KR20160100793A - 다수의 소형화된 단일 대역 전력 증폭기를 갖는 다중 대역 장치 - Google Patents

다수의 소형화된 단일 대역 전력 증폭기를 갖는 다중 대역 장치 Download PDF

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Abstract

다수의 소형화된 단일 대역 전력 증폭기를 갖는 다중 대역 장치. 일부 실시예들에서, 전력 증폭기 다이는 반도체 기판, 및 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함할 수 있다. 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따르는 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스를 대략 구동하도록 구성될 수 있으며, 따라서 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가질 수 있다. 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함할 수 있다.

Description

다수의 소형화된 단일 대역 전력 증폭기를 갖는 다중 대역 장치{MULTI-BAND DEVICE HAVING MULTIPLE MINIATURIZED SINGLE-BAND POWER AMPLIFIERS}
관련 출원(들)의 상호 참조
본원은 2015년 2월 15일자로 REDUCED POWER AMPLIFIER SIZE THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/116,448호, 2015년 2월 15일자로 ENHANCED POWER AMPLIFIER EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/116,449호, 2015년 2월 15일자로 MULTI-BAND POWER AMPLIFICATION SYSTEM HAVING ENHANCED EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF BAND SELECTION SWITCH라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/116,450호, 및 2015년 2월 15일자로 MULTI-BAND DEVICE HAVING MULTIPLE MINIATURIZED SINGLE-BAND POWER AMPLIFIERS라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/116,451호에 대해 우선권을 주장하며, 이에 따라 이들 출원 각각의 개시 내용 전체가 본 명세서에 참고로 명확히 포함된다.
분야
본 개시 내용은 일반적으로 무선 주파수(RF) 응용들을 위한 전력 증폭기들에 관한 것이다.
무선 주파수(RF) 응용들에서는, 전송될 RF 신호가 통상적으로 송수신기에 의해 생성된다. 이어서, 그러한 RF 신호는 전력 증폭기(PA)에 의해 증폭되며, 증폭된 RF 신호는 전송을 위해 안테나로 라우팅될 수 있다.
발명의 요약
다수의 구현에 따르면, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기(PA), 및 PA에 결합되고, 증폭된 RF 신호를 조절하도록 구성되는 필터를 포함하는 전력 증폭 시스템과 관련된다. PA는 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성된다.
일부 실시예들에서, PA는 약 40 옴보다 큰 임피던스를 가질 수 있다. PA의 임피던스는 약 50 옴의 값을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 고전압(HV) 전원을 PA에 제공하도록 구성되는 전원 시스템을 더 포함할 수 있다. 전원 시스템은 배터리 전압(Vbatt)에 기초하여 HV 전원을 생성하도록 구성되는 부스트 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, PA는 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함할 수 있다. HBT는 예를 들어 갈륨 비소(GaAs) 장치일 수 있다. HV 전원은 HBT의 컬렉터에 VCC로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 필터는 대응하는 송신(Tx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 Tx 필터일 수 있다. Tx 필터는 Tx 주파수 대역 및 대응하는 수신(Rx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 듀플렉서의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 필터는 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 PA에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 하나 이상의 추가 PA를 더 포함할 수 있고, 이들 각각은 HV 전원을 이용하여 동작하고, 대응하는 RF 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 전력 증폭 시스템은 하나 이상의 추가 PA 각각에 결합되고, 대응하는 증폭된 RF 신호를 조절하도록 구성되는 필터를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 PA 각각은 대응하는 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다. 하나 이상의 추가 필터 각각은 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 대응하는 PA에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, PA 및 하나 이상의 추가 PA는 M개의 PA를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, M개의 PA는 단일 반도체 다이 상에 구현될 수 있다. M개의 PA는 개별 주파수 대역들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 시스템은 M개의 PA와 자신의 대응하는 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 평균 전력 추적(APT) 시스템으로서 동작하도록 구성될 수 있다. APT 시스템은 유사한 대역 처리 능력을 갖지만 PA들이 저전압에서 동작하는 다른 전력 증폭 시스템보다 낮은 손실을 가질 수 있다. 다른 전력 증폭 시스템은 포락선 추적(ET) 시스템일 수 있다. APT 시스템은 ET 시스템의 전체 효율보다 높은 전체 효율을 가질 수 있다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함하는 무선 주파수(RF) 모듈과 관련된다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 필터를 더 포함하며, 필터는 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 각각의 PA에 결합된다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 고전압(HV) 전원 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 각각의 필터는 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 대응하는 PA에 결합될 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 모듈은 복수의 PA와 그들에 대응하는 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 모듈은 예를 들어 프론트엔드 모듈(FEM)일 수 있다.
일부 구현들에 따르면, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기 및 송수신기와 통신하는 프론트엔드 모듈(FEM)을 포함하는 무선 장치와 관련된다. FEM은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 필터를 더 포함하며, 필터는 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 각각의 PA에 결합된다. 무선 장치는 FEM과 통신하는 안테나를 더 포함하며, 안테나는 증폭된 RF 신호를 송신하도록 구성된다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 처리하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 전력 증폭기(PA)를 이용하여 RF 신호를 증폭하는 단계, 및 증폭된 RF 신호를 필터로 라우팅하는 단계를 포함한다. 방법은 PA가 필터의 특성 임피던스에 근접하게 구동하도록 PA를 동작시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, PA는 약 50 옴인 임피던스를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, PA를 동작시키는 단계는 PA에 고전압(HV)을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
다수의 가르침에 따르면, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성되는 전력 증폭기(PA)를 포함하는 전력 증폭 시스템과 관련된다. 전력 증폭 시스템은 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 PA에 결합되는 출력 필터를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, PA는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다. PA가 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 것은 PA가 고전압(HV) 전원을 이용하여 동작함으로써 실현될 수 있다. 출력 경로가 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 것은 PA와 출력 필터 사이에서 손실을 적어도 0.5dB만큼 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, PA는 약 40 옴보다 큰 임피던스를 가질 수 있다. PA의 임피던스는 약 50 옴의 값을 가질 수 있다. PA의 임피던스는 PA에서의 전류 소모를 줄일 수 있다. PA에서의 감소된 전류 소모는 PA가 더 낮은 임피던스를 갖는 다른 PA보다 작은 치수를 갖는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 PA에 고전압(HV) 전원을 제공하도록 구성되는 전원 시스템을 더 포함할 수 있다. 전원 시스템은 배터리 전압(Vbatt)에 기초하여 HV 전원을 생성하도록 구성되는 부스트 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, PA는 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함할 수 있다. HBT는 갈륨 비소(GaAs) 장치일 수 있다. HV 전원은 HBT의 컬렉터에 VCC로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 출력 필터는 대응하는 송신(Tx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 Tx 필터일 수 있다. Tx 필터는 Tx 주파수 대역 및 대응하는 수신(Rx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 듀플렉서의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 하나 이상의 추가 PA를 더 포함할 수 있으며, 이들 각각은 HV 전원을 이용하여 동작하고, 대응하는 RF 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 전력 증폭 시스템은 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 하나 이상의 추가 PA 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 PA 각각은 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, PA 및 하나 이상의 추가 PA는 M개의 PA를 형성할 수 있다. M개의 PA는 단일 반도체 다이 상에 구현될 수 있다. M개의 PA는 개별 주파수 대역들에서 동작하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 M개의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 전력 증폭 시스템이 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는 것은 주어진 PA와 대응하는 출력 필터 사이에서 손실을 적어도 0.3dB만큼 줄일 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 평균 전력 추적(APT) 시스템으로서 동작하도록 구성될 수 있다. APT 시스템은 유사한 대역 처리 능력을 갖지만 PA들이 저전압에서 동작하는 다른 전력 증폭 시스템보다 낮은 손실을 가질 수 있다. 다른 전력 증폭 시스템은 포락선 추적(ET) 시스템일 수 있다. APT 시스템은 ET 시스템의 전체 효율보다 높은 전체 효율을 가질 수 있다.
일부 구현들에 따르면, 본 개시 내용은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함하는 무선 주파수(RF) 모듈과 관련된다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 PA들 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 고전압(HV) 전원 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 각각의 PA는 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, RF 모듈은 복수의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. RF 모듈은 예를 들어 프론트엔드 모듈(FEM)일 수 있다.
일부 구현들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기 및 송수신기와 통신하는 프론트엔드 모듈(FEM)을 포함하는 무선 장치와 관련된다. FEM은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 PA들 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함한다. 무선 장치는 FEM과 통신하는 안테나를 더 포함하며, 안테나는 증폭된 RF 신호를 송신하도록 구성된다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 처리하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 전력 증폭기(PA)를 이용하여 RF 신호를 증폭하는 단계, 및 증폭된 RF 신호를 실질적으로 임피던스 변환 없이 출력 필터로 라우팅하는 단계를 포함한다. 방법은 증폭된 RF 신호를 출력 필터를 이용하여 필터링하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, RF 신호를 증폭하는 단계는 실질적으로 임피던스 변환 없이 라우팅을 가능하게 하기 위해 PA가 출력 필터의 특성 임피던스에 근접하게 구동하도록 PA를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. PA는 약 50 옴의 임피던스를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, PA를 동작시키는 단계는 PA에 고전압(HV)을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 가르침들에 따르면, 본 개시 내용은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하는 전력 증폭 시스템과 관련되며, 각각의 PA는 주파수 대역에서 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 개별 출력 경로에 의해 PA들 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함할 수 있으며, 따라서 전력 증폭 시스템은 복수의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는다.
일부 실시예들에서, PA들 각각은 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다. 각각의 PA가 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 것은 PA가 고전압(HV) 전원을 이용하여 동작함으로써 실현될 수 있다. 전력 증폭 시스템이 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는 것은 각각의 PA와 대응하는 출력 필터 사이에서 손실을 적어도 0.3dB만큼 줄일 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 약 40 옴보다 큰 임피던스를 가질 수 있다. 각각의 PA의 임피던스는 약 50 옴의 값을 가질 수 있다. 각각의 PA의 임피던스는 PA에서의 전류 소모를 줄인다. 각각의 PA에서의 감소된 전류 소모는 PA가 더 낮은 임피던스를 갖는 다른 PA보다 작은 크기를 갖는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 고전압(HV) 전원을 각각의 PA에 제공하도록 구성되는 전원 시스템을 더 포함할 수 있다. 전원 시스템은 배터리 전압(Vbatt)에 기초하여 HV 전원을 생성하도록 구성되는 부스트 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함할 수 있다. HBT는 갈륨 비소(GaAs) 장치일 수 있다. HV 전원은 HBT의 컬렉터에 VCC로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 출력 필터는 대응하는 송신(Tx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 Tx 필터일 수 있다. Tx 필터는 Tx 주파수 대역 및 대응하는 수신(Rx) 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 듀플렉서의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 출력 필터는 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 출력 경로에 의해 대응하는 PA에 결합될 수 있다. 각각의 출력 경로가 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 것은 대응하는 PA와 출력 필터 사이에서 손실을 0.5dB만큼 줄일 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 PA는 단일 반도체 다이 상에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 증폭 시스템은 평균 전력 추적(APT) 시스템으로서 동작하도록 구성될 수 있다. APT 시스템은 유사한 대역 처리 능력을 갖지만 PA들이 저전압에서 동작하는 다른 전력 증폭 시스템보다 낮은 손실을 가질 수 있다. 다른 전력 증폭 시스템은 포락선 추적(ET) 시스템일 수 있다. APT 시스템은 ET 시스템의 전체 효율보다 높은 전체 효율을 가질 수 있다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 갖는 무선 주파수(RF) 모듈과 관련된다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 주파수 대역에서 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 개별 출력 경로에 의해 PA들 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함하며, 따라서 전력 증폭 시스템은 복수의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 고전압(HV) 전원 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 각각의 PA는 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 더 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 출력 경로는 대응하는 PA와 출력 필터 사이의 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, RF 모듈은 프론트엔드 모듈(FEM)일 수 있다.
다수의 가르침에 따르면, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기, 및 송수신기와 통신하는 프론트엔드 모듈(FEM)을 포함하는 무선 장치와 관련된다. FEM은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 주파수 대역에서 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭 시스템은 개별 출력 경로에 의해 PA들 각각에 결합되는 출력 필터를 더 포함하며, 따라서 전력 증폭 시스템은 복수의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는다. 무선 장치는 FEM과 통신하는 안테나를 더 포함하며, 안테나는 증폭된 RF 신호를 전송하도록 구성된다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 처리하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 복수의 전력 증폭기(PA) 중 선택된 PA를 이용하여 RF 신호를 증폭하는 단계를 포함하며, RF 신호는 주파수 대역 내에 있다. 방법은 증폭된 RF 신호를 실질적으로 대역 선택 스위칭 동작 없이 출력 필터로 라우팅하는 단계를 더 포함한다. 방법은 증폭된 RF 신호를 출력 필터로 필터링하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, RF 신호를 증폭하는 단계는 실질적으로 임피던스 변환 없이 라우팅을 가능하게 하기 위해 PA가 대응하는 출력 필터의 특성 임피던스에 근접하게 구동하도록, 선택된 PA를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. PA는 약 50 옴인 임피던스를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, PA를 동작시키는 단계는 PA에 고전압(HV)을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 본 개시 내용은 반도체 기판 및 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하는 전력 증폭기 다이와 관련된다. 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성된다. 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 갖는다.
일부 실시예들에서, 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함할 수 있다. 개별 주파수 대역 신호 경로는 협대역 신호 경로일 수 있다. PA들 각각이 대응하는 출력 필터의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 것은 PA가 고전압(HV) 전원을 이용하여 동작함으로써 실현될 수 있다. 각각의 PA는 약 40 옴보다 큰 임피던스를 가질 수 있다. 각각의 PA의 임피던스는 약 50 옴의 값을 가질 수 있다. 각각의 PA의 임피던스는 PA에서 전류 소모를 줄일 수 있다. 각각의 PA에서의 감소된 전류 소모는 PA가 더 낮은 임피던스를 갖는 다른 PA보다 작은 크기를 갖는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 갈륨 비소(GaAs) 장치와 같은 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함할 수 있다. HBT는 HV 전원을 컬렉터를 통해 VCC로서 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, PA들은 평균 전력 추적(APT) 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. APT 모드는 유사한 대역 처리 능력을 갖지만 PA들이 저전압에서 동작하는 다른 다이보다 낮은 손실을 유발할 수 있다. 다른 다이는 포락선 추적(ET) 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. APT 모드는 ET와 관련된 전체 효율보다 높은 전체 효율을 생성할 수 있다.
일부 구현들에 따르면, 본 개시 내용은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판, 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함하는 무선 주파수(RF) 모듈과 관련된다. 전력 증폭 시스템은 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함한다. 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성된다. 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 갖는다.
일부 실시예들에서, 각각의 PA는 고전압(HV) 전원 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함할 수 있다. 출력 필터는 개별 출력 경로에 의해 대응하는 PA에 결합될 수 있으며, 따라서 전력 증폭 시스템은 복수의 PA와 그들에 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않는다. 각각의 출력 경로는 대응하는 PA와 출력 필터 사이에 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는다. RF 모듈은 예를 들어 프론트엔드 모듈(FEM)일 수 있다.
일부 가르침들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기 및 송수신기와 통신하는 프론트엔드 모듈(FEM)을 포함하는 무선 장치와 관련된다. FEM은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하며, 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성된다. 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 갖는다. 무선 장치는 FEM과 통신하는 안테나를 더 포함하며, 안테나는 증폭된 RF 신호를 전송하도록 구성된다.
일부 구현들에서, 본 개시 내용은 무선 주파수(RF) 신호를 처리하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 복수의 전력 증폭기(PA) 중 선택된 PA로 RF 신호를 증폭하는 단계를 포함하고, 선택된 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스를 대략 구동한다. 선택된 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 갖는다. 방법은 증폭된 RF 신호를 다운스트림 컴포넌트로 라우팅하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함할 수 있다. RF 신호를 증폭하는 단계는 선택된 PA에 고전압(HV)을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 가르침들에 따르면, 본 개시 내용은 전력 증폭기 다이를 제조하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 반도체 기판을 형성 또는 제공하는 단계, 및 복수의 개별 주파수 대역 신호 경로를 구현하는 단계를 포함한다. 방법은 반도체 기판 상에 복수의 전력 증폭기(PA)를 형성하는 단계를 더 포함하고, 각각의 PA는 대응하는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성된다. 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 갖는다.
여기서는, 본 개시 내용을 요약하기 위해, 본 발명들의 소정 양태들, 장점들 및 새로운 특징들이 설명되었다. 모든 그러한 장점들이 본 발명의 임의의 특정 실시예에 따라 달성되지는 못할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 교시 또는 제안될 수 있는 바와 같은 다른 장점들을 반드시 달성하지는 않고서 본 명세서에서 교시되는 바와 같은 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성 또는 최적화하는 방식으로 구현 또는 실시될 수 있다.
도 1은 증폭 시스템을 갖는 무선 시스템 또는 아키텍처를 나타낸다.
도 2는 도 1의 증폭 시스템이 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 갖는 무선 주파수(RF) 증폭기 조립체를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다.
도 3a-3e는 도 2의 각각의 PA가 구성될 수 있는 방식의 비한정적인 예들을 나타낸다.
도 4는 일부 실시예들에서 도 2의 증폭 시스템이 고전압(HV) 전력 증폭 시스템으로서 구현될 수 있다는 것을 나타낸다.
도 5는 일부 실시예들에서 도 4의 HV 전력 증폭 시스템이 평균 전력 추적(APT) 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다는 것을 나타낸다.
도 6은 예시적인 포락선 추적(ET) 전력 증폭 시스템을 나타낸다.
도 7은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 예시적인 고전압(HV) 평균 전력 추적(APT) 전력 증폭 시스템을 나타낸다.
도 8은 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템의 더 구체적인 예일 수 있는 HV APT 전력 증폭 시스템을 나타낸다.
도 9는 벅, ET, 벅 APT 및 부스트 APT 구성들에서 동작하는 전력 증폭기들에 대한, 출력 전력의 함수로서의 예시적인 효율 플롯들을 나타낸다.
도 10은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 명목 사례들과 유사한 컬렉터 효율 및 전력 부가 효율(PAE) 프로필들을 가질 수 있다는 것을 나타낸다.
도 11은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 명목 사례와 유사한 선형성 성능을 가질 수 있다는 것을 나타낸다.
도 12는 부하 전압의 함수로서의 전력 증폭기 부하 전류의 예시적인 플롯들을 나타낸다.
도 13은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 하나 이상의 유리한 이익을 생성할 수 있는 일례를 나타낸다.
도 14는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 하나 이상의 유리한 이익을 생성할 수 있는 다른 예를 나타낸다.
도 15는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 하나 이상의 유리한 이익을 생성할 수 있는 또 다른 예를 나타낸다.
도 16은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템이 하나 이상의 유리한 이익을 생성할 수 있는 또 다른 예를 나타낸다.
도 17은 일부 실시예들에서 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 HV APT 전력 증폭 시스템의 일부 또는 전부가 모듈에서 구현될 수 있다는 것을 나타낸다.
도 18은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 유리한 특징을 갖는 예시적인 무선 장치를 나타낸다.
존재할 경우에 본 명세서에서 제공되는 제목들은 편의를 위한 것일 뿐이며, 청구 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.
서론
도 1을 참조하면, 본 개시 내용의 하나 이사의 특징은 일반적으로 증폭 시스템(52)을 갖는 무선 시스템 또는 아키텍처(50)와 관련된다. 일부 실시예들에서, 증폭 시스템(52)은 하나 이상의 장치로서 구현될 수 있으며, 그러한 장치(들)는 무선 시스템/아키텍처(50)에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 시스템/아키텍처(50)는 예를 들어 휴대용 무선 장치 내에 구현될 수 있다. 그러한 무선 장치의 예들이 본 명세서에서 설명된다.
도 2는 도 1의 증폭 시스템(52)이 하나 이상의 전력 증폭기(PA)를 갖는 무선 주파수(RF) 증폭기 조립체(54)를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다. 도 2의 예에서는, 3개의 PA(60a-60c)가 RF 증폭기 조립체(54)를 형성하는 것으로 도시된다. 다른 수의 PA(들)도 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 개시 내용의 하나 이상의 특징이 다른 타입의 RF 증폭기들을 갖는 RF 증폭기 조립체들에서 구현될 수도 있다는 것도 이해할 것이다.
일부 실시예들에서, RF 증폭기 조립체(54)는 하나 이상의 반도체 다이 상에 구현될 수 있으며, 그러한 다이는 전력 증폭기 모듈(PAM) 또는 프론트엔드 모듈(FEM)과 같은 패키징 모듈 내에 포함될 수 있다. 그러한 패키징 모듈은 통상적으로 예를 들어 휴대용 무선 장치와 관련된 회로 보드 상에 실장되도록 구성된다.
증폭 시스템(52) 내의 PA들(예로서, 60a-60c)은 통상적으로 바이어스 시스템(56)에 의해 바이어스될 수 있다. 또한, PA들에 대한 전원 전압들은 통상적으로 전원 시스템(58)에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바이어스 시스템(56) 및 전원 시스템(58) 중 어느 하나 또는 양자는 RF 증폭기 조립체(54)를 갖는 전술한 패키징 모듈 내에 포함될 수 있다.
일부 실시예들에서, 증폭 시스템(52)은 정합 회로망(62)을 포함할 수 있다. 그러한 정합 회로망은 RF 증폭기 조립체(54)에 대한 입력 정합 및/또는 출력 정합 기능들을 제공하도록 구성될 수 있다.
설명의 목적을 위해, 도 2의 각각의 PA(60)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 3a-3e는 그러한 PA가 구성될 수 있는 방식의 비한정적인 예들을 나타낸다. 도 3a는 증폭 트랜지스터(64)를 갖는 예시적인 PA를 나타내고, 트랜지스터(64)의 베이스에는 입력 RF 신호(RF_in)가 제공되고, 증폭된 RF 신호(RF_out)가 트랜지스터(64)의 컬렉터를 통해 출력된다.
도 3b는 스테이지들 내에 배열된 복수의 증폭 트랜지스터(예로서, 64a, 64b)를 갖는 예시적인 PA를 나타낸다. 입력 RF 신호(RF_in)가 제1 트랜지스터(64a)의 베이스에 제공되는 것으로 도시되고, 제1 트랜지스터(64a)로부터의 증폭된 RF 신호가 컬렉터를 통해 출력되는 것으로 도시된다. 제1 트랜지스터(64a)로부터의 증폭된 RF 신호는 제2 트랜지스터(64b)의 베이스에 제공되는 것으로 도시되며, 제2 트랜지스터(64b)로부터의 증폭된 RF 신호는 컬렉터를 통해 출력되어 PA의 출력 RF 신호(RF_out)를 생성하는 것으로 도시된다.
일부 실시예들에서, 도 3b의 전술한 예시적인 PA 구성은 도 3c에 도시된 바와 같은 2개 이상의 스테이지로서 도시될 수 있다. 제1 스테이지(64a)는 예를 들어 구동기 스테이지로서 구성될 수 있으며, 제2 스테이지(64b)는 예를 들어 출력 스테이지로서 구성될 수 있다.
도 3d는 일부 실시예들에서 PA가 도허티 PA로서 구성될 수 있다는 것을 나타낸다. 그러한 도허티 PA는 입력 RF 신호(RF_in)의 캐리어 증폭 및 피킹(peaking) 증폭을 각각 제공하여 증폭된 출력 RF 신호(RF_out)를 생성하도록 구성되는 증폭 트랜지스터들(64a, 64b)을 포함할 수 있다. 입력 RF 신호는 분할기에 의해 캐리어 부분 및 피킹 부분으로 분할될 수 있다. 증폭된 캐리어 및 피킹 신호들은 결합기에 의해 출력 RF 신호를 생성하도록 결합될 수 있다.
도 3e는 일부 실시예들에서 PA가 캐스코드 구성으로 구현될 수 있다는 것을 나타낸다. 입력 RF 신호(RF_in)가 공통 이미터 장치로서 동작하는 제1 증폭 트랜지스터(64a)의 베이스에 제공될 수 있다. 제1 증폭 트랜지스터(64a)의 출력은 컬렉터를 통해 제공되고, 공통 베이스 장치로서 동작하는 제2 증폭 트랜지스터(64b)의 이미터에 제공될 수 있다. 제2 증폭 트랜지스터(64b)의 출력은 컬렉터를 통해 제공되어, PA의 증폭된 출력 RF 신호(RF_out)를 생성할 수 있다.
도 3a-3e의 다양한 예들에서, 증폭 트랜지스터들은 이종 접합 바이폴라 트랜지스터들(HBT들)과 같은 바이폴라 접합 트랜지스터들(BJT들)로서 설명된다. 본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 전계 효과 트랜지스터들(FET들)과 같은 다른 타입의 트랜지스터들에서 또는 그들을 이용하여 구현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
도 4는 일부 실시예들에서 도 2의 증폭 시스템(52)이 고전압(HV) 전력 증폭 시스템(100)으로서 구현될 수 있다는 것을 나타낸다. 그러한 시스템은 PA들(예로서, 60a-60c)의 일부 또는 전부에 대한 HV 증폭 동작을 포함하도록 구성되는 HV 전력 증폭기 조립체(54)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그러한 PA들은 바이어스 시스템(56)에 의해 바이어스될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전술한 HV 증폭 동작은 HV 전원 시스템(58)에 의해 촉진될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인터페이스 시스템(72)이 HV 전력 증폭기 조립체(54)와 바이어스 시스템(56) 및 HV 전원 시스템(58) 중 어느 하나 또는 양자 사이의 인터페이스 기능들을 제공하도록 구현될 수 있다.
HV APT 시스템들과 관련된 예들
셀룰러 핸드셋들과 같은 많은 무선 장치들은 다수의 주파수 대역을 지원하도록 구성되며, 그러한 장치들은 통상적으로 전력 증폭 아키텍처들을 필요로 하거나 복잡하게 한다. 그러나, 전력 증폭 아키텍처들에서의 그러한 복잡성은 지원되는 대역들의 수가 증가함에 따라 송신 효율의 저하를 유발할 수 있다. 그러한 효율 저하는 예를 들어 경쟁력 있는 크기 및 비용 목표들을 유지하면서 다수의 주파수 대역을 결합하는 것에 의해 유발되는 손실의 증가에 기인할 수 있다.
일부 무선 주파수(RF) 응용들에서, 휴대용 송신 솔루션들은 벅 스위칭 전원과 결합되는 배터리 전압(예로서, 3.8V) 전력 증폭기(PA)를 포함할 수 있다. 그러한 예시적인 접근법에서, 최대 송신 전력은 통상적으로 3.8V 배터리 전압에서 달성되며, 이는 예를 들어 거의 1.5 와트 피크 전력 레벨을 지원하기 위해 PA 내의 13:1 임피던스 변환 회로망을 통상적으로 요구 또는 이용한다.
위의 예에서, 더 낮은 송신 전력 레벨들에서의 효율 개선은 배터리 전압 아래의 전압들에서 벅 전원을 구현함으로써 지원될 수 있다. 원하는 주파수 대역에 대응하는 원하는 필터를 선택하기 위한 RF 스위치를 이용하여 다중 대역 동작이 달성될 수 있다. 벅 전원, 임피던스 변환 회로망 및 RF 스위치 중 일부 또는 전부는 손실에 기여할 수 있으며, 이는 또한 송신 효율을 줄인다는 점에 유의한다.
일부 무선 시스템들은 시스템 효율의 증가를 제공하기 위해 벅 전원 내에 구현되는 포락선 추적(ET) 특징을 포함할 수 있다. 그러나, 포락선 추적은 벅 스위칭 전원의 비용을 증가시킬 수 있으며, 시스템 특성화 및 교정 프로세스를 상당히 복잡하게 할 수도 있다.
여기서는 크기 및/또는 비용의 경쟁 레벨들을 유지 또는 개선하면서 손실을 크게 줄일 수 있는 시스템들, 회로들, 장치들 및 방법들이 설명된다. 도 5는 일부 실시예들에서 도 4의 HV 전력 증폭 시스템(100)이 평균 전력 추적(APT) 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다는 것을 나타낸다. 도 5의 예에서, HV APT 전력 증폭 시스템(100)은 하나 이상의 RF 신호(RF_in)를 증폭하도록 구성되는 하나 이상의 PA를 갖는 전력 증폭기 조립체(104)를 포함할 수 있다. 그러한 증폭된 RF 신호(들)는 하나 이상의 정합 회로를 갖는 정합 컴포넌트(106)를 통해 하나 이상의 듀플렉서를 갖는 듀플렉서 조립체(108)로 라우팅될 수 있다.
듀플렉서(들)는 송신(Tx) 및 수신(Rx) 동작들의 이중화를 가능하게 할 수 있다. 그러한 이중화 동작들 중 Tx 부분은 하나 이상의 증폭된 RF 신호(RF_Out)가 전송을 위해 듀플렉서 조립체(108)로부터 안테나(미도시)를 통해 출력되는 것으로서 도시된다. 도 5의 예에서, Rx 부분은 도시되지 않지만, 안테나로부터 수신된 신호들은 듀플렉서 조립체(108)에 의해 수신되고, 예를 들어 저잡음 증폭기들(LNA들)로 출력될 수 있다.
여기서는 다양한 예들이 듀플렉서들을 사용하는 Tx 및 Rx 동작들과 관련하여 설명되며, 그러한 듀플렉서들은 예를 들어 주파수 분할 이중화(FDD) 기능을 촉진할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 HV 전력 증폭 시스템은 예를 들어 시분할 이중화(TDD) 구성을 포함하는 다른 이중화 구성들에서도 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 5의 예에서, HV 전원 시스템(102)은 하나 이상의 HV 전원 신호를 전력 증폭기 조립체(104)에 제공하는 것으로 도시된다. 그러한 HV 신호(들)가 대응하는 PA(들)에 제공될 수 있는 방법의 더 구체적인 예들이 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.
일부 실시예들에서, 도 5의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)은 APT 모드에서 동작하고, 비용 및/또는 복잡성을 유지하거나 줄이면서, 포락선 추적(ET) 구현들에 의해 제공되는 성능을 충족시키거나 능가하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 HV APT 전력 증폭 시스템은 예를 들어 갈륨 비소(GaAs) 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT) PA들과 같은 일부 PA들의 고전압 능력을 이용할 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 다른 타입의 PA들을 이용하여 구현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, LDMOS 다중 캐스코드 스테이지를 갖는 CMOS 장치들, 실리콘 바이폴라 장치들 및 GaN/HEMT 장치들을 이용하는 증폭 시스템들도 고전압 영역들에서의 동작으로부터 이익을 얻을 수 있다.
PA들의 그러한 HV 동작을 이용하여, 하나 이상의 다손실 컴포넌트가 증폭 시스템으로부터 제거될 수 있고/있거나, 다른 유리한 이익(들)이 실현될 수 있다. 예를 들어, PA 출력 정합 회로망(들)이 제거될 수 있다. 다른 예에서, PA 전원 효율이 향상될 수 있다. 또 다른 예에서, 일부 수동형 컴포넌트들이 제거될 수 있다. 위와 관련된 예들은 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.
HV 동작과 관련된 위의 특징들 중 하나 이상은 하나 이상의 다이가 더 작은 치수로 구현되게 할 수 있으며, 따라서 전력 증폭 시스템 설계에 있어서 더 큰 유연성을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭 시스템은 증가된 수의 비교적 작은 PA를 이용하여 구현될 수 있으며, 따라서 대역 스위치들과 같은 다손실 컴포넌트들의 제거를 가능하게 한다. 그러한 대역 스위치들의 제거와 관련된 예들이 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.
일부 실시예들에서, 도 5의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)은 포락선 추적 특성화 및/또는 교정 프로세스들과 관련된 복잡성을 실질적으로 제거하거나 줄이도록 구성될 수 있다.
설명의 목적을 위해, 고전압(HV)은 휴대용 무선 장치들에서 사용되는 배터리 전압보다 높은 전압 값들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, HV는 3.7V 또는 4.2V보다 클 수 있다. 일부 상황들에서, HV는 배터리 전압보다 크고 휴대용 무선 장치들이 더 효율적으로 동작할 수 있는 전압 값들을 포함할 수 있다. 일부 상황들에서, HV는 배터리 전압보다 크고, 주어진 타입의 PA와 관련된 파괴 전압보다 낮은 전압 값들을 포함할 수 있다. GaAs HBT의 예시적인 상황에서, 그러한 파괴 전압은 15V 내지 25V의 범위 내에 있을 수 있다. 따라서, GaAs HBT PA에 대한 HV는 예를 들어 3.7V 내지 25V, 4.2V 내지 20V, 5V 내지 15V, 6V 내지 14V, 7V 내지 13V 또는 8V 내지 12V의 범위 내에 있을 수 있다.
도 6 및 7은 HV APT 전력 증폭 시스템(100)에서 일부 다손실 컴포넌트들이 실질적으로 제거될 수 있는 방법을 보여주기 위한 포락선 추적(ET) 전력 증폭 시스템(110)(도 6)과 고전압(HV) 평균 전력 추적(APT) 전력 증폭 시스템(100)(도 7) 간의 비교를 나타낸다. 비교의 목적을 위해, 각각의 전력 증폭 시스템은 3개의 주파수 대역에 대한 증폭을 제공하도록 구성되는 것으로 가정될 것이다. 그러나, 더 많거나 적은 수의 주파수 대역이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6의 예에서, ET 전력 증폭 시스템(110)은 3개의 주파수 대역에 대한 증폭을 제공할 수 있는 광대역 증폭 경로(130)를 갖는 전력 증폭기 조립체(114)를 포함하는 것으로 도시된다. 증폭 경로(130)는 공통 입력 노드(126)를 통해 입력 RF 신호를 수신할 수 있으며, 그러한 RF 신호는 예를 들어 DC 블록 용량(128)을 통해 하나 이상의 증폭 스테이지로 라우팅될 수 있다. 증폭 스테이지들은 예를 들어 구동기 스테이지(132) 및 출력 스테이지(134)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭 스테이지들(132, 134)은 예를 들어 HBT 또는 CMOS 증폭 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
도 6의 예에서, 출력 스테이지(134)의 컬렉터는 포락선 추적(ET) 변조기(122)로부터 초크 인덕턴스(124)를 통해 전원 전압(VCC)을 공급받는 것으로 도시된다. ET 변조기(122)는 ET 변조 시스템(112)의 일부인 것으로 도시된다. 그러한 ET 변조기에 의해 제공되는 전원 전압(VCC)은 통상적으로 동적 방식으로 결정되며, 예를 들어 약 1V 내지 3V의 범위 내의 값을 가질 수 있다. ET 변조기(122)는 배터리 전압(Vbatt)에 기초하여 그러한 동적 VCC 전압을 생성하는 것으로 도시된다.
증폭 경로(130)가 위의 방식으로 동작할 때, 임피던스(Z)는 비교적 낮으며(예로서, 약 3 내지 5 옴), 따라서 다운스트림 컴포넌트와 관련된 임피던스와의 정합을 위해 통상적으로 임피던스 변환이 발생하는 것이 필요하다. 도 6의 예에서, 증폭 경로(130)의 출력을 수신하는 (대역 스위치 시스템(118)의 일부인 것으로 도시되는) 대역 스위치(138)가 통상적으로 50 옴 부하로서 구성된다. 따라서, 증폭 경로(130)에 의해 제공되는 임피던스(Z)가 약 4 옴인 것으로 가정하면, 약 13:1(50:4)의 임피던스 변환이 구현되는 것이 필요하다. 도 6의 예에서, 그러한 임피던스 변환은 부하 변환 시스템(116)의 일부인 것으로 도시되는 출력 정합 회로망(OMN)(136)에 의해 구현되는 것으로 도시된다.
도 6의 예에서, 대역 스위치(138)는 (OMN(136)을 통한) 증폭 경로(130)의 출력으로부터의 단일 입력 및 3개의 예시적인 주파수 대역에 대응하는 3개의 출력을 갖는 것으로 도시된다. 3개의 듀플렉서(142a-142c)가 그러한 3개의 주파수 대역에 대해 제공되는 것으로 도시된다.
3개의 듀플렉서(142a-142c) 각각은 Tx 및 Rx 필터들(예로서, 대역 통과 필터들)을 포함하는 것으로 도시된다. 각각의 Tx 필터는 전송을 위해 대응하는 증폭 및 스위치 라우팅된 RF 신호를 수신하기 위해 대역 스위치(138)에 결합되는 것으로 도시된다. 그러한 RF 신호는 필터링되어 안테나 포트(ANT)(144a, 144b 또는 144c)로 라우팅되는 것으로 도시된다. 각각의 Rx 필터는 대응하는 안테나 포트(ANT)(144a, 144b 또는 144c)로부터 Rx 신호를 수신하는 것으로 도시된다. 그러한 Rx 신호는 필터링되고, 추가 처리를 위해 Rx 컴포넌트(예로서, LNA)로 라우팅되는 것으로 도시된다.
주어진 듀플렉서와 (Tx의 경우에) 업스트림이거나 (Rx의 경우에) 다운스트림인 컴포넌트 간의 임피던스 정합을 제공하는 것이 통상적으로 바람직하다. 도 6의 예에서, 대역 스위치(138)는 듀플렉서의 Tx 필터에 대한 그러한 업스트림 컴포넌트이다. 따라서, (예로서, PI 회로망(120)의 부분들로서 도시된) 정합 회로들(140a-140c)은 대역 스위치(138)의 출력들과 각각의 듀플렉서(142a-142c) 사이에 구현되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 그러한 정합 회로들(140a-140c) 각각은 예를 들어 PI 정합 회로로서 구현될 수 있다.
표 1은 도 6의 ET 전력 증폭 시스템(110)의 다양한 컴포넌트들에 대한 삽입 손실 및 효율의 예시적인 값들을 목록화한다. 목록화된 다양한 값들은 근사값들이라는 것을 이해할 것이다.
컴포넌트 삽입 손실 효율
ET 모드(112) N/A 83%
전력 증폭기 조립체(114) N/A 70% 내지 75% (PAE)
부하 변환(116) 0.5dB 내지 0.7dB 85% 내지 89%
대역 스위치(118) 0.3dB 내지 0.5dB 89% 내지 93%
PI(120) 0.3dB 93%
듀플렉스(122) 2.0dB 63%
표 1로부터, 도 6의 ET 전력 증폭 시스템(110)은 상당한 수의 손실 기여자를 포함한다는 것을 알 수 있다. 시스템(110)의 각각의 컴포넌트가 상한 효율로 동작하는 것으로 가정하는 경우에도, ET 전력 증폭 시스템(110)의 총 효율은 약 31%(0.83 x 0.75 x 0.89 x 0.93 x 0.93 x 0.63)이다.
도 7의 예에서, HV APT 전력 증폭 시스템(100)은 도 6의 예시적인 ET 전력 증폭 시스템(110)에서와 동일한 3개의 주파수 대역에 대한 증폭을 제공하도록 구성되는 것으로 도시된다. 전력 증폭기 조립체(104)에서, 3개의 개별 증폭 경로가 구현될 수 있으며, 따라서 각각의 증폭 경로는 각각의 주파수 대역에 대한 증폭을 제공한다. 예를 들어, 제1 증폭 경로는 입력 노드(162a)로부터 DC 블록 용량(164a)을 통해 RF 신호를 수신하는 PA(168a)를 포함하는 것으로 도시된다. PA(168a)로부터의 증폭된 RF 신호는 용량(170a)을 통해 다운스트림 컴포넌트로 라우팅되는 것으로 도시된다. 유사하게, 제2 증폭 경로는 입력 노드(162b)로부터 DC 블록 용량(164b)을 통해 RF 신호를 수신하는 PA(168b)를 포함하는 것으로 도시되며, PA(168b)로부터의 증폭된 RF 신호는 용량(170b)을 통해 다운스트림 컴포넌트로 라우팅되는 것으로 도시된다. 유사하게, 제3 증폭 경로는 입력 노드(162c)로부터 DC 블록 용량(164c)을 통해 RF 신호를 수신하는 PA(168c)를 포함하는 것으로 도시되며, PA(168c)로부터의 증폭된 RF 신호는 용량(170c)을 통해 다운스트림 컴포넌트로 라우팅되는 것으로 도시된다.
일부 실시예들에서, PA들(168a-168c)의 일부 또는 전부는 예를 들어 HBT PA들을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 다른 타입의 PA들을 이용하여 구현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, (예로서, HV 동작에 의해 그리고/또는 다른 동작 파라미터(들)를 통해) 다운스트림 컴포넌트들에 정합되거나 가까운 임피던스들을 생성하도록 동작할 수 있는 PA들을 이용하여, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 이익들 중 하나 이상을 획득할 수 있다.
도 7의 예에서, 각각의 PA(168a, 168b 또는 168c)는 부스트 DC/DC 컨버터(160)로부터 초크 인덕턴스(166a, 166b, 166c)를 통해 전원 전압(VCC)을 제공받는 것으로 도시된다. 부스트 DC/DC 컨버터(160)는 HV 시스템(102)의 일부인 것으로 도시된다. 부스트 DC/DC 컨버터(160)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 HV 범위들 또는 값들을 포함하는 그러한 범위의 VCC 전압 값들(예로서, 약 1V 내지 10V)을 제공하도록 구성될 수 있다. 부스트 DC/DC 컨버터(160)는 배터리 전압(Vbatt)에 기초하여 그러한 높은 VCC 전압을 생성하는 것으로 도시된다.
PA들(168a-168c)이 높은 VCC 전압을 이용하여(예로서, 약 10V에서) 위의 방식으로 동작할 때, 각각의 PA의 임피던스(Z)는 비교적 높으며(예로서, 약 40 옴 내지 50 옴), 따라서 다운스트림 컴포넌트와 관련된 임피던스와의 정합을 위한 임피던스 변환은 필요하지 않다. 도 7의 예에서, 대응하는 PA(168a, 168b 또는 168c)의 출력을 수신하는 (듀플렉서 조립체(108)의 부분들인 것으로 도시되는) 듀플렉서들(174a-174c) 각각은 통상적으로 50 옴 부하로서 구성된다. 따라서, PA(168a, 168b 또는 168c)에 의해 제공되는 임피던스(Z)가 약 50 옴인 것으로 가정하면, (도 6의 부하 변환 시스템(116)과 같은) 임피던스 변환은 필요하지 않다.
주어진 듀플렉서와 (Tx의 경우에) 업스트림이거나 (Rx의 경우에) 다운스트림인 컴포넌트 간의 임피던스 정합을 제공하는 것이 통상적으로 바람직하다. 도 7의 예에서, PA(168a, 168b 또는 168c)는 듀플렉서(174a, 174b 또는 174c)의 Tx 필터에 대한 그러한 업스트림 컴포넌트이다. 따라서, (예로서, PI 회로망(106)의 부분들로서 도시되는) 정합 회로들(172a-172c)이 PA들(168a-168c)의 각각의 출력과 각각의 듀플렉서들(174a-174c) 사이에 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 정합 회로들(172a-172c) 각각은 예로서 PI 정합 회로로서 구현될 수 있다.
도 7의 예에서, PA들(168a-168c)의 HV 동작은 PA들(168a-168c) 각각이 대응하는 듀플렉서의 임피던스와 유사한 임피던스(Z)를 제공하게 할 수 있다. 그러한 구성에서는 임피던스 변환이 필요하지 않으므로, 임피던스 변환기(도 6의 116)가 필요하지 않다.
더 높은 임피던스에서의 PA들(168a-168c)의 동작은 PA들(168a-168c) 내에 훨씬 더 낮은 전류 레벨들을 유발할 수 있다는 점에도 유의한다. 그러한 더 낮은 전류 레벨들은 PA들(168a-168c)이 상당히 감소된 다이 크기(들)로 구현되는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 위의 특징들(임피던스 변환기의 제거 및 PA 다이 크기의 감소) 중 하나 또는 양자는 전력 증폭 아키텍처 설계에 있어서 추가적인 유연성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 위에 의해 제공되는 공간 및/또는 비용 절약은 각각의 주파수 대역에 대한 비교적 작은 PA(도 7의 168a, 168b 또는 168c)의 구현을 가능하게 할 수 있으며, 따라서 대역 스위치 시스템(예로서, 도 6의 118)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 따라서, 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)과 관련된 크기, 비용 및/또는 복잡성이 도 6의 ET 전력 증폭 시스템(110)에 비해 유지 또는 감소되면서, 전력 증폭 시스템(100)의 전체 손실을 크게 줄일 수 있다.
표 2는 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 대한 삽입 손실 및 효율의 예시적인 값들을 목록화한다. 목록화된 다양한 값들은 근사값들이라는 것을 이해할 것이다.
컴포넌트 삽입 손실 효율
HV(102) N/A 93%
전력 증폭기 조립체(104) N/A 80% 내지 82% (PAE)
PI(106) 0.3dB 93%
듀플렉서(108) 2.0dB 63%
표 2로부터, 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)은 다수의 손실 기여자를 포함한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 도 6 및 표 1의 ET 전력 증폭 시스템(110)에 비해, 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)에는 2개의 중대한 손실 기여자(부하 변환(116) 및 대역 스위치(118))가 존재하지 않는다. 그러한 손실 기여자들의 제거는 도 7 및 표 2의 예에서 송신 경로에서 약 1dB를 제거하는 것으로 도시된다.
표 2를 또한 참조하면, 시스템(100)의 각각의 컴포넌트가 (표 1의 예에서와 같이) 상한 효율로 동작하는 것으로 가정하면, HV APT 전력 증폭 시스템(100)의 총 효율은 약 45%(0.93 x 0.82 x 0.93 x 0.63)이다. 각각의 컴포넌트가 하한 효율로 동작하는 것으로 가정하는 경우에도, HV APT 전력 증폭 시스템(100)의 총 효율은 약 44%(0.93 x 0.80 x 0.93 x 0.63)이다. 어느 경우에나 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)의 총 효율은 도 6의 ET 전력 증폭 시스템(110)의 총 효율(약 31%)보다 훨씬 높다는 것을 알 수 있다.
도 6 및 7을 참조하면, 다수의 특징에 주목할 수 있다. DC/DC 부스트 컨버터(도 7의 160)의 사용은 PA 시스템에서 사용될 수 있는 하나 이상의 다른 전력 컨버터의 제거를 가능하게 할 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, HV 전원 전압(예로서, 10VDC)을 생성하도록 동작할 때, 1 와트((10V)2/(2x50Ω))의 RF 전력이 고조파 종단 없이 생성될 수 있다.
50 Ω 부하로서 구동되는 PA(예로서, 도 7)는 3 Ω 부하로서 구동되는 PA(예로서, 도 6)보다 훨씬 더 낮은 옴당 손실을 유발한다는 점에 더 유의한다. 예를 들어, 0.1 Ω의 등가 직렬 저항(ESR)은 PA가 3 Ω에서 구동될 때 약 0.14dB의 삽입 손실을 갖는 반면, 50 Ω에서 구동되는 PA에 대해, 0.1 Ω의 ESR은 약 0.008dB의 삽입 손실을 갖는다. 따라서, 3 Ω PA는 약 4.2dB(0.14dB x 30)의 총 삽입 손실을 가질 수 있는 반면, 50 Ω PA는 3 Ω PA에 대한 총 삽입 손실보다 여전히 작은 약 4.0dB(0.008dB x 500)의 총 삽입 손실을 가질 수 있다.
50 Ω PA는 3 Ω PA보다 훨씬 높은 이득을 가질 수 있다는 점에 더 유의한다. 예를 들어, 이득은 GM x RLL로서 근사화될 수 있으며, GM이 양 사례에 대해 유사한 경우, 더 높은 값인 50 Ω이 더 높은 이득을 생성한다.
도 8은 도 7의 HV APT 전력 증폭 시스템(100)의 더 구체적인 예일 수 있는 HV APT 전력 증폭 시스템(100)을 나타낸다. 도 8의 예에서, 전력 증폭기 조립체는 낮은 대역(LB) 전력 증폭기 조립체(190), 중간 대역(MB) 전력 증폭기 조립체(200) 및 높은 대역(HB) 전력 증폭기 조립체(210)를 포함할 수 있으며, 그러한 조립체들 내의 PA들의 일부 또는 전부는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 고전압을 이용하여 동작할 수 있다. 전력 증폭기 조립체는 고전압에서 동작하지 않는 다른 PA들도 포함할 수 있다. 예를 들어, 2G 전력 증폭기 조립체(220) 및 전력 증폭기 조립체들(230, 232)은 더 낮은 전압들에서 동작할 수 있다.
도 8의 예에서, 전술한 고전압(들)이 예를 들어 프론트엔드 전력 관리 집적 회로(FE-PMIC)(160)로부터 LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 FE-PMIC는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 DC/DC 부스트 컨버터(예로서, 도 7의 160)를 포함할 수 있다.
FE-PMIC(160)는 배터리 전압(Vbatt)을 수신하고, LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)에 대한 전원 전압들(VCC)로서 고전압 출력(182)을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 고전압 VCC는 약 250mA의 최대 전류와 더불어 약 10V의 값을 가질 수 있다. 그러한 고전압 VCC 및/또는 최대 전류의 다른 값들도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
FE-PMIC(160)는 다른 출력(들)도 생성할 수 있다. 예를 들어, 출력(184)은 LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)과 관련된 PA들에 대해서는 물론, 2G 전력 증폭기 조립체(220)에 대해서도 바이어스 신호들을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 바이어스 신호는 약 50mA의 최대 전류와 더불어 약 4V의 값을 가질 수 있다. 그러한 바이어스 신호 및/또는 최대 전류의 다른 값들도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8의 예에서, FE-PMIC(160)는 도 7을 참조하여 본 명세서에서 설명되는 HV 시스템(102)의 일부일 수 있다. FE-PMIC(160)는 하나 이상의 인터페이스 노드(180)를 포함할 수 있다. 그러한 인터페이스 노드들은 예를 들어 FE-PMIC(160)의 제어를 촉진하는 데 사용될 수 있다.
도 8의 예에서, 2G 전력 증폭기 조립체(220)에 대한 전원 전압(VCC)은 배터리 전압(Vbatt)으로부터 실질적으로 직접 제공되는 것으로 도시된다(예로서, 라인 186). 그러한 Vbatt는 LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)과 관련된 다양한 스위치들에 대한 동작 전압들을 제공하는 것으로도 도시된다. 일부 실시예들에서, 그러한 Vbatt는 약 2.5V 내지 4.5V의 범위 내의 값을 가질 수 있다. 그러한 Vbatt의 다른 값들도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8의 예에서, 전력 증폭기 조립체들(230, 232)에 대한 전원 전압들(VCC)은 DC/DC 스위칭 조절기(234)로부터 제공될 수 있다.
도 8을 참조하면, LB 전력 증폭기 조립체(190)는 8개의 예시적인 주파수 대역(B27, B28A, B28B, B20, B8, B26, B17, B13)에 대한 개별 PA들을 포함하는 것으로 도시된다. 각각의 PA는 증폭된 RF 신호를 대응하는 듀플렉서에 제공하는 것으로 도시된다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그러한 8개의 PA는 사이에 대역 선택 스위치를 갖지 않고서 그들 각각의 듀플렉서들에 결합될 수 있다.
LB 전력 증폭기 조립체(190)는 입력 스위치(192) 및 출력 스위치(196)를 포함하고/하거나 그들에 결합되는 것으로 더 도시된다. 입력 스위치(192)는 2개의 입력 노드(194a, 194b), 및 8개의 PA에 대응하는 8개의 출력 노드를 포함하는 것으로 도시된다. 입력 스위치(192)에서, 2개의 입력 노드(194a, 194b)는 8개의 출력 노드 중 하나로의 스위칭을 위해 다른 공통 노드에 결합되는 공통 노드로 스위칭 가능한 것으로 도시된다. 그러한 공통 노드들 간의 결합은 증폭 요소를 포함할 수 있다.
출력 스위치(196)는 8개의 듀플렉서에 대응하는 8개의 입력 노드, 및 2개의 출력 노드(198a, 198b)를 포함하는 것으로 도시된다. 출력 스위치(196)는 2G 전력 증폭기 조립체(220)의 출력 및 전력 증폭기 조립체(230)의 출력을 수신하기 위한 입력들을 더 포함할 수 있다.
LB 전력 증폭기 조립체(190)는 주파수 대역들의 상이한 조합들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8을 참조하면, MB 전력 증폭기 조립체(200)는 4개의 예시적인 주파수 대역(B1, B25, B3, B4)에 대한 개별 PA들을 포함하는 것으로 도시된다. 각각의 PA는 증폭된 RF 신호를 대응하는 듀플렉서에 제공하는 것으로 도시된다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그러한 4개의 PA는 사이에 대역 선택 스위치를 갖지 않고서 그들 각각의 듀플렉서들에 결합될 수 있다.
MB 전력 증폭기 조립체(200)는 입력 스위치(202) 및/또는 출력 스위치(206)를 포함하고/하거나 그들에 결합되는 것으로 더 도시된다. 입력 스위치(202)는 입력 노드(204), 및 4개의 PA에 대응하는 4개의 출력 노드를 포함하는 것으로 도시된다. 입력 스위치(202)에서, 입력 노드(204)는 4개의 출력 노드 중 하나로의 스위칭을 위해 공통 노드에 결합되는 것으로 도시된다. 그러한 노드들 간의 결합은 증폭 요소를 포함할 수 있다.
출력 스위치(206)는 4개의 듀플렉서에 대응하는 4개의 입력 노드, 및 출력 노드(208)를 포함하는 것으로 도시된다. 출력 스위치(206)는 2G 전력 증폭기 조립체(220)의 출력을 수신하기 위한 입력을 더 포함할 수 있다.
MB 전력 증폭기 조립체(200)는 주파수 대역들의 상이한 조합들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8을 참조하면, HB 전력 증폭기 조립체(210)는 2개의 예시적인 주파수 대역(B7, B20)에 대한 개별 PA들을 포함하는 것으로 도시된다. 각각의 PA는 증폭된 RF 신호를 대응하는 듀플렉서에 제공하는 것으로 도시된다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그러한 2개의 PA는 사이에 대역 선택 스위치를 갖지 않고서 그들 각각의 듀플렉서들에 결합될 수 있다.
HB 전력 증폭기 조립체(210)는 입력 스위치(212) 및/또는 출력 스위치(216)를 포함하고/하거나 그들에 결합되는 것으로 더 도시된다. 입력 스위치(212)는 입력 노드(214), 및 2개의 PA에 대응하는 2개의 출력 노드를 포함하는 것으로 도시된다. 입력 스위치(212)에서, 입력 노드(214)는 2개의 출력 노드 중 하나로의 스위칭을 위해 공통 노드에 결합되는 것으로 도시된다. 그러한 노드들 간의 결합은 증폭 요소를 포함할 수 있다.
출력 스위치(216)는 2개의 듀플렉서에 대응하는 2개의 입력 노드, 및 출력 노드(218)를 포함하는 것으로 도시된다. 출력 스위치(216)는 전력 증폭기 조립체(232)의 출력을 수신하기 위한 입력을 더 포함할 수 있다.
HB 전력 증폭기 조립체(210)는 주파수 대역들의 상이한 조합들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 8의 예에서, LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)의 PA들은 하나 이상의 다이로서 구현될 수 있다. 예로서, 그러한 PA들은 단일 HBT(예로서, GaAs) 다이 상에, LB, MB 및 HB 전력 증폭기 조립체들(190, 200, 210)에 대응하는 개별 HBT 다이 상에 또는 이들의 소정 조합으로 구현될 수 있다.
도 8의 예에서, 입력 스위치들(192, 202, 212) 각각은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 스위칭 기능을 제공하는 것은 물론, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 바이어싱 기능을 촉진하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치들(192, 196, 202, 206, 212, 216)은 예를 들어 단일 실리콘-온-절연체(SOI) 상에, 다양한 기능 그룹들에 대응하는 개별 다이 상에 또는 이들의 소정 조합으로 구현될 수 있다.
도 9는 78% 벅 ET, 97% 벅 APT 및 87% 부스트 APT 구성들에서 동작하는 전력 증폭기들에 대한 출력 전력의 함수로서의 예시적인 효율 플롯들을 나타낸다. 3개의 예시적인 구성 모두는 출력 전력의 약 15dBm까지 유사한 효율적인 효율 프로필을 나타낸다는 점에 유의한다. 그러한 출력 레벨을 초과하면, 87% 부스트 APT 구성은 97% 벅 APT 및 78% 벅 ET 구성들 양자보다 훨씬 높은 효율 값을 갖는다는 것을 알 수 있다. 그러한 부스트 APT 구성은 도 7 및 8의 예시적인 HV APT 전력 증폭 시스템들 중 하나 또는 양자에서 구현될 수 있다.
도 10은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템(예로서, 도 8의 HV APT 전력 증폭 시스템(100))이 명목 사례들과 유사한 컬렉터 효율 및 전력 부가 효율(PAE)을 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 도 8의 HV APT 전력 증폭 시스템과 관련된 (출력 전력의 함수인) 컬렉터 효율 플롯들은 각각의 명목 컬렉터 효율들의 프로필들과 실질적으로 동일한 프로필들을 갖는 것으로 도시된다. 유사하게, 도 8의 HV APT 전력 증폭 시스템과 관련된 (출력 전력의 함수인) PAE 플롯들은 각각의 명목 PAE들의 프로필들과 실질적으로 동일한 프로필들을 갖는 것으로 도시된다.
도 11은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템(예로서, 도 8의 HV APT 전력 증폭 시스템(100))이 명목 사례들과 유사한 선형성 성능(예로서, 인접 채널 누설 비율(ACLR))을 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 도 8의 HV APT 전력 증폭 시스템과 관련된 (출력 전력의 함수인) ACLR 플롯들은 (예로서, 29dBm보다 높은) 더 높은 출력 전력 값들에서 각각의 명목 ACLR들의 프로필들과 실질적으로 동일한 프로필들을 갖는 것으로 도시된다.
도 12는 "R99" 및 "50RB LTE"로서 지시되는 전력 증폭기 구성들에 대한 부하 전압의 함수로서의 전력 증폭기 부하 전류의 예시적인 플롯들을 나타낸다. 40mA의 비교적 낮은 전류 조건이 전력 증폭기 구성들에 대해 요구되는 것으로 가정한다. 예를 들어, 그러한 40mA의 전류는 전원 전류(도 12의 부하 전류)로부터 고정 바이어스 전류 및 대기 전류를 뺌으로써 생성될 수 있다. 도 12의 50RB LTE 예에 대해, 약 104mA의 부하 전류는 전력 증폭기 구성에 대한 그러한 낮은 전류(40mA) 조건을 생성할 수 있다. 그러한 104mA의 부하 전류는 포인트 250에 의해 지시되는 바와 같이 약 9.5V의 부하 전압(VCC)에 대응한다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 고전압 전력 증폭기 동작 구성은 전력 증폭기에 대한 비교적 낮은 전류 조건을 생성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
유리한 특징들의 예들
도 13-16은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 HV APT 전력 증폭 시스템들에서 획득될 수 있는 유리한 이익들의 예들을 나타낸다. 여기서 설명되는 바와 같이, 도 13은 일부 실시예들에서 전력 증폭 시스템(100)이 입력 노드(260)에서 무선 주파수(RF) 신호(RF_in)를 수신하도록 구성되는 전력 증폭기(PA)를 포함할 수 있다는 것을 나타낸다. 그러한 PA는 VCC의 전원 전압을 제공받을 수 있으며, 그러한 전원 전압은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 고전압(HV) 값을 포함할 수 있다. 증폭된 RF 신호는 RF_out으로서 출력되어 필터로 라우팅될 수 있으며, 필터는 증폭된 RF 신호를 조절하여 출력 노드(262)에서 필터링된 신호를 생성하도록 구성된다. PA는 대략 필터의 특성 부하 임피던스에서 구동되도록 (예로서, HV 모드에서) 동작할 수 있다. 그러한 필터의 특성 부하 임피던스는 예를 들어 약 50 옴일 수 있다.
일부 실시예들에서, 위의 구성은 하나 이상의 유리한 특징을 생성하기 위해 평균 전력 추적(APT) PA 시스템에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 덜 복잡한 전원 구성, 감소된 손실 및 향상된 효율이 실현될 수 있다. 다른 예에서, 위의 PA, 위의 전력 증폭 시스템(100)을 갖는 다이 및/또는 위의 전력 증폭 시스템(100)을 갖는 모듈이 축소된 크기의 장치로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 축소된 크기의 장치는 적어도 부분적으로는 전력 증폭 시스템 내의 PA의 출력 정합 회로망들(OMN들)의 일부 또는 전부의 제거로 인해 실현될 수 있다.
도 14는 PA와 관련된 (본 명세서에서 임피던스 변환 회로로도 지칭되는) 출력 정합 회로망(OMN)이 PA와 필터 사이에서 실질적으로 제거된 전력 증폭 시스템(100)의 일례를 나타낸다. 도 14의 예에서, PA, 전원 전압(VCC) 및 필터는 도 14의 예와 유사하게 구성되고 동작할 수 있다. 그러한 PA 구성은 본 명세서에 설명되는 바와 같은 HV 동작 모드를 포함할 수 있다.
도 14의 예에서, 전력 증폭 시스템(100)의 일부 또는 전부는 PA 다이 또는 PA 모듈과 같은 장치(270) 상에 구현될 수 있다. 전술한 OMN의 제거에 의해, 장치(270)와 관련된 치수들(예로서, d1 x d2)이 감소될 수 있다. 또한, 손실 감소 및 효율 개선과 같은 다른 유리한 특징들도 OMN의 제거에 의해 실현될 수 있다.
도 15는 복수의 대역에 대한 RF 신호들을 처리하도록 구성되는 전력 증폭 시스템(100)의 일례를 도시한다. 그러한 대역들은 예를 들어 대역 A 및 대역 B일 수 있다. 다른 수의 대역이 전력 증폭 시스템(100)에 대해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 15의 예에서, 각각의 대역은 그와 관련된 개별 증폭 경로를 갖는 것으로 도시된다. 각각의 증폭 경로에서, PA, 전원 전압(VCC) 및 필터는 도 14의 예와 유사하게 구성되고 동작할 수 있다. 그러한 PA 구성은 본 명세서에 설명되는 바와 같은 HV 동작 모드를 포함할 수 있다.
도 15의 예에서, 그 자신의 전용 증폭 경로를 갖는 각각의 대역은 대역 선택 스위치의 제거를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 전력 증폭 시스템(100)의 일부 또는 전부를 갖는 (PA 다이 또는 PA 모듈과 같은) 장치(270)는 축소된 치수들(예로서, d3 x d4)을 가질 수 있다. 또한, 손실 감소 및 효율 개선과 같은 다른 유리한 특징들도 대역 선택 스위치의 제거에 의해 실현될 수 있다.
도 16은 도 15의 예와 유사하게 복수의 대역에 대한 RF 신호들을 처리하도록 구성되는 전력 증폭 시스템(100)의 일례를 도시한다. 도 16의 예에서, 복수의 증폭 경로의 일부 또는 전부 각각은 도 14의 예와 유사하게 (본 명세서에서 임피던스 변환 회로로도 지칭되는) 출력 정합 회로망(OMN)을 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 따라서, 전력 증폭 시스템(100)의 일부 또는 전부를 갖는 (PA 다이 또는 PA 모듈과 같은) 장치(270)는 축소된 치수들(예로서, d5 x d6)을 가질 수 있다. 또한, 손실 감소 및 효율 개선과 같은 다른 유리한 특징들도 대역 선택 스위치 및 OMN들의 일부 또는 전부의 제거에 의해 실현될 수 있다.
도 15 및 16의 예에서, 자신의 각각의 전력 증폭 시스템(100)이 구현되는 장치(270)는 예를 들어 반도체 기판을 갖는 전력 증폭기 다이일 수 있다. 복수의 PA는 도시된 바와 같이 반도체 기판 상에 병렬로 구현될 수 있으며, 각각의 PA는 개별적인 좁은 주파수 대역 신호 경로를 구동하도록 구성될 수 있다. 따라서, 각각의 PA는 복수의 PA와 관련된 둘 이상의 주파수 대역을 구동할 수 있는 광대역 PA보다 작은 크기를 가질 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그러한 축소된 단일 대역 PA들의 사용은 다수의 바람직한 특징을 산출할 수 있다.
제품들의 예들
도 17은 일부 실시예들에서 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 HV APT 전력 증폭 시스템의 일부 또는 전부가 모듈로 구현될 수 있다는 것을 나타낸다. 그러한 모듈은 예를 들어 프론트엔드 모듈(FEM)일 수 있다. 도 17의 예에서, 모듈(300)은 패키징 기판(302)을 포함할 수 있으며, 다수의 컴포넌트가 그러한 패키징 기판 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, FE-PMIC 컴포넌트(102), 전력 증폭기 조립체(104), 정합 컴포넌트(106) 및 듀플렉서 조립체(108)가 패키징 기판(302) 상에 그리고/또는 안에 실장 및/또는 구현될 수 있다. 다수의 SMT 장치(304) 및 안테나 스위치 모듈(ASM)(306)과 같은 다른 컴포넌트들도 패키징 기판(302) 상에 실장될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 모두가 패키징 기판(302) 상에 배치되는 것으로 도시되지만, 일부 컴포넌트(들)는 다른 컴포넌트(들) 위 또는 아래에 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 구현들에서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 전력 증폭 시스템은 무선 장치와 같은 RF 장치 내에 포함될 수 있다. 그러한 전력 증폭 시스템은 무선 장치 내에 하나 이상의 회로로서, 하나 이상의 다이로서, 하나 이상의 패키징된 모듈로서 또는 이들의 임의 조합으로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그러한 무선 장치는 예를 들어 셀룰러 폰, 스마트폰, 전화 기능을 갖거나 갖지 않는 핸드헬드 무선 장치, 무선 태블릿 등을 포함할 수 있다.
도 18은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 유리한 특징을 갖는 예시적인 무선 장치(400)를 나타낸다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 모듈과 관련하여, 그러한 모듈은 일반적으로 점선 박스(300)에 의해 도시될 수 있으며, 예를 들어 프론트엔드 모듈(FEM)로서 구현될 수 있다.
도 18을 참조하면, 전력 증폭기들(PA들)(420)은 증폭 및 전송될 RF 신호들을 생성하고 수신된 신호들을 처리하도록 구성되고 동작할 수 있는 송수신기(410)로부터 그들 각각의 RF 신호들을 수신할 수 있다. 송수신기(410)는 사용자에 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들과 송수신기(410)에 적합한 RF 신호들 간의 변환을 제공하도록 구성되는 기저대역 서브시스템(408)과 상호작용하는 것으로 도시된다. 송수신기(410)는 또한 무선 장치(400)의 동작을 위한 전력을 관리하도록 구성되는 전력 관리 컴포넌트(406)와 통신할 수 있다. 그러한 전력 관리는 기저대역 서브시스템(408) 및 모듈(300)의 동작들도 제어할 수 있다.
기저대역 서브시스템(408)은 사용자에게 제공되고 그로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하기 위해 사용자 인터페이스(402)에 접속되는 것으로 도시된다. 기저대역 서브시스템(408)은 무선 장치의 동작을 용이하게 하고/하거나 사용자로부터의 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하도록 구성되는 메모리(404)에 접속될 수도 있다.
예시적인 무선 장치(400)에서, PA들(420)의 출력들은 (각각의 정합 회로들(422)을 통해) 정합되고, 그들 각각의 듀플렉서들(424)로 라우팅되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 정합 회로(422)는 도 7을 참조하여 본 명세서에서 설명된 예시적인 정합 회로들(172a-172c)과 유사할 수 있다. 도 7을 참조하여 본 명세서에서 설명된 바와 같이, PA들(420)의 출력들은 PA들(420)이 HV 전원을 이용하여 HV 모드로 동작할 때 (예로서, 도 6의 부하 변환(116)을 이용하여) 임피던스 변환 없이 그들 각각의 듀플렉서들(424)로 라우팅될 수 있다. 그러한 증폭 및 필터링된 신호들은 전송을 위해 안테나 스위치(414)를 통해 안테나(416)로 라우팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 듀플렉서들(424)은 송신 및 수신 동작들이 공통 안테나(예로서, 416)를 이용하여 동시에 수행되는 것을 가능하게 할 수 있다. 도 18에서, 수신된 신호들은 듀플렉서들(424)을 통해, 예로서 하나 이상의 저잡음 증폭기(LNA)를 포함할 수 있는 "Rx" 경로들로 라우팅되는 것으로 도시된다.
도 18의 예에서, PA들(420)에 대한 전술한 HV 전원은 HV 컴포넌트(102)에 의해 제공될 수 있다. 그러한 HV 컴포넌트는 예로서 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 부스트 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
다수의 다른 무선 장치 구성이 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 특징을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 장치는 다중 대역 장치일 필요가 없다. 다른 예에서, 무선 장치는 다이버시티 안테나와 같은 추가 안테나들 및 와이파이, 블루투스 및 GPS와 같은 추가 접속 특징들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 도 18의 무선 장치를 포함하는 것들과 같은 시스템들에서 구현될 때 다수의 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력 손실의 제거 또는 감소를 통해 상당한 전류 소모 감소가 달성될 수 있다. 다른 예에서, 전력 증폭 시스템 및/또는 무선 장치에 대해 더 적은 부품 수가 실현될 수 있다. 또 다른 예에서, 각각의 지원되는 주파수 대역의 독립적인 최적화 또는 바람직한 구성이 예를 들어 그들 각각의 주파수 대역들에 대한 개별 PA들로 인해 달성될 수 있다. 또 다른 예에서, 최대 또는 증가된 출력 전력의 최적화 또는 바람직한 구성이 예를 들어 부스트 전원 전압 시스템을 통해 달성될 수 있다. 또 다른 예에서, 최대 또는 증가된 전력이 배터리 전압에 의해 반드시 한정되지는 않으므로, 다수의 상이한 배터리 기술이 이용될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 다양한 셀룰러 주파수 대역들을 이용하여 구현될 수 있다. 그러한 대역들의 예는 표 3에 목록화된다. 대역들 중 적어도 일부는 부대역들로 분할될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 개시 내용의 하나 이상의 특징은 표 3의 예들과 같이 지정들을 갖지 않는 주파수 범위들을 이용하여 구현될 수 있다는 것도 이해할 것이다.
대역 모드 Tx 주파수 범위(MHz) Rx 주파수 범위(MHz)
B1 FDD 1,920 - 1,980 2,110 - 2,170
B2 FDD 1,850 - 1,910 1,930 - 1,990
B3 FDD 1,710 - 1,785 1,805 - 1,880
B4 FDD 1,710 - 1,755 2,110 - 2,155
B5 FDD 824 - 849 869 - 894
B6 FDD 830 - 840 875 - 885
B7 FDD 2,500 - 2,570 2,620 - 2,690
B8 FDD 880 - 915 925 - 960
B9 FDD 1,749.9 - 1,784.9 1,844.9 - 1,879.9
B10 FDD 1,710 - 1,770 2,110 - 2,170
B11 FDD 1,427.9 - 1,447.9 1,475.9 - 1,495.9
B12 FDD 699 - 716 729 - 746
B13 FDD 777 - 787 746 - 756
B14 FDD 788 - 798 758 - 768
B15 FDD 1,900 - 1,920 2,600 - 2,620
B16 FDD 2,010 - 2,025 2,585 - 2,600
B17 FDD 704 - 716 734 - 746
B18 FDD 815 - 830 860 - 875
B19 FDD 830 - 845 875 - 890
B20 FDD 832 - 862 791 - 821
B21 FDD 1,447.9 - 1,462.9 1,495.9 - 1,510.9
B22 FDD 3,410 - 3,490 3,510 - 3,590
B23 FDD 2,000 - 2,020 2,180 - 2,200
B24 FDD 1,626.5 - 1,660.5 1,525 - 1,559
B25 FDD 1,850 - 1,915 1,930 - 1,995
B26 FDD 814 - 849 859 - 894
B27 FDD 807 - 824 852 - 869
B28 FDD 703 - 748 758 - 803
B29 FDD N/A 716 - 728
B30 FDD 2,305 - 2,315 2,350 - 2,360
B31 FDD 452.5 - 457.5 462.5 - 467.5
B33 TDD 1,900 - 1,920 1,900 - 1,920
B34 TDD 2,010 - 2,025 2,010 - 2,025
B35 TDD 1,850 - 1,910 1,850 - 1,910
B36 TDD 1,930 - 1,990 1,930 - 1,990
B37 TDD 1,910 - 1,930 1,910 - 1,930
B38 TDD 2,570 - 2,620 2,570 - 2,620
B39 TDD 1,880 - 1,920 1,880 - 1,920
B40 TDD 2,300 - 2,400 2,300 - 2,400
B41 TDD 2,496 - 2,690 2,496 - 2,690
B42 TDD 3,400 - 3,600 3,400 - 3,600
B43 TDD 3,600 - 3,800 3,600 - 3,800
B44 TDD 703 - 803 703 - 803
본 명세서에서의 설명에서는, 다양한 형태의 임피던스가 참조된다. 예를 들어, PA는 때때로 필터와 같은 다운스트림 컴포넌트의 부하 임피던스를 구동하는 것으로 참조된다. 다른 예에서, PA는 임피던스 값을 갖는 것으로 참조된다. 설명의 목적을 위해, PA에 대한 그러한 임피던스 관련 참조들은 교환 가능하게 사용될 수 있다. 또한, PA의 임피던스는 PA의 출력 측에서 볼 때 출력 임피던스를 포함할 수 있다. 따라서, 그러한 PA가 다운스트림 컴포넌트의 부하 임피던스를 구동하도록 구성되는 것은 PA가 다운스트림 컴포넌트의 부하 임피던스와 대략 동일한 출력 임피던스를 갖는 것을 포함할 수 있다.
상황이 명확히 달리 요구하지 않는 한은, 설명 및 청구항들 전반에서, 단어 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적이거나 고갈적인 의미가 아니라 포괄적인 의미로, 즉 "포함하지만, 그에 한정되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "결합된"은 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 바와 같이 2개의 이상의 요소가 직접 접속되거나 하나 이상의 중간 요소를 통해 접속될 수 있다는 것을 지칭한다. 게다가, 단어 "본 명세서에서", "위에서", "아래에서" 및 유사한 의미의 단어들은 본원에서 사용될 때 본원의 임의의 특정 부분들이 아니라 본원 전체를 지칭할 것이다. 상황이 허락하는 경우, 위의 설명에서 단수 또는 복수를 이용하는 단어들은 각각 복수 또는 단수도 포함할 수 있다. 둘 이상의 아이템의 리스트와 관련된 단어 "또는"은 단어의 다음의 해석들 모두, 즉 리스트 내의 임의의 아이템, 리스트 내의 모든 아이템 및 리스트 내의 아이템들의 임의 조합을 커버한다.
본 발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 고갈적이거나, 본 발명을 전술한 바로 그 형태로 한정하는 것을 의도하지 않는다. 본 발명의 특정 실시예들 및 예들이 예시의 목적을 위해 전술되었지만, 관련 분야의 기술자들이 인식하듯이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 균등한 변경들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제공되지만, 대안 실시예들은 단계들을 갖는 루틴들을 상이한 순서로 수행하거나, 블록들을 갖는 시스템들을 상이한 순서로 이용할 수 있으며, 일부 프로세스들 또는 블록들은 제거, 이동, 추가, 세분, 결합 및/또는 변경될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되지만, 이러한 프로세스들 또는 블록들은 병렬로 대신 수행될 수 있거나, 상이한 시간들에 수행될 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 본 발명의 가르침들은 반드시 전술한 시스템이 아니라 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 전술한 다양한 실시예들의 요소들 및 동작들은 추가 실시예들을 제공하도록 결합될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 예시적으르 제공되었을 뿐이며, 본 개시 내용의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 사실상, 본 명세서에서 설명되는 새로운 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며, 더구나 본 명세서에서 설명되는 방법들 및 시스템들의 형태에 있어서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 개시 내용의 사상으로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그들의 균등물들은 본 개시 내용의 범위 및 사상 내에 속하는 바와 같은 그러한 형태들 또는 변경들을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (26)

  1. 반도체 기판; 및
    상기 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA) - 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되고, 각각의 PA는 상기 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가짐 -
    를 포함하는 전력 증폭기 다이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함하는 전력 증폭기 다이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 개별 주파수 대역 신호 경로는 협대역 신호 경로인 전력 증폭기 다이.
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 PA가 상기 대응하는 출력 필터의 상기 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되는 것은 상기 PA가 고전압(HV) 전원을 이용하여 동작함으로써 실현되는 전력 증폭기 다이.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 PA는 약 40 옴보다 큰 임피던스를 갖는 전력 증폭기 다이.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 PA의 상기 임피던스는 약 50 옴의 값을 갖는 전력 증폭기 다이.
  7. 제5항에 있어서,
    각각의 PA의 상기 임피던스는 상기 PA에서의 감소된 전류 소모(reduced current drain)를 유발하는 전력 증폭기 다이.
  8. 제7항에 있어서,
    각각의 PA에서의 상기 감소된 전류 소모는 상기 PA가 더 낮은 임피던스를 갖는 다른 PA보다 작은 치수를 갖는 것을 가능하게 하는 전력 증폭기 다이.
  9. 제4항에 있어서,
    각각의 PA는 이종 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함하는 전력 증폭기 다이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 HBT는 갈륨 비소(GaAs) 장치인 전력 증폭기 다이.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 HBT는 컬렉터를 통해 상기 HV 전원을 VCC로서 수신하도록 구성되는 전력 증폭기 다이.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 PA들은 평균 전력 추적(APT) 모드에서 동작하도록 구성되는 전력 증폭기 다이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 APT 모드는 유사한 대역 처리 능력을 갖지만 상기 PA들이 저전압에서 동작하는 다른 다이보다 낮은 손실을 유발하는 전력 증폭기 다이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 다른 다이는 포락선 추적(ET) 모드에서 동작하도록 구성되는 전력 증폭기 다이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 APT 모드는 상기 ET와 관련된 전체 효율보다 높은 전체 효율을 생성하는 전력 증폭기 다이.
  16. 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판; 및
    상기 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템 - 상기 전력 증폭 시스템은 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하고, 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되고, 각각의 PA는 상기 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가짐 -
    을 포함하는 무선 주파수(RF) 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    각각의 PA는 고전압(HV) 전원 모드에서 동작하도록 구성되는 RF 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함하는 RF 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 출력 필터는 상기 전력 증폭 시스템이 상기 복수의 PA와 자신의 대응하는 출력 필터들 사이에 대역 선택 스위치를 실질적으로 갖지 않도록 개별 출력 경로에 의해 상기 대응하는 PA에 결합되는 RF 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    각각의 출력 경로는 상기 대응하는 PA와 출력 필터 사이에 임피던스 변환 회로를 실질적으로 갖지 않는 RF 모듈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 RF 모듈은 프론트엔드 모듈(FEM)인 RF 모듈.
  22. 무선 주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기;
    상기 송수신기와 통신하는 프론트엔드 모듈(FEM) - 상기 FEM은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성되는 패키징 기판을 포함하고, 상기 FEM은 상기 패키징 기판 상에 구현된 전력 증폭 시스템을 더 포함하고, 상기 전력 증폭 시스템은 반도체 기판 상에 구현된 복수의 전력 증폭기(PA)를 포함하고, 각각의 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되고, 각각의 PA는 상기 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가짐 -; 및
    상기 FEM과 통신하는 안테나 - 상기 안테나는 상기 증폭된 RF 신호를 전송하도록 구성됨 -
    를 포함하는 무선 장치.
  23. 무선 주파수(RF) 신호를 처리하기 위한 방법으로서,
    복수의 전력 증폭기(PA) 중 선택된 PA를 이용하여 상기 RF 신호를 증폭하는 단계 - 상기 선택된 PA는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되고, 상기 선택된 PA는 상기 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가짐 -; 및
    상기 증폭된 RF 신호를 상기 다운스트림 컴포넌트로 라우팅하는 단계
    를 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 다운스트림 컴포넌트는 출력 필터를 포함하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 RF 신호를 증폭하는 단계는 상기 선택된 PA에 고전압(HV)을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 전력 증폭기 다이를 제조하기 위한 방법으로서,
    반도체 기판을 형성 또는 제공하는 단계;
    복수의 개별 주파수 대역 신호 경로를 구현하는 단계; 및
    상기 반도체 기판 상에 복수의 전력 증폭기(PA)를 형성하는 단계 - 각각의 PA는 대응하는 개별 주파수 대역 신호 경로를 따른 다운스트림 컴포넌트의 특성 부하 임피던스에 근접하게 구동하도록 구성되고, 각각의 PA는 상기 복수의 PA와 관련된 주파수 대역들 중 둘 이상의 주파수 대역을 구동하도록 구성되는 광대역 PA보다 작은 크기를 가짐 -
    를 포함하는 방법.
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