KR20220142287A - 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
다양한 실시예에 따라서, 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능할 수 있다.
Description
다양한 실시예들은, 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
RF(radio frequency) 신호를 송수신하는 다양한 유형의 전자 장치에는 RF 신호를 증폭하기 위해 적어도 하나의 전력 증폭기(power amplifier; PA)가 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 증폭기는 소모 전류를 줄이기 위해 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 전력 증폭기는 ET(envelope tracking) 모드를 적용하여 PA의 소모 전류를 감소시킬 수 있다. 다른 방법으로서, 전력 증폭기는 PMIC(power management IC)를 이용한 APT(average power tracking) 모드와 PA 단독으로 소모 전류 효율을 높일 수 있는 구조가 연구되고 있다.
예컨대, RF(radio frequency) 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭 회로는 복수의 전력 증폭기들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전력 증폭기들이 병렬로 연결되는 경우, 복수의 전력 증폭기들 중 적어도 하나가 소손될 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 과전류를 보호할 수 있는 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 과전류 발생 시 바이어스 전압의 게인을 조절할 수 있는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 손상을 모니터링할 수 있는 모니터링 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로,상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 연결된 저항, 및 상기 저항의 양단에서 측정된 전류에 기반하여 상기 제2 전력 증폭기의 손상 여부를 판단하는 모니터링 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 커뮤니케이션 프로세서, 상기 커뮤니케이션 프로세서로부터 출력된 베이스밴드 신호를 RF(radio frequency) 신호로 변조하여 출력하는 RF 회로, 상기 RF 회로로부터 출력된 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 과전류를 보호할 수 있는 보호 회로를 포함함으로써 각 전력 증폭기를 소손으로부터 보호할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 과전류 발생 시 바이어스 전압의 게인을 조절함으로써 과전류 발생이 재발하는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 각 전력 증폭기별로 손상을 모니터링함으로써 어느 전력 증폭기가 소손되었는지 확인할 수 있으며, 해당 전력 증폭기의 과전류 기준을 조절함으로써 추후 소손이 재발할 가능성을 줄일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 복수개의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경에서의 전자 장치의 블록도이다.
도 3a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 3b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 4a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 4b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 4c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 8a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전류를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전압을 나타내는 그래프이다.
도 8c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 로드 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 8d는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전력 증폭 회로의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 9b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 9c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스를 이용한 전력 증폭기의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 12a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다.
도 12b는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 제어 회로의 전력 검출기를 나타내는 회로도이다.
도 12c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 검출기에서 출력되는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 13a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 13b는 다양한 실시예들에 따른, 컨트롤러의 입출력 정보를 나타내는 도면이다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기의 회로도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른, 모니터링 회로의 회로도이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른, 모니터링 회로에서 판단하는 손상 구간을 나타내는 그래프이다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른, OCP 회로의 회로도이다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스의 게인 조정을 나타내는 그래프이다.
도 19는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로를 나타내는 회로도이다.
도 20은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로의 제어를 위한 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 복수개의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경에서의 전자 장치의 블록도이다.
도 3a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 3b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 4a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 4b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 4c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 8a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전류를 나타내는 그래프이다.
도 8b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전압을 나타내는 그래프이다.
도 8c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 로드 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 8d는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전력 증폭 회로의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 9b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 9c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스를 이용한 전력 증폭기의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 12a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다.
도 12b는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 제어 회로의 전력 검출기를 나타내는 회로도이다.
도 12c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 검출기에서 출력되는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 13a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 13b는 다양한 실시예들에 따른, 컨트롤러의 입출력 정보를 나타내는 도면이다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기의 회로도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른, 모니터링 회로의 회로도이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른, 모니터링 회로에서 판단하는 손상 구간을 나타내는 그래프이다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른, OCP 회로의 회로도이다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스의 게인 조정을 나타내는 그래프이다.
도 19는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로를 나타내는 회로도이다.
도 20은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로의 제어를 위한 블록도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 복수개의 셀룰러 네트워크들을 포함하는 네트워크 환경에서의 전자 장치(101)의 블록도(200)이다. 도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제2 RFFE(234), 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 제2 네트워크(199)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와 제2 셀룰러 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 제2 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(222), 제2 RFIC(224), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(232), 및 제2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제4 RFIC(228)는 생략되거나, 제3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제1 셀룰러 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 셀룰러 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제2 셀룰러 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 셀룰러 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 인터페이스(미도시)에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 서로 연결되어, 어느 한 방향으로 또는 양 방향으로 데이터 또는 제어 신호를 제공하거나 받을 수 있다.
구현에 따라, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와 직접 연결되지 않을 수도 있다. 이 경우, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와, 프로세서(120)(예: application processor)를 통하여 데이터를 송수신할 수도 있다. 예를 들어, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 및 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는, 프로세서(120)(예: application processor)와 HS-UART 인터페이스 또는 PCIe 인터페이스를 통하여 데이터를 송수신할 수 있으나, 인터페이스의 종류에는 제한이 없다. 또는, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 및 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는, 프로세서(120)(예: application processor)와 공유 메모리(shared memory)를 이용하여 컨트롤 정보와 패킷 데이터 정보를 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제1 안테나 모듈(242))를 통해 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제2 안테나 모듈(244))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제3 RFIC(226)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제3 RFFE(236)는 제3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제4 RFIC(228)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제4 RFIC(228)는 IF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일시예에 따르면, 제1 RFIC(222)와 제2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 RFFE(232)와 제2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일시예에 따르면, 제1 안테나 모듈(242) 또는 제2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제1 서브스트레이트와 별도의 제2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일시예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수개의 안테나 엘레멘트들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제3 RFFE(236)의 일부로서, 복수개의 안테나 엘레멘트들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제2 셀룰러 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제1 셀룰러 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치의 블록도이다. 도 3a를 참조하면, 다양한 실시예에 따라 전자 장치(101)는 CP(260)(예: 도 2의 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)), RFIC(220), RFRE(230), 또는 안테나(240)를 포함할 수 있다. CP(260)에서 생성된 베이스밴드 신호는 RFIC(220)로 전송될 수 있다. RFIC(220)는 CP(260)로부터 수신된 베이스 밴드 신호를 RF(radio frequency) 신호로 변조할 수 있다. 상기 RFIC(220)에서 변조된 RF 신호는 RFFE(230)로 입력될 수 있다. RFFE(230)는 전력 증폭 회로(231), LNA(low noise amplifier)(302), 또는 필터(303)를 포함할 수 있다. RFFE(230)는 각 무선 주파수 대역의 RF 신호를 처리할 수 있다. 상기 도 3a에서는 RFFE(230) 내에 전력 증폭 회로(231)가 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 전력 증폭 회로(231)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 전력 증폭 회로(231)는 상기 LNA(302) 또는 필터(303)와 별도의 칩 또는 별도의 모듈로 형성될 수 있다. 도 3a에서는 설명의 편의상 전력 증폭 회로(231)가 RFFE(230) 내에 포함되는 것으로 예시하나 후술하는 다양한 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 필터(303)는 듀플렉서(duplxer)를 포함할 수 있다. 상기 RFFE(230)로 입력된 RF 신호는 전력 증폭 회로(231)를 통해 원하는 크기의 신호로 증폭된 후, 필터(303)를 거쳐 안테나(240)로 전송될 수 있다. 안테나(240)는 RFFE(230)로부터 수신된 신호를 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 안테나(240)로부터 수신된 RF 신호는 RFFE(230)로 전송될 수 있다. RFFE(230)는 안테나(240)로부터 수신된 RF 신호를 필터(303)를 거쳐 LNA(302)에서 증폭될 수 있다. 상기 LNA(302)에서 증폭된 신호는 RFIC(220)로 전송될 수 있다. RFIC(220)는 상기 RFFE(230)의 LNA(302)를 통해 증폭된 신호를 수신하고, 베이스밴드 신호로 복조할 수 있다. 상기 RFIC(220)에서 복조된 신호는 CP(260)로 전송될 수 있다.
도 3b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 3b를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(321), 제2 전력 증폭기(332), 또는 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(321)는 입력된 RF 신호를 제1 바이어스(또는 제1 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(332)는 입력된 RF 신호를 제2 바이어스(또는 제2 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 도 3b에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호는 전력 분배기(310)에서 두 개의 RF 신호로 분배될 수 있다. 상기 전력 분배기(310)는 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 전력 분배기(310)는 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호는 제1 전력 증폭기(321)로 입력될 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(321)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호를 제1 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 제1 임피던스 변환 회로(322)를 통해 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(321)의 상기 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정될 수 있다. 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제2 RF 신호는 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거쳐 제2 전력 증폭기(332)로 입력될 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 상기 제2 전력 증폭기(332)가 동작할 때, 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)에 의해 상기 제1 전력 증폭기(331)와 상기 제2 전력 증폭기(332)간에 발생하는 90° 위상 차를 보상할 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(332)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력되어 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거친 제2 RF 신호를 제2 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(332)의 상기 제2 바이어스는 클래스 C로 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(321)에서 출력된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기(332)에서 출력된 제2 RF 신호는 임피던스 매칭 회로(340)에서 임피던스 매칭된 후, 출력될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(340)의 출력단에는 로드 저항(RLOAD)(350)이 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(321)는 메인 증폭기(main amplifier) 또는 캐리어 증폭기(carrier amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전력 증폭기(332)는 보조 증폭기(auxiliary amplifier) 또는 피크 증폭기(peaking amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 댜앙한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(321)는 모든 전력 구간에서 동작하고, 상기 제2 전력 증폭기(332)는 고전력(high power) 구간에서만 동작하도록 설정될 수 있다. 후술하는 다양한 실시예에서, 고전력 구간, 중전력(mid power) 구간, 또는 저전력(low power) 구간은 상대적인 의미로 사용되며, 각 구간 간의 전력 경계값은 임의로 설정될 수 있다. 예컨대, 고전력 구간과 중전력 구간의 경계값은 최대 전력값 보다 약 6dB 낮은 값(예컨대, -6dB)으로 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 고전력 구간의 전력은 피크 전력(peak power)으로 지칭될 수 있으며, 상기 중전력 구간 및 저전력 구간의 전력은 백-오프 전력(back-off power)으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전력 증폭기(321)는 제1 바이어스를 A 또는 AB로 설정하여 상기 피크 전력 및 상기 백-오프 전력에서 모두 동작하도록 할 수 있으며, 상기 제2 전력 증폭기(332)는 상기 제2 바이어스를 C로 설정하여 피크 전력에서만 동작하도록 할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 3b의 전력 증폭 회로(231)가 고전력 구간 및 백-오프 전력 구간에서 높은 효율을 유지하기 위해 하기 <표 1>의 조건을 만족할 수 있다.
| 전력 구간 | 상태/임피던스 | 제1 전력 증폭기 | 제2 전력 증폭기 |
| 고전력 구간 | 전력 증폭기 상태(ON/OFF) | ON | ON |
| 임피던스 | Ropt | Ropt | |
| 중/저전력 구간 | 전력 증폭기 상태(ON/OFF) | ON | OFF |
| 임피던스 | 2Ropt | - | |
| 전력 증폭기의 바이어스 | 클래스 A(AB) | 클래스 C | |
도 3b를 참조하면, 고전력 구간에서는 상기 제1 전력 증폭기(321)에서 상기 로드 저항(350)을 향한 임피던스가 Ropt가 될 수 있다. 상기 Ropt는 상기 전력 증폭 회로(231)에 설정된 최적의(optimum) 저항값을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 백-오프 전력 구간(예컨대, 중전력 구간 및 저전력 구간)에서는 상기 제2 전력 증폭기(332)는 오프 상태가 될 수 있으며, 높은 효율을 유지하기 위해 상기 제1 전력 증폭기(321)에서 상기 로드 저항(350)을 향한 임피던스가 2Ropt로 변경될 수 있다. 상기 임피던스가 Ropt에서 2Ropt로 변경되는 것은 전력 레벨의 변경에 따라 점진적 또는 연속적으로 진행될 수 있다.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 임피던스 변환 개념을 나타내는 도면이다. 도 4a, 도 4b, 도 4c를 참조하면, 제1 전력 증폭기(321)(예: 메인 증폭기 또는 캐리어 증폭기) 및 제2 전력 증폭기(332)(예: 보조 증폭기 또는 피크 증폭기)는 각각 분리된 전류 소스(current source)로 단순화시킬 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제1 전력 증폭기(321)와 제2 전력 증폭기(332)는 로드 저항과 병렬로 연결되어 있으며, 고전력 구간에서는 제1 전력 증폭기(321) 및 제2 전력 증폭기(332)가 모두 온 상태가 되어 있으므로, 제1 전력 증폭기(321)의 제1 출력 전류(Icarrier)는 제2 전력 증폭기(332)의 제2 출력 전류(IPeaking)와 동일한 크기일 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(321)에서는 제1 출력 전류만을 발생시키지만, 제2 전력 증폭기(332)에 의한 제2 출력 전류에 의해 로드 저항에서는 두 배의 전류가 흐를 수 있다. 예컨대, 상기 로드 저항에서 생성되는 전력은 Icarrier x Ropt (=Ropt/2 x 2)가 될 수 있다. 상기 도 4a에 도시된 바와 같이 로드 저항이 Ropt/2이지만, 고전력 구간에서 제1 전력 증폭기(321)의 측면에서 볼 때 Ropt로 보일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 4b를 참조하면, 중/저전력 구간(예컨대, 백-오프 전력 구간)에서는 제2 전력 증폭기(332)가 전력 레벨에 따라 온 상태에서 연속적으로 오프 상태로 전환될 수 있으며, 결국에 제1 전력 증폭기(321)만 동작하기 때문에 로드 저항은 Ropt/2로 보일 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 도 4c를 참조하면, 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 전력 증폭기(321)의 출력단에 제1 임피던스 변환 회로(322)(예: λ/4 전송 라인)이 추가되면, 해당 주파수에서 임피던스 변환이 발생하여, 제1 전력 증폭기(321)에서 로드 저항의 방향으로 바라본 임피던스가 Ropt/2에서 2x Ropt 로 변환될 수 있다. 상기 전력 증폭 회로(231)에 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)가 추가됨에 따라 <표 1>에 도시된 높은 효율을 유지하기 위한 조건을 만족시킬 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 3b에서 전술한 전력 증폭 회로(231)는 Pth 보다 낮은 전력 구간(예컨대, 백-오프 전력 구간)에서 제1 전력 증폭기(321)만을 동작시키고, Pth 보다 높은 전력 구간(예컨대, 피크 전력 구간)에서 제1 전력 증폭기(321) 및 제2 전력 증폭기(332)를 동시에 동작시킬 수 있다. 예컨대, 도 5를 참조하면, 상기 전력 증폭 회로(231)의 효율(502)은 일반적인 선형 증폭기(예컨대, 클래스 AB로 설정된 전력 증폭기)의 효율(501)보다 전체 전력 구간에서 더 높은 효율을 유지할 수 있다. 상기 Pth 는 최대 전력(Pmax)의 -6dB에 대응할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 전력 증폭 회로(231)는 중/저전력 구간(예컨대, 백-오프 전력 구간)에서도 고전력 구간(피크 전력)과 유사한 효율을 유지할 수 있다. 통신 규격이 발전함에 따라 신호 변조 방식이 고도화되면서 RF 신호의 PAPR(peak to average power ratio)이 상대적으로 더 커질 수 있으며, 전력 증폭기는 피크 전력 대비 더 낮은 RMS(root mean square) 전력을 처리할 수밖에 없게 되어, 전력 증폭 회로의 효율이 낮아질 수 있다. 상대적으로, 도 3b에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 중/저전력에서도 고전력 구간과 유사한 효율을 유지할 수 있기 때문에, 높은 PAPR을 갖는 신호(예컨대, 5G 통신 네트워크 신호)를 증폭함에 따라 전력 증폭 회로의 효율이 낮아지는 문제점을 개선할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하면, RF 신호는 특정 주파수를 가질 수 있으며, RF 신호의 전력 크기는 시간에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, RF 신호는 고전력 구간(601), 중전력 구간(602), 또는 저전력 구간(603)을 가질 수 있다. 상기 고전력 구간(601)은 피크 전력으로 지칭될 수 있으며, 상기 중전력 구간(602) 및 저전력 구간(603)은 백-오프 전력으로 지칭될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 고전력 구간(601)에서는 제1 전력 증폭기(321) 및 제2 전력 증폭기(332)가 동시에 동작할 수 있으며, 상기 중전력 구간(602) 및 저전력 구간(603)에서는 제1 전력 증폭기(321)만 동작하고 제2 전력 증폭기(332)는 오프 상태가 될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(711)(예: 도 3b의 제1 전력 증폭기(321)), 제2 전력 증폭기(721)(예: 도 3b의 제2 전력 증폭기(332)), 적응적 바이어스 제어 회로(722) 또는 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)는 입력된 RF 신호를 제1 바이어스(또는 제1 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(722)는 입력된 RF 신호를 제2 바이어스(또는 제2 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 도 7에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호는 전력 분배기(310)에서 두 개의 RF 신호로 분배될 수 있다. 상기 전력 분배기(310)는 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 전력 분배기(310)는 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호는 제1 전력 증폭기(711)로 입력될 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호를 제1 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 제1 임피던스 변환 회로(322)를 통해 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)의 상기 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정될 수 있다. 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제2 RF 신호는 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거쳐 제2 전력 증폭기(721)로 입력될 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 상기 제2 전력 증폭기(721)가 동작할 때, 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)에 의해 상기 제1 전력 증폭기(711)와 상기 제2 전력 증폭기(721)간에 발생하는 90° 위상 차를 보상할 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(721)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력되어 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거친 제2 RF 신호를 제2 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 전력 증폭기(721)의 상기 제2 바이어스는 클래스 C로 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 증폭기(721)의 제2 바이어스는 적응적으로 변경될 수 있다. 예컨대, 제2 바이어스는 적응적 바이어스 제어 회로(722)에 의해 적응적으로 변경될 수 있다. 상기 적응적 바이어스 제어 회로(722)에 대한 상세한 설명은 도 9c, 도 10, 도 11의 설명에서 설명하기로 한다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711)에서 출력된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기(721)에서 출력된 제2 RF 신호는 임피던스 매칭 회로(340)에서 임피던스 매칭된 후, 출력될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(340)의 출력단에는 로드 저항(RLOAD)(350)이 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 메인 증폭기(main amplifier) 또는 캐리어 증폭기(carrier amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전력 증폭기(721)는 보조 증폭기(auxiliary amplifier) 또는 피크 증폭기(peaking amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 모든 전력 구간에서 동작하고, 상기 제2 전력 증폭기(721)는 고전력(high power) 구간에서만 동작하도록 설정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 고전력 구간, 중전력(mid power) 구간, 또는 저전력(low power) 구간은 상대적인 의미로 사용되며, 각 구간 간의 전력 경계값은 임의로 설정될 수 있다. 예컨대, 고전력 구간과 중전력 구간의 경계값은 최대 전력값 보다 약 6dB 낮은 값(예컨대, -6dB)으로 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 고전력 구간의 전력은 피크 전력(peak power)으로 지칭될 수 있으며, 상기 중전력 구간 및 저전력 구간의 전력은 백-오프 전력(back-off power)으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 제1 바이어스를 A 또는 AB로 설정하여 상기 피크 전력 및 상기 백-오프 전력에서 모두 동작하도록 할 수 있으며, 상기 제2 전력 증폭기(721)는 상기 제2 바이어스를 C로 설정하여 피크 전력에서만 동작하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711) 또는 상기 제2 전력 증폭기(721)는 각각 프리 디바이스 스테이지(pre-driver stage), 드라이버 스테이지(driver stage), 또는 파워 스테이지(power stage) 중 복수의 스테이지들(예: 2 스테이지 내지 3 스테이지)을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전력 증폭기(711) 또는 상기 제2 전력 증폭기(721)는 도 11에 도시된 바와 같이 각각 DA(driver amplifier) 및/또는 PA(power amplifier)를 포함할 수 있다.
도 8a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전류를 나타내는 그래프이다. 도 8b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 동작 전압을 나타내는 그래프이다. 도 8c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 로드 임피던스를 나타내는 그래프이다. 도 8d는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전력 증폭 회로의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 도 7의 전력 증폭 회로(231)는 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)가 병렬 연결되며, 중/저전력 구간에서 제1 전력 증폭기(711)의 로드 임피던스를 변환시키기 위한 λ/4 전송 라인이 적용될 수 있다. 전력 증폭 회로(231)는 중/저전력 구간에서 제2 전력 증폭기(721)를 오프시키기 위해 제2 바이어스가 제1 전력 증폭기(711)의 제1 바이어스보다 낮게 설정될 수 있다. 상기 제2 바이어스가 제1 바이어스보다 낮게 설정됨에 따라, 도 8a, 도 8b에 도시된 바와 같이 전력 증폭 회로(231)로 입력된 RF 신호의 전력 레벨에 따라 각 전력 증폭기(711, 721)가 보는 전류/전압 조건이 다를 수 있다. 이에 따라, 일반적인 선형 증폭기(linear amplifier)와 같이 하나의 보호 회로(예: OCP(over current protection) 회로)로 두 전력 증폭기(711, 721)를 관리하기 어려울 수 있다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d를 참조하면, 충분한 전력을 증폭하기 위해 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)의 동작 조건(예: 전류, 전압, 바이어스, 임피던스의 동작 조건)이 서로 상이하여, OCP 임계값(threshold)을 더 높은 내구성을 갖는 특정 전력 증폭기의 조건에 맞추게 되면, 다른 나머지 전력 증폭기는 강건성을 보장하기 어려울 수 있다. 반면, 상기 OCP 임계값을 더 낮은 내구성을 가지는 조건에 맞추게 되면, 원하는 전력 증폭을 하기 전에 OCP 가 동작하여 전력 증폭을 제한할 수 있다. 후술하는 다양한 실시예에서는, 복수의 전력 증폭기에 대응하는 SOA(safe operating area)에 맞도록 독립적으로 동작하는 두개의 보호 회로(예: OCP 회로)를 포함할 수 있다.
도 9a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기들의 입력 전압에 따른 전류를 나타내는 그래프이다. 도 9a를 참조하면, 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)의 이상적인 동작 전류는 도 8a와 동일할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전술한 바와 같이, 제1 전력 증폭기(711)는 제2 전력 증폭기(721)에 비해 상대적으로 높은 바이어스가 설정되어 있어 전력 레벨과 무관하게 항상 온 상태로 동작할 수 있으며, 도 9a에 도시된 바와 같이 입/출력 전력이 높아짐에 따라 제1 전력 증폭기(711)의 출력 전류가 선형적으로 증가할 수 있다. 제2 전력 증폭기(721)는 저/중전력 구간에서 OFF 상태로 유지하다가, 고전력 구간으로 진입하면서, 서서히 턴 온 상태가 되어 피크 전력 구간에서 제1 전력 증폭기(711)와 동일한 수준의 전류가 흐를 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 9b를 참조하면, 상기 제2 전력 증폭기(721)는 제1 전력 증폭기(711)에 비해 상대적으로 낮은 바이어스가 걸려있기 때문에, 피크 전력 구간으로 가면서 제1 전력 증폭기(711) 대비 전류가 적게 흐를 수 있다. 또한, 상기 제2 전력 증폭기(721)의 바이어스를 제1 전력 증폭기(711)와 유사한 수준으로 설정하면, 저/중전력 구간에서 제2 전력 증폭기(721)를 확실히 턴 오프시키지 못할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 9c 및 도 10을 참조하면, 도 9b에서의 문제를 해결하기 위해 제2 전력 증폭기(721)에 적응적(adaptive) 바이어스 제어 회로를 추가할 수 있다. 도 9c 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 적응적 바이어스 제어 회로에 의해, 저전력 구간(1011)에서는 901로 표시된 바와 같이 상대적으로 더 낮은 바이어스를 제공하여 제2 전력 증폭기(721)를 턴 오프 시키고, 고전력 구간(1012)에서는 902로 표시된 바와 같이 상대적으로 더 높은 바이어스를 제공함으로써 고전력 구간에서 충분한 전류 및 전력을 증폭할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 적응적 바이어스 제어 회로는 RF 신호의 포락선에 따라 실시간으로 따라가면서 바이어스를 조정함으로써 PAPR(peak to average power ratio)(1013)이 높은 RF 신호에 대해서도 효과적으로 이상적인 효율에 근접할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)의 각 전력 증폭기는 2 스테이지의 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전력 증폭기(711) 또는 상기 제2 전력 증폭기(721)는 각각 DA(driver amplifier) 및 PA(power amplifier)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 전력 증폭기(711)는 제1-1 전력 증폭기(1113)(예: 제1 DA), 및 제1-2 전력 증폭기(1116)(예: 제1 PA)를 포함할 수 있다. 제1-1 전력 증폭기(1113) 전단에는 제1 입력 매칭 회로(1111) 및/또는 제1-1 커패시터(1112)가 연결될 수 있다. 제1-1 전력 증폭기(1113)와 제1-2 전력 증폭기(1116) 사이에는 제1 중간 매칭 회로(1114), 또는 제1-2 커패시터(1115)가 연결될 수 있다. 제1-2 전력 증폭기(1116) 후단에는 제1 출력 매칭 회로(1117)가 연결될 수 있다. 제1-1 전력 증폭기(1113)는 Vcc1(1113b)을 RF 쵸크(choke)를 통해 공급받을 수 있으며, 제1-1 바이어스(1113a)(제1 DA 바이어스)가 연결될 수 있다. 제1-2 전력 증폭기(1116)는 Vcc2(1116b)를 RF 쵸크를 통해 공급받을 수 있으며, 제1-2 바이어스(1116a)(제1 PA 바이어스)가 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 전력 증폭기(721)는 제2-1 전력 증폭기(1123)(예: 제2 DA), 및 제2-2 전력 증폭기(1126)(예: 제2 PA)를 포함할 수 있다. 제2-1 전력 증폭기(1123) 전단에는 제2 입력 매칭 회로(1121) 및/또는 제2-1 커패시터(1122)가 연결될 수 있다. 제2-1 전력 증폭기(1123)와 제2-2 전력 증폭기(1126) 사이에는 제2 중간 매칭 회로(1124) 또는 제2-2 커패시터(1125)가 연결될 수 있다. 제2-2 전력 증폭기(1126) 후단에는 제2 출력 매칭 회로(1127)가 연결될 수 있다. 제2-1 전력 증폭기(1123)는 Vcc1(1123b)을 RF 쵸크를 통해 공급받을 수 있으며, 제2-1 바이어스(1123a)(제2 DA 바이어스)가 연결될 수 있다. 제2-2 전력 증폭기(1126)는 Vcc2(1126b)를 RF 쵸크를 통해 공급받을 수 있으며, 제2-2 바이어스(1126a)(제2 PA q바이어스)가 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 7 및 도 10에서 전술한 바와 같이 적응적 바이어스 제어 회로(722)가 제2-2 전력 증폭기(1126)의 제2-2 바이어스(1126a)에 연결될 수 있다. 예컨대, 적응적 바이어스 제어 회로(722)는 전력 검출기(1131), 증폭기(1132), 또는 가산기(1133)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1131)는 전력 증폭 회로(231)에 입력되는 RF 신호(Pin) 또는 Vcc1(1123b)를 검출하여 실시간으로 포락전 전압의 크기를 출력할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전력 검출기(1131)는 도 12b의 회로로 구현될 수 있다. 예컨대, 전력 검출기(1100)는 포락선 검파기(evnelope detector)를 포함할 수 있다. 이하, 도 12a, 도 12b, 도 12c를 참조하여 전력 검출기(1100)를 설명한다.
도 12a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이고, 도 12b는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 제어 회로의 전력 검출기를 나타내는 회로도이고, 도 12c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 검출기에서 출력되는 신호를 나타내는 그래프이다.
전력 검출기(1131)는 전력 증폭 회로(231)에 입력되는 RF 신호(Pin) 또는 Vcc1(1223b)로서 도 12a에 도시된 파형의 RF 신호를 입력받을 수 있다. 전력 검출기(1131)는 도 12b의 회로를 통해 도 12a에 도시된 파형의 포락선(envelope)을 출력할 수 있다. 도 12b를 참조하면, 전력 검출기(1131)는 컨트롤러에 의해 ON/OFF 제어 신호를 수신하여 ON/OFF 제어될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1131)의 A 단자로 입력된 RF 신호를 고정된 바이어스(fixed bias)에 기반하여 첫번째 단에서 증폭하고, 드레인 단자의 R, C로 포락선의 대역(bandwidth)을 설정할 수 있다. 상기 첫번째 단에서 입력 신호는 180도 반전되어 증폭되기 때문에, 두 번째 단에서 다시 180도 반전을 시켜 적응적 바이어스의 입력과 출력 위상을 일치시킬 수 있다. 상기 전력 검출기(1131)의 B 단자에서는 도 12c의 파형이 출력될 수 있다. 전력 검출기(1131)의 출력 신호는 증폭기(1132)를 통해 증폭된 후, 가산기(1133)에서 제2-2 바이어스(1126a)와 합산되어 제2-2 전력 증폭기(1126)로 공급될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 적응적 바이어스 제어 회로(722))가 오동작 하여 적정 수준보다 더 높은 바이어스를 순간적으로 제공하게 되면, 제2-2 전력 증폭기(1126)의 소손 가능성이 높아질 수 있다.
후술하는 다양한 실시예들에서는, 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)에 각각 보호 회로(예: OCP 회로)를 추가하여, 각 전력 증폭기(711, 722)의 성능을 보장하면서 소손으로부터 효과적으로 보호할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)에 각각 모니터링 회로를 추가하여 소손이 발생한 경우 전력 증폭 회로(231)의 외부에서 어떤 전력 증폭기가 소손되었는지 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제2 전력 증폭기(721)에 OCP가 발생하는 경우, 상기 제2 전력 증폭기(721)의 적응적 바이어스 제어 회로(722)를 제어하여 증폭기(1132)의 게인을 조절함으로써 OCP가 재발하는 것을 방지할 수 있다.
도 13a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 13a를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(711), 제2 전력 증폭기(722) 또는 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)는 입력된 RF 신호를 제1 바이어스(또는 제1 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(722)는 입력된 RF 신호를 제2 바이어스(또는 제2 바이어스 전압)에 기반하여 증폭시킨 후 출력시킬 수 있다. 도 13a에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호는 전력 분배기(310)에서 두 개의 RF 신호로 분배될 수 있다. 상기 전력 분배기(310)는 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 전력 분배기(310)는 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호는 제1 전력 증폭기(711)로 입력될 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제1 RF 신호를 제1 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 제1 임피던스 변환 회로(322)를 통해 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다. 상기 제1 전력 증폭기(711)의 상기 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정될 수 있다. 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전력 분배기(310)에서 출력된 제2 RF 신호는 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거쳐 제2 전력 증폭기(722)로 입력될 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 임피던스 변환을 위한 수동 임피던스 변환 엘리먼트로서 λ/4 전송 선로(transmission line)를 포함할 수 있다. 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)는 상기 제2 전력 증폭기(722)가 동작할 때, 상기 제1 임피던스 변환 회로(322)에 의해 상기 제1 전력 증폭기(711)와 상기 제2 전력 증폭기(721)간에 발생하는 90° 위상 차를 보상할 수 있다. 상기 제2 전력 증폭기(721)는 상기 전력 분배기(310)에서 출력되어 상기 제2 임피던스 변환 회로(331)를 거친 제2 RF 신호를 제2 바이어스에 기반하여 증폭시킨 후, 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 메인 증폭기(main amplifier) 또는 캐리어 증폭기(carrier amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전력 증폭기(721)는 보조 증폭기(auxiliary amplifier) 또는 피크 증폭기(peaking amplifier)로 지칭될 수 있으나, 후술하는 다양한 실시예들이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 모든 전력 구간에서 동작하고, 상기 제2 전력 증폭기(721)는 고전력(high power) 구간에서만 동작하도록 설정될 수 있다. 후술하는 다양한 실시예에서, 고전력 구간, 중전력(mid power) 구간, 또는 저전력(low power) 구간은 상대적인 의미로 사용되며, 각 구간 간의 전력 경계값은 임의로 설정될 수 있다. 예컨대, 고전력 구간과 중전력 구간의 경계값은 최대 전력값 보다 약 6dB 낮은 값(예컨대, -6dB)으로 설정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 고전력 구간의 전력은 피크 전력(peak power)으로 지칭될 수 있으며, 상기 중전력 구간 및 저전력 구간의 전력은 백-오프 전력(back-off power)으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전력 증폭기(711)는 제1 바이어스를 A 또는 AB로 설정하여 상기 피크 전력 및 상기 백-오프 전력에서 모두 동작하도록 할 수 있으며, 상기 제2 전력 증폭기(721)는 상기 제2 바이어스를 C로 설정하여 피크 전력에서만 동작하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 전력 증폭기(721)의 제2 바이어스는 도 9c 및 도 10에서 전술한 바와 같이 적응적 바이어스 제어 회로(722)에 의해 적응적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 도 9c 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 적응적 바이어스 제어 회로(722)에 의해, 저전력 구간에서는 상대적으로 더 낮은 바이어스를 제공하여 제2 전력 증폭기(721)를 턴 오프 시키고, 고전력 구간에서는 상대적으로 더 높은 바이어스를 제공함으로써 고전력 구간에서 충분한 전류 및 전력을 증폭할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 적응적 바이어스 제어 회로(722)는 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 포락선에 따라 실시간으로 따라가면서 바이어스를 조정함으로써 PAPR(peak to average power ratio)(1013)이 높은 RF 신호에 대해서도 효과적으로 이상적인 효율에 근접할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 제1 전력 증폭기(711)와 연결된 제1 모니터링 회로(1311) 및/또는 제1 보호 회로(1312)(예: 제1 OCP 회로)를 포함할 수 있다. 상기 제1 모니터링 회로(1311)는 제1 전력 증폭기(711)의 정상 동작 또는 소손 여부를 판단하여 소손 여부를 나타내는 손상 플래그(damage flag)를 출력할 수 있다. 상기 제1 모니터링 회로(1311)에서 출력되는 손상 플래그는 컨트롤러(1300)로 입력될 수 있다. 상기 제1 모니터링 회로(1311)의 실시예는 도 14, 도 15 및 도 16의 설명에서 상세히 후술하기로 한다. 상기 제1 보호 회로(1312)는 제1 전력 증폭기(711)에서 과전류(over current) 발생 시 OCP 알람(alarm)을 출력할 수 있다. 상기 제1 보호 회로(1312)에서 출력되는 OCP 알람은 컨트롤러(1300)로 입력될 수 있다. 상기 제1 보호 회로(1312)의 실시예는 도 14 및 도 17의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 제2 전력 증폭기(721)와 연결된 제2 모니터링 회로(1321) 및/또는 제2 보호 회로(1322)(예: 제2 OCP 회로)를 포함할 수 있다. 상기 제2 모니터링 회로(1321)는 제2 전력 증폭기(721)의 정상 동작 또는 소손 여부를 판단하여 소손 여부를 나타내는 손상 플래그(damage flag)를 출력할 수 있다. 상기 제2 모니터링 회로(1321)에서 출력되는 손상 플래그는 컨트롤러(1300)로 입력될 수 있다. 상기 제2 모니터링 회로(1321)의 실시예는 도 14, 도 15 및 도 16의 설명에서 상세히 후술하기로 한다. 상기 제2 보호 회로(1322)는 제2 전력 증폭기(721)에서 과전류(over current) 발생 시 OCP 알람(alarm)을 출력할 수 있다. 상기 제2 보호 회로(1322)에서 출력되는 OCP 알람은 컨트롤러(1300)로 입력될 수 있다. 상기 제2 보호 회로(1322)의 실시예는 도 14 및 도 17의 설명에서 상세히 후술하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 제2 보호 회로(1322)로부터 OCP 알람을 수신하고, 상기 수신된 OCP 알람에 기반하여 적응적 바이어스 제어 회로(722)를 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(1300)에 의해 적응적 바이어스 제어 회로(722)를 제어하는 실시예는 도 19 및 도 20의 설명에서 후술하기로 한다.
도 13b는 다양한 실시예들에 따른, 컨트롤러의 입출력 정보를 나타내는 도면이다. 도 13b를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 제1 모니터링 회로(1311) 또는 제2 모니터링 회로(1321)로부터 손상 플래그를 수신할 수 있다. 컨트롤러(1300)는 상기 수신된 손상 플래그를 확인하여 제1 전력 증폭기(711) 또는 제2 전력 증폭기(721)의 소손 여부 또는 손상 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 손상 플래그가 전송된 라인 또는 단자를 통해 어느 전력 증폭기로부터 전송된 손상 플래그인지 식별할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 손상 플래그와 함께 전송되는 신호에 포함된 전력 증폭기의 식별 정보를 통해 어느 전력 증폭기에서 전송된 손상 플래그인지 식별할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 제1 보호 회로(1312) 또는 제2 보호 회로(1322)로부터 OCP 알람을 수신할 수 있다. 컨트롤러(1300)는 상기 수신된 OCP 알람을 확인하여 제1 전력 증폭기(711) 또는 제2 전력 증폭기(721)의 과전류 발생 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 OCP d알람이 전송된 라인 또는 단자를 통해 어느 전력 증폭기로부터 전송된 OCP 알람인지 식별할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 OCP 알람과 함께 전송되는 신호에 포함된 전력 증폭기의 식별 정보를 통해 어느 전력 증폭기에서 전송된 OCP 알람인지 식별할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 컨트롤러(1300)는 상기 수신된 OCP 알람에 기반하여, 해당 전력 증폭기(711, 721)의 OCP 레벨을 제어하거나, 적응적 바이어스 제어 회로(722)의 게인을 제어할 수 있다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭기의 회로도이다. 도 14를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 각 전력 증폭기(711, 721)의 바이어스 단자에는 보호 회로 및/또는 모니터링 회로가 추가될 수 있다. 도 14에서는 설명의 편의상 제2-2 전력 증폭기(1126)에 보호 회로(1410) 및 모니터링 회로(1420)가 추가되는 예시를 설명하며, 다른 전력 증폭기(예: 제1-1 전력 증폭기(1113), 제1-2 전력 증폭기(1116), 제2-1 전력 증폭기(1123))에도 실질적으로 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2-2 전력 증폭기(1126)의 바이어스 단자에는 Vbatt 전압이 공급될 수 있다. 예컨대, Vbatt 전압은 보호 회로(1410)(예: OCP 회로), 제1 저항(1431), 제1 스위칭 소자(1432), 또는 제2 저항(1433)을 통해 제2-2 전력 증폭기(1126)의 바이어스 단자로 입력될 수 있다. 상기 제1 저항(1431)의 양 단(예: a 단, b 단)에는 모니터링 회로(1420)가 병렬 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 집적 회로(1440)는 컨트롤러(1300), 또는 바이어스 제어 회로(1441)를 포함할 수 있다. 상기 집적 회로(1440)는 AP(120), CP(260), RFIC(220), 또는 RFFE(230) 중 어느 하나에 대응하거나 어느 하나에 포함될 수 있다. 상기 집적 회로(1440)는 전력 증폭 회로(231) 내에 포함될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 스위칭 소자(1432)의 게이트 단자는 제2 스위칭 소자(1442)의 게이트 단자와 연결될 수 있다. 상기 제2 스위칭 소자(1442)는 상기 집적 회로(1440)에 포함된 바이어스 제어 회로(1441)로부터 출력되는 바이어스 전류 제어 신호를 입력받아 게이트 단자의 제어에 의해 제3 저항(1444)과 연결된 제3 스위칭 소자(1443)로 공급될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 스위칭 소자(1432)를 통해 제2-2 전력 증폭기(1126)의 바이어스 단자로 흐르는 바이어스 전류는 상기 제2 스위칭 소자(1442)에 흐르는 바이어스 전류 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른, 모니터링 회로의 회로도이다. 도 15를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 모니터링 회로(1420)는 도 14에서 바이어스 단자로 입력되는 바이어스 전류(Ibatt)가 흐르는 제1 저항(1431)의 양 단자의 전압을 검출함으로써 전력 증폭기(예: 제2-2 전력 증폭기(1126))의 손상 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 저항(1431)은 전압을 측정하기 위한 저항으로서 제2 저항(1433), 또는 제3 저항(1444)에 비해 상대적으로 낮은 저항값으로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 모니터링 회로(1420)는 제1 비교기(1511)(comprator), 제2 비교기(1512), 제3 비교기(1513), NOT 게이트(1415), 또는 OR 게이트(1515)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(1511)는 제1 저항(1431)의 양 단의 전압 차(ΔV)를 출력하고, 상기 출력된 전압 차를 제2 비교기(1512)를 통해 제2 기준값(Ref2)과 비교하고, 제3 비교기(1513)를 통해 제1 기준값(Ref1)과 비교할 수 있다. 상기 제2 비교기(1512)의 출력값은 NOT 게이트(1514)를 통해 NOT 연산 후 OR 게이트(1515)로 입력될 수 있다. 상기 NOT 게이트(1514)의 출력값이 1이면 전압 차가 제2 기준값(Ref2)보다 큰 경우로서 도 16의 ②번 영역에 해당할 수 있다. 상기 제3 비교기(1513)의 출력값은 그대로 OR 게이트(1515)로 입력될 수 있다. 상기 제3 비교기(1513)의 출력값이 '하이(high)' 또는 '1'이면 전압 차가 제1 기준값(Ref1)보다 작은 경우로서 도 16의 ①번 영역에 해당할 수 있다. OR 게이트(1515)는 상기 전압 차가 도 16의 ①번 영역 또는 ②번 영역에 해당하는 경우(예컨대, NOT 게이트(1514)의 출력값이 '하이' 또는 '1'이거나, 제3 비교기(1513)의 출력값이 '하이' 또는 '1'인 경우) 전력 증폭기가 손상된 것으로 판단하고, 손상 플래그(damage flag)를 '1'로 출력할 수 있다. 상기 모니터링 회로(1420)에서 출력되는 손상 플래그는 컨트롤러(1300)로 전송될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 손상 플래그가 컨트롤러(1300)로 전송될 때, 상기 손상 플래그가 전송되는 모니터링 회로(1420)에 대응하는 전력 증폭기(예: 제2-2 전력 증폭기(1126))의 식별 정보를 함께 전송할 수 있다. 컨트롤러(1300)는 상기 모니터링 회로(1420)로부터 전송된 손상 플래그를 확인하고, 손상 플래그가 전송된 해당 전력 증폭기에 대한 손상 여부를 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제3 비교기(1513)의 출력값이 '로우(low)' 또는 '0'이고, 상기 NOT 게이트(1514)을 출력값이 '로우' 또는 '0'이면, 도 16의 ①번 영역과 ②번 영역의 사이에 해당하는 경우로서 정상 동작 영역이므로 손상 플래그(damage flag)를 '0'으로 출력할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 각 전력 증폭기(1113, 1116, 1123, 1126)의 손상 플래그 정보는 컨트롤러(1300)로 전송되어 레지스터(regester)에 저장될 수 있다. 상기 레지스터에 저장된 손상 플래그 정보를 확인함으로써 특정 전력 증폭기의 손상 여부 또는 소손 여부를 확인할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(1300)의 외부로부터 MIPI(mobile industry processor interface) 라인을 통해 컨트롤러(1300)로 손상 플래그 정보를 요청함으로써 각 전력 증폭기의 손상 여부 또는 소손 여부를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 특정 전력 증폭기에 손상 또는 소손이 발생한 경우, 해당 전력 증폭기의 OCP 기준을 조정할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 특정 전력 증폭기에 손상 또는 소손이 발생한 경우, 해당 전력 증폭기의 적응적 바이어스 제어 회로의 게인(예: 증폭기(1132)의 게인)을 낮춤으로써 추가적인 소손 발생 가능성을 줄일 수 있다.
도 17은 다양한 실시예들에 따른, OCP 회로의 회로도이다. 도 17을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 보호 회로(1410)(예: OCP 회로)는 제1 스위치(M1)(1716), 제2 스위치(M2)(1715), 또는 제3 스위치(M3)(1712)를 포함할 수 있다. 제3 스위치(M3)(1712)에는 제1 저항(1713) 및/또는 제2 저항(1714)이 연결될 수 있으며, 상기 제1 저항(1713) 및 제2 저항(1714)에 의해 분배된 전압은 제1 비교기(1711)의 마이너스 단자로 입력될 수 있다.
상기 제3 스위치(1711), 제1 비교기(1711), 제1 저항(1713), 제2 저항(1714) 및 제2 스위치(1715)는 외부에서 공급되는 전압 Vbatt를 전력 증폭기의 바이어스 단자로 공급하기 위한 LDO 역할을 할 수 있다. 상기 제1 비교기(1711)는 제1 저항(1713) 및 제2 저항(1714)과 함께 피드백 루프를 형성할 수 있으며, 상기 피드백 루프에 의해 Vbatt 에서 제1 스위치(1716)로 전달하는 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다. 예컨대, 상기 피드백 루프를 통해 Vbatt 에 따른 제3 스위치(1712)의 게이트 전압이 가변하게 되며, 상기 게이트 전압 제2 스위치(1715)의 게이트 단자와 병렬 연결되어, 제2 스위치(1715)의 전압과 실질적으로 동일하게 가변할 수 있다. 상기 제1 스위치(1716)의 게이트 단자에는 제2 비교기(1717)가 연결될 수 있으며, 제2 비교기(1717)는 제2 스위치(1715)의 출력 신호를 Vref2와 비교한 결과를 출력할 수 있다. 상기 제2 비교기(1717)의 출력 신호와 제1 스위치(1716)의 출력 신호는 제3 비교기(1718)에서 비교하고, 비교한 결과를 제4 비교기(1719)에서 Ref3과 비교할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 비교기(1717)의 결과와 상기 제1 스위치(1716)에서 출력되는 Vbatt_PA의 차이가 Ref3보다 큰 경우 제4 비교기(1719)는 OCP 알람을 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, Vbatt 에서부터 제2 스위치(1715), 또는 제1 스위치(1716)를 통해 전력 증폭기의 Vbatt 으로 흐르는 전류가 정상 범위에 있을 경우, 제1 스위치(1716)가 트라이오드(triode) 영역 내에 있도록 제1 스위치(1716)의 게이트 바이어스가 제어될 수 있다. 제2 비교기(1717)는 Vref2와 제1 스위치(1716)의 소스 단자와 연결될 수 있으며, 피드백 루프를 통해 제1 스위치(1716)의 소스 노드의 전압이 제1 스위치(1716)의 게이트 전압과 실질적으로 동일하게 유지되도록 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 증폭기가 정상 상황에서, 제1 스위치(1716)의 드래인 단자(Vbatt_PA)가 Vbatt 과 특정 임계값(delta) 이하의 전압 차이를 나타내면, 제1 스위치(1716)의 트랜지스터 동작 범위가 트라이오드 영역에서 동작하므로 저항과 동일한 동작을 할 수 있다. 상기 제1 스위치(1716)에 흐르는 전류가 증가할수록 IR 드롭에 의해 Vbatt_PA node 부분의 전압 강하가 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 증폭기가 과전류인 상황에서, 제1 스위치(1716)의 드레인 단자(Vbatt_PA)가 Vbatt 과 특정 임계값(delta) 이상의 전압 차이를 나타내면, 제1 스위치(1716)의 트랜지스터 동작 범위가 포화(saturation) 영역에서 동작하므로 전류원(current source)와 같은 동작을 할 수 있다. 상기 제1 스위치(1716)의 소스/드레인을 통해 Vbatt_PA로 전달되는 전류는 제1 스위치(1716)의 게이트 전압에 의해 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, Vref2 조건에 의해 상기 임계값(delta)를 조정할 수 있으며, 상기 Vref2 는 MIPI 레지스터를 통해 프로그램으로 조정될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 스위치(1716)의 게이트 전압(a)과 제1 스위치(1716)의 드레인 전압(b) 간의 차이를 모니터링하는 제3 비교기(1718)는 추출기(extractor)로서, 두 전압의 차이(a-b) 값을 제4 비교기(1719)로 전달하고, 상기 제4 비교기(1719)는 상기 제3 비교기(1718)의 출력값을 Ref3 전압값과 비교할 수 있다. 상기 제4 비교기(1719)의 비교 결과 상기 두 전압의 차이((a-b)가 Ref3 이하이면 OCP 알람을 '로우'에서 '하이'로 변경 또는 '0'에서 '1'로 변경하여 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 전력 증폭기(711)와 제2 전력 증폭기(721)에 각각 보호 회로(1410)를 추가함으로써, 두 전력 증폭기의 성능을 확보하면서 소손으로부터 효과적으로 보호할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 OCP 알람이 '하이' 또는 '1'로 출력된 전력 증폭기에 대한 더 이상의 소손 불량을 방지하기 위하여, 컨트롤러(1300)는 어떤 전력 증폭기가 소손되었는지 확인 후 Vref2 를 조정함으로써 OCP 조건을 더 강화할 수 있다.
도 18은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스의 게인 조정을 나타내는 그래프이다. 도 18을 참조하면, 일반적으로 두 개의 전력 증폭기들 중 제2 전력 증폭기(721)(예: 보조 증폭기 또는 피크 증폭기)는 적응적 바이어스를 사용하여 고전력 동작 시에 순간적으로 바이어스를 올려주게 되어 소손될 가능성이 높을 수 있다. 도 18을 참조하면, 제1 전력 증폭기(711)의 입력 전압 대비 전류(1801)와 제2 전력 증폭기(721)의 입력 전압 대비 전류(1802)를 나타낸다. 제2 전력 증폭기(721)는 로드 조건 또는 예상치 못한 환경에 의한 오동작으로 순간적으로 적응적 바이어스 제어 회로가 타겟 전류 대비 더 높은 전류를 흘려줄 수 있으며, 이에 따른 소손이 발생할 수 있다. 순간적으로 높은 전류를 흘렸다가 다시 낮은 전류를 흐르게 되면, Vcc 쪽에서 공급되는 전류가 다시 낮은 전류를 흘려 보내지 못하고, 더 긴 시간 동안 전류가 흘러 제2 전력 증폭기(721)의 콜렉터(collector) 단자에 높은 전압이 발생하게 되어 소손이 일어날 수 있다. 이런 경우, 상기 제2 증폭기(721)의 소손을 방지하기 위해 적응적 바이어스 제어 회로의 게인(예: 증폭기(1132)의 게인)을 조정하여 전력 증폭기(721)에 순간적으로 흐르는 전류가 상대적으로 더 적은 값을 가지고 정상 동작을 할 수 있도록 조정할 수 있다. 예컨대, 도 18에 도시된 바와 같이 1802와 같이 적응적 바이어스 제어 회로의 게인이 상대적으로 너무 높은 경우 상기 게인을 낮춤으로써 1803과 같이 제2 전력 증폭기(721)가 정상 동작을 할 수 있다.
도 19는 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로를 나타내는 회로도이다. 도 19를 참조하면, 다양한 실시예에 따라 OCP 알람이 발생하는 경우, 도 12b에 도시된 바와 같이 고정된 바이어스를 입력하지 않고, 도 20에 의해 출력되는 Node A를 통해 조정된 바이어스가 입력될 수 있다.
도 20은 다양한 실시예들에 따른, 적응적 바이어스 회로의 제어를 위한 블록도이다. 도 20을 참조하면, 적응적 바이어스 제어 회로(722)의 바이어스를 제어하기 위해 컨트롤러(1300)는 N-카운터(2010), 게인 조정기(2030), 외부 제어기(2020), 또는 DA 컨버터(2040)(digital to analog converter)를 포함할 수 있다.
도 12b의 적응적 바이어스 제어 회로에서는 적응적 바이어스의 게인을 조정하는 바이어스 값이 고정되어 있었으나, 보호 회로(1410)에서 출력되는 OCP 알람이 일정 기간(예: N-카운터(2010)가 정해진 횟수를 카운트하는 시간) 동안 발생하면, 게인 조정기(2030)는 적응적 바이어스 제어 회로의 게인을 설정된 값(예컨대, 단위값)만큼 감소시킴으로써, 도 18에 도시된 바와 같이 1802에서 1803으로 조정할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, MIPI 제어 신호를 통해 강제 게인 설정 정보를 외부 제어기(2020)로 입력하거나, 조정된 게인을 리셋시키기 위한 신호를 게인 조정기(2030)로 입력시킬 수 있다. 상기 MIPI 제어 신호에 의해 OCP가 재발할 수 있는 상황을 방지할 수 있다.
예컨대, N-카운터(2020)는 수신된 OCP 알람을 클럭(Clk)을 기준으로 카운트할 수 있으며, 상기 클럭에 기반한 지정된 시간 내에, 설정된 횟수(예: N번)를 초과하여 OCP 알람을 수신하는 경우, 게인 조정기(2030)에서 적응적 바이어스 제어 회로의 게인을 현재 값에서 단위값만큼 낮게 조정할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 게인 조정기(2030) 또는 외부 제어기(2020)로 입력되는 MIPI 제어 신호는 AP(120) 또는 CP(260)로부터 수신될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정을 변경할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, LDO(low drop output) 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류가 설정값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 입력되는 전류를 상기 RF 신호의 전력 크기에 기반하여 적응적으로 제어하는 적응적 바이어스 제어 회로;를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 보호 회로로부터 알람 신호를 수신하고, 상기 알람 신호에 기반하여, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 게인을 조절할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 컨트롤러는, 상기 알람 신호가 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 상기 게인을 설정된 값만큼 낮추도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 컨트롤러는, 프로세서로부터 수신된 제어 신호에 기반하여, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 게인을 조절할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 컨트롤러는, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정값을 상기 보호 회로로 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 분배기는, 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 바이어스의 전압은 상기 제2 바이어스의 전압보다 더 크게 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제1 전력 증폭기의 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 전력 증폭기의 제2 바이어스는 클래스 C로 설정될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 연결된 저항, 및 상기 저항의 양단에서 측정된 전류에 기반하여 상기 제2 전력 증폭기의 손상 여부를 판단하는 모니터링 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 모니터링 회로는, 상기 제2 전력 증폭기에 대응하는 식별 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 모니터링 회로로부터 상기 제2 전력 증폭기의 손상 여부 및 상기 제2 전력 증폭기에 대응하는 식별 정보를 수신하고, 상기 제2 전력 증폭기가 손상된 것으로 확인되면, 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 흐르는 전류를 제어하는 제어 신호를 상기 제2 전력 증폭기의 상기 바이어스 단자로 제공할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 커뮤니케이션 프로세서, 상기 커뮤니케이션 프로세서로부터 출력된 베이스밴드 신호를 RF(radio frequency) 신호로 변조하여 출력하는 RF 회로, 상기 RF 회로로부터 출력된 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기, 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기, 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정을 변경할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, LDO(low drop output) 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 보호 회로는, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류가 설정값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
101 : 전자 장치 120 : 프로세서
130 : 메모리 190 : 통신 모듈
197 : 안테나 모듈 212 : 제1 커뮤니케이션 프로세서
214 : 제2 커뮤니케이션 프로세서 220 : RFIC
222 : 제1 RFIC 224 : 제2 RFIC
226 : 제3 RFIC 230 : RFFE
231 : 전력 증폭 회로 232 : 제1 RFFE
234 : 제2 RFFE 236 : 제3 RFFE
238 : 위상 변환기 238 : 제4 RFIC
240 : 안테나 242 : 제1 안테나 모듈
244 : 제2 안테나 모듈 260 : 커뮤니케이션 프로세서
302 : LNA 303 : 필터
310 : 전력 분배기 321 : 제1 전력 증폭기
322 : 제1 임피던스 변환 회로 331 : 제2 임피던스 변환 회로
332 : 제2 전력 증폭기 340 : 임피던스 매칭 회로
350 : 로드 저항
130 : 메모리 190 : 통신 모듈
197 : 안테나 모듈 212 : 제1 커뮤니케이션 프로세서
214 : 제2 커뮤니케이션 프로세서 220 : RFIC
222 : 제1 RFIC 224 : 제2 RFIC
226 : 제3 RFIC 230 : RFFE
231 : 전력 증폭 회로 232 : 제1 RFFE
234 : 제2 RFFE 236 : 제3 RFFE
238 : 위상 변환기 238 : 제4 RFIC
240 : 안테나 242 : 제1 안테나 모듈
244 : 제2 안테나 모듈 260 : 커뮤니케이션 프로세서
302 : LNA 303 : 필터
310 : 전력 분배기 321 : 제1 전력 증폭기
322 : 제1 임피던스 변환 회로 331 : 제2 임피던스 변환 회로
332 : 제2 전력 증폭기 340 : 임피던스 매칭 회로
350 : 로드 저항
Claims (20)
- 전력 증폭 회로에 있어서,
RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기;
상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로; 및
상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로;를 포함하는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정을 변경하는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 보호 회로는,
LDO(low drop output) 회로를 포함하는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 바이어스 단자에 입력되는 전류가 설정값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력하는, 전력 증폭 회로.
- 제4항에 있어서, 상기 전력 증폭 회로는,
상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 입력되는 전류를 상기 RF 신호의 전력 크기에 기반하여 적응적으로 제어하는 적응적 바이어스 제어 회로;를 더 포함하는, 전력 증폭 회로.
- 제5항에 있어서, 상기 전력 증폭 회로는,
컨트롤러를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 보호 회로로부터 알람 신호를 수신하고,
상기 알람 신호에 기반하여, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 게인을 조절하는, 전력 증폭 회로.
- 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 알람 신호가 설정된 횟수를 초과하는 경우, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 상기 게인을 설정된 값만큼 낮추도록 제어하는 전력 증폭 회로.
- 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
프로세서로부터 수신된 제어 신호에 기반하여, 상기 적응적 바이어스 제어 회로에서 바이어스 전류를 조절하기 위한 게인을 조절하는, 전력 증폭 회로.
- 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정값을 상기 보호 회로로 제공하는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 분배기는,
디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함하는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 바이어스의 전압은 상기 제2 바이어스의 전압보다 더 크게 설정되는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전력 증폭기의 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정되는, 전력 증폭 회로.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 전력 증폭기의 제2 바이어스는 클래스 C로 설정되는, 전력 증폭 회로.
- 전력 증폭 회로에 있어서,
RF(radio frequency) 신호를 입력 받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력 받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력 받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기;
상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로;
상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 연결된 저항; 및
상기 저항의 양단에서 측정된 전류에 기반하여 상기 제2 전력 증폭기의 손상 여부를 판단하는 모니터링 회로;를 포함하는, 전력 증폭 회로.
- 제14항에 있어서, 상기 모니터링 회로는,
상기 제2 전력 증폭기에 대응하는 식별 정보를 출력하는, 전력 증폭 회로.
- 제15항에 있어서, 상기 전력 증폭 회로는,
컨트롤러를 더 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 모니터링 회로로부터 상기 제2 전력 증폭기의 손상 여부 및 상기 제2 전력 증폭기에 대응하는 식별 정보를 수신하고,
상기 제2 전력 증폭기가 손상된 것으로 확인되면, 상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자에 흐르는 전류를 제어하는 제어 신호를 상기 제2 전력 증폭기의 상기 바이어스 단자로 제공하는, 전력 증폭 회로.
- 전자 장치에 있어서,
커뮤니케이션 프로세서;
상기 커뮤니케이션 프로세서로부터 출력된 베이스밴드 신호를 RF(radio frequency) 신호로 변조하여 출력하는 RF 회로;
상기 RF 회로로부터 출력된 RF 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기;
상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기;
상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력 받는 임피던스 매칭 회로; 및
상기 제2 전력 증폭기의 바이어스 단자로 입력되는 전류를 확인하고, 상기 확인된 입력 전류가 설정된 조건을 만족하면, 상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 크기를 제어하는 보호 회로;를 포함하는, 전자 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 바이어스 단자에 입력되는 전류의 최대 전류에 대한 설정을 변경하는, 전자 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 보호 회로는,
LDO(low drop output) 회로를 포함하는, 전자 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 보호 회로는,
상기 바이어스 단자에 입력되는 전류가 설정값을 초과하는 경우, 알람 신호를 출력하는, 전자 장치.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210048806A KR20220142287A (ko) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 |
| PCT/KR2022/005305 WO2022220556A1 (ko) | 2021-04-14 | 2022-04-12 | 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 |
| US17/720,535 US20220337201A1 (en) | 2021-04-14 | 2022-04-14 | Power amplification circuit including protection circuit and electronic device including power amplification circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210048806A KR20220142287A (ko) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220142287A true KR20220142287A (ko) | 2022-10-21 |
Family
ID=83640453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210048806A KR20220142287A (ko) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 보호 회로를 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220142287A (ko) |
| WO (1) | WO2022220556A1 (ko) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050105583A (ko) * | 2004-04-30 | 2005-11-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 전력 증폭기 |
| US8952754B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-02-10 | Imagine Communications Corp. | Linearization of heterogeneous power amplifier systems |
| KR101936664B1 (ko) * | 2014-08-11 | 2019-01-09 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | 전력 증폭기, 무선 원격 유닛 및 기지국 |
| US10141227B1 (en) * | 2017-07-14 | 2018-11-27 | Nxp Usa, Inc. | Method and system for achieving semiconductor-based circuits or systems having multiple components with one or more matched or similar characteristics or features |
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2021
- 2021-04-14 KR KR1020210048806A patent/KR20220142287A/ko active Search and Examination
-
2022
- 2022-04-12 WO PCT/KR2022/005305 patent/WO2022220556A1/ko active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022220556A1 (ko) | 2022-10-20 |
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