WO2022220555A1 - 복수의 전력 증폭기들을 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

복수의 전력 증폭기들을 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2022220555A1
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signal
frequency
impedance
circuit
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김정준
최현석
진윤수
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • Various embodiments relate to a power amplification circuit including a plurality of power amplifiers, and an electronic device including the power amplification circuit.
  • Various types of electronic devices that transmit and receive radio frequency (RF) signals may include at least one power amplifier (PA) to amplify the RF signal.
  • PA power amplifier
  • the power amplifier may be implemented in various ways to reduce current consumption.
  • the power amplifier may reduce the current consumption of the PA by applying an envelope tracking (ET) mode.
  • ET envelope tracking
  • PMIC power management IC
  • a power amplifier for amplifying a radio frequency (RF) signal may be implemented to maximize efficiency in a specific frequency band through impedance matching.
  • the efficiency of the power amplifier may be reduced.
  • a power amplifier circuit capable of maintaining an optimized impedance in a back-off power section even if the frequency is changed in a power amplifier circuit in which a plurality of power amplifiers with different biases are connected in parallel, and power amplification
  • An electronic device including a circuit may be provided.
  • the power amplifier circuit receives a radio frequency (RF) signal and outputs a first RF signal and a second RF signal.
  • RF radio frequency
  • a first power amplifier receiving and amplifying based on a first bias
  • a second power amplifier receiving the second RF signal output from the power divider and amplifying it based on a second bias
  • the first power amplifier amplified by the first power amplifier an impedance matching circuit receiving one RF signal and a second RF signal amplified by the second power amplifier, a first impedance conversion circuit disposed between the first power amplifier and the impedance matching circuit, and the second power amplifier
  • It may include an impedance variable circuit electrically connected between the impedance matching circuits, the impedance of which is changed based on the frequency of the RF signal and the power of the RF signal.
  • the electronic device includes a communication processor, an RF circuit that modulates and outputs a baseband signal output from the communication processor into a radio frequency (RF) signal, and receives an RF signal output from the RF circuit
  • RF radio frequency
  • a power divider that outputs a first RF signal and a second RF signal
  • a first power amplifier that receives the first RF signal output from the power divider and amplifies it based on a first bias
  • the first power divider A second power amplifier receiving 2 RF signals and amplifying them based on a second bias
  • an impedance matching circuit receiving the first RF signal amplified by the first power amplifier and the second RF signal amplified by the second power amplifier
  • a first impedance conversion circuit disposed between the first power amplifier and the impedance matching circuit, and electrically connected between the second power amplifier and the impedance matching circuit, the frequency of the RF signal and the power of the RF signal It may include an impedance variable circuit in which impedance is changed based on
  • the broadband high efficiency of the power amplifier circuit is improved by maintaining the optimized impedance in the back-off power section even if the frequency is changed in the power amplifier circuit in which a plurality of power amplifiers with different biases are connected in parallel.
  • the output node operates so as to appear as the impedance of Ropt in the high power section,
  • a high-efficiency power amplifier can be implemented over a wide band.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device in a network environment including a plurality of cellular networks, according to various embodiments of the present disclosure
  • 3A is a block diagram of an electronic device including a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • 3B is a circuit diagram of a power amplification circuit in accordance with various embodiments.
  • 4A is a diagram illustrating an impedance conversion concept of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • 4B is a diagram illustrating an impedance conversion concept of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • 4C is a diagram illustrating an impedance conversion concept of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 5 is a graph illustrating efficiency in an operating period of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 6 is a graph illustrating an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 7 is a graph illustrating efficiency in an operating period of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 8 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 9 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a power amplification circuit in accordance with various embodiments.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • FIG. 12A is a graph illustrating an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • 12B is a circuit diagram illustrating a power detector of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • 12C is a graph illustrating a signal output from a power detector according to various embodiments of the present disclosure.
  • 12D is a circuit diagram of an impedance variable circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • FIG. 14 is a circuit diagram of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • 15 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • 16 is a graph illustrating efficiency in an operating period of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or a second network 199 . It may communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • the electronic device 101 includes a processor 120 , a memory 130 , an input module 150 , a sound output module 155 , a display module 160 , an audio module 170 , and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or an antenna module 197 .
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178
  • some of these components are integrated into one component (eg, display module 160 ). can be
  • the processor 120 for example, executes software (eg, a program 140) to execute at least one other component (eg, a hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or operations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 . may be stored in , process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the result data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, a program 140
  • the processor 120 converts commands or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190 ) to the volatile memory 132 .
  • the volatile memory 132 may be stored in , process commands or data stored in the volatile memory 132 , and store the result data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 is the main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit) a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • the main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit) a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit) a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a
  • the secondary processor 123 may, for example, act on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or when the main processor 121 is active (eg, executing an application). ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the coprocessor 123 eg, an image signal processor or a communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component eg, the camera module 180 or the communication module 190 ). have.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself on which artificial intelligence is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but in the above example not limited
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the above example.
  • the artificial intelligence model may include, in addition to, or alternatively, a software structure in addition to the hardware structure.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176 ) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, the program 140 ) and instructions related thereto.
  • the memory 130 may include a volatile memory 132 or a non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 , and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120 ) of the electronic device 101 from the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output a sound signal to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from or as part of the speaker.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside (eg, a user) of the electronic device 101 .
  • the display module 160 may include, for example, a control circuit for controlling a display, a hologram device, or a projector and a corresponding device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to sense a touch or a pressure sensor configured to measure the intensity of a force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert a sound into an electric signal or, conversely, convert an electric signal into a sound. According to an embodiment, the audio module 170 acquires a sound through the input module 150 , or an external electronic device (eg, a sound output module 155 ) connected directly or wirelessly with the electronic device 101 .
  • the electronic device 102) eg, a speaker or headphones
  • the electronic device 102 may output a sound.
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the sensed state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 177 may support one or more specified protocols that may be used by the electronic device 101 to directly or wirelessly connect with an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • the connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert an electrical signal into a mechanical stimulus (eg, vibration or movement) or an electrical stimulus that the user can perceive through tactile or kinesthetic sense.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to an embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as, for example, at least a part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). It can support establishment and communication performance through the established communication channel.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, : It may include a local area network (LAN) communication module, or a power line communication module).
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 eg, : It may include a local area network (LAN) communication module, or a power line communication module.
  • a corresponding communication module among these communication modules is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or a WAN).
  • a first network 198 eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)
  • a second network 199 eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or a WAN).
  • a telecommunication network
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199 .
  • subscriber information eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the electronic device 101 may be identified or authenticated.
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, a new radio access technology (NR).
  • NR access technology includes high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low-latency) -latency communications)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low-latency
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • a high frequency band eg, mmWave band
  • the wireless communication module 192 uses various techniques for securing performance in a high-frequency band, for example, beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), all-dimensional multiplexing. It may support technologies such as full dimensional MIMO (FD-MIMO), an array antenna, analog beam-forming, or a large scale antenna.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined in the electronic device 101 , an external electronic device (eg, the electronic device 104 ), or a network system (eg, the second network 199 ).
  • the wireless communication module 192 may include a peak data rate (eg, 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (eg, 164 dB or less) for realizing mMTC, or U-plane latency for realizing URLLC ( Example: Downlink (DL) and uplink (UL) each 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less) can be supported.
  • a peak data rate eg, 20 Gbps or more
  • loss coverage eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for realizing URLLC
  • the antenna module 197 may transmit or receive a signal or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator formed of a conductive pattern.
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is connected from the plurality of antennas by, for example, the communication module 190 . can be selected. A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC)
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module comprises a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (eg, bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, an array antenna) disposed on or adjacent to a second side (eg, top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or a part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 may perform the function or service itself instead of executing the function or service itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least a part of the function or the service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit a result of the execution to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may process the result as it is or additionally and provide it as at least a part of a response to the request.
  • cloud computing, distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of things (IoT) device.
  • the server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or the server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to an intelligent service (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 of an electronic device 101 in a network environment including a plurality of cellular networks, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 includes a first communication processor 212 , a second communication processor 214 , a first radio frequency integrated circuit (RFIC) 222 , a second RFIC 224 , and a third RFIC 226 , a fourth RFIC 228 , a first radio frequency front end (RFFE) 232 , a second RFFE 234 , a first antenna module 242 , a second antenna module 244 , and an antenna (248).
  • the electronic device 101 may further include a processor 120 and a memory 130 .
  • the second network 199 may include a first cellular network 292 and a second cellular network 294 .
  • the electronic device 101 may further include at least one component among the components illustrated in FIG. 1 , and the second network 199 may further include at least one other network.
  • a first communication processor 212 , a second communication processor 214 , a first RFIC 222 , a second RFIC 224 , a fourth RFIC 228 , a first RFFE 232 , and the second RFFE 234 may form at least a part of the wireless communication module 192 .
  • the fourth RFIC 228 may be omitted or may be included as a part of the third RFIC 226 .
  • the first communication processor 212 may support establishment of a communication channel of a band to be used for wireless communication with the first cellular network 292 and legacy network communication through the established communication channel.
  • the first cellular network may be a legacy network including a second generation (2G), 3G, 4G, or long term evolution (LTE) network.
  • the second communication processor 214 establishes a communication channel corresponding to a designated band (eg, about 6 GHz to about 60 GHz) among bands to be used for wireless communication with the second cellular network 294 , and a 5G network through the established communication channel communication can be supported.
  • the second cellular network 294 may be a 5G network defined by 3GPP.
  • the first communication processor 212 or the second communication processor 214 corresponds to another designated band (eg, about 6 GHz or less) among bands to be used for wireless communication with the second cellular network 294 .
  • 5G network communication through the establishment of a communication channel and the established communication channel can be supported.
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may be implemented in a single chip or a single package.
  • the first communication processor 212 or the second communication processor 214 may be formed in a single chip or a single package with the processor 120 , the coprocessor 123 , or the communication module 190 . have.
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 are directly or indirectly connected to each other by an interface (not shown), so as to provide data or control signals in either or both directions. may provide or receive
  • the first communication processor 212 may not be directly connected to the second communication processor 214 .
  • the first communication processor 212 may transmit and receive data through the second communication processor 214 and the processor 120 (eg, an application processor).
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may transmit and receive data with the processor 120 (eg, an application processor) through an HS-UART interface or a PCIe interface, but There is no restriction on the type.
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may exchange control information and packet data information using a shared memory with the processor 120 (eg, an application processor). .
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may be implemented in a single chip or a single package. According to various embodiments, the first communication processor 212 or the second communication processor 214 may be formed in a single chip or a single package with the processor 120 , the coprocessor 123 , or the communication module 190 . have.
  • the first RFIC 222 when transmitting, transmits a baseband signal generated by the first communication processor 212 from about 700 MHz to about 700 MHz used for the first cellular network 292 (eg, a legacy network). It can be converted to a radio frequency (RF) signal of 3 GHz.
  • RF radio frequency
  • an RF signal is obtained from a first cellular network 292 (eg, a legacy network) via an antenna (eg, a first antenna module 242), and an RFFE (eg, a first RFFE 232) It can be preprocessed through
  • the first RFIC 222 may convert the preprocessed RF signal into a baseband signal to be processed by the first communication processor 212 .
  • the second RFIC 224 when transmitting, uses the baseband signal generated by the first communication processor 212 or the second communication processor 214 to the second cellular network 294 (eg, a 5G network). It can be converted into an RF signal (hereinafter, 5G Sub6 RF signal) of the Sub6 band (eg, about 6 GHz or less).
  • 5G Sub6 RF signal RF signal
  • a 5G Sub6 RF signal is obtained from a second cellular network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, second antenna module 244 ), and an RFFE (eg, second RFFE 234 ) ) can be preprocessed.
  • the second RFIC 224 may convert the pre-processed 5G Sub6 RF signal into a baseband signal to be processed by a corresponding one of the first communication processor 212 or the second communication processor 214 .
  • the third RFIC 226 transmits the baseband signal generated by the second communication processor 214 to the 5G Above6 band (eg, about 6 GHz to about 60 GHz) to be used in the second cellular network 294 (eg, 5G network). It can be converted into an RF signal (hereinafter referred to as 5G Above6 RF signal).
  • a 5G Above6 RF signal may be obtained from the second cellular network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, antenna 248 ) and pre-processed via a third RFFE 236 .
  • the third RFIC 226 may convert the preprocessed 5G Above6 RF signal into a baseband signal to be processed by the second communication processor 214 .
  • the third RFFE 236 may be formed as part of the third RFIC 226 .
  • the electronic device 101 may include the fourth RFIC 228 separately from or as at least a part of the third RFIC 226 .
  • the fourth RFIC 228 converts the baseband signal generated by the second communication processor 214 into an RF signal (hereinafter, IF signal) of an intermediate frequency band (eg, about 9 GHz to about 11 GHz). After conversion, the IF signal may be transmitted to the third RFIC 226 .
  • the third RFIC 226 may convert the IF signal into a 5G Above6 RF signal.
  • a 5G Above6 RF signal may be received from the second cellular network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, antenna 248 ) and converted to an IF signal by a third RFIC 226 .
  • the fourth RFIC 228 may convert the IF signal into a baseband signal for processing by the second communication processor 214 .
  • the first RFIC 222 and the second RFIC 224 may be implemented as at least a part of a single chip or a single package.
  • the first RFFE 232 and the second RFFE 234 may be implemented as at least a part of a single chip or a single package.
  • at least one antenna module of the first antenna module 242 or the second antenna module 244 may be omitted or may be combined with another antenna module to process RF signals of a plurality of corresponding bands.
  • the third RFIC 226 and the antenna 248 may be disposed on the same substrate to form the third antenna module 246 .
  • the wireless communication module 192 or the processor 120 may be disposed on the first substrate (eg, main PCB).
  • the third RFIC 226 is located in a partial area (eg, the bottom surface) of the second substrate (eg, sub PCB) separate from the first substrate, and the antenna 248 is located in another partial region (eg, the top surface). is disposed, the third antenna module 246 may be formed.
  • a high-frequency band eg, about 6 GHz to about 60 GHz
  • the electronic device 101 may improve the quality or speed of communication with the second cellular network 294 (eg, a 5G network).
  • the antenna 248 may be formed as an antenna array including a plurality of antenna elements that can be used for beamforming.
  • the third RFIC 226 may include, for example, as a part of the third RFFE 236 , a plurality of phase shifters 238 corresponding to a plurality of antenna elements.
  • each of the plurality of phase shifters 238 may transform the phase of a 5G Above6 RF signal to be transmitted to the outside of the electronic device 101 (eg, a base station of a 5G network) through a corresponding antenna element. .
  • each of the plurality of phase shifters 238 may convert the phase of the 5G Above6 RF signal received from the outside through a corresponding antenna element into the same or substantially the same phase. This enables transmission or reception through beamforming between the electronic device 101 and the outside.
  • the second cellular network 294 may be operated independently (eg, Stand-Alone (SA)) or connected to the first cellular network 292 (eg, legacy network).
  • SA Stand-Alone
  • NSA Non-Stand Alone
  • the 5G network may have only an access network (eg, 5G radio access network (RAN) or next generation RAN (NG RAN)), and may not have a core network (eg, next generation core (NGC)).
  • the electronic device 101 may access an external network (eg, the Internet) under the control of a core network (eg, evolved packed core (EPC)) of the legacy network.
  • EPC evolved packed core
  • Protocol information for communication with a legacy network eg, LTE protocol information
  • protocol information for communication with a 5G network eg, New Radio (NR) protocol information
  • NR New Radio
  • 3A is a block diagram of an electronic device including a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • the electronic device 101 includes a CP 260 (eg, the first communication processor 212 or the second communication processor 214 of FIG. 2 ), the RFIC 220 , and the RFRE 230 , or an antenna 240 .
  • the baseband signal generated by the CP 260 may be transmitted to the RFIC 220 .
  • the RFIC 220 may modulate the baseband signal received from the CP 260 into a radio frequency (RF) signal.
  • the RF signal modulated by the RFIC 220 may be input to the RFFE 230 .
  • the RFFE 230 may include a power amplifier circuit 231 , a low noise amplifier (LNA) 302 , or a filter 303 .
  • LNA low noise amplifier
  • the RFFE 230 may process an RF signal of each radio frequency band.
  • the power amplification circuit 231 is illustrated as being included in the RFFE 230 in FIG. 3A , the power amplification circuit 231 may be implemented in various forms.
  • the power amplification circuit 231 may be formed as a separate chip or a separate module from the LNA 302 or filter 303 .
  • 3A illustrates that the power amplification circuit 231 is included in the RFFE 230 for convenience of description, but various embodiments to be described later are not limited thereto.
  • the filter 303 may include a duplexer.
  • the RF signal input to the RFFE 230 may be amplified into a signal of a desired size through the power amplification circuit 231 , and then may be transmitted to the antenna 240 through the filter 303 .
  • the antenna 240 may transmit a signal received from the RFFE 230 .
  • the RF signal received from the antenna 240 may be transmitted to the RFFE 230 .
  • the RFFE 230 may amplify the RF signal received from the antenna 240 in the LNA 302 through the filter 303 .
  • the signal amplified by the LNA 302 may be transmitted to the RFIC 220 .
  • the RFIC 220 may receive the signal amplified through the LNA 302 of the RFFE 230 and demodulate it into a baseband signal.
  • the signal demodulated by the RFIC 220 may be transmitted to the CP 260 .
  • the power amplifier circuit 231 may include a power distributor 310 , a first power amplifier 321 , a second power amplifier 332 , or an impedance matching circuit ( 340) may be included.
  • the first power amplifier 321 may amplify an input RF signal based on a first bias (or a first bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the second power amplifier 332 may amplify the input RF signal based on a second bias (or second bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the power amplification circuit 231 illustrated in FIG. 3B may be referred to as a Doherty amplification circuit, but various embodiments are not limited thereto.
  • the RF signal input to the power amplification circuit 231 may be divided into two RF signals by the power divider 310 .
  • the power divider 310 may include at least one of a divider and a splitter, but is not limited thereto.
  • the power divider 310 may receive an RF signal and output a first RF signal and a second RF signal.
  • the first RF signal output from the power divider 310 may be input to the first power amplifier 321 .
  • the first power amplifier 321 amplifies the first RF signal output from the power divider 310 based on the first bias, and then converts it to the impedance matching circuit 340 through the first impedance conversion circuit 322 . can be transmitted
  • the first bias of the first power amplifier 321 may be set to class A or class AB.
  • the first impedance conversion circuit 322 may include a ⁇ /4 transmission line as a passive impedance conversion element for impedance conversion.
  • the second RF signal output from the power divider 310 may be input to the second power amplifier 332 through the second impedance conversion circuit 331 .
  • the second impedance conversion circuit 331 may include a ⁇ /4 transmission line as a passive impedance conversion element for impedance conversion.
  • the second impedance conversion circuit 331 operates the first power amplifier 331 and the second power amplifier 332 by the first impedance conversion circuit 322 . ) can compensate for the 90° phase difference between them.
  • the second power amplifier 332 amplifies a second RF signal output from the power divider 310 and passed through the second impedance conversion circuit 331 based on a second bias, and then an impedance matching circuit 340 . can be sent to
  • the second bias of the second power amplifier 332 may be set to class C.
  • the first RF signal output from the first power amplifier 321 and the second RF signal output from the second power amplifier 332 are impedance-matched by the impedance matching circuit 340, can be output.
  • a load resistor (RLOAD) 350 may be connected to an output terminal of the impedance matching circuit 340 .
  • the first power amplifier 321 may be referred to as a main amplifier or a carrier amplifier, but various embodiments described below are not limited thereto.
  • the second power amplifier 332 may be referred to as an auxiliary amplifier or a peaking amplifier, but various embodiments described below are not limited thereto.
  • the first power amplifier 321 may be configured to operate in all power sections, and the second power amplifier 332 may be configured to operate only in a high power section. In various embodiments to be described later, a high power section, a mid power section, or a low power section are used in a relative sense, and a power boundary value between each section may be arbitrarily set.
  • the boundary value between the high power section and the medium power section may be set to a value about 6 dB lower (eg, -6 dB) than the maximum power value.
  • the power of the high power section may be referred to as peak power
  • the power of the medium power section and the low power section may be referred to as back-off power.
  • the first power amplifier 321 may set a first bias to A or AB to operate at both the peak power and the back-off power
  • the second power amplifier 332 may set the second bias to A or AB. You can set the bias to C to only operate at peak power.
  • the power amplification circuit 231 of FIG. 3B may satisfy the conditions of Table 1 below in order to maintain high efficiency in the high power section and the back-off power section.
  • the impedance of the first power amplifier 321 toward the load resistor 350 may be Ropt.
  • the Ropt may mean an optimal resistance value set in the power amplification circuit 231, but is not limited thereto.
  • the second power amplifier 332 may be turned off, and the load resistor in the first power amplifier 321 to maintain high efficiency.
  • the impedance towards 350 can be changed to 2Ropt.
  • the impedance change from Ropt to 2Ropt may be performed gradually or continuously according to a change in the power level.
  • 4A, 4B, and 4C are diagrams illustrating an impedance conversion concept of a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure
  • a first power amplifier 321 eg, a main amplifier or a capper amplifier
  • a second power amplifier 332 eg, an auxiliary amplifier or a peak amplifier
  • the first power amplifier 321 and the second power amplifier 332 are connected in parallel with the load resistor 401, and in the high power section, the first power amplifier 321 and the second power amplifier ( Since all of the 332 are in the on state, the first output current I carrier of the first power amplifier 321 may have the same magnitude as the second output current I Peaking of the second power amplifier 332 .
  • the first power amplifier 321 generates only a first output current, but a double current may flow in the load resistor 401 due to the second output current of the second power amplifier 332 .
  • the load resistor 401 is Ropt/2 as shown in FIG. 4A , it can be seen as Ropt when viewed from the side of the first power amplifier 321 in the high power section.
  • the second power amplifier 332 may be continuously switched from the on state to the off state according to the power level, , the load resistor 401 can be seen as Ropt/2 because, in the end, only the first power amplifier 321 is operating.
  • a first impedance conversion circuit 322 eg, a ⁇ /4 transmission line
  • FIG. 4C when a first impedance conversion circuit 322 (eg, a ⁇ /4 transmission line) is added to the output terminal of the first power amplifier 321 as shown in FIG.
  • Impedance conversion occurs at the corresponding frequency, and the impedance viewed from the first power amplifier 321 in the direction of the load resistor 401 may be converted from Ropt/2 to 2x Ropt.
  • the first impedance conversion circuit 322 is added to the power amplification circuit 231 , the condition for maintaining high efficiency shown in Table 1 may be satisfied.
  • the power amplifier circuit 231 described above in FIG. 3B operates only the first power amplifier 321 in a power section lower than P th (eg, back-off power section), and higher than P th
  • the first power amplifier 321 and the second power amplifier 332 may be simultaneously operated in a power period (eg, a peak power period).
  • the efficiency 502 of the power amplification circuit 231 can maintain a higher efficiency in the entire power section than the efficiency 501 of a general linear amplifier (eg, a power amplifier set to class AB). have.
  • the P th may correspond to about -6 dB of the maximum power P max , but is not limited thereto.
  • the RF signal may have a specific frequency, and the power level of the RF signal may be changed over time.
  • the RF signal may have a high power section 601 , a medium power section 602 , or a low power section 603 .
  • the high power section 601 may be referred to as peak power
  • the medium power section 602 and the low power section 603 may be referred to as back-off power.
  • the first power amplifier 321 and the second power amplifier 332 may operate simultaneously in the high power section 601 , and in the medium power section 602 and the low power section 603 , the first power amplifier 321 and the second power amplifier 332 may operate simultaneously. Only one power amplifier 321 may be operated and the second power amplifier 332 may be turned off.
  • the power amplification circuit 231 increases the efficiency by setting the impedance to be increased from R L to 2R L in the back-off power period.
  • the efficiency 701 when the impedance is increased to 2R L may be maintained relatively higher than the efficiency 702 when the impedance is R L .
  • the efficiency may gradually decrease in the back-off power period as 2R L approaches R L .
  • FIG. 8 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure;
  • the power amplification circuit 231 may exhibit optimal efficiency at a set frequency.
  • the efficiency may gradually decrease as the distance from a set frequency (hereinafter, referred to as a target frequency) increases.
  • 8 is a graph in which the frequency is normalized by setting the target frequency to 1. Referring to FIG. For example, in the power amplification circuit 231 of FIG.
  • the load resistance of the peak power 801 maintains Ropt in the section where the normalized frequency is 0.9 to 1.1
  • the load resistance of the back-off power 802 maintains 2Ropt.
  • the load resistance of the peak power 801 maintains Ropt in the section where the normalized frequency is 0.7 to 0.9 or 1.1 to 1.3, but the load resistance of the back-off power 802 may be sharply lowered from 2Ropt due to the conversion characteristics of the second impedance conversion circuit 331 connected to the front end of the second power amplifier 332 .
  • the efficiency of the power amplification circuit 231 may be lowered, and the optimal efficiency curve shown in FIG. 5 may not be exhibited.
  • an impedance conversion circuit may be additionally connected to the ground as a shunt between the second power amplifier 332 and the impedance matching circuit 340 in the power amplifier circuit 231 .
  • the impedance graph of FIG. 8 may be changed to the impedance graph of FIG. 9 .
  • FIG. 9 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure.
  • an impedance conversion circuit eg, a ⁇ /4 transmission line
  • the load resistance of the peak power is 901 can be changed from 903 to 903
  • the load resistance of the back-off power can be changed from 902 to 904.
  • the power amplifier circuit 231 to which the impedance conversion circuit is added has the first power amplifier 321 back-off to about 2 Ropt in a wider frequency band compared to FIG.
  • the impedance appears to be gradually lower in the open state, and as the impedance decreases, the impedance conversion rate of the first impedance conversion circuit 322 connected to the rear end of the first power amplifier 321 .
  • the impedance toward the load resistor in the first power amplifier 321 is changed from 902 to 904 to maintain about 2 Ropt in a wider frequency band.
  • the impedance toward the load resistor is changed from 901 to 903 in the peak power section, it may be difficult to secure the Ropt value in a wide frequency band.
  • an optimal impedance can be maintained in a wide frequency band in both a peak power section and a back-off power section.
  • 2Ropt may be maintained in a wide frequency band in the back-off power period, and Ropt may be maintained in a wide frequency band even in the peak power period.
  • FIG. 10 is a circuit diagram of a power amplification circuit in accordance with various embodiments.
  • the power amplifier circuit 231 includes a power distributor 310 , a first power amplifier 321 , a second power amplifier 332 , and an impedance variable circuit 1000 . ) or an impedance matching circuit 340 .
  • the first power amplifier 321 may amplify an input RF signal based on a first bias (or a first bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the second power amplifier 332 may amplify the input RF signal based on a second bias (or second bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the power amplification circuit 231 illustrated in FIG. 10 may be referred to as a Doherty amplification circuit, but various embodiments are not limited thereto.
  • the RF signal input to the power amplification circuit 231 may be divided into two RF signals by the power divider 310 .
  • the power divider 310 may include at least one of a divider and a splitter, but is not limited thereto.
  • the power divider 310 may receive an RF signal and output a first RF signal and a second RF signal.
  • the first RF signal output from the power divider 310 may be input to the first power amplifier 321 .
  • the first power amplifier 321 amplifies the first RF signal output from the power divider 310 based on the first bias, and then converts it to the impedance matching circuit 340 through the first impedance conversion circuit 322 . can be transmitted
  • the first bias of the first power amplifier 321 may be set to class A or class AB.
  • the first impedance conversion circuit 322 may include a ⁇ /4 transmission line as a passive impedance conversion element for impedance conversion.
  • the second RF signal output from the power divider 310 may be input to the second power amplifier 332 through the second impedance conversion circuit 331 .
  • the second impedance conversion circuit 331 may include a ⁇ /4 transmission line as a passive impedance conversion element for impedance conversion.
  • the second impedance conversion circuit 331 operates the first power amplifier 331 and the second power amplifier 332 by the first impedance conversion circuit 322 . ) can compensate for the 90° phase difference between them.
  • the second power amplifier 332 amplifies the second RF signal output from the power divider 310 and passed through the second impedance conversion circuit 331 based on the second bias, and then the impedance variable circuit 1000 . may be transmitted to the impedance matching circuit 340 via
  • the impedance of the impedance variable circuit 1000 may be changed by a control signal.
  • the control signal may be changed based on the frequency and power level of the RF signal input to the power amplification circuit 231 .
  • the impedance variable circuit 1000 may have an impedance changed by the control signal based on the frequency and power level of the RF signal.
  • the second bias of the second power amplifier 332 may be set to class C.
  • the first RF signal output from the first power amplifier 321 and the second RF signal output from the second power amplifier 332 through the impedance variable circuit 1000 may be an impedance matching circuit After impedance matching at 340 , it may be output.
  • a load resistor (RLOAD) 350 may be connected to an output terminal of the impedance matching circuit 340 .
  • the first power amplifier 321 may be referred to as a main amplifier or a carrier amplifier, but various embodiments described below are not limited thereto.
  • the second power amplifier 332 may be referred to as an auxiliary amplifier or a peaking amplifier, but various embodiments described below are not limited thereto.
  • the first power amplifier 321 may be configured to operate in all power sections, and the second power amplifier 332 may be configured to operate only in a high power section. In various embodiments to be described later, a high power section, a mid power section, or a low power section are used in a relative sense, and a power boundary value between each section may be arbitrarily set.
  • the boundary value between the high power section and the medium power section may be set to a value about 6 dB lower (eg, -6 dB) than the maximum power value.
  • the power of the high power section may be referred to as peak power
  • the power of the medium power section and the low power section may be referred to as back-off power.
  • the first power amplifier 321 may set a first bias to A or AB to operate at both the peak power and the back-off power
  • the second power amplifier 332 may set the second bias to A or AB. You can set the bias to C to only operate at peak power.
  • the power amplification circuit 231 of FIG. 10 may satisfy the conditions of Table 1 above in order to maintain high efficiency in the high power section and the back-off power section.
  • the power amplification circuit 231 of FIG. 10 may be controlled according to the conditions of Table 2 below to maintain high efficiency in a wide frequency band.
  • Variable Za Low Variable Za: Low
  • the middle band may mean a frequency band within a certain range from the target frequency
  • the low band and high band may mean a frequency band outside a certain range from the target frequency.
  • the middle band may mean a frequency band between 0.9 and 1.1 of FIG. 9, and the low band may mean a frequency band of less than 0.9 (or between 0.7 and 0.9) of FIG. 9, and the high band is It may mean a frequency band greater than 1.1 (or between 1.1 and 1.3) of FIG. 9 , but is not limited thereto.
  • the first power amplifier 321 to the second power amplifier 332 . may be changed by the impedance variable circuit 1000 added to the rear end of the second power amplifier 332 .
  • the impedance variable circuit 1000 may be controlled as shown in Table 2 according to a control signal.
  • the impedance variable circuit 1000 operates to vary the impedance according to the power level in the low band and the high band, so that the output impedance of the first power amplifier 321 is maintained at 2 Ropt over a wide band in the middle/power section. Efficiency can be maintained, and high efficiency can be maintained by maintaining Ropt over a wide band in the high-power section.
  • the impedance variable circuit 100 may be controlled such that the impedance maintains a fixed value (eg, Za) in the middle band.
  • the impedance variable circuit 1000 may be controlled based on a frequency band of an RF signal and a magnitude of power. Various embodiments thereof will be described with reference to FIGS. 11 to 14 .
  • the power amplification circuit 231 includes a power distributor 310 , a first power amplifier 321 , and a first power amplifier 321 . 2 It may include a power amplifier 332 , a power detector 1100 , an impedance variable circuit 1110 (eg, the impedance variable circuit 1000 of FIG. 10 ), and an impedance matching circuit 340 .
  • the impedance variable circuit 1110 may include a variable resistor 1111 and a third impedance conversion circuit 1112 (eg, a ⁇ /4 transmission line).
  • the first power amplifier 321 may amplify an input RF signal based on a first bias (or a first bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the second power amplifier 332 may amplify the input RF signal based on a second bias (or second bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the power amplification circuit 231 illustrated in FIG. 11 may be referred to as a Doherty amplification circuit, but various embodiments are not limited thereto. According to various embodiments, in FIG. 11 , a description that overlaps with that of FIG. 10 will be omitted. In FIG. 11 , the same reference numerals as in FIG. 10 may perform the same or similar operations as those in FIG. 10 .
  • a shunt impedance conversion circuit (third impedance conversion circuit) is installed at the rear end of the second power amplifier 332 . (1112)) may not be necessary.
  • the power detector 1100 maintains an OFF state regardless of the power period, and the variable resistor 1111 is always in an open state (eg, high resistance) regardless of the power period. )) can be maintained.
  • the impedance conversion function may not be normally performed due to the physical characteristics of the impedance conversion circuit 322 , and the impedance toward the load resistor in the second power amplifier 332 may not make 2Ropt and may approach Ropt.
  • the resistance value of the variable resistor gradually decreases from the high power section to the low power section (eg, Open -> 0 Ohm), when the third impedance conversion circuit 1112 is visible, the degree of the impedance conversion rate of the first impedance conversion circuit 322 connected to the first power amplifier 321 is compensated for falling,
  • the impedance toward the load resistor in the first power amplifier 321 may be maintained at 2Ropt at a wider frequency.
  • the power detector 1100 may detect power of an RF signal input to the power amplification circuit 231 and output a control signal for controlling the variable resistor 1111 .
  • the power detector 1100 may be controlled to be in an OFF state in a middle band and be controlled to an ON state in a low band and a high band.
  • the power detector 1100 may detect power of the RF signal in a low band and a high band, output a control signal corresponding to the detected power, and input it to the variable resistor 1111 of the impedance variable circuit 1110 . .
  • the power detector 1100 may include an envelope detector. According to various embodiments, the power detector 1100 may detect a power level of an RF signal input to the power amplification circuit 231 in a middle band and a high band, and output a control signal corresponding to the power level.
  • 12B is a circuit diagram illustrating a power detector of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • an RF signal input to A may detect a level of power through the power detector 1100 , and may output a control signal to B.
  • the control signal output to B may be input to the variable resistor 1111 of the impedance conversion circuit 1110 .
  • 12D is a diagram illustrating an example of the variable resistor 1111 .
  • 12C is a graph illustrating a signal output from a power detector according to various embodiments of the present disclosure; According to various embodiments, powers 1201, 1202, and 1203 that are back-off from the RF signal input of FIG. 12A may be output to 1211, 1212, and 1213 of FIG.
  • the power back-off from the input RF signal may be applied at a relatively high voltage to B of FIG. 12D , such that a relatively high voltage may be applied to the gate terminal of each switching element.
  • the variable resistance gradually lowers and approaches zero, so that the third impedance conversion circuit 1112 is visible. can do.
  • the control signal output from the power detector 1100 continuously opens the variable resistor 1111 between the second power amplifier 332 and the third impedance conversion circuit 1112 depending on the power level in Ohm. It can play a role in controlling the conversion between them. For example, as the power level of the RF signal input to the power amplifier circuit 231 increases, the resistance value of the variable resistor 1111 may be increased by the control signal output from the power detector 1100 . As the power level of the RF signal input to the power amplifier circuit 231 decreases, the resistance value of the variable resistor 1111 may decrease by the control signal output from the power detector 1100 . According to various embodiments, whether the power detector 1100 and the variable resistor 1111 are operated according to each frequency channel may be represented as shown in Table 3 below.
  • the first state may mean a state in which the variable resistor is in an open state and operates substantially the same as the circuit of FIG. 3B, and the second state is a back- The resistance value of the variable resistor decreases as the off power goes, so it may refer to a state in which the third impedance conversion circuit 1112 connected to the second power amplifier 332 is connected by the variable resistor 1111 .
  • the frequency band of the RF signal is B41 (eg 2496MHz to 2690MHz)
  • the low band (B41A) is 2496-2596 (MHz)
  • the middle band (B41B) is 2543-2643 (MHz)
  • the high band (B41C) may be 2590-2690 (MHz).
  • the power detector 1100 and the variable resistor 1111 in each frequency band of B41 may operate as shown in Table 4 below.
  • the frequency band of the RF signal is B77 (eg, 3300 MHz to 4200 MHz)
  • the low band (B77A) is 3300-3700 (MHz)
  • the middle band (B77B) is 3550-3950 (MHz)
  • the high band (B77C) may be 3800-4200 (MHz).
  • the power detector 1100 and the variable resistor 1111 in each frequency band of B77 may operate as shown in Table 5 below.
  • the power detector 1100 may receive information corresponding to the frequency band from the CP 260 or the RFIC 220 .
  • the power detector 1100 receives information corresponding to the frequency band from the CP 260 or the RFIC 220, operates in an OFF state in the middle band as described above, and is ON in the low band and high band.
  • 13 is a circuit diagram of a power amplification circuit according to various embodiments.
  • the power amplifier circuit 231 includes a power distributor 310 , a first power amplifier 321 , a second power amplifier 332 , and a power detector 1100 .
  • an impedance variable circuit 1310 eg, the impedance variable circuit 1000 of FIG. 10
  • the impedance variable circuit 1310 may include an inductor 1311 (eg, a coil) and a varactor 1312 .
  • the first power amplifier 321 may amplify an input RF signal based on a first bias (or a first bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the second power amplifier 332 may amplify the input RF signal based on a second bias (or second bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the power amplification circuit 231 illustrated in FIG. 13 may be referred to as a Doherty amplification circuit, but various embodiments are not limited thereto. According to various embodiments, in FIG. 13 , descriptions that overlap with those of FIGS. 10 and 11 will be omitted. In FIG. 13 , the same reference numerals as in FIGS. 10 and 11 may perform the same or similar operations as those in FIGS. 10 and 11 .
  • the power detector 1100 may operate in an OFF state in a middle band and in an ON state in a low band and a high band.
  • the power detector 1100 detects the power level of the RF signal input to the power amplification circuit 231 in the low band and the high band, and transmits a control signal corresponding to the detected power level to the varactor 1312. have.
  • the varactor 1312 may vary the impedance according to the control signal of the power detector 1100 .
  • the power amplifier circuit 231 includes a power distributor 310 , a first power amplifier 321 , a second power amplifier 332 , and a power detector 1100 . , an impedance variable circuit 1410 (eg, the impedance variable circuit 1000 of FIG. 10 ) and an impedance matching circuit 340 .
  • the impedance variable circuit 1410 may include a first inductor 1411 and a second inductor 1412 connected between the second power amplifier 332 and the impedance matching circuit 340 . have.
  • a first varactor 1413 may be connected in parallel between the first inductor 1411 and the second inductor 1412 , and a second varactor 1413 is connected between the second inductor 1412 and the impedance matching circuit 340 . 1414) may be connected in parallel.
  • the first power amplifier 321 may amplify an input RF signal based on a first bias (or a first bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the second power amplifier 332 may amplify the input RF signal based on a second bias (or second bias voltage) and then output the amplified signal.
  • the power amplification circuit 231 illustrated in FIG. 14 may be referred to as a Doherty amplification circuit, but various embodiments are not limited thereto. According to various embodiments, in FIG. 14 , descriptions that overlap with those of FIGS. 10 and 11 will be omitted. In FIG. 14 , the same reference numerals as in FIGS. 10 and 11 may perform the same or similar operations as those in FIGS. 10 and 11 .
  • the power detector 1100 may operate in an OFF state in a middle band and in an ON state in a low band and a high band.
  • the power detector 1100 detects a power level of an RF signal input to the power amplification circuit 231 in a low band and a high band, and transmits a control signal corresponding to the detected power level to the first varactor 1413 and may be transmitted to the second varactor 1414 .
  • the first varactor 1413 and the second varactor 1414 may vary impedance according to the control signal of the power detector 1100 .
  • FIG. 15 is a graph illustrating an impedance change according to a frequency of an RF signal input to a power amplification circuit according to various embodiments of the present disclosure;
  • the middle band eg, a frequency band in which the normalized frequency is 0.9 to 1.1
  • the power detector 1100 is in an OFF state
  • the switch of the variable resistor 1111 is in an OFF state. becomes
  • the circuit of the variable resistor 1111 may be in an open state. Since the variable resistor 1111 is in an open state and has the same effect as the absence of the third impedance variable circuit 1112, the load resistance at the peak power and the load resistance at the back-off power are shown in the diagram corresponding to FIG. 3B. 8 may have substantially the same value as a load resistance of 0.9 to 1.1.
  • the power detector 1100 in a low band (eg, a frequency band with a normalized frequency of 0.7 to 0.9) or a high band (eg, a frequency band with a normalized frequency of 1.1 to 1.3), the power detector 1100 is turned on and , since the switch of the variable resistor 1111 gradually becomes 0 in the OFF state to have the effect that the third impedance variable circuit 1112 is visible, the load resistance in the back-off power has the same value as the load resistance of FIG. can have As a result, referring to FIG.
  • the power amplification circuit 231 may maintain optimal efficiency.
  • the efficiency 1603 in the middle band may maintain the optimum efficiency shown in the power amplification circuit 231 of FIG. 3B according to the power level of the RF signal.
  • the efficiency 1602 after applying the impedance variable circuit may be closer to the optimal efficiency than the efficiency 1601 before applying the impedance variable circuit in the low band and the high band.
  • the power amplification circuit (eg, the power amplification circuit 231 of FIG. 10 ) according to any one of various embodiments is a power divider that receives a radio frequency (RF) signal and outputs a first RF signal and a second RF signal ( Example: the power divider 310 of FIG. 10 ), a first power amplifier that receives the first RF signal output from the power divider and amplifies it based on a first bias (eg, the first power amplifier 321 of FIG. 10 ) )), a second power amplifier that receives the second RF signal output from the power divider and amplifies it based on a second bias (eg, the second power amplifier 332 of FIG.
  • RF radio frequency
  • An impedance matching circuit (eg, the impedance matching circuit 340 of FIG. 10 ) receiving the amplified first RF signal and the second RF signal amplified by the second power amplifier, between the first power amplifier and the impedance matching circuit
  • a first impedance conversion circuit (eg, the first impedance conversion circuit 322 of FIG. 10 ) disposed in , and electrically connected between the second power amplifier and the impedance matching circuit, the frequency of the RF signal and the RF It may include an impedance variable circuit (eg, the impedance variable circuit 1000 of FIG. 10 ) in which impedance is changed based on the power of the signal.
  • the power amplification circuit further includes a power detector for detecting power of the RF signal input to the power divider, and the impedance variable circuit includes: The impedance may be changed based at least on the power.
  • the operation of the power detector may be controlled based on the frequency of the RF signal.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is between a first frequency and a second frequency, the power detector may be controlled to be in an off state.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is less than a first frequency or a frequency greater than a second frequency, the power detector may be controlled in an on state.
  • the power detector may include, when the frequency of the RF signal is less than the first frequency or greater than the second frequency, the impedance of the impedance variable circuit increases as the power of the RF signal increases. Variable circuits can be controlled.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is less than the first frequency or greater than the second frequency, and the power of the RF signal exceeds a set value, the power detector may be controlled to be in an off state.
  • the power detector may include an envelope detector.
  • the power detector may be controlled by a control signal output from a communication processor (CP).
  • CP communication processor
  • the power amplifier circuit may further include a second impedance conversion circuit electrically connected between the power divider and the second power amplifier.
  • the power divider may include at least one of a divider and a splitter.
  • the impedance variable circuit may include at least one of a variable resistor and a varactor.
  • the impedance variable circuit may further include at least one inductor connected in series or in parallel between the second power amplifier and the impedance matching circuit.
  • the second power amplifier may be controlled to be turned off when the power of the RF signal is equal to or less than a set value.
  • the voltage of the first bias may be set to be greater than the voltage of the second bias.
  • the first bias of the first power amplifier may be set to class A or class AB.
  • the second bias of the second power amplifier may be set to class C.
  • the electronic device includes a communication processor, an RF circuit that modulates and outputs a baseband signal output from the communication processor into a radio frequency (RF) signal, and receives an RF signal output from the RF circuit
  • RF radio frequency
  • a power divider that outputs a first RF signal and a second RF signal
  • a first power amplifier that receives the first RF signal output from the power divider and amplifies it based on a first bias
  • the first power divider A second power amplifier receiving 2 RF signals and amplifying them based on a second bias
  • an impedance matching circuit receiving the first RF signal amplified by the first power amplifier and the second RF signal amplified by the second power amplifier
  • a first impedance conversion circuit disposed between the first power amplifier and the impedance matching circuit, and electrically connected between the second power amplifier and the impedance matching circuit, the frequency of the RF signal and the power of the RF signal It may include an impedance variable circuit in which impedance is changed based on
  • the power amplification circuit further includes a power detector for detecting power of the RF signal input to the power divider, and the impedance variable circuit includes: The impedance may be changed based at least on the power.
  • the operation of the power detector may be controlled based on the frequency of the RF signal.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is between a first frequency and a second frequency, the power detector may be controlled to be in an off state.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is less than a first frequency or a frequency greater than a second frequency, the power detector may be controlled in an on state.
  • the power detector may include, when the frequency of the RF signal is less than the first frequency or greater than the second frequency, the impedance of the impedance variable circuit increases as the power of the RF signal increases. Variable circuits can be controlled.
  • the power detector when the frequency of the RF signal is less than the first frequency or greater than the second frequency, and the power of the RF signal exceeds a set value, the power detector may be controlled to be in an off state.
  • the power detector may include an envelope detector.
  • the power detector may be controlled by a control signal output from the communication processor (CP).
  • CP communication processor
  • the power amplifier circuit may further include a second impedance conversion circuit electrically connected between the power divider and the second power amplifier.
  • the power divider may include at least one of a divider and a splitter.
  • the impedance variable circuit may include at least one of a variable resistor and a varactor.
  • the impedance variable circuit may further include at least one inductor connected in series or in parallel between the second power amplifier and the impedance matching circuit.
  • the second power amplifier may be controlled to be turned off when the power of the RF signal is equal to or less than a set value.
  • the voltage of the first bias may be set to be greater than the voltage of the second bias.
  • the first bias of the first power amplifier may be set to class A or class AB.
  • the second bias of the second power amplifier may be set to class C.
  • the electronic device may have various types of devices.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • a home appliance device e.g., a home appliance
  • first”, “second”, or “first” or “second” may simply be used to distinguish the component from other such components, and refer to those components in other aspects (e.g., importance or order) is not limited. It is said that one (eg, first) component is “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively”. When referenced, it means that one component can be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit.
  • a module may be an integrally formed part or a minimum unit or a part of the part that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Various embodiments of the present document include one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory 136 or external memory 138) readable by a machine (eg, electronic device 101).
  • a storage medium eg, internal memory 136 or external memory 138
  • the processor eg, the processor 120
  • the device eg, the electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (eg, electromagnetic wave), and this term is used in cases where data is semi-permanently stored in the storage medium and It does not distinguish between temporary storage cases.
  • a signal eg, electromagnetic wave
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided in a computer program product (computer program product).
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product is distributed in the form of a machine-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or via an application store (eg Play Store TM ) or on two user devices ( It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online between smartphones (eg: smartphones).
  • a portion of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium such as a memory of a server of a manufacturer, a server of an application store, or a relay server.
  • each component eg, a module or a program of the above-described components may include a singular or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. have.
  • one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations are executed in a different order, or omitted. or one or more other operations may be added.

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Abstract

다양한 실시예에 따라서, 전력 증폭 회로는, RF(radio frequency) 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 입력받는 임피던스 매칭 회로, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 회로를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능할 수 있다.

Description

복수의 전력 증폭기들을 포함하는 전력 증폭 회로, 및 전력 증폭 회로를 포함하는 전자 장치
다양한 실시예들은, 복수의 전력 증폭기들을 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 증폭기는 임피던스 매칭을 통해 특정 주파수 대역에서 효율이 최대가 되도록 구현할 수 있다. 상기 전력 증폭기에서 증폭하고자 하는 신호의 주파수가 변경되거나, 처리할 신호의 주파수 대역이 넓은 경우 전력 증폭기의 효율은 낮아질 수 있다.
다양한 실시예에서는, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 주파수가 변경되더라도 백오프(back-off) 전력 구간에서 최적화된 임피던스를 유지할 수 있는 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 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 입력받는 임피던스 매칭 회로, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 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 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 입력받는 임피던스 매칭 회로, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로에서 주파수가 변경되더라도 백오프(back-off) 전력 구간에서 최적화된 임피던스를 유지함으로써 전력 증폭 회로의 광대역 고효율을 달성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 바이어스를 다르게 설정한 복수의 전력 증폭기를 병렬 연결한 전력 증폭 회로(예: 도허티(doherty) 전력 증폭기)에서, 고전력 구간에서는 출력 노드가 Ropt의 임피던스로 보이도록 동작하고, 백오프(back-off) 구간에서는 2Ropt의 임피던스로 보이도록 동작함으로써, 광대역에 걸쳐 고효율의 전력 증폭기를 구현할 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 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
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, 전력 증폭 회로의 전력 검출기를 나타내는 회로도이다.
도 12c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 검출기에서 출력되는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 12d는 다양한 실시예들에 따른, 임피던스 가변 회로의 회로도이다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다.
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 셀룰러네트워크(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. 다양한 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 캐피어 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 저항(401)과 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 저항(401)에서는 두 배의 전류가 흐를 수 있다. 예컨대, 상기 로드 저항(401)에서 생성되는 전력은 Icarrier x Ropt (=Ropt/2 x 2)가 될 수 있다. 상기 도 4a에 도시된 바와 같이 로드 저항(401)이 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 저항(401)은 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 저항(401)의 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 약 -6dB에 대응할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
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 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 도 4a, 도 4b, 및 도 4c에서 전술한 바와 같이, 전력 증폭 회로(231)는 백-오프 전력 구간에서 임피던스가 RL에서 2RL로 증가되도록 설정함으로써 효율을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 임피던스가 RL인 경우의 효율(702)보다 임피던스가 2RL로 증가된 경우의 효율(701)이 상대적으로 더 높게 유지될 수 있다. 그러나, 타겟 주파수에서 멀어질수록 2RL에서 RL로 가까워져 백-오프 전력 구간에서 효율이 점차 떨어질 수 있다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 전술한 바와 같이 전력 증폭 회로(231)는 설정된 주파수에서 최적의 효율을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 도 8을 참조하면, 설정된 주파수(이하, 타겟 주파수(target frequency)라 한다.)에서 멀어질수록 효율이 점차 낮아질 수 있다. 도 8은 타겟 주파수를 1로 하여 주파수를 정규화(normalized)한 그래프이다. 예컨대, 도 3b의 전력 증폭 회로(231)는 정규화된 주파수가 0.9 내지 1.1인 구간에서는 피크 전력(801)의 로드 저항이 Ropt를 유지하고, 백-오프 전력(802)의 로드 저항이 2Ropt를 유지할 수 있다. 도 3b의 전력 증폭 회로(231)는 정규화된 주파수가 0.7 내지 0.9인 구간 또는 1.1 내지 1.3인 구간에서 피크 전력(801)의 로드 저항이 Ropt를 유지하지만, 백-오프 전력(802)의 로드 저항은 제2 전력 증폭기(332)의 전단에 연결된 제2 임피던스 변환 회로(331)의 변환 특성으로 인해 2Ropt로부터 급격히 낮아질 수 있다. 상기 백-오프 전력(802)의 로드 저항이 2Ropt를 유지하지 못할 경우, 상기 전력 증폭 회로(231)의 효율은 낮아질 수 있으며, 도 5에 도시된 최적의 효율 곡선을 나타내지 못 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 증폭 회로(231)에서 제2 전력 증폭기(332)와 임피던스 매칭 회로(340) 사이에 추가로 임피던스 변환 회로를 션트(shunt)로서 접지와 연결할 수 있다. 상기 임피던스 변환 회로가 추가됨에 따라 도 8의 임피던스 그래프는 도 9의 임피던스 그래프로 변경될 수 있다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 도 3b에 도시된 전력 증폭 회로(231)의 제2 전력 증폭기(332) 후단에 임피던스 변환 회로(예: λ/4 전송 선로)를 추가함에 따라 피크 전력의 로드 저항은 901에서 903으로 변경될 수 있으며, 백-오프 전력의 로드 저항은 902에서 904로 변경될 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 임피던스 변환 회로가 추가된 전력 증폭 회로(231)는 제1 전력 증폭기(321)가 백-오프 전력 구간에서 도 8과 비교할 때 더 넓은 주파수 대역에서 약 2Ropt 로 보이게 할 수 있다. 예컨대, 타겟 주파수에 인접한 주파수 대역(예컨대, 정규화된 주파수가 0.9 내지 1.1인 구간)에서는 λ/4 전송 선로의 특성으로 인해, 오픈으로 보이게 되어, 도 8과 실질적으로 동일하게 동작할 수 있다. 비교예에 따라, 상기 타겟 주파수에서 멀어질수록 오픈 상태에서 점차 낮은 임피던스로 보이게 되며, 상기 임피던스가 낮아짐에 따라 제1 전력 증폭기(321)의 후단에 연결된 제1 임피던스 변환 회로(322)의 임피던스 변환율이 떨어지는 정도를 보상하게 되어, 제1 전력 증폭기(321)에서 로드 저항을 향한 임피던스가 902에서 904로 변경되어 더 넓은 주파수 대역에서 약 2Ropt가 유지되도록 할 수 있다. 반면, 상기 구조에서는 피크 전력 구간에서 로드 저항을 향한 임피던스가 901에서 903으로 변경됨에 따라 Ropt 값을 넓은 주파수 대역에서 확보하기 어려울 수 있다.
후술하는 다양한 실시예에서는, 피크 전력 구간 및 백-오프 전력 구간 모두 넓은 주파수 대역에서 최적의 임피던스를 유지할 수 있는 실시예들을 설명한다. 예컨대, 후술하는 실시예들에서는, 백-오프 전력 구간에서 넓은 주파수 대역에서 2Ropt를 유지할 수 있으며, 피크 전력 구간에서도 넓은 주파수 대역에서 Ropt를 유지할 수 있다.
도 10은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다.
도 10을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(321), 제2 전력 증폭기(332), 임피던스 가변 회로(1000) 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 10에 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 가변 회로(1000)를 거쳐 임피던스 매칭 회로(340)로 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 임피던스 가변 회로(1000)는 제어 신호에 의해 임피던스가 변경될 수 있다. 상기 제어 신호는 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 주파수 및 전력 크기에 기반하여 변경될 수 있다. 상기 임피던스 가변 회로(1000)는 상기 제어 신호에 의해 RF 신호의 주파수 및 전력 크기에 기반하여 임피던스가 변경될 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 상기 임피던스 가변 회로(1000)를 거쳐 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. 다양한 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 10의 전력 증폭 회로(231)가 고전력 구간 및 백-오프 전력 구간에서 높은 효율을 유지하기 위해 전술한 <표 1>의 조건을 만족할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 10의 전력 증폭 회로(231)가 넓은 주파수 대역에서 높은 효율을 유지하기 위해 하기 <표 2>의 조건에 따라 제어될 수 있다.
전력 주파수
저대역 중대역 고대역
고전력
(피크 전력)		 Variable Za : High
Fix Za : High		 Variable Za : High
중/저전력
(백-오프 전력)		 Variable Za : Low Variable Za : Low
상기 <표 2>에서 중대역은 타겟 주파수로부터 일정 범위 내의 주파수 대역을 의미할 수 있으며, 저대역 및 고대역은 상기 타겟 주파수로부터 일정 범위를 벗어나는 주파수 대역을 의미할 수 있다. 예컨대, 중대역은 상기 도 9의 0.9 내지 1.1 사이의 주파수 대역을 의미할 수 있으며, 저대역은 상기 도 9의 0.9 미만(또는 0.7에서 0.9 사이)의 주파수 대역을 의미할 수 있으며, 고대역은 상기 도 9의 1.1 초과(또는 1.1에서 1.3 사이)의 주파수 대역을 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.다양한 실시예에 따르면, 도 10에서 제1 전력 증폭기(321)에서 제2 전력 증폭기(332)를 향한 임피던스(Za)는 제2 전력 증폭기(332) 후단에 추가된 임피던스 가변 회로(1000)에 의해 변경될 수 있다. 예컨대, 상기 임피던스 가변 회로(1000)는 제어 신호에 따라 상기 <표 2>와 같이 제어될 수 있다. 상기 임피던스 가변 회로(1000)는 저대역 및 고대역에서 전력 레벨에 따라 임피던스가 가변하도록 동작하여, 중/전력 구간에서는 광대역에 걸쳐 제1 전력 증폭기(321)의 출력 임피던스가 2Ropt 를 유지하게 함으로써 높은 효율을 유지할 수 있고, 고전력 구간에서는 광대역에 걸쳐 Ropt 를 유지하게 함으로써 높은 효율을 유지할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 임피던스 가변 회로(100)는 중대역에서 임피던스가 고정된 값(예: Za)을 유지하도록 제어될 수 있다.
<표 2>를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 임피던스 가변 회로(1000)는 RF 신호의 주파수 대역 및 전력의 크기에 기반하여 제어될 수 있다. 이에 대한 다양한 실시예들은 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 도 11을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(321), 제2 전력 증폭기(332), 전력 검출기(1100), 임피던스 가변 회로(1110)(예: 도 10의 임피던스 가변 회로(1000)), 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 임피던스 가변 회로(1110)는 가변 저항(1111) 및 제3 임피던스 변환 회로(1112)(예: λ/4 전송 선로)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 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 11에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 11에서 상기 도 10에서의 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다. 상기 도 11에서 도 10과 동일한 참조 번호의 구성은 도 10에서의 동작과 동일 또는 유사한 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 11을 참조하면, 타겟 주파수(예컨대, 정규화된 주파수 1)에 인접한 중대역 주파수(예컨대, 정규화된 주파수 0.9 내지 1.1) 대역에 해당하는 중심 채널(center channel)에서는 제1 전력 증폭기(321)의 후단에 연결된 제1 임피던스 변환 회로(322)의 물리적 특성에 의해 임피던스 변환 기능이 잘 동작하기 때문에 제2 전력 증폭기(332)의 후단에 션트 임피던스 변환 회로(제3 임피던스 변환 회로(1112))가 필요하지 않을 수 있다. 예컨대, 중심 채널에서는 전력 구간에 관계 없이 전력 검출기(1100)가 오프(OFF) 상태를 유지하고, 가변 저항(1111)도 전력 구간 역시 Power 구간에 관계없이 항상 오픈 상태(예: 고저항(High resistance))를 유지할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 타겟 주파수에서 멀어지는 저대역 또는 고대역으로 갈수록(예컨대, 전송할 RF 신호의 해당 주파수 대역의 로우 에지 채널 또는 하이 에지 채널)에서는 제1 전력 증폭기(321)의 후단에 연결된 제1 임피던스 변환 회로(322)의 물리적 특성에 의해 임피던스 변환 기능이 정상적으로 수행되지 못할 수 있으며, 제2 전력 증폭기(332)에서 로드 저항을 향한 임피던스가 2Ropt 를 만들지 못해 Ropt에 가까워질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 저대역 및 고대역에서는 이를 보정하기 위해 백-오프 전력 구간(중/저전력 구간)에서는 고전력 구간에서 저전력 구간으로 가면서 가변 저항의 저항 값이 점차 작은 저항 값(예: Open ->0 Ohm)을 가지게 되면서 제3 임피던스 변환 회로(1112)가 보이도록 할 경우, 제1 전력 증폭기(321)에 연결된 제1 임피던스 변환 회로(322)의 임피던스 변환율이 떨어지는 정도를 보상하게 되어, 제1 전력 증폭기(321)에서 로드 저항을 향한 임피던스를 더 넓은 주파수에서 2Ropt 가 유지되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1100)는 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력을 검출하여 가변 저항(1111)을 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 전력 검출기(1100)는 중대역에서 OFF 상태로 제어되고, 저대역 및 고대역에서 ON 상태로 제어될 수 있다. 상기 전력 검출기(1100)는 저대역 및 고대역에서 상기 RF 신호의 전력을 검출하고, 검출된 전력에 대응하는 제어 신호를 출력하여 임피던스 가변 회로(1110)의 가변 저항(1111)으로 입력할 수 있다.
도 12a는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호를 나타내는 그래프이다. 도 12a를 참조하면, 전력 검출기(1100)는 포락선 검파기(evnelope detector)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1100)는 중대역 및 고대역에서 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력 크기를 검출하고, 상기 전력 크기에 대응하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
도 12b는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 전력 검출기를 나타내는 회로도이다. 도 12b를 참조하면, A로 입력되는 RF 신호는 전력 검출기(1100)를 통해 전력의 크기를 검출하고, B로 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 B로 출력되는 제어 신호는 임피던스 변환 회로(1110)의 가변 저항(1111)으로 입력될 수 있다. 도 12d는 상기 가변 저항(1111)의 예를 나타내는 도면이다. 도 12c는 다양한 실시예들에 따른, 전력 검출기에서 출력되는 신호를 나타내는 그래프이다. 다양한 실시예에 따라, 도 12a의 입력된 RF 신호에서 백-오프된 전력인 1201, 1202, 1203은 전력 검출기(1100)를 거쳐 도 12c의 1211, 1212, 1213으로 출력될 수 있다. 예컨대, 상기 입력된 RF 신호에서 백-오프된 전력은 상기 도 12d의 B에 상대적으로 높은 전압으로 인가되어 각 스위칭 소자의 게이트 단에 상대적으로 높은 전압이 인가될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 백-오프된 전력에 대응하여 상기 도 12d에서 각 게이트 단에 상대적으로 높은 전압이 인가됨에 따라 가변 저항은 점차 낮아져 0에 가까워짐으로써 제3 임피던스 변환 회로(1112)가 보이도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1100)에서 출력되는 제어 신호는 제2 전력 증폭기(332)와 제3 임피던스 변환 회로(1112) 사이의 가변 저항(1111)을 전력 레벨에 따라 연속적으로 Ohm 에서 Open 사이에서 변환되도록 제어하는 역할을 할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력 크기가 클수록 전력 검출기(1100)에서 출력되는 제어 신호에 의해 가변 저항(1111)의 저항값이 커질 수 있다. 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력 크기가 작아질수록 전력 검출기(1100)에서 출력되는 제어 신호에 의해 가변 저항(1111)의 저항값이 작아질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 각 주파수 채널에 따른 전력 검출기(1100) 및 가변 저항(1111)의 동작 여부는 하기 <표 3>과 같이 나타낼 수 있다.
주파수 대역 전력 검출기 가변 저항 동작 상태(state)
저대역 ON Activated
(Open ↔ 0 Ohm)		 제2 상태(state 2)
중대역 OFF Inactivated(Open) 제1 상태(state 1)
고대역 ON Activated
(Open ↔ 0 Ohm)		 제2 상태(state 2)
상기 <표 3>에서 제1 상태는 가변 저항이 오픈 상태가 되어 도 3b의 회로와 실질적으로 동일하게 동작하는 상태를 의미할 수 있으며, 제2 상태는 입력되는 RF 신호의 전력 크기에 따라 백-오프 전력으로 갈수록 가변 저항의 저항값이 작아져 제2 전력 증폭기(332)에 연결되는 제3 임피던스 변환 회로(1112)가 가변 저항(1111)에 의해 연결되는 상태를 의미할 수 있다.다양한 실시예에 따라, RF 신호의 주파수 대역이 B41(예: 2496MHz 내지 2690MHz)인 경우 저대역(B41A)은 2496-2596(MHz), 중대역(B41B)은 2543-2643(MHz), 고대역(B41C)은 2590-2690(MHz)일 수 있다. 상기 B41의 각 주파수 대역에서의 전력 검출기(1100) 및 가변 저항(1111)은 하기 <표 4>와 같이 동작할 수 있다.
주파수 대역 전력 검출기 가변 저항 동작 상태(state)
B41A ON Activated 제2 상태(state 2)
B41B OFF Inactivated(Open) 제1 상태(state 1)
B41C ON Activated 제2 상태(state 2)
다양한 실시예에 따라, RF 신호의 주파수 대역이 B77(예: 3300MHz 내지 4200MHz)인 경우 저대역(B77A)은 3300-3700(MHz), 중대역(B77B)은 3550-3950(MHz), 고대역(B77C)은 3800-4200(MHz)일 수 있다. 상기 B77의 각 주파수 대역에서의 전력 검출기(1100) 및 가변 저항(1111)은 하기 <표 5>와 같이 동작할 수 있다.
주파수 대역 전력 검출기 가변 저항 동작 상태(state)
B77A ON Activated 제2 상태(state 2)
B77B OFF Inactivated(Open) 제1 상태(state 1)
B77C ON Activated 제2 상태(state 2)
다양한 실시예에 따라, 상기 전력 검출기(1100)는 CP(260) 또는 RFIC(220)로부터 상기 주파수 대역에 대응하는 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 상기 전력 검출기(1100)는 CP(260) 또는 RFIC(220)로부터 상기 주파수 대역에 대응하는 정보를 수신하고, 전술한 바와 같이 중대역에서는 OFF 상태로 동작하며, 저대역 및 고대역에서는 ON 상태로 동작할 수 있다.도 13은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 13을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(321), 제2 전력 증폭기(332), 전력 검출기(1100), 임피던스 가변 회로(1310)(예: 도 10의 임피던스 가변 회로(1000)), 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 임피던스 가변 회로(1310)는 인덕터(1311)(예: 코일) 및 바렉터(varactor)(1312)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 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 13에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 13에서 상기 도 10 및 도 11에서의 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다. 상기 도 13에서 도 10 및 도 11과 동일한 참조 번호의 구성은 도 10 및 도 11에서의 동작과 동일 또는 유사한 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1100)는 중대역에서 OFF 상태로 동작하고, 저대역 및 고대역에서 ON 상태로 동작할 수 있다. 전력 검출기(1100)는 저대역 및 고대역에서 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력 크기를 검출하고, 검출된 전력 크기에 대응하는 제어 신호를 상기 바렉터(1312)로 전송할 수 있다. 상기 바렉터(1312)는 상기 전력 검출기(1100)의 제어 신호에 따라 임피던스를 가변시킬 수 있다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 회로도이다. 도 14를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전력 증폭 회로(231)는 전력 분배기(310)(power distributor), 제1 전력 증폭기(321), 제2 전력 증폭기(332), 전력 검출기(1100), 임피던스 가변 회로(1410)(예: 도 10의 임피던스 가변 회로(1000)), 임피던스 매칭 회로(340)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 임피던스 가변 회로(1410)는 상기 제2 전력 증폭기(332)와 임피던스 매칭 회로(340) 사이에 연결되는 제1 인덕터(1411) 및 제2 인덕터(1412)를 포함할 수 있다. 상기 제1 인덕터(1411) 및 제2 인덕터(1412) 사이에는 제1 바렉터(1413)가 병렬 연결될 수 있으며, 상기 제2 인덕터(1412) 및 임피던스 매칭 회로(340) 사이에는 제2 바렉터(1414)가 병렬 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 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 14에 도시된 전력 증폭 회로(231)는 도허티(doherty) 증폭 회로로 지칭될 수 있으나, 다양한 실시예들이 상기 명칭에 제한되는 것은 아니다. 다양한 실시 예에 따라, 상기 도 14에서 상기 도 10 및 도 11에서의 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다. 상기 도 14에서 도 10 및 도 11과 동일한 참조 번호의 구성은 도 10 및 도 11에서의 동작과 동일 또는 유사한 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전력 검출기(1100)는 중대역에서 OFF 상태로 동작하고, 저대역 및 고대역에서 ON 상태로 동작할 수 있다. 전력 검출기(1100)는 저대역 및 고대역에서 상기 전력 증폭 회로(231)로 입력되는 RF 신호의 전력 크기를 검출하고, 검출된 전력 크기에 대응하는 제어 신호를 상기 제1 바렉터(1413) 및 제2 바렉터(1414)로 전송할 수 있다. 상기 제1 바렉터(1413) 및 제2 바텍터(1414)는 상기 전력 검출기(1100)의 제어 신호에 따라 임피던스를 가변시킬 수 있다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로로 입력되는 RF 신호의 주파수에 따른 임피던스 변화를 나타내는 그래프이다. 도 15를 도 11과 함께 참조하여 설명하면, 중대역(예컨대, 정규화된 주파수가 0.9 내지 1.1의 주파수 대역)에서는 전력 검출기(1100)가 OFF 상태가 되고, 가변 저항(1111)의 스위치가 OFF 상태가 되어 가변 저항(1111)의 회로는 오픈 상태가 될 수 있다. 상기 가변 저항(1111)이 오픈 상태가 되어 제3 임피던스 가변 회로(1112)는 없는 것과 같은 효과를 가지게 되므로, 피크 전력에서의 로드 저항과 백-오프 전력에서의 로드 저항은 도 3b에 대응하는 도 8의 0.9 내지 1.1의 로드 저항과 실질적으로 동일한 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 저대역(예컨대, 정규화된 주파수가 0.7 내지 0.9의 주파수 대역) 또는 고대역(예컨대, 정규화된 주파수가 1.1 내지 1.3의 주파수 대역)에서는 전력 검출기(1100)가 ON 상태가 되고, 가변 저항(1111)의 스위치가 OFF 상태에서 점차적으로 0으로 되어 제3 임피던스 가변 회로(1112)가 보이는 효과를 가지게 되므로, 백-오프 전력에서의 로드 저항은 도 9의 로드 저항과 동일한 값을 가질 수 있다. 결과적으로 도 15를 참조하면, 전력 검출기(1100)의 제어 신호에 따라 임피던스 가변 회로를 통해 임피던스를 가변시킴으로써 광대역에서 피크 전력(1502)은 Ropt를 유지하고, 백-오프 전력(1504)은 2Ropt를 유지할 수 있다. 상기 광대역에서 피크 전력은 Ropt를 유지하고, 백-오프 전력은 2Ropt를 유지함에 따라, 전력 증폭 회로(231)가 최적의 효율을 유지하도록 할 수 있다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른, 전력 증폭 회로의 동작 구간에서의 효율을 나타내는 그래프이다. 도 16을 참조하면, RF 신호의 전력 크기에 따라 중대역에서의 효율(1603)은 도 3b의 전력 증폭 회로(231)에서 나타내는 최적의 효율을 유지할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 저대역 및 고대역에서의 효율은 임피던스 가변 회로를 적용하기 전의 효율(1601)보다 임피던스 가변 회로를 적용한 후의 효율(1602)이 최적의 효율에 근접할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전력 증폭 회로(예: 도 10의 전력 증폭 회로(231))는, RF(radio frequency) 신호를 입력받아 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 출력하는 전력 분배기(예: 도 10의 전력 분배기(310)), 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 RF 신호를 입력받아 제1 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제1 전력 증폭기(예: 도 10의 제1 전력 증폭기(321)), 상기 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 RF 신호를 입력받아 제2 바이어스에 기반하여 증폭시키는 제2 전력 증폭기(예: 도 10의 제2 전력 증폭기(332)), 상기 제1 전력 증폭기에서 증폭된 제1 RF 신호 및 상기 제2 전력 증폭기에서 증폭된 제2 RF 신호를 입력받는 임피던스 매칭 회로(예: 도 10의 임피던스 매칭 회로(340)), 상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로(예: 도 10의 제1 임피던스 변환 회로(322)), 및 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 회로(예: 도 10의 임피던스 가변 회로(1000))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 상기 전력 분배기로 입력되는 상기 RF 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기를 더 포함하고, 상기 임피던스 가변 회로는, 상기 전력 검출기에 의해 검출된 상기 RF 신호의 전력에 적어도 기반하여 임피던스가 변경될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수에 기반하여 동작이 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수이면, 오프 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이면, 온 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 상기 제1 주파수 미만 또는 상기 제2 주파수 초과의 주파수이면, 상기 RF 신호의 전력이 클수록 상기 임피던스 가변 회로의 임피던스가 증가하도록 상기 임피던스 가변 회로를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이고, 상기 RF 신호의 전력이 설정된 값을 초과하면, 오프 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 포락선 검파기(envelope detector)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 커뮤니케이션 프로세서(communication processor; CP)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 상기 전력 분배기와 상기 제2 전력 증폭기 사이에서 전기적으로 연결된 제2 임피던스 변환 회로를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 분배기는, 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 임피던스 가변 회로는, 가변 저항 또는 바렉터(varactor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 임피던스 가변 회로는, 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 전력 증폭기는, 상기 RF 신호의 전력이 설정값 이하이면 오프 상태로 제어될 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 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 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 입력받는 임피던스 매칭 회로, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로, 및 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 상기 전력 분배기로 입력되는 상기 RF 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기를 더 포함하고, 상기 임피던스 가변 회로는, 상기 전력 검출기에 의해 검출된 상기 RF 신호의 전력에 적어도 기반하여 임피던스가 변경될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수에 기반하여 동작이 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수이면, 오프 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이면, 온 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 상기 제1 주파수 미만 또는 상기 제2 주파수 초과의 주파수이면, 상기 RF 신호의 전력이 클수록 상기 임피던스 가변 회로의 임피던스가 증가하도록 상기 임피던스 가변 회로를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이고, 상기 RF 신호의 전력이 설정된 값을 초과하면, 오프 상태로 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 포락선 검파기(envelope detector)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 검출기는, 상기 커뮤니케이션 프로세서(communication processor; CP)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 증폭 회로는, 상기 전력 분배기와 상기 제2 전력 증폭기 사이에서 전기적으로 연결된 제2 임피던스 변환 회로를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 전력 분배기는, 디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 임피던스 가변 회로는, 가변 저항 또는 바렉터(varactor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 임피던스 가변 회로는, 상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 상기 제2 전력 증폭기는, 상기 RF 신호의 전력이 설정값 이하이면 오프 상태로 제어될 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.
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.

Claims (15)

  1. 전력 증폭 회로에 있어서,
    RF(radio frequency) 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 입력받는 임피던스 매칭 회로;
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에 배치된 제1 임피던스 변환 회로; 및
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 전기적으로 연결되며, 상기 RF 신호의 주파수 및 상기 RF 신호의 전력에 기반하여 임피던스가 변경되는 임피던스 가변 회로;를 포함하는, 전력 증폭 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭 회로는,
    상기 전력 분배기로 입력되는 상기 RF 신호의 전력을 검출하는 전력 검출기를 더 포함하고,
    상기 임피던스 가변 회로는, 상기 전력 검출기에 의해 검출된 상기 RF 신호의 전력에 적어도 기반하여 임피던스가 변경되는, 전력 증폭 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    상기 RF 신호의 주파수에 기반하여 동작이 제어되는, 전력 증폭 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 주파수이면, 오프 상태로 제어되는, 전력 증폭 회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이면, 온 상태로 제어되고,
    상기 RF 신호의 주파수가 상기 제1 주파수 미만 또는 상기 제2 주파수 초과의 주파수이면, 상기 RF 신호의 전력이 클수록 상기 임피던스 가변 회로의 임피던스가 증가하도록 상기 임피던스 가변 회로를 제어하는, 전력 증폭 회로.
  6. 제3항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    상기 RF 신호의 주파수가 제1 주파수 미만 또는 제2 주파수 초과의 주파수이고, 상기 RF 신호의 전력이 설정된 값을 초과하면, 오프 상태로 제어되는, 전력 증폭 회로.
  7. 제2항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    포락선 검파기(envelope detector)를 포함하는, 전력 증폭 회로.
  8. 제2항에 있어서, 상기 전력 검출기는,
    커뮤니케이션 프로세서(communication processor; CP)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어되는, 전력 증폭 회로.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭 회로는,
    상기 전력 분배기와 상기 제2 전력 증폭기 사이에서 전기적으로 연결된 제2 임피던스 변환 회로를 더 포함하는, 전력 증폭 회로.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전력 분배기는,
    디바이더(divider) 또는 스플리터(splitter) 중 적어도 하나를 포함하는, 전력 증폭 회로.
  11. 제1항에 있어서, 상기 임피던스 가변 회로는,
    가변 저항 또는 바렉터(varactor) 중 적어도 하나 및
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 임피던스 매칭 회로 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 더 포함하는, 전력 증폭 회로.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 전력 증폭기는,
    상기 RF 신호의 전력이 설정값 이하이면 오프 상태로 제어되는, 전력 증폭 회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바이어스의 전압은 상기 제2 바이어스의 전압보다 더 크게 설정되는, 전력 증폭 회로.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기의 제1 바이어스는 클래스 A 또는 클래스 AB로 설정되는, 전력 증폭 회로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전력 증폭기의 제2 바이어스는 클래스 C로 설정되는, 전력 증폭 회로.
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