KR20180065967A - 동조가능 입력 네트워크를 가지는 도허티 전력 증폭기 - Google Patents

동조가능 입력 네트워크를 가지는 도허티 전력 증폭기 Download PDF

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Abstract

동조가능한 입력 네트워크를 가지는 도허티 전력 증폭기. 도허티 전력 증폭기에 대한 입력 네트워크는 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고 RF 신호를 도허티 전력 증폭기의 캐리어 증폭기로의 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 도허티 전력 증폭기의 피킹 증폭기로의 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로를 포함할 수 있다. 입력 네트워크는 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로를 더 포함할 수 있다. 동조가능한 입력 회로는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성될 수 있다.

Description

동조가능 입력 네트워크를 가지는 도허티 전력 증폭기{DOHERTY POWER AMPLIFIER WITH TUNABLE INPUT NETWORK}
관련 출원(들)에 대한 교차 참조
이 출원은 PROGRAMMABLE INPUT NETWORK WITH AMPLITUDE AND PHASE CONTROL FOR LINEARIZED BROAD-BAND DOHERTY POWER AMPLIFIER라는 명칭으로 2014년 10월 25일에 출원되었으며, 그 개시내용이 전체적으로 본원에 참조에 의해 명백히 포함되는, 미국 가출원 제 62/068,629호를 우선권 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 라디오-주파수(RF) 전력 증폭기(PA)들에 관한 것이다.
멀티모드/멀티밴드(MMMB) 전력 증폭기 모듈(PAM)들은 예를 들어, 4G LTE 시장에서 포락선 추적(ET) PAM들로부터의 경쟁에 직면할 수 있다. 이러한 시장에서 성공하기 위해, MMMB PAM들이 기존의 MMMB PAM들에 걸쳐 상당한 성능 개선들을 제공하고, ET-기반 PAM들과 (예를 들어, 비용, 성능 및 크기에 기초하여) 경쟁할 수 있는 것이 바람직하다.
4G LTE 표준에서, OFDMA(직교 주파수-분할 다중 액세스) 및 SC-FDMA(단일 캐리어 FDMA)와 같은 더 새로운 변조 프로토콜들이 사용되어, 예를 들어, 5 MHz - 20 MHz 및 심지어 40 MHz의 스케일링가능한 채널 대역폭들에서 높은 데이터-레이트를 지원하도록 사용될 수 있다. 4G LTE 통신 프로토콜에서 가변 채널 대역폭 상에서 다수의 독립적으로 변조되는 서브캐리어들을 사용하는 높은 데이터 레이트 전송은 통상적으로 송신기에 대한 높은 피크 대 평균 전력 비(PAPR)를 감수하게 된다. 전력 증폭기의 관점에서, 높은 PAPR 변조 방식은, 전력 증폭기가 그것의 피크 효율성 포인트로부터 떨어져, 대부분의 시간에서 딥-백-오프(deep-back-off) 모드로 통상적으로 동작할 필요가 있음에 따라 낮은 평균 효율성으로 통상적으로 변환되어, 전송되는 신호들의 클리핑을 방지한다. 따라서, 심지어 상당한 백-오프 조건들 하에서 높은 선형성 및 높은 PAE를 가지고 동작할 수 있는 전력 증폭기들의 더 새로운 아키텍처가, 4G 표준에 대해 바람직하다.
백-오프 하에서의 효율성 향상을 위한 포락선 추적 PAM들에 비해, 도허티 PAM들은 훨씬 감소된 시스템 복잡성 및 감소된 캘리브레이션(calibration) 및 디지털 사전-왜곡(DPD) 사양들을 가지고 백-오프 하에서 높은 선형성을 가지고 높은 효율성을 만족시킬 수 있다. 그러나, 일부 도허티 전력 증폭기 아키텍처들은 기존의 도허티 전력 결합기들의 협대역 속성으로 인해 대역폭 제한된다. 또한, 일부 도허티 PAM들은 동적으로 변경하는 부하선들로 인해 백-오프에서 큰 AM-AM(진폭-변조-대-진폭-변조) 및 AM-PM(진폭-변조-대-위상-변조) 왜곡을 가질 수 있는데, 이는 4G LTE 통신 표준들을 위해 지정된 전력 레벨들에서 달성가능한 FOM(figure of merit)(성능 지수)에 영향을 줄 수 있다. 브로드밴드 도허티 PAM에 대해, 백-오프 조건들에서 이러한 왜곡들을 제어할 수 있다는 것은, 특히 광대역에 걸쳐 구현될 때 바람직할 수 있다.
일부 구현예들에 따르면, 본 개시내용은 도허티 전력 증폭기를 위한 입력 네트워크에 관한 것이다. 입력 네트워크는 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고, RF 신호를 도허티 전력 증폭기의 캐리어 증폭기로의 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 도허티 전력 증폭기의 피킹 증폭기로의 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로를 포함한다. 입력 네트워크는 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로를 더 포함한다. 동조가능한 입력 회로는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 회로는 RC 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, RC 회로는 제1 경로를 따르는 제1 커패시터, 제1 커패시터와 캐리어 증폭기 사이에서 션트 구성인 제1 저항기, 제2 경로를 따르는 제2 저항기, 및 제2 저항기와 피킹 증폭기 사이에서 션트 구성인 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 커패시터, 제1 저항기, 제2 커패시터, 및 제2 저항기는 각각 동조가능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 커패시터 및 제2 커패시터는 각각 스위치가능한 커패시터 뱅크를 포함할 수 있고, 제1 저항기 및 제2 저항기는 각각 스위치가능한 저항기 뱅크를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 회로는 RLC 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, RLC 회로는 제1 경로를 따르는 커패시터, 제1 경로를 따르는 제1 저항기, 제2 경로를 따르는 인덕터, 및 제2 경로를 따르는 제2 저항기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 커패시터 및 인덕터는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 위상의 제어를 제공하도록 구성될 수 있고, 제1 저항기 및 제2 저항기는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭의 제어를 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 회로는 벌룬-기반 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 벌룬-기반 회로는 입력 신호를 수신하도록 구성되는 제1 노드, 제1 저항기를 통해 캐리어 증폭기에 커플링되는 제2 노드, 제2 저항기를 통해 피킹 증폭기에 커플링되는 제3 노드, 및 종단 임피던스를 통해 접지 전위에 커플링되는 제4 노드를 가지는 벌룬을 포함할 수 있다. 벌룬-기반 회로는 제1 노드와 제3 노드 사이에 커플링되는 제1 커패시터, 및 제2 노드와 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 벌룬은 제1 노드와 제2 노드 사이에 커플링되는 제1 인덕터 및 제3 노드와 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 인덕터를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 입력 네트워크는 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 RF 신호의 주파수에 기초하여 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 제1 부분의 진폭과 제2 부분의 진폭이 동일하지 않도록 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는, 제1 부분의 위상과 제2 부분의 위상이 직교하지 않도록, 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 캐리어 증폭기에 의해 생산되는 고조파들 및 피킹 증폭기에 의해 생산되는 고조파들이 결합기에 의해 소거되도록 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 도허티 전력 증폭기의 광대역 선형화를 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 복수의 컴포넌트들을 수신하도록 구성되는 패키징 기판을 포함하는 도허티 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다. 도허티 전력 증폭 모듈은 패키징 기판 상에 구현되는 도허티 PA 시스템을 포함한다. 도허티 PA 시스템은 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고, RF 신호를 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로를 포함한다. 도허티 PA 시스템은 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로를 포함한다. 동조가능한 입력 회로는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성된다. 도허티 PA 시스템은 제1 부분을 증폭시키도록 구성되는 캐리어 증폭기 및 제2 부분을 증폭시키도록 구성되는 피킹 증폭기를 포함한다. 도허티 PA는 캐리어 증폭기 및 피킹 증폭기의 출력들을 결합시켜 증폭된 RF 신호를 산출하도록 구성되는 출력 회로를 포함한다.
일부 실시예들에서, 출력 회로는 동조가능한 임피던스 회로를 포함한다.
일부 구현예들에서, 본 개시내용은 라디오-주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 트랜시버를 포함하는 무선 디바이스에 관한 것이다. 무선 디바이스는 트랜시버와 통신하는 전력 증폭기(PA) 모듈을 포함한다. PA 모듈은 복수의 컴포넌트들을 수용하도록 구성되는 패키징 기판, 및 패키징 기판 상에 구현되는 PA 시스템을 포함한다. PA 시스템은 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고 RF 신호를 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로를 포함한다. PA 시스템은 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로를 포함한다. 동조가능한 입력 회로는 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성된다. PA 시스템은 제1 부분을 증폭시키도록 구성되는 캐리어 증폭기 및 제2 부분을 증폭시키도록 구성되는 피킹 증폭기를 포함한다. PA 시스템은 캐리어 증폭기 및 피킹 증폭기의 출력들을 결합시켜 증폭된 RF 신호를 산출하도록 구성되는 출력 회로를 포함한다. 무선 디바이스는 PA 모듈과 통신하는 안테나를 더 포함한다. 안테나는 증폭된 RF 신호의 전송을 용이하게 하도록 구성된다.
개시내용을 요약할 목적으로, 발명들의 개시내용, 특정 양태들, 장점들 및 신규한 특징들이 본원에 기술되었다. 모든 이러한 장점들이 발명의 특정 실시예에 따라 반드시 달성되지는 않을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 발명은 본원에서 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 장점들을 반드시 달성하지 않고도 본원에 교시된 바와 같은 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다.
도 1은 도허티 전력 증폭기의 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 네트워크가 RC 회로를 포함할 수 있음을 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 네트워크가 RLC 회로를 포함할 수 있음을 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 네트워크가 벌룬-기반 회로를 포함할 수 있음을 도시한다.
도 5는 본원에 기술된 바와 같은 하나 이상의 특징들을 가지는 모듈을 도시한다.
도 6은 본원에 기술된 하나 이상의 특징들을 가지는 무선 디바이스를 도시한다.
본원에 제공되는 소제목들은, 만약 존재한다면, 단지 편의를 위한 것이며, 청구되는 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지는 않는다.
도 1은 도허티 전력 증폭기(100)의 예시적인 아키텍처를 도시한다. 예시적인 전력 증폭기(100)는 증폭될 RF 신호를 수신하기 위한 입력 포트(RF_IN)를 포함하는 것으로 도시된다. 이러한 입력 RF 신호는 (예를 들어, 분할기(104))에 의해 캐리어 증폭 경로(110) 및 피킹 증폭 경로(130)로 분할되기 이전에 사전-구동기 증폭기(102)에 의해 부분적으로 증폭될 수 있다.
도 1에서, 캐리어 증폭 경로(110)는 위상 시프터(112), 감쇠기(113), 및 114로서 총체적으로 지칭되는 증폭 스테이지들을 포함하는 것으로 도시된다. 증폭 스테이지들(114)은 구동기 스테이지(116) 및 출력 스테이지(120)를 포함하는 것으로 도시된다. 구동기 스테이지(116)는 구동기 바이어스 회로(118)에 의해 바이어싱되는 것으로 도시되고, 출력 스테이지(120)는 출력 바이어스 회로(122)에 의해 바이어싱되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 더 많거나 더 적은 증폭 스테이지들이 존재할 수 있다. 본원에 기술되는 다양한 예들에서, 증폭 스테이지들(114)은 때때로 증폭기로서 기술되지만, 이러한 증폭기가 하나 이상의 스테이지들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1에서, 피킹 증폭 경로(130)는 위상 시프터(132), 감쇠기(133), 및 134로서 총체적으로 표시되는 증폭 스테이지들을 포함하는 것으로 도시된다. 증폭 스테이지들(134)은 구동기 스테이지(136) 및 출력 스테이지(140)를 포함하는 것으로 도시된다. 구동기 스테이지(136)는 구동기 바이어스 회로(138)에 의해 바이어싱되는 것으로 도시되고, 출력 스테이지(140)는 출력 바이어스 회로(142)에 의해 바이어싱되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 더 많거나 더 적은 증폭 스테이지들이 존재할 수 있다. 본원에 기술되는 다양한 예들에서, 증폭 스테이지들(134)은 때때로 증폭기로서 기술되지만, 이러한 증폭기가 하나 이상의 스테이지들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1은 캐리어 증폭 경로(110) 및 피킹 증폭 경로(130)가 출력 포트(RF_OUT)에서 증폭된 RF 신호를 산출하기 위해 결합기(144)에 의해 결합될 수 있음을 추가로 도시한다. 일부 구현예들에서, 결합기(144)는 동조가능한 임피던스 회로를 포함한다. 결합기(144)에 관련된 예들은 DOHERTY POWER AMPLIFIER COMBINER WITH TUNABLE IMPEDANCE TERMINATION CIRCUIT라는 명칭으로 2015년 8월 12일에 출원되었으며 그 전체가 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 제14/824,856호에서 더 상세하게 기술된다.
일부 도허티 PA 구현예들에서, 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)로의 입력은 진폭이 동일하고 위상이 직교하여 부하선이 출력 전력의 함수로서 변조하여 백-오프 하에서 높은 효율성을 초래한다는 것을 보장한다. 그러나, 이러한 구현예들은, 캐리어 증폭기(114) 부하선이 동적으로 변경하게 하는 피킹 증폭기(134)의 첨예한 턴-오프로부터 종종 발생하는, 높은 AM-AM 및 AM-PM 왜곡들을 거칠 수 있다.
캐리어 증폭기(114) 부하선의 급격한 변화 및 캐리어 증폭기(114)를 통하는 전류에 대한 결과적인 변화는 내재적 기생치들(intrinsic parasitics)(예를 들어, 캐리어 증폭기(114) 내의 트랜지스터의 콜렉터-베이스 및 베이스-이미터 커패시턴스들)이 대폭 변경하도록 할 수 있다. 이러한 변화의 비-선형적 속성은 AM-AM 및 AM-PM 왜곡들을 초래할 수 있다.
광대역 도허티 PAM에서, 결합기(144) 및 분할기(104)의 주파수 응답은 이러한 AM-AM 및 AM-PM 왜곡이 주파수 종속성을 가지도록 할 수 있다. 따라서, 일부 구현예들에서, 개선된 선형성이 동조가능한 입력 네트워크(160)(또한 프로그래밍가능한 입력 네트워크라 지칭됨)를 사용함으로써 달성될 수 있다.
동조가능한 입력 네트워크(160)는 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)에 대한 입력들이 진폭이 동일하지 않고 위상이 직교하지 않도록 각각의 경로의 위상 시프터(112, 132) 및 감쇠기(113, 133)를 동조시키는 제어기(162)를 포함한다.
제어기(162)는 각각의 경로의 감쇠기(113, 133)를 제어하여 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)에 입력되는 신호들의 진폭을 변경시킬 수 있다. 특히, 제어기(162)는 캐리어 증폭기(114)의 출력 전류 및 피킹 증폭기(134)의 출력 전류가 광범위한 주파수들에 걸쳐 정확한(correct) 비율이도록 각각의 경로의 감쇠기(113, 133)를 제어할 수 있다. 제어기(162)는, 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)가 광범위한 주파수들에 걸쳐 동일한 동적 부하선을 가져서, AM-AM 및 AM-PM 왜곡의 주파수 종속성을 제거하는 것을 보장할 수 있다. 이러한 목적으로, 제어기(162)는 입력 포트에서 수신되는 신호의 주파수에 기초하여(예를 들어, 입력 신호의 주파수를 나타내는 제어 신호에 기초하여) 각각의 경로의 감쇠기(113, 133)를 제어할 수 있다.
캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)의 트랜지스터들의 콜렉터-베이스 및 베이스-이미터 커패시턴스가 동적 부하선으로 인해 달라짐에 따라 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)의 주파수 응답은 변경한다. 제어기(162)는 각각의 경로의 위상 시프터(112, 132)를 제어하여 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)에 입력되는 신호들의 상대적 위상을 변경할 수 있다. 특히, 제어기(162)는, 전체 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134) 전달함수(위상 시프터의 입력으로부터 증폭기의 출력까지)가 주파수에 대해 실질적으로 일정하게 유지되도록 각각의 경로의 위상 시프터(112, 132)를 제어할 수 있다. 제어기(162)는 적절한 방식으로 각각의 경로의 위상 시프터(112, 132)를 제어하여 AM-AM 및 AM-PM 왜곡들을 소거할 수 있다. 이러한 목적으로, 제어기(162)는 입력 포트에서 수신되는 신호의 주파수에 기초하여(예를 들어, 입력 신호의 주파수를 나타내는 제어 신호에 기초하여) 각각의 경로의 위상 시프터(112, 132)를 제어할 수 있다.
따라서, 제어기(162)는 캐리어 증폭기(114) 및 피킹 증폭기(134)에 대한 입력의 진폭 및 위상 차를 적절히 제어하여, 캐리어 증폭기(114) 고조파들 및 피킹 증폭기(134) 고조파들이 올바른 진폭 및 위상에 있어서 최종 결합된 도허티 PAM 출력에서 소거되는 것을 보장함으로써 도허티 전력 증폭기(100)를 선형화할 수 있다. 입력 측으로부터의 고조파들의 진폭 및 위상을 제어함으로써, 도허티 전력 증폭기는 낮은-Q, 낮은 항복 컴포넌트들을 사용하여 비용 이득을 가져올 수 있다. 동조가능한 입력 네트워크의 제어기를 통해 광범위한 주파수들에 걸쳐 올바른 진폭 및 위상 차를 유지함으로써, 제어기(162)는 분할기(104) 및/또는 결합기(144)의 주파수 응답에 의해 야기되는 왜곡 메커니즘에 대한 임의의 영향을 보상할 수 있다.
도 2는, 일부 실시예들에서, 동조가능한 네트워크(260)가 RC 회로를 포함할 수 있음을 도시한다. 동조가능한 입력 네트워크(260)는 입력 신호를 수신하도록 구성되는 입력 노드(201), 캐리어 증폭기에 입력 신호의 제1 부분(예를 들어, 캐리어 신호)을 출력하도록 구성되는 캐리어 출력 노드(202), 및 피킹 증폭기에 입력 신호의 제2 부분(예를 들어, 피킹 신호)을 출력하도록 구성되는 피킹 출력 노드(203)를 포함한다.
동조가능한 입력 네트워크(260)는 입력 노드(201)로부터 캐리어 출력 노드(202)까지의 제1 경로, 및 입력 노드(201)로부터 피킹 출력 노드(203)까지의 제2 경로를 포함한다. 동조가능한 입력 네트워크(260)는 제1 경로를 따르는 제1 커패시터(211), 제1 커패시터(211)와 캐리어 출력 노드(202) 사이에서 션트 구성인 제1 저항기(212), 제2 경로를 따르는 제2 저항기(221), 및 제2 저항기(221)와 피킹 출력 노드(203) 사이에서 션트 구성인 제2 커패시터(222)를 포함한다.
제1 커패시터(211), 제1 저항기(212), 제2 커패시터(222), 및 제2 저항기(221)는 각각 동조가능하다. 일부 구현예들에서, 제1 커패시터(211) 및 제2 커패시터(222) 각각은 스위칭가능한 커패시터 뱅크를 포함하고, 제1 저항기(212) 및 제2 저항기(221) 각각은 스위칭가능한 저항기 뱅크를 포함한다.
제1 커패시터(211) 및 제2 커패시터(222)의 커패시턴스 및 제1 저항기(212) 및 제2 저항기(221)의 저항은 캐리어 신호와 피킹 신호의 진폭 및 위상을 변경하도록 (예를 들어, 제어기에 의해) 제어될 수 있다. 특히, 캐리어 신호 및 피킹 신호는 진폭이 동일하지 않고 위상이 직교하지 않을 수 있다.
도 3은 일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 네트워크(360)가 RLC 회로를 포함할 수 있음을 도시한다. 동조가능한 입력 네트워크(360)는 입력 신호를 수신하도록 구성되는 입력 노드(301), 캐리어 증폭기에 입력 신호의 제1 부분(예를 들어, 캐리어 신호)을 출력하도록 구성되는 캐리어 출력 노드(302), 및 피킹 증폭기에 입력 신호의 제2 부분(예를 들어, 피킹 신호)을 출력하도록 구성되는 피킹 출력 노드(303)를 포함한다.
동조가능한 입력 네트워크(360)는 입력 노드(301)로부터 캐리어 출력 노드(302)까지의 제1 경로, 및 입력 노드(301)로부터 피킹 출력 노드(303)까지의 제2 경로를 포함한다. 동조가능한 입력 네트워크(360)는 제1 경로를 따르는 커패시터(311), 제1 경로를 따르는 제1 저항기(312), 제2 경로를 따르는 인덕터(321), 및 제2 경로를 따르는 제2 저항기(322)를 포함한다.
커패시터(311), 제1 저항기(312), 및 제2 저항기(322)가 각각 동조가능하다. 일부 구현예들에서, 인덕터(321)는 동조가능하다. 일부 구현예들에서, 커패시터(311)는 스위칭가능한 커패시터 뱅크를 포함하고, 제1 저항기(312) 및 제2 저항기(322)는 각각 스위칭가능한 저항기 뱅크를 포함한다.
커패시터(311)의 커패시턴스는 캐리어 신호 및 피킹 신호의 상대적 위상을 변경하도록 (예를 들어, 제어기에 의해) 제어될 수 있다. 특히, 캐리어 신호 및 피킹 신호는 위상이 직교하지 않을 수 있다. 제1 저항기(312) 및 제2 저항기(322)의 저항은 캐리어 신호 및 피킹 신호의 진폭을 변경시키도록 (예를 들어, 제어기에 의해) 제어될 수 있다. 특히, 캐리어 신호 및 피킹 신호는 진폭이 동일하지 않을 수 있다.
도 4는, 일부 실시예들에서, 동조가능한 입력 네트워크(460)가 벌룬-기반 회로를 포함할 수 있음을 도시한다. 동조가능한 입력 네트워크(460)는 입력 신호를 수신하도록 구성되는 입력 노드(460), 캐리어 증폭기에 입력 신호의 제1 부분(예를 들어, 캐리어 신호)을 출력하도록 구성되는 캐리어 출력 노드(402), 및 피킹 증폭기에 입력 신호의 제2 부분(예를 들어, 피킹 신호)를 출력하도록 구성되는 피킹 출력 노드(403)를 포함한다.
동조가능한 입력 네트워크(460)는 입력 노드(401)로부터 캐리어 출력 노드(402)까지의 제1 경로, 및 입력 노드(401)로부터 피킹 출력 노드(403)까지의 제2 경로를 포함한다. 동조가능한 입력 네트워크(460)는 입력 노드(401)에 커플링되고 입력 신호를 수신하도록 구성되는 제1 노드, 제1 저항기(421)를 통해 캐리어 출력 노드(402)에 커플링되는 제2 노드, 제2 저항기(422)를 통해 피킹 출력 노드(403)에 커플링되는 제3 노드, 및 종단 임피던스(423)를 통해 접지 전위에 커플링되는 제4 노드를 가지는 벌룬(420)를 포함한다. 동조가능한 입력 네트워크(460)는 벌룬(420)의 제1 노드와 벌룬(420)의 제3 노드 사이에 커플링되는 제1 커패시터(411), 및 벌룬(420)의 제2 노드와 벌룬(420)의 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 커패시터(412)를 더 포함한다. 벌룬(420)은 제1 노드와 제2 노드 사이에 커플링되는 제1 인덕터 및 제3 노드와 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 인덕터를 포함한다.
제1 커패시터(411), 제2 커패시터(412), 제1 저항기(421), 및 제2 저항기(422)는 각각 동조가능하다. 일부 구현예들에서, 종단 임피던스(423)는 동조가능하다. 일부 구현예들에서, 제1 커패시터(411) 및 제2 커패시터(412) 각각은 스위칭가능한 커패시터 뱅크를 포함하고, 제1 저항기(421) 및 제2 저항기(422) 각각은 스위칭가능한 저항기 뱅크를 포함한다.
제1 커패시터(411) 및 제2 커패시터(412)의 커패시턴스, 및 제1 저항기(421) 및 제2 저항기(422)의 저항이 캐리어 신호 및 피킹 신호의 진폭 및 위상을 변경하도록 (예를 들어, 제어기에 의해) 제어된다. 특히, 캐리어 신호 및 피킹 신호는 진폭이 동일하지 않고 위상이 직교하지 않는다.
도 5는 일부 실시예들에서, 구성들(예를 들어, 도 1-4에 도시된 구성들) 중 일부 또는 전부가, 모듈 내에서, 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있음을 도시한다. 이러한 모듈은, 예를 들어, 프론트-엔드 모듈(FEM)일 수 있다. 도 5의 예에서, 모듈(500)은 패키징 기판(502)을 포함할 수 있고, 다수의 컴포넌트들이 이러한 패키징 기판(502) 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, FE-PMIC 컴포넌트(504), 전력 증폭기 어셈블리(506)(이는 동조가능한 입력 네트워크(507)를 포함할 수 있음), 정합 컴포넌트(508), 및 멀티플렉서 어셈블리(510)는 패키징 기판(502) 상에 그리고/또는 내에 실장 및/또는 구현될 수 있다. 다수의 SMT 디바이스들(514) 및 안테나 스위치 모듈(ASM)(512)과 같은 다른 컴포넌트들이 패키징 기판(502) 상에 실장될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 모두가 패키징 기판(502) 상에 있는 것으로서 도시되지만, 일부 컴포넌트(들)이 다른 컴포넌트(들) 위에 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 구현예들에서, 본원에 기술되는 하나 이상의 특징들을 가지는 디바이스 및/또는 회로는 무선 디바이스와 같은 RF 전자 디바이스 내에 포함될 수 있다. 이러한 디바이스 및/또는 회로는 직접 무선 디바이스 내에, 본원에 기술되는 바와 같은 모듈러 형태로, 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 무선 디바이스는, 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트-폰, 전화 기능성을 가지는 또는 전화 기능성이 없는 핸드-헬드 무선 디바이스, 무선 태블릿 등을 포함할 수 있다.
도 6은 본원에 기술되는 하나 이상의 유리한 특징들을 가지는 예시적인 무선 디바이스(600)를 도시한다. 본원에 기술되는 바와 같은 하나 이상의 특징들을 가지는 모듈의 상황에서, 이러한 모듈은 일반적으로 점선 박스(500)에 의해 도시될 수 있고, 예를 들어, 프론트-엔드 모듈(FEM)로서 구현될 수 있다.
도 6을 참조하면, 전력 증폭기(PA)들(60a-60d)은 증폭되고 전송될 RF 신호들을 생성하고 수신된 신호들을 프로세싱하도록 공지된 방식들로 구성되고 동작될 수 있는 트랜시버(610)로부터 이들의 각자의 RF 신호들을 수신할 수 있다. 트랜시버(610)는 사용자에게 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들 및 트랜시버(610)에 적합한 RF 신호들 사이의 전환을 제공하도록 구성되는 베이스밴드 서브-시스템(608)과 상호작용하는 것으로 도시된다. 트랜시버(610)는 무선 디바이스(600)의 동작을 위한 전력을 관리하도록 구성되는 전력 관리 컴포넌트(606)와 또한 통신할 수 있다. 이러한 전력 관리는 베이스밴드 서브-시스템(608) 및 모듈(500)의 동작들을 또한 제어할 수 있다.
베이스밴드 서브-시스템(608)은 사용자 인터페이스(602)에 접속되어 사용자에게 제공되는 그리고 사용자로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하는 것으로 도시된다. 베이스밴드 서브-시스템(608)은 또한 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하고 그리고/또는 사용자에 대한 정보의 저장을 제공하기 위한 데이터 및/또는 명령들을 저장하도록 구성되는 메모리(604)에 접속될 수 있다.
예시적인 무선 디바이스(600)에서, PA들(60a-60d)의 출력들은 (각자의 정합 회로들(620a-620d)을 통해) 정합되어 이들의 각자의 다이플렉서들(612a-612d)에 라우팅되는 것으로 도시된다. 이러한 증폭되고 필터링된 신호들은 전송을 위해 안테나 스위치(614)를 통해 안테나(616)(또는 다수의 안테나들)에 라우팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다이플렉서들(612a-612d)은 공통 안테나(예를 들어 616)를 사용하여 전송 및 수신 동작들이 동시에 수행되도록 할 수 있다. 도 6에서, 수신된 신호들은 예를 들어, 저잡음 증폭기(LNA)를 포함할 수 있는 "Rx" 경로들(미도시됨)에 라우팅되는 것으로 도시된다.
다수의 다른 무선 디바이스 구성들은 본원에 기술되는 하나 이상의 특징들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스가 멀티-밴드 디바이스일 필요는 없다. 다른 예에서, 무선 디바이스는 다이버시티 안테나와 같은 추가적인 안테나들, 및 Wi-Fi, 블루투스, 및 GPS와 같은 추가적인 접속성 특징들을 포함할 수 있다.
문맥이 달리 명료하게 요구하지 않는 한, 기재 및 청구항들 전반에 걸쳐, 단어들 "포함하다", "포함하는" 등은 배타적인 또는 완전한 의미에 반해, 내포적인 의미, 즉 "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "커플링되는"은, 본원에서 일반적으로 사용되는 바와 같이, 직접 접속되거나, 또는 하나 이상의 중간 엘리먼트들에 의해 접속될 수 있는 둘 이상의 엘리먼트들을 지칭한다. 추가로, 단어들 "본원에서", "위에서", "아래에서" 및 유사한 의미의 단어들은, 이 출원에서 사용될 때, 이 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라, 이 출원을 전체적으로 지칭한다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 위의 기재에서의 단어들은 각자 복수 또는 단수를 또한 포함할 수 있다. 둘 이상의 항목들의 리스트에 관련된 단어 "또는"은, 그 단어가, 단어의 다음 해석들 모두를 커버한다: 리스트 내의 항목들 중 임의의 것, 리스트 내의 항목들 모두, 및 리스트 내의 항목들의 임의의 조합.
발명의 실시예의 위의 상세한 설명은 완전한 것으로도 또는 발명을 위에 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않는다. 발명의 특정 실시예들 및 발명에 대한 예들이 예시의 목적으로 전술되지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인식할 바와 같이, 다양한 등가적인 수정들이 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 및 블록들이 주어진 순서로 제시되지만, 대안적인 실시예들은 상이한 순서로 단계들을 가지는 루틴들을 수행하거나, 상이한 순서로 블록들을 가지는 시스템들을 사용할 수 있고 일부 프로세스들 또는 블록들은 삭제되고, 이동되고, 추가되고, 세부분할되고, 조합되고 그리고/또는 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로서 도시되지만, 이러한 프로세스들 또는 블록들은 대신 병렬로 수행될 수 있거나 또는 상이한 시간들에서 수행될 수 있다.
본원에 제공되는 발명의 교시들은, 반드시 전술된 시스템이 아닌, 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 전술된 다양한 실시예들의 엘리먼트들 및 동작들은 조합되어 추가적인 실시예들을 제공할 수 있다.
발명들의 일부 실시예들이 기술되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예시에 의해 제시되었으며, 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 실제로, 본원에 기술되는 신규한 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수 있고, 또한, 본원에 기술되는 방법들 및 시스템들의 형태에 있어서 다양한 생략들, 치환들 및 변경들은 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 수행될 수 있다. 수반되는 청구항들 및 이들의 등가물들은 개시내용의 범위 및 사상 내에 들어올 이러한 형태들 또는 수정들을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 도허티(Doherty) 전력 증폭기를 위한 입력 네트워크로서,
    라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고, 상기 라디오-주파수(RF) 신호를 상기 도허티 전력 증폭기의 캐리어 증폭기(carrier amplifier)로의 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 상기 도허티 전력 증폭기의 피킹 증폭기(peaking amplifier)로의 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로(splitter circuit); 및
    상기 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로(tunable input circuit)
    를 포함하고, 상기 동조가능한 입력 회로는 상기 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성되는, 입력 네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동조가능한 입력 회로는 RC 회로를 포함하는, 입력 네트워크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RC 회로는 상기 제1 경로를 따르는 제1 커패시터, 상기 제1 커패시터와 상기 캐리어 증폭기 사이의 션트(shunt) 구성인 제1 저항기, 상기 제2 경로를 따르는 제2 저항기, 및 상기 제2 저항기와 상기 피킹 증폭기 사이의 션트 구성인 제2 커패시터를 포함하는, 입력 네트워크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커패시터, 제1 저항기, 제2 커패시터 및 제2 저항기는 각각 동조가능한, 입력 네트워크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 및 제2 커패시터 각각은 스위칭가능한 커패시터 뱅크(switchable capacitor bank)를 포함하고, 상기 제1 저항기 및 제2 저항기 각각은 스위칭가능한 저항기 뱅크를 포함하는, 입력 네트워크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 동조가능한 입력 회로는 RLC 회로를 포함하는, 입력 네트워크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 RLC 회로는 상기 제1 경로를 따르는 커패시터, 상기 제1 경로를 따르는 제1 저항기, 상기 제2 경로를 따르는 인덕터, 및 상기 제2 경로를 따르는 제2 저항기를 포함하는, 입력 네트워크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커패시터 및 상기 인덕터는 상기 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 위상의 제어를 제공하도록 구성되고, 상기 제1 저항기 및 제2 저항기는 상기 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭의 제어를 제공하도록 구성되는, 입력 네트워크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 동조가능한 입력 회로는 벌룬-기반(balun-based) 회로를 포함하는, 입력 네트워크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 벌룬-기반 회로는 상기 입력 신호를 수신하도록 구성되는 제1 노드, 제1 저항기를 통해 상기 캐리어 증폭기에 커플링되는 제2 노드, 제2 저항기를 통해 상기 피킹 증폭기에 커플링되는 제3 노드, 및 종단 임피던스를 통해 접지 전위에 커플링되는 제4 노드를 가지는 벌룬을 포함하고, 상기 벌룬-기반 회로는 상기 제1 노드와 상기 제3 노드 사이에 커플링되는 제1 커패시터, 및 상기 제2 노드와 상기 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 커패시터를 더 포함하는, 입력 네트워크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벌룬은 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 커플링되는 제1 인덕터, 및 상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 커플링되는 제2 인덕터를 포함하는, 입력 네트워크.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 입력 네트워크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 라디오-주파수(RF) 신호의 주파수에 기초하여 상기 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는, 입력 네트워크.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 부분의 진폭과 상기 제2 부분의 진폭이 동일하지 않도록 상기 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는, 입력 네트워크.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 부분의 위상과 상기 제2 부분의 위상이 직교하지 않도록 상기 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는, 입력 네트워크.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 캐리어 증폭기에 의해 생성되는 고조파들(harmonics) 및 상기 피킹 증폭기에 의해 생성되는 고조파들이 결합기(combiner)에 의해 소거(cancelled)되도록 상기 동조가능한 입력 네트워크를 동조시키도록 구성되는, 입력 네트워크.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 도허티 전력 증폭기의 광대역 선형화(wide-band linearization)를 수행하도록 구성되는, 입력 네트워크.
  18. 도허티 전력 증폭기(PA) 모듈로서,
    복수의 컴포넌트들을 수용하도록 구성되는 패키징 기판; 및
    상기 패키징 기판 상에 구현되는 도허티 전력 증폭기(PA) 시스템을 포함하고,
    상기 도허티 전력 증폭기(PA) 시스템은 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고 상기 라디오-주파수(RF) 신호를 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로, 상기 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로 ― 상기 동조가능한 입력 회로는 상기 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성됨 ―, 상기 제1 부분을 증폭시키도록 구성되는 캐리어 증폭기 및 상기 제2 부분을 증폭시키도록 구성되는 피킹 증폭기, 및 상기 캐리어 증폭기 및 상기 피킹 증폭기의 출력들을 결합시켜서 증폭된 라디오-주파수(RF) 신호를 산출하도록 구성되는 출력 회로를 포함하는, 도허티 전력 증폭기(PA) 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 출력 회로는 동조가능한 임피던스 회로를 포함하는, 도허티 전력 증폭기(PA) 모듈.
  20. 무선 디바이스로서,
    라디오-주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 트랜시버;
    상기 트랜시버와 통신하는 전력 증폭기(PA) 모듈 ― 상기 전력 증폭기(PA) 모듈은 복수의 컴포넌트들을 수용하도록 구성되는 패키징 기판 및 상기 패키징 기판 상에 구현되는 전력 증폭기(PA) 시스템을 포함하고, 상기 전력 증폭기(PA) 시스템은 라디오-주파수(RF) 신호를 수신하고 상기 라디오-주파수(RF) 신호를 제1 경로를 따르는 제1 부분 및 제2 경로를 따르는 제2 부분으로 분할하도록 구성되는 분할기 회로, 상기 제1 경로 및 제2 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 구현되는 동조가능한 입력 회로 ― 상기 동조가능한 입력 회로는 상기 제1 부분 및 제2 부분 중 어느 하나 또는 둘 모두의 진폭 및 위상의 제어를 제공하도록 구성됨 ―, 상기 제1 부분을 증폭시키도록 구성되는 캐리어 증폭기 및 상기 제2 부분을 증폭시키도록 구성되는 피킹 증폭기, 및 상기 캐리어 증폭기 및 상기 피킹 증폭기의 출력들을 결합시켜서 증폭된 라디오-주파수(RF) 신호를 산출하도록 구성되는 출력 회로를 포함함 ―; 및
    상기 전력 증폭기(PA) 모듈과 통신하는 안테나
    를 포함하고, 상기 안테나는 상기 증폭된 라디오-주파수(RF) 신호의 전송을 용이하게 하도록 구성되는, 무선 디바이스.
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