KR20200014711A - 가변 전력 증폭기 바이어스 임피던스 - Google Patents
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Abstract
가변 전력 증폭기 바이어스 임피던스를 포함하는 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 양태에서, 바이어스 전압을 수신하고 바이어스 신호를 생성하도록 구성되는 바이어스 회로 및 입력 무선 주파수(RF) 신호를 수신하고 출력 RF 신호를 생성하도록 구성되는 전력 증폭기 스테이지를 포함하는 전력 증폭기 시스템이 제공된다. 전력 증폭기 시스템은 또한 바이어스 회로와 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합된 바이어스 임피던스 컴포넌트를 포함할 수 있다. 바이어스 임피던스는 제어 신호를 수신하고 제어 신호에 응답하여 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성되는 컴포넌트이다.
Description
상술한 기술의 실시예들은 전자 시스템들에 관한 것으로, 특히 무선 주파수(radio frequency)(RF) 전자 장치들에 대한 전력 증폭기들을 포함하는 시스템들에 관한 것이다.
관련 출원(들)에 대한 상호참조
본 출원은 2018년 8월 1일자로 출원된 미국 가출원 제62/713,150호의 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
RF 전력 증폭기는 비교적 낮은 전력을 갖는 RF 신호의 전력을 부스팅하기 위해 이용될 수 있다. 그 후, 부스팅된 RF 신호는 송신기의 안테나 구동을 포함한 다양한 목적을 위해 이용될 수 있다.
전력 증폭기는 송신을 위한 RF 신호를 증폭하기 위해 모바일 폰들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 표준, 무선 근거리 네트워크(WLAN) 표준, 및/또는 임의의 다른 적합한 통신 표준을 이용하여 통신하는 모바일 폰들에서, 전력 증폭기는 RF 신호를 증폭하기 위해 이용될 수 있다. 부정확한 전력 레벨로 RF 신호를 증폭하는 것, 또는 원래 RF 신호의 상당한 왜곡을 도입하는 것은 무선 디바이스로 하여금 대역외 송신을 하게 할 수 있거나 또는 수용된 표준들과의 호환성을 위반하게 할 수 있기 때문에, RF 신호의 증폭을 관리하는 것이 중요할 수 있다. 전력 증폭기 디바이스의 바이어싱은, 그것이 전력 증폭기 내의 증폭 디바이스들의 전압 및/또는 전류 동작점을 결정할 수 있기 때문에, 증폭 관리의 중요한 부분이다.
개선된 전력 증폭기 시스템들에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 전력 증폭기 바이어싱을 개선할 필요가 있다.
본 개시내용의 양태들은 전력 증폭기 바이어싱을 개선하기 위해 이용될 수 있는 기술들 및 전자 시스템들에 관한 것이다. 예를 들어, 일 양태에서, 전력 증폭기 시스템은 바이어스 전압을 수신하고 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 바이어스 회로; 및 입력 무선 주파수 신호를 수신하고 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 스테이지를 포함한다. 시스템은 바이어스 회로와 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합되는 바이어스 임피던스 컴포넌트를 추가로 포함하고, 바이어스 임피던스 컴포넌트는 제어 신호를 수신하고 제어 신호에 응답하여 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성된다.
본 개시내용의 다른 양태에 따라 전력 증폭기 스테이지의 이득을 조정하는 방법이 제공된다. 본 방법은 바이어스 회로에서, 바이어스 전압을 수신하는 단계, 바이어스 회로에 의해, 바이어스 전압에 기초하여 바이어스 신호를 생성하는 단계, 바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 바이어스 전압 및 제어 신호를 수신하는 단계를 포함한다. 본 방법은 바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 수신된 제어 신호에 기초하여 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하는 단계, 전력 증폭기 스테이지에서, 입력 무선 주파수 신호 및 바이어스 임피던스 컴포넌트로부터의 바이어스 전압을 수신하는 단계, 및 입력 무선 주파수 신호 및 바이어스 전압에 기초하여 출력 무선 주파수 신호를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따른 모바일 디바이스가 제공된다. 모바일 디바이스는 입력 무선 주파수 신호를 증폭하고 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 및 출력 무선 주파수 신호에 기초하여 무선 주파수 송신 신호를 생성하도록 구성된 변조기를 포함한다. 전력 증폭기는 바이어스 전압을 수신하고 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 바이어스 회로, 입력 무선 주파수 신호를 수신하고 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 스테이지, 및 바이어스 회로와 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합된 바이어스 임피던스 컴포넌트를 포함한다. 바이어스 임피던스 컴포넌트는 제어 신호를 수신하고 제어 신호에 응답하여 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성된다.
도 1은 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기 모듈의 개략도이다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 예시적인 무선 디바이스의 개략적인 블록도이다.
도 3은 전력 증폭기 시스템의 일 예의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 5a는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 5b는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 특성들에 대한 바이어스 임피던스의 변화들의 영향을 예시하는 그래프들이다.
도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른 출력 전력의 함수로서 전력 증폭기의 출력 스테이지에서의 이득을 예시하는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시내용의 양태들에 따른 다수의 전력 증폭기 특성들을 예시한다.
도 9는 본 개시내용의 양태들에 따른 다단 전력 증폭기 시스템의 일 실시예를 예시한다.
도 10은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 11은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 예시적인 무선 디바이스의 개략적인 블록도이다.
도 3은 전력 증폭기 시스템의 일 예의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 5a는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 5b는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 특성들에 대한 바이어스 임피던스의 변화들의 영향을 예시하는 그래프들이다.
도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른 출력 전력의 함수로서 전력 증폭기의 출력 스테이지에서의 이득을 예시하는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시내용의 양태들에 따른 다수의 전력 증폭기 특성들을 예시한다.
도 9는 본 개시내용의 양태들에 따른 다단 전력 증폭기 시스템의 일 실시예를 예시한다.
도 10은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 11은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다.
본 명세서에서 제공된 서두는, 있다면, 단지 편의를 위한 것이며, 반드시 청구된 발명의 범위 또는 의미에 영향을 미치는 것은 아니다.
전력 증폭기들을 바이어싱하기 위한 장치 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기 및 바이어스 회로를 포함하는 전력 증폭기 시스템이 제공된다. 전력 증폭기는 송신을 위한 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하기 위해 이용될 수 있고, 바이어스 회로는 전력 증폭기를 바이어싱하기 위한 바이어스 전압을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 전력 증폭기 바이어스 회로는 전력 증폭기의 출력을 펄스화하기 위해 전력 증폭기를 인에이블 또는 디세이블하도록 이용될 수 있는 인에이블 신호를 수신할 수 있다.
이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 바이어스 회로에 의해 전력 증폭기에 제공되는 신호의 바이어스 임피던스는 전력 증폭기의 특정 특성들, 특히, 전력 증폭기 이득 특성들에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 바이어스 회로에 의해 제공되는 바이어스 임피던스의 설계 및 선택은 전력 증폭기 시스템 설계 중에 고려되는 중요한 설계 특성이다. 본 개시내용의 양태들은 전력 증폭기 시스템의 설계 및/또는 응용 요건들에 따라 전력 증폭기 이득 특성들을 선택하기 위해 이용될 수 있는 조정가능한 바이어스 임피던스를 가질 수 있는 전력 증폭기 시스템에 관한 것이다.
전력 증폭기 시스템들의 예들의 개요
도 1은 RF(radio frequency) 신호를 증폭하는 전력 증폭기 모듈(10)의 개략도이다. 예시된 전력 증폭기 모듈(PAM)(10)은 RF 신호 RF_IN를 증폭하여 증폭된 RF 신호 RF_OUT를 생성하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 전력 증폭기 모듈(10)은, 예를 들어, 다단 전력 증폭기들을 포함하는 하나 이상의 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 전력 증폭기 모듈을 하나 이상 포함할 수 있는 예시적 무선 또는 모바일 디바이스(11)의 개략적인 블록도이다. 무선 디바이스(11)는 본 개시내용의 하나 이상의 특징을 구현하는 전력 증폭기 바이어스 회로들을 포함할 수 있다.
도 2에 묘사된 예시적 무선 디바이스(11)는 다중 대역/다중 모드 모바일 폰과 같은 다중 대역 및/또는 다중 모드 디바이스를 표현할 수 있다. 예시된 구성에서, 무선 디바이스(11)는 스위치들(12), 송수신기(13), 안테나(14), 전력 증폭기들(17), 제어 컴포넌트(18), 컴퓨터 판독가능 매체(19), 프로세서(20), 및 배터리(21)를 포함한다.
송수신기(13)는 안테나(14)를 통한 송신을 위해 RF 신호들을 생성할 수 있다. 게다가, 송수신기(13)는 안테나(14)로부터 인커밍 RF 신호들을 수신할 수 있다.
RF 신호들의 송신 및 수신과 연관되는 다양한 기능성들이 송수신기(13)로서 도 2에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 단일 컴포넌트가 송신 및 수신 기능성들 모두를 제공하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 송신 및 수신 기능성들은 개별 컴포넌트들에 의해 제공될 수 있다.
유사하게, RF 신호들의 송신 및 수신과 연관되는 다양한 안테나 기능성들이 안테나(14)로서 도 2에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 단일 안테나가 송신 및 수신 기능성들 모두를 제공하도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 송신 및 수신 기능성들은 개별 안테나들에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 예에서, 무선 디바이스(11)와 연관되는 상이한 대역들에는 상이한 안테나들이 제공될 수 있다.
도 2에서, 송수신기(13)로부터의 하나 이상의 출력 신호가 하나 이상의 송신 경로(15)를 통해 안테나(14)에 제공되는 것으로서 묘사되어 있다. 도시된 예에서, 상이한 송신 경로(15)는 상이한 대역들 및/또는 상이한 전력 출력들과 연관된 출력 경로들을 표현할 수 있다. 예를 들어, 도시된 2개의 예시적 전력 증폭기들(17)은 상이한 전력 출력 구성들(예컨대, 저 전력 출력 및 고 전력 출력)과 연관되는 증폭들, 및/또는 상이한 대역들과 연관되는 증폭들을 표현할 수 있다. 도 2가 2개의 송신 경로(15)를 이용하는 구성을 예시했지만, 무선 디바이스(11)는 더 많은 또는 더 적은 송신 경로들(15)을 포함하도록 적응될 수 있다.
전력 증폭기들(17)은 매우 다양한 RF 신호들을 증폭하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기들(17) 중 하나 이상은 WLAN(wireless local area network) 신호 또는 임의의 다른 적합한 펄스화된 신호의 송신을 지원하기 위해서 전력 증폭기의 출력을 펄스화하는 데 이용될 수 있는 인에이블 신호를 수신할 수 있다. 특정 구성들에서, 전력 증폭기들(17) 중 하나 이상은 Wi-Fi 신호를 증폭하도록 구성된다. 전력 증폭기들(17) 각각은 동일한 유형의 신호를 증폭할 필요는 없다. 예를 들어, 하나의 전력 증폭기는 WLAN 신호를 증폭할 수 있는 한편, 다른 전력 증폭기는, 예를 들어 GSM(Global System for Mobile) 신호, CDMA(code division multiple access) 신호, W-CDMA 신호, LTE(Long Term Evolution) 신호, 또는 EDGE 신호를 증폭할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 특징이 상기 예시적인 모드들 및/또는 대역들에서, 및 다른 통신 표준들에서 구현될 수 있다.
도 2에서, 안테나(14)로부터의 하나 이상의 검출된 신호들은 하나 이상의 수신 경로(16)를 통해 송수신기(13)에게 제공되는 것으로서 묘사된다. 도시된 예에서, 상이한 수신 경로들(16)은 상이한 대역들과 연관되는 경로들을 표현할 수 있다. 도 2가 4개의 수신 경로(16)를 이용하는 구성을 예시하지만, 무선 디바이스(11)는 더 많은 또는 더 적은 수신 경로(16)를 포함하도록 적응될 수 있다.
수신 경로와 송신 경로 간의 스위칭을 용이하게 하기 위해, 스위치들(12)이 안테나(14)를 선택된 송신 또는 수신 경로에 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 스위치들(12)은 무선 디바이스(11)의 동작과 연관되는 다수의 스위칭 기능성을 제공할 수 있다. 특정 구성들에서, 스위치들(12)은 예를 들어, 상이한 대역들 간의 스위칭, 상이한 전력 모드들 간의 스위칭, 송신 모드와 수신 모드 간의 스위칭, 또는 이들의 어떤 조합과 연관되는 기능성들을 제공하는 다수의 스위치를 포함할 수 있다. 스위치들(12)은 또한 신호들의 필터링 및/또는 듀플렉싱을 포함하는 부가 기능성을 제공할 수 있다.
도 2는 특정 구성들에서, 제어 컴포넌트(18)가 스위치들(12), 전력 증폭기들(17), 및/또는 다른 운영 컴포넌트(들), 예컨대 바이어스 회로들의 동작들과 연관되는 다양한 제어 기능성들을 제어하기 위해 제공될 수 있다는 것을 보여준다. 제어 컴포넌트(18)의 비제한적 예가 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.
특정 구성들에서, 프로세서(20)는 본 명세서에서 설명되는 다양한 프로세스들의 구현을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 프로세서(20)는 컴퓨터 프로그램 명령어들을 이용하여 동작할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 프로세서(20)에게 제공될 수 있다.
특정 구성들에서, 프로세서(20) 또는 다른 프로그램가능 데이터 처리 장치가 특정 방식으로 동작하도록 지시할 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 판독 가능 메모리(19)에 저장될 수 있다.
배터리(21)는 예를 들어 리튬 이온 배터리를 포함하여, 무선 디바이스(11)에서 이용하기 위한 임의의 적합한 배터리일 수 있다.
도 3은 전력 증폭기 시스템(26)의 일 예의 개략적인 블록도이다. 예시된 전력 증폭기 시스템(26)은 스위치들(12), 안테나(14), 배터리(21), 지향성 커플러(24), 전력 증폭기 바이어스 회로(30), 전력 증폭기(32), 및 송수신기(33)를 포함한다. 예시된 송수신기(33)는 기저대역 프로세서(34), I/Q 변조기(37), 믹서(38), 및 ADC(analog-to-digital converter)(39)를 포함한다. 도 3에서 명료성을 위해 예시되지는 않았지만, 송수신기(33)는 하나 이상의 수신 경로를 통해 신호들을 수신하는 것과 연관되는 회로를 포함할 수 있다.
기저대역 신호 프로세서(34)는, 정현파 또는 원하는 진폭, 주파수, 및 위상의 신호를 표현하도록 이용될 수 있는, I 신호 및 Q 신호를 생성하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, I 신호는 정현파의 동상 성분을 표현하기 위해 이용될 수 있고, Q 신호는 정현파의 직교 성분을 표현하기 위해 이용될 수 있으며, 이것들은 정현파의 등가 표현일 수 있다. 특정 구현들에서, I와 Q 신호들은 디지털 포맷으로 I/Q 변조기(37)에 제공될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)는 기저대역 신호를 처리하도록 구성되는 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그래밍가능 코어, 또는 이들의 임의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서는, 전력 증폭기 시스템(26) 내에 둘 이상의 기저대역 프로세서(34)가 포함될 수 있다.
I/Q 변조기(37)는 기저대역 프로세서(34)로부터 I 및 Q 신호들을 수신하여 I 및 Q 신호들을 처리함으로써 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, I/Q 변조기(37)는 I 및 Q 신호들을 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성되는 DAC들, I 및 Q 신호들을 무선 주파수로 상향 변환하기 위한 믹서들, 및 상향 변환된 I 및 Q 신호들을 전력 증폭기(32)에 의한 증폭에 적합한 RF 신호가 되도록 조합하기 위한 신호 조합기(signal combiner)를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(37)는 그 안에서 처리되는 신호들의 주파수 성분을 필터링하도록 구성되는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
전력 증폭기 바이어스 회로(30)는 기저대역 프로세서(34)로부터의 인에이블 신호 ENABLE와, 배터리(21)로부터의 배터리 또는 전력 하이 전압 VCC를 수신할 수 있고, 인에이블 신호 ENABLE를 이용하여 전력 증폭기(32)에 대한 바이어스 전압 VBIAS를 생성할 수 있다.
도 3은 전력 하이 전압 VCC를 직접 생성하는 배터리(21)를 예시하지만, 특정 구현들에서 전력 하이 전압 VCC는 배터리(21)를 이용하여 전력을 얻는 레귤레이터에 의해 생성되는 조절 전압(regulated voltage)일 수 있다. 일 예에서, 벅 및/또는 부스트 컨버터와 같은, 스위칭 레귤레이터가 전력 하이 전압 VCC를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
전력 증폭기(32)는 송수신기(33)의 I/Q 변조기(37)로부터 RF 신호를 수신할 수 있으며, 증폭된 RF 신호를 스위치들(12)을 통해 안테나(14)에 제공할 수 있다.
방향성 결합기(24)는 전력 증폭기(32)의 출력과 스위치들(12)의 입력 사이에 배치되어, 스위치들(12)의 삽입 손실을 포함하지 않는 전력 증폭기(32)의 출력 전력 측정을 가능하게 할 수 있다. 방향성 결합기(24)로부터 감지된 출력 신호는 감지된 출력 신호에 제어된 주파수의 기준 신호를 곱할 수 있는 믹서(38)에 제공되어 감지된 출력 신호의 주파수 성분을 다운시프트하여 다운시프트된 신호를 생성할 수 있다. 다운시프트된 신호는 ADC(39)에 제공될 수 있으며, 이 ADC는 다운시프트된 신호를 기저대역 프로세서(34)에 의한 처리에 적합한 디지털 포맷으로 변환할 수 있다.
전력 증폭기(32)의 출력 및 기저대역 프로세서(34) 간의 피드백 경로를 포함함으로써, 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기 시스템(26)의 동작을 최적화하기 위해 I 및 Q 신호들을 동적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로 전력 증폭기 시스템(26)을 구성하는 것은 전력 증폭기(32)의 전력 부가 효율(PAE) 및/또는 선형성의 제어를 지원할 수 있다.
전력 증폭기 바이어스
이론적으로 이상적인 전력 증폭기는 전력 증폭기의 입력 또는 출력 전력에 관계없이 선형 이득 및 위상 특성들을 갖는다. 전력 증폭기의 이득 특성들은 출력 진폭의 변화 대 입력 진폭의 변화를 예시하는 AM/AM 그래프 상에 플롯팅될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, AM은 진폭 변동을 지칭할 수 있다. 이론적으로 이상적인 전력 증폭기는 0dB/dB의 AM/AM 플롯에서의 변동을 갖는다. 전력 증폭기의 위상 특성들은 출력 위상의 변화 대 입력 진폭의 변화를 예시하는 AM/PM 그래프 상에 플롯팅될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, PM은 위상 변동들을 지칭할 수 있다. 이상적인 AM/AM 특성과 유사하게, 이론적으로 이상적인 전력 증폭기는 0dB/dB의 AM/PM 플롯에서의 변동을 갖는다.
실세계 전력 증폭기들이 이론적으로 이상적인 전력 증폭기의 평탄 이득(flat gain) 및 위상 특성들을 달성할 수 없기 때문에, 전력 증폭기 설계의 하나의 중요한 양태는 전력 증폭기의 이득 및 위상 특성들의 선형성을 개선시키는 것이다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기의 출력 전력 및 효율에 부정적인 영향을 주지 않고 전력 증폭기의 이득 및 위상 특성들의 달성가능한 선형성의 측면에서 트레이드오프가 있을 수 있다. 다단 전력 증폭기 시스템에서, 시스템 내의 각각의 스테이지에서의 전력 증폭기들의 이득 및 위상 특성들은 전체 이득 및 위상 특성들이 실질적으로 선형(liner)이도록 선택될 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다. 특히, 예시된 전력 증폭기 시스템(27)은 전력 증폭기 바이어스 회로(30), 전력 증폭기 스테이지(41), 전류원(75) 및 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)를 포함한다. 전력 증폭기 바이어스 회로(30)는 트랜지스터(71) 및 2개의 다이오드(73 및 74)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기 바이어스 회로(30)의 컴포넌트들은 전류원(75)과 함께, 전력 증폭기 스테이지(41)에 의해 생성된 전류를 미러링하는 전류 미러를 생성하도록 배열될 수 있다. 전력 증폭기 바이어스 회로(30)의 출력은 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)에 공급되고, 이는 결국 전력 증폭기 스테이지(41)에 결합되어 그에 바이어스 신호를 제공한다.
전력 증폭기 스테이지(41)는 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)로부터 입력 RF 신호 RFIN 및 바이어스 신호 양측 모두를 수신하도록 구성된다. 수신된 신호들에 기초하여, 전력 증폭기 스테이지(41)는 출력 RF 신호 RFOUT를 생성하도록 구성된다. 전력 증폭기 스테이지(41)는 이론적으로 이상적인 전력 증폭기에 근접한 이득 및 위상 특성들(예를 들어, 이득 및 위상 특성들은 0dB/dB의 임계 범위 내에 있도록 설계된다)을 갖는 입력 RF 신호 RFIN의 증폭된 버전으로서 출력 RF 신호 RFOUT를 생성하도록 구성된다. 전력 증폭기 스테이지(41)는 트랜지스터(61), 복수의 커패시터(52, 65 및 64), 및 복수의 인덕터(53, 63 및 66)를 포함한다. 커패시터들(52, 65, 64) 및 인덕터들(53, 63, 66)은 트랜지스터(61)에 결합되어 입력 RF 신호 RFIN 및 전원 전압 Vcc을 수신하고 출력 RF 신호 RFOUT를 생성한다.
트랜지스터(61)의 베이스는 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)를 통해 전력 증폭기 바이어스 회로(30)에 의해 생성된 바이어스 신호를 수신한다. 특정 구현들에서, 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값은 트랜지스터(61)의 베이스에 인가되는 전체 바이어스 임피던스를 지배하도록 선택될 수 있다. 특정 구현들에서, 트랜지스터(61)의 베이스에 인가되는 바이어스 임피던스는 트랜지스터(71)의 출력 임피던스와 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값의 합과 동일할 수 있다. 따라서, 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값은 트랜지스터(71)의 임피던스 값을 지배하도록 선택될 수 있다(예를 들어, 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값은 트랜지스터(71)의 임피던스 값보다 한 자릿수 이상 더 클 수 있다). 예시적인 실시예들에서, 트랜지스터(71)의 출력 임피던스는 트랜지스터(71)의 트랜스 컨덕턴스와 반비례 관계에 있으며, 이는 10Ω 정도의 트랜지스터(71)에 대한 출력 임피던스를 야기할 수 있다.
특정 실시예들에서, 트랜지스터(61)는 고주파 신호들에 대해 적응될 수 있는 이종접합 바이폴라 트랜지스터(HBT)를 포함할 수 있으며, 전력 증폭기 시스템(27)은 수신 및 증폭하도록 설계된다. 특히, HBT들은 본 명세서에 개시된 실시예들에서 이용되는 바와 같이 RF 전력 증폭에 대한 높은 성능 및 효율을 가질 수 있다. 전력 증폭기 바이어스 회로에서 미러 전류를 적절히 생성하기 위해, 트랜지스터(71)는 또한 특정 실시예들에서 HBT를 포함할 수 있다.
전력 증폭기의 이득 및 위상 특성들을 조정하기 위한 하나의 기술은 트랜지스터(61)의 베이스에 공급되는 바이어스 신호에 인가될 고정 바이어스 임피던스를 선택하는 것일 수 있다. 특정 바이어스 임피던스는 전력 증폭기 스테이지(41)의 설계 및 개발 동안 선택될 수 있고 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값을 선택함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값은 다이 변형들 및/또는 레이저 트림-가능 저항기들을 통해 선택될 수 있다. 그러나, 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 임피던스 값은 단일 전력 레벨, 변조, 및 주파수에 대한 전력 증폭기 시스템(27)에 대한 이득 및 위상 특성들의 선형성을 조정 및/또는 개선하도록 선택될 수 있다. 따라서, 전력 증폭기 시스템(27)이 바이어스 임피던스 컴포넌트(80)의 값을 선택하기 위해 이용되는 값들과 상이한 전력 레벨, 변조 및/또는 주파수에서 이용되는 경우, 전력 증폭기 시스템의 이득 및/또는 위상 특성들의 선형성이 손상될 수 있다.
따라서, 본 개시내용의 특정 양태들은 전력 증폭기를 바이어싱하기 위해 적용될 수 있는 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트의 이용에 관한 것이다. 도 5a는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다. 도 4에 예시된 전력 증폭기 시스템(27)의 컴포넌트들과 유사하거나 실질적으로 동일한 도 5a에 예시된 전력 증폭기 시스템(28)의 컴포넌트들은 동일한 참조 번호들에 의해 표현되며, 명료성을 위해 그의 상세한 설명들은 생략될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기 시스템(28)은 전력 증폭기 바이어스 회로(30), 전력 증폭기 스테이지(41), 전류원(75), 및 바이어스 임피던스 컴포넌트(81)를 포함한다. 도 5a에서, 바이어스 임피던스 컴포넌트는 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)로서 구현될 수 있다. 도 4의 전력 증폭기 시스템(27)과 유사하게, 도 5a의 실시예에서, 전력 증폭기 바이어스 회로(30)의 출력은 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)에 공급되고, 이는 결국 전력 증폭기 스테이지(41)에 결합되어 그에 바이어스 신호를 제공한다. 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)는 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)의 임피던스 값을 조정하도록 구성된 제어 신호 CTRL를 수신하도록 구성될 수 있다. 따라서, 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)의 임피던스 값은 제어 신호 CTRL의 전압에 기초하여 조정될 수 있다. 예시된 예에서, 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85)는 제어 신호 CTRL에 의해 제어가능한 임의의 가변 임피던스 소자(예를 들어, 가변 저항기)를 이용하여 구현될 수 있다.
특정 가변 임피던스 기술들은 모든 전력 증폭기 시스템들(28)에 실용적이지는 않을 수 있고, 특히 송신을 위한 RF 신호들을 증폭하기 위해 모바일 폰들에서 구현될 수 있는 전력 증폭기들에 실용적이지 않을 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 특정 RF 전력 증폭기 응용에서, HBT가 RF 전력 증폭기에서 이용하기에 바람직한 성능 및 효율 특성을 가질 수 있기 때문에 HBT 트랜지스터로서 증폭기 스테이지(41)의 트랜지스터(61)를 구현하는 것이 바람직하다. 반도체 제조 기술들에서는, 단일 반도체 다이 상에 상이한 디바이스 기술들을 조합하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 동일한 반도체 다이 상의 HBT와 전계 효과 트랜지스터(FET)의 조합은 원하는 트랜지스터 속성들을 갖는 디바이스를 야기하지 않을 수 있다. 2015년 8월 11일자로 특허를 받았으며, 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 제9,105,488호 B2에 논의된 바와 같이, FET를 GaAs HBT 프로세스에 통합시키기 위한 일부 시도들은 단지 n형 FET 디바이스를 야기했다. 그러나, 미국 특허 번호 제9,105,488호 B2에 의해 예시된 바와 같은 제조 기술에서의 최근의 개발은 단일 반도체 다이 상에 HBT 및 FET의 제조를 가능하게 했다.
HBT 및 FET 기술들 둘 다를 갖는 반도체 디바이스의 제조를 가능하게 하는 기술들을 이용하여, 도 5a의 전력 증폭기(28)의 일 실시예가 도 5b에 예시된다. 도 5b는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다. 도 5b에 예시된 전력 증폭기(29)는 전력 증폭기 바이어스 회로(30), 전력 증폭기 스테이지(41), 및 전류원(75)을 포함하며, 이들 각각은 도 5a와 관련하여 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사할 수 있다. 전력 증폭기(29)는 도 5a의 가변 바이어스 임피던스 컴포넌트(85) 대신에 FET(90)를 포함하는 바이어스 임피던스 컴포넌트(81)를 추가로 포함한다. FET(90)는 선택적인 저항기(95)를 통해 그것의 게이트에서 제어 신호 CTRL을 수신하도록 구성될 수 있다. 제어 신호는 FET(90)의 임피던스 값을 조정하도록 구성된다. 따라서, FET(90)의 임피던스 값은 제어 신호 CTRL의 전압을 선택함으로써 조정될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, FET(90)는 제어 신호 CTRL의 전압의 선택을 통해 트라이오드로 동작될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, FET(90)의 트라이오드 영역은 FET(90)가 저항기와 유사한 방식으로 동작하도록(예를 들어, FET(90)가 트라이오드로 동작하는 동안 실질적으로 선형인 응답을 가질 수 있도록) FET(90)의 게이트에 인가될 수 있는 전압들의 범위를 지칭할 수 있다. 따라서, FET(90)의 임피던스는 FET(90)가 트라이오드 영역 내에서 동작될 때 제어 신호 CTRL에 의해 제어될 수 있다.
증폭기 스테이지(41)의 트랜지스터(61)의 베이스에 공급되는 바이어스 임피던스의 값은 전력 증폭기(28 또는 29)의 이득 및 위상 특성에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 도 6a 내지 도 6f는 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 특성들에서의 바이어스 임피던스의 변화들의 효과를 예시하는 그래프들이다. 도 6a 내지 도 6c는 비교적 높은 임피던스가 전력 증폭기의 트랜지스터의 베이스에 인가될 때의 전력 증폭기 특성들을 예시하는 반면, 도 6d 내지 도 6f는 비교적 낮은 임피던스가 전력 증폭기의 트랜지스터의 베이스에 인가될 때의 전력 증폭기 특성들을 예시한다. 도 6a 내지 도 6f는 바이어스 임피던스 값을 증가 또는 감소시키는 것이 전력 증폭기 특성에 어떻게 영향을 미치는지를 단지 예시하기 위한 것을 의미하며, 따라서, 예시된 그래프들을 야기하는 바이어스 임피던스 값의 특정 값들은 제한적이지 않다. 특정 실시예들에서, "낮은" 임피던스 값은 실질적으로 제로 임피던스일 수 있는 반면, "높은" 임피던스 값은 무한 임피던스 값일 수 있다.
도 6a 및 도 6d는 "높은" 및 "낮은" 바이어스 임피던스 하에서 트랜지스터에 입력 전력(dBm)의 함수로서 전력 증폭기 내의 트랜지스터(도 5a 또는 도 5b의 트랜지스터(61)와 같은)의 베이스-콜렉터 전압(V) 및 베이스 전류(A)를 도시하는 그래프들이다. 도 6a의 높은 바이어스 임피던스에서, 베이스-콜렉터 전압(V)은 입력 전력이 증가함에 따라 감소하는 반면, 도 6d의 낮은 바이어스 임피던스에서, 베이스-콜렉터 전압(V)은 입력 전력이 증가함에 따라 실질적으로 고정된다는 점에 주목해야 한다.
도 6b 및 도 6e는 "높은" 및 "낮은" 바이어스 임피던스 하에서 트랜지스터에 대한 입력 전력(dBm)의 함수로서 전력 증폭기에서의 트랜지스터의 이득(dB) 및 출력 전력(dBm)을 도시하는 그래프들이다. 본 명세서에서, 도 6b의 높은 바이어스 임피던스에서, 이득은 입력 전력의 증가에 따라 "압축"되거나 감소하는 반면, 도 6e의 낮은 바이어스 임피던스에서, 이득은 입력 전력이 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 예시된 "높은" 및 "낮은" 값들 사이의 값으로 바이어스 임피던스를 선택함으로써, 전력 증폭기의 이득 특성들은 이득을 평탄화함으로써 개선될 수 있고, 그에 의해 이득 선형성을 개선시킨다.
도 6c 및 도 6f는 "높은" 및 "낮은" 바이어스 임피던스 하에서의 트랜지스터에 대한 입력 전력(dBm)의 함수로서 전력 증폭기에서의 트랜지스터의 출력 전류(A)를 도시하는 그래프들이다. 본 명세서에서, 도 6c의 높은 바이어스 임피던스에서, DC 출력 전류는 입력 전력에 대해 실질적으로 고정되는 반면, 도 6f의 낮은 바이어스 임피던스에서는 입력 전력이 증가함에 따라 DC 출력 전류가 증가한다.
도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른 출력 전력의 함수로서 전력 증폭기의 출력 스테이지에서의 이득을 예시하는 그래프이다. 범례에 도시된 바와 같이 5Ω의 임피던스로부터 1000Ω의 임피던스까지의 범위에 있는 상이한 임피던스 바이어스 레벨들에서의 다양한 이득 곡선들이 도 7에 도시된다. 바이어스 임피던스가 증가함에 따라, 출력 전력의 증가로 이득이 강하한다. 예시된 실시예에서, 50Ω의 임피던스 바이어스는 실질적으로 평탄한 이득을 제공하도록 선택될 수 있다. 그러나, 다른 전력 증폭기 토폴로지들은 상이한 출력 스테이지 이득 플롯들을 야기할 수 있고, 따라서 실질적으로 평탄한 이득을 야기하는 특정 임피던스 바이어스는 전력 증폭기의 특정 구현에 의존할 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 본 개시내용의 양태들에 따른 다수의 전력 증폭기 특성들을 예시한다. 특히, 도 8a는 다수의 상이한 바이어스 임피던스 값들에서 전력 증폭기에 대한 출력 전력의 함수로서의 이득(dB)을 예시하고; 도 8b는 상이한 바이어스 임피던스 값들에서 전력 증폭기에 대한 출력 전력의 함수로서의 위상(deg)을 예시하고; 도 8c는 상이한 바이어스 임피던스 값들에서 전력 증폭기에 대한 출력 전력의 함수로서의 전력 증폭기 효율(%)을 예시하고; 도 8d는 상이한 바이어스 임피던스 값들에서의 전력 증폭기에 대한 출력 전력의 함수로서의 트랜지스터 콜렉터 전류(mA)를 예시한다.
도 8b 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 바이어스 임피던스 값은 전력 증폭기의 위상, 전력 증폭기 효율, 또는 트랜지스터 콜렉터 전류 특성들에 크게 영향을 미치지 않는다. 그러나, 도 8a에 도시된 바와 같이, 바이어스 임피던스 값은 게이트 제어 전압이 증가함에 따라(예를 들어 바이어스 임피던스가 증가함에 따라) 전력 증폭기의 이득 특성에 영향을 미쳐서, 출력 전력의 함수로서 이득의 증가를 야기한다. 따라서, 바이어스 임피던스의 조정은 전력 증폭기의 위상, 전력 증폭기 효율 및 트랜지스터 콜렉터 전류 특성들에 크게 영향을 미치지 않고 전력 증폭기의 이득 특성들을 조정하기 위한 효과적인 툴일 수 있다.
도 9는 본 개시내용의 양태들에 따른 다단 전력 증폭기 시스템의 일 실시예를 예시한다. 특히, 도 9a의 전력 증폭기 시스템(121)은 RF 입력 포트 RFIN과 RF 출력 포트 RFOUT 사이에 직렬로 접속된 제1 전력 증폭기(120) 및 제2 전력 증폭기(125)를 포함한다. 제1 및 제2 전력 증폭기들(120 및 125) 각각은 도 5b에 예시된 전력 증폭기(29)와 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 구성 컴포넌트들 각각에 대한 상세한 설명은 제공되지 않을 것이다. 도 9의 실시예에서, 전력 증폭기들(120 및 125) 각각의 트랜지스터들(61)의 베이스에 공급되는 바이어스 임피던스 값은 제1 및 제2 전력 증폭기들(120 및 125) 각각에서의 증폭기 스테이지들(41) 및 전력 증폭기 바이어스 회로들(30)의 특정 구현들에 따라 개별적으로 선택될 수 있다. 또한, 각각의 증폭기 스테이지들(41)에 인가되는 게이트 제어 전압 게이트 CTRL에 의해 선택되는 바이어스 임피던스들은 전력 증폭기 시스템(121)의 전체 이득(예를 들어, 입력 포트 RFIN에 인가되는 신호에 대한 출력 포트 RFOUT에서의 이득)이 충분히 평평하도록 선택될 수 있다. 따라서, 특정 구현들에서, 전력 증폭기 시스템(121)의 전체 이득이 0dB/dB의 이상적인 변동으로부터 임계값보다 작은 변동을 갖는 한, 제1 및 제2 전력 증폭기들(120 및 125) 각각의 이득은 실질적으로 평탄하지 않을 수 있다.
도 10은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 다른 예의 개략적인 블록도이다. 도 10에 예시된 전력 증폭기(130)는 전력 증폭기 바이어스 회로(30), 전력 증폭기 스테이지(41), 및 전류원(75)을 포함하며, 이들 각각은 도 5a 또는 도 5b와 관련하여 위에서 논의된 것들과 동일하거나 유사할 수 있다. 전력 증폭기(130)는 도 5b의 단일 FET(90) 대신에 한 쌍의 FET들(91 및 92)을 포함하는 바이어스 임피던스 컴포넌트(81)를 추가로 포함한다. 제어 신호 CTRL은 각각의 저항기들(95 및 97)을 통해 FET들(91 및 92) 각각의 게이트에 인가될 수 있다. 구현에 따라, 2개의 FET(91 및 92)의 이용은 FET들(91 및 92)을 트라이오드로 유지하면서 FET들(91 및 92)의 조합에 의해 제공되는 임피던스 바이어스에 대한 값들의 범위를 증가시킬 수 있다. 도 10에는 예시되지 않았지만, 정확한 전류 미러 비율을 보존하기 위해, 유사하게 구조화된 회로(2개의 FET 및 입력 저항기를 포함함)가 전력 증폭기 바이어스 회로에 포함될 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 양태들에 따른 전력 증폭기 시스템의 또 다른 예의 개략적인 블록도이다. 도 11에 예시된 전력 증폭기(131)는 바이어스 임피던스 컴포넌트(81) 내의 3개 이상의 FET(91 내지 92)의 포함을 제외하고는 도 10에 예시된 전력 증폭기(130)와 유사하며, 추가적인 FET들의 포함은 타원들에 의해 예시된다. 바이어스 임피던스 컴포넌트(81)에 3개 이상의 FET(91 내지 92)를 포함함으로써, FET(91 및 92)를 트라이오드로 유지하면서 생성될 수 있는 바이어스 임피던스 값의 범위가 증가한다. 도 10과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 동일한 구조(동일한 수의 FET 및 저항기를 포함함)가 전류 미러 비율을 보존하기 위해 전력 증폭기 바이어스 회로에 포함될 수 있다.
결론
문맥상 명확하게 달리 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 청구항들 전반에 걸쳐, 단어들 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)" 등은 배타적이거나 완전한 의미와는 대조적으로 포괄적인 의미; 즉, "을 포함하지만 이에 한정되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "결합된(coupled)"이란, 일반적으로 본 명세서에서 이용될 때, 직접 연결되거나 하나 이상의 중간 요소를 통해 연결될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 마찬가지로, 단어 "접속된(connected)"이란, 일반적으로 본 명세서에서 이용될 때, 직접 접속되거나, 하나 이상의 중간 요소를 통해 접속될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 추가적으로, "본 명세서에서(herein)", "위에서(above)", "아래에서(below)" 및 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 이용될 때, 본 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라 본 출원을 전체로서 지칭할 것이다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 이용하는 위의 상세한 설명 내의 단어들은 또한 각자 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 아이템의 리스트를 참조하는 단어 "또는(or)"은 단어의 모든 하기 해석을 포괄한다: 리스트에서의 아이템들 중 임의의 것, 리스트에서의 모든 아이템들, 리스트에서의 아이템들의 임의의 조합.
더욱이, 그 중에서도 특히, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "일지도 모른다", "예컨대", "예를 들어", "와 같은" 등과 같은 본 명세서에서 이용되는 조건적 화법은, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 또는 이용되는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 어떤 실시예가 어떤 특징, 요소 및/또는 상태를 포함하지만, 다른 실시예가 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건적 언어는, 특징, 요소 및/또는 상태가 하나 이상의 실시예에 대해 임의의 방식으로 요구되거나, 하나 이상의 실시예가 이들 특징, 요소 및/또는 상태가 포함될지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지를 저작자 입력이나 촉구를 가지고 또는 없이 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 완전하거나 또는 위에 개시되는 정확한 형태로 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 발명의 특정 실시예들, 및 발명에 대한 예들이 예시의 목적으로 전술되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인지할 바와 같이, 다양한 등가적 수정들이 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되지만, 대안적인 실시예들이 상이한 순서로, 단계들을 가지는 루틴들을 수행하거나 블록들을 가지는 시스템들을 이용할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 제거되고, 이동되고, 추가되고, 세부분할되고, 조합되고 그리고/또는 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되었지만, 이들 프로세스 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행되거나, 상이한 시간들에서 수행될 수도 있다.
본 명세서에 제공되는 발명의 교시들이 반드시 전술된 시스템이 아니라, 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 전술된 다양한 실시예들의 엘리먼트들 및 동작들은 조합되어 추가적인 실시예들을 제공할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 기술되었지만, 이들 실시예들은 단지 예로서 제시되어 있으며, 본 개시내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 사실상, 본 명세서에서 설명된 신규한 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수 있으며; 더욱이, 본 명세서에 설명되는 방법들 및 시스템들의 형태에서의 다양한 생략들, 치환들 및 변경들은 개시내용의 사상으로부터 벗어나는 것 없이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 개시내용의 범위 및 사상 내에 드는 것으로서 이러한 형태들 또는 수정들을 커버하도록 의도된다.
Claims (20)
- 전력 증폭기 시스템으로서,
바이어스 전압을 수신하고 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 바이어스 회로;
입력 무선 주파수 신호를 수신하고 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 스테이지; 및
상기 바이어스 회로와 상기 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합되는 바이어스 임피던스 컴포넌트 -상기 바이어스 임피던스 컴포넌트는 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성됨- 를 포함하는, 전력 증폭기 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트는 트랜지스터를 포함하고, 상기 제어 신호는 트랜지스터가 트라이오드로 동작하도록 구성된 전압을 갖는, 전력 증폭기 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 상기 입력 무선 주파수 신호를 증폭하도록 구성된 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 전계 효과 트랜지스터 및 상기 이종접합 바이폴라 트랜지스터는 단일 반도체 다이 상에 제조되는, 전력 증폭기 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값은 상기 전력 증폭기 스테이지의 이득 변동이 0dB/dm으로부터 임계값보다 작도록 선택되는, 전력 증폭기 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 바이어스 전압을 수신하고 추가 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 추가 바이어스 회로;
상기 전력 증폭기 스테이지로부터 상기 출력 무선 주파수 신호를 수신하고 추가 무선 주파수 출력 신호를 생성하도록 구성된 추가 전력 증폭기 스테이지; 및
상기 추가 바이어스 회로와 상기 추가 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합된 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트 -상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트는 추가 제어 신호를 수신하고 상기 추가 제어 신호에 응답하여 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성됨- 를 추가로 포함하는 전력 증폭기 시스템. - 제6항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값 및 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값은 상기 전력 증폭기 스테이지 및 상기 추가 전력 증폭기 스테이지의 전체 이득의 변동이 0dB/dm으로부터 임계값보다 작도록 선택되는, 전력 증폭기 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트와 상기 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합되는 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트를 추가로 포함하고, 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트는 상기 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성되는, 전력 증폭기 시스템.
- 전력 증폭기 스테이지의 이득을 조정하는 방법으로서,
바이어스 회로에서, 바이어스 전압을 수신하는 단계;
상기 바이어스 회로에 의해, 상기 바이어스 전압에 기초하여 바이어스 신호를 생성하는 단계;
바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 상기 바이어스 전압 및 제어 신호를 수신하는 단계;
상기 바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 수신된 상기 제어 신호에 기초하여 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하는 단계;
전력 증폭기 스테이지에서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트로부터의 상기 바이어스 전압 및 입력 무선 주파수 신호를 수신하는 단계; 및
상기 입력 무선 주파수 신호 및 상기 바이어스 전압에 기초하여 출력 무선 주파수 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 방법. - 제9항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트는 트랜지스터를 포함하고, 상기 제어 신호는 트랜지스터가 트라이오드로 동작하도록 구성된 전압을 갖는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 포함하고, 상기 방법은 상기 이종접합 바이폴라 트랜지스터에서, 상기 입력 무선 주파수 신호를 증폭하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 전계 효과 트랜지스터 및 상기 이종접합 바이폴라 트랜지스터는 단일 반도체 다이 상에 제조되는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 전력 증폭기 스테이지의 이득 변동이 0dB/dm으로부터 임계값보다 작도록 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 생성하기 위한 상기 제어 신호의 전압을 선택하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서,
추가 바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트 및 상기 제어 신호로부터 상기 바이어스 전압을 수신하는 단계; 및
상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트에서, 상기 수신된 제어 신호에 기초하여 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하는 단계 -상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트는 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트와 상기 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합됨-
를 추가로 포함하는 방법. - 모바일 디바이스로서,
입력 무선 주파수 신호를 증폭하고 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기; 및
상기 출력 무선 주파수 신호에 기초하여 무선 주파수 송신 신호를 생성하도록 구성된 변조기를 포함하고,
상기 전력 증폭기는 바이어스 전압을 수신하고 바이어스 신호를 생성하도록 구성된 바이어스 회로, 상기 입력 무선 주파수 신호를 수신하고 상기 출력 무선 주파수 신호를 생성하도록 구성된 전력 증폭기 스테이지, 및 상기 바이어스 회로와 상기 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합된 바이어스 임피던스 컴포넌트를 포함하고, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트는 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성되는, 모바일 디바이스. - 제15항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트는 트랜지스터를 포함하고, 상기 제어 신호는 트랜지스터가 트라이오드로 동작하도록 구성된 전압을 갖는, 모바일 디바이스.
- 제16항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전계 효과 트랜지스터를 포함하고, 상기 전력 증폭기는 상기 입력 무선 주파수 신호를 증폭하도록 구성된 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제17항에 있어서, 상기 전계 효과 트랜지스터 및 상기 이종접합 바이폴라 트랜지스터는 단일 반도체 다이 상에 제조되는, 모바일 디바이스.
- 제15항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트의 상기 임피던스 값은 상기 전력 증폭기 스테이지의 이득 변동이 0dB/dm으로부터 임계값보다 작도록 선택되는, 모바일 디바이스.
- 제15항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 바이어스 임피던스 컴포넌트와 상기 전력 증폭기 스테이지 사이에 동작 가능하게 결합된 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트를 추가로 포함하고, 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트는 상기 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 추가 바이어스 임피던스 컴포넌트의 임피던스 값을 조정하도록 구성되는, 모바일 디바이스.
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