KR20220064976A - 별개의 dc 및 ac 경로들을 갖는 멀티-레벨 포락선 추적 시스템들 - Google Patents
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Abstract
별개의 DC 및 AC 경로들을 갖는 멀티-레벨 포락선 추적 시스템이 제공된다. 특정 실시예들에서, 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템이 제공된다. 포락선 추적 시스템은 다수의 조절된 전압을 출력하는 멀티-레벨 서플라이(MLS) DC-DC 변환기, 전력 증폭기에 의해 증폭된 라디오 주파수(RF) 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 시간에 따른 조절된 전압들의 선택을 제어하는 MLS 변조기, MLS 변조기의 출력과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 AC 경로 필터, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 DC 경로 필터를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 전자 시스템들에 관한 것으로, 특히, 라디오 주파수(RF) 전자기기들을 위한 전력 증폭기들에 관한 것이다.
전력 증폭기들은 안테나들을 통한 전송을 위해 RF 신호들을 증폭하기 위해 RF 통신 시스템들에서 이용된다. 배터리 수명을 연장하고/하거나 적절한 전송 전력 레벨을 제공하기 위해 RF 신호 전송들의 전력을 관리하는 것이 중요하다.
하나 이상의 전력 증폭기를 갖는 RF 통신 시스템들의 예들은, 모바일 전화기들, 태블릿들, 기지국들, 네트워크 액세스 포인트들, 고객 구내 장비(CPE), 랩탑들, 및 착용가능한 전자기기들을 포함하지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 셀룰러 표준, WLAN(wireless local area network) 표준, 및/또는 임의의 다른 적절한 통신 표준을 이용하여 통신하는 무선 디바이스들에서, 전력 증폭기가 RF 신호 증폭에 이용될 수 있다. RF 신호는 주파수 범위 1(FR1)에서의 5세대(5G) 통신들을 위한 약 410 MHz 내지 약 7.125 GHz의 범위에서와 같은, 약 30 kHz 내지 300 GHz의 범위에서의 주파수를 가질 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 라디오 주파수 신호를 증폭하고 전력 증폭기 공급 전압으로부터 전력을 수신하도록 구성된 전력 증폭기, 및 라디오 주파수 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기를 포함하는 포락선 추적 시스템에 관한 것이다. 포락선 추적기는 복수의 조절된 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 변환기, 복수의 조절된 전압 및 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하도록 구성된 변조기, 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제1 필터, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제2 필터를 포함한다.
다양한 실시예들에서, DC-DC 변환기는 DC 전압을 생성하도록 추가로 구성된다. 다수의 실시예들에 따르면, DC-DC 변환기는 복수의 조절된 전압 각각에 대해 상이한 펄스-폭 변조기 시퀀스로 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, DC-DC 변환기는 배터리 전압을 수신하고, 배터리 전압의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 복수의 조절된 전압 및 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 조절된 전압 각각은 상이한 전압 레벨을 갖는다.
다양한 실시예들에서, 포락선 추적기는 접지와 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 디커플링 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 변조기는 변조기 출력 전압과 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 스위치를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 제1 필터는 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 직렬로 DC 차단 커패시터를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 제2 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 포락선 추적기는 제1 필터를 통한 AC 경로와 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하도록 구성된 제어가능한 지연 회로를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 제어가능한 지연 회로는 복수의 조절된 전압 각자의 지연을 제어하도록 각각 구성된 복수의 제어가능한 지연 버퍼를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 제2 필터를 통한 DC 경로는 포락선 추적기로부터 전력 증폭기로 제공되는 에너지의 적어도 75%를 운반한다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 포락선 추적기에 관한 것이다. 포락선 추적기는 전력 증폭기 공급 전압을 출력하도록 구성된 전력 증폭기 공급 전압 단자, 배터리 전압의 조절에 기반하여 복수의 조절된 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 변환기, 복수의 조절된 전압 및 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하도록 구성된 변조기, 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 AC 경로 필터, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 DC 경로 필터를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, DC-DC 변환기는 DC 전압을 생성하도록 추가로 구성된다. 다수의 실시예들에 따르면, DC-DC 변환기는 복수의 조절된 전압 각각에 대해 상이한 펄스-폭 변조기 시퀀스로 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, DC-DC 변환기는 배터리 전압을 수신하고, 배터리 전압의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 복수의 조절된 전압 및 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 복수의 조절된 전압 각각은 상이한 전압 레벨을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 포락선 추적기는 접지와 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 디커플링 커패시터를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 변조기는 변조기 출력 전압과 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 스위치를 포함한다.
다양한 실시예들에서, AC 경로 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, AC 경로 필터는 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 직렬로 DC 차단 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, DC 경로 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 포락선 추적기는 제1 필터를 통한 AC 경로와 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하도록 구성된 제어가능한 지연 회로를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 제어가능한 지연 회로는 복수의 조절된 전압 각자의 지연을 제어하도록 각각 구성된 복수의 제어가능한 지연 버퍼를 포함한다.
일부 실시예들에서, DC 경로 필터는 포락선 추적기로부터 전력 증폭기 공급 전압 단자로 제공되는 에너지의 적어도 75%를 운반한다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 모바일 디바이스에 관한 것이다. 모바일 디바이스는 라디오 주파수 전송 신호를 생성하도록 구성된 트랜시버, 라디오 주파수 전송 신호를 증폭하고 전력 증폭기 공급 전압으로부터 전력을 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 회로, 및 라디오 주파수 전송 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기를 포함하는 전력 관리 회로를 포함한다. 포락선 추적기는 복수의 조절된 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 변환기, 복수의 조절된 전압 및 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하도록 구성된 변조기, 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제1 필터, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제2 필터를 포함한다.
일부 실시예들에서, DC-DC 변환기는 DC 전압을 생성하도록 추가로 구성된다. 다수의 실시예들에 따르면, DC-DC 변환기는 복수의 조절된 전압 각각에 대해 상이한 펄스-폭 변조기 시퀀스로 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 모바일 디바이스는 배터리 전압을 제공하는 배터리를 더 포함하고, DC-DC 변환기는 배터리 전압의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 복수의 조절된 전압 및 DC 전압을 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 조절된 전압 각각은 상이한 전압 레벨을 갖는다.
다양한 실시예들에서, 포락선 추적기는 접지와 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 디커플링 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 변조기는 변조기 출력 전압과 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 스위치를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제1 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 제1 필터는 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 직렬로 DC 차단 커패시터를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 제2 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 포락선 추적기는 제1 필터를 통한 AC 경로와 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하도록 구성된 제어가능한 지연 회로를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 제어가능한 지연 회로는 복수의 조절된 전압 각자의 지연을 제어하도록 각각 구성된 복수의 제어가능한 지연 버퍼를 포함한다.
일부 실시예들에서, 제2 필터를 통한 DC 경로는 포락선 추적기로부터 전력 증폭기로 제공되는 에너지의 적어도 75%를 운반한다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 포락선 추적의 방법에 관한 것이다. 방법은 전력 증폭기를 이용하여 라디오 주파수 신호를 증폭하는 단계, 전력 증폭기 공급 전압을 이용하여 전력 증폭기에 전력을 공급하는 단계, DC-DC 변환기로부터 복수의 조절된 전압을 출력하는 단계, 및 변조기를 이용하여 복수의 조절된 전압 및 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하는 단계 ― 포락선 신호는 라디오 주파수 신호의 포락선에 대응함 ― 를 포함한다. 방법은 변조기 출력 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 있는 제1 필터를 이용하여 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 단계, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 있는 제2 필터를 이용하여 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 방법은 DC-DC 변환기를 이용하여 DC 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 방법은 복수의 조절된 전압들 각각에 대해 상이한 펄스-폭 변조기 시퀀스로 DC 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 방법은 배터리 전압의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 복수의 조절된 전압 및 DC 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 복수의 조절된 전압 각각은 상이한 전압 레벨을 갖는다.
몇몇 실시예들에서, 방법은 제1 필터의 직렬 DC 차단 커패시터를 이용하여 DC 차단을 제공하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 방법은 제어가능한 지연 회로를 이용하여 제1 필터를 통한 AC 경로와 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 개략도이다.
도 2는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 3a는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3b는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3c는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3d는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 효율 대 출력 전력의 그래프이다.
도 5는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 모바일 디바이스의 개략도이다.
도 8은 라디오 주파수(RF) 신호들을 전송하기 위한 통신 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 멀티-레벨 서플라이(multi-level supply)(MLS) 변조 시스템의 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 MLS DC-DC 변환기의 개략도이다.
도 11은 MLS DC-DC 변환을 위한 타이밍의 일 예의 개략도이다.
도 12는 연속파 신호에 대한 MLS 포락선 추적의 일 예의 개략도이다.
도 13은 다양한 신호 파형들에 대한 포락선 주파수 분포의 일 예의 개략도이다.
도 2는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 3a는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3b는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3c는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 3d는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 효율 대 출력 전력의 그래프이다.
도 5는 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 모바일 디바이스의 개략도이다.
도 8은 라디오 주파수(RF) 신호들을 전송하기 위한 통신 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 멀티-레벨 서플라이(multi-level supply)(MLS) 변조 시스템의 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 MLS DC-DC 변환기의 개략도이다.
도 11은 MLS DC-DC 변환을 위한 타이밍의 일 예의 개략도이다.
도 12는 연속파 신호에 대한 MLS 포락선 추적의 일 예의 개략도이다.
도 13은 다양한 신호 파형들에 대한 포락선 주파수 분포의 일 예의 개략도이다.
특정 실시예들의 다음의 상세한 설명은 특정 실시예들의 다양한 설명들을 제시한다. 그러나, 본 명세서에 설명된 혁신들은 예로서, 청구항들에 의해 정의되고 커버되는 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 이 설명에서, 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있는 도면들을 참조한다. 도면들에 예시된 요소들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아님을 이해할 것이다. 또한, 특정 실시예들은 도면에서 예시된 것보다 많은 요소들 및/또는 도면에서 예시된 요소들의 서브세트를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 일부 실시예들은 2개 이상의 도면으로부터의 피처들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다.
포락선 추적은 전력 증폭기에 의해 증폭된 라디오 주파수(RF) 신호의 포락선과 관련하여 전력 증폭기 공급 전압의 전압 레벨을 효율적으로 제어함으로써 전력 증폭기의 전력 부가 효율(PAE)을 증가시키는데 이용될 수 있는 기술이다. 따라서, RF 신호의 포락선이 증가할 때, 전력 증폭기에 공급되는 전압이 증가할 수 있다. 마찬가지로, RF 신호의 포락선이 감소할 때, 전력 증폭기에 공급되는 전압이 감소되어 전력 소비를 줄일 수 있다.
멀티-레벨 포락선 추적기는 상이한 전압 레벨들의 2개 이상의 조절된 전압들을 생성하는 멀티-레벨 서플라이(MLS) DC-DC 변환기, 조절된 전압들로부터 선택되는 선택된 조절된 전압을 출력하는 MLS 변조기, 및 MLS 변조기의 출력을 필터링하여 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 필터를 포함할 수 있다.
멀티-레벨 포락선 추적기는 전력 증폭기 공급 전압에 대한 DC 및 AC 전류들 둘다가 MLS 변조기 및/또는 공통 필터의 스위치들을 통해 순환될 때 저하된 효율을 겪을 수 있다. 예를 들어, 변조기의 스위치들 및/또는 필터의 인덕터들의 DC 저항에서 전력 손실들이 발생된다.
스위치들의 DC 저항이 낮게(예를 들어, 전력 증폭기의 DC 부하의 작은 백분율) 구현될 수 있지만, 이러한 방식으로 스위치들을 구현하는 것은 비교적 큰 레이아웃 및/또는 상당한 스위칭 손실들을 야기한다. 예를 들어, 원하는 소스 임피던스가 약 0.2 옴일 때, MLS 변조기의 스위치들은 0.2 옴 미만의 온 상태 저항(on-state resistance)을 달성하도록 제약될 수 있고, 이는 비교적 큰 스위치 레이아웃을 야기할 수 있다.
별개의 DC 및 AC 경로들을 갖는 멀티-레벨 포락선 추적 시스템들이 제공된다. 특정 실시예들에서, 전력 증폭기에 대한 전력 증폭기 공급 전압을 생성하기 위한 포락선 추적 시스템이 제공된다. 포락선 추적 시스템은 다수의 조절된 전압들을 출력하는 MLS DC-DC 변환기, 전력 증폭기에 의해 증폭된 RF 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 시간에 따른 조절된 전압들의 선택을 제어하는 MLS 변조기, MLS 변조기의 출력과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 AC 경로 필터, 및 DC 전압과 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 DC 경로 필터를 포함한다.
DC 경로 필터를 통한 DC 경로 및 AC 경로 필터를 통한 별개의 AC 경로를 포함함으로써, 포락선 추적 시스템의 향상된 효율이 달성될 수 있다. 예를 들어, DC 전류와 같은 저주파수 전류가 DC 경로 필터를 통해 (예를 들어, 필터 인덕터를 통해) 제공될 수 있고, 그에 의해 변조기의 스위치들의 크기 및/또는 DC 저항 제약조건들을 완화시킬 수 있다. 따라서, AC 경로에서의 보다 낮은 스위칭 손실들이 달성될 수 있고, 그에 의해 전체 시스템 효율을 향상시킬 수 있다. 일 예에서, DC 경로는 포락선 추적 시스템에 의해 제공되는 에너지의 적어도 75%를 전력 증폭기로 운반한다.
고속 포락선 신호는 DC에 중심을 둔 에너지 함량(energy content)을 가질 수 있기 때문에, DC 경로는 저주파수 에너지 함량을 위한 고효율 경로를 제공할 수 있다. 또한, DC 경로 필터는 필터의 인덕터가 DC 포화 없이 동작할 수 있기 때문에 비교적 작은 컴포넌트 크기들을 포함할 수 있다. 일 예에서, DC 경로 필터는 AC 경로 필터의 크기의 약 절반 미만으로 구현된다. 특정 구현들에서, AC 경로 필터는 AC 경로 필터를 통한 DC 전류의 차단을 보조하는 직렬 DC 차단 커패시터를 포함한다.
특정 구현들에서, DC 전압은 DC-DC 변환기로부터의 조절된 전압이다. 예를 들어, MLS DC-DC 변환기는 또한 DC 전압을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 그러한 구현들에서, DC 전압의 전압 레벨은 MLS 변조기에 제공되는 조절된 전압들 중 하나의 전압 레벨과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 모바일 디바이스(70)의 개략도이다. 모바일 디바이스(70)는 주 안테나(1), 다이버시티 안테나(2), 주 안테나 튜닝 회로(3), 다이버시티 안테나 튜닝 회로(4), DPDT(double-pole double-throw) 안테나 다이버시티 스위치(5), 주 프론트 엔드 모듈(6), 다이버시티 프론트 엔드 모듈(7), 배터리(8), MLS 포락선 추적기(9), 트랜시버(10), 기저대역 모뎀(11) 및 애플리케이션 프로세서(12)를 포함한다.
모바일 디바이스의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 모바일 디바이스들에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현들이 가능하다.
도시된 실시예에서, 주 프론트 엔드 모듈(6)은 제1 전력 증폭기(21), 제2 전력 증폭기(22), 제3 전력 증폭기(23), 제4 전력 증폭기(24), 제1 저잡음 증폭기(31), 제2 저잡음 증폭기(32), 제3 저잡음 증폭기(33), 다이플렉서(42), 전송/수신 대역 스위치(41), 전송 필터(43), 제1 듀플렉서(45), 제2 듀플렉서(46), 제3 듀플렉서(47), 제1 수신 필터(51), 제2 수신 필터(52), 제3 수신 필터(53), 제1 지향성 커플러(59), 및 제2 지향성 커플러(60)를 포함한다. 추가로, 다이버시티 프론트 엔드 모듈(7)은 제1 저잡음 증폭기(35), 제2 저잡음 증폭기(36), 제1 수신 필터(55), 제2 수신 필터(56), 제1 수신 대역 선택 스위치(61), 및 제2 수신 대역 선택 스위치(62)를 포함한다.
프론트 엔드 회로의 일 실시예가 도시되지만, 프론트 엔드 회로의 다른 구현들이 가능하다. 예를 들어, 프론트 엔드 회로는 전력 증폭기들(PA들), 저잡음 증폭기들(LNA들), 필터들, 스위치들, 위상 시프터들, 듀플렉서들, 및/또는 하나 이상의 안테나로부터 전송 및/또는 수신되는 RF 신호들을 처리하기 위한 다른 적절한 회로를 포함할 수 있다. 프론트 엔드의 예시적인 기능들은 전송을 위한 신호들을 증폭하는 것, 수신된 신호들을 증폭하는 것, 신호들을 필터링하는 것, 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 전송 및 수신 모드들 사이의 스위칭, 신호들의 듀플렉싱, 신호들의 멀티플렉싱(예를 들어, 다이플렉싱 또는 트리플렉싱), 또는 이들의 일부 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
따라서, 주 프론트 엔드 모듈들, 다이버시티 수신 프론트 엔드 모듈들, 안테나 선택, 및/또는 안테나 튜닝의 다른 구현들이 이용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, MLS 포락선 추적기(9)는 무선 전송을 위한 RF 신호들을 증폭하기 위해 모바일 디바이스(70)에서 이용되는 전력 증폭기들에 대한 하나 이상의 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는데 이용된다. 도시된 실시예에서, MLS 포락선 추적기(9)는 배터리(8)로부터 배터리 전압(VBATT)을 수신하고, 제1 전력 증폭기(21)에 대한 제1 전력 증폭기 공급 전압(VPA1) 및 제1 전력 증폭기(22)에 대한 제2 전력 증폭기 공급 전압(VPA2)을 생성한다. MLS 포락선 추적기(9)가 2개의 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는 예가 도시되어 있지만, MLS 포락선 추적기(9)는 더 많거나 더 적은 전력 증폭기 공급 전압들을 생성할 수 있다.
MLS 포락선 추적기(9)는 제1 전력 증폭기(21)에 의해 증폭된 제1 RF 신호의 포락선을 추적하기 위해 제1 전력 증폭기 공급 전압(VPA1)을 제어한다. 또한, MLS 포락선 추적기(9)는 제2 전력 증폭기(22)에 의해 증폭된 제2 RF 신호의 포락선을 추적하기 위해 제2 전력 증폭기 공급 전압(VPA2)을 제어한다. 특정 구현들에서, MLS 포락선 추적기(9)는 기저대역 모뎀(11)으로부터 하나 이상의 포락선 신호를 수신한다. 예를 들어, MLS 포락선 추적기(9)는 제1 RF 신호의 포락선을 나타내는 제1 포락선 신호 및 제2 RF 신호의 포락선을 나타내는 제2 포락선 신호를 수신할 수 있다.
배터리(8)는 예를 들어, 리튬-이온 배터리를 포함하는, 모바일 디바이스(70)에서 이용하기 위한 임의의 적절한 배터리일 수 있다. 배터리 전압(VBATT)은 본 명세서의 교시들에 따라 멀티-레벨 포락선 추적에 이용되는 조절된 전압들을 생성하기 위해 MLS 포락선 추적기(9)의 DC-DC 변환기에 의해 조절된다.
트랜시버(10)는 전송을 위한 RF 신호들을 생성하고, 주 안테나(1) 및 다이버시티 안테나(2)로부터 수신된 인입 RF 신호들을 처리한다. RF 신호들의 전송 및 수신과 연관된 다양한 기능들이 트랜시버(10)로서 도 1에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 예에서, 특정 타입들의 RF 신호들을 처리하기 위해 별도의 컴포넌트들(예를 들어, 별도의 회로들 또는 다이들)이 제공될 수 있다.
기저대역 모뎀(11)은 트랜시버(10)에 전송 신호들의 디지털 표현들을 제공하고, 트랜시버(10)는 전송을 위한 RF 신호들을 생성하도록 처리한다. 기저대역 모뎀(11)은 또한 트랜시버(10)에 의해 제공되는 수신된 신호들의 디지털 표현들을 처리한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기저대역 모뎀(11)은 모바일 디바이스(70)에서 주 애플리케이션 처리를 제공하는 역할을 하는 애플리케이션 프로세서(12)에 결합된다. 애플리케이션 프로세서(12)는 메모리 관리, 그래픽 처리 및/또는 멀티미디어 디코딩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 애플리케이션들을 지원하기에 적절한 시스템 능력들을 제공하는 것과 같은 매우 다양한 기능들을 제공할 수 있다.
모바일 디바이스(70)가 멀티-레벨 포락선 추적기를 포함하는 RF 시스템의 일 예를 도시하지만, 매우 다양한 RF 시스템들은 본 명세서의 교시들에 따라 구현되는 멀티-레벨 포락선 추적기를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 3c, 도 5 및 도 6은 전력 증폭기를 위한 포락선 추적 시스템들의 다양한 실시예들의 개략도를 도시한다. 그러나, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현된 포락선 추적기들에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현들이 가능하다.
도 2는 전력 증폭기(71)를 위한 포락선 추적 시스템(100)의 일 실시예의 개략도이다. 포락선 추적 시스템(100)은 MLS DC-DC 변환기(72), DC 경로 필터(73), MLS 변조기(81), 및 AC 경로 필터(91)를 포함한다. MLS DC-DC 변환기(72)는 본 명세서에서 스위칭 조절기라고도 한다.
전력 증폭기(71)는 RF 입력 신호(RFIN)를 증폭하여 RF 출력 신호(RFOUT)를 생성한다. MLS 변조기(81)는 RF 입력 신호(RFIN)의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호(ENVELOPE)를 수신한다. 포락선 신호는 아날로그 또는 디지털일 수 있다.
도시된 실시예에서, MLS DC-DC 변환기(72)는 배터리 전압(VBATT)을 수신하고, DC-DC 변환을 제공하여 상이한 전압 레벨들의 다양한 조절된 전압들(VMLSa, VMLSb, VMLSc ... VMLSn)을 생성한다. 4개의 MLS 전압의 예가 도시되어 있지만, MLS DC-DC 변환기(72)는 타원들에 의해 표시된 바와 같이 더 많거나 더 적은 MLS 전압들을 생성할 수 있다. 이 실시예에서, MLS DC-DC 변환기(72)는 또한 배터리 전압(VBATT)을 조절함으로써 DC 전압(VDC)을 생성한다. DC 전압(VDC)은 조절된 전압들(VMLSa, VMLSb, VMLSc ... VMLSn) 중 하나와 동일하거나 상이한 전압 레벨일 수 있다.
MLS 변조기(81)는 조절된 전압들(VMLSa, VMLSb, VMLSc ... VMLSn) 및 포락선 신호를 수신하고, 변조기 출력 전압을 AC 경로 필터(91)에 출력한다. 특정 구현들에서, MLS 변조기(81)는 포락선 신호에 기반하여 시간에 따라 적절한 조절된 전압을 선택하는 것에 기반하여 출력된 전압을 제어한다. 예를 들어, MLS 변조기(81)는 포락선 신호의 값에 기반하여 조절된 전압들(VMLSa, VMLSb, VMLSc ... VMLSn)을 변조기의 출력에 선택적으로 접속시키기 위한 스위치들의 뱅크를 포함할 수 있다.
DC 경로 필터(73) 및 AC 경로 필터(91)는 각각 MLS DC-DC 변환기(72)로부터의 DC 전압(VDC) 및 MLS 변조기(81)의 출력을 필터링하여, 그에 의해 전력 증폭기(71)에 대한 전력 증폭기 공급 전압(VPA)을 생성한다.
DC 경로 필터(73)를 통한 DC 경로 및 AC 경로 필터(91)를 통한 별개의 AC 경로를 포함함으로써, 포락선 추적 시스템(100)의 향상된 효율이 달성될 수 있다. 예를 들어, 저주파수 전류(DC 전류를 포함하지만, 이에 제한되지 않음)가 DC 경로 필터(73)를 통해 제공될 수 있고, 그에 의해 MLS 변조기의 스위치들의 크기 및/또는 DC 저항 제약조건들을 완화시킨다.
따라서, AC 경로에서의 보다 낮은 스위칭 손실들이 달성될 수 있고, 그에 의해 전체 시스템 효율을 향상시킨다. 일 예에서, DC 경로는 포락선 추적 시스템(100)에 의해 제공되는 에너지의 적어도 75%를 전력 증폭기(71)로 운반한다.
도 3a는 전력 증폭기(101)를 위한 포락선 추적 시스템(140)의 다른 실시예의 개략도이다. 포락선 추적 시스템(140)은 포락선 추적 집적 회로(IC)(102), DC 경로 필터(103), AC 경로 필터(104), DAC 회로(105), 포락선 필터(106), 제1 내지 제 4 디커플링 커패시터들(111-114) 각각, 및 인덕터(117)를 포함한다.
포락선 추적 시스템의 일 실시예가 도 3a에 도시되어 있지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 포락선 추적 시스템들에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현들이 가능하다.
도시된 실시예에서, 포락선 추적 IC(102)는 MLS 스위칭 회로(121), 디지털 제어 회로(122), 기저대역 MLS 변조기(123), 및 변조기 제어 회로(124)를 포함한다. 도 3a의 포락선 추적 IC(102)는 배터리 전압(VBATT)을 수신하는 것, 직렬 주변 인터페이스(SPI)를 통해 통신하는 것, DC 전압(VDC)을 출력하는 것, 포락선 신호(ENVELOPE)를 수신하는 것, 디커플링 커패시터들(111-114)에 접속하는 것, 및 인덕터(117)에 접속하는 것과 같은 다양한 기능들을 제공하기 위한 다양한 핀들 또는 패드들을 갖는 것으로 도시된다. 포락선 추적 IC는 또한 본 명세서에서 포락선 추적 반도체 다이 또는 칩으로 지칭된다.
MLS 스위칭 회로(121)는 전압 조절을 제공하기 위해 인덕터(117)를 통해 전류를 제어한다. 예를 들어, MLS 스위칭 회로(121)는 스위치들, 및 DC-DC 변환을 제공하기 위해 임의의 적절한 조절 방식(펄스-폭 변조를 포함하지만, 이에 제한되지 않음)을 이용하여 스위치들을 턴온 및 턴오프하는 제어기를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, MLS 스위칭 회로(121)는 상이한 전압 레벨들의 4개의 조절된 MLS 전압 및 조절된 DC 전압(VDC)을 출력한다. 그러나, MLS 스위칭 회로(121)는 더 많거나 더 적은 조절된 전압들을 출력하도록 구현될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, MLS 스위칭 회로(121)는 디지털 제어 회로(122)에 의해 제어된다. 디지털 제어 회로(122)는 MLS 스위칭 회로(121)에 의해 출력되는 하나 이상의 조절된 전압의 전압 레벨들에 대한 제어를 포함하지만 이에 제한되지 않는 프로그래밍가능성을 MLS 스위칭 회로(121)에 제공할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 디지털 제어 회로(122)는 SPI 버스에 결합된다. 특정 구현들에서, 디지털 제어 회로(122)는 SPI 버스 및/또는 다른 칩 인터페이스를 통해 수신된 데이터에 기반하여 MLS 스위칭 회로(121)를 제어한다.
MLS 스위칭 회로(121)는 또한 변조기 제어 회로(124)에 의해 제어될 수 있다. 일 예에서, 조절된 DC 전압(VDC)은 변조기 제어 회로(124)에 의해 적어도 부분적으로 제어된다.
기저대역 MLS 변조기(123)는 AC 경로 필터(104)를 통해 전력 증폭기 공급 전압(VPA)에 결합된 출력을 포함한다. 특정 구현들에서, 기저대역 MLS 변조기(123)는 조절된 MLS 전압들 각각과 AC 경로 필터(104) 사이에 결합된 스위치들을 포함한다. 또한, 변조기의 스위치들은 포락선 신호에 기반하여 변조기 제어기(124)에 의해 선택적으로 열리거나 닫힌다.
도시된 실시예에서, DC 경로 필터(103)는 션트 커패시터(127) 및 직렬 인덕터(128)를 포함한다. 추가적으로, AC 경로 필터(104)는 제1 직렬 인덕터(131), 제2 직렬 인덕터(132), 제1 션트 커패시터(135), 및 제2 션트 커패시터(136)를 포함한다. DC 경로 필터 및 AC 경로 필터의 예시적인 구현들이 도 3a에 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 DC 경로 필터들 및 AC 경로 필터들에 적용가능하다. 따라서, 필터들의 다른 구현들이 본 명세서의 교시들에 따라 이용될 수 있다.
특정 구현들에서, 필터의 하나 이상의 컴포넌트들은 향상된 유연성 및/또는 구성가능성을 제공하기 위해 제어가능하다(예를 들어, 디지털적으로 프로그램가능하고/하거나 아날로그-튜닝된다). 예를 들어, 도시된 실시예에서, 제1 션트 커패시터(135) 및 제2 션트 커패시터(136)는 제어가능하다. 제어가능한 필터 컴포넌트들의 2개의 예들이 도시되지만, 다른 필터 컴포넌트들이 제어가능하도록 추가적으로 또는 대안적으로 구현될 수 있다.
도 3b는 전력 증폭기(101)를 위한 포락선 추적 시스템(150)의 다른 실시예의 개략도이다. 도 3b의 포락선 추적 시스템(150)은, 포락선 추적 시스템(150)이 AC 경로 필터(144)의 상이한 구현을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 3a의 포락선 추적 시스템(140)과 유사하다.
예를 들어, 도 3a의 AC 경로 필터(104)와 비교하여, 도 3b의 AC 경로 필터(144)는 AC 경로 필터(144)를 통한 저주파수 전류를 차단하기 위한 DC 차단 커패시터(138)를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, DC 차단 커패시터(138)는 AC 경로 필터(144)의 출력에 결합된다.
DC 차단 커패시터(138)를 포함함으로써, AC 경로에서의 더 낮은 스위칭 손실들이 달성될 수 있고, 그에 의해 전체 시스템 효율을 향상시킨다. 예를 들어, DC 차단 커패시터(138)의 포함은 AC 경로 필터(144)를 통해 AC 경로에 의해 운반되는 에너지에 비해 DC 경로 필터(103)를 통해 DC 경로에 의해 운반되는 에너지의 백분율을 증가시키는 것을 도울 수 있다. 일 예에서, DC 경로 필터(103)를 통한 DC 경로는 포락선 추적 시스템(150)에 의해 전력 증폭기(101)에 제공되는 에너지의 적어도 75%를 운반한다.
도 3c는 전력 증폭기(101)를 위한 포락선 추적 시스템(160)의 다른 실시예의 개략도이다. 도 3c의 포락선 추적 시스템(160)은, 포락선 추적 시스템(160)이 AC 경로 필터(154)의 상이한 구현을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 3b의 포락선 추적 시스템(150)과 유사하다.
예를 들어, 도 3b의 AC 경로 필터(144)와 비교하여, 도 3c의 AC 경로 필터(154)는 필터의 입력에 결합된 DC 차단 커패시터(138)를 포함한다. DC 차단 커패시터는, 예를 들어, 입력에서, 출력에서, 또는 입력과 출력 사이의 신호 경로를 따르는 것을 포함하여, 매우 다양한 위치들에서 AC 경로 필터에 포함될 수 있다.
도 3d는 전력 증폭기(101)를 위한 포락선 추적 시스템(170)의 다른 실시예의 개략도이다. 도 3d의 포락선 추적 시스템(170)은, 포락선 추적 시스템(170)이 2개의 MLS 조절된 전압들로 동작하는 포락선 추적 IC(102)를 포함한다는 점을 제외하고는, 도 3a의 포락선 추적 시스템(140)과 유사하다. 또한, 디커플링 커패시터들(113 및 114)은 더 적은 수의 MLS 조절된 전압들의 관점에서 생략되었다.
도 3d의 포락선 추적 시스템(170)은 더 낮은 복잡도의 이점을 갖는다. 또한, 포락선 추적 시스템(170)은 높은 대역폭 변조들에 적합할 수 있는 심볼별 추적을 이용하는 애플리케이션들에 매우 적합하다. 예를 들어, 심볼별 추적을 이용할 때, 2개의 MLS 전압이 프로그래밍되어 심볼 레이트(예를 들어, 16 μs)로 연속해서 이용될 수 있다. 따라서, MLS 변조기(123)는 새로운 전압 유지 커패시터로 스위칭함으로써 전력 증폭기 공급 전압을 생성하는데 이용되는 전압을 변경할 수 있다.
심볼별 추적을 이용할 때, 더 적은 필터링이 이용될 수 있지만, AC/DC 분할은 그럼에도 불구하고 유익하고 직렬 스위치에 대한 필요성을 피한다.
도 4는 효율 대 출력 전력의 그래프이다. 그래프는 상이한 시뮬레이션 시나리오들에 대한 결합된 전력 증폭기 및 포락선 추적기 효율 대 출력 전력의 3개의 플롯을 포함한다. 예를 들어, 제1 플롯(171)은 0.1 옴의 스위치 저항이 DC 경로에 포함되는 시뮬레이션에 대응하고, 제2 플롯(172)은 LTE 효율의 경우이고, 제3 플롯(173)은 1.0 옴의 스위치 저항이 DC 경로에 포함되는 경우이다. 별개의 AC 경로 및 DC 경로를 제공함으로써 더 낮은 DC 경로 저항이 달성될 수 있기 때문에, 향상된 효율이 또한 실현될 수 있다.
포락선 추적 시스템에 대한 시뮬레이션 결과들의 특정한 예들이 도 4에 도시되어 있지만, 다른 시뮬레이션 결과들도 가능하다. 예를 들어, 시뮬레이션 결과들은, (동작 주파수를 포함한) 시뮬레이션 파라미터들, 회로 토폴로지, 및/또는 제작 프로세스들을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 매우 다양한 인자들에 기반하여 변할 수 있다.
도 5는 전력 증폭기(71)를 위한 포락선 추적 시스템(180)의 다른 실시예의 개략도이다. 도 5의 포락선 추적 시스템(180)은, 포락선 추적 시스템(150)이 제어가능한 지연 회로(98)를 더 포함한다는 점을 제외하고는, 도 2의 포락선 추적 시스템(100)과 유사하다.
도시된 실시예에서, 포락선 추적 시스템(180)은 MLS DC-DC 변환기(72)로부터 DC 경로 필터(73)를 통해 전력 증폭기(71)의 공급 입력까지의 DC 경로 지연(t1)으로 동작한다. 또한, 포락선 추적 시스템(180)은 MLS DC-DC 변환기(72)로부터 제어가능한 지연 회로(98), MLS 변조기(81) 및 AC 경로 필터(91)를 통해 전력 증폭기(71)의 공급 입력까지의 AC 경로 지연(t2)으로 동작한다.
제어가능한 지연 회로(98)를 포함함으로써, AC 경로와 DC 경로 사이의 상대 지연이 포락선 추적 시스템(180)의 효율을 향상시키도록 제어될 수 있다. 특정 구현들에서, 제어가능한 지연 회로(98)의 지연은 효율을 향상시키기 위해 DC 경로 지연(t1)과 AC 경로 지연(t2)을 원하는 위상 시프트와 실질적으로 정합시키도록 동작한다.
예를 들어, 지연의 차이에 대한 보상이 없으면, DC 경로의 제어 대역폭이 AC 경로의 제어 대역폭보다 작기 때문에 AC 경로 및 DC 경로의 전류들이 경합(fight)할 수 있다. 이 예에서, AC 경로는 부하에 의해 보여지는 바와 같이 DC 경로의 상대 지연을 제어하기 위해 제어가능한 지연 회로(98)에 의해 지연된다. 특정 구현들에서, 결합이 발생하는 대역폭에 걸친 약 90도의 위상 시프트는 비교적 높은 효율을 제공한다. 특정 구현들에서, 디지털 상태 머신 또는 다른 적절한 제어 회로는 약 90도의 위상 지연을 달성하는 제어를 제공하도록 동작한다.
도 6은 전력 증폭기(101)를 위한 포락선 추적 시스템(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 도 6의 포락선 추적 시스템(200)은, 포락선 추적 시스템(200)이 포락선 추적 IC(182)의 상이한 구현을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 3a의 포락선 추적 시스템(140)과 유사하다.
예를 들어, 도 3a의 포락선 추적 IC(102)와 비교하여, 도 6의 포락선 추적 IC(182)는 제어가능한 지연 버퍼들(191-194)을 더 포함한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제어가능한 지연 버퍼들(191-194)은 MLS 스위칭 회로(121)에 의해 생성된 각각의 MLS 조절된 전압에 제어가능한 지연을 제공함으로써, DC 경로 지연(t1)에 대한 AC 경로 지연(t2)의 상대적 조절을 허용한다.
이 실시예에서, 제어가능한 지연 버퍼들(191-194)의 지연은 디지털 제어 회로(122)에 의해 개별적으로 제어가능하고, 그에 의해 다양한 MLS 조절된 전압 경로들 사이의 지연에서의 임의의 변동들을 고려함에 있어서 향상된 유연성을 제공한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 모바일 디바이스(800)의 개략도이다. 모바일 디바이스(800)는 기저대역 시스템(801), 트랜시버(802), 프론트 엔드 시스템(803), 안테나들(804), 전력 관리 시스템(805), 메모리(806), 사용자 인터페이스(807), 및 배터리(808)를 포함한다.
모바일 디바이스(800)는 2G, 3G, 4G(LTE, LTE-어드밴스드 및 LTE-어드밴스드 프로를 포함함), 5G, WLAN(예를 들어, Wi-Fi), WPAN(예를 들어, 블루투스 및 지그비), WMAN(예를 들어, WiMax) 및/또는 GPS 기술들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 매우 다양한 통신 기술들을 이용하여 통신하는데 이용될 수 있다.
트랜시버(802)는 전송을 위한 RF 신호들을 생성하고, 안테나들(804)로부터 수신된 인입 RF 신호들을 처리한다. RF 신호들의 전송 및 수신과 연관된 다양한 기능들이 트랜시버(802)로서 도 7에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 일 예에서, 특정 타입들의 RF 신호들을 처리하기 위해 별도의 컴포넌트들(예를 들어, 별도의 회로들 또는 다이들)이 제공될 수 있다.
프론트 엔드 시스템(803)은 안테나들(804)로 전송되고/되거나 이들로부터 수신되는 신호들을 조정하는 것을 돕는다. 도시된 실시예에서, 프론트 엔드 시스템(803)은 전력 증폭기들(PA들)(811), 저잡음 증폭기들(LNA들)(812), 필터들(813), 스위치들(814) 및 듀플렉서들(815)을 포함한다. 그러나, 다른 구현들이 가능하다.
예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은 전송을 위한 신호들을 증폭하는 것, 수신된 신호들을 증폭하는 것, 신호들을 필터링하는 것, 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 전송 모드와 수신 모드 사이의 스위칭, 신호들의 듀플렉싱, 신호들의 멀티플렉싱(예를 들어, 다이플렉싱 또는 트리플렉싱), 또는 이들의 일부 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 기능화를 제공할 수 있다.
특정 구현예들에서, 모바일 디바이스(800)는 캐리어 집성을 지원하고, 이에 의해 피크 데이터 레이트들을 증가시키기 위한 유연성을 제공한다. 캐리어 집성은 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 및 시분할 듀플렉싱(TDD) 둘 다에 이용될 수 있으며, 복수의 캐리어 또는 채널을 집성하는데 이용될 수 있다. 캐리어 집성은 인접 집성(contiguous aggregation)을 포함하는데, 여기서, 동일한 동작 주파수 대역 내의 인접 캐리어들이 집성된다. 캐리어 집성은 또한 비인접할 수 있으며, 공통 대역 내의 주파수에서 또는 상이한 대역들에서 분리되는 캐리어들을 포함할 수 있다.
안테나들(804)은 매우 다양한 타입들의 통신들에 이용되는 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나들(804)은 매우 다양한 주파수들 및 통신 표준들과 연관된 신호들을 전송 및/또는 수신하는 것과 연관된 안테나들을 포함할 수 있다.
특정 구현들에서, 안테나들(804)은 MIMO 통신들 및/또는 스위칭형 다이버시티 통신들을 지원한다. 예로서, MIMO 통신들은 단일 라디오 주파수 채널을 통해 다중 데이터 스트림들을 통신하기 위해 다수의 안테나를 이용한다. MIMO 통신들은 라디오 환경의 공간적 멀티플렉싱 차이들로 인한 보다 높은 신호 대 잡음비, 개선된 코딩 및/또는 감소된 신호 간섭으로부터 이익을 얻는다. 스위칭형 다이버시티는 특정 시간에 특정 안테나가 동작하도록 선택되는 통신들을 지칭한다. 예를 들어, 스위치는 관측된 비트 에러율 및/또는 신호 강도 표시자와 같은 다양한 인자들에 기반하여 안테나 그룹으로부터 특정 안테나를 선택하는데 이용될 수 있다.
모바일 디바이스(800)는 특정 구현들에서 빔포밍으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은 트랜시버(802)에 의해 제어되는 가변 위상을 갖는 위상 시프터들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 위상 시프터들은 안테나들(804)을 이용하여 신호들의 전송 및/또는 수신을 위해 빔 형성 및 지향성을 제공하도록 제어된다. 예를 들어, 신호 전송의 맥락에서, 주어진 방향으로 전파하는 더 많은 신호 강도를 갖는 빔-유사 품질들을 나타내는 집성 전송 신호를 생성하기 위해 보강 및 상쇄 간섭을 이용하여 안테나들(804)로부터의 방사된 신호들을 조합하도록 안테나들(804)에 제공된 전송 신호들의 위상들이 제어된다. 신호 수신의 맥락에서, 위상들은, 신호가 특정 방향으로부터 안테나들(804)에 도달할 때 더 많은 신호 에너지가 수신되도록 제어된다. 특정 구현들에서, 안테나들(804)은 빔포밍을 향상시키기 위해 안테나 요소들의 하나 이상의 어레이를 포함한다.
기저대역 시스템(801)은 음성 및 데이터와 같은 다양한 사용자 입력 및 출력(I/O)의 처리를 용이하게 하기 위해 사용자 인터페이스(807)에 결합된다. 기저대역 시스템(801)은 트랜시버(802)에게 전송 신호들의 디지털 표현들을 제공하며, 트랜시버(802)는 전송을 위한 RF 신호들을 생성하도록 처리한다. 기저대역 시스템(801)은 또한 트랜시버(802)에 의해 제공된 수신된 신호들의 디지털 표현들을 처리한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기저대역 시스템(801)은 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이하게 하기 위해 메모리(806)에 결합된다.
메모리(806)는 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이하게 하고/하거나 사용자 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하는 것과 같은 매우 다양한 목적들을 위해 이용될 수 있다.
전력 관리 시스템(805)은 모바일 디바이스(800)의 다수의 전력 관리 기능들을 제공한다. 전력 관리 시스템(805)은 본 개시내용의 하나 이상의 특징에 따라 구현되는 MLS 포락선 추적기(860)를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(805)은 배터리(808)로부터 배터리 전압을 수신한다. 배터리(808)는, 예컨대, 리튬-이온 배터리를 포함하는, 모바일 디바이스(800)에서 이용하기 위한 임의의 적절한 배터리일 수 있다.
도 8은 RF 신호들을 전송하기 위한 통신 시스템(950)의 일 실시예의 개략도이다. 통신 시스템(950)은 배터리(901), MLS 포락선 추적기(902), 전력 증폭기(903), 지향성 커플러(904), 듀플렉싱 및 스위칭 회로(905), 안테나(906), 기저대역 프로세서(907), 신호 지연 회로(908), 디지털 사전 왜곡(DPD) 회로(909), I/Q 변조기(910), 관측 수신기(911), 상호변조 검출 회로(912), 포락선 지연 회로(921), 좌표 회전 디지털 계산(CORDIC) 회로(922), 정형 회로(923), 디지털-아날로그 변환기(924), 및 재구성 필터(925)를 포함한다.
도 8의 통신 시스템(950)은 본 개시내용의 하나 이상의 특징에 따라 구현되는 포락선 추적 시스템을 포함할 수 있는 RF 시스템의 일 예를 나타낸 것이다. 그러나, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 RF 시스템들에 적용가능하다.
기저대역 프로세서(907)는, 정현파 또는 원하는 진폭, 주파수 및 위상의 신호의 신호 성분들에 대응하는 동상(I) 신호 및 직교-위상(Q) 신호를 생성하도록 동작한다. 예를 들어, I 신호 및 Q 신호는 정현파의 등가 표현을 제공한다. 특정 구현들에서, I 및 Q 신호들은 디지털 포맷으로 출력된다. 기저대역 프로세서(907)는 기저대역 신호들을 처리하기 위한 임의의 적절한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(907)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그래밍가능한 코어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
신호 지연 회로(908)는 MLS 포락선 추적기(902)에 제공되는 차동 포락선 신호(ENV_p, ENV_n)와 전력 증폭기(903)에 제공되는 RF 신호(RFIN) 사이의 상대 정렬을 제어하는데 도움을 주기 위해 I 및 Q 신호들에 조정가능한 지연을 제공한다. 신호 지연 회로(908)에 의해 제공되는 지연량은 상호변조 검출 회로(912)에 의해 검출되는 인접 대역들에서의 상호변조량에 기반하여 제어된다.
DPD 회로(909)는 디지털적으로 사전 왜곡된 I 및 Q 신호들을 생성하기 위해 신호 지연 회로(908)로부터의 지연된 I 및 Q 신호들에 디지털 정형을 제공하도록 동작한다. 도시된 실시예에서, DPD 회로(909)에 의해 제공되는 DPD는 상호변조 검출 회로(912)에 의해 검출되는 상호변조량에 기반하여 제어된다. DPD 회로(909)는 전력 증폭기(903)의 왜곡을 감소시키고/시키거나 전력 증폭기(903)의 효율을 증가시키는 역할을 한다.
I/Q 변조기(910)는 디지털적으로 사전 왜곡된 I 및 Q 신호들을 수신하고, 이들은 RF 신호(RFIN)를 생성하도록 처리된다. 예를 들어, I/Q 변조기(910)는 디지털적으로 사전 왜곡된 I 및 Q 신호들을 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성된 DAC들, 아날로그 I 및 Q 신호들을 라디오 주파수로 상향변환하기 위한 믹서들, 및 상향변환된 I 및 Q 신호들을 RF 신호(RFIN)에 결합하기 위한 신호 결합기를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(910)는 그 안에서 처리되는 신호들의 주파수 콘텐츠를 필터링하도록 구성되는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
포락선 지연 회로(921)는 기저대역 프로세서(907)로부터의 I 및 Q 신호들을 지연시킨다. 또한, CORDIC 회로(922)는 지연된 I 및 Q 신호들을 처리하여 RF 신호(RFIN)의 포락선을 나타내는 디지털 포락선 신호를 생성한다. 도 8이 CORDIC 회로(922)를 이용하는 구현을 도시하지만, 아날로그 포락선 신호는 다른 방식들로 획득될 수 있다.
정형 회로(923)는 통신 시스템(950)의 성능을 향상시키기 위해 디지털 포락선 신호를 정형하도록 동작한다. 특정 구현들에서, 정형 회로(923)는 디지털 포락선 신호의 각각의 레벨을 대응하는 정형화된 포락선 신호 레벨에 매핑하는 정형 테이블을 포함한다. 포락선 정형은 전력 증폭기(903)의 선형성, 왜곡 및/또는 효율을 제어하는데 도움을 줄 수 있다.
도시된 실시예에서, 정형화된 포락선 신호는 DAC(924)에 의해 차동 아날로그 포락선 신호로 변환되는 디지털 신호이다. 또한, 차동 아날로그 포락선 신호는 재구성 필터(925)에 의해 필터링되어 MLS 포락선 추적기(902)의 차동 포락선 증폭기에 의한 이용을 위해 적합한 차동 포락선 신호(ENV_p, ENV_n)를 생성한다. 특정 구현들에서, 재구성 필터(925)는 차동 저역 통과 필터를 포함한다.
포락선 시그널링의 일 예가 도시되어 있지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현된 포락선 시그널링에 적용가능하다. 예를 들어, 다른 예에서, DAC(924) 및 재구성 필터(925)는 MLS 포락선 추적기(902)에 디지털 포락선 데이터를 제공하기 위해 생략된다.
도 8을 계속 참조하면, MLS 포락선 추적기(902)는 재구성 필터(925)로부터의 포락선 신호 및 배터리(901)로부터의 배터리 전압(VBATT)을 수신하고, 차동 포락선 신호(ENV_p, ENV_n)를 이용하여 RF 신호(RFIN)의 포락선과 관련하여 변하는 전력 증폭기(903)에 대한 전력 증폭기 공급 전압(VCC_PA)을 생성한다. 이 예에서, 전력 증폭기(903)는 I/Q 변조기(910)로부터 RF 신호(RFIN)를 수신하고, 증폭된 RF 신호(RFOUT)를 듀플렉싱 및 스위칭 회로(905)를 통해 안테나(906)에 제공한다.
지향성 커플러(904)는 전력 증폭기(903)의 출력과 듀플렉싱 및 스위칭 회로(905)의 입력부 사이에 위치됨으로써, 듀플렉싱 및 스위칭 회로(905)의 삽입 손실을 포함하지 않는 전력 증폭기(903)의 출력 전력의 측정을 허용한다. 지향성 커플러(904)로부터의 감지된 출력 신호는 관측 수신기(911)에 제공되며, 관측 수신기(911)는 하향변환된 I 및 Q 신호들을 생성하기 위해 하향 변환을 제공하기 위한 믹서들, 및 하향변환된 I 및 Q 신호들로부터 I 및 Q 관측 신호들을 생성하기 위한 DAC들을 포함할 수 있다.
상호변조 검출 회로(912)는 기저대역 프로세서(907)로부터의 I 및 Q 신호들과 I 및 Q 관측 신호들 사이의 상호변조 곱(product)을 결정한다. 또한, 상호변조 검출 회로(912)는 차동 포락선 신호(ENV_p, ENV_n)와 RF 신호(RFIN) 사이의 상대 정렬을 제어하기 위해 DPD 회로(909)에 의해 제공되는 DPD 및/또는 신호 지연 회로(908)의 지연을 제어한다. 다른 실시예에서, 상호변조 검출 회로(912)는 추가적으로 또는 대안적으로 신호 지연 회로(921)의 지연을 제어한다.
기저대역 및 전력 증폭기(903)의 출력으로부터의 피드백 경로를 포함함으로써, I 및 Q 신호들은 통신 시스템(950)의 동작을 최적화하도록 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로 통신 시스템(950)을 구성하는 것은 전력 제어를 제공하는 것, 전송기 손상들을 보상하는 것, 및/또는 DPD를 수행하는 것을 도울 수 있다.
단일 스테이지로서 예시되어 있지만, 전력 증폭기(903)는 하나 이상의 스테이지를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 교시들은 다수의 전력 증폭기를 포함하는 통신 시스템들에 적용가능하다.
도 9는 일 실시예에 따른 MLS 변조 시스템(1050)의 개략도이다. MLS 변조 시스템(1050)은 변조기 제어 회로(1020), MLS DC-DC 변환기(1025), 변조기 스위치 뱅크(1027), 및 디커플링 커패시터 뱅크(1030)를 포함한다.
도 9의 MLS 변조 시스템(1050)은 멀티-레벨 포락선 추적기에 통합하기에 적절한 MLS 변조기 회로의 일 구현을 도시한다. 그러나, MLS 변조기 회로의 다른 구현들은 본 명세서의 교시들에 따라 구현되는 멀티-레벨 포락선 추적기들에 포함될 수 있다.
MLS DC-DC 변환기(1025)는 배터리 전압(VBATT)의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 제1 조절된 전압(VMLS1), 제2 조절된 전압(VMLS2) 및 제3 조절된 전압(VMLS3)을 생성한다. 3개의 조절된 전압을 갖는 예가 도시되어 있지만, MLS DC-DC 변환기(1025)는 더 많거나 더 적은 조절된 전압들을 생성할 수 있다. 특정 구현들에서, 조절된 전압들 중 적어도 일부는 배터리 전압(VBATT)에 대해 부스팅된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조절된 전압들 중 하나 이상은 배터리 전압(VBATT)의 전압보다 낮은 전압을 갖는 벅 전압(buck voltage)이다.
디커플링 커패시터 뱅크(1030)는 MLS DC-DC 변환기(1025)에 의해 생성되는 조절된 전압들을 안정화시키는 것을 돕는다. 예를 들어, 도 9의 디커플링 커패시터 뱅크(1030)는 제1 조절된 전압(VMLS1)을 디커플링하기 위한 제1 디커플링 커패시터(1031), 제2 조절된 전압(VMLS2)을 디커플링하기 위한 제2 디커플링 커패시터(1032), 및 제3 조절된 전압(VMLS3)을 디커플링하기 위한 제3 디커플링 커패시터(1033)를 포함한다.
도 9를 계속 참조하면, 변조기 스위치 뱅크(1027)는 변조기의 출력(MODOUT)과 제1 조절된 전압(VMLS1) 사이에 접속된 제1 스위치(1041), 변조기의 출력과 제2 조절된 전압(VMLS2) 사이에 접속된 제2 스위치(1042), 및 변조기의 출력과 제3 조절된 전압(VMLS3) 사이에 접속된 제3 스위치(1043)를 포함한다. 변조기 제어(1020)는 스위치들(1041-1043)을 선택적으로 열거나 닫음으로써 변조기의 출력을 제어하도록 동작한다.
도 10은 일 실시예에 따른 MLS DC-DC 변환기(1073)의 개략도이다. MLS DC-DC 변환기(1073)는 인덕터(1075), 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3), 제4 스위치(S4), 제5 스위치(S5), 및 제6 스위치(S6)를 포함한다. MLS DC-DC 변환기(1073)는 조절을 제공하기 위해 스위치들을 열고 닫기 위한 제어 회로(도 10에 도시되지 않음)를 더 포함한다.
도 10의 MLS DC-DC 변환기(1073)는 멀티-레벨 포락선 추적기에 통합하기에 적절한 MLS DC-DC 변환기의 일 구현을 도시한다. 그러나, MLS DC-DC 변환기들의 다른 구현들이 본 명세서의 교시들에 따라 구현되는 멀티-레벨 포락선 추적기들에 포함될 수 있다.
도시된 실시예에서, 제1 스위치(S1)는 배터리 전압(VBATT)에 전기적으로 접속된 제1 단부 및 제2 스위치(S2)의 제1 단부 및 인덕터(1075)의 제1 단부에 전기적으로 접속된 제2 단부를 포함한다. 제2 스위치(S2)는 제1 또는 접지 서플라이(VGND)에 전기적으로 접속된 제2 단부를 더 포함한다. 도 10이 접지 서플라이 및 배터리 전압을 이용하여 전력을 공급받는 DC-DC 변환기의 구성을 예시하지만, 본 명세서의 교시들은 임의의 적절한 전력 공급장치들을 이용하여 전력을 공급받는 DC-DC 변환기들에 적용가능하다. 인덕터(1075)는 제3 내지 제6 스위치들(S3-S6) 각각의 제1 단부에 전기적으로 접속된 제2 단부를 더 포함한다. 제3 스위치(S3)는 접지 서플라이(VGND)에 전기적으로 접속된 제2 단부를 더 포함한다. 제4, 제5 및 제6 스위치들(S4-S6)은 각각 제1, 제2 및 제3 조절된 전압들(VMLS1, VMLS2 및 VMLS3)을 각각 생성하도록 구성된 제2 단부를 포함한다.
제1 내지 제6 스위치들(S1-S6)은 목표 전압 레벨들의 특정 에러 허용 오차 내에 조절된 전압들을 유지하기 위해 선택적으로 열리거나 닫힌다. 3개의 조절된 전압을 갖는 예가 도시되어 있지만, MLS DC-DC 변환기(1073)는 더 많거나 더 적은 조절된 전압들을 생성하도록 구현될 수 있다.
도시된 실시예에서, MLS DC-DC 변환기(1073)는 배터리 전압(VBATT)보다 큰 조절된 부스트 전압들 및/또는 배터리 전압(VBATT)보다 낮은 조절된 벅 전압들을 생성하도록 동작가능한 벅-부스트 변환기로서 동작한다. 그러나, 다른 구현들이 가능하다.
도 11은 MLS DC-DC 변환을 위한 타이밍의 일 예의 개략도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 조절 사이클들의 폭은 MLS DC-DC 변환에 의해 생성된 조절된 전압들의 전압 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 MLS 조절된 전압은 기간 t1과 연관될 수 있는 반면, 제2 조절 전압은 상이한 기간 t2와 연관될 수 있다. 또한, 비중첩 기간 tovlp는 상이한 전압 레벨들 사이의 크로바 전류들(crowbar currents)을 회피하기 위해 이용될 수 있다.
본 명세서의 특정 구현들에서, 하나 이상의 조절 기간(예를 들어, t1 및/또는 t2) 및/또는 하나 이상의 비중첩 기간(예를 들어, tovlop)은 디지털적으로 제어가능하다. 특정 구현들에서, 지연들은 디지털 상태 머신 및/또는 다른 적절한 회로에 기반하여 제어된다.
MLS DC-DC 변환에 의해 생성된 조절된 전압들은 변조기에 의해 변조기 출력 필터에 선택적으로 제공될 수 있다. 도시된 예에서, 변조기 출력 필터는 션트 커패시터들(C1 및 C2) 및 직렬 인덕터들(L1 및 L2)을 포함하는 것으로 도시된다. 그러나, 변조기 출력 필터들의 다른 구현들이 가능하다.
변조기 출력 필터를 통한 AC 경로 및 변조기를 바이패스하는 별개의 DC 경로 둘다를 제공하는 것은 향상된 효율을 제공한다. 예를 들어, 이러한 방식으로 포락선 추적 시스템을 구현함으로써, 변조기의 출력 필터의 인덕터들(예를 들어, 인덕터들 L1 및/또는 L2)에 축적된 에너지가 감소될 수 있다. 이 감소된 에너지는 결국 필터로의 오버슈트(overshoot) 및/또는 MLS 스위치들로의 백-크로바(back-crowbar) 전류를 감소시킨다.
일 실시예에서, MLS DC-DC 변환기는 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 변조기에 대한 2개 이상의 MLS 전압들, 및 변조기를 바이패스하는 DC 경로를 통해 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 DC 전압을 생성한다. 또한, DC 전압의 조절은 MLS 전압들의 조절과 상이하다. 예를 들어, 조절을 위해 이용되는 조절 기간 및/또는 비중첩 기간은 MLS 전압들에 대해 DC 전압에 대해 상이할 수 있다. 따라서, 펄스 폭 변조기(PWM) 시퀀스는 DC 경로 대 AC 경로에 대해 상이할 수 있다.
도 12는 연속파 신호에 대한 MLS 포락선 추적의 일 예의 개략도이다. 도시된 예는 약 100 MHz의 주파수 및 약 10 ns의 대응하는 기간을 갖는 연속파 신호에 대한 것이다. 신호에 대한 적절한 MLS 전압 레벨들의 예들이 도시된다.
도 13은 다양한 신호 파형들에 대한 포락선 주파수 분포의 일 예의 개략도이다. 각각의 타입의 신호 파형에 대해, 그래프는, DC 포락선 에너지, 1 MHz 미만의 AC 포락선 에너지, 및 1 MHz 초과의 AC 포락선 에너지의 백분율을 도시한다. 변조기 출력 필터를 통한 AC 경로 및 변조기를 바이패스하는 별개의 DC 경로 둘다를 제공하는 것은 다양한 타입의 RF 신호 파형들에 대한 향상된 효율을 제공한다.
결론
전술한 실시예들 중 일부는 모바일 디바이스들과 관련된 예들을 제공하였다. 그러나, 이러한 실시예들의 원리들 및 이점들은 포락선 추적을 필요로 하는 임의의 다른 시스템들 또는 장치에 이용될 수 있다.
맥락상 명확하게 달리 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 청구항들 전반에 걸쳐, 단어들 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적이거나 망라적 의미와는 대조적으로 포함적인 의미; 즉, "을 포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "결합된"이란, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 직접 접속되거나 하나 이상의 중간 요소에 의해 접속될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 마찬가지로, 단어 "접속된"이란, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 직접 접속되거나, 하나 이상의 중간 요소에 의해 접속될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 추가적으로, 단어들 "본 명세서에서", "위에서", "아래에서" 그리고 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라 본 출원을 전체로서 지칭할 것이다. 맥락이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 위의 상세한 설명 내의 단어들은 또한 각각의 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목의 리스트를 참조하는 단어 "또는"은 그 단어의 모든 다음의 해석들을 포괄한다: 그 리스트에서의 항목들 중 임의의 것, 그 리스트에서의 모든 항목들, 그 리스트에서의 항목들의 임의의 조합.
더욱이, 그 중에서도 특히, "~을 할 수 있다", "~일 수 있다", "예컨대", "예를 들어", "~와 같은" 등의 본 명세서에서 사용되는 조건부 언어는, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 또는 사용되는 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 실시예들이 특정 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만, 다른 실시예들이 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예에 대해 임의의 방식으로 요구되거나, 하나 이상의 실시예가 이들 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 포함될지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지를 저작자 입력이나 촉구에 관계없이 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
본 발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 망라적이거나 또는 위에 개시되는 정확한 형태로 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예들, 및 본 발명에 대한 예들이 예시의 목적으로 전술되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 다양한 등가적 수정들이 본 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, 세분되고, 조합되고/되거나 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양하고 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되었지만, 이들 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행되거나, 상이한 시간들에서 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공되는 본 발명의 교시들이 반드시 전술한 시스템이 아니라, 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 전술한 다양한 실시예들의 요소들 및 동작들은 조합되어 추가적인 실시예들을 제공할 수 있다.
본 발명들의 특정 실시예들이 설명되었지만, 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 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 드는 이러한 형태들 또는 수정들을 포괄하도록 의도된다.
Claims (20)
- 포락선 추적 시스템으로서,
라디오 주파수 신호를 증폭하고 전력 증폭기 공급 전압으로부터 전력을 수신하도록 구성된 전력 증폭기; 및
상기 라디오 주파수 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기
를 포함하고, 상기 포락선 추적기는 복수의 조절된 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 변환기, 상기 복수의 조절된 전압 및 상기 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하도록 구성된 변조기, 상기 변조기 출력 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제1 필터, 및 DC 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제2 필터를 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC-DC 변환기는 상기 DC 전압을 생성하도록 추가로 구성되는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 조절된 전압 각각은 상이한 전압 레벨을 갖는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 변조기는 상기 변조기 출력 전압과 상기 복수의 조절된 전압 중 대응하는 것 사이에 각각 결합된 복수의 스위치를 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 제1 필터는 상기 변조기 출력 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 직렬로 DC 차단 커패시터를 더 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터 및 적어도 하나의 션트 커패시터를 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 포락선 추적기는 상기 제1 필터를 통한 AC 경로와 상기 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하도록 구성된 제어가능한 지연 회로를 더 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제어가능한 지연 회로는 상기 복수의 조절된 전압 각자의 지연을 제어하도록 각각 구성된 복수의 제어가능한 지연 버퍼를 포함하는, 포락선 추적 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2 필터를 통한 DC 경로는 상기 포락선 추적기로부터 상기 전력 증폭기로 제공되는 에너지의 적어도 75%를 운반하는, 포락선 추적 시스템. - 모바일 디바이스로서,
라디오 주파수 전송 신호를 생성하도록 구성된 트랜시버;
상기 라디오 주파수 전송 신호를 증폭하고 전력 증폭기 공급 전압으로부터 전력을 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 회로; 및
상기 라디오 주파수 전송 신호의 포락선에 대응하는 포락선 신호에 기반하여 상기 전력 증폭기 공급 전압을 생성하도록 구성된 포락선 추적기를 포함하는 전력 관리 회로
를 포함하고, 상기 포락선 추적기는 복수의 조절된 전압을 출력하도록 구성된 DC-DC 변환기, 상기 복수의 조절된 전압 및 상기 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하도록 구성된 변조기, 상기 변조기 출력 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제1 필터, 및 DC 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 결합된 제2 필터를 포함하는, 모바일 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 DC-DC 변환기는 상기 DC 전압을 생성하도록 추가로 구성되는, 모바일 디바이스. - 제11항에 있어서,
배터리 전압을 제공하는 배터리를 더 포함하고, 상기 DC-DC 변환기는 상기 배터리 전압의 DC-DC 변환을 제공하는 것에 기반하여 상기 복수의 조절된 전압 및 상기 DC 전압을 생성하도록 구성되는, 모바일 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 제1 필터는 적어도 하나의 직렬 인덕터, 적어도 하나의 션트 커패시터, 및 상기 변조기 출력 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 직렬로 되는 DC 차단 커패시터를 포함하는, 모바일 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 포락선 추적기는 상기 제1 필터를 통한 AC 경로와 상기 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하도록 구성된 제어가능한 지연 회로를 더 포함하는, 모바일 디바이스. - 제15항에 있어서,
상기 제어가능한 지연 회로는 상기 복수의 조절된 전압 각자의 지연을 제어하도록 각각 구성된 복수의 제어가능한 지연 버퍼를 포함하는, 모바일 디바이스. - 포락선 추적의 방법으로서,
전력 증폭기를 이용하여 라디오 주파수 신호를 증폭하는 단계;
전력 증폭기 공급 전압을 이용하여 상기 전력 증폭기에 전력을 공급하는 단계;
DC-DC 변환기로부터 복수의 조절된 전압을 출력하는 단계;
변조기를 이용하여 상기 복수의 조절된 전압 및 포락선 신호에 기반하여 변조기 출력 전압을 생성하는 단계 ― 상기 포락선 신호는 상기 라디오 주파수 신호의 포락선에 대응함 ―;
상기 변조기 출력 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 있는 제1 필터를 이용하여 상기 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 단계; 및
DC 전압과 상기 전력 증폭기 공급 전압 사이에 있는 제2 필터를 이용하여 상기 전력 증폭기 공급 전압을 제어하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서,
상기 DC-DC 변환기를 이용하여 상기 DC 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 필터의 직렬 DC 차단 커패시터를 이용하여 DC 차단을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제17항에 있어서,
제어가능한 지연 회로를 이용하여 상기 제1 필터를 통한 AC 경로와 상기 제2 필터를 통한 DC 경로 사이의 상대 지연을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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