을 필터링하기 위한 개별 명시적 필터를 포함할 필요가 없다.
도 10은 다양한 전력 증폭기 공급 전압에 대한 입력 전력 대 효율의 일례에 대한 그래프(160)이다. 그래프(160)는 제1 공급 전압 VPA1, 제2 공급 전압 VPA2, 제3 공급 전압 VPA3 및 제4 공급 전압 VPA4 각각에 대한 입력 전력 대 효율의 제1 내지 제4 플롯(161-164)을 포함하는데, 여기서 VPA1 < VPA2 < VPA3 < VPA4이고, 제1 내지 제4 공급 전압 VPA1 - VPA4는 각각 고정된 DC 공급 전압이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 효율은 제1 내지 제4 플롯(161-164)마다 상이한 입력 전력 레벨에서 피크이다. 그래프(160)는 입력의 포락선 신호에 관련해서 변하는 공급 전압에 대한 입력 전력 효율의 제5 플롯(165)을 더 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 포락선 추적기에 의해 생성된 공급 전압에 연관된 제5 플롯(165)은 넓은 범위의 입력 전력 레벨들에 걸쳐서 고 효율 레벨을 나타낸다.
도 11은 입력 포락선 신호 대 성형된 포락선 신호의 일례의 그래프(170)이다. 그래프(170)는 입력 포락선 신호에 관련한 성형 포락선 신호의 플롯(172)을 포함한다. 그래프(170)는 어떤 포락선 성형과도 연관되지 않은 라인(171)을 더 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 플롯(172)은 비교적 작은 입력 포락선 값들에 대해서 라인(171)에 비해 더 큰 진폭을 갖도록 성형된 포락선 신호에 연관되어 있다. 포락선 신호를 이러한 방식으로 성형하면, 넓은 범위의 신호 전력 레벨들에 걸쳐서 전력 증폭기 시스템의 선형성을 최적화하는 데 도움이 된다.
도 12는 여기에 기술된 포락선 추적기에 대한 전력 대 주파수의 일례의 그래프(180)이다. 그래프(180)는 포락선 추적기 출력 전력 대 주파수의 제1 플롯(181)을 포함한다. 그래프(180)는 벅 컨버터 출력 전력 대 주파수의 제2 플롯(182)과 DAC 출력 전력 대 주파수의 제3 플롯(183)을 더 포함한다. 제2 및 제3 플롯(182, 183)에 도시된 바와 같이, 벅 컨버터는 낮은 포락선 신호 주파수에서 DAC보다 많은 출력 전력을 제공할 수 있는 데 반하여, DAC는 높은 포락선 주파수에서 벅 컨버터보다 많은 출력 전력을 제공할 수 있다. 벅 컨버터를 약 200 kHz 미만의 주파수 성분과 같은 포락선 신호의 저주파수 성분을 추적할 수 있게 구성하고, DAC를 약 200 kHz보다 큰 주파수 성분과 같은 포락선 신호의 고주파수 성분을 추적할 수 있게 구성함으로써, 포락선 추적기의 전체 전력 효율을 증가시킬 수 있다.
응용
위에 기술한 실시 예들 중 일부는 이동 전화에 관련한 예를 제시하였다. 그러나, 이들 실시 예의 원리 및 장점은 전력 증폭기 시스템을 필요로 하는 임의 다른 시스템이나 장치에도 이용될 수 있다.
그러한 전력 증폭기 시스템은 다양한 전자 기기에 구현될 수 있다. 전자 기기의 예로는, 제한 없이, 소비자 전자 제품, 소비자 전자 제품의 부품, 전자 테스트 장비, 등이 있다. 전자 기기의 예로는 또는, 제한 없이, 메모리 칩, 메모리 모듈, 광 네트워크 또는 다른 통신 네트워크의 회로, 디스크 드라이버 회로, 등이 있다. 소비자 전자 제품으로는, 제한 없이, 이동 전화, 전화, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 전자레인지, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, 카세트 리코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁기/건조기, 복사기, 팩시밀리 머신, 스캐너, 다기능 주변 기기, 손목 시계, 시계 등이 있다. 더욱이, 전자 기기는 미완성 제품을 포함할 수 있다.
결론
문맥이 설명과 특허청구범위 전반에서 다른 방식으로 명료하게 요구하지 않는다면, 단어 "포함하다", "포함하는" 등은 배타적인 또는 철저한 의미와는 반대로 포괄적인 의미, 즉 "포함하지만 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 여기서 일반적으로 이용되는 단어 "결합된"은 직접 연결되어 있을 수도 있고 하나 이상의 중간 요소를 통해 연결되어 있을 수도 있는 둘 이상의 요소를 지칭한다. 또한, 여기서 일반적으로 이용되는 단어 "연결된"은 직접 연결되어 있을 수도 있고 하나 이상의 중간 요소를 통해 연결되어 있을 수도 있는 둘 이상의 요소를 지칭한다. 또한, 단어 "여기에", "위에", "아래" 및 유사한 의미의 단어들은, 이 출원에 이용될 때, 이 출원을 전체로서 지칭하는 것이지 이 출원의 임의 특정 부분을 지칭하는 것이 아니다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 이용하는 위의 상세한 설명에 있는 단어들은 각각 복수 또는 단수를 포함할 수도 있다. 단어, 둘 이상의 아이템들의 리스트에 관련하여 "또는"은 다음과 같은 이 단어의 해석 모두를 포괄한다: 리스트에 있는 아이템들 중 임의 것, 리스트에 있는 아이템 모두, 및 리스트에 있는 아이템들의 임의 조합.
더욱이, 여기에 이용된 조건적 언어, 예를 들어, 특히 "할 수 있는"("could," "might," "can"), "예를 들어"("e.g.," "for example), "와 같은"("such as") 등은, 구체적으로 다른 식으로 언급되거나 이용되는 문맥에서 다른 식으로 이해되지 않는 한, 특정 실시 예들이 특정 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만 다른 실시 예들은 이들을 포함하지 않음을 전달하기 위한 것으로 일반적으로 의도된 것이다. 그러므로, 그러한 조건적 언어는, 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시 예들에 어떤 식으로든 필요하다는 것을 함축하는 것으로 또는 하나 이상의 실시 예들이, 오서 입력 또는 프롬프팅(author input or prompting)이 있거나 없거나, 이 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 임의 특정 실시 예에 포함되거나 임의 특정 실시 예에서 실행되어야 하는지를 결정하기 위한 논리를 반드시 포함한다는 것을 함축하는 것으로 일반적으로 의도되지 않는다.
본 발명의 실시 예들의 상기 상세한 설명은 철저하다거나 위에 기술된 바로 그 형태로 본 발명을 한정하고자 의도된 것이 아니다. 본 발명의 특정 실시 예들 및 본 발명에 대한 예들이 예시적인 목적을 위해 위에 기술되었으므로, 다양한 균등 수정이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음은 관련 기술에 숙련된 자이면 이해할 것이다. 예를 들어, 프로세서들과 블록들이 소정의 순서로 제시되어 있지만, 대안 실시 예들은, 상이한 순서로, 단계를 갖는 루틴을 실행하거나 블록들을 갖는 시스템을 이용할 수 있고, 어떤 프로세스나 블록은 삭제, 이동, 부가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이들 프로세스 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 때로 직렬로 실행되는 것으로 도시되지만, 이들 프로세서 또는 블록은 대신에 병렬로 실행되거나 상이한 시간에 실행될 수 있다.
여기에 제시된 본 발명의 가르침은 위에 기술된 시스템뿐만 아니라 다른 시스템에도 적용될 수 있다. 위에 기술된 다양한 실시 예들의 요소 및 액션은 결합해서 다른 실시 예를 구현할 수 있다.
본 발명의 특정 실시 예들이 설명되었지만 이들 실시 예는 단지 예로서 제시된 것이며 이 공개의 범위를 제한하는 것이 아니다. 실제로, 여기에 기술된 신규의 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구체화될 수 있고; 더구나, 여기에 기술된 방법 및 시스템의 형태에서 다양한 생략, 대체 및 변경이 이 공개의 정신을 벗어나지 않고도 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 이들의 균등물은 이 공개의 범위 및 정신 내에 속하는 그러한 형태 또는 수정을 포함한다.

Claims (20)

  1. 전력 증폭기 시스템으로서,
    무선 주파수(RF) 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기;
    상기 RF 신호의 포락선을 이용하여 상기 전력 증폭기용 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기를 포함하고, 상기 포락선 추적기는 배터리 전압으로부터 벅 전압(buck voltage)을 생성하도록 구성된 벅 컨버터 및 상기 RF 신호의 포락선을 기반으로 상기 벅 전압의 크기를 조정하여 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 모듈을 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DAC 모듈은 푸시 DAC 및 풀 DAC를 포함하고, 상기 푸시 DAC는 상기 RF 신호의 포락선이 증가할 때 상기 전력 증폭기 공급 전압을 증가시키도록 구성되어 있고 상기 풀 DAC는 상기 RF 신호의 포락선이 감소할 때는 상기 전력 증폭기 공급 전압을 감소시키도록 구성되어 있는 전력 증폭기 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 RF 신호의 포락선과 상기 전력 증폭기 공급 전압을 수신하고 적어도 부분적으로 상기 전력 증폭기 공급 전압을 기반으로 상기 RF 신호의 포락선을 필터링하여 필터링된 포락선 신호를 생성하도록 구성된 디지털 필터를 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필터링된 포락선 신호를 수신하고 성형된 포락선 신호를 생성하도록 구성된 디지털 성형 및 지연 모듈을 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 성형된 포락선 신호를 수신하고 상기 성형된 포락선 신호를 디코딩하여 복수의 푸시 DAC 제어 신호와 복수의 풀 DAC 제어 신호를 생성하도록 구성된 서모미터 디코더(thermometer decoder)를 더 포함하고, 상기 복수의 푸시 DAC 제어 신호와 상기 복수의 풀 DAC 제어 신호는 서모미터 코딩으로 코딩되는 전력 증폭기 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 풀 DAC는 복수의 NMOS 전류원을 포함하고 상기 푸시 DAC는 복수의 PMOS 전류원을 포함하며, 상기 복수의 NMOS 전류원은 상기 전력 증폭기 공급 전압과 전력 저 공급 전압 사이에 배치되어 있고, 상기 복수의 PMOS 전류원은 상기 배터리 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 배치되어 있으며, 상기 복수의 NMOS 전류원의 게이트와 상기 복수의 PMOS 전류원의 게이트는 상기 복수의 풀 DAC 제어 신호와 상기 복수의 푸시 DAC 제어 신호에 의해 각각 제어되는 전력 증폭기 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 NMOS 전류원의 수와 상기 복수의 PMOS 전류원의 수는 각각 16 이상인 전력 증폭기 시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 필터링된 포락선 신호를 수신하고 상기 필터링된 포락선 신호를 이용하여 제1 벅 제어 신호와 제2 벅 제어 신호를 생성하도록 구성된 리플(ripple) 제어 모듈을 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 각각이 게이트, 소스 및 드레인을 포함하는 NMOS 트랜지스터 및 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 게이트는 상기 제1 및 제2 벅 제어 신호에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 소스는 전력 저 공급 전압 및 상기 배터리 전압에 각각 전기적으로 연결되고, 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 드레인은 함께 전기적으로 연결되어 있는 전력 증폭기 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 벅 컨버터는 상기 전력 증폭기의 공급 전압에 전기적으로 연결된 제1 단부와 상기 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 드레인에 전기적으로 연결된 제2 단부를 갖는 인덕터를 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 RF 신호의 포락선을 상기 포락선 추적기에 제공하고 상기 RF 신호를 상기 전력 증폭기에 제공하는 송수신기를 더 포함하는 전력 증폭기 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 이미터, 베이스 및 컬렉터를 갖고 있는 바이폴라 트랜지스터를 포함하며, 상기 베이스는 상기 RF 신호를 수신하도록 구성되어 있고, 상기 이미터는 전력 저 공급 전압에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 컬렉터는 상기 RF 신호의 증폭된 버전을 생성하도록 구성되어 있는 전력 증폭기 시스템.
  13. 전력 증폭기 시스템에 있어서의 포락선 추적 방법으로서,
    무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 제공하는 단계;
    상기 RF 신호의 포락선을 이용하여 상기 전력 증폭기의 공급 전압을 생성하는 포락선 추적기를 제공하는 단계 - 상기 포락선 추적기는 벅 컨버터 및 디지털-아날로그 컨버터(DAC) 모듈을 포함함 - ;
    상기 벅 컨버터를 이용하여 배터리 전압으로부터 벅 전압을 생성하는 단계; 및
    상기 공급 전압을 생성하기 위해 상기 DAC 모듈을 이용하여 상기 벅 전압을 조정하는 단계 - 전압 크기의 조정은 상기 RF 신호의 포락선을 기반으로 함 -
    를 포함하는 포락선 추적 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 디지털-아날로그 컨버터는 푸시 DAC와 풀 DAC를 포함하고 상기 벅 컨버터는 하나의 벅 컨버터를 포함하는 포락선 추적 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 DAC 모듈을 이용하여 상기 벅 전압을 조정하는 상기 단계는 상기 RF 신호의 포락선이 증가할 때는 상기 푸시 DAC를 이용하여 상기 공급 전압을 증가시키고 상기 RF 신호의 포락선이 감소할 때는 상기 풀 DAC를 이용하여 상기 공급 전압을 감소시키는 단계를 포함하는 포락선 추적 방법.
  16. 제14항에 있어서, 디지털 필터를 이용하여 상기 RF 신호의 포락선을 필터링하는 단계를 더 포함하는 포락선 추적 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 필터링된 포락선 신호를 상기 DAC 모듈에 제공하기 전에 상기 필터링된 포락선 신호를 지연시키는 단계를 더 포함하는 포락선 추적 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 필터링된 포락선 신호를 상기 DAC 모듈에 제공하기 전에 상기 필터링된 포락선 신호를 지연시키는 상기 단계는 상기 DAC 모듈과 상기 벅 컨버터 사이의 지연 차를 기반으로 지연의 지속기간을 결정하는 단계를 포함하는 포락선 추적 방법.
  19. 제16항에 있어서, 성형된 포락선 신호를 생성하기 위해 상기 필터링된 포락선 신호를 성형하는 단계를 더 포함하는 포락선 추적 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 성형된 포락선 신호를 푸시 DAC 제어 신호와 풀 DAC 제어 신호로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 푸시 DAC 제어 신호와 상기 풀 DAC 제어 신호는 서모미터 코딩으로 코딩되는 포락선 추적 방법.
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