KR20160036493A - 듀얼-모드 포락선 추적 및 평균 전력 추적 성능을 지원하는 가변 부하 전력 증폭기 - Google Patents

듀얼-모드 포락선 추적 및 평균 전력 추적 성능을 지원하는 가변 부하 전력 증폭기 Download PDF

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사바 케스박
플로리넬 지. 발테아누
하르딕 부펜드라 모디
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스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

포락선 추적(ET) 및 평균 전력 추적(APT) 모두를 제공하는 전력 증폭기의 성능을 개선시키는 가변 부하 전력 증폭기가 개시된다. 가변 부하 전력 증폭기는 각각 복수의 병렬 조합들 중 하나에 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함할 수 있고, 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선에 의해 특성화된다. 가변 부하 전력 증폭기는 또한 복수의 병렬 조합들 중 하나에 복수의 증폭기들 중 하나 이상을 선택적으로 접속시키도록 배열된 복수의 제어 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하도록 제공된 각자의 입력 단자를 가지고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호에 응답한다.

Description

듀얼-모드 포락선 추적 및 평균 전력 추적 성능을 지원하는 가변 부하 전력 증폭기{VARIABLE LOAD POWER AMPLIFIER SUPPORTING DUAL-MODE ENVELOPE TRACKING AND AVERAGE POWER TRACKING PERFORMANCE}
관련 출원(들)에 대한 교차 참조
이 출원은 VARIABLE LOAD POWER AMPLIFIER SUPPORTING DUAL-MODE ENVELOPE TRACKING AND AVERAGE POWER TRACKING PERFORMANCE라는 명칭으로 2014년 9월 25일에 출원된 미국 가출원 제62/055,614호, 및 VARIABLE LOAD POWER AMPLIFIER SUPPORTING DUAL-MODE ENVELOPE TRACKING AND AVERAGE POWER TRACKING PERFORMANCE라는 명칭으로 2015년 8월 12일에 출원된 미국 출원 제14/824,679호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 명시적으로 포함된다.
분야
본 개시내용은 일반적으로 무선 통신 시스템들에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 무선 통신 시스템들 내의 전력 증폭기들의 기능성 및 효율성의 개선에 관한 것이다.
전력 증폭기(PA)들은 정보-베어링 신호(information-bearing signal)의 전송 전력 레벨을 설정하기 위해 네트워크들에서 널리 사용된다. 예를 들어, PA들은 광 네트워크들에서 레이저들의 펄스 방출 에너지를 설정하기 위해 사용된다. PA들은 또한, 무선-주파수(RF) 신호의 전송 전력 레벨을 설정하기 위해 다양한 무선 네트워크 디바이스들 - 예컨대, 기지국들 및 모바일 디바이스들 - 에 포함된다. PA들은 또한 다양한 디바이스들의 유선 및 무선 접속성을 인에이블시키기 위해 로컬 영역 네트워크들에서 사용된다.
PA 동작이 종종 모바일 디바이스의 신호 전송들을 특성화하기 때문에 PA 동작을 관리하는 것은 모바일 디바이스들에서의 관심사(concern)이다. 따라서, PA는 그것의 의도된 사용에 의해 유도된 성능 목표들을 만족시키도록 설계된다. 그러나, 일부 성능 목표들을 만족시키는 설계 선택들은 다른 것들에 대해 해가 될 수 있다. 예를 들어, 효율성 및 출력 전력은 종종 경쟁적인 성능 목표들이다. 결국, 이전의 이용가능한 PA 설계들은 출력 전력 및 효율성 중 하나를 우선순위화하려는 경향이 있다. 효율성을 우선순위화하는 PA 설계들은 종종 포락선 추적(ET; envelope tracking)에 기초하는 반면, 출력 전력을 우선순위화하는 PA 설계들은 종종 평균 전력 추적(APT; average power tracking)에 기초한다. ET는 PA에 의해 증폭된 입력 RF 신호의 포락선에 관련하여 PA의 전압 서플라이(voltage supply)를 조정하는 것을 포함하는 반면, APT는 PA의 평균 출력 전력에 기초하여 전압 서플라이를 조정하는 것을 포함한다. ET를 사용하도록 설계된 PA는 통상적으로 더 높은 효율성으로 동작하기 위해 더 높은 부하선을 가진다. APT를 사용하도록 설계된 PA는 통상적으로 더욱 포화된 전력을 전달하기 위해 더 낮은 부하선을 가진다.
ET 및 APT는 각각 각자의 시그널링 구성들에 대한 장점들을 가진다. 따라서, 실시간 시그널링 구성 변경들에 응답하여 ET와 APT 사이의 스위칭을 인에이블시키는 것이 유용할 수 있다. 이미 알려진 기술을 사용할 때, 이러한 스위칭은 2개의 별개의 PA 모듈들을 수반하는데, 이는 고가이며, 컴포넌트 카운트(count)와 디바이스 사이즈를 증가시킨다. 결과적으로, ET 또는 APT 기반 PA 중 단 하나만이 선택되는 절충이 종종 이루어진다. ET-기반 PA가 선택되는 경우, PA는 일부 시그널링 구성들에 대한 바람직하지 않은 출력 전력 성능을 보일 것이다. APT-기반 PA가 선택되는 경우, PA는 통상적으로 다른 시그널링 구성들에 대한 바람직하지 않은 효율성 성능을 보일 것이다. 두 경우들 모두에서, 선택된 PA는 다양한 대응하는 시그널링 조건들에 대해 각자의 성능 측정들을 만족시키는 것에 이르지 못할 것이다.
본원에 기술된 다양한 구현예들은 포락선 추적(ET) 및 평균 전력 추적(APT) 모두를 제공하는 전력 증폭기의 성능을 개선하는 디바이스들, 배열들 및 방법들을 포함한다. 다수의 상세항목들이 첨부 도면들에 예시된 예시적인 구현예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 본원에 기술된다. 발명은 본원에 기술된 특정 상세항목들 중 다수 없이도 실시될 수 있다. 또한, 공지된 방법들, 컴포넌트들 및 회로들은 본원에 기술된 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 매우 상세히 기술되지는 않는다.
예를 들어, 일 구현예는 각각 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함하는 가변 부하 전력 증폭기를 포함하며, 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선에 의해 특성화된다. 가변 부하 전력 증폭기는 또한 복수의 병렬 조합들 중 하나 내에 복수의 증폭기들 중 하나 이상을 선택적으로 접속시키도록 배열된 복수의 제어 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하도록 제공된 각자의 입력 단자를 가지고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호에 응답한다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기는 복수의 증폭기들의 선택을 실행하는 각자의 제어 신호들을 제공하기 위해 복수의 제어 엘리먼트들의 각자의 입력 단자들에 커플링된 제어 버스를 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공된 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속가능하다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기는 복수의 증폭기들의 공통 입력 노드에 공통 입력 신호를 전달하도록 제공된 스테이지-간 임피던스 매칭(inter-stage impedance matching)을 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기는 구동 스테이지를 더 포함하고, 스테이지-간 임피던스 매칭은 구동 스테이지와 복수의 증폭기들의 공통 입력 노드 사이에 커플링된다.
일부 구현예들에서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능하다.
일부 구현예들에서, 복수의 제어 엘리먼트들 중 적어도 하나는 각자의 제어 신호를 수신하고, 각자의 제어 신호를 수신하는 것에 응답하여 특정 병렬 조합으로 또는 특정 병렬 조합으로부터 복수의 증폭기들 중 하나를 접속시키거나 접속해제시키도록 커플링된 차동 증폭기를 포함한다.
일부 구현예들에서, 복수의 병렬 조합들 중 적어도 하나는 복수의 증폭기들에 대한 입력과 복수의 증폭기들의 전압 서플라이 사이에 커플링된 포락선 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가진다.
일부 구현예들에서, 복수의 병렬 조합들 중 적어도 하나는 복수의 증폭기들의 공통 출력과 복수의 증폭기들의 전압 서플라이 사이에 커플링된 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가진다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 복수의 컴포넌트들을 수용하도록 구성된 패키징 기판을 포함하는 가변 부하 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다. 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 또한 패킹 기판(packing substrate) 상에 배열된 가변 부하 전력 증폭기를 포함하고, 가변 부하 전력 증폭기는 각각 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함하고, 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선을 나타낸다. 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 가변 부하 전력 증폭기에 커플링된 성능 모드 제어기를 더 포함하며, 성능 모드 제어기는 대응하는 성능 모드에 대한 특정 부하선을 생성하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들을 제공하도록 구성된다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 하나 이상의 제어 신호들의 수신에 응답하여 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 제공된 복수의 제어 엘리먼트들, 및 성능 모드 제어기와 복수의 제어 엘리먼트들 사이에 커플링된 제어 버스를 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 복수의 증폭기들의 공통 입력과 복수의 증폭기들의 공통 전압 서플라이 노드 사이에 커플링되며, 공통 전압 서플라이 노드에 포락선 신호를 제공하도록 구성된 포락선 추적 모듈을 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기는 대응하는 동작 모드에서 포락선 추적 모듈을 지원하고, 조합 시에 포락선 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공하도록 더 구성된다.
일부 구현예들에서, 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 복수의 증폭기들의 공통 출력과 복수의 증폭기들의 공통 전압 서플라이 노드 사이에 커플링되고, 공통 전압 서플라이 노드 상에서 DC 전압 레벨을 조정하도록 구성된 평균 전력 추적 모듈을 더 포함한다.
일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기는 대응하는 동작 모드에서 평균 전력 추적 모듈을 지원하고, 조합 시에 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공하도록 더 구성된다.
일부 구현예들에서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공되는 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속 가능하고 및/또는 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능하다.
일부 교시들에 따르면, 본 개시내용은 무선-주파수(RF) 신호들을 프로세싱하도록 구성된 트랜시버를 포함하는 RF 디바이스에 관한 것이다. RF 디바이스는 또한 증폭된 RF 신호의 전송을 용이하게 하도록 구성된 트랜시버와 통신하는 안테나를 포함한다. RF 디바이스는 트랜시버에 접속되고 증폭된 RF 신호를 생성하도록 구성된 가변 부하 전력 증폭기 모듈을 더 포함하고, 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 각각 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함하고, 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선을 나타낸다.
일부 구현예들에서, RF 디바이스는 무선 디바이스이다.
일부 구현예들에서, 무선 디바이스는 기지국, 리피터, 셀룰러 폰, 스마트폰, 컴퓨터, 랩톱, 태블릿 컴퓨터, 및 주변 디바이스 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현예들에서, RF 디바이스는 가변 부하 전력 증폭기에 커플링된 성능 모드 제어기를 더 포함하고, 성능 모드 제어기는 대응하는 성능 모드에 대한 특정 부하선을 생성하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들을 제공하도록 구성된다.
일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기는 제1 동작 모드에서, 조합 시에 포락선 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들의 조합을 제공하는 포락선 추적 모듈; 및 제2 동작 모드에서, 조합 시에 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들의 조합을 제공하는 평균 전력 추적 모듈을 지원하도록 더 구성된다.
일부 구현예들에서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공된 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속가능하고, 및/또는 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능하다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 가변 부하 증폭기를 동작시키는 방법에 관한 것이다. 방법은 모드 선택 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있고, 모드 선택 신호는 포락선 추적 성능 및 평균 전력 추적 성능 중 하나에 대한 선호도를 나타낸다. 방법은 또한 모드 선택 신호의 수신에 응답하여 제어 신호들의 조합을 생성하는 것을 포함할 수 있고, 생성된 제어 신호들의 조합은 모드 선택 신호에 기초하여 포락선 추적 성능 및 평균 전력 추적 성능 중 하나에 대해 적합한 특성 부하선 값을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 특정 병렬 조합의 선택을 나타낸다. 방법은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 각자의 복수의 제어 엘리먼트들에 제어 신호들의 조합을 제공하는 것을 더 포함할 수 있다.
개시내용을 요약하기 위한 목적으로, 발명들의 특정 양상들, 장점들 및 신규 특징들이 본원에 기술된다. 반드시 모든 이러한 장점들이 발명의 임의의 특정 실시예에 따라 달성되지 않을 수도 있다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 발명은 본원에서 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 장점들을 반드시 달성하지 않고도 본원에서 교시된 바와 같은 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다.
본 개시내용이 더 상세하게 이해될 수 있도록, 그 일부가 첨부 도면들에 예시되어 있는 다양한 구현예들의 특징들을 참조하여 더욱 특정한 기재가 이루어질 수 있다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본 개시내용의 더 많이 관련된 특징들을 예시하며, 따라서, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 하는데, 왜냐하면 기재가 다른 효과적인 특징들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 일부 구현예들에 따라 전력 증폭기 모듈을 포함하는 무선 디바이스의 일부분의 블록도이다.
도 2는 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기 동작 구성의 개략도(schematic diagram)이다.
도 3a는 일부 구현예들에 따른 도 2의 가변 부하 전력 증폭기의 더 상세화된 개략도이다.
도 3b는 일부 구현예들에 따른 도 2의 가변 부하 전력 증폭기의 또다른 더 상세화된 개략도이다.
도 4는 일부 구현예들에 따른 도 2의 가변 부하 전력 증폭기의 동작 방법의 구현예의 흐름도이다.
도 5는 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 동작 구성의 블록도이다.
도 6은 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 이득 압축(gain compression)을 도시하는 성능도이다.
도 7은 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 출력 전력 성능을 도시하는 성능도이다.
도 8은 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 전력 추가 효율성 성능을 도시하는 성능도이다.
도 9a-9c는 도 2 및 도 3a-3b의 가변 부하 전력 증폭기의 상이한 집적 회로 구현예들의 개략도들이다.
도 10은 도 2 및 도 3a-3b의 가변 부하 전력 증폭기를 포함하는 모듈의 구현예의 개략도이다.
도 11은 도 2 및 도 3a-3b의 가변 부하 전력 증폭기를 포함하는 무선 디바이스의 구현예의 개략도이다.
일반적인 구현에 따르면, 도면들에 예시된 다양한 특징들은 축척에 맞게 도시되지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 특징들의 디멘젼들은 명료함을 위해 임의로 확대되거나 축소될 수 있다. 추가로, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들 모두를 도시하지 않을 수 있다. 마지막으로, 동일한 참조 번호들은 명세서와 도면들 전반에 걸쳐 동일한 특징들을 표기하기 위해 사용될 수 있다.
존재하는 경우, 본원에 제공된 소제목들은 단지 편의를 위한 것이며, 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.
전력 증폭기(PA)들은 데이터 신호들의 전송 레벨을 설정하기 위해 통신 네트워크들에서 사용된다. 예를 들어, 전력 증폭기들은 광 통신 네트워크들에서 전송 펄스 레이저 에너지를 설정하기 위해 사용된다. 전력 증폭기들은 안테나를 통해 전송되는 전력 레벨을 설정하기 위해 무선 디바이스들 ― 예를 들어, 기지국들 및 모바일 디바이스들 ― 의 무선-주파수(RF) 컴포넌트들에서 사용된다. 전력 증폭기들은 또한 서버들, 컴퓨터들, 랩톱들, 및 주변 디바이스들의 접속성을 지원하기 위해 로컬 영역 네트워크들에서 사용된다.
도 1은 일부 구현예들에 따른 전력 증폭기 모듈을 포함하는 무선 디바이스(100)의 일부분의 블록도이다. 관련 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해 그리고 본원에 개시된 예시적인 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해, 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 무선 디바이스(100)는 베이스밴드 서브-시스템(110), RF 트랜시버(120), 듀플렉서(130), PA 모듈(140), 저잡음 증폭기(LNA)(151), 튜너 회로(160), 및 안테나(170)를 포함한다.
튜너 회로(160)는 안테나(170)와 듀플렉서(130) 사이에 커플링된다. RF 트랜시버(120)는 베이스밴드 서브-시스템(110)과 PA 모듈(140) 및 LNA(151)에 의해 제공되는 병렬 경로들 사이에 직렬로 커플링된다. RF 트랜시버(120)는 전송 신호 체인(transmit signal chain)(122) 및 수신 신호 체인(receive signal chain)(121)을 포함한다. LNA(151)는 듀플렉서(130)를 통해 수신 신호 체인(121)에 안테나 튜너(160)를 커플링시킨다. 유사하게, PA 모듈(140)은 듀플렉서(130)를 통해 안테나 튜너(160)에 전송 신호 체인(122)을 커플링시킨다. PA 모듈(140)은, 전송 신호 체인(122)에 의해 제공되며 안테나(170)를 통해 전송되는 데이터 신호들의 전력 레벨을 설정하기 위해 사용되는 PA(141)를 포함한다.
일부 구현예들에서, 튜너 회로(160)는 안테나(170)와 무선 디바이스(100)의 나머지 사이의 조정가능한 임피던스 매칭을 가능하게 하도록 구성된다. 다시 말해, 튜너 회로(160)는 안테나 부하 임피던스(Zantenna)를 설정하여 무선 디바이스(100)의 나머지에 제공(present)하도록 동작가능하다.
일부 구현예들에서, 전송 신호 체인(122)은 베이스밴드 서브-시스템(110)으로부터 수신된 변조된 신호를 캐리어 주파수로 상향-변환시키도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 수신 신호 체인(121)은 변조된 신호를 하향-변환시키고, 하향-변환된 신호를 베이스밴드 서브-시스템(110)에 제공하도록 구성된다. 듀플렉서(130)는 전송된 RF 신호들과 수신된 RF 신호들 간에 주파수 도메인 격리를 제공하도록 구성되며, 따라서 전송 신호 체인(122)과 수신 신호 체인(121)은 동시에 사용될 수 있다.
PA(141)는 통상적으로 무선 디바이스(100)의 의도된 사용에 의해 유도되는 성능 목표들을 만족시키도록 설계된다. 예를 들어, 효율성 및 출력 전력은 종종 다양한 시그널링 구성들에 대해 경쟁적인 성능 목표들이며, 이전의 이용가능한 PA 설계들은 하나 또는 다른 하나를 우선순위화하려는 경향이 있다. 효율성을 우선순위화하는 PA 설계들은 종종 포락선 추적(ET)에 기초하는 반면, 출력 전력을 우선순위화하는 PA 설계들은 종종 평균 전력 추적(APT)에 기초한다. ET-기반 PA는 더 높은 효율성으로 동작하기 위해 통상적으로 더 높은 부하선을 가지는 반면, APT-기반 PA는 더욱 포화된 전력을 전달하기 위해 통상적으로 더 낮은 부하선을 가진다. ET 및 APT는 각각 각자의 시그널링 구성들에 대한 장점들을 가진다. 따라서, 실시간 시그널링 구성 변경들에 응답하여 ET와 APT 성능 사이의 스위칭을 가능하게 하는 것이 유용할 수 있다. 그러나, 이전에 이용가능한 PA 설계들을 사용하면, 이러한 스위칭은 2개의 별개의 PA 모듈들을 수반하는데, 이는 고가이며, 컴포넌트 카운트 및 디바이스 사이즈를 증가시킨다. 결과적으로, ET 또는 APT-기반 PA 중 하나만이 선택되는 절충이 종종 이루어진다. ET-기반 PA가 선택되는 경우, PA는 일부 시그널링 구성들에 대해 바람직하지 않은 출력 전력 성능을 보일 것이다. 반면, APT-기반 PA가 선택되는 경우, PA는 통상적으로 다른 시그널링 구성들에 대해 바람직하지 않은 효율성 성능을 보일 것이다.
반면, 본원에 기술된 다양한 구현예들은 2개의 별개의 PA 모듈들의 수반되는 비용, 복잡도 및 컴포넌트 카운트 없이 듀얼-모드 ET 및 APT 성능을 지원하도록 동작가능한 가변 부하 전력 증폭기를 제공하도록 구성된 시스템들, 방법들 및 디바이스들을 포함한다. 더 구체적으로, 일부 구현예들은 각각 다수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 다수의 증폭기들을 포함하는 가변 부하 전력 증폭기(VLPA)를 포함한다. 병렬 조합들 각각은 특정 성능 모드에 대해 적합한 대응하는 부하선에 의해 특성화된다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 도 2는 일부 구현예들에 따른 VLPA 동작 구성(200)의 다이어그램이다. 관련 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해 그리고 개시된 예의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 이해할 것이다. 비-제한적인 예로서, VLPA 동작 구성(200)은 VLPA(210), 성능 모드 제어기(250), ET 모듈(220), APT 제어 모듈(230), 및 DC-DC 컨버터(240)를 포함한다.
VLPA(210)는 입력 노드(211)로부터, 커플링 커패시터(213)(C1)를 통해 RF 입력 신호(RFin)를 수신하고, 출력 노드(214) 상에 증폭된 RF 출력 신호(RFout)를 제공하도록 배열된다. 다양한 구현예들에서, 커패시터(213)(C1)는 단일 커패시터 또는 다중-컴포넌트 용량성 회로 배열로서 구현된다. VLPA(102)는 또한 전압 서플라이 레벨을 수신하도록 제공된 전압 서플라이 노드(201)를 가진다.
성능 모드 제어기(250)는 제어 라인(252)을 통해 VLPA(210)에 커플링된다. 일부 구현예들에서, 제어 라인(252)은 VLPA(210)(도 3a 및 3b에 도시됨)에 포함된 제어 엘리먼트들의 각자의 입력 단자들에 커플링된 제어 버스를 포함한다. 성능 모드 제어기(250)는 각자의 성능 모드들에 대한 특정 부하선들을 생성하기 위해 VLPA(210)에 하나 이상의 제어 신호들을 제공하도록 구성된다. 성능 모드 제어기(250)는 또한 제어 라인(254)을 통해 ET 모듈(220)에, 그리고 제어 라인(256)을 통해 APT 제어 모듈(230)에 커플링된다. 각각의 제어 라인들(254, 256) 상의 제어 신호들은 대응하는 ET 및 APT 모듈들(220, 230)의 동작을 인에이블시키기 위해 제공된다. 성능 모드 제어기(250)는 또한 모드 제어 입력 노드(251)를 포함한다. 모드 제어 입력 노드(251) 상에서 수신된 입력 신호들은 다양한 성능 모드들 사이에서 VLPA 동작 구성(200)을 스위칭한다. 도 3a 및 3b에 관해 더 상세히 기술된 바와 같이, 하나의 성능 모드에서, VLPA(210)는 ET 모듈(220)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지도록 동작된다. 또다른 성능 모드에서, VLPA(210)는 APT 제어 모듈(230) 및 DC-DC 컨버터(240)의 조합과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지도록 동작된다.
ET 모듈(220)은 커패시터(223)(C2)를 통해 전압 서플라이 노드(201)에 커플링된다. ET 모듈(220)은 또한 RF 입력 신호(RFin)의 전압 포락선(즉, 포락선 신호, Venv)을 수신하기 위해 제공된 입력 노드(221)를 포함한다.
APT 제어 모듈(230)은 제어 라인(235) 상에 제공된 적어도 하나의 제어 신호를 사용하여 DC-DC 컨버터(240)의 동작을 제어하도록 구성된다. APT 제어 모듈(230)은 또한, VLPA(210)의 출력 노드(214)에 커플링된 입력 라인(233) 상에서 VLPA(210)의 평균 출력 전력의 표시를 수신하도록 커플링된다. DC-DC 컨버터(240)는 인덕터(241)(L1)를 통해 VLPA(210)의 전압 서플라이 노드(201)에 커플링된다. DC-DC 컨버터(240)는 APT 제어 모듈(230)로부터의 제어 신호에 응답하여 VLPA(210)의 전압 서플라이 노드(201)에 조정가능한 DC 전압 레벨을 공급하기 위해 제공된다. 일부 구현예들에서, DC-DC 컨버터(240)는 입력들(242)에 공급된 DC 전압 레벨들 사이를 스위칭함으로써 조정가능한 DC 전압 레벨을 공급한다.
도 3a는 CMOS 트랜지스터들을 사용하는 일부 구현예들에 따른 VLPA(210a)의 개략도이다. 도 2 및 3a에 대해 공통적인 엘리먼트들은 공통 참조 번호들을 포함한다. 그리고 다시, 일부 특정 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해 그리고 본원에 개시된 예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다.
일부 구현예들에서, VLPA(210a)는 구동 스테이지(310), 스테이지-간 매칭 네트워크(340), 및 대응하는 제어 엘리먼트들을 사용하여 각각 다수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 다수의 증폭기들을 포함한다. 제어 엘리먼트들은 증폭기들 중 하나 이상을 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속시키도록 배열된다. 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하기 위해 제공된 각자의 입력 단자를 가진다.
구동 스테이지(310)는 전압 서플라이 노드(201)와 접지 사이에 소스-대-드레인 커플링된 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터들(311, 312)을 포함한다. 인덕터(317)(L2)는 또한 노드(319)로서 라벨링된 제2 NMOS 트랜지스터(312)의 드레인과 전압 서플라이 노드(201) 사이에 제공된다. 제2 NMOS 트랜지스터(312)의 게이트는 커패시터(316)(C3)와 저항기(315)(R1)의 직렬 결합을 통해 제공되는 전압 바이어스(Vbias2)를 수신하도록 커플링된다. 제1 NMOS 트랜지스터(311)의 게이트는 노드(211)로부터 RF 입력 신호(RFin)(도 2 참조)를, 그리고 노드(311)로부터 저항기(313)(R2)를 통해 전압 바이어스(Vbias1)를 수신하도록 커플링된다.
구동 스테이지(310)의 출력은 노드(319)로부터 스테이지-간 매칭 네트워크(340)로 제공된다. 스테이지-간 매칭 네트워크(340)의 출력은 복수의 증폭기들의 공통 입력 노드(341)에 커플링된다. 통상의 기술자가 복수의 증폭기들이 임의의 개수의 둘 이상의 증폭기들을 포함한다는 점을 이해할 것이지만, 오직 간단한 예를 위해, 도 3a의 복수의 증폭기들은 단지 병렬 결합으로 선택적으로 동작가능한 제1 가변 스테이지 증폭기(320) 및 제2 가변 스테이지 증폭기(330)를 포함한다. 유사하게, 단지 2개의 대응하는 제어 엘리먼트들(326, 336)이 제1 및 제2 가변 스테이지 증폭기들(320, 330)과 관련하여 제공된다.
제1 가변 스테이지 증폭기(320)는 전압 서플라이 노드(201)와 접지 사이에 소스-대-드레인으로 커플링된 제3 및 제4 NMOS 트랜지스터들(321, 322)을 포함한다. 인덕터(327)(L3)는 또한 공통 노드(329)로서 라벨링된 제4 NMOS 트랜지스터(322)의 드레인과 전압 서플라이 노드(201) 사이에 제공된다. 제4 NMOS 트랜지스터(322)의 게이트는 각자의 제어 엘리먼트(326)에 커플링된다. 제3 NMOS 트랜지스터(321)의 게이트는 공통 입력 노드(341) 상에서 스테이지-간 매칭 네트워크(340)로부터 RF 입력을, 그리고 노드(324)로부터 저항기(323)(R2)를 통해 전압 바이어스(Vbias3)를 수신하도록 커플링된다. 유사하게, 제2 가변 스테이지 증폭기(330)는 전압 서플라이 노드(201)와 접지 사이에 소스-대-드레인으로 커플링된 제5 및 제6 NMOS 트랜지스터들(331, 332)을 포함한다. 인덕터(327)(L3)는 또한 공통 노드(329)로서 라벨링된 제6 NMOS 트랜지스터(332)의 드레인과 전압 서플라이 노드(201) 사이에 제공된다. 제6 NMOS 트랜지스터(332)의 게이트는 각자의 제어 엘리먼트(336)에 커플링된다. 제5 NMOS 트랜지스터(331)의 게이트는 공통 입력 노드(341) 상에서 스테이지-간 매칭 네트워크(340)로부터 RF 입력을, 그리고 노드(334)로부터 저항기(333)(R2)를 통해 전압 바이어스(Vbias3)를 수신하도록 커플링된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 엘리먼트들(326, 336) 각각은 각자의 차동 증폭기를 포함한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 제어 엘리먼트(326, 336) 각각은 성능 모드 제어기(250)로부터 발신된 대응하는 제어 신호들(VCTRL1 ,VCTRL2)을 수신하도록 제공된 각자의 제어 입력들(326a, 336a)을 포함한다. 제어 엘리먼트들(326, 336)은 또한 각각 기준 전압 레벨들(Vref)을 수신하도록 제공된 각자의 기준 입력들(326b, 336b)을 포함한다. 일부 구현예들에서, VLPA(210a)는 복수의 증폭기들의 선택을 실행하는 각자의 제어 신호들을 제공하기 위해 복수의 제어 엘리먼트들(예를 들어, 326, 336)의 각자의 입력 단자들에 커플링된 제어 버스를 포함한다.
동작 시, 제어 신호들(VCTRL1, VCTRL2)은 제1 및 제2 가변 스테이지 증폭기들(320, 330) 각각을 인에이블시키거나 디스에이블시키기 위해 사용된다. 다시 말해, 복수의 제어 엘리먼트들은 복수의 증폭기들 중 하나 이상을 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속시키도록 배열되고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하도록 제공된 각자의 입력 단자를 가지고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호에 응답한다. 따라서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드(329)에 접속가능하다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기(250)는 대응하는 동작 모드에서 ET 모듈(220)을 지원하도록 더 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 성능 모드 제어기(250)는 조합 시에 ET 모듈(220)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 VLPA(210a)에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공한다. 유사하게, 일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기(250)는 대응하는 동작 모드에서 APT 제어 모듈(230)을 지원하도록 더 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 성능 모드 제어기(250)는 조합 시에 APT 제어 모듈(230)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 VLPA(210a)에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공한다.
도 3b는 일부 구현예들에 따른 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)들을 사용하는 VLPA(210b)의 개략도이다. 도 3a 및 3b에 대해 공통적인 엘리먼트들은 공통 참조 번호들을 포함하며, 간략함을 위해 차이점들만이 본원에 기술된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 도 3a의 VLPA(210a)에 비해, 도 3b의 VLPA(210b)는 도 3a의 VLPA(210a)에서 사용된 6개의 NMOS 트랜지스터들(311, 312, 321, 322, 331, 333) 대신 6개의 HBT들(411, 412, 421, 422, 431, 433)을 포함한다.
전술된 바와 같이, 동작 시에, 제어 신호들(VCTRL1, VCTRL2)은 제1 및 제2 가변 스테이지 증폭기들(320, 330) 각각을 인에이블시키거나 디스에이블시키기 위해 사용된다. 다시 말해, 복수의 제어 엘리먼트들은 복수의 증폭기들 중 하나 이상을 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속시키도록 배열되고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하도록 제공된 각자의 입력 단자를 가지고, 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호에 응답한다. 따라서, 복수의 증폭기들 각각은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드(329)에 접속가능하다.
도 4는 일부 구현예들에 따라 VLPA를 동작시키는 방법(400)의 구현예의 흐름도이다. 일부 구현예들에서, 방법(400)은 VLPA와 연관된 성능 관리 시스템 또는 제어기에 의해 수행된다. 간략히, 방법(400)은 모드 선택 신호를 수신하는 것, 및 그 응답으로 각자의 성능 모드에 대해 적합한 특성 부하선 값의 선택을 실행하는 것을 포함한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 블록(4-1)에 의해 표현된 바와 같이, 방법(400)은 모드 선택 신호를 수신하는 것을 포함한다. 예를 들어, 블록(4-1a)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 모드 선택 신호는 VLPA가 ET 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지도록 조정되는 ET 성능 모드의 선택을 나타낸다. 유사하게, 블록(4-1b)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 모드 선택 신호는 VLPA가 APT 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지도록 조정된 APT 성능 모드의 선택을 나타낸다.
블록(4-2)에 의해 표현된 바와 같이, 방법(400)은 모드 선택 신호의 수신에 응답하여, 제어 신호들의 조합을 생성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 블록(4-2a)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 신호들의 조합을 생성하는 것은 ET 성능 모드에 대해 적합한 특성 부하선 값을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 특정 병렬 조합의 선택을 나타내는 하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 것을 포함한다. 유사하게, 블록(4-2b)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 신호들의 조합을 생성하는 것은 APT 성능 모드에 대해 적합한 특성 부하선 값을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 특정 병렬 조합의 선택을 나타내는 하나 이상의 제어 신호들을 생성하는 것을 포함한다.
블록(4-3)에 의해 표현된 바와 같이, 방법(400)은 VLPA에 제어 신호들을 제공하는 것을 포함한다. 예를 들어, 블록(4-3a)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 신호들을 제공하는 것은 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 각자의 복수의 제어 엘리먼트들에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공하는 것을 포함한다. 추가로, 블록(4-3b)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 신호들을 제공하는 것은 ET 모듈에 적어도 하나의 제어 신호를 제공하는 것을 포함한다. 유사하게, 블록(4-3b)에 의해 표현된 바와 같이, 일부 구현예들에서, 제어 신호들을 제공하는 것은 APT 모듈에 적어도 하나의 제어 신호를 제공하는 것을 포함한다.
도 5는 일부 구현예들에 따른 VLPA 시스템(500)의 블록도이다. 도 5에 예시된 VLPA 시스템(500)은 도 2에 예시된 VLPA 동작 구성(200)과 유사하며 이로부터 적응된다. 도 2 및 도 5에 대해 공통적인 엘리먼트들은 공통 참조 번호들을 포함하며, 간략함을 위해 도 2와 도 5 사이의 차이점들만이 본원에 기술된다. 다시, 일부 특정 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해 그리고 본원에 개시된 예시적인 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, VLPA 시스템(500)은 VLPA(210), DC-DC 컨버터(240), 및 ET 모듈(220)의 구현예를 포함한다. 추가로, VLPA 시스템(500)은 또한 하나 이상의 프로세싱 유닛(CPU)들(502), 하나 이상의 출력 인터페이스들(503), 메모리(506), 프로그래밍 인터페이스(508), 및 이들 및 다양한 다른 컴포넌트들을 상호접속시키기 위한 하나 이상의 통신 버스들(504)을 포함한다.
일부 구현예들에서, 통신 버스들(504)은 시스템과 컴포넌트들 간의 통신들을 상호접속시키고 제어하는 회로(circuitry)를 포함한다. 메모리(506)는 DRAM, SRAM, DDR RAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스들과 같은 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하고; 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 또는 다른 비휘발성 고체 상태 저장 디바이스들과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(506)는 CPU(들)(502)로부터 원격에 위치된 하나 이상의 저장 디바이스들을 선택적으로 포함한다. 메모리(506)는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함한다. 일부 구현예들에서, 메모리(506) 또는 메모리(506)의 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는 선택적 운영 체제(530), 성능 모드 제어기(550), APT 제어 모듈(540) 및 ET 제어 모듈(520)을 포함하는, 후속하는 프로그램들, 모듈들 및 데이터 구조들, 또는 그것의 서브세트를 저장한다.
운영 체제(530)는 다양한 기본 시스템 서비스들을 핸들링하기 위한 그리고 하드웨어 종속적 작업들을 수행하기 위한 프로시져들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 성능 모드 제어기(550)는 APT 제어 서브-모듈(551), 및 ET 제어 서브-모듈(553)을 포함한다.
일부 구현예들에서, APT 제어 서브-모듈(551)은 VLPA(210)의 동작과 연관된 APT 성능 모드를 지원하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, APT 제어 서브-모듈(551)은, 조합 시에 APT 제어 모듈(540)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 VLPA(210)의 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 하나 이상의 제어 신호들을 생성하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, APT 제어 서브-모듈(551)은 APT 제어 모듈(540)의 동작을 실행하기 위해 적어도 하나의 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 일부 구현예들에서, APT 제어 서브-모듈(551)은 한 세트의 명령들(551a)과 휴리스틱(heuristics) 및 메타데이터(551b)를 포함한다.
일부 구현예들에서, ET 제어 서브-모듈(553)은 VLPA(210)의 동작과 연관된 ET 성능 모드를 지원하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, ET 제어 서브-모듈(553)은, 조합 시에 ET 제어 모듈(520)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 VLPA(210)의 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 하나 이상의 제어 신호들을 생성하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, ET 제어 서브-모듈(553)은 ET 제어 모듈(520)의 동작을 실행하기 위해 적어도 하나의 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 일부 구현예들에서, ET 제어 서브-모듈(553)은 한 세트의 명령들(553a)과 휴리스틱 및 메타데이터(553b)를 포함한다.
일부 구현예들에서, APT 제어 모듈(540)은 DC-DC 컨버터(240)의 동작을 제어하도록 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 일부 구현예들에서, APT 제어 모듈(540)은 한 세트의 명령들(541a)과 휴리스틱 및 메타데이터(541b)를 포함한다.
일부 구현예들에서, ET 제어 모듈(520)은 ET 모듈(220)의 동작을 제어하도록 구성된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 일부 구현예들에서, ET 제어 모듈(520)은 한 세트의 명령들(521a)과 휴리스틱 및 메타데이터(521b)를 포함한다.
도 6은 일부 구현예들에 따른 VLPA의 이득 압축을 도시하는 성능도(600)이다. 일부 구현예들에서, VLPA에서 증폭기들의 수(N)가 증가함에 따라, 진폭-대-진폭 이득은 이득이 떨어지기 시작하는 출력 전력 레벨이 증가함에 따라 증가한다. 도 7은 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 출력 전력 성능을 도시하는 성능도(700)이다. 일부 구현예들에서, VLPA에서 증폭기들의 수(N)가 증가함에 따라, 출력 전력은 전력의 함수로서 증가한다. 도 8은 일부 구현예들에 따른 가변 부하 전력 증폭기의 전력 추가 효율성 성능을 도시하는 성능도(800)이다. 일부 구현예들에서, VLPA에서 증폭기들의 수(N)가 증가함에 따라, 전체 전력 추가 효율성은 출력 전력 값들의 더 큰 범위에 걸쳐 선형이다.
도 9a-9c는 일부 구현예들에 따른 도 2의 VLPA(210)의 다양한 집적 회로 구현예들의 블록도들이다. 일부 예시적인 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해 그리고 본원에 개시된 예시적인 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 도 9a는 일부 구현예들에서, VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들이 반도체 다이(900)의 일부일 수 있음을 도시한다. 예시에 의해, VLPA(210)는 다이(900)의 기판(902) 상에 형성될 수 있다. 복수의 접속 패드들(904)이 또한 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들과 연관된 기능성들을 용이하게 하기 위해 기판(902) 상에 형성될 수 있다.
도 9b는 일부 구현예들에서, 기판(902)을 가지는 반도체 다이(900)가 성능 모드 제어기(250)의 일부 또는 모든 부분들 및 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들을 포함할 수 있음을 도시한다. 복수의 접속 패드들(904)은 또한 성능 모드 제어기(250)의 일부 또는 모든 부분들 및 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들과 연관된 기능성들을 용이하게 하기 위해 기판(902) 상에 형성될 수 있다.
도 9c는 일부 구현예들에서, 기판(902)을 가지는 반도체 다이(900)가 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들, 성능 모드 제어기(250)의 일부 또는 모든 부분들, APT 제어 모듈(230)의 일부 또는 모든 부분들, 및 ET 모듈(220)의 일부 또는 모든 부분들을 포함할 수 있음을 도시한다. 복수의 접속 패드들(904)은 또한 VLPA(210), 성능 모드 제어기(250), APT 제어 모듈(230) 및 ET 모듈(220)의 일부 또는 모든 부분들과 연관된 기능성들을 용이하게 하기 위해 기판(902) 상에 형성될 수 있다.
일부 구현예들에서, 본원에 기술된 하나 이상의 특징들은 모듈에 포함될 수 있다. 도 10은 일부 구현예들에 따라 도 2의 VLPA(210)을 포함하는 모듈(1000)의 구현예의 개략도이다. 일부 예시적인 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는 간략함을 위해 그리고 본원에 개시된 예시적인 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다. 모듈(1000)은 패키징 기판(1052), 접속 패드들(1056), CMOS(상보적 금속 산화물 반도체) 다이(900), HBT(헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터) 다이(1010), 매칭 네트워크(1008) 및 하나 이상의 표면 실장 디바이스들(1060)을 포함한다.
CMOS 다이(900)는 성능 모드 제어기(250), APT 제어 모듈(230) 및 ET 모듈(220) 중 적어도 하나의 일부 또는 모든 부분들을 포함하는 기판(902)을 포함한다. 복수의 접속 패드들(904)이 성능 모드 제어기(250), APT 제어 모듈(230) 및 ET 모듈(220) 중 적어도 하나의 일부 또는 모든 부분들과 연관된 기능성들을 용이하게 하기 위해 기판(902) 상에 형성된다. 유사하게, HBT 다이(1010)는 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들 및 VLPA(210)의 정지 조건들(quiescent conditions)을 설정하기 위해 제공된 바이어스 회로(1003)의 일부 또는 모든 부분들을 포함하는 기판(1002)을 포함한다. HBT 다이(1010)는 또한 VLPA(210)의 일부 또는 모든 부분들 및 바이어스 회로(1003)의 일부 또는 모든 부분들과 연관된 기능성들을 용이하게 하기 위해 기판(1002) 상에 형성된 복수의 접속 패드들(1004)을 포함한다.
패키징 기판(1052) 상의 접속 패드들(1056)은 CMOS 다이(900) 및 HBT 다이(1010) 각각으로의 그리고 이들로부터의 전기 접속들을 용이하게 한다. 예를 들어, 접속 패드들(1056)은 CMOS 다이(900) 및 HBT 다이(1010) 각각에 다양한 신호들 및 공급 전류들 및/또는 전압들을 전달하기 위한 와이어본드(wirebond)들(1054)의 사용을 용이하게 한다.
일부 구현예들에서, 패키징 기판(1052)에 실장되거나 패키징 기판(1052) 상에 또는 내에 형성된 컴포넌트들은 예를 들어, 하나 이상의 표면 실장 디바이스(SMD)들(예를 들어, 1060) 및 하나 이상의 매칭 네트워크들(예를 들어, 1008)을 더 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 패키징 기판(1052)은 적층 기판(laminate substrate)을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 모듈(1000)은 또한, 예를 들어, 모듈(1000)의 보호를 제공하고 더 쉬운 핸들링을 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 패키징 구조들을 포함할 수 있다. 이러한 패키징 구조는 패키징 기판(1052) 상에 형성되며 실질적으로 그 위의 다양한 회로들 및 컴포넌트들을 캡슐화하도록 디멘젼이 정해진(dimensioned) 오버몰드(overmold)를 포함할 수 있다.
모듈(1000)이 와이어본드-기반 전기 접속들의 상황에서 기술되지만, 본 개시내용의 하나 이상의 특징들이 또한 플립-칩 구성들을 포함한 다른 패키징 구성들로 구현될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
일부 구현예들에서, 본원에 기술된 하나 이상의 특징들을 가지는 디바이스 및/또는 회로는 무선 디바이스와 같은 RF 디바이스에 포함될 수 있다. 이러한 디바이스 및/또는 회로는 직접 무선 디바이스에서, 본원에 기술된 바와 같은 모듈러 형태로, 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있다. 일부 구현예들에서, 이러한 무선 디바이스는 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트폰, 전화 기능성이 있는 또는 없는 핸드-헬드 무선 디바이스, 무선 태블릿, 무선 라우터, 무선 액세스 포인트, 무선 기지국 등을 포함할 수 있다. 즉, 통상의 기술자는 또한, 다양한 구현예들에서, 저주파수 손실 정정 모듈이 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 디바이스, 넷북, 인터넷 키오스크, 개인 디지털 보조단말(personal digital assistant), 광 모뎀, 기지국, 리피터, 무선 라우터, 모바일 폰, 스마트폰, 게임 디바이스, 컴퓨터 서버, 또는 임의의 다른 컴퓨팅 디바이스와 같은 다양한 디바이스들에 포함될 수 있음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다. 다양한 구현예들에서, 이러한 디바이스들은 하나 이상의 프로세서들, 하나 이상의 타입들의 메모리, 디스플레이 및/또는 키보드, 터치스크린 디스플레이, 마우스, 트랙 패드, 디지털 카메라와 같은 다른 사용자 인터페이스 컴포넌트들 및/또는 기능성을 추가하기 위한 임의의 개수의 보조 디바이스들을 포함한다.
도 11은 일부 구현예들에 따라, 도 2의 VLPA(210)와 같은, 본원에 기술된 하나 이상의 특징들을 포함하는 무선 디바이스(1100)의 구현예의 개략도이다. 일부 예시적인 특징들이 예시되어 있지만, 통상의 기술자는, 간략함을 위해, 그리고 본원에 개시된 예시적인 구현예들의 더 많이 관련된 양상들을 모호하게 하지 않기 위해 다양한 다른 특징들이 예시되지 않았음을 본 개시내용으로부터 이해할 것이다.
본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 VLPA들(210)은 각자의 바이어스 회로(들)(미도시됨)에 의해 바이어싱되고 각자의 보상 회로(들)(미도시됨)에 의해 보상된다. 일부 구현예들에서, VLPA들(210)은 매칭 회로들(1118)을 포함하는 모듈 내에 패키지화된다. VLPA들(210)은 증폭되고 전송될 RF 신호들을 생성하고, 수신된 신호들을 프로세싱하기 위해 공지된 방식으로 구성되고 동작될 수 있는 트랜시버(1114)로부터 각자의 RF 신호들을 수신할 수 있다. 트랜시버(1114)는 사용자에 대해 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들과 트랜시버(1114)에 대해 적합한 RF 신호들 사이의 변환을 제공하도록 구성된 베이스밴드 서브-시스템(1110)과 상호작용하는 것으로 도시되어 있다. VLPA들(210)은 또한 성능 모드 제어기(250)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 추가로, 성능 모드 제어기(250)는 ET 모듈(220) 및 APT 모듈(230)에 커플링된다.
베이스밴드 서브-시스템(1110)은 사용자에게 제공되고 사용자로부터 수신된 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하기 위해 사용자 인터페이스(1102)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 베이스밴드 서브-시스템(1110)은 또한 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하기 위한 데이터 및/또는 명령들을 저장하고, 및/또는 사용자에 대한 정보의 저장을 제공하도록 구성된 메모리(1104)에 접속될 수 있다.
예시적인 무선 디바이스(1100)에서, VLPA들(210)의 출력들은 각자의 듀플렉서들(1120) 및 대역-선택 스위치(band-selection switch)(1122)를 통해 안테나(1124)에 매칭되고 라우팅되는 것으로 도시되어 있다. 밴드-선택 스위치(1122)는, 예를 들어, 동작 대역(예를 들어, 대역 2)의 선택을 허용하기 위한 단일-극점-다중-스로우(single-pole-multiple-throw)(예를 들어, SP4T)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 각각의 듀플렉서(1120)는 전송 및 수신 동작들이 공통 안테나(예를 들어, 1124)를 사용하여 동시에 수행될 수 있게 할 수 있다.
다수의 다른 무선 디바이스 구성들은 본원에 기술된 하나 이상의 특징들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스가 다중-대역 디바이스일 필요는 없다. 또다른 예에서, 무선 디바이스는 다이버시티 안테나와 같은 추가적인 안테나들, 및 Wi-Fi, 블루투스 및 GPS와 같은 추가적인 접속성 특징들을 포함할 수 있다.
첨부된 청구항들의 범위 내의 구현예들의 다양한 양상들이 전술되었지만, 전술된 구현예들의 다양한 특징들이 광범위한 형태로 구현될 수 있다는 점, 및 전술된 임의의 특정 구조 및/또는 기능이 단지 예시적이라는 점이 명백해야 한다. 본 개시내용에 기초하여, 통상의 기술자는, 본원에 기술된 양상이 임의의 다른 양상들과는 무관하게 구현될 수 있으며, 이들 양상들 중 둘 이상이 다양한 방식들로 조합될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 예를 들어, 본원에 설명된 양상들 중 임의의 개수의 양상들을 사용하여 장치가 구현될 수 있고 및/또는 방법이 실행될 수 있다. 추가로, 본원에 설명된 양상들 중 하나 이상에 추가하여 또는 본원에 설명된 양상들 중 하나 이상이 아닌 다른 구조 및/또는 기능성을 사용하여 이러한 장치가 구현될 수 있고 및/또는 이러한 방법이 실행될 수 있다.
또한, 용어들 "제1", "제2" 등이 다양한 엘리먼트들을 기술하기 위해 본원에 사용될 수 있지만, 이들 엘리먼트들이 이들 용어들에 의해제한되지 않아야 한다는 점이 이해되어야 한다. 이들 용어들은 단지 하나의 엘리먼트를 다른 것과 구별하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 제1 전력 증폭기는 제2 전력 증폭기로 명명될 수 있고, 유사하게, 제2 전력 증폭기가 제1 전력 증폭기로 명명될 수 있으며, 이는 "제1 전력 증폭기"의 모든 출현이 일관되게 재명명되고, "제2 전력 증폭기"의 모든 출현이 일관되게 재명명되는 한, 기재의 의미를 변경한다. 제1 전력 증폭기 및 제2 전력 증폭기는 모두 전력 증폭기들이지만, 이들은 동일한 전력 증폭기가 아니다.
본원에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예들을 기재하기 위한 목적이며, 청구항들을 제한하는 것으로서 의도되지 않는다. 실시예들 및 첨부된 청구항들의 기재에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들("a", "an", 및 "the")은, 문맥이 다른 방식으로 명백하게 지시하지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "및/또는"이 연관된 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포함한다는 점이 이해될 것이다. 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"이, 이 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 점이 추가로 이해될 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "만약 ~인 경우(if)"는 문맥에 따라, 언급된 정지 조건(condition precedent)이 참일 "때(when)" 또는 "시에(upon)" 또는 참이라고 "결정하는 것에 응답하여" 또는 "결정에 따라" 또는 "검출하는 것에 응답하여"를 의미하도록 해석될 수 있다. 유사하게, 구문 "[언급된 정지 조건이 참]이라고 결정되는 경우" 또는 "[언급된 정지 조건이 참]인 경우" 또는 "[언급된 정지 조건이 참]일 때"는 문맥에 따라, 언급된 정지 조건이 참임을 "결정할 시에" 또는 "결정하는 것에 응답하여" 또는 "결정에 따라" 또는 "검출할 시에" 또는 "검출하는 것에 응답하여"를 의미하도록 해석될 수 있다.

Claims (20)

  1. 가변 부하 전력 증폭기로서,
    각각 복수의 병렬 조합들(parallel combinations) 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들 ― 상기 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선(load line)에 의해 특성화됨 ― ; 및
    상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상을 상기 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속시키도록 배열된 복수의 제어 엘리먼트들(control elements) ― 상기 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 각자의 제어 신호를 수신하도록 제공된 각자의 입력 단자를 가지고, 상기 복수의 제어 엘리먼트들 각각은 상기 각자의 제어 신호에 응답함 ―
    을 포함하는 가변 부하 전력 증폭기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들의 선택을 실행시키는 상기 각자의 제어 신호들을 제공하기 위해 상기 복수의 제어 엘리먼트들의 상기 각자의 입력 단자들에 커플링된 제어 버스를 더 포함하는 가변 부하 전력 증폭기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공되는 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속가능한 가변 부하 전력 증폭기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들의 공통 입력 노드에 상기 공통 입력 신호를 전달하기 위해 제공된 스테이지-간(inter-stage) 임피던스 매칭을 더 포함하는 가변 부하 전력 증폭기.
  5. 제4항에 있어서,
    구동 스테이지를 더 포함하고, 상기 스테이지-간 임피던스 매칭은 상기 복수의 증폭기들의 공통 입력 노드와 상기 구동 스테이지 사이에 커플링되는 가변 부하 전력 증폭기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능한 가변 부하 전력 증폭기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제어 엘리먼트들 중 적어도 하나는 상기 각자의 제어 신호를 수신하고, 상기 각자의 제어 신호를 수신하는 것에 응답하여 특정 병렬 조합으로 또는 특정 병렬 조합으로부터 상기 복수의 증폭기들 중 하나를 접속시키거나 접속해제시키도록 커플링된 차동 증폭기를 포함하는 가변 부하 전력 증폭기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 병렬 조합들 중 적어도 하나는 상기 복수의 증폭기들에 대한 입력과 상기 복수의 증폭기들의 전압 서플라이(voltage supply) 사이에 커플링된 포락선 추적 모듈(envelope tracking module)과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 가변 부하 전력 증폭기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 병렬 조합들 중 적어도 하나는 상기 복수의 증폭기들의 공통 출력과 상기 복수의 증폭기들의 전압 서플라이 사이에 커플링된 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 가변 부하 전력 증폭기.
  10. 가변 부하 전력 증폭기 모듈로서,
    복수의 컴포넌트들을 수용하도록 구성된 패키징 기판;
    상기 패키징 기판 상에 배열된 가변 부하 전력 증폭기 ― 상기 가변 부하 전력 증폭기는 각각이 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함하고, 상기 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선을 나타냄 ― ; 및
    상기 가변 부하 전력 증폭기에 커플링된 성능 모드 제어기 ― 상기 성능 모드 제어기는 대응하는 성능 모드에 대한 특정 부하선을 생성하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들을 제공하도록 구성됨 ―
    를 포함하는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제어 신호들을 수신하는 것에 응답하여 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하도록 제공되는 복수의 제어 엘리먼트들; 및
    상기 성능 모드 제어기와 상기 복수의 제어 엘리먼트들 사이에 커플링된 제어 버스
    를 더 포함하는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들의 공통 입력과 상기 복수의 증폭기들의 공통 전압 서플라이 노드 사이에 커플링되고, 상기 공통 전압 서플라이 노드에 포락선 신호를 제공하도록 구성된 포락선 추적 모듈을 더 포함하는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 성능 모드 제어기는 대응하는 동작 모드에서 상기 포락선 추적 모듈을 지원하고, 조합 시에 상기 포락선 추적 모듈과 함께 사용하기 위해 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공하도록 더 구성되는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들의 공통 출력과 상기 복수의 증폭기들의 공통 전압 서플라이 노드 사이에 커플링되고, 상기 공통 전압 서플라이 노드 상에서 DC 전압 레벨을 조정하도록 구성된 평균 전력 추적 모듈을 더 포함하는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 성능 모드 제어기는 대응하는 동작 모드에서 상기 평균 전력 추적 모듈을 지원하고, 조합 시에 상기 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 하나 이상의 제어 신호들의 조합을 제공하도록 더 구성되는 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공된 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속가능하고; 및/또는
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능한 가변 부하 전력 증폭기 모듈.
  17. 무선-주파수(RF; radio-frequency) 디바이스로서,
    RF 신호들을 프로세싱하도록 구성된 트랜시버;
    증폭된 RF 신호의 전송을 용이하게 하도록 구성된 상기 트랜시버와 통신하는 안테나; 및
    상기 트랜시버에 접속되며 상기 증폭된 RF 신호를 생성하도록 구성된 가변 부하 전력 증폭기 모듈 ― 상기 가변 부하 전력 증폭기 모듈은 각각 복수의 병렬 조합들 중 하나로 선택적으로 접속가능한 복수의 증폭기들을 포함하고, 상기 복수의 병렬 조합들 각각은 대응하는 부하선을 나타냄 ―
    을 포함하는 RF 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가변 부하 전력 증폭기에 커플링된 성능 모드 제어기를 더 포함하고, 상기 성능 모드 제어기는 대응하는 성능 모드에 대한 특정 부하선을 생성하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들을 제공하도록 구성되는 RF 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 성능 모드 제어기는:
    제1 동작 모드에서, 조합 시에 포락선 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 높은 부하선을 가지는 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들의 조합을 제공하는 포락선 추적 모듈; 및
    제2 동작 모드에서, 조합 시에 평균 전력 추적 모듈과 함께 사용하기에 적합한 상대적으로 낮은 부하선을 가지는 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택을 실행하기 위해 상기 가변 부하 전력 증폭기에 제어 신호들의 조합을 제공하는 평균 전력 추적 모듈
    을 지원하도록 더 구성되는 RF 디바이스.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 제공된 공통 입력 신호를 수신하기 위해 공통 입력 노드에 접속가능하고; 및/또는
    상기 복수의 증폭기들 각각은 상기 복수의 증폭기들 중 하나 이상의 선택에 의해 생성된 출력 신호를 전송하기 위해 공통 출력 노드에 접속가능한 RF 디바이스.
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