KR20220159918A - 부하 변조식 전력 증폭기 - Google Patents

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필립 존 레톨라
데이비드 스티븐 리플리
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스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

부하 변조식 전력 증폭기를 위한 장치 및 방법이 제공된다. 특정 실시예에서, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템은 입력에서 라디오 주파수 신호를 수신하고 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하는 전력 증폭기, 및 전력 증폭기의 출력에 결합된 제어 가능한 부하 임피던스를 포함한다. 제어 가능한 부하 임피던스는 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 수신하고, 포락선 신호는 전력 증폭기의 출력에서 부하를 변조하기 위해 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하도록 동작 가능하다.

Description

부하 변조식 전력 증폭기 {LOAD MODULATED POWER AMPLIFIERS}
본 발명의 실시예는 전자 시스템, 특히, 라디오 주파수(radio frequency)(RF) 전자기기에 관한 것이다.
전력 증폭기는 안테나를 통한 송신을 위해 RF 신호를 증폭하기 위해 RF 통신 시스템에서 이용된다.
하나 이상의 전력 증폭기를 갖는 RF 통신 시스템의 예는, 이동 전화, 태블릿, 기지국, 네트워크 액세스 포인트, 고객-구내 장비(CPE), 랩톱, 및 착용식 전자기기를 포함하지만, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 셀룰러 표준, WLAN(wireless local area network) 표준, 및/또는 임의의 다른 적합한 통신 표준을 이용하여 통신하는 무선 디바이스에서, 전력 증폭기가 RF 신호 증폭에 이용될 수 있다. RF 신호는 약 30kHz 내지 300GHz의 범위, 예를 들어, 5세대(5G) 통신 표준의 주파수 범위 1(FR1)에 대해 약 400MHz 내지 약 7.125GHz의 범위 또는 5G 통신 표준의 주파수 범위 2(FR2)에 대해 약 24.250GHz 내지 약 71.000GHz의 범위의 주파수를 갖는다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 모바일 디바이스에 관한 것이다. 모바일 디바이스는 라디오 주파수 신호 및 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 생성하도록 구성된 트랜시버, 및 라디오 주파수 신호를 증폭하도록 구성된 부하 변조식 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 시스템을 포함한다. 부하 변조식 전력 증폭기는 입력에서 라디오 주파수 신호를 수신하고 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하도록 구성된 전력 증폭기, 및 전력 증폭기의 출력에 결합된 제어 가능한 부하 임피던스를 포함한다. 포락선 신호는 전력 증폭기의 출력에서 부하를 변조하기 위해 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하도록 동작할 수 있다.
다양한 실시예에서, 트랜시버는 캘리브레이션 데이터에 기초하여 포락선 신호를 성형하도록 구성된 성형 회로를 포함한다. 다수의 실시예에 따르면, 성형 회로는 전력 증폭기에 평탄한 이득 대 입력 전력 특성을 제공하도록 동작가능하다.
일부 실시예에서, 제어 가능한 부하 임피던스는 포락선 신호에 의해 제어되는 제어 가능한 커패시터, 및 전력 증폭기의 출력에 결합되는 제1 권선 및 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 권선을 갖는 출력 발룬을 포함한다. 다수의 실시예에 따르면, 전력 증폭기는 입력 발룬 및 입력 발룬과 출력 발룬 사이에 결합된 한 쌍의 증폭기를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 제2 권선은 증폭된 라디오 주파수 신호를 출력하는 제1 단자 및 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 단자를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 제어 가능한 커패시터는 바이폴라 트랜지스터 및 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 결합된 부하 커패시터를 포함하고, 포락선 신호는 바이폴라 트랜지스터의 베이스를 제어하도록 동작가능하다. 다수의 실시예에 따르면, 제어 가능한 부하 임피던스는 포락선 신호에 의해 제어되는 커패시턴스를 갖는 제어 가능한 커패시터와 인덕터의 직렬 조합을 포함한다.
다양한 실시예에서, 모바일 디바이스는 증폭된 라디오 주파수 신호를 송신하도록 동작가능한 안테나를 더 포함한다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 부하 변조식 전력 증폭기 시스템에 관한 것이다. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템은 입력에서 라디오 주파수 신호를 수신하고, 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하도록 구성된 전력 증폭기를 포함한다. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템은 전력 증폭기의 출력에 결합되고 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변경되는 포락선 신호를 수신하도록 구성되는 제어 가능한 부하 임피던스를 더 포함한다. 포락선 신호는 전력 증폭기의 출력에서 부하를 변조하기 위해 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하도록 동작할 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 가능한 부하 임피던스는 포락선 신호에 의해 제어되는 제어 가능한 커패시터, 및 전력 증폭기의 출력에 결합되는 제1 권선 및 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 권선을 갖는 출력 발룬을 포함한다. 다수의 실시예에 따르면, 전력 증폭기는 입력 발룬 및 입력 발룬과 출력 발룬 사이에 결합된 한 쌍의 증폭기를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 제2 권선은 증폭된 라디오 주파수 신호를 출력하는 제1 단자 및 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 단자를 포함한다. 일부 실시예에 따르면, 제어 가능한 커패시터는 바이폴라 트랜지스터 및 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 결합된 부하 커패시터를 포함하고, 포락선 신호는 바이폴라 트랜지스터의 베이스를 제어하도록 동작가능하다.
다양한 실시예에서, 제어 가능한 부하 임피던스는 포락선 신호에 의해 제어되는 커패시턴스를 갖는 제어 가능한 커패시터와 인덕터의 직렬 조합을 포함한다.
특정 실시예에서, 본 개시내용은 모바일 디바이스에서의 증폭 방법에 관한 것이다. 방법은 트랜시버를 이용하여 라디오 주파수 신호 및 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 전력 증폭기를 이용하여 라디오 주파수 신호를 증폭하는 단계- 전력 증폭기에 대한 입력에서 라디오 주파수 신호를 수신하고 전력 증폭기의 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하는 단계를 포함함 -를 더 포함한다. 이 방법은 포락선 신호를 이용하여 전력 증폭기의 부하를 변조하여 전력 증폭기의 출력에 결합된 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예에서, 이 방법은 캘리브레이션 데이터에 기초하여 포락선 신호를 성형함으로써 전력 증폭기를 캘리브레이팅하는 단계를 더 포함한다. 다수의 실시예에 따르면, 전력 증폭기를 캘리브레이팅하는 단계는 평탄한 이득 대 입력 전력 특성을 제공하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 전력 증폭기의 부하를 변조하는 것은 출력 발룬에 결합되는 제어 가능한 커패시터의 커패시턴스를 제어하는 것을 포함한다. 다수의 실시예에 따르면, 이 방법은 증폭된 라디오 주파수 신호를 출력 발룬의 제1 권선에 제공하는 단계를 더 포함하고, 제어 가능한 커패시터는 출력 발룬의 제2 권선에 결합된다.
이제, 본 개시내용의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예를 통해 설명될 것이다.
도 1은 부하 변조식 전력 증폭기의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 2는 부하 변조식 전력 증폭기의 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 3은 부하 변조식 전력 증폭기 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 4a는 부하 변조식 전력 증폭기 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4b는 부하 변조식 전력 증폭기 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 5a는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 제어 가능한 커패시터의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 5b는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 제어 가능한 커패시터의 다른 실시예의 개략도이다.
도 6은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 콜렉터 임피던스 대 제어 전압의 스미스 차트의 일 예이다.
도 7은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 이득 대 출력 전력 플롯의 일 예의 그래프이다.
도 8은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 전력 부가 효율(power added efficiency)(PAE) 대 출력 전력 플롯의 일 예의 그래프이다.
도 9는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 이득 대 출력 전력 플롯의 다른 예의 그래프이다.
도 10은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 PAE 대 출력 전력 플롯의 다른 예의 그래프이다.
도 11은 모바일 디바이스의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 12a는 패키징된 모듈의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 12b는 라인 12B-12B를 따라 취해진 도 12a의 패키징된 모듈의 단면의 개략도이다.
도 13은 RF 신호를 송신하기 위한 통신 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.
특정 실시예의 이하의 상세한 설명은 특정한 실시예의 다양한 설명을 제공한다. 그러나, 본 명세서에 설명된 혁신은 예를 들어, 청구범위에 정의되고 포함되는 다수의 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이 설명에서, 유사한 참조 번호가 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트를 나타낼 수 있는 도면을 참조한다. 도면에 예시된 엘리먼트는 반드시 축척대로 그려진 것은 아님을 이해할 것이다. 또한, 특정 실시예는 도면에서 예시된 것보다 더 많은 엘리먼트, 및/또는 도면에서 예시된 엘리먼트의 서브세트(subset)를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 일부 실시예는 2개 이상의 도면으로부터의 특징의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다.
부하 변조식 전력 증폭기가 본 명세서에서 제공된다. 특정 실시예에서, 부하 변조식 전력 증폭기는 라디오 주파수(RF) 입력 신호를 증폭하는 전력 증폭기, 및 전력 증폭기의 출력에 결합된 부하 임피던스를 포함한다. 부하 임피던스는 전력 증폭기의 출력에 부하 변조를 제공하기 위해 RF 입력 신호의 포락선에 기초하여 제어된다. 이러한 방식으로 부하 임피던스 변조를 제공하는 것은 넓은 동적 범위에 걸쳐 높은 효율을 제공한다.
특정 구현에서, 부하 임피던스는 서로 전자기적으로 결합되는 제1 권선 및 제2 권선을 포함하는 출력 발룬을 포함한다. 추가적으로, 전력 증폭기의 출력은 제1 권선의 제1 단자에 결합되고(또는 푸시-풀 구성에서, 출력이 제1 권선의 2개의 단자에 결합됨), 증폭된 RF 신호가 제2 권선의 제1 단자로부터 출력된다. 부하 임피던스는 제2 권선의 제2 단자에 결합되고 RF 신호의 포락선에 의해 제어되는 커패시턴스를 갖는 제어 가능한 커패시터를 더 포함한다.
따라서, 부하 변조는 발룬의 이차 포트 상의 종단 커패시터의 임피던스를 스위핑함으로써 수행될 수 있다. 특정 구현에서, 종단 커패시터는 트랜시버로부터의 아날로그 포락선 제어 신호에 의해 제어되고, 이는 등이득과 같은 원하는 이득 및/또는 효율 특성을 달성하도록 캘리브레이팅될 수 있다.
특정 구현에서, 부하 임피던스는 커패시터에 결합된 콜렉터와 포락선 신호에 의해 제어되는 베이스를 갖는 이종접합 바이폴라 트랜지스터(HBT) 스위치를 포함한다. 추가적으로, HBT 스위치는 스위치가 열릴 때 최고 부하선이 달성되고 스위치가 닫힐 때 최고 포락선 전압 레벨에서 최저 부하선이 달성되는 가변 저항기로서 동작한다. 이러한 구성에서, 최저 손실은 최고 부하선에서 달성되고, 이는, 5G 통신에서 이용되는 것과 같은, 높은 PAPR(peak-to-average power ratio) 파형의 변조된 효율에 유익하다.
포락선 추적기가 포락선 신호에 기초하여 전력 증폭기의 공급 전압을 제어하는 전력 증폭기와 비교하여, 부하 변조식 전력 증폭기는 포락선 신호에 기초하여 제어되는 부하 임피던스를 갖는다. 이러한 방식으로 부하 변조를 제공하는 것은, 원하는 성능을 위해 포락선 신호를 생성하고 캘리브레이팅하기 위한 회로부를 활용하면서, 포락선 추적 증폭기보다 덜 복잡한 더 높은 효율의 전력 증폭기를 제공한다.
예를 들어, 부하 변조식 전력 증폭기는 고효율 DC-DC 컨버터, 예를 들어, 93% 이상의 효율로 동작하는 전력 관리 유닛(PMU)에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 이러한 PMU는, 예를 들어, 5.5V+ 2.5-3.0V를 초과하는 평균 전력 추적(APT)을 사용하여 동작할 수 있다(전력 증폭기 효율은 비-제로 무릎 전압으로 인해 더 높은 공급 전압에서 더 양호할 수 있다). 대조적으로, 포락선 추적 시스템은, 공급 전압 ~2.5-3.0V에서, 단지 80%의 효율을 가질 수 있을 뿐이다(전력 증폭기 효율은 비-제로 무릎 전압으로 인해 더 낮은 공급 전압에서 악화될 수 있다). PMU는 본 명세서에서 전력 관리 집적 회로(PMIC)라고도 지칭된다.
부하 변조식 전력 증폭기는, 기지국, 네트워크 액세스 포인트, 이동 전화, 태블릿, 고객-구내 장비(customer-premises equipment)(CPE), 랩톱, 컴퓨터, 착용식 전자기기, 및/또는 다른 통신 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 매우 다양한 RF 통신 시스템 내에 포함될 수 있다.
도 1은 부하 변조식 전력 증폭기(10)의 하나의 실시예의 개략도이다. 부하 변조식 전력 증폭기(10)는 전력 증폭기(5) 및 제어 가능한 부하 임피던스(6)를 포함한다. 부하 변조식 전력 증폭기(10)는 RF 입력 신호(RFIN)를 증폭하여 RF 출력 신호(RFOUT)를 생성한다.
부하 변조식 전력 증폭기(10)는 RF 입력 신호(RFIN)의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호(ENV)를 수신한다. 포락선 신호(ENV)는 제어 가능한 부하 임피던스(6)의 임피던스를 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 이 실시예에서, 제어 가능한 부하 임피던스(6)는 인덕터(8)와 제어 가능한 커패시터(7)의 직렬 조합을 포함하고, 포락선 신호(ENV)는 제어 가능한 커패시터(7)의 커패시턴스를 제어하는 데 사용된다. 제어 가능한 부하 임피던스의 일 예가 도시되지만, 본 명세서의 교시는 제어 가능한 부하 임피던스의 다른 구현에 적용가능하다.
도 2는 부하 변조식 전력 증폭기(20)의 또 다른 실시예의 개략도이다. 도 2의 부하 변조식 전력 증폭기(20)는, 도 2의 부하 변조식 전력 증폭기(20)가 제어 가능한 부하 임피던스(16)의 상이한 구현을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 1의 부하 변조식 전력 증폭기(10)와 유사하다.
특히, 제어 가능한 부하 임피던스(16)는 발룬(18) 및 제어 가능한 커패시터(7)를 포함한다. 전력 증폭기(5)의 출력은 발룬(18)의 제1 권선을 구동한다. 추가적으로, 발룬(18)의 제2 권선의 제1 단자는 RF 출력 신호(RFOUT)를 출력하는 한편, 제2 권선의 제2 단자는 제어 가능한 커패시터(7)에 결합된다. 제어 가능한 커패시터(7)는 포락선 신호(ENV)에 의해 제어된다.
제어 가능한 커패시터(7)의 값의 변경은 제2 권선의 인덕턴스의 일부를 효과적으로 공진시키고, 이에 의해 발룬(18)의 권선비를 효과적으로 변경시킨다.
도 3은 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(40)의 하나의 실시예의 개략도이다. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(40)은 부하 변조식 전력 증폭기(25), 대역 스위칭 및 튜닝 회로(26), 및 안테나(3)를 포함한다.
예시된 실시예에서, 부하 변조식 전력 증폭기(25)는 드라이버 증폭기(31), 입력 발룬(32), 제1 출력 증폭기(33), 제2 출력 증폭기(34), 및 출력 발룬(18) 및 제어 가능한 커패시터(7)를 포함하는 제어 가능한 부하 임피던스(16)를 포함한다.
부하 변조식 전력 증폭기(25)는 이 실시예에서 푸시-풀 증폭기로서 구현된다. 추가적으로, 제1 출력 증폭기(33)의 출력은 발룬(18)의 제1 권선의 제1 단자에 접속되고, 제2 출력 증폭기(34)의 출력은 발룬(18)의 제1 권선의 제2 단자에 접속된다.
도 4a는 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(110)의 다른 실시예의 개략도이다. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(110)은 출력 발룬(18), 전력 증폭기 다이(101), 스위치 다이(102), 포락선 생성기 다이(103), 및 드라이버 다이(104)를 포함한다. 전력 증폭기 다이(101)는 드라이버 증폭기(31), 입력 발룬(32), 제1 출력 증폭기(33), 제2 출력 증폭기(34) 및 제어 가능한 커패시터(7)를 포함한다. 스위치 다이(102)는 커패시터(107) 및 스위치(108)를 포함한다. 또한, 포락선 생성기 다이(103)는 드라이버 다이(104)에 제공된 차동 포락선 신호 ENVDIFF를 성형하기 위한 성형 회로(105)를 포함한다. 드라이버 다이(104)는 차동 포락선 신호 ENVDIFF를 수신하고 제어 가능한 커패시터(7)를 제어하기 위한 포락선 제어 신호 ENV를 출력하는 증폭기(106)를 포함한다.
부하 변조식 전력 증폭기 시스템(110)은 제어 가능한 커패시터(7)에 대한 포락선 제어 신호를 푸시-풀 증폭기에 의해 증폭된 RF 입력 신호에 정렬 및 성형하기 위해 시스템 레벨 캘리브레이션을 사용하여 동작할 수 있다.
도 4b는 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(120)의 다른 실시예의 개략도이다. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(120)은 출력 발룬(18), 전력 증폭기 다이(111), 스위치 다이(112), 포락선 생성기 다이(103), 및 드라이버 다이(104)를 포함한다.
도 4b의 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(120)은, 제어 가능한 커패시터(7)가 스위치 다이(112) 상에 있는 구현을 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(120)이 예시하는 것을 제외하고는, 도 4a의 부하 변조식 전력 증폭기 시스템(110)과 유사하다. 스위치 다이(112)는 통상적으로 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 프로세스 및 화합물 반도체 프로세스(예를 들어, GaAs)를 사용하는 전력 증폭기 다이(111)를 사용하여 구현되므로, 스위치 다이(112) 상에 제어 가능한 커패시터(7)를 배치하는 것은 높은 품질 인자(Q-인자)의 커패시터를 제공하는 것을 돕는다.
도 5a는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 제어 가능한 커패시터(210)의 하나의 실시예의 개략도이다. 제어 가능한 커패시터(210)는 바이폴라 트랜지스터(201)(예를 들어, 이종접합 바이폴라 트랜지스터 또는 HBT), 베이스 저항기(202), 베이스 커패시터(203), 및 부하 커패시터(204)를 포함한다. 바이폴라 트랜지스터(201)의 베이스는 (베이스 저항기(202)를 통해 포락선 추적기로부터 수신된) 포락선 신호 ENV에 의해 제어되고, 바이폴라 트랜지스터(201)의 에미터는 접지되어 있다. 부하 커패시터(204)는 (예를 들어, 전력 증폭기에 의해 구동되는 출력 발룬에 대한 종단 커패시터의 역할을 함으로써) 전력 증폭기에 부하를 주기 위해 바이폴라 트랜지스터 (201)의 콜렉터와 부하 단자(LD) 사이에 결합된다. 베이스 커패시터(203)는 바이폴라 트랜지스터(201)의 베이스와 접지 사이에 접속된다.
바이폴라 트랜지스터(201)는 포락선 신호 ENV가 낮을 때 달성되는 최고 부하선을 갖고 포락선 신호 ENV가 높을 때 달성되는 최저 부하선을 갖는 가변 저항기로서 동작한다. 최저 손실은 최고 부하선에서 달성되고, 이는 높은 PAPR 파형의 변조된 효율에 유익하다.
도 5b는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 제어 가능한 커패시터(220)의 다른 실시예의 개략도이다. 제어 가능한 커패시터(220)는 (전력 증폭기를 로딩하기 위한) 부하 단자(LD)와 접지 사이에 서로 병렬로 접속되는 복수의 제어 가능한 커패시터 셀(211a, 211b, 211c,... 211n)을 포함한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 제어 가능한 커패시터 셀(211a)은 바이폴라 트랜지스터(201a), 베이스 저항기(202a), 베이스 커패시터(203a), 부하 커패시터(204a), 클램핑 다이오드(205a) 및 클램핑 저항기(206a)를 포함한다. 바이폴라 트랜지스터(201a)의 베이스는 베이스 저항기(202a)를 통해 수신된 포락선 신호 ENV에 의해 제어되고, 바이폴라 트랜지스터(201a)의 에미터는 접지되어 있다. 부하 커패시터(204a)는 바이폴라 트랜지스터(201a)의 콜렉터와 부하 단자(LD) 사이에 결합된다. 베이스 커패시터(203a)는 바이폴라 트랜지스터(201a)의 베이스와 접지 사이에 접속된다. 추가적으로, 클램핑 다이오드(205a) 및 클램핑 저항기(206a)는 바이폴라 트랜지스터(201a)의 베이스와 접지 사이에 직렬로 접속되고, 커패시터(203a)는 클램핑 다이오드(205a) 및 클램핑 저항기(206a)의 직렬 조합과 병렬이다.
도 5b를 계속 참조하면, 제어 가능한 커패시터 셀(211b)은 바이폴라 트랜지스터(201b), 베이스 저항기(202b), 베이스 커패시터(203b), 부하 커패시터(204b), 클램핑 다이오드(205b), 클램핑 저항기(206b), 다이오드 바이어싱 저항기(207b) 및 쇼트키 다이오드(208b1)를 포함한다. 추가적으로, 제어 가능한 커패시터 셀(211c)은 바이폴라 트랜지스터(201c), 베이스 저항기(202c), 베이스 커패시터(203c), 부하 커패시터(204c), 클램핑 다이오드(205c), 클램핑 저항기(206c), 다이오드 바이어싱 저항기(207c) 및 쇼트키 다이오드(208c1, 208c2)를 포함한다. 또한, 제어 가능한 커패시터 셀(211n)은 바이폴라 트랜지스터(201n), 베이스 저항기(202n), 베이스 커패시터(203n), 부하 커패시터(204n), 클램핑 다이오드(205n), 클램핑 저항기(206n), 다이오드 바이어싱 저항기(207n), 및 쇼트키 다이오드(208n1, 208n2,... 208nm)을 포함한다.
4개의 제어 가능한 커패시터 셀이 도시되지만, 임의의 수의 제어 가능한 커패시터 셀이 포함될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 각각의 추가적인 제어 가능한 커패시터 셀은 이전의 제어 가능한 커패시터와 비교하여 추가적인 쇼트키 다이오드를 포함한다.
도 6은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 콜렉터 임피던스 대 제어 전압의 스미스 차트의 일 예이다. 이 예에서, 포락선 제어 전압(VCTRL)이 0.7V에서 2.1V로 변경될 때 부하 임피던스의 2배 변경(배가)이 달성된다.
도 7은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 이득 대 출력 전력 플롯의 일 예의 그래프이다.
도 8은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 전력 부가 효율(power added efficiency)(PAE) 대 출력 전력 플롯의 일 예의 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 그래프는 0.3 dB 발룬 손실을 갖는 2-스테이지 푸시 풀 전력 증폭기의 일 구현에 관한 것이다.
낙수 곡선은 (예를 들어, 포락선 성형 회로에서 성형 값을 선택하는 것에 의해) 포락선 캘리브레이션으로 등이득을 달성하기 위해 도시된 예시적인 값으로 묘사되어 있다.
도 9는 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 이득 대 출력 전력 플롯의 다른 예의 그래프이다.
도 10은 부하 변조식 전력 증폭기에 대한 PAE 대 출력 전력 플롯의 다른 예의 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 이 예에서는 6dB의 동적 범위에 걸쳐 매우 평탄한 PAE가 달성된다.
도 11은 모바일 디바이스(800)의 하나의 실시예의 개략도이다. 모바일 디바이스(800)는, 기저대역 시스템(801), 트랜시버(802), 프론트 엔드 시스템(803), 안테나(804), 전력 관리 시스템(805), 메모리(806), 사용자 인터페이스(807) 및 배터리(808)를 포함한다.
모바일 디바이스(800)는, 2G, 3G, 4G(LTE, LTE-Advanced 및 LTE-Advanced Pro 포함), 5G NR, WLAN(예를 들어, WiFi), WPAN(예를 들어, Bluetooth 및 ZigBee), WMAN(예를 들어, WiMax), 및/또는 GPS 기술을 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 다양한 통신 기술을 이용하여 통신하는데 이용될 수 있다.
트랜시버(802)는 송신을 위한 RF 신호를 생성하고 안테나(804)로부터 수신된 유입 RF 신호를 처리한다. RF 신호의 송신 및 수신과 연관된 다양한 기능은, 도 11에서 트랜시버(802)로서 집합적으로 나타낸 하나 이상의 컴포넌트에 의해 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 예에서, 소정 유형의 RF 신호를 취급하기 위해 별도의 컴포넌트(예를 들어, 별도의 회로 또는 다이)가 제공될 수 있다.
프론트 엔드 시스템(803)은, 안테나(804)에 송신되고/되거나 안테나(804)로부터 수신된 신호를 컨디셔닝하는 것을 보조한다. 예시된 실시예에서, 프론트 엔드 시스템(803)은 안테나 튜닝 회로부(810), 전력 증폭기(power amplifier)(PA)(811), 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(LNA)(812), 필터(813), 스위치(814), 및 신호 분할/조합 회로부(815)를 포함한다. 그러나, 다른 구현이 가능하다.
예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은, 송신을 위한 신호 증폭, 수신된 신호 증폭, 신호 필터링, 상이한 대역간 스위칭, 상이한 전력 모드간 스위칭, 송신 및 수신 모드간 스위칭, 신호의 듀플렉싱, 신호의 다중화(예를 들어, 다이플렉싱 또는 트리플렉싱), 또는 이들의 일부 조합을 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 다수의 기능을 제공할 수 있다.
전력 증폭기(811) 중의 적어도 하나는 본 명세서에서의 교시에 따라 부하 변조식 전력 증폭기로서 구현된다. 모바일 디바이스(800)가 하나 이상의 부하 변조식 전력 증폭기로 구현될 수 있는 통신 시스템의 하나의 실시예를 예시하지만, 본 명세서의 교시는 광범위한 시스템에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현이 가능하다.
특정 구현에서, 모바일 디바이스(800)는 캐리어 집성을 지원함으로써, 피크 데이터 레이트를 증가시키는 유연성을 제공한다. 캐리어 집성은 주파수 분할 듀플렉싱(FDD)과 시분할 듀플렉싱(TDD) 양자 모두를 위해 사용될 수 있고, 복수의 캐리어 또는 채널을 집성하는데 사용될 수 있다. 캐리어 집성은 연속 집성을 포함하고, 여기서는, 동일한 동작 주파수 대역 내의 연속 캐리어가 집성된다. 캐리어 집성은 또한 불연속적(non-contiguous)일 수 있으며, 공통 대역 또는 상이한 대역 내의 주파수에서 분리된 캐리어를 포함할 수 있다.
안테나(804)는 매우 다양한 유형의 통신에 사용되는 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(804)는 매우 다양한 주파수 및 통신 표준과 연관된 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 안테나를 포함할 수 있다.
특정 구현에서, 안테나(804)는 MIMO 통신 및/또는 교환식 다이버시티 통신을 지원한다. 예를 들어, MIMO 통신은 단일 라디오 주파수 채널을 통해 다중 데이터 스트림을 통신하기 위해 다수의 안테나를 사용한다. MIMO 통신은 라디오 환경의 공간 다중화 차이로 인한 보다 높은 신호 대 노이즈비, 개선된 코딩 및/또는 감소된 신호 간섭으로부터 이익을 얻는다. 교환식 다이버시티는 특정 시간에 특정 안테나가 동작하도록 선택되는 통신을 지칭한다. 예를 들어, 스위치는 관찰된 비트 에러율 및/또는 신호 강도 표시자와 같은 다양한 인자에 기초하여 안테나 그룹으로부터 특정 안테나를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
모바일 디바이스(800)는 특정 구현에서 빔포밍과 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은 제어 가능한 이득을 가지는 증폭기, 및 안테나(804)를 이용하여 신호의 송신 및/또는 수신을 위한 빔 형태 및 지향성을 제공하기 위하여 제어 가능한 페이즈를 가지는 페이즈 시프터(phase shifter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 송신의 맥락에서, 안테나(804)에 제공되는 송신 신호의 진폭 및 페이즈는, 안테나(804)로부터 방사된 신호가 보강 및 상쇄 간섭을 이용하여 결합되어 주어진 방향으로 전파하는 더 강한 신호 강도를 갖는 빔-유사 품질을 보이는 집성된 송신 신호를 생성하도록 제어된다. 신호 수신의 맥락에서, 진폭 및 페이즈는, 신호가 특정 방향으로부터 안테나(804)에 도달할 때 더 많은 신호 에너지가 수신되도록 제어된다. 특정 구현에서, 안테나(804)는 빔포밍을 향상시키기 위해 안테나 엘리먼트의 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)에 송신 신호의 디지털 표현을 제공하며, 트랜시버(802)는 송신을 위해 RF 신호를 생성하도록 처리한다. 기저대역 시스템(801)은 또한 트랜시버(802)에 의해 제공된 수신된 신호의 디지털 표현을 처리한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 기저대역 시스템(801)은 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이화하기 위해 메모리(806)에 결합된다.
메모리(806)는 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이화하거나 및/또는 사용자 정보의 저장을 제공하기 위한 데이터 및/또는 명령어를 저장하는 것 같은 매우 다양한 목적에 이용될 수 있다.
전력 관리 시스템(805)은 모바일 디바이스(800)의 다수의 전력 관리 기능을 제공한다. 특정 구현에서, 전력 관리 시스템(805)은 전력 증폭기(811)의 공급 전압을 제어하는 PA 공급 제어 회로를 포함한다. 예를 들어, 전력 관리 시스템(805)은, 전력 부가 효율(PAE; power added efficiency) 같은 효율을 개선하기 위해 하나 이상의 전력 증폭기(811)에 제공되는 공급 전압(들)을 변경하도록 구성될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(805)은 배터리(808)로부터 배터리 전압을 수신한다. 배터리(808)는, 예를 들어, 리튬-이온 배터리를 포함하는, 모바일 디바이스(800)에서 사용하기 위한 임의의 적합한 배터리일 수 있다.
도 12a는 패키징된 모듈(900)의 하나의 실시예의 개략도이다. 도 12b는 라인 12B-12B를 따라 취해진 도 12a의 패키징된 모듈(900)의 단면의 개략도이다.
패키징된 모듈(900)은 라디오 주파수 컴포넌트(901), 반도체 다이(902), 표면 실장 디바이스(903), 와이어본드(908), 패키지 기판(920), 및 인캡슐레이션 구조(940)를 포함한다. 패키지 기판(920)은 그 안에 배치된 전도체로부터 형성된 패드(906)를 포함한다. 추가적으로, 반도체 다이(902)는 핀들 또는 패드(904)를 포함하고, 와이어본드(908)가 다이(902)의 패드(904)를 패키지 기판(920)의 패드(906)에 접속하기 위하여 이용된다.
반도체 다이(902)는 부하 변조식 전력 증폭기(945)를 포함하고, 이는 본 명세서의 실시예 중 임의의 것에 따라 구현될 수 있다.
패키징 기판(920)은 라디오 주파수 컴포넌트(901), 반도체 다이(902), 및 예를 들어, 표면 장착 커패시터 및/또는 인덕터를 포함할 수 있는 표면 실장 디바이스(903)와 같은 복수의 컴포넌트를 수납하도록 구성될 수 있다. 일 구현에서, 라디오 주파수 컴포넌트(901)는 통합된 수동 디바이스(integrated passive device)(IPD)를 포함한다.
도 12b에서 도시된 바와 같이, 패키징된 모듈(900)은 반도체 다이(902)를 장착하기 위하여 이용된 면 반대쪽의 패키징된 모듈(900)의 면 상에 배치된 복수의 접촉 패드(932)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 방식으로 패키징된 모듈(900)을 구성하는 것은 패키징된 모듈(900)을 모바일 디바이스의 전화 보드와 같은 회로 보드에 접속하는 것을 보조할 수 있다. 예시적인 접촉 패드(932)는 라디오 주파수 신호, 바이어스 신호, 및/또는 전력(예를 들어, 전력 공급 전압 및 접지)을 반도체 다이(902) 및/또는 다른 컴포넌트에 제공하도록 구성될 수 있다. 도 12b에서 도시된 바와 같이, 접촉 패드(932)와 반도체 다이(902) 사이의 전기적 접속은 패키지 기판(920)을 통한 접속(933)에 의해 용이해질 수 있다. 접속(933)은 다층 라미네이팅된 패키지 기판의 비아(via) 및 전도체와 연관된 접속과 같은, 패키지 기판(920)을 통해 형성된 전기적 경로를 표현할 수 있다.
일부 실시예에서, 패키징된 모듈(900)은 예를 들어, 보호를 제공하고 및/또는 취급을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 패키징 구조를 또한 포함할 수 있다. 이러한 패키징 구조는 패키징 기판(920) 상에서 형성된 오버몰드 또는 인캡슐레이션 구조(940), 및 그 상에서 배치된 컴포넌트 및 다이(들)를 포함할 수 있다.
패키징된 모듈(900)이 와이어본드에 기초한 전기적 접속의 맥락에서 설명되지만, 본 개시내용의 하나 이상의 특징은 또한, 예를 들어 플립-칩 구성을 포함하는 다른 패키징 구성으로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 13은 RF 신호를 송신하기 위한 통신 시스템(1130)의 하나의 실시예의 개략도이다. 통신 시스템(1130)은 기저대역 프로세서(1107), 신호 지연 회로(1108), 디지털 전치-왜곡(DPD) 회로(1109), I/Q 변조기(1110), 관측 수신기(1111), 상호 변조 검출 회로(1112), 전력 증폭기(1113), 방향성 커플러(1114), 듀플렉싱 및 스위칭 회로(1115), 안테나(1116), 포락선 지연 회로(1121), 좌표 회전 디지털 계산(CORDIC) 회로(1122), 성형 회로(1123), 디지털-아날로그 변환기(1124), 및 재구성 필터(1125)를 포함한다.
도 13의 통신 시스템(1130)은 본 명세서의 교시에 따라 부하 변조식 전력 증폭기를 포함하는 RF 시스템의 일 예를 예시한다. 그러나, 부하 변조식 전력 증폭기는 매우 다양한 RF 시스템에서 사용될 수 있다.
기저대역 프로세서(1107)는 정현파 또는 원하는 진폭, 주파수 및 페이즈의 신호의 신호 성분에 대응하는 I 신호 및 Q 신호를 생성하도록 동작한다. 예를 들어, I 신호는 정현파의 동위상 성분을 나타내는 데 사용될 수 있고, Q 신호는 정현파의 등가 표현일 수 있는 정현파의 직교 페이즈 성분을 나타내는 데 사용될 수 있다. 특정 구현에서, I 및 Q 신호는 디지털 포맷으로 I/Q 변조기(1110)에 제공된다. 기저대역 프로세서(1107)는 기저대역 신호를 처리하도록 구성되는 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(1107)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능 코어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
신호 지연 회로(1108)는 포락선 신호와 RF 신호 RFIN 사이의 상대적 정렬을 제어하는 것을 돕기 위해 I 및 Q 신호에 조정 가능한 지연을 제공한다. 신호 지연 회로(1108)에 의해 제공되는 지연량은 상호 변조 검출 회로(1112)에 의해 검출되는 상호 변조의 양에 기초하여 제어된다.
DPD 회로(1109)는 디지털적으로 전치-왜곡된 I 및 Q 신호를 생성하기 위해 신호 지연 회로(1108)로부터의 지연된 I 및 Q 신호에 디지털 성형을 제공하도록 동작한다. 예시된 실시예에서, DPD 회로(1109)에 의해 제공되는 전치-왜곡은 상호 변조 검출 회로(1112)에 의해 검출되는 상호 변조의 양에 기초하여 제어된다. DPD 회로(1109)는 전력 증폭기(1113)의 왜곡을 감소시키고/시키거나 전력 증폭기(1113)의 효율을 증가시키는 역할을 한다.
I/Q 변조기(1110)는 디지털 전치-왜곡된 I 및 Q 신호를 수신하고, 이들은 RF 신호 RFIN를 생성하도록 처리된다. 예를 들어, I/Q 변조기(1110)는 디지털적으로 전치-왜곡된 I 및 Q 신호를 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성된 DAC, 아날로그 I 및 Q 신호를 라디오 주파수로 상향변환하기 위한 믹서, 및 상향변환된 I 및 Q 신호를 전력 증폭기(1113)에 의한 증폭에 적합한 RF 신호로 조합하기 위한 신호 결합기를 포함할 수 있다. 특정 구현에서, I/Q 변조기(1110)는 그 내부에서 처리된 신호의 주파수 성분을 필터링하도록 구성된 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
포락선 지연 회로(1121)는 기저대역 프로세서(1107)로부터의 I 및 Q 신호를 지연시킨다. 추가적으로, CORDIC 회로(1122)는 지연된 I 및 Q 신호를 처리하여 RF 신호 RFIN의 포락선을 나타내는 디지털 포락선 신호를 생성한다. 도 13은 CORDIC 회로(1122)를 이용하는 구현을 예시하지만, 포락선 신호는 다른 방식으로 획득될 수 있다.
성형 회로(1123)는 통신 시스템(1130)의 성능을 향상시키기 위해 디지털 포락선 신호를 성형하도록 동작한다. 특정 구현에서, 성형 회로(1123)는 디지털 포락선 신호의 각각의 레벨을 대응하는 성형된 포락선 신호 레벨에 맵핑하는 성형 테이블을 포함한다. 포락선 성형은 전력 증폭기(1113)의 선형성, 왜곡 및/또는 효율을 제어하는 것을 보조할 수 있다.
예시된 실시예에서, 성형된 포락선 신호는 DAC(1124)에 의해 아날로그 포락선 신호로 변환되는 디지털 신호이다. 추가적으로, 아날로그 포락선 신호는 재구성 필터(1125)에 의해 필터링되어 전력 증폭기(1113)의 부하를 변조하기에 적합한 포락선 신호를 생성한다. 특정 구현에서, 재구성 필터(1125)는 저역 통과 필터를 포함한다.
도 13을 계속 참조하면, 이 예에서, 전력 증폭기(1113)는 I/Q 변조기(1110)로부터 RF 신호 RFIN를 수신하고, 증폭된 RF 신호 RFOUT를 듀플렉싱 및 스위칭 회로(1115)를 통해 안테나(1116)에 제공한다.
방향성 커플러(1114)는 전력 증폭기(1113)의 출력과 듀플렉싱 및 스위칭 회로(1115)의 입력 사이에 위치하고, 이에 의해, 듀플렉싱 및 스위칭 회로(1115)의 삽입 손실을 포함하지 않는 전력 증폭기(1113)의 출력 전력의 측정을 허용한다. 방향성 커플러(1114)로부터의 감지된 출력 신호는 관측 수신기(1111)에 제공되고, 이는 감지된 출력 신호의 I 및 Q 신호 성분을 하향 변환하기 위한 믹서, 및 하향 변환된 신호로부터 I 및 Q 관측 신호를 생성하기 위한 DAC를 포함할 수 있다.
상호 변조 검출 회로(1112)는 기저대역 프로세서(1107)로부터의 I 및 Q 신호와 I 및 Q 관측 신호 사이의 상호 변조 곱(product)을 결정한다. 추가적으로, 상호 변조 검출 회로(1112)는 DPD 회로(1109)에 의해 제공되는 전치-왜곡 및/또는 신호 지연 회로(1108)의 지연을 제어하여 포락선 신호와 RF 신호(RFIN) 사이의 상대적 정렬을 제어한다. 특정 구현에서, 상호 변조 검출 회로(1112)는 또한, 성형 회로(1123)에 의해 제공되는 성형을 제어하는 역할을 한다.
기저대역 및 전력 증폭기(1113)의 출력으로부터의 피드백 경로를 포함함으로써, I 및 Q 신호는 통신 시스템(1130)의 동작을 최적화하도록 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로 통신 시스템(1130)을 구성하는 것은 전력 제어를 제공하는 것, 송신기 손상을 보상하는 것, 및/또는 DPD를 수행하는 것을 도울 수 있다.
단일 스테이지로서 예시되어 있지만, 전력 증폭기(1113)는 하나 이상의 스테이지를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서의 교시는 복수의 전력 증폭기를 포함하는 통신 시스템에 적용가능하다.
결론
문맥이 명확히 달리 요구하지 않는 한, 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐, 단어 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)", 등은 배타적(exclusive) 또는 전수적(exhaustive) 의미가 아니라 포괄적(inclusive) 의미로; 즉, "포함하지만, 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 "결합된(coupled)"이라는 단어는 2개 이상의 엘리먼트가 직접 접속되거나 또는 하나 이상의 중간 엘리먼트에 의해 접속될 수 있는 것을 의미한다. 마찬가지로, 단어 "접속된"이란, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 2개 이상의 엘리먼트가 직접 접속되거나, 하나 이상의 중간 엘리먼트를 통해 접속될 수 있는 것을 의미한다. 추가적으로, 단어 "본 명세서에서(herein)", "위에서(above)", "아래에서(below)" 및 유사한 의미의 단어는, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정한 부분이 아니라 본 출원을 전체로서 지칭할 것이다. 문맥이 허용하는 경우, 단수, 또는 복수를 사용하는 상기 상세한 설명에서의 단어는 또한 복수 또는 단수를 각각의 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목의 목록과 관련하여 "또는"이라는 단어는 다음과 같은 단어 해석 모두를 포함한다: 목록 내의 임의의 항목, 목록 내의 모든 항목, 및 목록 내의 항목의 임의의 조합.
또한, 본 명세서에서 사용되는 조건부 언어, 특히, 예컨대, "~할 수 있다(may, can, could, might)", "예를 들어(e.g., for example)", "예컨대" 등은, 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 또는 사용되는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로는, 특정 실시예가 소정 특징, 엘리먼트 및/또는 상태를 포함하는 반면 다른 실시예는 포함하지 않을 수 있다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건부 언어는, 특징, 엘리먼트 및/또는 상태가 하나 이상의 실시예에 대해 임의의 방식으로 요구되거나, 하나 이상의 실시예가 이들 특징, 엘리먼트 및/또는 상태가 포함될지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지를 저작자 입력 또는 프롬프팅과 함께 또는 저작자 입력 또는 프롬프팅 없이 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하는 것을 일반적으로 의도하지 않는다.
본 발명의 실시예의 상기 상세한 설명은, 총망라하거나 본 발명을 위에 개시된 정확한 형태로 제한하고자 의도하는 것은 아니다. 본 발명의 특정한 실시예 및 예가 예시의 목적으로 전술되었지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정이 가능하다. 예를 들어, 프로세스, 또는 블록은 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안적인 실시예는 상이한 순서로 단계를 갖는 루틴을 수행하거나 블록을 갖는 시스템을 이용할 수 있고, 일부 프로세스 또는 블록은 삭제, 이동, 부가, 세분, 조합 및/또는 수정될 수 있다. 이들 프로세스 또는 블록 각각은 다양한 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되지만, 이러한 프로세스 또는 블록은 대신 병렬로 수행될 수 있거나, 상이한 시간에 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공되는 본 발명의 교시는 반드시 전술한 시스템이 아니라 다른 시스템에도 적용될 수 있다. 전술한 다양한 실시예의 엘리먼트 및 작용은 조합되어 추가적인 실시예를 제공할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 예시로서 제시되었고, 본 개시내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 실제로, 본 명세서에 설명된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며; 또한, 본 명세서에 설명되는 방법 및 시스템의 형태에서의 다양한 생략, 치환 및 변경은 개시내용의 사상으로부터 벗어나는 것 없이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항 및 그 등가물은 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 형태 또는 수정을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 모바일 디바이스로서,
    라디오 주파수 신호 및 상기 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 생성하도록 구성되는 트랜시버; 및
    상기 라디오 주파수 신호를 증폭하도록 구성된 부하 변조식 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 시스템- 상기 부하 변조식 전력 증폭기는 입력에서 상기 라디오 주파수 신호를 수신하고 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하도록 구성된 전력 증폭기 및 상기 전력 증폭기의 출력에 결합된 제어 가능한 부하 임피던스를 포함하고, 상기 포락선 신호는 상기 전력 증폭기의 출력에서 부하를 변조하기 위해 상기 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하도록 동작 가능함 -를 포함하는, 모바일 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트랜시버는 캘리브레이션 데이터에 기초하여 상기 포락선 신호를 성형하도록 구성된 성형 회로를 포함하는, 모바일 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성형 회로는 상기 전력 증폭기에 평탄한 이득 대 입력 전력 특성을 제공하도록 동작가능한, 모바일 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 부하 임피던스는 상기 포락선 신호에 의해 제어되는 제어 가능한 커패시터 및 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 제1 권선 및 상기 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 권선을 갖는 출력 발룬을 포함하는, 모바일 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 입력 발룬, 및 상기 입력 발룬과 상기 출력 발룬 사이에 결합된 한 쌍의 증폭기를 포함하는, 모바일 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 권선은 상기 증폭된 라디오 주파수 신호를 출력하는 제1 단자 및 상기 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 단자를 포함하는, 모바일 디바이스.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어 가능한 커패시터는 바이폴라 트랜지스터 및 상기 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 결합된 부하 커패시터를 포함하고, 상기 포락선 신호는 상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스를 제어하도록 동작 가능한, 모바일 디바이스.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제어 가능한 부하 임피던스는 상기 포락선 신호에 의해 제어되는 커패시턴스를 갖는 제어 가능한 커패시터와 인덕터의 직렬 조합을 포함하는, 모바일 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 증폭된 라디오 주파수 신호를 송신하도록 동작가능한 안테나를 더 포함하는, 모바일 디바이스.
  10. 부하 변조식 전력 증폭기 시스템으로서,
    입력에서 라디오 주파수 신호를 수신하고, 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하도록 구성된 전력 증폭기; 및
    상기 전력 증폭기의 상기 출력에 결합되고, 상기 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 수신하도록 구성되는 제어 가능한 부하 임피던스- 상기 포락선 신호는 상기 전력 증폭기의 상기 출력에서의 부하를 변조하기 위해 상기 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하도록 동작 가능함 -를 포함하는, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 가능한 부하 임피던스는 상기 포락선 신호에 의해 제어되는 제어 가능한 커패시터 및 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 제1 권선 및 상기 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 권선을 갖는 출력 발룬을 포함하는, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 입력 발룬 및 상기 입력 발룬과 상기 출력 발룬 사이에 결합되는 한 쌍의 증폭기를 포함하는, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 권선은 상기 증폭된 라디오 주파수 신호를 출력하는 제1 단자 및 상기 제어 가능한 커패시터에 결합되는 제2 단자를 포함하는, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어 가능한 커패시터는 바이폴라 트랜지스터, 및 상기 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터에 결합된 부하 커패시터를 포함하고, 상기 포락선 신호는 상기 바이폴라 트랜지스터의 베이스를 제어하도록 동작가능한, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제어 가능한 부하 임피던스는 상기 포락선 신호에 의해 제어되는 커패시턴스를 갖는 제어 가능한 커패시터와 인덕터의 직렬 조합을 포함하는, 부하 변조식 전력 증폭기 시스템.
  16. 모바일 디바이스에서의 증폭 방법으로서,
    트랜시버를 이용하여 라디오 주파수 신호 및 상기 라디오 주파수 신호의 포락선과 관련하여 변하는 포락선 신호를 생성하는 단계;
    전력 증폭기를 사용하여 상기 라디오 주파수 신호를 증폭하는 단계- 상기 전력 증폭기에 대한 입력에서 상기 라디오 주파수 신호를 수신하고 상기 전력 증폭기의 출력에서 증폭된 라디오 주파수 신호를 제공하는 단계를 포함함 -; 및
    상기 포락선 신호를 이용하여 상기 전력 증폭기의 부하를 변조하여 상기 전력 증폭기의 출력에 결합되는 제어 가능한 부하 임피던스의 임피던스를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 캘리브레이션 데이터에 기초하여 상기 포락선 신호를 성형함으로써 상기 전력 증폭기를 캘리브레이팅하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전력 증폭기를 캘리브레이팅하는 단계는 평탄한 이득 대 입력 전력 특성을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 전력 증폭기의 부하를 변조하는 단계는 출력 발룬에 결합되는 제어 가능한 커패시터의 커패시턴스를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 증폭된 라디오 주파수 신호를 상기 출력 발룬의 제1 권선에 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 가능한 커패시터는 상기 출력 발룬의 제2 권선에 결합되는, 방법.
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