WO2023229170A1 - 무선 통신 시스템에서 도허티 전력 증폭기 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
무선 통신 시스템에서 도허티 전력 증폭기 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDFInfo
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Abstract
전자 장치는 도허티 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치는 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함할 수 있다.
Description
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 보다 특히, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 도허티 전력 증폭기(doherty power amplifier) 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, Massive multiple input multiple output(MIMO) 기술을 활용하여 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나를 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 통신 장치에 안테나 엘리멘트(element)의 숫자가 늘어나면서 이에 따른 RF(radio frequency) 부품들(예: 전력 증폭기(power amplifier, PA))의 숫자도 필연적으로 증가하게 된다.
상기 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경정보로 제시된다. 본 개시와 관련하여 상기 중 어떤 것이 선행기술로서 적용될 수 있는지에 대해 결정되지 않았고, 주장이 이뤄지지 않았다.
상술한 바와 같은 본 개시의 측면에 기초하여, 상술한 문제점들 및/또는 단점을 해결하고, 후술되는 장점들을 제공한다. 이에 따라, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 도허티(doherty) 전력 증폭기의 주파수 대역의 확장하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 다른 측면에서 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 5G(5th generation) 송신기(transmitter)의 효율을 높이기 위한 도허티(doherty) 전력 증폭기의 회로와 이를 포함하는 장치를 제공한다.
또한, 다른 측면에서 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 주파수 영역(frequency domain)에서 임피던스의 분산을 통해, 넓은 주파수 대역에서 높은 이득을 제공하기 위한 도허티 전력 증폭기의 회로와 이를 포함하는 장치를 제공한다.
추가적인 측면들은 다음의 설명에서 부분적으로 설명될 것이며, 설명으로부터 명백하거나, 부분적으로 제시된 실시예들의 실시에 의해 학습될 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따라, 도허티 전력 증폭기를 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다. 상기 전자 장치는 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 회로는 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 상기 공진 회로는 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치될 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고, 상기 네트워크 회로는 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제2 영역은 제2 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따라, RFIC(radio frequency integrated circuit)는, 복수의 RF(radio frequency) 처리 체인들을 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다. 상기 RFIC는 상기 복수의 RF 처리 체인들 각각은 위상 쉬프터(phase shifter), 도허티 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는, 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치 내에서, 상기 공진 회로가 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치될 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고, 상기 네트워크 회로는 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제2 영역은, 제2 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 도허티 전력 증폭기 회로 및 이를 포함하는 전자 장치는, 도허티 전력 증폭기의 출력단과의(with) 임피던스 정합을 위한 전송 선로 내에서(within) 배치되는 공진 회로를 통해, 넓은 주파수 대역을 제공할 수 있다.
본 개시의 다른 측면, 이점 및 두드러진 특징들은 첨부된 도면들과 함께 본 개시의 일 실시예를 개시하는 하기의 상세한 설명으로부터 당업자들에게 명백해질 수 있다.
상기의 특정 실시예들의 다른 측면, 특징 및 이점들은 첨부된 도면들과 함께 포함된 다음의 설명으로부터 더 명백해질 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로 배치의 예를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로의 기능적 구성의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 임피던스 회전의 예를 스미스 차트 상에 도시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 임피던스 회전과 분산의 예를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로의 임피던스의 예를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로의 임피던스의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 전송 선로와 공진 회로로 구성된 네트워크 회로의 기능적 구성을 도시한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 네트워크 회로에 포함되는 전송 선로(transmission line)의 예를 도시한다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 스터브(stub)를 이용하는 공진 회로를 포함하는 도허티 전력 증폭기 회로의 예를 도시한다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 집중 소자(lumped element)를 이용하는 공진 회로를 포함하는 도허티 전력 증폭기 회로의 예를 도시한다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 네트워크 회로에 포함되는 공진 회로(resonance circuit)의 예를 도시한다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 전송 선로와 공진 회로를 포함하는 네트워크 회로의 예를 도시한다.
도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로에서, 전송 선로의 등가 회로 중 일부 집중 소자와 공진 회로의 등가 회로 중 일부 집중 소자가 합쳐진 등가 회로도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로의 예를 도시한다.
도 12a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 통해 도허티 전력 증폭기의 전력 이득이 개선된 효과를 표시한다.
도 12b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 통해 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율이 개선된 효과를 표시한다.
도 13a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 주파수별 평균 전력 영역에서의 도허티 전력 증폭기의 전력 이득의 예를 표시한다.
도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력을 표시한다.
도 13c는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력에서의 드레인 효율을 표시한다.
도 13d는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 평균 출력 전력에서의 드레인 효율을 표시한다.
도면들 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 요소, 특징 및 구조를 묘사하기 위해 동일한 참조번호가 사용됨이 유의될 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여 다음의 설명은 청구항들 및 이의 등가들에 의해 정의되는 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공될 수 있다. 다음의 설명들은 이해를 돕기 위해 다양한 구체적인 세부사항을 포함하지만, 단지 예시적인 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 당업자에 의해 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들의 다양한 변경 및 수정이 본 개시의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 인식될 수 있다. 또한, 명확성 및 간결성을 위해 잘 알려진 기능 및 구조에 대한 설명은 생략할 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 서지적인 의미에 한정되지 않고, 발명자가 명확하고 일관된 이해를 가능하도록 하기 위해 사용되는 것일 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 이하의 설명은 예시적인 목적으로만 제공되며, 첨부된 청구항들 및 이의 등가물들에 의해 정의된 본 발명을 제한하는 목적으로 제공되지 않음이 당업자들에게 명백할 수 있다.
문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 복수의 참조를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 그러므로 예를 들어, "구성요소 표면"에 대한 참조는 그러한 표면 중 하나 이상에 대한 참조를 포함할 수 있다.
이하에서 설명되는 본 개시의 일 실시예에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 일 실시예에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 일 실시예가 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 증폭기 및 증폭기와 연결된 관련 구성요소들을 지칭하는 용어(예: 증폭 회로, 증폭기 회로, 정합 회로, 임피던스 정합 회로, 포스트 정합 네트워크(post matching network), 출력 정합 회로), 부품을 지칭하는 용어(예: 기판(substrate), 기판(plate), PCB(printed circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부, 개구부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결부, 접촉부, 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB, FPCB, 신호선, 급전선(feeding line), 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용될 수 있으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 전력 증폭기, 네트워크 회로 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로가 결합된 회로 및 이를 포함하는 전자 장치를 제안한다. 네트워크 회로는 대역 확장을 위한 공진 회로를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크 회로 내 커패시터(capacitor) 및 인덕터(inductor)들의 배치를 통해, 도허티 전력 증폭기를 포함한 제품의 소형화가 달성될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 도면(100)은 무선 통신 시스템에서 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110), 단말(120), 단말(130)을 예시한다. 도 1은 하나의 기지국만을 도시하나, 기지국(110)과 동일 또는 유사한 다른 기지국이 더 포함될 수 있다.
기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기반하여 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 mmWave (millimeter wave) 장비, '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)', '분산 유닛(distributed unit, DU)', '무선 유닛(radio unit, RU), massive multiple input multiple output(MIMO) unit(MMU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 1에 도시된 단말(120)은 차량 통신을 지원할 수 있다. 차량 통신의 경우, LTE 시스템에서는 장치간 통신(device-to-device, D2D) 통신 구조를 기초로 vehicle-to-everything(V2X) 기술에 대한 표준화 작업이 third generation partnership project(3GPP) 릴리즈 14과 릴리즈 15에서 완료되었으며, 현재 5G new radio(NR) 기초로 V2X 기술을 개발하려는 노력이 진행되고 있다. NR V2X에서는 단말과 단말 간 유니캐스트(unicast) 통신, 그룹캐스트(groupcast)(또는 멀티캐스트(multicast)) 통신, 및 브로드캐스트(broadcast) 통신을 지원한다.
본 개시의 실시예들에서 서술되는 전력 증폭기(power amplifier)는 RF(radio frequency)의 전력 증폭을 위해 이용되는 구성요소로서, 기지국에서의 신호 전송을 예로 발명의 동작 및 구성을 설명하나, 본 개시의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 제안되는 전력 증폭기의 구조 및 이를 포함하는 장비는 기지국뿐만 아니라 단말에서 구현될 수도 있다. 즉, 기지국의 하향링크 전송뿐만 아니라, 단말의 상향링크 전송, 단말의 사이드링크 통신에도 본 개시의 실시예들이 이용될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로 배치의 예를 도시한다. 네트워크 회로는 공진 회로를 포함하지 않을 수 있다. 네트워크 회로는 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 통신 회로(200)는 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로를 도시한다. 도허티 전력 증폭기는 캐리어 증폭기(201)를 포함할 수 있다. 캐리어 증폭기(201)는 주 증폭단(202)과 출력 정합을 위한 제1 회로(203)를 포함할 수 있다. 도허티 전력 증폭기는 피킹 증폭기(204)를 포함할 수 있다. 피킹 증폭기(204)는 보조 증폭단(205)과 출력 정합을 위한 제2 회로(206)를 포함할 수 있다. 네트워크 회로(207)는 90도의 전기적 길이를 가지는 전송 선로(208)를 포함할 수 있다. 도허티 전력 증폭기는 캐리어 증폭기(carrier power amplifier)(201) 및 피킹 증폭기(peaking power amplifier)(204)를 포함할 수 있다. 캐리어 증폭기(201)는 주 증폭기(main amplifier), 피킹 증폭기(204)는, 피킹 증폭기(204) 외에 보조 증폭기(auxiliary amplifier)로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 저출력에서는 고효율을 유지하기 위해 캐리어 증폭기(201)가 동작하고, 고출력에서는 두 증폭기들, 즉 캐리어 증폭기(201)와 피킹 증폭기(204)가 병행해서 동작하게 된다. 증폭기의 요구 특성에 따라서, 두 증폭기들의 비(ratio)가 달라질 수 있다. 이 때, 임피던스 정합(impedance matching) 문제와 전력 결합(power combining) 문제가 발생할 수 있다. 이를 해소하기 위해, 도허티 전력 증폭기는 출력 정합을 위한 회로를 포함할 수 있다.
캐리어 증폭기(201)는 일반적으로 AB급(동작점이 A급 바이어스로 이동) 혹은 B급(트랜지스터의 차단점에 동작점)의 증폭기이나, 피킹 증폭기(204)는 일반적으로 C급(트랜지스터의 차단점 이하에 동작점) 증폭기로, 많은 왜곡을 형성한다. 형성된 왜곡은 캐리어 증폭기(201)의 왜곡과 서로 상쇄되도록, 바이어스가 조정됨으로써, 선형성이 유지된다. 도허티 전력 증폭기는 캐리어 증폭기(201)와 피킹 증폭기(204)를 연결하기 위한 구조를 포함할 수 있다. 이 때, 도허티 전력 증폭기는 임피던스 정합을 위한 네트워크 회로와 결합될 수 있다. 네트워크 회로는, 임피던스 정합을 위해, 지정된 크기(예: (90도))의 전기적 길이를 갖는 전송 선로(208)를 포함할 수 있다.
도허티 전력 증폭기는, 전송 선로(208)와 연결될 수 있다. 전송 선로(208)는 도허티 전력 증폭기의 캐리어 증폭기(201)의 출력 및 도허티 전력 증폭기의 피킹 증폭기(204)의 출력과 연결될 수 있다. 즉, 도허티 전력 증폭기는, 90도의 전기적 길이를 갖는 전송 선로(208)에 기반하여, 캐리어(carrier) 증폭기(201) 및 피킹(peaking) 증폭기(204)를 병렬로 연결하는 구조를 가질 수 있다. 전력 레벨이 증가함에 따라 상기 피킹 증폭기(204)가 부하(load)에 공급하는 전류의 양이 증가한다. 상기 캐리어 증폭기(201) 및 상기 피킹 증폭기(204) 각각의 부하 임피던스의 조절 및 임피던스 정합을 통해 증폭기의 효율이 높아질 수 있다. 구체적으로, 도허티 전력 증폭기의 기본 동작원리는 피킹 증폭기(204)의 출력 전류에 의한 부하 변조(load modulation, 혹은 (Active Load Pull))로 설명이 가능하다. 도허티 전력 증폭기의 동작은 낮은 전력 레벨 영역과 부하 변조가 일어나는 중간 전력 레벨 영역, 그리고 최대 전력 레벨 영역의 세 가지로 구별될 수 있다. 낮은 전력 레벨 영역에서 피킹 증폭기(204)는 동작하지 않는다. 피킹 증폭기(204)는 개방 회로(open circuit)로 보일 수 있다. 이 때, 캐리어 증폭기(201)는 2Ropt (Ropt: 증폭기의 최적 부하 임피던스)로 동작할 수 있다. 캐리어 증폭기(201)의 효율은 출력 전력이 증가됨에 따라 동시에 증가되며 최대 출력 레벨로부터 6dB 백오프된 지점에서 포화될 수 있다. 중간 전력 레벨 영역에서 캐리어 증폭기(201)는 포화되어 최대 효율로 동작할 수 있다. 입력 전력이 증가하여 중간 전력 레벨인 6dB 백오프된 지점에 도달하게 되면 피킹 증폭기(204)가 동작할 수 있다. 임피던스 변환 회로는 2Ropt에서 Ropt로 부하 변조를 발생시킬 수 있다. 최대 전력 레벨 영역에서 보면 캐리어 증폭기(201)와 피킹 증폭기(204)의 부하는 Ropt로 동작하며 각각의 증폭기는 출력 전력의 절반을 공급할 수 있다.
통신 회로(200)는 도허티 전력 증폭기를 나타내는 것으로, 임피던스 정합을 위한 전송 선로(208)는 90도의 전기적 길이를 가지며, 
의 특성 임피던스를 가질 수 있다. 
을 캐리어 증폭기(201)와 피킹 증폭기(204)의 출력 정합을 위한 회로에 적절한 임피던스인 
으로 변환하려고 할 때, 
의 특성 임피던스는 수학식 1과 같을 수 있다.
상기 네트워크 회로가 공진 회로를 포함하지 않을 시, 정합을 위한 제1 회로(203)와 정합을 위한 제2 회로(206)의 등가 임피던스(
)는 주파수에 따라 분산되지 않아, 임피던스가 분산되는 경우에 비해 대역이 한정될 수 있다. 스미스 차트 상에서 도허티 회로의 임피던스는 주파수에 따라 호를 그리고, 임피던스(
)는 점으로 찍힌 형태가 될 수 있다. 도허티 회로의 임피던스와 임피던스(
) 간 차이가 적을수록 넓은 대역에서 정합이 가능할 수 있다. 네트워크 회로에 공진 회로만 추가될 경우, 분산된 임피던스가 회전 되지 않는다. 따라서, 임피던스를 회전시키는 전송 선로에 공진 회로를 추가함으로써, 도허티 전력 증폭기의 임피던스와 임피던스(
) 간 차이가 줄여질 수 있다. 스미스 차트 상에서 도허티 회로의 임피던스는 주파수에 따라 호를 그리고, 임피던스(
)도 주파수에 따라 호를 그리게 된다. 그러므로. 도허티 회로의 임피던스와 임피던스(
) 간 차이가 줄어들게 된다. 다시 말해 도허티 전력 증폭기는, 전송 선로 상에 공진 회로를 추가함으로써 보다 넓은 영역에서 정합이 가능하다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로의 기능적 구성의 예를 도시한다. 네트워크 회로는 공진 회로와 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 전송 선로는 도허티 전력 증폭기의 출력에 인접한 제1 영역과 부하 임피던스에 인접한 제2 영역을 포함할 수 있다. 도 2a에서 서술된 도허티 전력 증폭기에 대한 설명은 도 2b의 도허티 전력 증폭기에서도 동일한 방식 혹은 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 통신 회로(250)는 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로(257)를 포함할 수 있다. 도허티 전력 증폭기는 캐리어 증폭기(251)를 포함할 수 있다. 상기 캐리어 증폭기(251)는 주 증폭단(252)과 출력 정합을 위한 제1 회로(253)를 포함할 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는 피킹 증폭기(254)를 포함할 수 있다. 상기 피킹 증폭기(254)는 보조 증폭단(255)과 출력 정합을 위한 제2 회로(256)를 포함할 수 있다.
네트워크 회로(257)는 공진 회로와 전송 선로를 포함할 수 있다. 전송 선로는 임피던스 정합을 위해, 지정된 크기(예: 90도)의 위상 변환을 제공할 수 있다. 전송 선로는, 파장의 4분의 1에 대응하는 전기적 길이를 늘릴 수 있다. 전송 선로 내에 공진 회로가 배치될 수 있다. 따라서, 전송 선로는 2개의 영역들로 분배될 수 있다. 네트워크 회로(257)는 
의 전기적 길이를 가지는 전송 선로의 제1 영역(이하, 제1 전송 선로(258)), 공진 회로(259) 및 
의 전기적 길이를 가지는 전송 선로의 제2 영역(이하, 제2 전송 선로(260))를 포함할 수 있다.
통신 회로(250)는 상기 도허티 전력 증폭기 및 상기 도허티 전력 증폭기에 결합되는 임피던스 분산을 위한 네트워크 회로(257)를 포함할 수 있다. 상기 공진 회로(259)가 상기 제1 전송 선로(258) 및 제2 전송 선로(260)의 중간에 삽입됨으로써 임피던스의 분산 및 회전이 제어될 수 있다.
상기 공진 회로(259)는 다양한 구성들로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공진 회로(259)는 개방 회로 스터브와 단락 회로 스터브로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공진 회로(259)는 직렬 인덕터(inductor)와 직렬 커패시터(capacitor)로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공진 회로(259)는 병렬 인덕터와 병렬 커패시터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공진 회로(259)는 개방 회로 스터브와 병렬 인덕터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공진 회로(259)는 단락 회로 스터브와 병렬 커패시터를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
상기 네트워크 회로(257)의 상기 공진 회로(259)는 임피던스를 분산시킨다. 여기서, 임피던스는 도허티 전력 증폭기의 출력단(예: 제1 회로(253)와 제2 회로(256)의 출력단))에서 부하의 방향으로 바라보는 네트워크 회로(257)의 임피던스(ZL')를 의미한다. 상기 공진 회로(259)의 공진 주파수에서 상기 공진 회로(259)는 상기 네트워크 회로의 임피던스에 영향을 주지 않으나, 상기 공진 회로(259)는 공진 주파수 근처의 주파수 범위에서 상기 네트워크 회로(257)의 임피던스를 분산시킨다. 상기 임피던스가 분산되면, 상기 임피던스에 허수 값이 포함된다.
상기 제1 전송 선로(258)및 상기 제2 전송 선로(260)는 분산된 임피던스를 회전시킨다. 상기 제1 전송 선로(258)는 
의 특성 임피던스와 
의 전기적 길이를 가진다. 상기 제2 전송 선로(260)는 
의 특성 임피던스와 
의 전기적 길이를 가진다. 상기 제1 전송 선로(258) 및 상기 제2 전송 선로(260)를 포함하는 네트워크 회로(257)는 전체적으로 90도의 위상 변환을 제공할 수 있다.
상기 네트워크 회로의 임피던스는 공진 회로(259)에 의해 분산되고, 상기 제1 전송 선로(258) 및 상기 제2 전송 선로(260)에 의해 회전된다. 따라서, 주파수 조정에 따른 공진 회로(259)의 임피던스 변화와 제1 전송 선로(258) 및 제2 전송 선로(260)간의 위상 조정을 통해, 도허티 전력 증폭기의 임피던스(예: 도허티 전력 증폭기를 바라보는 방향의 임피던스)와 네트워크 회로(257)의 임피던스의 차이를 줄일 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 임피던스 회전의 예를 스미스 차트 상에 도시한다.
도 3을 참조하면, 통신 회로(300)는 전송 선로와 임피던스를 포함할 수 있다. 입력 임피던스(301)(
)는 전송 선로의 입력단에서 전송 선로(303) 및 부하를 바라보는 방향의 임피던스를 의미한다. 즉, 상기 입력 임피던스(301)(
)는 전송 선로(303)를 통과하기 전의 임피던스 값일 수 있다. 부하 임피던스(305)(
)는 전송 선로의 출력단에서 부하를 바라보는 방향의 임피던스를 의미한다. 즉, 상기 부하 임피던스(305)(
)는 상기 전송 선로(303)를 통과한 후의 임피던스 값일 수 있다. 상기 전송 선로(303)는 특성 임피던스가 
이고, 전기적 길이가 
일 수 있다. 스미스 차트(310)는 통신 회로(300)의 전송 선로에 의한 임피던스 회전을 나타낸다. 상기 입력 임피던스(301)(
)는 전송 선로를 통과하기 전의 임피던스 값을 의미할 수 있고, 부하 임피던스(305)(
)는 전송 선로를 통과한 후의 임피던스 값을 의미할 수 있다. 스미스 차트(310) 상의 입력 임피던스(301)(
)와 부하 임피던스(305)(
)는 통신 회로(300) 상의 입력 임피던스(301)(
)와 부하 임피던스(305)(
)를 스미스 차트(310)에 도시한 것이다.
상기 스미스 차트(310)의 상기 입력 임피던스(301)(
)는 
가 중심인 원 위에서 반사 계수의 크기
를 반지름으로 하는 원 상에서 회전할 수 있다. 상기 입력 임피던스(301)(
)는, 상기 전송 선로(303)에 의해, 
가 중심인 원 위에서 
만큼 반 시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 부하 측의 임피던스는 상기 전송 선로(303)에 기반하여 상기 입력 임피던스 (301)
에서 상기 부하 임피던스(305)(
)로 회전할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 임피던스 회전과 분산의 예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 통신 회로(400)는 도허티 전력 증폭기의 임피던스 정합을 위한 네트워크 회로를 나타낸다. 상기 네트워크 회로는 도허티 전력 증폭기의 출력과 결합될 수 있다. 통신 회로(400)는 제1 전송 선로(403), 공진 회로(407) 및 제2 전송 선로(409)를 포함할 수 있다. 전송 선로 입력 임피던스(401)(
)는 제1 전송 선로(403)의 입력단에서 제1 전송 선로(403), 공진 회로(407), 및 제2 전송 선로(409), 부하 임피던스를 바라보는 방향의 임피던스를 의미한다. 상기 제1 전송 선로(403)는 특성 임피던스가 
이고, 전기적 길이가 
인 전송 선로일 수 있다. 공진 회로 임피던스(405)(
)는 공진 회로(407)의 입력단에서, 공진 회로(407), 제2 전송 선로(409), 및 부하 임피던스를 바라보는 방향의 임피던스를 의미한다. 상기 공진 회로(407)는 공진 주파수 이외의 범위에서 임피던스를 분산시킬 수 있다. 상기 제2 전송 선로(409)는 특성 임피던스가 
이고, 전기적 길이가 
인 전송 선로일 수 있다.
스미스 차트(410) 상에 공진 회로(407)의 배치에 따른 임피던스 회전이 표시된다. 공진 회로(407)는 신호의 전달 방향을 기준으로 소자들의 병렬 배치 또는 소자들의 직렬 배치를 포함할 수 있다. 공진 회로 임피던스(405)(
)는 주파수에 따라 분산될 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진 회로(407)가 병렬로 연결되는 하나 이상의 집중 소자(lumped element) 들을 포함하는 경우, 공진 회로 임피던스(405)(
)는 스미스 차트 상에 병렬 공진 회로 임피던스(411)(
)로 표시될 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진 회로(407)가 직렬로 연결되는 하나 이상의 집중 소자들을 포함하는 경우, 공진 회로 임피던스(405)(
)는 스미스 차트(410) 상에 직렬 공진 회로 임피던스(413)(
)로 표시될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로는 분산된 임피던스를 상기 스미스 차트(410) 상에서 회전시킬 수 있다. 여기서, 분산된 임피던스는 주파수의 변경에 기반하여 분산되는 병렬 공진 회로 임피던스(411)(
) 또는 직렬 공진 회로 임피던스(413)(
)를 의미한다. 예를 들어, 상기 전송 선로 입력 임피던스(401)(
)는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
공진 회로는 다양한 방식들에 기반하여 구성될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 개방 회로 스터브 또는 단락 회로 스터브 중 적어도 하나를 통해 구성될 수도 있다. 다른 일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 집중 소자(lumped element)(예: 인덕터와 커패시터)들의 병렬 연결 또는 직렬 연결을 통해 구성될 수 있다. 또 다른 일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 집중 소자 및 스터브의 조합을 통해 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 개방 회로 스터브와 단락 회로 스터브로 구성되는 공진 회로의 임피던스는 수학식 4와 같을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른, 병렬 인덕터와 병렬 커패시터로 구성된 공진 회로의 임피던스 값은 수학식 5와 같을 수 있다.
ZLC는 공진 회로의 특성 임피던스를 나타내고, L(f)는 주파수 f에서 인덕턴스(inductance), C(f)는 주파수 f에서 커패시턴스(capacitance)를 나타낸다. w0는 각주파수를 나타낸다. 임피던스의 분산은 인덕터의 L값 조정과 커패시터의 C값 조정을 통해 제어될 수 있다. 주파수가 변경되는 경우, 공진 회로는 스미스 차트(410) 상에서 일정한 저항 원(constant resistance circle) 위에서(on) 임피던스를 분산시킬 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른, 직렬 인덕터와 직렬 커패시터로 구성된 공진 회로의 임피던스 값은 수학식 6과 같을 수 있다.
ZLC는 공진 회로의 특성 임피던스를 나타내고, L(f)는 주파수 f에서 인덕턴스(inductance), C(f)는 주파수 f에서 캐패시턴스(capacitance)를 나타낸다. w0는 각주파수를 나타낸다. 임피던스의 분산은 인덕터 L값 조정과 커패시터의 C값 조정을 통해 제어될 수 있다. 주파수가 변경되는 경우, 공진 회로는 스미스 차트(410) 상에서 일정한 컨덕턴스 원(constant resistance circle) 위에 임피던스를 분산시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 임피던스(405)(
)는 공진 회로 구조에 따라 인덕터 및 커패시터가 병렬로 연결된 네트워크 회로의 임피던스인 상기 병렬 공진 회로 임피던스 
(411)와 인덕터 및 커패시터가 직렬로 연결된 경우의 임피던스인 상기 직렬 공진 회로 임피던스 
(413)를 포함할 수 있다. 주파수 변경 시, 상기 병렬 공진 회로 임피던스(411)(
)는 일정한 컨덕턴스 원(constant conductance circle) 위에서 분산하고, 상기 직렬 공진 회로 임피던스(413)(
)는 일정한 저항 원(constant resistance circle)위에서 분산될 수 있다.
제1 전송 선로(403)는 임피던스를 회전시킬 수 있다. 상기 제1 전송 선로(403)는 스미스 차트(410)에 도시된 상기 병렬 공진 회로 임피던스(411)(
)의 궤적 또는 상기 직렬 공진 회로 임피던스(413)(
)의 궤적을, 상기 전송 선로 입력 임피던스(401)(
)와 같이 회전시킬 수 있다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로의 임피던스의 예를 도시한다. 네트워크 회로는 공진 회로를 포함하지 않을 수 있다. 네트워크 회로는 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른 공진 회로를 포함하는 네트워크 회로의 임피던스의 예를 도시한다. 네트워크 회로는 공진 회로와 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 전송 선로는 도허티 전력 증폭기의 출력에 인접한 제1 영역과 부하 임피던스에 인접한 제2 영역을 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 통신 회로(500)는 공진 회로를 포함하지 않는 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 네트워크 회로는 도허티 전력 증폭기와 결합될 수 있다. 통신 회로(500)에서, 부하 임피던스(507)(
)는 최적 임피던스(
)로 정합될 수 있다. 이를 위해, 부하 임피던스(507)(
)에 전송 선로(505)가 연결될 수 있다. 네트워크 회로가 공진 회로를 포함하지 않으므로, 네트워크 회로의 임피던스 ZL'는 주파수가 달라지더라도 일정한 값을 가질 수 있다.
기존 임피던스(501)(
)는 통신 회로(500)에서 제1 회로의 입력단에서 바라보는 임피던스를 의미할 수 있다. 배분 임피던스(503)(
)는 통신 회로(500)에서 제1 회로의 출력단에서 주 증폭단을 바라보는 임피던스를 의미할 수 있다. 네트워크 회로는 전송 선로(505)와 부하 임피던스(507)(
)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 부하 임피던스(
)에 안테나에 해당하는 소자가 대응된다. 최적 임피던스 
값(513)은 정합 시키는 네트워크 회로의 임피던스 값을 의미할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 통신 회로(550)는 공진 회로(557)를 포함하는 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 네트워크 회로는 도허티 전력 증폭기와 결합될 수 있다. 네트워크 회로는 부하 임피던스(
)와 결합될 수 있다. 네트워크 회로는 제1 전송 선로(556), 공진 회로(557), 및 제2 전송 선로(558)를 포함할 수 있다. 네트워크 회로가 공진 회로(557)를 포함하므로, 네트워크 회로의 임피던스(555)(
)의 값은, 주파수의 변경에 따라 달라질 수 있다.
신규 임피던스(551)(
)는 정합을 위한 주 증폭단에서 정합을 위한 제1 회로(552)를 바라보는 특성 임피던스를 의미할 수 있다. 배분 임피던스(553)(
)는 네트워크 회로에서 상기 제1 회로(552)를 바라보는 특성 임피던스를 의미할 수 있다. 캐리어 임피던스(554)(
)는 상기 제1 회로(552)에서 네트워크 회로를 바라보는 특성 임피던스를 의미할 수 있다. 네트워크 임피던스(555)(
)는, 도허티 전력 증폭기의 출력단에서 네트워크 회로를 바라보는 특성 임피던스를 의미할 수 있다. 네트워크 회로는 전송 선로(556), 공진 회로(557), 전송 선로(558)와 부하 임피던스 
을 포함할 수 있다. 피킹 증폭기에서 제2 회로(559)는 출력 정합을 위한 것이다. 피킹 임피던스(560)(
)는 상기 제2 회로(559)에서 네트워크 회로를 바라보는 특성 임피던스를 의미할 수 있다.
켤레 배분 임피던스(571)(
*)는 상기 배분 임피던스(553)(
)의 켤레 임피던스일 수 있다. 상기 켤레 배분 임피던스(571)(
*)는 스미스 차트(570)에 도시된 바와 같이, 주파수에 따라 분산될 수 있다.
스미스 차트(510)에서, 정합 회로 특성 상 배분 임피던스(503)(
)의 공액 복소수(
)의 분산과 네트워크 임피던스(
) 사이의 비정합 정도만큼 기존 임피던스(501) (
)가 분산되며 정합 손실이 발생한다.
기존 임피던스(511)(
)가 분산될 경우, 기존 임피던스(511)(
)는 최적 임피던스 
값(513)과 달라져 정합 손실이 발생할 수 있다. 이러한 정합 손실로 인해 도허티 전력 증폭기의 성능이 설계 목표와 상이해질 수 있다.
상기 배분 임피던스(553)(
)와 상기 캐리어 임피던스(554)(
)는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기 간의 전류비 
와 결합점에서의 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 전류 위상차에 의해 결정될 수 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다. 
는 중심 주파수에서 보조 증폭기의 전류 위상에서 주 증폭기의 전류 위상을 뺀 값을 가지며 주파수에 따라 1차 함수로 모델링 된 변수일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 켤레 배분 임피던스(
)가 주파수에 대해 분산되어 있는 경우 켤레 배분 임피던스 (
)와 최적 임피던스(
) 간의 정합 손실을 해결하기 위해서, 주파수에 의존적인 특성 임피던스가 제공될 필요가 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 회전 네트워크 회로는, 주파수에 따라 시계방향으로 분산되어 있는 캐리어 임피던스(
)를 제공할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전송 선로와 공진 회로로 구성된 네트워크 회로의 기능적 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 제1 전송 선로 블록(601)은 전기적 길이를 갖는 전송 선로이다. 공진 회로 블록(603)은 임피던스를 분산시키는 공진 회로이다. 제2 전송 선로 블록(605)은 전기적 길이를 갖는 전송 선로이다. 제1 전송 선로 블록(601) 또는 제2 전송 선로 블록(605)은 이하, 도 7을 통해 구체적인 예시들이 서술된다. 공진 회로 블록(603)은 이하, 도 8a, 도 8b, 및 도 9를 통해 구체적인 예시들이 서술된다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로에 포함되는 전송 선로(transmission line)의 예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 통신 회로(700)는 전송 선로의 예시들을 도시한다. 전송 선로(701)는 
의 특성 임피던스를 갖고, 전기적 길이가 
인 전송 선로일 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로 구조(703)는 
- 네트워크 형태의 등가 회로로 구현되는 저주파 통과 필터 구조를 의미할 수 있다. 즉, 전송 선로 구조(703)는 
- 네트워크 형태의 L-C-L 필터일 수 있다. 전송 선로 구조(703)는 하나의 커패시터와 두 개의 인덕터들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로 구조(705)는 
- 네트워크 형태의 등가 회로로 구현되는 고주파 통과 필터 구조를 의미할 수 있다. 즉, 전송 선로 구조(705)는 
- 네트워크 형태의 C-L-C 필터일 수 있다. 전송 선로 구조(705)는 하나의 인덕터와 두 개의 커패시터들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로 구조(707)는 T-네트워크 형태의 등가 회로로 구현되는 저주파 통과 필터 구조를 의미할 수 있다. 즉, 전송 선로 구조(707)는 T-네트워크 형태의 L-C-L 필터일 수 있다. 전송 선로 구조(707)는 하나의 커패시터와 두 개의 인덕터들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로 구조(709)는 T-네트워크 형태의 등가 회로로 구현되는 고주파 통과 필터 구조를 의미할 수 있다. 즉, 전송 선로 구조(709)는 T-네트워크 형태의 C-L-C 필터일 수 있다. 전송 선로 구조(709)는 하나의 커패시터와 두 개의 인덕터들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로(701)가 상술된 등가 회로도와 같이, 집중 소자들(예: 인덕터, 커패시터)를 통해 구현되는 경우, 집중 소자들 중에서 적어도 일부는 다른 블록(예: 도 6의 공진 회로 블록(603))의 집중 소자와 병합될 수 있다. 병합을 통해, 회로의 구현이 간소화될 수 있다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 스터브(stub)를 이용하는 공진 회로를 포함하는 도허티 전력 증폭기 회로의 예를 도시한다.
도 8a를 참조하면, 통신 회로(800)는 도허티 전력 증폭기(801)와 임피던스 매칭을 위한 네트워크 회로(803)를 포함할 수 있다. 도 2a, 도 2b, 도 5a, 및 도 5b를 통해 서술된 도허티 전력 증폭기에 대한 설명은, 도허티 전력 증폭기(801)에게 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다. 도허티 전력 증폭기(801)의 대역 확장을 위한 임피던스 정합 시, 네트워크 회로(803)가 이용될 수 있다. 네트워크 회로(803)는 전송 선로(805), 공진 회로 및 전송 선로(807)를 포함할 수 있다. 네트워크 회로(803)의 공진 회로는 단락 회로(809)와 개방 회로(811)를 포함할 수 있다.
공진 회로는 
의 특성 임피던스와 
의 전기적 길이를 갖는 단락 회로(809)와 
의 특성 임피던스와 
의 전기적 길이를 갖는 개방 회로(811)를 포함할 수 있다. 전송 선로(805)는 
의 특성 임피던스를 갖고, 
의 전기적 길이를 가질 수 있다. 전송 선로(807)는 
의 특성 임피던스와
의 전기적 길이를 가질 수 있다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 집중 소자(lumped element)를 이용하는 공진 회로를 포함하는 도허티 전력 증폭기 회로의 예를 도시한다.
도 8b를 참조하면, 통신 회로(850)는 도허티 전력 증폭기(851)와 임피던스 매칭을 위한 네트워크 회로(853)를 포함할 수 있다. 도 2a, 도 2b, 도 5a, 및 도 5b를 통해 서술된 도허티 전력 증폭기에 대한 설명은, 도허티 전력 증폭기(851)에게 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도허티 전력 증폭기(851)의 대역 확장을 위한 임피던스 정합 시, 네트워크 회로(853)가 이용될 수 있다. 네트워크 회로(853)는 전송 선로(855), 공진 회로(859) 및 전송 선로(857)를 포함할 수 있다. 네트워크 회로(853)의 공진 회로(859)는 집중 소자들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진 회로(859)는 집중 소자들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 공진 회로(859)는 직렬로 연결되는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 전송 선로(855)는 
의 특성 임피던스를 갖고, 
의 전기적 길이를 가질 수 있다. 전송 선로(857)는 
의 특성 임피던스와
의 전기적 길이를 가질 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 네트워크 회로에 포함되는 공진 회로(resonance circuit)의 예를 도시한다.
도 9를 참조하면, 통신 회로(900)는 공진 회로의 예시들을 도시한다. 공진 회로(901)는 주파수 선택적 특성을 가지는 회로를 의미한다. 공진 주파수에서 공진 회로(901)의 유도성 성분과 용량성 성분 간의 차이가 평형을 이룸으로써, 공진 회로(901)에 공진이 발생할 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 구조(903)는 단락 회로 스터브와 개방 회로 스터브가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 단락 회로 스터브(R1∠θ1) 및 개방 회로 스터브(R1∠90-θ1)가 병렬로 배치될 수 있다.
공진 회로 구조(903)는 특성 임피던스가 
이고 전기적 길이가 
인 단락 회로 스터브와 특성 임피던스가 
이고 전기적 길이가 
인 개방 회로 스터브가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 단락 회로 스터브와 개방 회로 스터브로 구성된 공진 회로의 임피던스 
는 전술한 바와 같이, 수학식 4와 같다. 수학식 4에서 
는 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 구조(905)는 인덕터와 커패시터가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 인덕터(L1)가 병렬로 배치될 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 커패시터(C1)가 병렬로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공진 회로의 임피던스 
는 전술된 수학식 5가 참조될 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 구조(907)는 인덕터와 커패시터가 직렬로 연결된 구조일 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 인덕터(L1)가 직렬로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공진 회로의 임피던스 
는 전술된 수학식 6이 참조될 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 구조(909)는 인덕터처럼 임피던스를 회전시키는 단락 회로 스터브와 커패시터가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 단락 회로 스터브(R1∠θ1)가 병렬로 배치될 수 있다. 단락 회로 스터브는 유도성 부하를 제공할 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 커패시터(C1)가 병렬로 배치될 수 있다.
일 실시예에 따라, 공진 회로 구조(911)는 인덕터와 커패시터처럼 임피던스를 회전시키는 개방 회로 스터브가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 인덕터(L1)가 병렬로 배치될 수 있다. 입력 포트(예: port 1)와 출력 포트(예: port 2) 사이에, 개방 회로 스터브(R1∠90-θ1)가 병렬로 배치될 수 있다. 개방 회로 스터브는 용량성 부하를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전송 선로가 상술된 등가 회로들과 같이, 집중 소자들(예: 인덕터, 커패시터)를 통해 구현되는 경우, 집중 소자들 중에서 적어도 일부는 다른 블록(예: 도 6의 제1 전송 선로 블록(601))의 집중 소자와 병합될 수 있다. 병합을 통해, 회로의 구현이 간소화될 수 있다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 전송 선로(Transmission line)와 공진 회로(resonance circuit)를 포함하는 네트워크 회로의 예를 도시한다.
도 10a를 참조하면, 통신 회로(1000)는 네트워크 회로의 예시들을 도시한다. 통신 회로(1010)는 제1 전송 선로(1011)와 공진 회로(1013), 제2 전송 선로(1015) 및 부하 임피던스 
로 구성된 네트워크 회로를 도시한다.
일 실시예에 따라, 네트워크 회로 구조(1030)는 제1 전송 선로(1031)와 단락 회로 스터브와 개방 회로 스터브를 포함한 공진 회로(1035), 제2 전송 선로(1033)를 포함한 네트워크 회로를 도시한다. 제1 전송 선로(1031)와 제2 전송 선로(1033) 사이에, 단락 회로 스터브(R1∠θ1) 및 개방 회로 스터브(R1∠90-θ1)가 병렬로 배치될 수 있다.
공진 회로(1035)의 구조는 특성 임피던스가 
이고 전기적 길이가 
인 단락 회로 스터브와 특성 임피던스가 
이고 전기적 길이가 
인 개방 회로 스터브가 병렬로 연결된 구조일 수 있다. 단락 회로 스터브와 개방 회로 스터브로 구성된 공진 회로의 임피던스 
는 전술한 바와 같이, 수학식 4와 같다.
일 실시예에 따라, 네트워크 회로 구조(1050)는 제1 전송 선로(1051)와 인덕터와 커패시터가 병렬로 연결된 공진 회로(1055), 제2 전송 선로(1053)를 포함한 네트워크 회로를 도시한다. 제1 전송 선로(1051)와 제2 전송 선로(1053) 사이에 인덕터(L1)가 병렬로 배치될 수 있다. 제1 전송 선로(1051)와 제2 전송 선로(1053) 사이에 커패시터(C1)가 병렬로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공진 회로의 임피던스 
는 전술된 수학식 5가 참조될 수 있다.
일 실시예에 따라, 네트워크 회로 구조(1070)는 제1 전송 선로(1071)와 인덕터와 커패시터가 직렬로 연결된 공진 회로(1075), 제2 전송 선로(1073)를 포함한 네트워크 회로를 도시한다. 제1 전송 선로(1071)와 제2 전송 선로(1073) 사이에 인덕터(
)가 직렬로 배치될 수 있다. 제1 전송 선로(1071)와 제2 전송 선로(1073) 사이에 커패시터(C1)가 직렬로 배치될 수 있다 예를 들어, 상기 공진 회로의 임피던스 
는 전술된 수학식 6이 참조될 수 있다.
도 10a에서는 전송 선로 상에 배치되는 공진 회로의 위치가 일정하여, 
값이 일정한 것처럼 도시되었으나, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 공진 회로가 집중 소자로 구성된 경우, 90도의 전기적 길이를 갖는 전송 선로상의 공진 회로의 위치가 변경됨에 따라, 전송 선로의 
값이 변경될 수 있다. 이 경우, 
값은 시뮬레이션을 통해 정합이 가장 잘 되도록 결정될 수 있다.
도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로에서, 전송 선로의 등가 회로 중 일부 집중 소자와 공진 회로의 등가 회로 중 일부 집중 소자가 합쳐진 등가 회로도이다.
도 10b를 참조하면, 네트워크 회로의 회로도(1020)는 제1 전송 선로(1021), 공진 회로(1023), 제2 전송 선로(1025), 부하 임피던스 
을 포함할 수 있다. 상기 제1 전송 선로(1021)는 
- 네트워크 형태의 L-C-L 필터일 수 있다. 상기 공진 회로(1023)는 인덕터와 커패시터가 병렬로 연결된 공진 회로 구조(905)로 구성될 수 있다. 회로도(1020)와 등가 회로도인 회로도(1040)에서는 인덕터(1022)와 인덕터(1024)성분이 합쳐져 하나의 인덕터로 구성될 수 있다. 집중 소자만을 이용하여 네트워크 회로를 구현할 시, 전송 선로와 공진 회로의 적절한 구조가 이용됨으로써 회로 구조가 간소화될 수 있다.
도 10b에는 도시되지 않았으나, 공진 회로에서, 인덕터 및 커패시터가 직렬로 연결된 회로는 인덕터 및 커패시터가 병렬로 연결되고, 90도의 전기적 길이를 갖는 전송 선로를 추가한 회로와 등가 회로일 수 있다. 따라서, 공진 회로의 구조의 선택에 따라 별도의 전송 선로 추가 없이도 임피던스의 분산 정도와 회전 정도가 제어될 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로의 예를 도시한다.
도 11을 참조하면, 통신 회로(1100)는 도허티 전력 증폭기와 네트워크 회로를 도시한다. 회로 부분(1101)은 전력 분배기를 의미할 수 있다. 회로 부분(1102)은 위상 보상 회로를 의미할 수 있다. 회로 부분(1103)은 캐리어 증폭기를 의미할 수 있다. 회로 부분(1104)은 피킹 증폭기를 의미할 수 있다. 회로 부분(1105)은 네트워크 회로를 의미할 수 있다. 상기 통신 회로(1100)의 설계 주파수 대역은 3.4-3.8 GHz이다. 이하 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 13c에서 본 개시의 발명 실시 여부에 기반한 증폭기의 성능 개선 여부를 확인할 수 있다.
도 12a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 통해 도허티 전력 증폭기의 전력 이득이 개선된 효과를 표시한다.
도 12a를 참조하면, 그래프(1201)는 임피던스 매칭을 위한 전송 선로와 결합되는 도허티 전력 증폭기의 이득 값을 나타낸다. 그래프(1201)는, 상기 도허티 전력 증폭기에서, 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 전력 이득을 나타낼 수 있다. 그래프(1201)의 가로축은 출력 전력(output power)(단위: dBm(decibel milliwatt))을 나타내고, 그래프(1201)의 세로축은 이득(단위: dB(decibel))을 나타낸다.
그래프(1202)는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로가 결합된 도허티 전력 증폭기의 이득 성능을 나타낸다. 그래프(1202)는, 상기 도허티 전력 증폭기에서, 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 전력 이득을 나타낼 수 있다.
그래프(1202)에서 일정 주파수 대역(예: 3.4GHz 내지 3.7 GHz)에서 전력 이득이 전체적으로 올라간 것이 확인된다. 이득이 전체적으로 증가함에 따라, 서비스 가능한 주파수 대역의 범위가 증가한다. 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 통해, 도허티 전력 증폭기는 광대역을 지원할 수 있다.
도 12b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 구조를 통해 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율이 개선된 효과를 표시한다.
도 12b를 참조하면, 그래프(1251)는 임피던스 매칭을 위한 전송 선로와 결합되는 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율 값을 나타낸다. 그래프(1251)는, 상기 도허티 전력 증폭기에서`, 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 드레인 효율 값을 나타낼 수 있다. 그래프(1251)의 가로축은 출력 전력(output power)(단위: dBm(decibel milliwatt))을 나타내고, 그래프(1251)의 세로축은 드레인 효율(단위: %(percentage))을 나타낸다.
그래프(1252)는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로가 결합된 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율 값을 나타낸다. 그래프(1252)는, 상기 도허티 전력 증폭기에서, 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 드레인 효율 값을 나타낼 수 있다. 그래프(1252)의 가로축은 출력 전력(output power)(단위: dBm(decibel milliwatt))을 나타내고, 그래프(1252)의 세로축은 드레인 효율(단위: %(percentage))을 나타낸다.
그래프(1252)에서 드레인 효율이 전체적으로 올라간 것을 확인할 수 있다.
도 13a는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 주파수별 평균 전력 영역에서의 도허티 전력 증폭기의 전력 이득의 예를 표시한다.
도 13a를 참조하면, 그래프(1300)는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반한 주파수별 평균 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 전력 이득을 표시한다. 상기 그래프(1300)는 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 평균 전력 영역에서의 도허티 전력 증폭기의 전력 이득을 나타낼 수 있다. 상기 그래프(1300)의 가로축은 주파수(단위: GHz(Gigahertz))를 나타내고, 그래프(1300)의 세로축은 평균 전력 영역에서의 전력 이득(단위: dB(decibel))을 나타낸다. 검은색 그래프는 임피던스 매칭을 위한 전송 선로와 결합되는 도허티 전력 증폭기의 전력 이득을 나타낼 수 있다. 흰색 그래프는 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로가 결합된 경우, 주파수별 평균 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 전력 이득을 나타낼 수 있다.
실시예들에 따른 임피던스 회전 기반 네트워크 매칭 회로를 포함하는 전력 증폭기의 전력 이득이 기존(legacy)의 전력 증폭기의 전력 이득보다 큰 것이 확인될 수 있다. 큰 전력 이득을 통해, 가능한 주파수 대역이 확장된다. 실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로는 대역 확장 효과를 제공할 수 있다.
도 13b는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력을 표시한다.
도 13b를 참조하면, 그래프(1310)는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반한 주파수별 도허티 전력 증폭기의 최대 출력 전력을 표시한다. 상기 그래프(1310)는 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수들에 대한 도허티 전력 증폭기의 최대 출력 전력을 나타낼 수 있다. 상기 그래프(1310)의 가로축은 주파수(단위: GHz(Gigahertz))를 나타내고, 그래프(1310)의 세로축은 최대 출력 전력(Psat)(단위: dBm(decibel milliwatt))을 나타낸다. 검은색 그래프는 임피던스 매칭을 위한 전송 선로와 결합되는 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력을 나타낼 수 있다. 흰색 그래프는 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로가 결합된 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력을 나타낼 수 있다.
실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 포함하는 전력 증폭기의 최대 출력 전력이 기존(legacy)의 전력 증폭기의 최대 출력 전력보다 큰 것이 확인될 수 있다. 높은 최대 출력 전력을 통해, 가능한 주파수 대역이 확장된다. 실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로는 대역 확장 효과를 제공할 수 있다.
도 13c는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력에서의 드레인 효율을 표시한다.
도 13c를 참조하면, 그래프(1320)는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반한 주파수별 최대 출력 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율을 표시한다. 상기 그래프(1320)는 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수에 대한 최대 출력 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율을 나타낼 수 있다. 상기 그래프(1320)의 가로축은 주파수(단위: GHz(GigaHertz))를 나타내고, 그래프(1320)의 세로축은 최대 출력 전력 영역에서의 드레인 효율(단위: %(percentage))을 나타낸다. 검은색 그래프는 임피던스 매칭을 위한 전송 선로와 결합되는 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력에서의 드레인 효율을 나타낼 수 있다. 흰색 그래프는 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로가 결합된 도허티 전력 증폭기의 주파수별 최대 출력 전력 영역에서의 드레인 효율을 나타낼 수 있다.
실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 포함하는 전력 증폭기의 드레인 효율이 기존(legacy)의 전력 증폭기의 드레인 효율보다 큰 것이 확인될 수 있다. 높은 드레인 효율을 통해, 가능한 주파수 대역이 확장된다. 실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로는 대역 확장 효과를 제공할 수 있다.
도 13d는 본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크 회로 추가 여부에 기반하여 도허티 전력 증폭기의 주파수별 평균 출력 전력에서의 드레인 효율을 표시한다.
도 13d를 참조하면, 그래프(1330)는 본 개시의 일 실시예인 네트워크 회로 추가 여부에 따른 주파수별 평균 출력 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율을 표시한다. 그래프(1330)는 주파수가 3.4 GHz에서 3.8 GHz까지 100MHz 간격으로 5개 주파수에 대한 평균 출력 전력 영역에서 도허티 전력 증폭기의 드레인 효율을 나타낼 수 있다. 상기 그래프(1330)의 가로축은 주파수(단위: GHz(Gigahertz))를 나타내고, 그래프(1320)의 세로축은 평균 출력 전력 영역에서의 드레인 효율(단위: %(percentage))을 나타낸다. 검은색 그래프는 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 포함하지 않는, 도허티 전력 증폭기의 주파수별 평균 출력 전력 영역에서의 드레인 효율을 나타낼 수 있다. 흰색 그래프는 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 포함하는 도허티 전력 증폭기의 주파수별 평균 출력 전력 영역에서의 드레인 효율을 나타낼 수 있다.
실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로를 포함하는 전력 증폭기의 평균 출력 전력에서의 드레인 효율이 기존(legacy)의 전력 증폭기의 평균 출력 전력에서의 드레인 효율보다 큰 것이 확인될 수 있다. 높은 평균 출력 전력에서의 드레인 효율을 통해, 가능한 주파수 대역이 확장된다. 실시예들에 따른 분산 임피던스의 회전을 위한 네트워크 회로는 대역 확장 효과를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 도허티 전력 증폭기는, 부하 임피던스를 고정하고 다단 회로를 이용하는 도허티 전력 증폭기보다 간단한 방식으로 구현된 매칭 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 공진 회로와 전송 선로 길이가 조정됨으로써, 임피던스의 분산 정도와 회전 정도가 제어될 수 있다. 제어된 임피던스를 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 부하 네트워크에 제공함으로써 정합을 위한 회로 구조를 간소화된다. 이에 따라, 더 넓은 대역에서 최대 출력 전력과 효율, 선형성 등의 성능이 개선된다. 본 개시의 실시예들에 따른 매칭 네트워크 회로는, 무선 통신 시스템 내의 정합손실 최소화를 통해 전력 소모량과 발열을 최소화할 수 있다. 전력 소모량과 발열 최소화는 무선통신 시스템 전체의 성능 개선으로 이어진다.
본 개시의 실시예들에 따른 장치 및 방법은, 네트워크 회로에서 공진 회로와 전송 선로 길이를 조정함으로써 임피던스의 분산 정도와 회전 정도를 제어할 수 있다. 제어된 임피던스를 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 부하 네트워크에 제공함으로써 정합을 위한 회로 구조가 간소화된다. 또한, 더 넓은 대역에서 최대 출력 전력과 효율, 선형성 등의 성능이 개선될 수 있다.
상술한 바와 같은, 실시예들에 따른, 도허티 전력 증폭기를 포함하는 전자 장치는, 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 회로는 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 상기 공진 회로는 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치될 수 있다. 상기 전자 장치에서, 상기 도허티 전력 증폭기는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고, 상기 네트워크 회로는 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제2 영역은 제2 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 단락 회로로 구성된 제1 전송 선로와 개방회로로 구성된 제2 전송 선로를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로는 마이크로스트립일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로는 
-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함할 수 있다
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로는 T-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 범위의 부하 임피던스는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 상기 공진 회로의 분산 임피던스에, 상기 제1 위상 변환 임피던스가 적용됨으로써, 제공될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 위상 변환 임피던스를 통해, 상기 공진 회로의 분산 임피던스와 상기 제1 범위의 출력 임피던스와의 차이가 감소하도록, 스미스 차트 상에서 상기 공진 회로의 분산 임피던스를 회전시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는, 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 가변적으로 배치될 있다. 상기 공진 회로가 제1 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 제1 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 제2 값일 수 있다. 상기 공진 회로가 제2 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 상기 제1 값과 다른 제3 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 상기 제2 값과 다른 제4 값일 수 있다. 상기 제1 값과 상기 제2 값의 합은 상기 제3 값과 제4 값의 합과 동일할 수 있다.
상술한 바와 같은, 실시예들에 따른 RFIC(radio frequency integrated circuit)는, 복수의 RF(radio frequency) 처리 체인들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 RF 처리 체인들 각각은 위상 쉬프터(phase shifter), 도허티 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는, 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치에서, 상기 공진 회로가 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치될 수 있다. 상기 도허티 전력 증폭기는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고, 상기 네트워크 회로는 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 네트워크 회로는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다. 상기 전송 선로의 제2 영역은, 제2 위상 변환 임피던스를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로는 마이크로스트립일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로가 
-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로가 T-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 범위의 부하 임피던스는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 상기 공진 회로의 분산 임피던스에, 상기 제1 위상 변환 임피던스가 적용됨으로써, 제공될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 위상 변환 임피던스를 통해, 상기 공진 회로의 분산 임피던스와 상기 제1 범위의 출력 임피던스와의 차이가 감소하도록, 스미스 차트 상에서 상기 공진 회로의 분산 임피던스를 회전시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공진 회로는, 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 가변적으로 배치될 수 있다. 상기 공진 회로가 제1 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 제1 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 제2 값일 수 있다. 상기 공진 회로가 제2 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 상기 제1 값과 다른 제3 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 상기 제2 값과 다른 제4 값일 수 있다. 상기 제1 값과 상기 제2 값의 합은 상기 제3 값과 제4 값의 합과 동일할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 다양한 실시예들을 참조하여 도시되고 설명되었으나, 첨부된 청구항들 및 이의 등가물들에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 그 안에서 형식상 다양한 변화와 세부사항의 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자들에 의해 이해될 것이다.
Claims (15)
- 도허티 전력 증폭기를 포함하는 전자 장치에 있어서,캐리어 증폭기(carrier amplifier);상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로;피킹 증폭기(peaking amplifier);상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로; 및네트워크 회로를 포함하고,상기 네트워크 회로는 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함하고,상기 공진 회로는 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치되고,상기 도허티 전력 증폭기는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고,상기 네트워크 회로는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공하고,상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공하고,상기 전송 선로의 제2 영역은, 제2 위상 변환 임피던스를 제공하는 전자 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 공진 회로는 단락 회로로 구성된 제1 전송 선로와 개방회로로 구성된 제2 전송 선로를 포함하는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 2 중 어느 한 항에 있어서,상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함하는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 공진 회로는 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함하는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 전송 선로는 마이크로스트립인 전자 장치.
- 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,상기 전송 선로는-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함하는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,상기 전송 선로는 T-형으로 배치되는 커패시터들 및 인덕터를 포함하는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,상기 제2 범위의 부하 임피던스는, 상기 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 상기 공진 회로의 분산 임피던스에, 상기 제1 위상 변환 임피던스가 적용됨으로써, 제공되는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 위상 변환 임피던스를 통해, 상기 공진 회로의 분산 임피던스와 상기 제1 범위의 출력 임피던스와의 차이가 감소하도록, 스미스 차트 상에서 상기 공진 회로의 분산 임피던스를 회전시키는 전자 장치.
- 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,상기 공진 회로는, 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 가변적으로 배치되고,상기 공진 회로가 제1 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 제1 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 제2 값이고,상기 공진 회로가 제2 위치인 경우, 상기 제1 위상 변환 임피던스는 상기 제1 값과 다른 제3 값이고, 상기 제2 위상 변환 임피던스는 상기 제2 값과 다른 제4 값이고,상기 제1 값과 상기 제2 값의 합은 상기 제3 값과 상기 제4 값의 합과 동일한 전자 장치.
- 무선 통신 시스템에서, RFIC(radio frequency integrated circuit)에 있어서, 상기 RFIC는,복수의 RF(radio frequency) 처리 체인들을 포함하고,상기 복수의 RF 처리 체인들 각각은 위상 쉬프터(phase shifter), 도허티 전력 증폭기를 포함하고,상기 도허티 전력 증폭기는, 캐리어 증폭기(carrier amplifier), 상기 캐리어 증폭기의 출력단에 결합되는 제1 회로, 피킹 증폭기(peaking amplifier), 상기 피킹 증폭기의 출력단에 결합되는 제2 회로 및 네트워크 회로를 포함하고,상기 네트워크 회로는 공진 회로 및 상기 도허티 전력 증폭기와의 임피던스 정합을 위한 전송 선로를 포함하고,상기 공진 회로는 상기 전송 선로의 제1 영역 및 제2 영역 사이에서 배치되고,상기 도허티 전력 증폭기는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제1 범위의 출력 임피던스를 제공하고,상기 네트워크 회로는, 대역폭 내의 주파수에 기반하여 분산되는 제2 범위의 부하 임피던스를 제공하고,상기 전송 선로의 제1 영역은, 상기 제1 범위의 출력 임피던스와 상기 제2 범위의 부하 임피던스와의 차이를 감소시키기 위한 제1 위상 변환 임피던스를 제공하고,상기 전송 선로의 제2 영역은, 제2 위상 변환 임피던스를 제공하는 RFIC.
- 청구항 11에 있어서,상기 공진 회로는 단락 회로로 구성된 제1 전송 선로와 개방회로로 구성된 제2 전송 선로를 포함하는 RFIC.
- 청구항 11 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,상기 공진 회로는 직렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함하는, RFIC.
- 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,상기 공진 회로는 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함하는, RFIC.
- 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,상기 전송 선로는 마이크로스트립인 RFIC.
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